OSDN Git Service

* doc/invoke.texi (-mpaired-single): Link to the new description of the
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / doc / rtl.texi
1 @c Copyright (C) 1988, 1989, 1992, 1994, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004
2 @c Free Software Foundation, Inc.
3 @c This is part of the GCC manual.
4 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
5
6 @node RTL
7 @chapter RTL Representation
8 @cindex RTL representation
9 @cindex representation of RTL
10 @cindex Register Transfer Language (RTL)
11
12 Most of the work of the compiler is done on an intermediate representation
13 called register transfer language.  In this language, the instructions to be
14 output are described, pretty much one by one, in an algebraic form that
15 describes what the instruction does.
16
17 RTL is inspired by Lisp lists.  It has both an internal form, made up of
18 structures that point at other structures, and a textual form that is used
19 in the machine description and in printed debugging dumps.  The textual
20 form uses nested parentheses to indicate the pointers in the internal form.
21
22 @menu
23 * RTL Objects::       Expressions vs vectors vs strings vs integers.
24 * RTL Classes::       Categories of RTL expression objects, and their structure.
25 * Accessors::         Macros to access expression operands or vector elts.
26 * Special Accessors:: Macros to access specific annotations on RTL.
27 * Flags::             Other flags in an RTL expression.
28 * Machine Modes::     Describing the size and format of a datum.
29 * Constants::         Expressions with constant values.
30 * Regs and Memory::   Expressions representing register contents or memory.
31 * Arithmetic::        Expressions representing arithmetic on other expressions.
32 * Comparisons::       Expressions representing comparison of expressions.
33 * Bit-Fields::        Expressions representing bit-fields in memory or reg.
34 * Vector Operations:: Expressions involving vector datatypes.
35 * Conversions::       Extending, truncating, floating or fixing.
36 * RTL Declarations::  Declaring volatility, constancy, etc.
37 * Side Effects::      Expressions for storing in registers, etc.
38 * Incdec::            Embedded side-effects for autoincrement addressing.
39 * Assembler::         Representing @code{asm} with operands.
40 * Insns::             Expression types for entire insns.
41 * Calls::             RTL representation of function call insns.
42 * Sharing::           Some expressions are unique; others *must* be copied.
43 * Reading RTL::       Reading textual RTL from a file.
44 @end menu
45
46 @node RTL Objects
47 @section RTL Object Types
48 @cindex RTL object types
49
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}.
60
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.
64
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.
73
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.
80
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.
88
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.
95
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})}.
106
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.
116
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).
120
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}.
124
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)}.
129
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
136
137 The various expression codes are divided into several @dfn{classes},
138 which are represented by single characters.  You can determine the class
139 of an RTX code with the macro @code{GET_RTX_CLASS (@var{code})}.
140 Currently, @file{rtx.def} defines these classes:
141
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}.
148
149 @item RTX_CONST_OBJ
150 An RTX code that represents a constant object.  @code{HIGH} is also
151 included in this class.
152
153 @item RTX_COMPARE
154 An RTX code for a non-symmetric comparison, such as @code{GEU} or
155 @code{LT}.
156
157 @item RTX_COMM_COMPARE
158 An RTX code for a symmetric (commutative) comparison, such as @code{EQ}
159 or @code{ORDERED}.
160
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.
165
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{<}.
170
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}.
174
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}.
180
181 @item RTX_TERNARY
182 An RTX code for other three input operations.  Currently only
183 @code{IF_THEN_ELSE} and @code{VEC_MERGE}.
184
185 @item RTX_INSN
186 An RTX code for an entire instruction:  @code{INSN}, @code{JUMP_INSN}, and
187 @code{CALL_INSN}.  @xref{Insns}.
188
189 @item RTX_MATCH
190 An RTX code for something that matches in insns, such as
191 @code{MATCH_DUP}.  These only occur in machine descriptions.
192
193 @item RTX_AUTOINC
194 An RTX code for an auto-increment addressing mode, such as
195 @code{POST_INC}.
196
197 @item RTX_EXTRA
198 All other RTX codes.  This category includes the remaining codes used
199 only in machine descriptions (@code{DEFINE_*}, etc.).  It also includes
200 all the codes describing side effects (@code{SET}, @code{USE},
201 @code{CLOBBER}, etc.) and the non-insns that may appear on an insn
202 chain, such as @code{NOTE}, @code{BARRIER}, and @code{CODE_LABEL}.
203 @code{SUBREG} is also part of this class.
204 @end table
205
206 @cindex RTL format
207 For each expression code, @file{rtl.def} specifies the number of
208 contained objects and their kinds using a sequence of characters
209 called the @dfn{format} of the expression code.  For example,
210 the format of @code{subreg} is @samp{ei}.
211
212 @cindex RTL format characters
213 These are the most commonly used format characters:
214
215 @table @code
216 @item e
217 An expression (actually a pointer to an expression).
218
219 @item i
220 An integer.
221
222 @item w
223 A wide integer.
224
225 @item s
226 A string.
227
228 @item E
229 A vector of expressions.
230 @end table
231
232 A few other format characters are used occasionally:
233
234 @table @code
235 @item u
236 @samp{u} is equivalent to @samp{e} except that it is printed differently
237 in debugging dumps.  It is used for pointers to insns.
238
239 @item n
240 @samp{n} is equivalent to @samp{i} except that it is printed differently
241 in debugging dumps.  It is used for the line number or code number of a
242 @code{note} insn.
243
244 @item S
245 @samp{S} indicates a string which is optional.  In the RTL objects in
246 core, @samp{S} is equivalent to @samp{s}, but when the object is read,
247 from an @samp{md} file, the string value of this operand may be omitted.
248 An omitted string is taken to be the null string.
249
250 @item V
251 @samp{V} indicates a vector which is optional.  In the RTL objects in
252 core, @samp{V} is equivalent to @samp{E}, but when the object is read
253 from an @samp{md} file, the vector value of this operand may be omitted.
254 An omitted vector is effectively the same as a vector of no elements.
255
256 @item B
257 @samp{B} indicates a pointer to basic block structure.
258
259 @item 0
260 @samp{0} means a slot whose contents do not fit any normal category.
261 @samp{0} slots are not printed at all in dumps, and are often used in
262 special ways by small parts of the compiler.
263 @end table
264
265 There are macros to get the number of operands and the format
266 of an expression code:
267
268 @table @code
269 @findex GET_RTX_LENGTH
270 @item GET_RTX_LENGTH (@var{code})
271 Number of operands of an RTX of code @var{code}.
272
273 @findex GET_RTX_FORMAT
274 @item GET_RTX_FORMAT (@var{code})
275 The format of an RTX of code @var{code}, as a C string.
276 @end table
277
278 Some classes of RTX codes always have the same format.  For example, it
279 is safe to assume that all comparison operations have format @code{ee}.
280
281 @table @code
282 @item 1
283 All codes of this class have format @code{e}.
284
285 @item <
286 @itemx c
287 @itemx 2
288 All codes of these classes have format @code{ee}.
289
290 @item b
291 @itemx 3
292 All codes of these classes have format @code{eee}.
293
294 @item i
295 All codes of this class have formats that begin with @code{iuueiee}.
296 @xref{Insns}.  Note that not all RTL objects linked onto an insn chain
297 are of class @code{i}.
298
299 @item o
300 @itemx m
301 @itemx x
302 You can make no assumptions about the format of these codes.
303 @end table
304
305 @node Accessors
306 @section Access to Operands
307 @cindex accessors
308 @cindex access to operands
309 @cindex operand access
310
311 @findex XEXP
312 @findex XINT
313 @findex XWINT
314 @findex XSTR
315 Operands of expressions are accessed using the macros @code{XEXP},
316 @code{XINT}, @code{XWINT} and @code{XSTR}.  Each of these macros takes
317 two arguments: an expression-pointer (RTX) and an operand number
318 (counting from zero).  Thus,
319
320 @smallexample
321 XEXP (@var{x}, 2)
322 @end smallexample
323
324 @noindent
325 accesses operand 2 of expression @var{x}, as an expression.
326
327 @smallexample
328 XINT (@var{x}, 2)
329 @end smallexample
330
331 @noindent
332 accesses the same operand as an integer.  @code{XSTR}, used in the same
333 fashion, would access it as a string.
334
335 Any operand can be accessed as an integer, as an expression or as a string.
336 You must choose the correct method of access for the kind of value actually
337 stored in the operand.  You would do this based on the expression code of
338 the containing expression.  That is also how you would know how many
339 operands there are.
340
341 For example, if @var{x} is a @code{subreg} expression, you know that it has
342 two operands which can be correctly accessed as @code{XEXP (@var{x}, 0)}
343 and @code{XINT (@var{x}, 1)}.  If you did @code{XINT (@var{x}, 0)}, you
344 would get the address of the expression operand but cast as an integer;
345 that might occasionally be useful, but it would be cleaner to write
346 @code{(int) XEXP (@var{x}, 0)}.  @code{XEXP (@var{x}, 1)} would also
347 compile without error, and would return the second, integer operand cast as
348 an expression pointer, which would probably result in a crash when
349 accessed.  Nothing stops you from writing @code{XEXP (@var{x}, 28)} either,
350 but this will access memory past the end of the expression with
351 unpredictable results.
352
353 Access to operands which are vectors is more complicated.  You can use the
354 macro @code{XVEC} to get the vector-pointer itself, or the macros
355 @code{XVECEXP} and @code{XVECLEN} to access the elements and length of a
356 vector.
357
358 @table @code
359 @findex XVEC
360 @item XVEC (@var{exp}, @var{idx})
361 Access the vector-pointer which is operand number @var{idx} in @var{exp}.
362
363 @findex XVECLEN
364 @item XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})
365 Access the length (number of elements) in the vector which is
366 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an @code{int}.
367
368 @findex XVECEXP
369 @item XVECEXP (@var{exp}, @var{idx}, @var{eltnum})
370 Access element number @var{eltnum} in the vector which is
371 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an RTX@.
372
373 It is up to you to make sure that @var{eltnum} is not negative
374 and is less than @code{XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})}.
375 @end table
376
377 All the macros defined in this section expand into lvalues and therefore
378 can be used to assign the operands, lengths and vector elements as well as
379 to access them.
380
381 @node Special Accessors
382 @section Access to Special Operands
383 @cindex access to special operands
384
385 Some RTL nodes have special annotations associated with them.
386
387 @table @code
388 @item MEM
389 @table @code
390 @findex MEM_ALIAS_SET
391 @item MEM_ALIAS_SET (@var{x})
392 If 0, @var{x} is not in any alias set, and may alias anything.  Otherwise,
393 @var{x} can only alias @code{MEM}s in a conflicting alias set.  This value
394 is set in a language-dependent manner in the front-end, and should not be
395 altered in the back-end.  In some front-ends, these numbers may correspond
396 in some way to types, or other language-level entities, but they need not,
397 and the back-end makes no such assumptions.
398 These set numbers are tested with @code{alias_sets_conflict_p}.
399
400 @findex MEM_EXPR
401 @item MEM_EXPR (@var{x})
402 If this register is known to hold the value of some user-level
403 declaration, this is that tree node.  It may also be a
404 @code{COMPONENT_REF}, in which case this is some field reference,
405 and @code{TREE_OPERAND (@var{x}, 0)} contains the declaration,
406 or another @code{COMPONENT_REF}, or null if there is no compile-time
407 object associated with the reference.
408
409 @findex MEM_OFFSET
410 @item MEM_OFFSET (@var{x})
411 The offset from the start of @code{MEM_EXPR} as a @code{CONST_INT} rtx.
412
413 @findex MEM_SIZE
414 @item MEM_SIZE (@var{x})
415 The size in bytes of the memory reference as a @code{CONST_INT} rtx.
416 This is mostly relevant for @code{BLKmode} references as otherwise
417 the size is implied by the mode.
418
419 @findex MEM_ALIGN
420 @item MEM_ALIGN (@var{x})
421 The known alignment in bits of the memory reference.
422 @end table
423
424 @item REG
425 @table @code
426 @findex ORIGINAL_REGNO
427 @item ORIGINAL_REGNO (@var{x})
428 This field holds the number the register ``originally'' had; for a
429 pseudo register turned into a hard reg this will hold the old pseudo
430 register number.
431
432 @findex REG_EXPR
433 @item REG_EXPR (@var{x})
434 If this register is known to hold the value of some user-level
435 declaration, this is that tree node.
436
437 @findex REG_OFFSET
438 @item REG_OFFSET (@var{x})
439 If this register is known to hold the value of some user-level
440 declaration, this is the offset into that logical storage.
441 @end table
442
443 @item SYMBOL_REF
444 @table @code
445 @findex SYMBOL_REF_DECL
446 @item SYMBOL_REF_DECL (@var{x})
447 If the @code{symbol_ref} @var{x} was created for a @code{VAR_DECL} or
448 a @code{FUNCTION_DECL}, that tree is recorded here.  If this value is
449 null, then @var{x} was created by back end code generation routines,
450 and there is no associated front end symbol table entry.
451
452 @code{SYMBOL_REF_DECL} may also point to a tree of class @code{'c'},
453 that is, some sort of constant.  In this case, the @code{symbol_ref}
454 is an entry in the per-file constant pool; again, there is no associated
455 front end symbol table entry.
456
457 @findex SYMBOL_REF_FLAGS
458 @item SYMBOL_REF_FLAGS (@var{x})
459 In a @code{symbol_ref}, this is used to communicate various predicates
460 about the symbol.  Some of these are common enough to be computed by
461 common code, some are specific to the target.  The common bits are:
462
463 @table @code
464 @findex SYMBOL_REF_FUNCTION_P
465 @findex SYMBOL_FLAG_FUNCTION
466 @item SYMBOL_FLAG_FUNCTION
467 Set if the symbol refers to a function.
468
469 @findex SYMBOL_REF_LOCAL_P
470 @findex SYMBOL_FLAG_LOCAL
471 @item SYMBOL_FLAG_LOCAL
472 Set if the symbol is local to this ``module''.
473 See @code{TARGET_BINDS_LOCAL_P}.
474
475 @findex SYMBOL_REF_EXTERNAL_P
476 @findex SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
477 @item SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
478 Set if this symbol is not defined in this translation unit.
479 Note that this is not the inverse of @code{SYMBOL_FLAG_LOCAL}.
480
481 @findex SYMBOL_REF_SMALL_P
482 @findex SYMBOL_FLAG_SMALL
483 @item SYMBOL_FLAG_SMALL
484 Set if the symbol is located in the small data section.
485 See @code{TARGET_IN_SMALL_DATA_P}.
486
487 @findex SYMBOL_FLAG_TLS_SHIFT
488 @findex SYMBOL_REF_TLS_MODEL
489 @item SYMBOL_REF_TLS_MODEL (@var{x})
490 This is a multi-bit field accessor that returns the @code{tls_model}
491 to be used for a thread-local storage symbol.  It returns zero for
492 non-thread-local symbols.
493 @end table
494
495 Bits beginning with @code{SYMBOL_FLAG_MACH_DEP} are available for
496 the target's use.
497 @end table
498 @end table
499
500 @node Flags
501 @section Flags in an RTL Expression
502 @cindex flags in RTL expression
503
504 RTL expressions contain several flags (one-bit bit-fields)
505 that are used in certain types of expression.  Most often they
506 are accessed with the following macros, which expand into lvalues.
507
508 @table @code
509 @findex CONSTANT_POOL_ADDRESS_P
510 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/u}
511 @cindex @code{unchanging}, in @code{symbol_ref}
512 @item CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
513 Nonzero in a @code{symbol_ref} if it refers to part of the current
514 function's constant pool.  For most targets these addresses are in a
515 @code{.rodata} section entirely separate from the function, but for
516 some targets the addresses are close to the beginning of the function.
517 In either case GCC assumes these addresses can be addressed directly,
518 perhaps with the help of base registers.
519 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
520
521 @findex CONST_OR_PURE_CALL_P
522 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
523 @cindex @code{unchanging}, in @code{call_insn}
524 @item CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
525 In a @code{call_insn}, @code{note}, or an @code{expr_list} for notes,
526 indicates that the insn represents a call to a const or pure function.
527 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
528
529 @findex INSN_ANNULLED_BRANCH_P
530 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/u}
531 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
532 @cindex @code{insn} and @samp{/u}
533 @cindex @code{unchanging}, in @code{jump_insn}, @code{call_insn} and @code{insn}
534 @item INSN_ANNULLED_BRANCH_P (@var{x})
535 In a @code{jump_insn}, @code{call_insn}, or @code{insn} indicates
536 that the branch is an annulling one.  See the discussion under
537 @code{sequence} below. Stored in the @code{unchanging} field and
538 printed as @samp{/u}.
539
540 @findex INSN_DEAD_CODE_P
541 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
542 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}
543 @item INSN_DEAD_CODE_P (@var{x})
544 In an @code{insn} during the dead-code elimination pass, nonzero if the
545 insn is dead.
546 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
547
548 @findex INSN_DELETED_P
549 @cindex @code{insn} and @samp{/v}
550 @cindex @code{call_insn} and @samp{/v}
551 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/v}
552 @cindex @code{code_label} and @samp{/v}
553 @cindex @code{barrier} and @samp{/v}
554 @cindex @code{note} and @samp{/v}
555 @cindex @code{volatil}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label}, @code{barrier}, and @code{note}
556 @item INSN_DELETED_P (@var{x})
557 In an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label},
558 @code{barrier}, or @code{note},
559 nonzero if the insn has been deleted.  Stored in the
560 @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
561
562 @findex INSN_FROM_TARGET_P
563 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
564 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
565 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
566 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn} and @code{jump_insn} and @code{call_insn}
567 @item INSN_FROM_TARGET_P (@var{x})
568 In an @code{insn} or @code{jump_insn} or @code{call_insn} in a delay
569 slot of a branch, indicates that the insn
570 is from the target of the branch.  If the branch insn has
571 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} set, this insn will only be executed if
572 the branch is taken.  For annulled branches with
573 @code{INSN_FROM_TARGET_P} clear, the insn will be executed only if the
574 branch is not taken.  When @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is not set,
575 this insn will always be executed.  Stored in the @code{in_struct}
576 field and printed as @samp{/s}.
577
578 @findex LABEL_OUTSIDE_LOOP_P
579 @cindex @code{label_ref} and @samp{/s}
580 @cindex @code{in_struct}, in @code{label_ref}
581 @item LABEL_OUTSIDE_LOOP_P (@var{x})
582 In @code{label_ref} expressions, nonzero if this is a reference to a
583 label that is outside the innermost loop containing the reference to the
584 label.  Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
585
586 @findex LABEL_PRESERVE_P
587 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
588 @cindex @code{note} and @samp{/i}
589 @cindex @code{in_struct}, in @code{code_label} and @code{note}
590 @item LABEL_PRESERVE_P (@var{x})
591 In a @code{code_label} or @code{note}, indicates that the label is referenced by
592 code or data not visible to the RTL of a given function.
593 Labels referenced by a non-local goto will have this bit set.  Stored
594 in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
595
596 @findex LABEL_REF_NONLOCAL_P
597 @cindex @code{label_ref} and @samp{/v}
598 @cindex @code{reg_label} and @samp{/v}
599 @cindex @code{volatil}, in @code{label_ref} and @code{reg_label}
600 @item LABEL_REF_NONLOCAL_P (@var{x})
601 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, nonzero if this is
602 a reference to a non-local label.
603 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
604
605 @findex MEM_IN_STRUCT_P
606 @cindex @code{mem} and @samp{/s}
607 @cindex @code{in_struct}, in @code{mem}
608 @item MEM_IN_STRUCT_P (@var{x})
609 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to an entire structure,
610 union or array, or to a component of one.  Zero for references to a
611 scalar variable or through a pointer to a scalar.  If both this flag and
612 @code{MEM_SCALAR_P} are clear, then we don't know whether this @code{mem}
613 is in a structure or not.  Both flags should never be simultaneously set.
614 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
615
616 @findex MEM_KEEP_ALIAS_SET_P
617 @cindex @code{mem} and @samp{/j}
618 @cindex @code{jump}, in @code{mem}
619 @item MEM_KEEP_ALIAS_SET_P (@var{x})
620 In @code{mem} expressions, 1 if we should keep the alias set for this
621 mem unchanged when we access a component.  Set to 1, for example, when we
622 are already in a non-addressable component of an aggregate.
623 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
624
625 @findex MEM_SCALAR_P
626 @cindex @code{mem} and @samp{/f}
627 @cindex @code{frame_related}, in @code{mem}
628 @item MEM_SCALAR_P (@var{x})
629 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to a scalar known not
630 to be a member of a structure, union, or array.  Zero for such
631 references and for indirections through pointers, even pointers pointing
632 to scalar types.  If both this flag and @code{MEM_IN_STRUCT_P} are clear,
633 then we don't know whether this @code{mem} is in a structure or not.
634 Both flags should never be simultaneously set.
635 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
636
637 @findex MEM_VOLATILE_P
638 @cindex @code{mem} and @samp{/v}
639 @cindex @code{asm_input} and @samp{/v}
640 @cindex @code{asm_operands} and @samp{/v}
641 @cindex @code{volatil}, in @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input}
642 @item MEM_VOLATILE_P (@var{x})
643 In @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input} expressions,
644 nonzero for volatile memory references.
645 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
646
647 @findex MEM_NOTRAP_P
648 @cindex @code{mem} and @samp{/c}
649 @cindex @code{call}, in @code{mem}
650 @item MEM_NOTRAP_P (@var{x})
651 In @code{mem}, nonzero for memory references that will not trap.
652 Stored in the @code{call} field and printed as @samp{/c}.
653
654 @findex REG_FUNCTION_VALUE_P
655 @cindex @code{reg} and @samp{/i}
656 @cindex @code{integrated}, in @code{reg}
657 @item REG_FUNCTION_VALUE_P (@var{x})
658 Nonzero in a @code{reg} if it is the place in which this function's
659 value is going to be returned.  (This happens only in a hard
660 register.)  Stored in the @code{integrated} field and printed as
661 @samp{/i}.
662
663 @findex REG_LOOP_TEST_P
664 @cindex @code{reg} and @samp{/s}
665 @cindex @code{in_struct}, in @code{reg}
666 @item REG_LOOP_TEST_P (@var{x})
667 In @code{reg} expressions, nonzero if this register's entire life is
668 contained in the exit test code for some loop.  Stored in the
669 @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
670
671 @findex REG_POINTER
672 @cindex @code{reg} and @samp{/f}
673 @cindex @code{frame_related}, in @code{reg}
674 @item REG_POINTER (@var{x})
675 Nonzero in a @code{reg} if the register holds a pointer.  Stored in the
676 @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
677
678 @findex REG_USERVAR_P
679 @cindex @code{reg} and @samp{/v}
680 @cindex @code{volatil}, in @code{reg}
681 @item REG_USERVAR_P (@var{x})
682 In a @code{reg}, nonzero if it corresponds to a variable present in
683 the user's source code.  Zero for temporaries generated internally by
684 the compiler.  Stored in the @code{volatil} field and printed as
685 @samp{/v}.
686
687 The same hard register may be used also for collecting the values of
688 functions called by this one, but @code{REG_FUNCTION_VALUE_P} is zero
689 in this kind of use.
690
691 @findex RTX_FRAME_RELATED_P
692 @cindex @code{insn} and @samp{/f}
693 @cindex @code{call_insn} and @samp{/f}
694 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/f}
695 @cindex @code{barrier} and @samp{/f}
696 @cindex @code{set} and @samp{/f}
697 @cindex @code{frame_related}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{barrier}, and @code{set}
698 @item RTX_FRAME_RELATED_P (@var{x})
699 Nonzero in an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn},
700 @code{barrier}, or @code{set} which is part of a function prologue
701 and sets the stack pointer, sets the frame pointer, or saves a register.
702 This flag should also be set on an instruction that sets up a temporary
703 register to use in place of the frame pointer.
704 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
705
706 In particular, on RISC targets where there are limits on the sizes of
707 immediate constants, it is sometimes impossible to reach the register
708 save area directly from the stack pointer.  In that case, a temporary
709 register is used that is near enough to the register save area, and the
710 Canonical Frame Address, i.e., DWARF2's logical frame pointer, register
711 must (temporarily) be changed to be this temporary register.  So, the
712 instruction that sets this temporary register must be marked as
713 @code{RTX_FRAME_RELATED_P}.
714
715 If the marked instruction is overly complex (defined in terms of what
716 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle), you will also have to
717 create a @code{REG_FRAME_RELATED_EXPR} note and attach it to the
718 instruction.  This note should contain a simple expression of the
719 computation performed by this instruction, i.e., one that
720 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle.
721
722 This flag is required for exception handling support on targets with RTL
723 prologues.
724
725 @cindex @code{insn} and @samp{/i}
726 @cindex @code{call_insn} and @samp{/i}
727 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/i}
728 @cindex @code{barrier} and @samp{/i}
729 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
730 @cindex @code{insn_list} and @samp{/i}
731 @cindex @code{const} and @samp{/i}
732 @cindex @code{note} and @samp{/i}
733 @cindex @code{integrated}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{barrier}, @code{code_label}, @code{insn_list}, @code{const}, and @code{note}
734 @code{code_label}, @code{insn_list}, @code{const}, or @code{note} if it
735 resulted from an in-line function call.
736 Stored in the @code{integrated} field and printed as @samp{/i}.
737
738 @findex MEM_READONLY_P
739 @cindex @code{mem} and @samp{/u}
740 @cindex @code{unchanging}, in @code{mem}
741 @item MEM_READONLY_P (@var{x})
742 Nonzero in a @code{mem}, if the memory is statically allocated and read-only.
743
744 Read-only in this context never modified during the lifetime of the
745 program, not necessarily in ROM or in write-disabled pages.  A common
746 example of the later is a shared library's global offset table.  This
747 table is initialized by the runtime loader, so the memory is technically
748 writable, but after control is transfered from the runtime loader to the
749 application, this memory will never be subsequently modified.
750
751 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
752
753 @findex SCHED_GROUP_P
754 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
755 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
756 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
757 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}, @code{jump_insn} and @code{call_insn}
758 @item SCHED_GROUP_P (@var{x})
759 During instruction scheduling, in an @code{insn}, @code{call_insn} or
760 @code{jump_insn}, indicates that the
761 previous insn must be scheduled together with this insn.  This is used to
762 ensure that certain groups of instructions will not be split up by the
763 instruction scheduling pass, for example, @code{use} insns before
764 a @code{call_insn} may not be separated from the @code{call_insn}.
765 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
766
767 @findex SET_IS_RETURN_P
768 @cindex @code{insn} and @samp{/j}
769 @cindex @code{jump}, in @code{insn}
770 @item SET_IS_RETURN_P (@var{x})
771 For a @code{set}, nonzero if it is for a return.
772 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
773
774 @findex SIBLING_CALL_P
775 @cindex @code{call_insn} and @samp{/j}
776 @cindex @code{jump}, in @code{call_insn}
777 @item SIBLING_CALL_P (@var{x})
778 For a @code{call_insn}, nonzero if the insn is a sibling call.
779 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
780
781 @findex STRING_POOL_ADDRESS_P
782 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/f}
783 @cindex @code{frame_related}, in @code{symbol_ref}
784 @item STRING_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
785 For a @code{symbol_ref} expression, nonzero if it addresses this function's
786 string constant pool.
787 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
788
789 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
790 @cindex @code{subreg} and @samp{/u} and @samp{/v}
791 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
792 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
793 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P (@var{x})
794 Returns a value greater then zero for a @code{subreg} that has
795 @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} nonzero if the object being referenced is kept
796 zero-extended, zero if it is kept sign-extended, and less then zero if it is
797 extended some other way via the @code{ptr_extend} instruction.
798 Stored in the @code{unchanging}
799 field and @code{volatil} field, printed as @samp{/u} and @samp{/v}.
800 This macro may only be used to get the value it may not be used to change
801 the value.  Use @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET} to change the value.
802
803 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET
804 @cindex @code{subreg} and @samp{/u}
805 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
806 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
807 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET (@var{x})
808 Set the @code{unchanging} and @code{volatil} fields in a @code{subreg}
809 to reflect zero, sign, or other extension.  If @code{volatil} is
810 zero, then @code{unchanging} as nonzero means zero extension and as
811 zero means sign extension. If @code{volatil} is nonzero then some
812 other type of extension was done via the @code{ptr_extend} instruction.
813
814 @findex SUBREG_PROMOTED_VAR_P
815 @cindex @code{subreg} and @samp{/s}
816 @cindex @code{in_struct}, in @code{subreg}
817 @item SUBREG_PROMOTED_VAR_P (@var{x})
818 Nonzero in a @code{subreg} if it was made when accessing an object that
819 was promoted to a wider mode in accord with the @code{PROMOTED_MODE} machine
820 description macro (@pxref{Storage Layout}).  In this case, the mode of
821 the @code{subreg} is the declared mode of the object and the mode of
822 @code{SUBREG_REG} is the mode of the register that holds the object.
823 Promoted variables are always either sign- or zero-extended to the wider
824 mode on every assignment.  Stored in the @code{in_struct} field and
825 printed as @samp{/s}.
826
827 @findex SYMBOL_REF_USED
828 @cindex @code{used}, in @code{symbol_ref}
829 @item SYMBOL_REF_USED (@var{x})
830 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been used.  This is
831 normally only used to ensure that @var{x} is only declared external
832 once.  Stored in the @code{used} field.
833
834 @findex SYMBOL_REF_WEAK
835 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/i}
836 @cindex @code{integrated}, in @code{symbol_ref}
837 @item SYMBOL_REF_WEAK (@var{x})
838 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been declared weak.
839 Stored in the @code{integrated} field and printed as @samp{/i}.
840
841 @findex SYMBOL_REF_FLAG
842 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/v}
843 @cindex @code{volatil}, in @code{symbol_ref}
844 @item SYMBOL_REF_FLAG (@var{x})
845 In a @code{symbol_ref}, this is used as a flag for machine-specific purposes.
846 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
847
848 Most uses of @code{SYMBOL_REF_FLAG} are historic and may be subsumed
849 by @code{SYMBOL_REF_FLAGS}.  Certainly use of @code{SYMBOL_REF_FLAGS}
850 is mandatory if the target requires more than one bit of storage.
851 @end table
852
853 These are the fields to which the above macros refer:
854
855 @table @code
856 @findex call
857 @cindex @samp{/c} in RTL dump
858 @item call
859 In a @code{mem}, 1 means that the memory reference will not trap.
860
861 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/c}.
862
863 @findex frame_related
864 @cindex @samp{/f} in RTL dump
865 @item frame_related
866 In an @code{insn} or @code{set} expression, 1 means that it is part of
867 a function prologue and sets the stack pointer, sets the frame pointer,
868 saves a register, or sets up a temporary register to use in place of the
869 frame pointer.
870
871 In @code{reg} expressions, 1 means that the register holds a pointer.
872
873 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means that the reference addresses
874 this function's string constant pool.
875
876 In @code{mem} expressions, 1 means that the reference is to a scalar.
877
878 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/f}.
879
880 @findex in_struct
881 @cindex @samp{/s} in RTL dump
882 @item in_struct
883 In @code{mem} expressions, it is 1 if the memory datum referred to is
884 all or part of a structure or array; 0 if it is (or might be) a scalar
885 variable.  A reference through a C pointer has 0 because the pointer
886 might point to a scalar variable.  This information allows the compiler
887 to determine something about possible cases of aliasing.
888
889 In @code{reg} expressions, it is 1 if the register has its entire life
890 contained within the test expression of some loop.
891
892 In @code{subreg} expressions, 1 means that the @code{subreg} is accessing
893 an object that has had its mode promoted from a wider mode.
894
895 In @code{label_ref} expressions, 1 means that the referenced label is
896 outside the innermost loop containing the insn in which the @code{label_ref}
897 was found.
898
899 In @code{code_label} expressions, it is 1 if the label may never be deleted.
900 This is used for labels which are the target of non-local gotos.  Such a
901 label that would have been deleted is replaced with a @code{note} of type
902 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
903
904 In an @code{insn} during dead-code elimination, 1 means that the insn is
905 dead code.
906
907 In an @code{insn} or @code{jump_insn} during reorg for an insn in the
908 delay slot of a branch,
909 1 means that this insn is from the target of the branch.
910
911 In an @code{insn} during instruction scheduling, 1 means that this insn
912 must be scheduled as part of a group together with the previous insn.
913
914 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/s}.
915
916 @findex integrated
917 @cindex @samp{/i} in RTL dump
918 @item integrated
919 In an @code{insn}, @code{insn_list}, or @code{const}, 1 means the RTL was
920 produced by procedure integration.
921
922 In @code{reg} expressions, 1 means the register contains
923 the value to be returned by the current function.  On
924 machines that pass parameters in registers, the same register number
925 may be used for parameters as well, but this flag is not set on such
926 uses.
927
928 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means the referenced symbol is weak.
929
930 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/i}.
931
932 @findex jump
933 @cindex @samp{/j} in RTL dump
934 @item jump
935 In a @code{mem} expression, 1 means we should keep the alias set for this
936 mem unchanged when we access a component.
937
938 In a @code{set}, 1 means it is for a return.
939
940 In a @code{call_insn}, 1 means it is a sibling call.
941
942 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/j}.
943
944 @findex unchanging
945 @cindex @samp{/u} in RTL dump
946 @item unchanging
947 In @code{reg} and @code{mem} expressions, 1 means
948 that the value of the expression never changes.
949
950 In @code{subreg} expressions, it is 1 if the @code{subreg} references an
951 unsigned object whose mode has been promoted to a wider mode.
952
953 In an @code{insn} or @code{jump_insn} in the delay slot of a branch
954 instruction, 1 means an annulling branch should be used.
955
956 In a @code{symbol_ref} expression, 1 means that this symbol addresses
957 something in the per-function constant pool.
958
959 In a @code{call_insn}, @code{note}, or an @code{expr_list} of notes,
960 1 means that this instruction is a call to a const or pure function.
961
962 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/u}.
963
964 @findex used
965 @item used
966 This flag is used directly (without an access macro) at the end of RTL
967 generation for a function, to count the number of times an expression
968 appears in insns.  Expressions that appear more than once are copied,
969 according to the rules for shared structure (@pxref{Sharing}).
970
971 For a @code{reg}, it is used directly (without an access macro) by the
972 leaf register renumbering code to ensure that each register is only
973 renumbered once.
974
975 In a @code{symbol_ref}, it indicates that an external declaration for
976 the symbol has already been written.
977
978 @findex volatil
979 @cindex @samp{/v} in RTL dump
980 @item volatil
981 @cindex volatile memory references
982 In a @code{mem}, @code{asm_operands}, or @code{asm_input}
983 expression, it is 1 if the memory
984 reference is volatile.  Volatile memory references may not be deleted,
985 reordered or combined.
986
987 In a @code{symbol_ref} expression, it is used for machine-specific
988 purposes.
989
990 In a @code{reg} expression, it is 1 if the value is a user-level variable.
991 0 indicates an internal compiler temporary.
992
993 In an @code{insn}, 1 means the insn has been deleted.
994
995 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, 1 means a reference
996 to a non-local label.
997
998 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/v}.
999 @end table
1000
1001 @node Machine Modes
1002 @section Machine Modes
1003 @cindex machine modes
1004
1005 @findex enum machine_mode
1006 A machine mode describes a size of data object and the representation used
1007 for it.  In the C code, machine modes are represented by an enumeration
1008 type, @code{enum machine_mode}, defined in @file{machmode.def}.  Each RTL
1009 expression has room for a machine mode and so do certain kinds of tree
1010 expressions (declarations and types, to be precise).
1011
1012 In debugging dumps and machine descriptions, the machine mode of an RTL
1013 expression is written after the expression code with a colon to separate
1014 them.  The letters @samp{mode} which appear at the end of each machine mode
1015 name are omitted.  For example, @code{(reg:SI 38)} is a @code{reg}
1016 expression with machine mode @code{SImode}.  If the mode is
1017 @code{VOIDmode}, it is not written at all.
1018
1019 Here is a table of machine modes.  The term ``byte'' below refers to an
1020 object of @code{BITS_PER_UNIT} bits (@pxref{Storage Layout}).
1021
1022 @table @code
1023 @findex BImode
1024 @item BImode
1025 ``Bit'' mode represents a single bit, for predicate registers.
1026
1027 @findex QImode
1028 @item QImode
1029 ``Quarter-Integer'' mode represents a single byte treated as an integer.
1030
1031 @findex HImode
1032 @item HImode
1033 ``Half-Integer'' mode represents a two-byte integer.
1034
1035 @findex PSImode
1036 @item PSImode
1037 ``Partial Single Integer'' mode represents an integer which occupies
1038 four bytes but which doesn't really use all four.  On some machines,
1039 this is the right mode to use for pointers.
1040
1041 @findex SImode
1042 @item SImode
1043 ``Single Integer'' mode represents a four-byte integer.
1044
1045 @findex PDImode
1046 @item PDImode
1047 ``Partial Double Integer'' mode represents an integer which occupies
1048 eight bytes but which doesn't really use all eight.  On some machines,
1049 this is the right mode to use for certain pointers.
1050
1051 @findex DImode
1052 @item DImode
1053 ``Double Integer'' mode represents an eight-byte integer.
1054
1055 @findex TImode
1056 @item TImode
1057 ``Tetra Integer'' (?) mode represents a sixteen-byte integer.
1058
1059 @findex OImode
1060 @item OImode
1061 ``Octa Integer'' (?) mode represents a thirty-two-byte integer.
1062
1063 @findex QFmode
1064 @item QFmode
1065 ``Quarter-Floating'' mode represents a quarter-precision (single byte)
1066 floating point number.
1067
1068 @findex HFmode
1069 @item HFmode
1070 ``Half-Floating'' mode represents a half-precision (two byte) floating
1071 point number.
1072
1073 @findex TQFmode
1074 @item TQFmode
1075 ``Three-Quarter-Floating'' (?) mode represents a three-quarter-precision
1076 (three byte) floating point number.
1077
1078 @findex SFmode
1079 @item SFmode
1080 ``Single Floating'' mode represents a four byte floating point number.
1081 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1082 this is a single-precision IEEE floating point number; it can also be
1083 used for double-precision (on processors with 16-bit bytes) and
1084 single-precision VAX and IBM types.
1085
1086 @findex DFmode
1087 @item DFmode
1088 ``Double Floating'' mode represents an eight byte floating point number.
1089 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1090 this is a double-precision IEEE floating point number.
1091
1092 @findex XFmode
1093 @item XFmode
1094 ``Extended Floating'' mode represents an IEEE extended floating point
1095 number.  This mode only has 80 meaningful bits (ten bytes).  Some
1096 processors require such numbers to be padded to twelve bytes, others
1097 to sixteen; this mode is used for either.
1098
1099 @findex TFmode
1100 @item TFmode
1101 ``Tetra Floating'' mode represents a sixteen byte floating point number
1102 all 128 of whose bits are meaningful.  One common use is the
1103 IEEE quad-precision format.
1104
1105 @findex CCmode
1106 @item CCmode
1107 ``Condition Code'' mode represents the value of a condition code, which
1108 is a machine-specific set of bits used to represent the result of a
1109 comparison operation.  Other machine-specific modes may also be used for
1110 the condition code.  These modes are not used on machines that use
1111 @code{cc0} (see @pxref{Condition Code}).
1112
1113 @findex BLKmode
1114 @item BLKmode
1115 ``Block'' mode represents values that are aggregates to which none of
1116 the other modes apply.  In RTL, only memory references can have this mode,
1117 and only if they appear in string-move or vector instructions.  On machines
1118 which have no such instructions, @code{BLKmode} will not appear in RTL@.
1119
1120 @findex VOIDmode
1121 @item VOIDmode
1122 Void mode means the absence of a mode or an unspecified mode.
1123 For example, RTL expressions of code @code{const_int} have mode
1124 @code{VOIDmode} because they can be taken to have whatever mode the context
1125 requires.  In debugging dumps of RTL, @code{VOIDmode} is expressed by
1126 the absence of any mode.
1127
1128 @findex QCmode
1129 @findex HCmode
1130 @findex SCmode
1131 @findex DCmode
1132 @findex XCmode
1133 @findex TCmode
1134 @item QCmode, HCmode, SCmode, DCmode, XCmode, TCmode
1135 These modes stand for a complex number represented as a pair of floating
1136 point values.  The floating point values are in @code{QFmode},
1137 @code{HFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode}, @code{XFmode}, and
1138 @code{TFmode}, respectively.
1139
1140 @findex CQImode
1141 @findex CHImode
1142 @findex CSImode
1143 @findex CDImode
1144 @findex CTImode
1145 @findex COImode
1146 @item CQImode, CHImode, CSImode, CDImode, CTImode, COImode
1147 These modes stand for a complex number represented as a pair of integer
1148 values.  The integer values are in @code{QImode}, @code{HImode},
1149 @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and @code{OImode},
1150 respectively.
1151 @end table
1152
1153 The machine description defines @code{Pmode} as a C macro which expands
1154 into the machine mode used for addresses.  Normally this is the mode
1155 whose size is @code{BITS_PER_WORD}, @code{SImode} on 32-bit machines.
1156
1157 The only modes which a machine description @i{must} support are
1158 @code{QImode}, and the modes corresponding to @code{BITS_PER_WORD},
1159 @code{FLOAT_TYPE_SIZE} and @code{DOUBLE_TYPE_SIZE}.
1160 The compiler will attempt to use @code{DImode} for 8-byte structures and
1161 unions, but this can be prevented by overriding the definition of
1162 @code{MAX_FIXED_MODE_SIZE}.  Alternatively, you can have the compiler
1163 use @code{TImode} for 16-byte structures and unions.  Likewise, you can
1164 arrange for the C type @code{short int} to avoid using @code{HImode}.
1165
1166 @cindex mode classes
1167 Very few explicit references to machine modes remain in the compiler and
1168 these few references will soon be removed.  Instead, the machine modes
1169 are divided into mode classes.  These are represented by the enumeration
1170 type @code{enum mode_class} defined in @file{machmode.h}.  The possible
1171 mode classes are:
1172
1173 @table @code
1174 @findex MODE_INT
1175 @item MODE_INT
1176 Integer modes.  By default these are @code{BImode}, @code{QImode},
1177 @code{HImode}, @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and
1178 @code{OImode}.
1179
1180 @findex MODE_PARTIAL_INT
1181 @item MODE_PARTIAL_INT
1182 The ``partial integer'' modes, @code{PQImode}, @code{PHImode},
1183 @code{PSImode} and @code{PDImode}.
1184
1185 @findex MODE_FLOAT
1186 @item MODE_FLOAT
1187 Floating point modes.  By default these are @code{QFmode},
1188 @code{HFmode}, @code{TQFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode},
1189 @code{XFmode} and @code{TFmode}.
1190
1191 @findex MODE_COMPLEX_INT
1192 @item MODE_COMPLEX_INT
1193 Complex integer modes.  (These are not currently implemented).
1194
1195 @findex MODE_COMPLEX_FLOAT
1196 @item MODE_COMPLEX_FLOAT
1197 Complex floating point modes.  By default these are @code{QCmode},
1198 @code{HCmode}, @code{SCmode}, @code{DCmode}, @code{XCmode}, and
1199 @code{TCmode}.
1200
1201 @findex MODE_FUNCTION
1202 @item MODE_FUNCTION
1203 Algol or Pascal function variables including a static chain.
1204 (These are not currently implemented).
1205
1206 @findex MODE_CC
1207 @item MODE_CC
1208 Modes representing condition code values.  These are @code{CCmode} plus
1209 any modes listed in the @code{EXTRA_CC_MODES} macro.  @xref{Jump Patterns},
1210 also see @ref{Condition Code}.
1211
1212 @findex MODE_RANDOM
1213 @item MODE_RANDOM
1214 This is a catchall mode class for modes which don't fit into the above
1215 classes.  Currently @code{VOIDmode} and @code{BLKmode} are in
1216 @code{MODE_RANDOM}.
1217 @end table
1218
1219 Here are some C macros that relate to machine modes:
1220
1221 @table @code
1222 @findex GET_MODE
1223 @item GET_MODE (@var{x})
1224 Returns the machine mode of the RTX @var{x}.
1225
1226 @findex PUT_MODE
1227 @item PUT_MODE (@var{x}, @var{newmode})
1228 Alters the machine mode of the RTX @var{x} to be @var{newmode}.
1229
1230 @findex NUM_MACHINE_MODES
1231 @item NUM_MACHINE_MODES
1232 Stands for the number of machine modes available on the target
1233 machine.  This is one greater than the largest numeric value of any
1234 machine mode.
1235
1236 @findex GET_MODE_NAME
1237 @item GET_MODE_NAME (@var{m})
1238 Returns the name of mode @var{m} as a string.
1239
1240 @findex GET_MODE_CLASS
1241 @item GET_MODE_CLASS (@var{m})
1242 Returns the mode class of mode @var{m}.
1243
1244 @findex GET_MODE_WIDER_MODE
1245 @item GET_MODE_WIDER_MODE (@var{m})
1246 Returns the next wider natural mode.  For example, the expression
1247 @code{GET_MODE_WIDER_MODE (QImode)} returns @code{HImode}.
1248
1249 @findex GET_MODE_SIZE
1250 @item GET_MODE_SIZE (@var{m})
1251 Returns the size in bytes of a datum of mode @var{m}.
1252
1253 @findex GET_MODE_BITSIZE
1254 @item GET_MODE_BITSIZE (@var{m})
1255 Returns the size in bits of a datum of mode @var{m}.
1256
1257 @findex GET_MODE_MASK
1258 @item GET_MODE_MASK (@var{m})
1259 Returns a bitmask containing 1 for all bits in a word that fit within
1260 mode @var{m}.  This macro can only be used for modes whose bitsize is
1261 less than or equal to @code{HOST_BITS_PER_INT}.
1262
1263 @findex GET_MODE_ALIGNMENT
1264 @item GET_MODE_ALIGNMENT (@var{m})
1265 Return the required alignment, in bits, for an object of mode @var{m}.
1266
1267 @findex GET_MODE_UNIT_SIZE
1268 @item GET_MODE_UNIT_SIZE (@var{m})
1269 Returns the size in bytes of the subunits of a datum of mode @var{m}.
1270 This is the same as @code{GET_MODE_SIZE} except in the case of complex
1271 modes.  For them, the unit size is the size of the real or imaginary
1272 part.
1273
1274 @findex GET_MODE_NUNITS
1275 @item GET_MODE_NUNITS (@var{m})
1276 Returns the number of units contained in a mode, i.e.,
1277 @code{GET_MODE_SIZE} divided by @code{GET_MODE_UNIT_SIZE}.
1278
1279 @findex GET_CLASS_NARROWEST_MODE
1280 @item GET_CLASS_NARROWEST_MODE (@var{c})
1281 Returns the narrowest mode in mode class @var{c}.
1282 @end table
1283
1284 @findex byte_mode
1285 @findex word_mode
1286 The global variables @code{byte_mode} and @code{word_mode} contain modes
1287 whose classes are @code{MODE_INT} and whose bitsizes are either
1288 @code{BITS_PER_UNIT} or @code{BITS_PER_WORD}, respectively.  On 32-bit
1289 machines, these are @code{QImode} and @code{SImode}, respectively.
1290
1291 @node Constants
1292 @section Constant Expression Types
1293 @cindex RTL constants
1294 @cindex RTL constant expression types
1295
1296 The simplest RTL expressions are those that represent constant values.
1297
1298 @table @code
1299 @findex const_int
1300 @item (const_int @var{i})
1301 This type of expression represents the integer value @var{i}.  @var{i}
1302 is customarily accessed with the macro @code{INTVAL} as in
1303 @code{INTVAL (@var{exp})}, which is equivalent to @code{XWINT (@var{exp}, 0)}.
1304
1305 @findex const0_rtx
1306 @findex const1_rtx
1307 @findex const2_rtx
1308 @findex constm1_rtx
1309 There is only one expression object for the integer value zero; it is
1310 the value of the variable @code{const0_rtx}.  Likewise, the only
1311 expression for integer value one is found in @code{const1_rtx}, the only
1312 expression for integer value two is found in @code{const2_rtx}, and the
1313 only expression for integer value negative one is found in
1314 @code{constm1_rtx}.  Any attempt to create an expression of code
1315 @code{const_int} and value zero, one, two or negative one will return
1316 @code{const0_rtx}, @code{const1_rtx}, @code{const2_rtx} or
1317 @code{constm1_rtx} as appropriate.
1318
1319 @findex const_true_rtx
1320 Similarly, there is only one object for the integer whose value is
1321 @code{STORE_FLAG_VALUE}.  It is found in @code{const_true_rtx}.  If
1322 @code{STORE_FLAG_VALUE} is one, @code{const_true_rtx} and
1323 @code{const1_rtx} will point to the same object.  If
1324 @code{STORE_FLAG_VALUE} is @minus{}1, @code{const_true_rtx} and
1325 @code{constm1_rtx} will point to the same object.
1326
1327 @findex const_double
1328 @item (const_double:@var{m} @var{addr} @var{i0} @var{i1} @dots{})
1329 Represents either a floating-point constant of mode @var{m} or an
1330 integer constant too large to fit into @code{HOST_BITS_PER_WIDE_INT}
1331 bits but small enough to fit within twice that number of bits (GCC
1332 does not provide a mechanism to represent even larger constants).  In
1333 the latter case, @var{m} will be @code{VOIDmode}.
1334
1335 @findex const_vector
1336 @item (const_vector:@var{m} [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
1337 Represents a vector constant.  The square brackets stand for the vector
1338 containing the constant elements.  @var{x0}, @var{x1} and so on are
1339 the @code{const_int} or @code{const_double} elements.
1340
1341 The number of units in a @code{const_vector} is obtained with the macro
1342 @code{CONST_VECTOR_NUNITS} as in @code{CONST_VECTOR_NUNITS (@var{v})}.
1343
1344 Individual elements in a vector constant are accessed with the macro
1345 @code{CONST_VECTOR_ELT} as in @code{CONST_VECTOR_ELT (@var{v}, @var{n})}
1346 where @var{v} is the vector constant and @var{n} is the element
1347 desired.
1348
1349 @findex CONST_DOUBLE_MEM
1350 @findex CONST_DOUBLE_CHAIN
1351 @var{addr} is used to contain the @code{mem} expression that corresponds
1352 to the location in memory that at which the constant can be found.  If
1353 it has not been allocated a memory location, but is on the chain of all
1354 @code{const_double} expressions in this compilation (maintained using an
1355 undisplayed field), @var{addr} contains @code{const0_rtx}.  If it is not
1356 on the chain, @var{addr} contains @code{cc0_rtx}.  @var{addr} is
1357 customarily accessed with the macro @code{CONST_DOUBLE_MEM} and the
1358 chain field via @code{CONST_DOUBLE_CHAIN}.
1359
1360 @findex CONST_DOUBLE_LOW
1361 If @var{m} is @code{VOIDmode}, the bits of the value are stored in
1362 @var{i0} and @var{i1}.  @var{i0} is customarily accessed with the macro
1363 @code{CONST_DOUBLE_LOW} and @var{i1} with @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.
1364
1365 If the constant is floating point (regardless of its precision), then
1366 the number of integers used to store the value depends on the size of
1367 @code{REAL_VALUE_TYPE} (@pxref{Floating Point}).  The integers
1368 represent a floating point number, but not precisely in the target
1369 machine's or host machine's floating point format.  To convert them to
1370 the precise bit pattern used by the target machine, use the macro
1371 @code{REAL_VALUE_TO_TARGET_DOUBLE} and friends (@pxref{Data Output}).
1372
1373 @findex CONST0_RTX
1374 @findex CONST1_RTX
1375 @findex CONST2_RTX
1376 The macro @code{CONST0_RTX (@var{mode})} refers to an expression with
1377 value 0 in mode @var{mode}.  If mode @var{mode} is of mode class
1378 @code{MODE_INT}, it returns @code{const0_rtx}.  If mode @var{mode} is of
1379 mode class @code{MODE_FLOAT}, it returns a @code{CONST_DOUBLE}
1380 expression in mode @var{mode}.  Otherwise, it returns a
1381 @code{CONST_VECTOR} expression in mode @var{mode}.  Similarly, the macro
1382 @code{CONST1_RTX (@var{mode})} refers to an expression with value 1 in
1383 mode @var{mode} and similarly for @code{CONST2_RTX}.  The
1384 @code{CONST1_RTX} and @code{CONST2_RTX} macros are undefined
1385 for vector modes.
1386
1387 @findex const_string
1388 @item (const_string @var{str})
1389 Represents a constant string with value @var{str}.  Currently this is
1390 used only for insn attributes (@pxref{Insn Attributes}) since constant
1391 strings in C are placed in memory.
1392
1393 @findex symbol_ref
1394 @item (symbol_ref:@var{mode} @var{symbol})
1395 Represents the value of an assembler label for data.  @var{symbol} is
1396 a string that describes the name of the assembler label.  If it starts
1397 with a @samp{*}, the label is the rest of @var{symbol} not including
1398 the @samp{*}.  Otherwise, the label is @var{symbol}, usually prefixed
1399 with @samp{_}.
1400
1401 The @code{symbol_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1402 Usually that is the only mode for which a symbol is directly valid.
1403
1404 @findex label_ref
1405 @item (label_ref @var{label})
1406 Represents the value of an assembler label for code.  It contains one
1407 operand, an expression, which must be a @code{code_label} or a @code{note}
1408 of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} that appears in the instruction
1409 sequence to identify the place where the label should go.
1410
1411 The reason for using a distinct expression type for code label
1412 references is so that jump optimization can distinguish them.
1413
1414 @item (const:@var{m} @var{exp})
1415 Represents a constant that is the result of an assembly-time
1416 arithmetic computation.  The operand, @var{exp}, is an expression that
1417 contains only constants (@code{const_int}, @code{symbol_ref} and
1418 @code{label_ref} expressions) combined with @code{plus} and
1419 @code{minus}.  However, not all combinations are valid, since the
1420 assembler cannot do arbitrary arithmetic on relocatable symbols.
1421
1422 @var{m} should be @code{Pmode}.
1423
1424 @findex high
1425 @item (high:@var{m} @var{exp})
1426 Represents the high-order bits of @var{exp}, usually a
1427 @code{symbol_ref}.  The number of bits is machine-dependent and is
1428 normally the number of bits specified in an instruction that initializes
1429 the high order bits of a register.  It is used with @code{lo_sum} to
1430 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines to
1431 reference a global memory location.
1432
1433 @var{m} should be @code{Pmode}.
1434 @end table
1435
1436 @node Regs and Memory
1437 @section Registers and Memory
1438 @cindex RTL register expressions
1439 @cindex RTL memory expressions
1440
1441 Here are the RTL expression types for describing access to machine
1442 registers and to main memory.
1443
1444 @table @code
1445 @findex reg
1446 @cindex hard registers
1447 @cindex pseudo registers
1448 @item (reg:@var{m} @var{n})
1449 For small values of the integer @var{n} (those that are less than
1450 @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER}), this stands for a reference to machine
1451 register number @var{n}: a @dfn{hard register}.  For larger values of
1452 @var{n}, it stands for a temporary value or @dfn{pseudo register}.
1453 The compiler's strategy is to generate code assuming an unlimited
1454 number of such pseudo registers, and later convert them into hard
1455 registers or into memory references.
1456
1457 @var{m} is the machine mode of the reference.  It is necessary because
1458 machines can generally refer to each register in more than one mode.
1459 For example, a register may contain a full word but there may be
1460 instructions to refer to it as a half word or as a single byte, as
1461 well as instructions to refer to it as a floating point number of
1462 various precisions.
1463
1464 Even for a register that the machine can access in only one mode,
1465 the mode must always be specified.
1466
1467 The symbol @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER} is defined by the machine
1468 description, since the number of hard registers on the machine is an
1469 invariant characteristic of the machine.  Note, however, that not
1470 all of the machine registers must be general registers.  All the
1471 machine registers that can be used for storage of data are given
1472 hard register numbers, even those that can be used only in certain
1473 instructions or can hold only certain types of data.
1474
1475 A hard register may be accessed in various modes throughout one
1476 function, but each pseudo register is given a natural mode
1477 and is accessed only in that mode.  When it is necessary to describe
1478 an access to a pseudo register using a nonnatural mode, a @code{subreg}
1479 expression is used.
1480
1481 A @code{reg} expression with a machine mode that specifies more than
1482 one word of data may actually stand for several consecutive registers.
1483 If in addition the register number specifies a hardware register, then
1484 it actually represents several consecutive hardware registers starting
1485 with the specified one.
1486
1487 Each pseudo register number used in a function's RTL code is
1488 represented by a unique @code{reg} expression.
1489
1490 @findex FIRST_VIRTUAL_REGISTER
1491 @findex LAST_VIRTUAL_REGISTER
1492 Some pseudo register numbers, those within the range of
1493 @code{FIRST_VIRTUAL_REGISTER} to @code{LAST_VIRTUAL_REGISTER} only
1494 appear during the RTL generation phase and are eliminated before the
1495 optimization phases.  These represent locations in the stack frame that
1496 cannot be determined until RTL generation for the function has been
1497 completed.  The following virtual register numbers are defined:
1498
1499 @table @code
1500 @findex VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1501 @item VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1502 This points to the first word of the incoming arguments passed on the
1503 stack.  Normally these arguments are placed there by the caller, but the
1504 callee may have pushed some arguments that were previously passed in
1505 registers.
1506
1507 @cindex @code{FIRST_PARM_OFFSET} and virtual registers
1508 @cindex @code{ARG_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1509 When RTL generation is complete, this virtual register is replaced
1510 by the sum of the register given by @code{ARG_POINTER_REGNUM} and the
1511 value of @code{FIRST_PARM_OFFSET}.
1512
1513 @findex VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1514 @cindex @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} and virtual registers
1515 @item VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1516 If @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} is defined, this points to immediately
1517 above the first variable on the stack.  Otherwise, it points to the
1518 first variable on the stack.
1519
1520 @cindex @code{STARTING_FRAME_OFFSET} and virtual registers
1521 @cindex @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1522 @code{VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM} is replaced with the sum of the
1523 register given by @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and the value
1524 @code{STARTING_FRAME_OFFSET}.
1525
1526 @findex VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1527 @item VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1528 This points to the location of dynamically allocated memory on the stack
1529 immediately after the stack pointer has been adjusted by the amount of
1530 memory desired.
1531
1532 @cindex @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET} and virtual registers
1533 @cindex @code{STACK_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1534 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1535 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET}.
1536
1537 @findex VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1538 @item VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1539 This points to the location in the stack at which outgoing arguments
1540 should be written when the stack is pre-pushed (arguments pushed using
1541 push insns should always use @code{STACK_POINTER_REGNUM}).
1542
1543 @cindex @code{STACK_POINTER_OFFSET} and virtual registers
1544 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1545 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_POINTER_OFFSET}.
1546 @end table
1547
1548 @findex subreg
1549 @item (subreg:@var{m} @var{reg} @var{bytenum})
1550 @code{subreg} expressions are used to refer to a register in a machine
1551 mode other than its natural one, or to refer to one register of
1552 a multi-part @code{reg} that actually refers to several registers.
1553
1554 Each pseudo-register has a natural mode.  If it is necessary to
1555 operate on it in a different mode---for example, to perform a fullword
1556 move instruction on a pseudo-register that contains a single
1557 byte---the pseudo-register must be enclosed in a @code{subreg}.  In
1558 such a case, @var{bytenum} is zero.
1559
1560 Usually @var{m} is at least as narrow as the mode of @var{reg}, in which
1561 case it is restricting consideration to only the bits of @var{reg} that
1562 are in @var{m}.
1563
1564 Sometimes @var{m} is wider than the mode of @var{reg}.  These
1565 @code{subreg} expressions are often called @dfn{paradoxical}.  They are
1566 used in cases where we want to refer to an object in a wider mode but do
1567 not care what value the additional bits have.  The reload pass ensures
1568 that paradoxical references are only made to hard registers.
1569
1570 The other use of @code{subreg} is to extract the individual registers of
1571 a multi-register value.  Machine modes such as @code{DImode} and
1572 @code{TImode} can indicate values longer than a word, values which
1573 usually require two or more consecutive registers.  To access one of the
1574 registers, use a @code{subreg} with mode @code{SImode} and a
1575 @var{bytenum} offset that says which register.
1576
1577 Storing in a non-paradoxical @code{subreg} has undefined results for
1578 bits belonging to the same word as the @code{subreg}.  This laxity makes
1579 it easier to generate efficient code for such instructions.  To
1580 represent an instruction that preserves all the bits outside of those in
1581 the @code{subreg}, use @code{strict_low_part} around the @code{subreg}.
1582
1583 @cindex @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1584 The compilation parameter @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says
1585 that byte number zero is part of the most significant word; otherwise,
1586 it is part of the least significant word.
1587
1588 @cindex @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1589 The compilation parameter @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says
1590 that byte number zero is the most significant byte within a word;
1591 otherwise, it is the least significant byte within a word.
1592
1593 @cindex @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}, (lack of) effect on @code{subreg}
1594 On a few targets, @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN} disagrees with
1595 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}.
1596 However, most parts of the compiler treat floating point values as if
1597 they had the same endianness as integer values.  This works because
1598 they handle them solely as a collection of integer values, with no
1599 particular numerical value.  Only real.c and the runtime libraries
1600 care about @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}.
1601
1602 @cindex combiner pass
1603 @cindex reload pass
1604 @cindex @code{subreg}, special reload handling
1605 Between the combiner pass and the reload pass, it is possible to have a
1606 paradoxical @code{subreg} which contains a @code{mem} instead of a
1607 @code{reg} as its first operand.  After the reload pass, it is also
1608 possible to have a non-paradoxical @code{subreg} which contains a
1609 @code{mem}; this usually occurs when the @code{mem} is a stack slot
1610 which replaced a pseudo register.
1611
1612 Note that it is not valid to access a @code{DFmode} value in @code{SFmode}
1613 using a @code{subreg}.  On some machines the most significant part of a
1614 @code{DFmode} value does not have the same format as a single-precision
1615 floating value.
1616
1617 It is also not valid to access a single word of a multi-word value in a
1618 hard register when less registers can hold the value than would be
1619 expected from its size.  For example, some 32-bit machines have
1620 floating-point registers that can hold an entire @code{DFmode} value.
1621 If register 10 were such a register @code{(subreg:SI (reg:DF 10) 1)}
1622 would be invalid because there is no way to convert that reference to
1623 a single machine register.  The reload pass prevents @code{subreg}
1624 expressions such as these from being formed.
1625
1626 @findex SUBREG_REG
1627 @findex SUBREG_BYTE
1628 The first operand of a @code{subreg} expression is customarily accessed
1629 with the @code{SUBREG_REG} macro and the second operand is customarily
1630 accessed with the @code{SUBREG_BYTE} macro.
1631
1632 @findex scratch
1633 @cindex scratch operands
1634 @item (scratch:@var{m})
1635 This represents a scratch register that will be required for the
1636 execution of a single instruction and not used subsequently.  It is
1637 converted into a @code{reg} by either the local register allocator or
1638 the reload pass.
1639
1640 @code{scratch} is usually present inside a @code{clobber} operation
1641 (@pxref{Side Effects}).
1642
1643 @findex cc0
1644 @cindex condition code register
1645 @item (cc0)
1646 This refers to the machine's condition code register.  It has no
1647 operands and may not have a machine mode.  There are two ways to use it:
1648
1649 @itemize @bullet
1650 @item
1651 To stand for a complete set of condition code flags.  This is best on
1652 most machines, where each comparison sets the entire series of flags.
1653
1654 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1655 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1656 instructions) and in comparison operators comparing against zero
1657 (@code{const_int} with value zero; that is to say, @code{const0_rtx}).
1658
1659 @item
1660 To stand for a single flag that is the result of a single condition.
1661 This is useful on machines that have only a single flag bit, and in
1662 which comparison instructions must specify the condition to test.
1663
1664 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1665 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1666 instructions) where the source is a comparison operator, and as the
1667 first operand of @code{if_then_else} (in a conditional branch).
1668 @end itemize
1669
1670 @findex cc0_rtx
1671 There is only one expression object of code @code{cc0}; it is the
1672 value of the variable @code{cc0_rtx}.  Any attempt to create an
1673 expression of code @code{cc0} will return @code{cc0_rtx}.
1674
1675 Instructions can set the condition code implicitly.  On many machines,
1676 nearly all instructions set the condition code based on the value that
1677 they compute or store.  It is not necessary to record these actions
1678 explicitly in the RTL because the machine description includes a
1679 prescription for recognizing the instructions that do so (by means of
1680 the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}).  @xref{Condition Code}.  Only
1681 instructions whose sole purpose is to set the condition code, and
1682 instructions that use the condition code, need mention @code{(cc0)}.
1683
1684 On some machines, the condition code register is given a register number
1685 and a @code{reg} is used instead of @code{(cc0)}.  This is usually the
1686 preferable approach if only a small subset of instructions modify the
1687 condition code.  Other machines store condition codes in general
1688 registers; in such cases a pseudo register should be used.
1689
1690 Some machines, such as the SPARC and RS/6000, have two sets of
1691 arithmetic instructions, one that sets and one that does not set the
1692 condition code.  This is best handled by normally generating the
1693 instruction that does not set the condition code, and making a pattern
1694 that both performs the arithmetic and sets the condition code register
1695 (which would not be @code{(cc0)} in this case).  For examples, search
1696 for @samp{addcc} and @samp{andcc} in @file{sparc.md}.
1697
1698 @findex pc
1699 @item (pc)
1700 @cindex program counter
1701 This represents the machine's program counter.  It has no operands and
1702 may not have a machine mode.  @code{(pc)} may be validly used only in
1703 certain specific contexts in jump instructions.
1704
1705 @findex pc_rtx
1706 There is only one expression object of code @code{pc}; it is the value
1707 of the variable @code{pc_rtx}.  Any attempt to create an expression of
1708 code @code{pc} will return @code{pc_rtx}.
1709
1710 All instructions that do not jump alter the program counter implicitly
1711 by incrementing it, but there is no need to mention this in the RTL@.
1712
1713 @findex mem
1714 @item (mem:@var{m} @var{addr} @var{alias})
1715 This RTX represents a reference to main memory at an address
1716 represented by the expression @var{addr}.  @var{m} specifies how large
1717 a unit of memory is accessed.  @var{alias} specifies an alias set for the
1718 reference.  In general two items are in different alias sets if they cannot
1719 reference the same memory address.
1720
1721 The construct @code{(mem:BLK (scratch))} is considered to alias all
1722 other memories.  Thus it may be used as a memory barrier in epilogue
1723 stack deallocation patterns.
1724
1725 @findex addressof
1726 @item (addressof:@var{m} @var{reg})
1727 This RTX represents a request for the address of register @var{reg}.  Its mode
1728 is always @code{Pmode}.  If there are any @code{addressof}
1729 expressions left in the function after CSE, @var{reg} is forced into the
1730 stack and the @code{addressof} expression is replaced with a @code{plus}
1731 expression for the address of its stack slot.
1732 @end table
1733
1734 @node Arithmetic
1735 @section RTL Expressions for Arithmetic
1736 @cindex arithmetic, in RTL
1737 @cindex math, in RTL
1738 @cindex RTL expressions for arithmetic
1739
1740 Unless otherwise specified, all the operands of arithmetic expressions
1741 must be valid for mode @var{m}.  An operand is valid for mode @var{m}
1742 if it has mode @var{m}, or if it is a @code{const_int} or
1743 @code{const_double} and @var{m} is a mode of class @code{MODE_INT}.
1744
1745 For commutative binary operations, constants should be placed in the
1746 second operand.
1747
1748 @table @code
1749 @findex plus
1750 @findex ss_plus
1751 @findex us_plus
1752 @cindex RTL sum
1753 @cindex RTL addition
1754 @cindex RTL addition with signed saturation
1755 @cindex RTL addition with unsigned saturation
1756 @item (plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1757 @itemx (ss_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1758 @itemx (us_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1759
1760 These three expressions all represent the sum of the values
1761 represented by @var{x} and @var{y} carried out in machine mode
1762 @var{m}.  They differ in their behavior on overflow of integer modes.
1763 @code{plus} wraps round modulo the width of @var{m}; @code{ss_plus}
1764 saturates at the maximum signed value representable in @var{m};
1765 @code{us_plus} saturates at the maximum unsigned value.
1766
1767 @c ??? What happens on overflow of floating point modes?
1768
1769 @findex lo_sum
1770 @item (lo_sum:@var{m} @var{x} @var{y})
1771
1772 This expression represents the sum of @var{x} and the low-order bits
1773 of @var{y}.  It is used with @code{high} (@pxref{Constants}) to
1774 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines
1775 to reference a global memory location.  
1776
1777 The number of low order bits is machine-dependent but is
1778 normally the number of bits in a @code{Pmode} item minus the number of
1779 bits set by @code{high}.
1780
1781 @var{m} should be @code{Pmode}.
1782
1783 @findex minus
1784 @findex ss_minus
1785 @findex us_minus
1786 @cindex RTL difference
1787 @cindex RTL subtraction
1788 @cindex RTL subtraction with signed saturation
1789 @cindex RTL subtraction with unsigned saturation
1790 @item (minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1791 @itemx (ss_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1792 @itemx (us_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1793
1794 These three expressions represent the result of subtracting @var{y}
1795 from @var{x}, carried out in mode @var{M}.  Behavior on overflow is
1796 the same as for the three variants of @code{plus} (see above).
1797
1798 @findex compare
1799 @cindex RTL comparison
1800 @item (compare:@var{m} @var{x} @var{y})
1801 Represents the result of subtracting @var{y} from @var{x} for purposes
1802 of comparison.  The result is computed without overflow, as if with
1803 infinite precision.
1804
1805 Of course, machines can't really subtract with infinite precision.
1806 However, they can pretend to do so when only the sign of the result will
1807 be used, which is the case when the result is stored in the condition
1808 code.  And that is the @emph{only} way this kind of expression may
1809 validly be used: as a value to be stored in the condition codes, either
1810 @code{(cc0)} or a register.  @xref{Comparisons}.
1811
1812 The mode @var{m} is not related to the modes of @var{x} and @var{y}, but
1813 instead is the mode of the condition code value.  If @code{(cc0)} is
1814 used, it is @code{VOIDmode}.  Otherwise it is some mode in class
1815 @code{MODE_CC}, often @code{CCmode}.  @xref{Condition Code}.  If @var{m}
1816 is @code{VOIDmode} or @code{CCmode}, the operation returns sufficient
1817 information (in an unspecified format) so that any comparison operator
1818 can be applied to the result of the @code{COMPARE} operation.  For other
1819 modes in class @code{MODE_CC}, the operation only returns a subset of
1820 this information.
1821
1822 Normally, @var{x} and @var{y} must have the same mode.  Otherwise,
1823 @code{compare} is valid only if the mode of @var{x} is in class
1824 @code{MODE_INT} and @var{y} is a @code{const_int} or
1825 @code{const_double} with mode @code{VOIDmode}.  The mode of @var{x}
1826 determines what mode the comparison is to be done in; thus it must not
1827 be @code{VOIDmode}.
1828
1829 If one of the operands is a constant, it should be placed in the
1830 second operand and the comparison code adjusted as appropriate.
1831
1832 A @code{compare} specifying two @code{VOIDmode} constants is not valid
1833 since there is no way to know in what mode the comparison is to be
1834 performed; the comparison must either be folded during the compilation
1835 or the first operand must be loaded into a register while its mode is
1836 still known.
1837
1838 @findex neg
1839 @item (neg:@var{m} @var{x})
1840 Represents the negation (subtraction from zero) of the value represented
1841 by @var{x}, carried out in mode @var{m}.
1842
1843 @findex mult
1844 @cindex multiplication
1845 @cindex product
1846 @item (mult:@var{m} @var{x} @var{y})
1847 Represents the signed product of the values represented by @var{x} and
1848 @var{y} carried out in machine mode @var{m}.
1849
1850 Some machines support a multiplication that generates a product wider
1851 than the operands.  Write the pattern for this as
1852
1853 @smallexample
1854 (mult:@var{m} (sign_extend:@var{m} @var{x}) (sign_extend:@var{m} @var{y}))
1855 @end smallexample
1856
1857 where @var{m} is wider than the modes of @var{x} and @var{y}, which need
1858 not be the same.
1859
1860 For unsigned widening multiplication, use the same idiom, but with
1861 @code{zero_extend} instead of @code{sign_extend}.
1862
1863 @findex div
1864 @cindex division
1865 @cindex signed division
1866 @cindex quotient
1867 @item (div:@var{m} @var{x} @var{y})
1868 Represents the quotient in signed division of @var{x} by @var{y},
1869 carried out in machine mode @var{m}.  If @var{m} is a floating point
1870 mode, it represents the exact quotient; otherwise, the integerized
1871 quotient.
1872
1873 Some machines have division instructions in which the operands and
1874 quotient widths are not all the same; you should represent
1875 such instructions using @code{truncate} and @code{sign_extend} as in,
1876
1877 @smallexample
1878 (truncate:@var{m1} (div:@var{m2} @var{x} (sign_extend:@var{m2} @var{y})))
1879 @end smallexample
1880
1881 @findex udiv
1882 @cindex unsigned division
1883 @cindex division
1884 @item (udiv:@var{m} @var{x} @var{y})
1885 Like @code{div} but represents unsigned division.
1886
1887 @findex mod
1888 @findex umod
1889 @cindex remainder
1890 @cindex division
1891 @item (mod:@var{m} @var{x} @var{y})
1892 @itemx (umod:@var{m} @var{x} @var{y})
1893 Like @code{div} and @code{udiv} but represent the remainder instead of
1894 the quotient.
1895
1896 @findex smin
1897 @findex smax
1898 @cindex signed minimum
1899 @cindex signed maximum
1900 @item (smin:@var{m} @var{x} @var{y})
1901 @itemx (smax:@var{m} @var{x} @var{y})
1902 Represents the smaller (for @code{smin}) or larger (for @code{smax}) of
1903 @var{x} and @var{y}, interpreted as signed integers in mode @var{m}.
1904
1905 @findex umin
1906 @findex umax
1907 @cindex unsigned minimum and maximum
1908 @item (umin:@var{m} @var{x} @var{y})
1909 @itemx (umax:@var{m} @var{x} @var{y})
1910 Like @code{smin} and @code{smax}, but the values are interpreted as unsigned
1911 integers.
1912
1913 @findex not
1914 @cindex complement, bitwise
1915 @cindex bitwise complement
1916 @item (not:@var{m} @var{x})
1917 Represents the bitwise complement of the value represented by @var{x},
1918 carried out in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
1919
1920 @findex and
1921 @cindex logical-and, bitwise
1922 @cindex bitwise logical-and
1923 @item (and:@var{m} @var{x} @var{y})
1924 Represents the bitwise logical-and of the values represented by
1925 @var{x} and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be
1926 a fixed-point machine mode.
1927
1928 @findex ior
1929 @cindex inclusive-or, bitwise
1930 @cindex bitwise inclusive-or
1931 @item (ior:@var{m} @var{x} @var{y})
1932 Represents the bitwise inclusive-or of the values represented by @var{x}
1933 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
1934 fixed-point mode.
1935
1936 @findex xor
1937 @cindex exclusive-or, bitwise
1938 @cindex bitwise exclusive-or
1939 @item (xor:@var{m} @var{x} @var{y})
1940 Represents the bitwise exclusive-or of the values represented by @var{x}
1941 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
1942 fixed-point mode.
1943
1944 @findex ashift
1945 @cindex left shift
1946 @cindex shift
1947 @cindex arithmetic shift
1948 @item (ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
1949 Represents the result of arithmetically shifting @var{x} left by @var{c}
1950 places.  @var{x} have mode @var{m}, a fixed-point machine mode.  @var{c}
1951 be a fixed-point mode or be a constant with mode @code{VOIDmode}; which
1952 mode is determined by the mode called for in the machine description
1953 entry for the left-shift instruction.  For example, on the VAX, the mode
1954 of @var{c} is @code{QImode} regardless of @var{m}.
1955
1956 @findex lshiftrt
1957 @cindex right shift
1958 @findex ashiftrt
1959 @item (lshiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
1960 @itemx (ashiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
1961 Like @code{ashift} but for right shift.  Unlike the case for left shift,
1962 these two operations are distinct.
1963
1964 @findex rotate
1965 @cindex rotate
1966 @cindex left rotate
1967 @findex rotatert
1968 @cindex right rotate
1969 @item (rotate:@var{m} @var{x} @var{c})
1970 @itemx (rotatert:@var{m} @var{x} @var{c})
1971 Similar but represent left and right rotate.  If @var{c} is a constant,
1972 use @code{rotate}.
1973
1974 @findex abs
1975 @cindex absolute value
1976 @item (abs:@var{m} @var{x})
1977 Represents the absolute value of @var{x}, computed in mode @var{m}.
1978
1979 @findex sqrt
1980 @cindex square root
1981 @item (sqrt:@var{m} @var{x})
1982 Represents the square root of @var{x}, computed in mode @var{m}.
1983 Most often @var{m} will be a floating point mode.
1984
1985 @findex ffs
1986 @item (ffs:@var{m} @var{x})
1987 Represents one plus the index of the least significant 1-bit in
1988 @var{x}, represented as an integer of mode @var{m}.  (The value is
1989 zero if @var{x} is zero.)  The mode of @var{x} need not be @var{m};
1990 depending on the target machine, various mode combinations may be
1991 valid.
1992
1993 @findex clz
1994 @item (clz:@var{m} @var{x})
1995 Represents the number of leading 0-bits in @var{x}, represented as an
1996 integer of mode @var{m}, starting at the most significant bit position.
1997 If @var{x} is zero, the value is determined by
1998 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO}.  Note that this is one of
1999 the few expressions that is not invariant under widening.  The mode of
2000 @var{x} will usually be an integer mode.
2001
2002 @findex ctz
2003 @item (ctz:@var{m} @var{x})
2004 Represents the number of trailing 0-bits in @var{x}, represented as an
2005 integer of mode @var{m}, starting at the least significant bit position.
2006 If @var{x} is zero, the value is determined by
2007 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO}.  Except for this case,
2008 @code{ctz(x)} is equivalent to @code{ffs(@var{x}) - 1}.  The mode of
2009 @var{x} will usually be an integer mode.
2010
2011 @findex popcount
2012 @item (popcount:@var{m} @var{x})
2013 Represents the number of 1-bits in @var{x}, represented as an integer of
2014 mode @var{m}.  The mode of @var{x} will usually be an integer mode.
2015
2016 @findex parity
2017 @item (parity:@var{m} @var{x})
2018 Represents the number of 1-bits modulo 2 in @var{x}, represented as an
2019 integer of mode @var{m}.  The mode of @var{x} will usually be an integer
2020 mode.
2021 @end table
2022
2023 @node Comparisons
2024 @section Comparison Operations
2025 @cindex RTL comparison operations
2026
2027 Comparison operators test a relation on two operands and are considered
2028 to represent a machine-dependent nonzero value described by, but not
2029 necessarily equal to, @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2030 if the relation holds, or zero if it does not, for comparison operators
2031 whose results have a `MODE_INT' mode, and
2032 @code{FLOAT_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}) if the relation holds, or
2033 zero if it does not, for comparison operators that return floating-point
2034 values.  The mode of the comparison operation is independent of the mode
2035 of the data being compared.  If the comparison operation is being tested
2036 (e.g., the first operand of an @code{if_then_else}), the mode must be
2037 @code{VOIDmode}.
2038
2039 @cindex condition codes
2040 There are two ways that comparison operations may be used.  The
2041 comparison operators may be used to compare the condition codes
2042 @code{(cc0)} against zero, as in @code{(eq (cc0) (const_int 0))}.  Such
2043 a construct actually refers to the result of the preceding instruction
2044 in which the condition codes were set.  The instruction setting the
2045 condition code must be adjacent to the instruction using the condition
2046 code; only @code{note} insns may separate them.
2047
2048 Alternatively, a comparison operation may directly compare two data
2049 objects.  The mode of the comparison is determined by the operands; they
2050 must both be valid for a common machine mode.  A comparison with both
2051 operands constant would be invalid as the machine mode could not be
2052 deduced from it, but such a comparison should never exist in RTL due to
2053 constant folding.
2054
2055 In the example above, if @code{(cc0)} were last set to
2056 @code{(compare @var{x} @var{y})}, the comparison operation is
2057 identical to @code{(eq @var{x} @var{y})}.  Usually only one style
2058 of comparisons is supported on a particular machine, but the combine
2059 pass will try to merge the operations to produce the @code{eq} shown
2060 in case it exists in the context of the particular insn involved.
2061
2062 Inequality comparisons come in two flavors, signed and unsigned.  Thus,
2063 there are distinct expression codes @code{gt} and @code{gtu} for signed and
2064 unsigned greater-than.  These can produce different results for the same
2065 pair of integer values: for example, 1 is signed greater-than @minus{}1 but not
2066 unsigned greater-than, because @minus{}1 when regarded as unsigned is actually
2067 @code{0xffffffff} which is greater than 1.
2068
2069 The signed comparisons are also used for floating point values.  Floating
2070 point comparisons are distinguished by the machine modes of the operands.
2071
2072 @table @code
2073 @findex eq
2074 @cindex equal
2075 @item (eq:@var{m} @var{x} @var{y})
2076 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2077 are equal, otherwise 0.
2078
2079 @findex ne
2080 @cindex not equal
2081 @item (ne:@var{m} @var{x} @var{y})
2082 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2083 are not equal, otherwise 0.
2084
2085 @findex gt
2086 @cindex greater than
2087 @item (gt:@var{m} @var{x} @var{y})
2088 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the @var{x} is greater than @var{y}.  If they
2089 are fixed-point, the comparison is done in a signed sense.
2090
2091 @findex gtu
2092 @cindex greater than
2093 @cindex unsigned greater than
2094 @item (gtu:@var{m} @var{x} @var{y})
2095 Like @code{gt} but does unsigned comparison, on fixed-point numbers only.
2096
2097 @findex lt
2098 @cindex less than
2099 @findex ltu
2100 @cindex unsigned less than
2101 @item (lt:@var{m} @var{x} @var{y})
2102 @itemx (ltu:@var{m} @var{x} @var{y})
2103 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than''.
2104
2105 @findex ge
2106 @cindex greater than
2107 @findex geu
2108 @cindex unsigned greater than
2109 @item (ge:@var{m} @var{x} @var{y})
2110 @itemx (geu:@var{m} @var{x} @var{y})
2111 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``greater than or equal''.
2112
2113 @findex le
2114 @cindex less than or equal
2115 @findex leu
2116 @cindex unsigned less than
2117 @item (le:@var{m} @var{x} @var{y})
2118 @itemx (leu:@var{m} @var{x} @var{y})
2119 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than or equal''.
2120
2121 @findex if_then_else
2122 @item (if_then_else @var{cond} @var{then} @var{else})
2123 This is not a comparison operation but is listed here because it is
2124 always used in conjunction with a comparison operation.  To be
2125 precise, @var{cond} is a comparison expression.  This expression
2126 represents a choice, according to @var{cond}, between the value
2127 represented by @var{then} and the one represented by @var{else}.
2128
2129 On most machines, @code{if_then_else} expressions are valid only
2130 to express conditional jumps.
2131
2132 @findex cond
2133 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @var{test2} @var{value2} @dots{}] @var{default})
2134 Similar to @code{if_then_else}, but more general.  Each of @var{test1},
2135 @var{test2}, @dots{} is performed in turn.  The result of this expression is
2136 the @var{value} corresponding to the first nonzero test, or @var{default} if
2137 none of the tests are nonzero expressions.
2138
2139 This is currently not valid for instruction patterns and is supported only
2140 for insn attributes.  @xref{Insn Attributes}.
2141 @end table
2142
2143 @node Bit-Fields
2144 @section Bit-Fields
2145 @cindex bit-fields
2146
2147 Special expression codes exist to represent bit-field instructions.
2148 These types of expressions are lvalues in RTL; they may appear
2149 on the left side of an assignment, indicating insertion of a value
2150 into the specified bit-field.
2151
2152 @table @code
2153 @findex sign_extract
2154 @cindex @code{BITS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{sign_extract}
2155 @item (sign_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2156 This represents a reference to a sign-extended bit-field contained or
2157 starting in @var{loc} (a memory or register reference).  The bit-field
2158 is @var{size} bits wide and starts at bit @var{pos}.  The compilation
2159 option @code{BITS_BIG_ENDIAN} says which end of the memory unit
2160 @var{pos} counts from.
2161
2162 If @var{loc} is in memory, its mode must be a single-byte integer mode.
2163 If @var{loc} is in a register, the mode to use is specified by the
2164 operand of the @code{insv} or @code{extv} pattern
2165 (@pxref{Standard Names}) and is usually a full-word integer mode,
2166 which is the default if none is specified.
2167
2168 The mode of @var{pos} is machine-specific and is also specified
2169 in the @code{insv} or @code{extv} pattern.
2170
2171 The mode @var{m} is the same as the mode that would be used for
2172 @var{loc} if it were a register.
2173
2174 @findex zero_extract
2175 @item (zero_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2176 Like @code{sign_extract} but refers to an unsigned or zero-extended
2177 bit-field.  The same sequence of bits are extracted, but they
2178 are filled to an entire word with zeros instead of by sign-extension.
2179 @end table
2180
2181 @node Vector Operations
2182 @section Vector Operations
2183 @cindex vector operations
2184
2185 All normal RTL expressions can be used with vector modes; they are
2186 interpreted as operating on each part of the vector independently.
2187 Additionally, there are a few new expressions to describe specific vector
2188 operations.
2189
2190 @table @code
2191 @findex vec_merge
2192 @item (vec_merge:@var{m} @var{vec1} @var{vec2} @var{items})
2193 This describes a merge operation between two vectors.  The result is a vector
2194 of mode @var{m}; its elements are selected from either @var{vec1} or
2195 @var{vec2}.  Which elements are selected is described by @var{items}, which
2196 is a bit mask represented by a @code{const_int}; a zero bit indicates the
2197 corresponding element in the result vector is taken from @var{vec2} while
2198 a set bit indicates it is taken from @var{vec1}.
2199
2200 @findex vec_select
2201 @item (vec_select:@var{m} @var{vec1} @var{selection})
2202 This describes an operation that selects parts of a vector.  @var{vec1} is
2203 the source vector, @var{selection} is a @code{parallel} that contains a
2204 @code{const_int} for each of the subparts of the result vector, giving the
2205 number of the source subpart that should be stored into it.
2206
2207 @findex vec_concat
2208 @item (vec_concat:@var{m} @var{vec1} @var{vec2})
2209 Describes a vector concat operation.  The result is a concatenation of the
2210 vectors @var{vec1} and @var{vec2}; its length is the sum of the lengths of
2211 the two inputs.
2212
2213 @findex vec_duplicate
2214 @item (vec_duplicate:@var{m} @var{vec})
2215 This operation converts a small vector into a larger one by duplicating the
2216 input values.  The output vector mode must have the same submodes as the
2217 input vector mode, and the number of output parts must be an integer multiple
2218 of the number of input parts.
2219
2220 @end table
2221
2222 @node Conversions
2223 @section Conversions
2224 @cindex conversions
2225 @cindex machine mode conversions
2226
2227 All conversions between machine modes must be represented by
2228 explicit conversion operations.  For example, an expression
2229 which is the sum of a byte and a full word cannot be written as
2230 @code{(plus:SI (reg:QI 34) (reg:SI 80))} because the @code{plus}
2231 operation requires two operands of the same machine mode.
2232 Therefore, the byte-sized operand is enclosed in a conversion
2233 operation, as in
2234
2235 @smallexample
2236 (plus:SI (sign_extend:SI (reg:QI 34)) (reg:SI 80))
2237 @end smallexample
2238
2239 The conversion operation is not a mere placeholder, because there
2240 may be more than one way of converting from a given starting mode
2241 to the desired final mode.  The conversion operation code says how
2242 to do it.
2243
2244 For all conversion operations, @var{x} must not be @code{VOIDmode}
2245 because the mode in which to do the conversion would not be known.
2246 The conversion must either be done at compile-time or @var{x}
2247 must be placed into a register.
2248
2249 @table @code
2250 @findex sign_extend
2251 @item (sign_extend:@var{m} @var{x})
2252 Represents the result of sign-extending the value @var{x}
2253 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2254 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2255
2256 @findex zero_extend
2257 @item (zero_extend:@var{m} @var{x})
2258 Represents the result of zero-extending the value @var{x}
2259 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2260 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2261
2262 @findex float_extend
2263 @item (float_extend:@var{m} @var{x})
2264 Represents the result of extending the value @var{x}
2265 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2266 and @var{x} a floating point value of a mode narrower than @var{m}.
2267
2268 @findex truncate
2269 @item (truncate:@var{m} @var{x})
2270 Represents the result of truncating the value @var{x}
2271 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2272 and @var{x} a fixed-point value of a mode wider than @var{m}.
2273
2274 @findex ss_truncate
2275 @item (ss_truncate:@var{m} @var{x})
2276 Represents the result of truncating the value @var{x}
2277 to machine mode @var{m}, using signed saturation in the case of
2278 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2279 modes.
2280
2281 @findex us_truncate
2282 @item (us_truncate:@var{m} @var{x})
2283 Represents the result of truncating the value @var{x}
2284 to machine mode @var{m}, using unsigned saturation in the case of
2285 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2286 modes.
2287
2288 @findex float_truncate
2289 @item (float_truncate:@var{m} @var{x})
2290 Represents the result of truncating the value @var{x}
2291 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2292 and @var{x} a floating point value of a mode wider than @var{m}.
2293
2294 @findex float
2295 @item (float:@var{m} @var{x})
2296 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2297 regarded as signed, to floating point mode @var{m}.
2298
2299 @findex unsigned_float
2300 @item (unsigned_float:@var{m} @var{x})
2301 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2302 regarded as unsigned, to floating point mode @var{m}.
2303
2304 @findex fix
2305 @item (fix:@var{m} @var{x})
2306 When @var{m} is a fixed point mode, represents the result of
2307 converting floating point value @var{x} to mode @var{m}, regarded as
2308 signed.  How rounding is done is not specified, so this operation may
2309 be used validly in compiling C code only for integer-valued operands.
2310
2311 @findex unsigned_fix
2312 @item (unsigned_fix:@var{m} @var{x})
2313 Represents the result of converting floating point value @var{x} to
2314 fixed point mode @var{m}, regarded as unsigned.  How rounding is done
2315 is not specified.
2316
2317 @findex fix
2318 @item (fix:@var{m} @var{x})
2319 When @var{m} is a floating point mode, represents the result of
2320 converting floating point value @var{x} (valid for mode @var{m}) to an
2321 integer, still represented in floating point mode @var{m}, by rounding
2322 towards zero.
2323 @end table
2324
2325 @node RTL Declarations
2326 @section Declarations
2327 @cindex RTL declarations
2328 @cindex declarations, RTL
2329
2330 Declaration expression codes do not represent arithmetic operations
2331 but rather state assertions about their operands.
2332
2333 @table @code
2334 @findex strict_low_part
2335 @cindex @code{subreg}, in @code{strict_low_part}
2336 @item (strict_low_part (subreg:@var{m} (reg:@var{n} @var{r}) 0))
2337 This expression code is used in only one context: as the destination operand of a
2338 @code{set} expression.  In addition, the operand of this expression
2339 must be a non-paradoxical @code{subreg} expression.
2340
2341 The presence of @code{strict_low_part} says that the part of the
2342 register which is meaningful in mode @var{n}, but is not part of
2343 mode @var{m}, is not to be altered.  Normally, an assignment to such
2344 a subreg is allowed to have undefined effects on the rest of the
2345 register when @var{m} is less than a word.
2346 @end table
2347
2348 @node Side Effects
2349 @section Side Effect Expressions
2350 @cindex RTL side effect expressions
2351
2352 The expression codes described so far represent values, not actions.
2353 But machine instructions never produce values; they are meaningful
2354 only for their side effects on the state of the machine.  Special
2355 expression codes are used to represent side effects.
2356
2357 The body of an instruction is always one of these side effect codes;
2358 the codes described above, which represent values, appear only as
2359 the operands of these.
2360
2361 @table @code
2362 @findex set
2363 @item (set @var{lval} @var{x})
2364 Represents the action of storing the value of @var{x} into the place
2365 represented by @var{lval}.  @var{lval} must be an expression
2366 representing a place that can be stored in: @code{reg} (or @code{subreg},
2367 @code{strict_low_part} or @code{zero_extract}), @code{mem}, @code{pc},
2368 @code{parallel}, or @code{cc0}.
2369
2370 If @var{lval} is a @code{reg}, @code{subreg} or @code{mem}, it has a
2371 machine mode; then @var{x} must be valid for that mode.
2372
2373 If @var{lval} is a @code{reg} whose machine mode is less than the full
2374 width of the register, then it means that the part of the register
2375 specified by the machine mode is given the specified value and the
2376 rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
2377 @var{lval} is a @code{subreg} whose machine mode is narrower than
2378 the mode of the register, the rest of the register can be changed in
2379 an undefined way.
2380
2381 If @var{lval} is a @code{strict_low_part} or @code{zero_extract}
2382 of a @code{subreg}, then the part of the register specified by the
2383 machine mode of the @code{subreg} is given the value @var{x} and
2384 the rest of the register is not changed.
2385
2386 If @var{lval} is @code{(cc0)}, it has no machine mode, and @var{x} may
2387 be either a @code{compare} expression or a value that may have any mode.
2388 The latter case represents a ``test'' instruction.  The expression
2389 @code{(set (cc0) (reg:@var{m} @var{n}))} is equivalent to
2390 @code{(set (cc0) (compare (reg:@var{m} @var{n}) (const_int 0)))}.
2391 Use the former expression to save space during the compilation.
2392
2393 If @var{lval} is a @code{parallel}, it is used to represent the case of
2394 a function returning a structure in multiple registers.  Each element
2395 of the @code{parallel} is an @code{expr_list} whose first operand is a
2396 @code{reg} and whose second operand is a @code{const_int} representing the
2397 offset (in bytes) into the structure at which the data in that register
2398 corresponds.  The first element may be null to indicate that the structure
2399 is also passed partly in memory.
2400
2401 @cindex jump instructions and @code{set}
2402 @cindex @code{if_then_else} usage
2403 If @var{lval} is @code{(pc)}, we have a jump instruction, and the
2404 possibilities for @var{x} are very limited.  It may be a
2405 @code{label_ref} expression (unconditional jump).  It may be an
2406 @code{if_then_else} (conditional jump), in which case either the
2407 second or the third operand must be @code{(pc)} (for the case which
2408 does not jump) and the other of the two must be a @code{label_ref}
2409 (for the case which does jump).  @var{x} may also be a @code{mem} or
2410 @code{(plus:SI (pc) @var{y})}, where @var{y} may be a @code{reg} or a
2411 @code{mem}; these unusual patterns are used to represent jumps through
2412 branch tables.
2413
2414 If @var{lval} is neither @code{(cc0)} nor @code{(pc)}, the mode of
2415 @var{lval} must not be @code{VOIDmode} and the mode of @var{x} must be
2416 valid for the mode of @var{lval}.
2417
2418 @findex SET_DEST
2419 @findex SET_SRC
2420 @var{lval} is customarily accessed with the @code{SET_DEST} macro and
2421 @var{x} with the @code{SET_SRC} macro.
2422
2423 @findex return
2424 @item (return)
2425 As the sole expression in a pattern, represents a return from the
2426 current function, on machines where this can be done with one
2427 instruction, such as VAXen.  On machines where a multi-instruction
2428 ``epilogue'' must be executed in order to return from the function,
2429 returning is done by jumping to a label which precedes the epilogue, and
2430 the @code{return} expression code is never used.
2431
2432 Inside an @code{if_then_else} expression, represents the value to be
2433 placed in @code{pc} to return to the caller.
2434
2435 Note that an insn pattern of @code{(return)} is logically equivalent to
2436 @code{(set (pc) (return))}, but the latter form is never used.
2437
2438 @findex call
2439 @item (call @var{function} @var{nargs})
2440 Represents a function call.  @var{function} is a @code{mem} expression
2441 whose address is the address of the function to be called.
2442 @var{nargs} is an expression which can be used for two purposes: on
2443 some machines it represents the number of bytes of stack argument; on
2444 others, it represents the number of argument registers.
2445
2446 Each machine has a standard machine mode which @var{function} must
2447 have.  The machine description defines macro @code{FUNCTION_MODE} to
2448 expand into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
2449 specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
2450 allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
2451 addressed.
2452
2453 @findex clobber
2454 @item (clobber @var{x})
2455 Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
2456 undescribed value into @var{x}, which must be a @code{reg},
2457 @code{scratch}, @code{parallel} or @code{mem} expression.
2458
2459 One place this is used is in string instructions that store standard
2460 values into particular hard registers.  It may not be worth the
2461 trouble to describe the values that are stored, but it is essential to
2462 inform the compiler that the registers will be altered, lest it
2463 attempt to keep data in them across the string instruction.
2464
2465 If @var{x} is @code{(mem:BLK (const_int 0))} or
2466 @code{(mem:BLK (scratch))}, it means that all memory
2467 locations must be presumed clobbered.  If @var{x} is a @code{parallel},
2468 it has the same meaning as a @code{parallel} in a @code{set} expression.
2469
2470 Note that the machine description classifies certain hard registers as
2471 ``call-clobbered''.  All function call instructions are assumed by
2472 default to clobber these registers, so there is no need to use
2473 @code{clobber} expressions to indicate this fact.  Also, each function
2474 call is assumed to have the potential to alter any memory location,
2475 unless the function is declared @code{const}.
2476
2477 If the last group of expressions in a @code{parallel} are each a
2478 @code{clobber} expression whose arguments are @code{reg} or
2479 @code{match_scratch} (@pxref{RTL Template}) expressions, the combiner
2480 phase can add the appropriate @code{clobber} expressions to an insn it
2481 has constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
2482
2483 This feature can be used, for example, on a machine that whose multiply
2484 and add instructions don't use an MQ register but which has an
2485 add-accumulate instruction that does clobber the MQ register.  Similarly,
2486 a combined instruction might require a temporary register while the
2487 constituent instructions might not.
2488
2489 When a @code{clobber} expression for a register appears inside a
2490 @code{parallel} with other side effects, the register allocator
2491 guarantees that the register is unoccupied both before and after that
2492 insn.  However, the reload phase may allocate a register used for one of
2493 the inputs unless the @samp{&} constraint is specified for the selected
2494 alternative (@pxref{Modifiers}).  You can clobber either a specific hard
2495 register, a pseudo register, or a @code{scratch} expression; in the
2496 latter two cases, GCC will allocate a hard register that is available
2497 there for use as a temporary.
2498
2499 For instructions that require a temporary register, you should use
2500 @code{scratch} instead of a pseudo-register because this will allow the
2501 combiner phase to add the @code{clobber} when required.  You do this by
2502 coding (@code{clobber} (@code{match_scratch} @dots{})).  If you do
2503 clobber a pseudo register, use one which appears nowhere else---generate
2504 a new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE@.
2505
2506 There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
2507 @code{parallel}: when one of the input operands of the insn is also
2508 clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo register in
2509 the clobber and elsewhere in the insn produces the expected results.
2510
2511 @findex use
2512 @item (use @var{x})
2513 Represents the use of the value of @var{x}.  It indicates that the
2514 value in @var{x} at this point in the program is needed, even though
2515 it may not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will
2516 not attempt to delete previous instructions whose only effect is to
2517 store a value in @var{x}.  @var{x} must be a @code{reg} expression.
2518
2519 In some situations, it may be tempting to add a @code{use} of a
2520 register in a @code{parallel} to describe a situation where the value
2521 of a special register will modify the behavior of the instruction.
2522 An hypothetical example might be a pattern for an addition that can
2523 either wrap around or use saturating addition depending on the value
2524 of a special control register:
2525
2526 @smallexample
2527 (parallel [(set (reg:SI 2) (unspec:SI [(reg:SI 3)
2528                                        (reg:SI 4)] 0))
2529            (use (reg:SI 1))])
2530 @end smallexample
2531
2532 @noindent
2533
2534 This will not work, several of the optimizers only look at expressions
2535 locally; it is very likely that if you have multiple insns with
2536 identical inputs to the @code{unspec}, they will be optimized away even
2537 if register 1 changes in between.
2538
2539 This means that @code{use} can @emph{only} be used to describe
2540 that the register is live.  You should think twice before adding
2541 @code{use} statements, more often you will want to use @code{unspec}
2542 instead.  The @code{use} RTX is most commonly useful to describe that
2543 a fixed register is implicitly used in an insn.  It is also safe to use
2544 in patterns where the compiler knows for other reasons that the result
2545 of the whole pattern is variable, such as @samp{movmem@var{m}} or
2546 @samp{call} patterns.
2547
2548 During the reload phase, an insn that has a @code{use} as pattern
2549 can carry a reg_equal note.  These @code{use} insns will be deleted
2550 before the reload phase exits.
2551
2552 During the delayed branch scheduling phase, @var{x} may be an insn.
2553 This indicates that @var{x} previously was located at this place in the
2554 code and its data dependencies need to be taken into account.  These
2555 @code{use} insns will be deleted before the delayed branch scheduling
2556 phase exits.
2557
2558 @findex parallel
2559 @item (parallel [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
2560 Represents several side effects performed in parallel.  The square
2561 brackets stand for a vector; the operand of @code{parallel} is a
2562 vector of expressions.  @var{x0}, @var{x1} and so on are individual
2563 side effect expressions---expressions of code @code{set}, @code{call},
2564 @code{return}, @code{clobber} or @code{use}.
2565
2566 ``In parallel'' means that first all the values used in the individual
2567 side-effects are computed, and second all the actual side-effects are
2568 performed.  For example,
2569
2570 @smallexample
2571 (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
2572            (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
2573 @end smallexample
2574
2575 @noindent
2576 says unambiguously that the values of hard register 1 and the memory
2577 location addressed by it are interchanged.  In both places where
2578 @code{(reg:SI 1)} appears as a memory address it refers to the value
2579 in register 1 @emph{before} the execution of the insn.
2580
2581 It follows that it is @emph{incorrect} to use @code{parallel} and
2582 expect the result of one @code{set} to be available for the next one.
2583 For example, people sometimes attempt to represent a jump-if-zero
2584 instruction this way:
2585
2586 @smallexample
2587 (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
2588            (set (pc) (if_then_else
2589                         (eq (cc0) (const_int 0))
2590                         (label_ref @dots{})
2591                         (pc)))])
2592 @end smallexample
2593
2594 @noindent
2595 But this is incorrect, because it says that the jump condition depends
2596 on the condition code value @emph{before} this instruction, not on the
2597 new value that is set by this instruction.
2598
2599 @cindex peephole optimization, RTL representation
2600 Peephole optimization, which takes place together with final assembly
2601 code output, can produce insns whose patterns consist of a @code{parallel}
2602 whose elements are the operands needed to output the resulting
2603 assembler code---often @code{reg}, @code{mem} or constant expressions.
2604 This would not be well-formed RTL at any other stage in compilation,
2605 but it is ok then because no further optimization remains to be done.
2606 However, the definition of the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}, if
2607 any, must deal with such insns if you define any peephole optimizations.
2608
2609 @findex cond_exec
2610 @item (cond_exec [@var{cond} @var{expr}])
2611 Represents a conditionally executed expression.  The @var{expr} is
2612 executed only if the @var{cond} is nonzero.  The @var{cond} expression
2613 must not have side-effects, but the @var{expr} may very well have
2614 side-effects.
2615
2616 @findex sequence
2617 @item (sequence [@var{insns} @dots{}])
2618 Represents a sequence of insns.  Each of the @var{insns} that appears
2619 in the vector is suitable for appearing in the chain of insns, so it
2620 must be an @code{insn}, @code{jump_insn}, @code{call_insn},
2621 @code{code_label}, @code{barrier} or @code{note}.
2622
2623 A @code{sequence} RTX is never placed in an actual insn during RTL
2624 generation.  It represents the sequence of insns that result from a
2625 @code{define_expand} @emph{before} those insns are passed to
2626 @code{emit_insn} to insert them in the chain of insns.  When actually
2627 inserted, the individual sub-insns are separated out and the
2628 @code{sequence} is forgotten.
2629
2630 After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the insns that
2631 reside in its delay slots are grouped together into a @code{sequence}.
2632 The insn requiring the delay slot is the first insn in the vector;
2633 subsequent insns are to be placed in the delay slot.
2634
2635 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is set on an insn in a delay slot to
2636 indicate that a branch insn should be used that will conditionally annul
2637 the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
2638 @code{INSN_FROM_TARGET_P} indicates that the insn is from the target of
2639 the branch and should be executed only if the branch is taken; otherwise
2640 the insn should be executed only if the branch is not taken.
2641 @xref{Delay Slots}.
2642 @end table
2643
2644 These expression codes appear in place of a side effect, as the body of
2645 an insn, though strictly speaking they do not always describe side
2646 effects as such:
2647
2648 @table @code
2649 @findex asm_input
2650 @item (asm_input @var{s})
2651 Represents literal assembler code as described by the string @var{s}.
2652
2653 @findex unspec
2654 @findex unspec_volatile
2655 @item (unspec [@var{operands} @dots{}] @var{index})
2656 @itemx (unspec_volatile [@var{operands} @dots{}] @var{index})
2657 Represents a machine-specific operation on @var{operands}.  @var{index}
2658 selects between multiple machine-specific operations.
2659 @code{unspec_volatile} is used for volatile operations and operations
2660 that may trap; @code{unspec} is used for other operations.
2661
2662 These codes may appear inside a @code{pattern} of an
2663 insn, inside a @code{parallel}, or inside an expression.
2664
2665 @findex addr_vec
2666 @item (addr_vec:@var{m} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
2667 Represents a table of jump addresses.  The vector elements @var{lr0},
2668 etc., are @code{label_ref} expressions.  The mode @var{m} specifies
2669 how much space is given to each address; normally @var{m} would be
2670 @code{Pmode}.
2671
2672 @findex addr_diff_vec
2673 @item (addr_diff_vec:@var{m} @var{base} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}] @var{min} @var{max} @var{flags})
2674 Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
2675 @var{base}.  The vector elements @var{lr0}, etc., are @code{label_ref}
2676 expressions and so is @var{base}.  The mode @var{m} specifies how much
2677 space is given to each address-difference.  @var{min} and @var{max}
2678 are set up by branch shortening and hold a label with a minimum and a
2679 maximum address, respectively.  @var{flags} indicates the relative
2680 position of @var{base}, @var{min} and @var{max} to the containing insn
2681 and of @var{min} and @var{max} to @var{base}.  See rtl.def for details.
2682
2683 @findex prefetch
2684 @item (prefetch:@var{m} @var{addr} @var{rw} @var{locality})
2685 Represents prefetch of memory at address @var{addr}.
2686 Operand @var{rw} is 1 if the prefetch is for data to be written, 0 otherwise;
2687 targets that do not support write prefetches should treat this as a normal
2688 prefetch.
2689 Operand @var{locality} specifies the amount of temporal locality; 0 if there
2690 is none or 1, 2, or 3 for increasing levels of temporal locality;
2691 targets that do not support locality hints should ignore this.
2692
2693 This insn is used to minimize cache-miss latency by moving data into a
2694 cache before it is accessed.  It should use only non-faulting data prefetch
2695 instructions.
2696 @end table
2697
2698 @node Incdec
2699 @section Embedded Side-Effects on Addresses
2700 @cindex RTL preincrement
2701 @cindex RTL postincrement
2702 @cindex RTL predecrement
2703 @cindex RTL postdecrement
2704
2705 Six special side-effect expression codes appear as memory addresses.
2706
2707 @table @code
2708 @findex pre_dec
2709 @item (pre_dec:@var{m} @var{x})
2710 Represents the side effect of decrementing @var{x} by a standard
2711 amount and represents also the value that @var{x} has after being
2712 decremented.  @var{x} must be a @code{reg} or @code{mem}, but most
2713 machines allow only a @code{reg}.  @var{m} must be the machine mode
2714 for pointers on the machine in use.  The amount @var{x} is decremented
2715 by is the length in bytes of the machine mode of the containing memory
2716 reference of which this expression serves as the address.  Here is an
2717 example of its use:
2718
2719 @smallexample
2720 (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
2721 @end smallexample
2722
2723 @noindent
2724 This says to decrement pseudo register 39 by the length of a @code{DFmode}
2725 value and use the result to address a @code{DFmode} value.
2726
2727 @findex pre_inc
2728 @item (pre_inc:@var{m} @var{x})
2729 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2730
2731 @findex post_dec
2732 @item (post_dec:@var{m} @var{x})
2733 Represents the same side effect as @code{pre_dec} but a different
2734 value.  The value represented here is the value @var{x} has @i{before}
2735 being decremented.
2736
2737 @findex post_inc
2738 @item (post_inc:@var{m} @var{x})
2739 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2740
2741 @findex post_modify
2742 @item (post_modify:@var{m} @var{x} @var{y})
2743
2744 Represents the side effect of setting @var{x} to @var{y} and
2745 represents @var{x} before @var{x} is modified.  @var{x} must be a
2746 @code{reg} or @code{mem}, but most machines allow only a @code{reg}.
2747 @var{m} must be the machine mode for pointers on the machine in use.
2748
2749 The expression @var{y} must be one of three forms:
2750 @table @code
2751 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{z})},
2752 @code{(minus:@var{m} @var{x} @var{z})}, or
2753 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{i})},
2754 @end table
2755 where @var{z} is an index register and @var{i} is a constant.
2756
2757 Here is an example of its use:
2758
2759 @smallexample
2760 (mem:SF (post_modify:SI (reg:SI 42) (plus (reg:SI 42)
2761                                           (reg:SI 48))))
2762 @end smallexample
2763
2764 This says to modify pseudo register 42 by adding the contents of pseudo
2765 register 48 to it, after the use of what ever 42 points to.
2766
2767 @findex pre_modify
2768 @item (pre_modify:@var{m} @var{x} @var{expr})
2769 Similar except side effects happen before the use.
2770 @end table
2771
2772 These embedded side effect expressions must be used with care.  Instruction
2773 patterns may not use them.  Until the @samp{flow} pass of the compiler,
2774 they may occur only to represent pushes onto the stack.  The @samp{flow}
2775 pass finds cases where registers are incremented or decremented in one
2776 instruction and used as an address shortly before or after; these cases are
2777 then transformed to use pre- or post-increment or -decrement.
2778
2779 If a register used as the operand of these expressions is used in
2780 another address in an insn, the original value of the register is used.
2781 Uses of the register outside of an address are not permitted within the
2782 same insn as a use in an embedded side effect expression because such
2783 insns behave differently on different machines and hence must be treated
2784 as ambiguous and disallowed.
2785
2786 An instruction that can be represented with an embedded side effect
2787 could also be represented using @code{parallel} containing an additional
2788 @code{set} to describe how the address register is altered.  This is not
2789 done because machines that allow these operations at all typically
2790 allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
2791 additional parallel stores would require doubling the number of entries
2792 in the machine description.
2793
2794 @node Assembler
2795 @section Assembler Instructions as Expressions
2796 @cindex assembler instructions in RTL
2797
2798 @cindex @code{asm_operands}, usage
2799 The RTX code @code{asm_operands} represents a value produced by a
2800 user-specified assembler instruction.  It is used to represent
2801 an @code{asm} statement with arguments.  An @code{asm} statement with
2802 a single output operand, like this:
2803
2804 @smallexample
2805 asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
2806 @end smallexample
2807
2808 @noindent
2809 is represented using a single @code{asm_operands} RTX which represents
2810 the value that is stored in @code{outputvar}:
2811
2812 @smallexample
2813 (set @var{rtx-for-outputvar}
2814      (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
2815                    [@var{rtx-for-addition-result} @var{rtx-for-*z}]
2816                    [(asm_input:@var{m1} "g")
2817                     (asm_input:@var{m2} "di")]))
2818 @end smallexample
2819
2820 @noindent
2821 Here the operands of the @code{asm_operands} RTX are the assembler
2822 template string, the output-operand's constraint, the index-number of the
2823 output operand among the output operands specified, a vector of input
2824 operand RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The
2825 mode @var{m1} is the mode of the sum @code{x+y}; @var{m2} is that of
2826 @code{*z}.
2827
2828 When an @code{asm} statement has multiple output values, its insn has
2829 several such @code{set} RTX's inside of a @code{parallel}.  Each @code{set}
2830 contains a @code{asm_operands}; all of these share the same assembler
2831 template and vectors, but each contains the constraint for the respective
2832 output operand.  They are also distinguished by the output-operand index
2833 number, which is 0, 1, @dots{} for successive output operands.
2834
2835 @node Insns
2836 @section Insns
2837 @cindex insns
2838
2839 The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
2840 chain of objects called @dfn{insns}.  Insns are expressions with
2841 special codes that are used for no other purpose.  Some insns are
2842 actual instructions; others represent dispatch tables for @code{switch}
2843 statements; others represent labels to jump to or various sorts of
2844 declarative information.
2845
2846 In addition to its own specific data, each insn must have a unique
2847 id-number that distinguishes it from all other insns in the current
2848 function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
2849 same id-number may be present in multiple places in a function, but
2850 these copies will always be identical and will only appear inside a
2851 @code{sequence}), and chain pointers to the preceding and following
2852 insns.  These three fields occupy the same position in every insn,
2853 independent of the expression code of the insn.  They could be accessed
2854 with @code{XEXP} and @code{XINT}, but instead three special macros are
2855 always used:
2856
2857 @table @code
2858 @findex INSN_UID
2859 @item INSN_UID (@var{i})
2860 Accesses the unique id of insn @var{i}.
2861
2862 @findex PREV_INSN
2863 @item PREV_INSN (@var{i})
2864 Accesses the chain pointer to the insn preceding @var{i}.
2865 If @var{i} is the first insn, this is a null pointer.
2866
2867 @findex NEXT_INSN
2868 @item NEXT_INSN (@var{i})
2869 Accesses the chain pointer to the insn following @var{i}.
2870 If @var{i} is the last insn, this is a null pointer.
2871 @end table
2872
2873 @findex get_insns
2874 @findex get_last_insn
2875 The first insn in the chain is obtained by calling @code{get_insns}; the
2876 last insn is the result of calling @code{get_last_insn}.  Within the
2877 chain delimited by these insns, the @code{NEXT_INSN} and
2878 @code{PREV_INSN} pointers must always correspond: if @var{insn} is not
2879 the first insn,
2880
2881 @smallexample
2882 NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2883 @end smallexample
2884
2885 @noindent
2886 is always true and if @var{insn} is not the last insn,
2887
2888 @smallexample
2889 PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2890 @end smallexample
2891
2892 @noindent
2893 is always true.
2894
2895 After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
2896 @code{sequence} expressions, which contain a vector of insns.  The value
2897 of @code{NEXT_INSN} in all but the last of these insns is the next insn
2898 in the vector; the value of @code{NEXT_INSN} of the last insn in the vector
2899 is the same as the value of @code{NEXT_INSN} for the @code{sequence} in
2900 which it is contained.  Similar rules apply for @code{PREV_INSN}.
2901
2902 This means that the above invariants are not necessarily true for insns
2903 inside @code{sequence} expressions.  Specifically, if @var{insn} is the
2904 first insn in a @code{sequence}, @code{NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn}))}
2905 is the insn containing the @code{sequence} expression, as is the value
2906 of @code{PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn}))} if @var{insn} is the last
2907 insn in the @code{sequence} expression.  You can use these expressions
2908 to find the containing @code{sequence} expression.
2909
2910 Every insn has one of the following six expression codes:
2911
2912 @table @code
2913 @findex insn
2914 @item insn
2915 The expression code @code{insn} is used for instructions that do not jump
2916 and do not do function calls.  @code{sequence} expressions are always
2917 contained in insns with code @code{insn} even if one of those insns
2918 should jump or do function calls.
2919
2920 Insns with code @code{insn} have four additional fields beyond the three
2921 mandatory ones listed above.  These four are described in a table below.
2922
2923 @findex jump_insn
2924 @item jump_insn
2925 The expression code @code{jump_insn} is used for instructions that may
2926 jump (or, more generally, may contain @code{label_ref} expressions).  If
2927 there is an instruction to return from the current function, it is
2928 recorded as a @code{jump_insn}.
2929
2930 @findex JUMP_LABEL
2931 @code{jump_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
2932 accessed in the same way and in addition contain a field
2933 @code{JUMP_LABEL} which is defined once jump optimization has completed.
2934
2935 For simple conditional and unconditional jumps, this field contains
2936 the @code{code_label} to which this insn will (possibly conditionally)
2937 branch.  In a more complex jump, @code{JUMP_LABEL} records one of the
2938 labels that the insn refers to; the only way to find the others is to
2939 scan the entire body of the insn.  In an @code{addr_vec},
2940 @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}.
2941
2942 Return insns count as jumps, but since they do not refer to any
2943 labels, their @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}.
2944
2945 @findex call_insn
2946 @item call_insn
2947 The expression code @code{call_insn} is used for instructions that may do
2948 function calls.  It is important to distinguish these instructions because
2949 they imply that certain registers and memory locations may be altered
2950 unpredictably.
2951
2952 @findex CALL_INSN_FUNCTION_USAGE
2953 @code{call_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
2954 accessed in the same way and in addition contain a field
2955 @code{CALL_INSN_FUNCTION_USAGE}, which contains a list (chain of
2956 @code{expr_list} expressions) containing @code{use} and @code{clobber}
2957 expressions that denote hard registers and @code{MEM}s used or
2958 clobbered by the called function.
2959
2960 A @code{MEM} generally points to a stack slots in which arguments passed
2961 to the libcall by reference (@pxref{Register Arguments,
2962 TARGET_PASS_BY_REFERENCE}) are stored.  If the argument is
2963 caller-copied (@pxref{Register Arguments, TARGET_CALLEE_COPIES}),
2964 the stack slot will be mentioned in @code{CLOBBER} and @code{USE}
2965 entries; if it's callee-copied, only a @code{USE} will appear, and the
2966 @code{MEM} may point to addresses that are not stack slots.  These
2967 @code{MEM}s are used only in libcalls, because, unlike regular function
2968 calls, @code{CONST_CALL}s (which libcalls generally are, @pxref{Flags,
2969 CONST_CALL_P}) aren't assumed to read and write all memory, so flow
2970 would consider the stores dead and remove them.  Note that, since a
2971 libcall must never return values in memory (@pxref{Aggregate Return,
2972 RETURN_IN_MEMORY}), there will never be a @code{CLOBBER} for a memory
2973 address holding a return value.
2974
2975 @code{CLOBBER}ed registers in this list augment registers specified in
2976 @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register Basics}).
2977
2978 @findex code_label
2979 @findex CODE_LABEL_NUMBER
2980 @item code_label
2981 A @code{code_label} insn represents a label that a jump insn can jump
2982 to.  It contains two special fields of data in addition to the three
2983 standard ones.  @code{CODE_LABEL_NUMBER} is used to hold the @dfn{label
2984 number}, a number that identifies this label uniquely among all the
2985 labels in the compilation (not just in the current function).
2986 Ultimately, the label is represented in the assembler output as an
2987 assembler label, usually of the form @samp{L@var{n}} where @var{n} is
2988 the label number.
2989
2990 When a @code{code_label} appears in an RTL expression, it normally
2991 appears within a @code{label_ref} which represents the address of
2992 the label, as a number.
2993
2994 Besides as a @code{code_label}, a label can also be represented as a
2995 @code{note} of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
2996
2997 @findex LABEL_NUSES
2998 The field @code{LABEL_NUSES} is only defined once the jump optimization
2999 phase is completed.  It contains the number of times this label is
3000 referenced in the current function.
3001
3002 @findex LABEL_KIND
3003 @findex SET_LABEL_KIND
3004 @findex LABEL_ALT_ENTRY_P
3005 @cindex alternate entry points
3006 The field @code{LABEL_KIND} differentiates four different types of
3007 labels: @code{LABEL_NORMAL}, @code{LABEL_STATIC_ENTRY},
3008 @code{LABEL_GLOBAL_ENTRY}, and @code{LABEL_WEAK_ENTRY}.  The only labels
3009 that do not have type @code{LABEL_NORMAL} are @dfn{alternate entry
3010 points} to the current function.  These may be static (visible only in
3011 the containing translation unit), global (exposed to all translation
3012 units), or weak (global, but can be overridden by another symbol with the
3013 same name).
3014
3015 Much of the compiler treats all four kinds of label identically.  Some
3016 of it needs to know whether or not a label is an alternate entry point;
3017 for this purpose, the macro @code{LABEL_ALT_ENTRY_P} is provided.  It is
3018 equivalent to testing whether @samp{LABEL_KIND (label) == LABEL_NORMAL}.
3019 The only place that cares about the distinction between static, global,
3020 and weak alternate entry points, besides the front-end code that creates
3021 them, is the function @code{output_alternate_entry_point}, in
3022 @file{final.c}.
3023
3024 To set the kind of a label, use the @code{SET_LABEL_KIND} macro.
3025
3026 @findex barrier
3027 @item barrier
3028 Barriers are placed in the instruction stream when control cannot flow
3029 past them.  They are placed after unconditional jump instructions to
3030 indicate that the jumps are unconditional and after calls to
3031 @code{volatile} functions, which do not return (e.g., @code{exit}).
3032 They contain no information beyond the three standard fields.
3033
3034 @findex note
3035 @findex NOTE_LINE_NUMBER
3036 @findex NOTE_SOURCE_FILE
3037 @item note
3038 @code{note} insns are used to represent additional debugging and
3039 declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
3040 integer which is accessed with the macro @code{NOTE_LINE_NUMBER} and a
3041 string accessed with @code{NOTE_SOURCE_FILE}.
3042
3043 If @code{NOTE_LINE_NUMBER} is positive, the note represents the
3044 position of a source line and @code{NOTE_SOURCE_FILE} is the source file name
3045 that the line came from.  These notes control generation of line
3046 number data in the assembler output.
3047
3048 Otherwise, @code{NOTE_LINE_NUMBER} is not really a line number but a
3049 code with one of the following values (and @code{NOTE_SOURCE_FILE}
3050 must contain a null pointer):
3051
3052 @table @code
3053 @findex NOTE_INSN_DELETED
3054 @item NOTE_INSN_DELETED
3055 Such a note is completely ignorable.  Some passes of the compiler
3056 delete insns by altering them into notes of this kind.
3057
3058 @findex NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3059 @item NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3060 This marks what used to be a @code{code_label}, but was not used for other
3061 purposes than taking its address and was transformed to mark that no
3062 code jumps to it.
3063
3064 @findex NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3065 @findex NOTE_INSN_BLOCK_END
3066 @item NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3067 @itemx NOTE_INSN_BLOCK_END
3068 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3069 of a level of scoping of variable names.  They control the output
3070 of debugging information.
3071
3072 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3073 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_END
3074 @item NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3075 @itemx NOTE_INSN_EH_REGION_END
3076 These types of notes indicate the position of the beginning and end of a
3077 level of scoping for exception handling.  @code{NOTE_BLOCK_NUMBER}
3078 identifies which @code{CODE_LABEL} or @code{note} of type
3079 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} is associated with the given region.
3080
3081 @findex NOTE_INSN_LOOP_BEG
3082 @findex NOTE_INSN_LOOP_END
3083 @item NOTE_INSN_LOOP_BEG
3084 @itemx NOTE_INSN_LOOP_END
3085 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3086 of a @code{while} or @code{for} loop.  They enable the loop optimizer
3087 to find loops quickly.
3088
3089 @findex NOTE_INSN_LOOP_CONT
3090 @item NOTE_INSN_LOOP_CONT
3091 Appears at the place in a loop that @code{continue} statements jump to.
3092
3093 @findex NOTE_INSN_LOOP_VTOP
3094 @item NOTE_INSN_LOOP_VTOP
3095 This note indicates the place in a loop where the exit test begins for
3096 those loops in which the exit test has been duplicated.  This position
3097 becomes another virtual start of the loop when considering loop
3098 invariants.
3099
3100 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3101 @item NOTE_INSN_FUNCTION_END
3102 Appears at the start of the function body, after the function
3103 prologue.
3104
3105 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_END
3106 @item NOTE_INSN_FUNCTION_END
3107 Appears near the end of the function body, just before the label that
3108 @code{return} statements jump to (on machine where a single instruction
3109 does not suffice for returning).  This note may be deleted by jump
3110 optimization.
3111
3112 @findex NOTE_INSN_SETJMP
3113 @item NOTE_INSN_SETJMP
3114 Appears following each call to @code{setjmp} or a related function.
3115 @end table
3116
3117 These codes are printed symbolically when they appear in debugging dumps.
3118 @end table
3119
3120 @cindex @code{TImode}, in @code{insn}
3121 @cindex @code{HImode}, in @code{insn}
3122 @cindex @code{QImode}, in @code{insn}
3123 The machine mode of an insn is normally @code{VOIDmode}, but some
3124 phases use the mode for various purposes.
3125
3126 The common subexpression elimination pass sets the mode of an insn to
3127 @code{QImode} when it is the first insn in a block that has already
3128 been processed.
3129
3130 The second Haifa scheduling pass, for targets that can multiple issue,
3131 sets the mode of an insn to @code{TImode} when it is believed that the
3132 instruction begins an issue group.  That is, when the instruction
3133 cannot issue simultaneously with the previous.  This may be relied on
3134 by later passes, in particular machine-dependent reorg.
3135
3136 Here is a table of the extra fields of @code{insn}, @code{jump_insn}
3137 and @code{call_insn} insns:
3138
3139 @table @code
3140 @findex PATTERN
3141 @item PATTERN (@var{i})
3142 An expression for the side effect performed by this insn.  This must be
3143 one of the following codes: @code{set}, @code{call}, @code{use},
3144 @code{clobber}, @code{return}, @code{asm_input}, @code{asm_output},
3145 @code{addr_vec}, @code{addr_diff_vec}, @code{trap_if}, @code{unspec},
3146 @code{unspec_volatile}, @code{parallel}, @code{cond_exec}, or @code{sequence}.  If it is a @code{parallel},
3147 each element of the @code{parallel} must be one these codes, except that
3148 @code{parallel} expressions cannot be nested and @code{addr_vec} and
3149 @code{addr_diff_vec} are not permitted inside a @code{parallel} expression.
3150
3151 @findex INSN_CODE
3152 @item INSN_CODE (@var{i})
3153 An integer that says which pattern in the machine description matches
3154 this insn, or @minus{}1 if the matching has not yet been attempted.
3155
3156 Such matching is never attempted and this field remains @minus{}1 on an insn
3157 whose pattern consists of a single @code{use}, @code{clobber},
3158 @code{asm_input}, @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} expression.
3159
3160 @findex asm_noperands
3161 Matching is also never attempted on insns that result from an @code{asm}
3162 statement.  These contain at least one @code{asm_operands} expression.
3163 The function @code{asm_noperands} returns a non-negative value for
3164 such insns.
3165
3166 In the debugging output, this field is printed as a number followed by
3167 a symbolic representation that locates the pattern in the @file{md}
3168 file as some small positive or negative offset from a named pattern.
3169
3170 @findex LOG_LINKS
3171 @item LOG_LINKS (@var{i})
3172 A list (chain of @code{insn_list} expressions) giving information about
3173 dependencies between instructions within a basic block.  Neither a jump
3174 nor a label may come between the related insns.
3175
3176 @findex REG_NOTES
3177 @item REG_NOTES (@var{i})
3178 A list (chain of @code{expr_list} and @code{insn_list} expressions)
3179 giving miscellaneous information about the insn.  It is often
3180 information pertaining to the registers used in this insn.
3181 @end table
3182
3183 The @code{LOG_LINKS} field of an insn is a chain of @code{insn_list}
3184 expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn,
3185 and the second is another @code{insn_list} expression (the next one in
3186 the chain).  The last @code{insn_list} in the chain has a null pointer
3187 as second operand.  The significant thing about the chain is which
3188 insns appear in it (as first operands of @code{insn_list}
3189 expressions).  Their order is not significant.
3190
3191 This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a null
3192 pointer until then.  Flow only adds links for those data dependencies
3193 which can be used for instruction combination.  For each insn, the flow
3194 analysis pass adds a link to insns which store into registers values
3195 that are used for the first time in this insn.  The instruction
3196 scheduling pass adds extra links so that every dependence will be
3197 represented.  Links represent data dependencies, antidependencies and
3198 output dependencies; the machine mode of the link distinguishes these
3199 three types: antidependencies have mode @code{REG_DEP_ANTI}, output
3200 dependencies have mode @code{REG_DEP_OUTPUT}, and data dependencies have
3201 mode @code{VOIDmode}.
3202
3203 The @code{REG_NOTES} field of an insn is a chain similar to the
3204 @code{LOG_LINKS} field but it includes @code{expr_list} expressions in
3205 addition to @code{insn_list} expressions.  There are several kinds of
3206 register notes, which are distinguished by the machine mode, which in a
3207 register note is really understood as being an @code{enum reg_note}.
3208 The first operand @var{op} of the note is data whose meaning depends on
3209 the kind of note.
3210
3211 @findex REG_NOTE_KIND
3212 @findex PUT_REG_NOTE_KIND
3213 The macro @code{REG_NOTE_KIND (@var{x})} returns the kind of
3214 register note.  Its counterpart, the macro @code{PUT_REG_NOTE_KIND
3215 (@var{x}, @var{newkind})} sets the register note type of @var{x} to be
3216 @var{newkind}.
3217
3218 Register notes are of three classes: They may say something about an
3219 input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
3220 they may create a linkage between two insns.  There are also a set
3221 of values that are only used in @code{LOG_LINKS}.
3222
3223 These register notes annotate inputs to an insn:
3224
3225 @table @code
3226 @findex REG_DEAD
3227 @item REG_DEAD
3228 The value in @var{op} dies in this insn; that is to say, altering the
3229 value immediately after this insn would not affect the future behavior
3230 of the program.
3231
3232 It does not follow that the register @var{op} has no useful value after
3233 this insn since @var{op} is not necessarily modified by this insn.
3234 Rather, no subsequent instruction uses the contents of @var{op}.
3235
3236 @findex REG_UNUSED
3237 @item REG_UNUSED
3238 The register @var{op} being set by this insn will not be used in a
3239 subsequent insn.  This differs from a @code{REG_DEAD} note, which
3240 indicates that the value in an input will not be used subsequently.
3241 These two notes are independent; both may be present for the same
3242 register.
3243
3244 @findex REG_INC
3245 @item REG_INC
3246 The register @var{op} is incremented (or decremented; at this level
3247 there is no distinction) by an embedded side effect inside this insn.
3248 This means it appears in a @code{post_inc}, @code{pre_inc},
3249 @code{post_dec} or @code{pre_dec} expression.
3250
3251 @findex REG_NONNEG
3252 @item REG_NONNEG
3253 The register @var{op} is known to have a nonnegative value when this
3254 insn is reached.  This is used so that decrement and branch until zero
3255 instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
3256
3257 The @code{REG_NONNEG} note is added to insns only if the machine
3258 description has a @samp{decrement_and_branch_until_zero} pattern.
3259
3260 @findex REG_NO_CONFLICT
3261 @item REG_NO_CONFLICT
3262 This insn does not cause a conflict between @var{op} and the item
3263 being set by this insn even though it might appear that it does.
3264 In other words, if the destination register and @var{op} could
3265 otherwise be assigned the same register, this insn does not
3266 prevent that assignment.
3267
3268 Insns with this note are usually part of a block that begins with a
3269 @code{clobber} insn specifying a multi-word pseudo register (which will
3270 be the output of the block), a group of insns that each set one word of
3271 the value and have the @code{REG_NO_CONFLICT} note attached, and a final
3272 insn that copies the output to itself with an attached @code{REG_EQUAL}
3273 note giving the expression being computed.  This block is encapsulated
3274 with @code{REG_LIBCALL} and @code{REG_RETVAL} notes on the first and
3275 last insns, respectively.
3276
3277 @findex REG_LABEL
3278 @item REG_LABEL
3279 This insn uses @var{op}, a @code{code_label} or a @code{note} of type
3280 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}, but is not a
3281 @code{jump_insn}, or it is a @code{jump_insn} that required the label to
3282 be held in a register.  The presence of this note allows jump
3283 optimization to be aware that @var{op} is, in fact, being used, and flow
3284 optimization to build an accurate flow graph.
3285
3286 @findex REG_CROSSING_JUMP
3287 @item REG_CROSSING_JUMP
3288 This insn is an branching instruction (either an unconditional jump or
3289 an indirect jump) which crosses between hot and cold sections, which
3290 could potentially be very far apart in the executable.  The presence
3291 of this note indicates to other optimizations that this this branching
3292 instruction should not be ``collapsed'' into a simpler branching
3293 construct.  It is used when the optimization to partition basic blocks
3294 into hot and cold sections is turned on.
3295 @end table
3296
3297 The following notes describe attributes of outputs of an insn:
3298
3299 @table @code
3300 @findex REG_EQUIV
3301 @findex REG_EQUAL
3302 @item REG_EQUIV
3303 @itemx REG_EQUAL
3304 This note is only valid on an insn that sets only one register and
3305 indicates that that register will be equal to @var{op} at run time; the
3306 scope of this equivalence differs between the two types of notes.  The
3307 value which the insn explicitly copies into the register may look
3308 different from @var{op}, but they will be equal at run time.  If the
3309 output of the single @code{set} is a @code{strict_low_part} expression,
3310 the note refers to the register that is contained in @code{SUBREG_REG}
3311 of the @code{subreg} expression.
3312
3313 For @code{REG_EQUIV}, the register is equivalent to @var{op} throughout
3314 the entire function, and could validly be replaced in all its
3315 occurrences by @var{op}.  (``Validly'' here refers to the data flow of
3316 the program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
3317 example, when a constant is loaded into a register that is never
3318 assigned any other value, this kind of note is used.
3319
3320 When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a function,
3321 a note of this kind records that the register is equivalent to the stack
3322 slot where the parameter was passed.  Although in this case the register
3323 may be set by other insns, it is still valid to replace the register
3324 by the stack slot throughout the function.
3325
3326 A @code{REG_EQUIV} note is also used on an instruction which copies a
3327 register parameter into a pseudo-register at entry to a function, if
3328 there is a stack slot where that parameter could be stored.  Although
3329 other insns may set the pseudo-register, it is valid for the compiler to
3330 replace the pseudo-register by stack slot throughout the function,
3331 provided the compiler ensures that the stack slot is properly
3332 initialized by making the replacement in the initial copy instruction as
3333 well.  This is used on machines for which the calling convention
3334 allocates stack space for register parameters.  See
3335 @code{REG_PARM_STACK_SPACE} in @ref{Stack Arguments}.
3336
3337 In the case of @code{REG_EQUAL}, the register that is set by this insn
3338 will be equal to @var{op} at run time at the end of this insn but not
3339 necessarily elsewhere in the function.  In this case, @var{op}
3340 is typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence of
3341 insns such as a library call is used to perform an arithmetic operation,
3342 this kind of note is attached to the insn that produces or copies the
3343 final value.
3344
3345 These two notes are used in different ways by the compiler passes.
3346 @code{REG_EQUAL} is used by passes prior to register allocation (such as
3347 common subexpression elimination and loop optimization) to tell them how
3348 to think of that value.  @code{REG_EQUIV} notes are used by register
3349 allocation to indicate that there is an available substitute expression
3350 (either a constant or a @code{mem} expression for the location of a
3351 parameter on the stack) that may be used in place of a register if
3352 insufficient registers are available.
3353
3354 Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
3355 @code{REG_EQUIV} note and are not useful to the early optimization
3356 passes and pseudo registers that are equivalent to a memory location
3357 throughout their entire life, which is not detected until later in
3358 the compilation, all equivalences are initially indicated by an attached
3359 @code{REG_EQUAL} note.  In the early stages of register allocation, a
3360 @code{REG_EQUAL} note is changed into a @code{REG_EQUIV} note if
3361 @var{op} is a constant and the insn represents the only set of its
3362 destination register.
3363
3364 Thus, compiler passes prior to register allocation need only check for
3365 @code{REG_EQUAL} notes and passes subsequent to register allocation
3366 need only check for @code{REG_EQUIV} notes.
3367 @end table
3368
3369 These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs: one
3370 insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which has
3371 the inverse note pointing back to the first insn.
3372
3373 @table @code
3374 @findex REG_RETVAL
3375 @item REG_RETVAL
3376 This insn copies the value of a multi-insn sequence (for example, a
3377 library call), and @var{op} is the first insn of the sequence (for a
3378 library call, the first insn that was generated to set up the arguments
3379 for the library call).
3380
3381 Loop optimization uses this note to treat such a sequence as a single
3382 operation for code motion purposes and flow analysis uses this note to
3383 delete such sequences whose results are dead.
3384
3385 A @code{REG_EQUAL} note will also usually be attached to this insn to
3386 provide the expression being computed by the sequence.
3387
3388 These notes will be deleted after reload, since they are no longer
3389 accurate or useful.
3390
3391 @findex REG_LIBCALL
3392 @item REG_LIBCALL
3393 This is the inverse of @code{REG_RETVAL}: it is placed on the first
3394 insn of a multi-insn sequence, and it points to the last one.
3395
3396 These notes are deleted after reload, since they are no longer useful or
3397 accurate.
3398
3399 @findex REG_CC_SETTER
3400 @findex REG_CC_USER
3401 @item REG_CC_SETTER
3402 @itemx REG_CC_USER
3403 On machines that use @code{cc0}, the insns which set and use @code{cc0}
3404 set and use @code{cc0} are adjacent.  However, when branch delay slot
3405 filling is done, this may no longer be true.  In this case a
3406 @code{REG_CC_USER} note will be placed on the insn setting @code{cc0} to
3407 point to the insn using @code{cc0} and a @code{REG_CC_SETTER} note will
3408 be placed on the insn using @code{cc0} to point to the insn setting
3409 @code{cc0}.
3410 @end table
3411
3412 These values are only used in the @code{LOG_LINKS} field, and indicate
3413 the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
3414 a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
3415 they simply have mode @code{VOIDmode}, and are printed without any
3416 descriptive text.
3417
3418 @table @code
3419 @findex REG_DEP_ANTI
3420 @item REG_DEP_ANTI
3421 This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
3422
3423 @findex REG_DEP_OUTPUT
3424 @item REG_DEP_OUTPUT
3425 This indicates an output dependence (a write after write dependence).
3426 @end table
3427
3428 These notes describe information gathered from gcov profile data.  They
3429 are stored in the @code{REG_NOTES} field of an insn as an
3430 @code{expr_list}.
3431
3432 @table @code
3433 @findex REG_BR_PROB
3434 @item REG_BR_PROB
3435 This is used to specify the ratio of branches to non-branches of a
3436 branch insn according to the profile data.  The value is stored as a
3437 value between 0 and REG_BR_PROB_BASE; larger values indicate a higher
3438 probability that the branch will be taken.
3439
3440 @findex REG_BR_PRED
3441 @item REG_BR_PRED
3442 These notes are found in JUMP insns after delayed branch scheduling
3443 has taken place.  They indicate both the direction and the likelihood
3444 of the JUMP@.  The format is a bitmask of ATTR_FLAG_* values.
3445
3446 @findex REG_FRAME_RELATED_EXPR
3447 @item REG_FRAME_RELATED_EXPR
3448 This is used on an RTX_FRAME_RELATED_P insn wherein the attached expression
3449 is used in place of the actual insn pattern.  This is done in cases where
3450 the pattern is either complex or misleading.
3451 @end table
3452
3453 For convenience, the machine mode in an @code{insn_list} or
3454 @code{expr_list} is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
3455
3456 @findex insn_list
3457 @findex expr_list
3458 The only difference between the expression codes @code{insn_list} and
3459 @code{expr_list} is that the first operand of an @code{insn_list} is
3460 assumed to be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's
3461 unique id; the first operand of an @code{expr_list} is printed in the
3462 ordinary way as an expression.
3463
3464 @node Calls
3465 @section RTL Representation of Function-Call Insns
3466 @cindex calling functions in RTL
3467 @cindex RTL function-call insns
3468 @cindex function-call insns
3469
3470 Insns that call subroutines have the RTL expression code @code{call_insn}.
3471 These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a special
3472 RTL expression code, @code{call}.
3473
3474 @cindex @code{call} usage
3475 A @code{call} expression has two operands, as follows:
3476
3477 @smallexample
3478 (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes})
3479 @end smallexample
3480
3481 @noindent
3482 Here @var{nbytes} is an operand that represents the number of bytes of
3483 argument data being passed to the subroutine, @var{fm} is a machine mode
3484 (which must equal as the definition of the @code{FUNCTION_MODE} macro in
3485 the machine description) and @var{addr} represents the address of the
3486 subroutine.
3487
3488 For a subroutine that returns no value, the @code{call} expression as
3489 shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
3490 also contain @code{use} or @code{clobber} expressions.
3491
3492 @cindex @code{BLKmode}, and function return values
3493 For a subroutine that returns a value whose mode is not @code{BLKmode},
3494 the value is returned in a hard register.  If this register's number is
3495 @var{r}, then the body of the call insn looks like this:
3496
3497 @smallexample
3498 (set (reg:@var{m} @var{r})
3499      (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes}))
3500 @end smallexample
3501
3502 @noindent
3503 This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
3504 appropriate register receives a useful value in this insn.
3505
3506 When a subroutine returns a @code{BLKmode} value, it is handled by
3507 passing to the subroutine the address of a place to store the value.
3508 So the call insn itself does not ``return'' any value, and it has the
3509 same RTL form as a call that returns nothing.
3510
3511 On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
3512 for example to contain the return address.  @code{call_insn} insns
3513 on these machines should have a body which is a @code{parallel}
3514 that contains both the @code{call} expression and @code{clobber}
3515 expressions that indicate which registers are destroyed.  Similarly,
3516 if the call instruction requires some register other than the stack
3517 pointer that is not explicitly mentioned it its RTL, a @code{use}
3518 subexpression should mention that register.
3519
3520 Functions that are called are assumed to modify all registers listed in
3521 the configuration macro @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
3522 Basics}) and, with the exception of @code{const} functions and library
3523 calls, to modify all of memory.
3524
3525 Insns containing just @code{use} expressions directly precede the
3526 @code{call_insn} insn to indicate which registers contain inputs to the
3527 function.  Similarly, if registers other than those in
3528 @code{CALL_USED_REGISTERS} are clobbered by the called function, insns
3529 containing a single @code{clobber} follow immediately after the call to
3530 indicate which registers.
3531
3532 @node Sharing
3533 @section Structure Sharing Assumptions
3534 @cindex sharing of RTL components
3535 @cindex RTL structure sharing assumptions
3536
3537 The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are unique;
3538 there do not exist two distinct objects representing the same value.
3539 In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL expression
3540 object of a certain kind appears in more than one place in the
3541 containing structure.
3542
3543 These assumptions refer to a single function; except for the RTL
3544 objects that describe global variables and external functions,
3545 and a few standard objects such as small integer constants,
3546 no RTL objects are common to two functions.
3547
3548 @itemize @bullet
3549 @cindex @code{reg}, RTL sharing
3550 @item
3551 Each pseudo-register has only a single @code{reg} object to represent it,
3552 and therefore only a single machine mode.
3553
3554 @cindex symbolic label
3555 @cindex @code{symbol_ref}, RTL sharing
3556 @item
3557 For any symbolic label, there is only one @code{symbol_ref} object
3558 referring to it.
3559
3560 @cindex @code{const_int}, RTL sharing
3561 @item
3562 All @code{const_int} expressions with equal values are shared.
3563
3564 @cindex @code{pc}, RTL sharing
3565 @item
3566 There is only one @code{pc} expression.
3567
3568 @cindex @code{cc0}, RTL sharing
3569 @item
3570 There is only one @code{cc0} expression.
3571
3572 @cindex @code{const_double}, RTL sharing
3573 @item
3574 There is only one @code{const_double} expression with value 0 for
3575 each floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
3576
3577 @cindex @code{const_vector}, RTL sharing
3578 @item
3579 There is only one @code{const_vector} expression with value 0 for
3580 each vector mode, be it an integer or a double constant vector.
3581
3582 @cindex @code{label_ref}, RTL sharing
3583 @cindex @code{scratch}, RTL sharing
3584 @item
3585 No @code{label_ref} or @code{scratch} appears in more than one place in
3586 the RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
3587 the insns in the function and assume that each time a @code{label_ref}
3588 or @code{scratch} is seen it is distinct from all others that are seen.
3589
3590 @cindex @code{mem}, RTL sharing
3591 @item
3592 Only one @code{mem} object is normally created for each static
3593 variable or stack slot, so these objects are frequently shared in all
3594 the places they appear.  However, separate but equal objects for these
3595 variables are occasionally made.
3596
3597 @cindex @code{asm_operands}, RTL sharing
3598 @item
3599 When a single @code{asm} statement has multiple output operands, a
3600 distinct @code{asm_operands} expression is made for each output operand.
3601 However, these all share the vector which contains the sequence of input
3602 operands.  This sharing is used later on to test whether two
3603 @code{asm_operands} expressions come from the same statement, so all
3604 optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
3605 vector at all.
3606
3607 @item
3608 No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
3609 except as described above.  Many passes of the compiler rely on this
3610 by assuming that they can modify RTL objects in place without unwanted
3611 side-effects on other insns.
3612
3613 @findex unshare_all_rtl
3614 @item
3615 During initial RTL generation, shared structure is freely introduced.
3616 After all the RTL for a function has been generated, all shared
3617 structure is copied by @code{unshare_all_rtl} in @file{emit-rtl.c},
3618 after which the above rules are guaranteed to be followed.
3619
3620 @findex copy_rtx_if_shared
3621 @item
3622 During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
3623 temporarily.  However, the shared structure is copied before the
3624 combiner is finished with the insn.  This is done by calling
3625 @code{copy_rtx_if_shared}, which is a subroutine of
3626 @code{unshare_all_rtl}.
3627 @end itemize
3628
3629 @node Reading RTL
3630 @section Reading RTL
3631
3632 To read an RTL object from a file, call @code{read_rtx}.  It takes one
3633 argument, a stdio stream, and returns a single RTL object.  This routine
3634 is defined in @file{read-rtl.c}.  It is not available in the compiler
3635 itself, only the various programs that generate the compiler back end
3636 from the machine description.
3637
3638 People frequently have the idea of using RTL stored as text in a file as
3639 an interface between a language front end and the bulk of GCC@.  This
3640 idea is not feasible.
3641
3642 GCC was designed to use RTL internally only.  Correct RTL for a given
3643 program is very dependent on the particular target machine.  And the RTL
3644 does not contain all the information about the program.
3645
3646 The proper way to interface GCC to a new language front end is with
3647 the ``tree'' data structure, described in the files @file{tree.h} and
3648 @file{tree.def}.  The documentation for this structure (@pxref{Trees})
3649 is incomplete.