OSDN Git Service

* target.def (output_source_filename): New hook.
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / doc / rtl.texi
1 @c Copyright (C) 1988, 1989, 1992, 1994, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002,
2 @c 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2010
3 @c Free Software Foundation, Inc.
4 @c This is part of the GCC manual.
5 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
6
7 @node RTL
8 @chapter RTL Representation
9 @cindex RTL representation
10 @cindex representation of RTL
11 @cindex Register Transfer Language (RTL)
12
13 The last part of the compiler work is done on a low-level intermediate
14 representation called Register Transfer Language.  In this language, the
15 instructions to be output are described, pretty much one by one, in an
16 algebraic form that describes what the instruction does.
17
18 RTL is inspired by Lisp lists.  It has both an internal form, made up of
19 structures that point at other structures, and a textual form that is used
20 in the machine description and in printed debugging dumps.  The textual
21 form uses nested parentheses to indicate the pointers in the internal form.
22
23 @menu
24 * RTL Objects::       Expressions vs vectors vs strings vs integers.
25 * RTL Classes::       Categories of RTL expression objects, and their structure.
26 * Accessors::         Macros to access expression operands or vector elts.
27 * Special Accessors:: Macros to access specific annotations on RTL.
28 * Flags::             Other flags in an RTL expression.
29 * Machine Modes::     Describing the size and format of a datum.
30 * Constants::         Expressions with constant values.
31 * Regs and Memory::   Expressions representing register contents or memory.
32 * Arithmetic::        Expressions representing arithmetic on other expressions.
33 * Comparisons::       Expressions representing comparison of expressions.
34 * Bit-Fields::        Expressions representing bit-fields in memory or reg.
35 * Vector Operations:: Expressions involving vector datatypes.
36 * Conversions::       Extending, truncating, floating or fixing.
37 * RTL Declarations::  Declaring volatility, constancy, etc.
38 * Side Effects::      Expressions for storing in registers, etc.
39 * Incdec::            Embedded side-effects for autoincrement addressing.
40 * Assembler::         Representing @code{asm} with operands.
41 * Debug Information:: Expressions representing debugging information.
42 * Insns::             Expression types for entire insns.
43 * Calls::             RTL representation of function call insns.
44 * Sharing::           Some expressions are unique; others *must* be copied.
45 * Reading RTL::       Reading textual RTL from a file.
46 @end menu
47
48 @node RTL Objects
49 @section RTL Object Types
50 @cindex RTL object types
51
52 @cindex RTL integers
53 @cindex RTL strings
54 @cindex RTL vectors
55 @cindex RTL expression
56 @cindex RTX (See RTL)
57 RTL uses five kinds of objects: expressions, integers, wide integers,
58 strings and vectors.  Expressions are the most important ones.  An RTL
59 expression (``RTX'', for short) is a C structure, but it is usually
60 referred to with a pointer; a type that is given the typedef name
61 @code{rtx}.
62
63 An integer is simply an @code{int}; their written form uses decimal
64 digits.  A wide integer is an integral object whose type is
65 @code{HOST_WIDE_INT}; their written form uses decimal digits.
66
67 A string is a sequence of characters.  In core it is represented as a
68 @code{char *} in usual C fashion, and it is written in C syntax as well.
69 However, strings in RTL may never be null.  If you write an empty string in
70 a machine description, it is represented in core as a null pointer rather
71 than as a pointer to a null character.  In certain contexts, these null
72 pointers instead of strings are valid.  Within RTL code, strings are most
73 commonly found inside @code{symbol_ref} expressions, but they appear in
74 other contexts in the RTL expressions that make up machine descriptions.
75
76 In a machine description, strings are normally written with double
77 quotes, as you would in C@.  However, strings in machine descriptions may
78 extend over many lines, which is invalid C, and adjacent string
79 constants are not concatenated as they are in C@.  Any string constant
80 may be surrounded with a single set of parentheses.  Sometimes this
81 makes the machine description easier to read.
82
83 There is also a special syntax for strings, which can be useful when C
84 code is embedded in a machine description.  Wherever a string can
85 appear, it is also valid to write a C-style brace block.  The entire
86 brace block, including the outermost pair of braces, is considered to be
87 the string constant.  Double quote characters inside the braces are not
88 special.  Therefore, if you write string constants in the C code, you
89 need not escape each quote character with a backslash.
90
91 A vector contains an arbitrary number of pointers to expressions.  The
92 number of elements in the vector is explicitly present in the vector.
93 The written form of a vector consists of square brackets
94 (@samp{[@dots{}]}) surrounding the elements, in sequence and with
95 whitespace separating them.  Vectors of length zero are not created;
96 null pointers are used instead.
97
98 @cindex expression codes
99 @cindex codes, RTL expression
100 @findex GET_CODE
101 @findex PUT_CODE
102 Expressions are classified by @dfn{expression codes} (also called RTX
103 codes).  The expression code is a name defined in @file{rtl.def}, which is
104 also (in uppercase) a C enumeration constant.  The possible expression
105 codes and their meanings are machine-independent.  The code of an RTX can
106 be extracted with the macro @code{GET_CODE (@var{x})} and altered with
107 @code{PUT_CODE (@var{x}, @var{newcode})}.
108
109 The expression code determines how many operands the expression contains,
110 and what kinds of objects they are.  In RTL, unlike Lisp, you cannot tell
111 by looking at an operand what kind of object it is.  Instead, you must know
112 from its context---from the expression code of the containing expression.
113 For example, in an expression of code @code{subreg}, the first operand is
114 to be regarded as an expression and the second operand as an integer.  In
115 an expression of code @code{plus}, there are two operands, both of which
116 are to be regarded as expressions.  In a @code{symbol_ref} expression,
117 there is one operand, which is to be regarded as a string.
118
119 Expressions are written as parentheses containing the name of the
120 expression type, its flags and machine mode if any, and then the operands
121 of the expression (separated by spaces).
122
123 Expression code names in the @samp{md} file are written in lowercase,
124 but when they appear in C code they are written in uppercase.  In this
125 manual, they are shown as follows: @code{const_int}.
126
127 @cindex (nil)
128 @cindex nil
129 In a few contexts a null pointer is valid where an expression is normally
130 wanted.  The written form of this is @code{(nil)}.
131
132 @node RTL Classes
133 @section RTL Classes and Formats
134 @cindex RTL classes
135 @cindex classes of RTX codes
136 @cindex RTX codes, classes of
137 @findex GET_RTX_CLASS
138
139 The various expression codes are divided into several @dfn{classes},
140 which are represented by single characters.  You can determine the class
141 of an RTX code with the macro @code{GET_RTX_CLASS (@var{code})}.
142 Currently, @file{rtl.def} defines these classes:
143
144 @table @code
145 @item RTX_OBJ
146 An RTX code that represents an actual object, such as a register
147 (@code{REG}) or a memory location (@code{MEM}, @code{SYMBOL_REF}).
148 @code{LO_SUM}) is also included; instead, @code{SUBREG} and
149 @code{STRICT_LOW_PART} are not in this class, but in class @code{x}.
150
151 @item RTX_CONST_OBJ
152 An RTX code that represents a constant object.  @code{HIGH} is also
153 included in this class.
154
155 @item RTX_COMPARE
156 An RTX code for a non-symmetric comparison, such as @code{GEU} or
157 @code{LT}.
158
159 @item RTX_COMM_COMPARE
160 An RTX code for a symmetric (commutative) comparison, such as @code{EQ}
161 or @code{ORDERED}.
162
163 @item RTX_UNARY
164 An RTX code for a unary arithmetic operation, such as @code{NEG},
165 @code{NOT}, or @code{ABS}.  This category also includes value extension
166 (sign or zero) and conversions between integer and floating point.
167
168 @item RTX_COMM_ARITH
169 An RTX code for a commutative binary operation, such as @code{PLUS} or
170 @code{AND}.  @code{NE} and @code{EQ} are comparisons, so they have class
171 @code{<}.
172
173 @item RTX_BIN_ARITH
174 An RTX code for a non-commutative binary operation, such as @code{MINUS},
175 @code{DIV}, or @code{ASHIFTRT}.
176
177 @item RTX_BITFIELD_OPS
178 An RTX code for a bit-field operation.  Currently only
179 @code{ZERO_EXTRACT} and @code{SIGN_EXTRACT}.  These have three inputs
180 and are lvalues (so they can be used for insertion as well).
181 @xref{Bit-Fields}.
182
183 @item RTX_TERNARY
184 An RTX code for other three input operations.  Currently only
185 @code{IF_THEN_ELSE} and @code{VEC_MERGE}.
186
187 @item RTX_INSN
188 An RTX code for an entire instruction:  @code{INSN}, @code{JUMP_INSN}, and
189 @code{CALL_INSN}.  @xref{Insns}.
190
191 @item RTX_MATCH
192 An RTX code for something that matches in insns, such as
193 @code{MATCH_DUP}.  These only occur in machine descriptions.
194
195 @item RTX_AUTOINC
196 An RTX code for an auto-increment addressing mode, such as
197 @code{POST_INC}.
198
199 @item RTX_EXTRA
200 All other RTX codes.  This category includes the remaining codes used
201 only in machine descriptions (@code{DEFINE_*}, etc.).  It also includes
202 all the codes describing side effects (@code{SET}, @code{USE},
203 @code{CLOBBER}, etc.) and the non-insns that may appear on an insn
204 chain, such as @code{NOTE}, @code{BARRIER}, and @code{CODE_LABEL}.
205 @code{SUBREG} is also part of this class.
206 @end table
207
208 @cindex RTL format
209 For each expression code, @file{rtl.def} specifies the number of
210 contained objects and their kinds using a sequence of characters
211 called the @dfn{format} of the expression code.  For example,
212 the format of @code{subreg} is @samp{ei}.
213
214 @cindex RTL format characters
215 These are the most commonly used format characters:
216
217 @table @code
218 @item e
219 An expression (actually a pointer to an expression).
220
221 @item i
222 An integer.
223
224 @item w
225 A wide integer.
226
227 @item s
228 A string.
229
230 @item E
231 A vector of expressions.
232 @end table
233
234 A few other format characters are used occasionally:
235
236 @table @code
237 @item u
238 @samp{u} is equivalent to @samp{e} except that it is printed differently
239 in debugging dumps.  It is used for pointers to insns.
240
241 @item n
242 @samp{n} is equivalent to @samp{i} except that it is printed differently
243 in debugging dumps.  It is used for the line number or code number of a
244 @code{note} insn.
245
246 @item S
247 @samp{S} indicates a string which is optional.  In the RTL objects in
248 core, @samp{S} is equivalent to @samp{s}, but when the object is read,
249 from an @samp{md} file, the string value of this operand may be omitted.
250 An omitted string is taken to be the null string.
251
252 @item V
253 @samp{V} indicates a vector which is optional.  In the RTL objects in
254 core, @samp{V} is equivalent to @samp{E}, but when the object is read
255 from an @samp{md} file, the vector value of this operand may be omitted.
256 An omitted vector is effectively the same as a vector of no elements.
257
258 @item B
259 @samp{B} indicates a pointer to basic block structure.
260
261 @item 0
262 @samp{0} means a slot whose contents do not fit any normal category.
263 @samp{0} slots are not printed at all in dumps, and are often used in
264 special ways by small parts of the compiler.
265 @end table
266
267 There are macros to get the number of operands and the format
268 of an expression code:
269
270 @table @code
271 @findex GET_RTX_LENGTH
272 @item GET_RTX_LENGTH (@var{code})
273 Number of operands of an RTX of code @var{code}.
274
275 @findex GET_RTX_FORMAT
276 @item GET_RTX_FORMAT (@var{code})
277 The format of an RTX of code @var{code}, as a C string.
278 @end table
279
280 Some classes of RTX codes always have the same format.  For example, it
281 is safe to assume that all comparison operations have format @code{ee}.
282
283 @table @code
284 @item 1
285 All codes of this class have format @code{e}.
286
287 @item <
288 @itemx c
289 @itemx 2
290 All codes of these classes have format @code{ee}.
291
292 @item b
293 @itemx 3
294 All codes of these classes have format @code{eee}.
295
296 @item i
297 All codes of this class have formats that begin with @code{iuueiee}.
298 @xref{Insns}.  Note that not all RTL objects linked onto an insn chain
299 are of class @code{i}.
300
301 @item o
302 @itemx m
303 @itemx x
304 You can make no assumptions about the format of these codes.
305 @end table
306
307 @node Accessors
308 @section Access to Operands
309 @cindex accessors
310 @cindex access to operands
311 @cindex operand access
312
313 @findex XEXP
314 @findex XINT
315 @findex XWINT
316 @findex XSTR
317 Operands of expressions are accessed using the macros @code{XEXP},
318 @code{XINT}, @code{XWINT} and @code{XSTR}.  Each of these macros takes
319 two arguments: an expression-pointer (RTX) and an operand number
320 (counting from zero).  Thus,
321
322 @smallexample
323 XEXP (@var{x}, 2)
324 @end smallexample
325
326 @noindent
327 accesses operand 2 of expression @var{x}, as an expression.
328
329 @smallexample
330 XINT (@var{x}, 2)
331 @end smallexample
332
333 @noindent
334 accesses the same operand as an integer.  @code{XSTR}, used in the same
335 fashion, would access it as a string.
336
337 Any operand can be accessed as an integer, as an expression or as a string.
338 You must choose the correct method of access for the kind of value actually
339 stored in the operand.  You would do this based on the expression code of
340 the containing expression.  That is also how you would know how many
341 operands there are.
342
343 For example, if @var{x} is a @code{subreg} expression, you know that it has
344 two operands which can be correctly accessed as @code{XEXP (@var{x}, 0)}
345 and @code{XINT (@var{x}, 1)}.  If you did @code{XINT (@var{x}, 0)}, you
346 would get the address of the expression operand but cast as an integer;
347 that might occasionally be useful, but it would be cleaner to write
348 @code{(int) XEXP (@var{x}, 0)}.  @code{XEXP (@var{x}, 1)} would also
349 compile without error, and would return the second, integer operand cast as
350 an expression pointer, which would probably result in a crash when
351 accessed.  Nothing stops you from writing @code{XEXP (@var{x}, 28)} either,
352 but this will access memory past the end of the expression with
353 unpredictable results.
354
355 Access to operands which are vectors is more complicated.  You can use the
356 macro @code{XVEC} to get the vector-pointer itself, or the macros
357 @code{XVECEXP} and @code{XVECLEN} to access the elements and length of a
358 vector.
359
360 @table @code
361 @findex XVEC
362 @item XVEC (@var{exp}, @var{idx})
363 Access the vector-pointer which is operand number @var{idx} in @var{exp}.
364
365 @findex XVECLEN
366 @item XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})
367 Access the length (number of elements) in the vector which is
368 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an @code{int}.
369
370 @findex XVECEXP
371 @item XVECEXP (@var{exp}, @var{idx}, @var{eltnum})
372 Access element number @var{eltnum} in the vector which is
373 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an RTX@.
374
375 It is up to you to make sure that @var{eltnum} is not negative
376 and is less than @code{XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})}.
377 @end table
378
379 All the macros defined in this section expand into lvalues and therefore
380 can be used to assign the operands, lengths and vector elements as well as
381 to access them.
382
383 @node Special Accessors
384 @section Access to Special Operands
385 @cindex access to special operands
386
387 Some RTL nodes have special annotations associated with them.
388
389 @table @code
390 @item MEM
391 @table @code
392 @findex MEM_ALIAS_SET
393 @item MEM_ALIAS_SET (@var{x})
394 If 0, @var{x} is not in any alias set, and may alias anything.  Otherwise,
395 @var{x} can only alias @code{MEM}s in a conflicting alias set.  This value
396 is set in a language-dependent manner in the front-end, and should not be
397 altered in the back-end.  In some front-ends, these numbers may correspond
398 in some way to types, or other language-level entities, but they need not,
399 and the back-end makes no such assumptions.
400 These set numbers are tested with @code{alias_sets_conflict_p}.
401
402 @findex MEM_EXPR
403 @item MEM_EXPR (@var{x})
404 If this register is known to hold the value of some user-level
405 declaration, this is that tree node.  It may also be a
406 @code{COMPONENT_REF}, in which case this is some field reference,
407 and @code{TREE_OPERAND (@var{x}, 0)} contains the declaration,
408 or another @code{COMPONENT_REF}, or null if there is no compile-time
409 object associated with the reference.
410
411 @findex MEM_OFFSET
412 @item MEM_OFFSET (@var{x})
413 The offset from the start of @code{MEM_EXPR} as a @code{CONST_INT} rtx.
414
415 @findex MEM_SIZE
416 @item MEM_SIZE (@var{x})
417 The size in bytes of the memory reference as a @code{CONST_INT} rtx.
418 This is mostly relevant for @code{BLKmode} references as otherwise
419 the size is implied by the mode.
420
421 @findex MEM_ALIGN
422 @item MEM_ALIGN (@var{x})
423 The known alignment in bits of the memory reference.
424
425 @findex MEM_ADDR_SPACE
426 @item MEM_ADDR_SPACE (@var{x})
427 The address space of the memory reference.  This will commonly be zero
428 for the generic address space.
429 @end table
430
431 @item REG
432 @table @code
433 @findex ORIGINAL_REGNO
434 @item ORIGINAL_REGNO (@var{x})
435 This field holds the number the register ``originally'' had; for a
436 pseudo register turned into a hard reg this will hold the old pseudo
437 register number.
438
439 @findex REG_EXPR
440 @item REG_EXPR (@var{x})
441 If this register is known to hold the value of some user-level
442 declaration, this is that tree node.
443
444 @findex REG_OFFSET
445 @item REG_OFFSET (@var{x})
446 If this register is known to hold the value of some user-level
447 declaration, this is the offset into that logical storage.
448 @end table
449
450 @item SYMBOL_REF
451 @table @code
452 @findex SYMBOL_REF_DECL
453 @item SYMBOL_REF_DECL (@var{x})
454 If the @code{symbol_ref} @var{x} was created for a @code{VAR_DECL} or
455 a @code{FUNCTION_DECL}, that tree is recorded here.  If this value is
456 null, then @var{x} was created by back end code generation routines,
457 and there is no associated front end symbol table entry.
458
459 @code{SYMBOL_REF_DECL} may also point to a tree of class @code{'c'},
460 that is, some sort of constant.  In this case, the @code{symbol_ref}
461 is an entry in the per-file constant pool; again, there is no associated
462 front end symbol table entry.
463
464 @findex SYMBOL_REF_CONSTANT
465 @item SYMBOL_REF_CONSTANT (@var{x})
466 If @samp{CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})} is true, this is the constant
467 pool entry for @var{x}.  It is null otherwise.
468
469 @findex SYMBOL_REF_DATA
470 @item SYMBOL_REF_DATA (@var{x})
471 A field of opaque type used to store @code{SYMBOL_REF_DECL} or
472 @code{SYMBOL_REF_CONSTANT}.
473
474 @findex SYMBOL_REF_FLAGS
475 @item SYMBOL_REF_FLAGS (@var{x})
476 In a @code{symbol_ref}, this is used to communicate various predicates
477 about the symbol.  Some of these are common enough to be computed by
478 common code, some are specific to the target.  The common bits are:
479
480 @table @code
481 @findex SYMBOL_REF_FUNCTION_P
482 @findex SYMBOL_FLAG_FUNCTION
483 @item SYMBOL_FLAG_FUNCTION
484 Set if the symbol refers to a function.
485
486 @findex SYMBOL_REF_LOCAL_P
487 @findex SYMBOL_FLAG_LOCAL
488 @item SYMBOL_FLAG_LOCAL
489 Set if the symbol is local to this ``module''.
490 See @code{TARGET_BINDS_LOCAL_P}.
491
492 @findex SYMBOL_REF_EXTERNAL_P
493 @findex SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
494 @item SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
495 Set if this symbol is not defined in this translation unit.
496 Note that this is not the inverse of @code{SYMBOL_FLAG_LOCAL}.
497
498 @findex SYMBOL_REF_SMALL_P
499 @findex SYMBOL_FLAG_SMALL
500 @item SYMBOL_FLAG_SMALL
501 Set if the symbol is located in the small data section.
502 See @code{TARGET_IN_SMALL_DATA_P}.
503
504 @findex SYMBOL_FLAG_TLS_SHIFT
505 @findex SYMBOL_REF_TLS_MODEL
506 @item SYMBOL_REF_TLS_MODEL (@var{x})
507 This is a multi-bit field accessor that returns the @code{tls_model}
508 to be used for a thread-local storage symbol.  It returns zero for
509 non-thread-local symbols.
510
511 @findex SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P
512 @findex SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
513 @item SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
514 Set if the symbol has @code{SYMBOL_REF_BLOCK} and
515 @code{SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET} fields.
516
517 @findex SYMBOL_REF_ANCHOR_P
518 @findex SYMBOL_FLAG_ANCHOR
519 @cindex @option{-fsection-anchors}
520 @item SYMBOL_FLAG_ANCHOR
521 Set if the symbol is used as a section anchor.  ``Section anchors''
522 are symbols that have a known position within an @code{object_block}
523 and that can be used to access nearby members of that block.
524 They are used to implement @option{-fsection-anchors}.
525
526 If this flag is set, then @code{SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO} will be too.
527 @end table
528
529 Bits beginning with @code{SYMBOL_FLAG_MACH_DEP} are available for
530 the target's use.
531 @end table
532
533 @findex SYMBOL_REF_BLOCK
534 @item SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})
535 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the
536 @samp{object_block} structure to which the symbol belongs,
537 or @code{NULL} if it has not been assigned a block.
538
539 @findex SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET
540 @item SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET (@var{x})
541 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the offset of @var{x}
542 from the first object in @samp{SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})}.  The value is
543 negative if @var{x} has not yet been assigned to a block, or it has not
544 been given an offset within that block.
545 @end table
546
547 @node Flags
548 @section Flags in an RTL Expression
549 @cindex flags in RTL expression
550
551 RTL expressions contain several flags (one-bit bit-fields)
552 that are used in certain types of expression.  Most often they
553 are accessed with the following macros, which expand into lvalues.
554
555 @table @code
556 @findex CONSTANT_POOL_ADDRESS_P
557 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/u}
558 @cindex @code{unchanging}, in @code{symbol_ref}
559 @item CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
560 Nonzero in a @code{symbol_ref} if it refers to part of the current
561 function's constant pool.  For most targets these addresses are in a
562 @code{.rodata} section entirely separate from the function, but for
563 some targets the addresses are close to the beginning of the function.
564 In either case GCC assumes these addresses can be addressed directly,
565 perhaps with the help of base registers.
566 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
567
568 @findex RTL_CONST_CALL_P
569 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
570 @cindex @code{unchanging}, in @code{call_insn}
571 @item RTL_CONST_CALL_P (@var{x})
572 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a call to a
573 const function.  Stored in the @code{unchanging} field and printed as
574 @samp{/u}.
575
576 @findex RTL_PURE_CALL_P
577 @cindex @code{call_insn} and @samp{/i}
578 @cindex @code{return_val}, in @code{call_insn}
579 @item RTL_PURE_CALL_P (@var{x})
580 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a call to a
581 pure function.  Stored in the @code{return_val} field and printed as
582 @samp{/i}.
583
584 @findex RTL_CONST_OR_PURE_CALL_P
585 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u} or @samp{/i}
586 @item RTL_CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
587 In a @code{call_insn}, true if @code{RTL_CONST_CALL_P} or
588 @code{RTL_PURE_CALL_P} is true.
589
590 @findex RTL_LOOPING_CONST_OR_PURE_CALL_P
591 @cindex @code{call_insn} and @samp{/c}
592 @cindex @code{call}, in @code{call_insn}
593 @item RTL_LOOPING_CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
594 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a possibly
595 infinite looping call to a const or pure function.  Stored in the
596 @code{call} field and printed as @samp{/c}.  Only true if one of
597 @code{RTL_CONST_CALL_P} or @code{RTL_PURE_CALL_P} is true.
598
599 @findex INSN_ANNULLED_BRANCH_P
600 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/u}
601 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
602 @cindex @code{insn} and @samp{/u}
603 @cindex @code{unchanging}, in @code{jump_insn}, @code{call_insn} and @code{insn}
604 @item INSN_ANNULLED_BRANCH_P (@var{x})
605 In a @code{jump_insn}, @code{call_insn}, or @code{insn} indicates
606 that the branch is an annulling one.  See the discussion under
607 @code{sequence} below.  Stored in the @code{unchanging} field and
608 printed as @samp{/u}.
609
610 @findex INSN_DELETED_P
611 @cindex @code{insn} and @samp{/v}
612 @cindex @code{call_insn} and @samp{/v}
613 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/v}
614 @cindex @code{code_label} and @samp{/v}
615 @cindex @code{barrier} and @samp{/v}
616 @cindex @code{note} and @samp{/v}
617 @cindex @code{volatil}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label}, @code{barrier}, and @code{note}
618 @item INSN_DELETED_P (@var{x})
619 In an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label},
620 @code{barrier}, or @code{note},
621 nonzero if the insn has been deleted.  Stored in the
622 @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
623
624 @findex INSN_FROM_TARGET_P
625 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
626 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
627 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
628 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn} and @code{jump_insn} and @code{call_insn}
629 @item INSN_FROM_TARGET_P (@var{x})
630 In an @code{insn} or @code{jump_insn} or @code{call_insn} in a delay
631 slot of a branch, indicates that the insn
632 is from the target of the branch.  If the branch insn has
633 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} set, this insn will only be executed if
634 the branch is taken.  For annulled branches with
635 @code{INSN_FROM_TARGET_P} clear, the insn will be executed only if the
636 branch is not taken.  When @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is not set,
637 this insn will always be executed.  Stored in the @code{in_struct}
638 field and printed as @samp{/s}.
639
640 @findex LABEL_PRESERVE_P
641 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
642 @cindex @code{note} and @samp{/i}
643 @cindex @code{in_struct}, in @code{code_label} and @code{note}
644 @item LABEL_PRESERVE_P (@var{x})
645 In a @code{code_label} or @code{note}, indicates that the label is referenced by
646 code or data not visible to the RTL of a given function.
647 Labels referenced by a non-local goto will have this bit set.  Stored
648 in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
649
650 @findex LABEL_REF_NONLOCAL_P
651 @cindex @code{label_ref} and @samp{/v}
652 @cindex @code{reg_label} and @samp{/v}
653 @cindex @code{volatil}, in @code{label_ref} and @code{reg_label}
654 @item LABEL_REF_NONLOCAL_P (@var{x})
655 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, nonzero if this is
656 a reference to a non-local label.
657 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
658
659 @findex MEM_IN_STRUCT_P
660 @cindex @code{mem} and @samp{/s}
661 @cindex @code{in_struct}, in @code{mem}
662 @item MEM_IN_STRUCT_P (@var{x})
663 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to an entire structure,
664 union or array, or to a component of one.  Zero for references to a
665 scalar variable or through a pointer to a scalar.  If both this flag and
666 @code{MEM_SCALAR_P} are clear, then we don't know whether this @code{mem}
667 is in a structure or not.  Both flags should never be simultaneously set.
668 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
669
670 @findex MEM_KEEP_ALIAS_SET_P
671 @cindex @code{mem} and @samp{/j}
672 @cindex @code{jump}, in @code{mem}
673 @item MEM_KEEP_ALIAS_SET_P (@var{x})
674 In @code{mem} expressions, 1 if we should keep the alias set for this
675 mem unchanged when we access a component.  Set to 1, for example, when we
676 are already in a non-addressable component of an aggregate.
677 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
678
679 @findex MEM_SCALAR_P
680 @cindex @code{mem} and @samp{/i}
681 @cindex @code{return_val}, in @code{mem}
682 @item MEM_SCALAR_P (@var{x})
683 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to a scalar known not
684 to be a member of a structure, union, or array.  Zero for such
685 references and for indirections through pointers, even pointers pointing
686 to scalar types.  If both this flag and @code{MEM_IN_STRUCT_P} are clear,
687 then we don't know whether this @code{mem} is in a structure or not.
688 Both flags should never be simultaneously set.
689 Stored in the @code{return_val} field and printed as @samp{/i}.
690
691 @findex MEM_VOLATILE_P
692 @cindex @code{mem} and @samp{/v}
693 @cindex @code{asm_input} and @samp{/v}
694 @cindex @code{asm_operands} and @samp{/v}
695 @cindex @code{volatil}, in @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input}
696 @item MEM_VOLATILE_P (@var{x})
697 In @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input} expressions,
698 nonzero for volatile memory references.
699 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
700
701 @findex MEM_NOTRAP_P
702 @cindex @code{mem} and @samp{/c}
703 @cindex @code{call}, in @code{mem}
704 @item MEM_NOTRAP_P (@var{x})
705 In @code{mem}, nonzero for memory references that will not trap.
706 Stored in the @code{call} field and printed as @samp{/c}.
707
708 @findex MEM_POINTER
709 @cindex @code{mem} and @samp{/f}
710 @cindex @code{frame_related}, in @code{mem}
711 @item MEM_POINTER (@var{x})
712 Nonzero in a @code{mem} if the memory reference holds a pointer.
713 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
714
715 @findex REG_FUNCTION_VALUE_P
716 @cindex @code{reg} and @samp{/i}
717 @cindex @code{return_val}, in @code{reg}
718 @item REG_FUNCTION_VALUE_P (@var{x})
719 Nonzero in a @code{reg} if it is the place in which this function's
720 value is going to be returned.  (This happens only in a hard
721 register.)  Stored in the @code{return_val} field and printed as
722 @samp{/i}.
723
724 @findex REG_POINTER
725 @cindex @code{reg} and @samp{/f}
726 @cindex @code{frame_related}, in @code{reg}
727 @item REG_POINTER (@var{x})
728 Nonzero in a @code{reg} if the register holds a pointer.  Stored in the
729 @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
730
731 @findex REG_USERVAR_P
732 @cindex @code{reg} and @samp{/v}
733 @cindex @code{volatil}, in @code{reg}
734 @item REG_USERVAR_P (@var{x})
735 In a @code{reg}, nonzero if it corresponds to a variable present in
736 the user's source code.  Zero for temporaries generated internally by
737 the compiler.  Stored in the @code{volatil} field and printed as
738 @samp{/v}.
739
740 The same hard register may be used also for collecting the values of
741 functions called by this one, but @code{REG_FUNCTION_VALUE_P} is zero
742 in this kind of use.
743
744 @findex RTX_FRAME_RELATED_P
745 @cindex @code{insn} and @samp{/f}
746 @cindex @code{call_insn} and @samp{/f}
747 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/f}
748 @cindex @code{barrier} and @samp{/f}
749 @cindex @code{set} and @samp{/f}
750 @cindex @code{frame_related}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{barrier}, and @code{set}
751 @item RTX_FRAME_RELATED_P (@var{x})
752 Nonzero in an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn},
753 @code{barrier}, or @code{set} which is part of a function prologue
754 and sets the stack pointer, sets the frame pointer, or saves a register.
755 This flag should also be set on an instruction that sets up a temporary
756 register to use in place of the frame pointer.
757 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
758
759 In particular, on RISC targets where there are limits on the sizes of
760 immediate constants, it is sometimes impossible to reach the register
761 save area directly from the stack pointer.  In that case, a temporary
762 register is used that is near enough to the register save area, and the
763 Canonical Frame Address, i.e., DWARF2's logical frame pointer, register
764 must (temporarily) be changed to be this temporary register.  So, the
765 instruction that sets this temporary register must be marked as
766 @code{RTX_FRAME_RELATED_P}.
767
768 If the marked instruction is overly complex (defined in terms of what
769 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle), you will also have to
770 create a @code{REG_FRAME_RELATED_EXPR} note and attach it to the
771 instruction.  This note should contain a simple expression of the
772 computation performed by this instruction, i.e., one that
773 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle.
774
775 This flag is required for exception handling support on targets with RTL
776 prologues.
777
778 @findex MEM_READONLY_P
779 @cindex @code{mem} and @samp{/u}
780 @cindex @code{unchanging}, in @code{mem}
781 @item MEM_READONLY_P (@var{x})
782 Nonzero in a @code{mem}, if the memory is statically allocated and read-only.
783
784 Read-only in this context means never modified during the lifetime of the
785 program, not necessarily in ROM or in write-disabled pages.  A common
786 example of the later is a shared library's global offset table.  This
787 table is initialized by the runtime loader, so the memory is technically
788 writable, but after control is transfered from the runtime loader to the
789 application, this memory will never be subsequently modified.
790
791 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
792
793 @findex SCHED_GROUP_P
794 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
795 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
796 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
797 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}, @code{jump_insn} and @code{call_insn}
798 @item SCHED_GROUP_P (@var{x})
799 During instruction scheduling, in an @code{insn}, @code{call_insn} or
800 @code{jump_insn}, indicates that the
801 previous insn must be scheduled together with this insn.  This is used to
802 ensure that certain groups of instructions will not be split up by the
803 instruction scheduling pass, for example, @code{use} insns before
804 a @code{call_insn} may not be separated from the @code{call_insn}.
805 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
806
807 @findex SET_IS_RETURN_P
808 @cindex @code{insn} and @samp{/j}
809 @cindex @code{jump}, in @code{insn}
810 @item SET_IS_RETURN_P (@var{x})
811 For a @code{set}, nonzero if it is for a return.
812 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
813
814 @findex SIBLING_CALL_P
815 @cindex @code{call_insn} and @samp{/j}
816 @cindex @code{jump}, in @code{call_insn}
817 @item SIBLING_CALL_P (@var{x})
818 For a @code{call_insn}, nonzero if the insn is a sibling call.
819 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
820
821 @findex STRING_POOL_ADDRESS_P
822 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/f}
823 @cindex @code{frame_related}, in @code{symbol_ref}
824 @item STRING_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
825 For a @code{symbol_ref} expression, nonzero if it addresses this function's
826 string constant pool.
827 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
828
829 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
830 @cindex @code{subreg} and @samp{/u} and @samp{/v}
831 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
832 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
833 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P (@var{x})
834 Returns a value greater then zero for a @code{subreg} that has
835 @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} nonzero if the object being referenced is kept
836 zero-extended, zero if it is kept sign-extended, and less then zero if it is
837 extended some other way via the @code{ptr_extend} instruction.
838 Stored in the @code{unchanging}
839 field and @code{volatil} field, printed as @samp{/u} and @samp{/v}.
840 This macro may only be used to get the value it may not be used to change
841 the value.  Use @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET} to change the value.
842
843 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET
844 @cindex @code{subreg} and @samp{/u}
845 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
846 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
847 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET (@var{x})
848 Set the @code{unchanging} and @code{volatil} fields in a @code{subreg}
849 to reflect zero, sign, or other extension.  If @code{volatil} is
850 zero, then @code{unchanging} as nonzero means zero extension and as
851 zero means sign extension.  If @code{volatil} is nonzero then some
852 other type of extension was done via the @code{ptr_extend} instruction.
853
854 @findex SUBREG_PROMOTED_VAR_P
855 @cindex @code{subreg} and @samp{/s}
856 @cindex @code{in_struct}, in @code{subreg}
857 @item SUBREG_PROMOTED_VAR_P (@var{x})
858 Nonzero in a @code{subreg} if it was made when accessing an object that
859 was promoted to a wider mode in accord with the @code{PROMOTED_MODE} machine
860 description macro (@pxref{Storage Layout}).  In this case, the mode of
861 the @code{subreg} is the declared mode of the object and the mode of
862 @code{SUBREG_REG} is the mode of the register that holds the object.
863 Promoted variables are always either sign- or zero-extended to the wider
864 mode on every assignment.  Stored in the @code{in_struct} field and
865 printed as @samp{/s}.
866
867 @findex SYMBOL_REF_USED
868 @cindex @code{used}, in @code{symbol_ref}
869 @item SYMBOL_REF_USED (@var{x})
870 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been used.  This is
871 normally only used to ensure that @var{x} is only declared external
872 once.  Stored in the @code{used} field.
873
874 @findex SYMBOL_REF_WEAK
875 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/i}
876 @cindex @code{return_val}, in @code{symbol_ref}
877 @item SYMBOL_REF_WEAK (@var{x})
878 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been declared weak.
879 Stored in the @code{return_val} field and printed as @samp{/i}.
880
881 @findex SYMBOL_REF_FLAG
882 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/v}
883 @cindex @code{volatil}, in @code{symbol_ref}
884 @item SYMBOL_REF_FLAG (@var{x})
885 In a @code{symbol_ref}, this is used as a flag for machine-specific purposes.
886 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
887
888 Most uses of @code{SYMBOL_REF_FLAG} are historic and may be subsumed
889 by @code{SYMBOL_REF_FLAGS}.  Certainly use of @code{SYMBOL_REF_FLAGS}
890 is mandatory if the target requires more than one bit of storage.
891
892 @findex PREFETCH_SCHEDULE_BARRIER_P
893 @cindex @code{prefetch} and @samp{/v}
894 @cindex @code{volatile}, in @code{prefetch}
895 @item PREFETCH_SCHEDULE_BARRIER_P (@var{x})
896 In a @code{prefetch}, indicates that the prefetch is a scheduling barrier.
897 No other INSNs will be moved over it.
898 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
899 @end table
900
901 These are the fields to which the above macros refer:
902
903 @table @code
904 @findex call
905 @cindex @samp{/c} in RTL dump
906 @item call
907 In a @code{mem}, 1 means that the memory reference will not trap.
908
909 In a @code{call}, 1 means that this pure or const call may possibly
910 infinite loop.
911
912 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/c}.
913
914 @findex frame_related
915 @cindex @samp{/f} in RTL dump
916 @item frame_related
917 In an @code{insn} or @code{set} expression, 1 means that it is part of
918 a function prologue and sets the stack pointer, sets the frame pointer,
919 saves a register, or sets up a temporary register to use in place of the
920 frame pointer.
921
922 In @code{reg} expressions, 1 means that the register holds a pointer.
923
924 In @code{mem} expressions, 1 means that the memory reference holds a pointer.
925
926 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means that the reference addresses
927 this function's string constant pool.
928
929 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/f}.
930
931 @findex in_struct
932 @cindex @samp{/s} in RTL dump
933 @item in_struct
934 In @code{mem} expressions, it is 1 if the memory datum referred to is
935 all or part of a structure or array; 0 if it is (or might be) a scalar
936 variable.  A reference through a C pointer has 0 because the pointer
937 might point to a scalar variable.  This information allows the compiler
938 to determine something about possible cases of aliasing.
939
940 In @code{reg} expressions, it is 1 if the register has its entire life
941 contained within the test expression of some loop.
942
943 In @code{subreg} expressions, 1 means that the @code{subreg} is accessing
944 an object that has had its mode promoted from a wider mode.
945
946 In @code{label_ref} expressions, 1 means that the referenced label is
947 outside the innermost loop containing the insn in which the @code{label_ref}
948 was found.
949
950 In @code{code_label} expressions, it is 1 if the label may never be deleted.
951 This is used for labels which are the target of non-local gotos.  Such a
952 label that would have been deleted is replaced with a @code{note} of type
953 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
954
955 In an @code{insn} during dead-code elimination, 1 means that the insn is
956 dead code.
957
958 In an @code{insn} or @code{jump_insn} during reorg for an insn in the
959 delay slot of a branch,
960 1 means that this insn is from the target of the branch.
961
962 In an @code{insn} during instruction scheduling, 1 means that this insn
963 must be scheduled as part of a group together with the previous insn.
964
965 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/s}.
966
967 @findex return_val
968 @cindex @samp{/i} in RTL dump
969 @item return_val
970 In @code{reg} expressions, 1 means the register contains
971 the value to be returned by the current function.  On
972 machines that pass parameters in registers, the same register number
973 may be used for parameters as well, but this flag is not set on such
974 uses.
975
976 In @code{mem} expressions, 1 means the memory reference is to a scalar
977 known not to be a member of a structure, union, or array.
978
979 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means the referenced symbol is weak.
980
981 In @code{call} expressions, 1 means the call is pure.
982
983 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/i}.
984
985 @findex jump
986 @cindex @samp{/j} in RTL dump
987 @item jump
988 In a @code{mem} expression, 1 means we should keep the alias set for this
989 mem unchanged when we access a component.
990
991 In a @code{set}, 1 means it is for a return.
992
993 In a @code{call_insn}, 1 means it is a sibling call.
994
995 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/j}.
996
997 @findex unchanging
998 @cindex @samp{/u} in RTL dump
999 @item unchanging
1000 In @code{reg} and @code{mem} expressions, 1 means
1001 that the value of the expression never changes.
1002
1003 In @code{subreg} expressions, it is 1 if the @code{subreg} references an
1004 unsigned object whose mode has been promoted to a wider mode.
1005
1006 In an @code{insn} or @code{jump_insn} in the delay slot of a branch
1007 instruction, 1 means an annulling branch should be used.
1008
1009 In a @code{symbol_ref} expression, 1 means that this symbol addresses
1010 something in the per-function constant pool.
1011
1012 In a @code{call_insn} 1 means that this instruction is a call to a const
1013 function.
1014
1015 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/u}.
1016
1017 @findex used
1018 @item used
1019 This flag is used directly (without an access macro) at the end of RTL
1020 generation for a function, to count the number of times an expression
1021 appears in insns.  Expressions that appear more than once are copied,
1022 according to the rules for shared structure (@pxref{Sharing}).
1023
1024 For a @code{reg}, it is used directly (without an access macro) by the
1025 leaf register renumbering code to ensure that each register is only
1026 renumbered once.
1027
1028 In a @code{symbol_ref}, it indicates that an external declaration for
1029 the symbol has already been written.
1030
1031 @findex volatil
1032 @cindex @samp{/v} in RTL dump
1033 @item volatil
1034 @cindex volatile memory references
1035 In a @code{mem}, @code{asm_operands}, or @code{asm_input}
1036 expression, it is 1 if the memory
1037 reference is volatile.  Volatile memory references may not be deleted,
1038 reordered or combined.
1039
1040 In a @code{symbol_ref} expression, it is used for machine-specific
1041 purposes.
1042
1043 In a @code{reg} expression, it is 1 if the value is a user-level variable.
1044 0 indicates an internal compiler temporary.
1045
1046 In an @code{insn}, 1 means the insn has been deleted.
1047
1048 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, 1 means a reference
1049 to a non-local label.
1050
1051 In @code{prefetch} expressions, 1 means that the containing insn is a
1052 scheduling barrier.
1053
1054 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/v}.
1055 @end table
1056
1057 @node Machine Modes
1058 @section Machine Modes
1059 @cindex machine modes
1060
1061 @findex enum machine_mode
1062 A machine mode describes a size of data object and the representation used
1063 for it.  In the C code, machine modes are represented by an enumeration
1064 type, @code{enum machine_mode}, defined in @file{machmode.def}.  Each RTL
1065 expression has room for a machine mode and so do certain kinds of tree
1066 expressions (declarations and types, to be precise).
1067
1068 In debugging dumps and machine descriptions, the machine mode of an RTL
1069 expression is written after the expression code with a colon to separate
1070 them.  The letters @samp{mode} which appear at the end of each machine mode
1071 name are omitted.  For example, @code{(reg:SI 38)} is a @code{reg}
1072 expression with machine mode @code{SImode}.  If the mode is
1073 @code{VOIDmode}, it is not written at all.
1074
1075 Here is a table of machine modes.  The term ``byte'' below refers to an
1076 object of @code{BITS_PER_UNIT} bits (@pxref{Storage Layout}).
1077
1078 @table @code
1079 @findex BImode
1080 @item BImode
1081 ``Bit'' mode represents a single bit, for predicate registers.
1082
1083 @findex QImode
1084 @item QImode
1085 ``Quarter-Integer'' mode represents a single byte treated as an integer.
1086
1087 @findex HImode
1088 @item HImode
1089 ``Half-Integer'' mode represents a two-byte integer.
1090
1091 @findex PSImode
1092 @item PSImode
1093 ``Partial Single Integer'' mode represents an integer which occupies
1094 four bytes but which doesn't really use all four.  On some machines,
1095 this is the right mode to use for pointers.
1096
1097 @findex SImode
1098 @item SImode
1099 ``Single Integer'' mode represents a four-byte integer.
1100
1101 @findex PDImode
1102 @item PDImode
1103 ``Partial Double Integer'' mode represents an integer which occupies
1104 eight bytes but which doesn't really use all eight.  On some machines,
1105 this is the right mode to use for certain pointers.
1106
1107 @findex DImode
1108 @item DImode
1109 ``Double Integer'' mode represents an eight-byte integer.
1110
1111 @findex TImode
1112 @item TImode
1113 ``Tetra Integer'' (?) mode represents a sixteen-byte integer.
1114
1115 @findex OImode
1116 @item OImode
1117 ``Octa Integer'' (?) mode represents a thirty-two-byte integer.
1118
1119 @findex QFmode
1120 @item QFmode
1121 ``Quarter-Floating'' mode represents a quarter-precision (single byte)
1122 floating point number.
1123
1124 @findex HFmode
1125 @item HFmode
1126 ``Half-Floating'' mode represents a half-precision (two byte) floating
1127 point number.
1128
1129 @findex TQFmode
1130 @item TQFmode
1131 ``Three-Quarter-Floating'' (?) mode represents a three-quarter-precision
1132 (three byte) floating point number.
1133
1134 @findex SFmode
1135 @item SFmode
1136 ``Single Floating'' mode represents a four byte floating point number.
1137 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1138 this is a single-precision IEEE floating point number; it can also be
1139 used for double-precision (on processors with 16-bit bytes) and
1140 single-precision VAX and IBM types.
1141
1142 @findex DFmode
1143 @item DFmode
1144 ``Double Floating'' mode represents an eight byte floating point number.
1145 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1146 this is a double-precision IEEE floating point number.
1147
1148 @findex XFmode
1149 @item XFmode
1150 ``Extended Floating'' mode represents an IEEE extended floating point
1151 number.  This mode only has 80 meaningful bits (ten bytes).  Some
1152 processors require such numbers to be padded to twelve bytes, others
1153 to sixteen; this mode is used for either.
1154
1155 @findex SDmode
1156 @item SDmode
1157 ``Single Decimal Floating'' mode represents a four byte decimal
1158 floating point number (as distinct from conventional binary floating
1159 point).
1160
1161 @findex DDmode
1162 @item DDmode
1163 ``Double Decimal Floating'' mode represents an eight byte decimal
1164 floating point number.
1165
1166 @findex TDmode
1167 @item TDmode
1168 ``Tetra Decimal Floating'' mode represents a sixteen byte decimal
1169 floating point number all 128 of whose bits are meaningful.
1170
1171 @findex TFmode
1172 @item TFmode
1173 ``Tetra Floating'' mode represents a sixteen byte floating point number
1174 all 128 of whose bits are meaningful.  One common use is the
1175 IEEE quad-precision format.
1176
1177 @findex QQmode
1178 @item QQmode
1179 ``Quarter-Fractional'' mode represents a single byte treated as a signed
1180 fractional number.  The default format is ``s.7''.
1181
1182 @findex HQmode
1183 @item HQmode
1184 ``Half-Fractional'' mode represents a two-byte signed fractional number.
1185 The default format is ``s.15''.
1186
1187 @findex SQmode
1188 @item SQmode
1189 ``Single Fractional'' mode represents a four-byte signed fractional number.
1190 The default format is ``s.31''.
1191
1192 @findex DQmode
1193 @item DQmode
1194 ``Double Fractional'' mode represents an eight-byte signed fractional number.
1195 The default format is ``s.63''.
1196
1197 @findex TQmode
1198 @item TQmode
1199 ``Tetra Fractional'' mode represents a sixteen-byte signed fractional number.
1200 The default format is ``s.127''.
1201
1202 @findex UQQmode
1203 @item UQQmode
1204 ``Unsigned Quarter-Fractional'' mode represents a single byte treated as an
1205 unsigned fractional number.  The default format is ``.8''.
1206
1207 @findex UHQmode
1208 @item UHQmode
1209 ``Unsigned Half-Fractional'' mode represents a two-byte unsigned fractional
1210 number.  The default format is ``.16''.
1211
1212 @findex USQmode
1213 @item USQmode
1214 ``Unsigned Single Fractional'' mode represents a four-byte unsigned fractional
1215 number.  The default format is ``.32''.
1216
1217 @findex UDQmode
1218 @item UDQmode
1219 ``Unsigned Double Fractional'' mode represents an eight-byte unsigned
1220 fractional number.  The default format is ``.64''.
1221
1222 @findex UTQmode
1223 @item UTQmode
1224 ``Unsigned Tetra Fractional'' mode represents a sixteen-byte unsigned
1225 fractional number.  The default format is ``.128''.
1226
1227 @findex HAmode
1228 @item HAmode
1229 ``Half-Accumulator'' mode represents a two-byte signed accumulator.
1230 The default format is ``s8.7''.
1231
1232 @findex SAmode
1233 @item SAmode
1234 ``Single Accumulator'' mode represents a four-byte signed accumulator.
1235 The default format is ``s16.15''.
1236
1237 @findex DAmode
1238 @item DAmode
1239 ``Double Accumulator'' mode represents an eight-byte signed accumulator.
1240 The default format is ``s32.31''.
1241
1242 @findex TAmode
1243 @item TAmode
1244 ``Tetra Accumulator'' mode represents a sixteen-byte signed accumulator.
1245 The default format is ``s64.63''.
1246
1247 @findex UHAmode
1248 @item UHAmode
1249 ``Unsigned Half-Accumulator'' mode represents a two-byte unsigned accumulator.
1250 The default format is ``8.8''.
1251
1252 @findex USAmode
1253 @item USAmode
1254 ``Unsigned Single Accumulator'' mode represents a four-byte unsigned
1255 accumulator.  The default format is ``16.16''.
1256
1257 @findex UDAmode
1258 @item UDAmode
1259 ``Unsigned Double Accumulator'' mode represents an eight-byte unsigned
1260 accumulator.  The default format is ``32.32''.
1261
1262 @findex UTAmode
1263 @item UTAmode
1264 ``Unsigned Tetra Accumulator'' mode represents a sixteen-byte unsigned
1265 accumulator.  The default format is ``64.64''.
1266
1267 @findex CCmode
1268 @item CCmode
1269 ``Condition Code'' mode represents the value of a condition code, which
1270 is a machine-specific set of bits used to represent the result of a
1271 comparison operation.  Other machine-specific modes may also be used for
1272 the condition code.  These modes are not used on machines that use
1273 @code{cc0} (see @pxref{Condition Code}).
1274
1275 @findex BLKmode
1276 @item BLKmode
1277 ``Block'' mode represents values that are aggregates to which none of
1278 the other modes apply.  In RTL, only memory references can have this mode,
1279 and only if they appear in string-move or vector instructions.  On machines
1280 which have no such instructions, @code{BLKmode} will not appear in RTL@.
1281
1282 @findex VOIDmode
1283 @item VOIDmode
1284 Void mode means the absence of a mode or an unspecified mode.
1285 For example, RTL expressions of code @code{const_int} have mode
1286 @code{VOIDmode} because they can be taken to have whatever mode the context
1287 requires.  In debugging dumps of RTL, @code{VOIDmode} is expressed by
1288 the absence of any mode.
1289
1290 @findex QCmode
1291 @findex HCmode
1292 @findex SCmode
1293 @findex DCmode
1294 @findex XCmode
1295 @findex TCmode
1296 @item QCmode, HCmode, SCmode, DCmode, XCmode, TCmode
1297 These modes stand for a complex number represented as a pair of floating
1298 point values.  The floating point values are in @code{QFmode},
1299 @code{HFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode}, @code{XFmode}, and
1300 @code{TFmode}, respectively.
1301
1302 @findex CQImode
1303 @findex CHImode
1304 @findex CSImode
1305 @findex CDImode
1306 @findex CTImode
1307 @findex COImode
1308 @item CQImode, CHImode, CSImode, CDImode, CTImode, COImode
1309 These modes stand for a complex number represented as a pair of integer
1310 values.  The integer values are in @code{QImode}, @code{HImode},
1311 @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and @code{OImode},
1312 respectively.
1313 @end table
1314
1315 The machine description defines @code{Pmode} as a C macro which expands
1316 into the machine mode used for addresses.  Normally this is the mode
1317 whose size is @code{BITS_PER_WORD}, @code{SImode} on 32-bit machines.
1318
1319 The only modes which a machine description @i{must} support are
1320 @code{QImode}, and the modes corresponding to @code{BITS_PER_WORD},
1321 @code{FLOAT_TYPE_SIZE} and @code{DOUBLE_TYPE_SIZE}.
1322 The compiler will attempt to use @code{DImode} for 8-byte structures and
1323 unions, but this can be prevented by overriding the definition of
1324 @code{MAX_FIXED_MODE_SIZE}.  Alternatively, you can have the compiler
1325 use @code{TImode} for 16-byte structures and unions.  Likewise, you can
1326 arrange for the C type @code{short int} to avoid using @code{HImode}.
1327
1328 @cindex mode classes
1329 Very few explicit references to machine modes remain in the compiler and
1330 these few references will soon be removed.  Instead, the machine modes
1331 are divided into mode classes.  These are represented by the enumeration
1332 type @code{enum mode_class} defined in @file{machmode.h}.  The possible
1333 mode classes are:
1334
1335 @table @code
1336 @findex MODE_INT
1337 @item MODE_INT
1338 Integer modes.  By default these are @code{BImode}, @code{QImode},
1339 @code{HImode}, @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and
1340 @code{OImode}.
1341
1342 @findex MODE_PARTIAL_INT
1343 @item MODE_PARTIAL_INT
1344 The ``partial integer'' modes, @code{PQImode}, @code{PHImode},
1345 @code{PSImode} and @code{PDImode}.
1346
1347 @findex MODE_FLOAT
1348 @item MODE_FLOAT
1349 Floating point modes.  By default these are @code{QFmode},
1350 @code{HFmode}, @code{TQFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode},
1351 @code{XFmode} and @code{TFmode}.
1352
1353 @findex MODE_DECIMAL_FLOAT
1354 @item MODE_DECIMAL_FLOAT
1355 Decimal floating point modes.  By default these are @code{SDmode},
1356 @code{DDmode} and @code{TDmode}.
1357
1358 @findex MODE_FRACT
1359 @item MODE_FRACT
1360 Signed fractional modes.  By default these are @code{QQmode}, @code{HQmode},
1361 @code{SQmode}, @code{DQmode} and @code{TQmode}.
1362
1363 @findex MODE_UFRACT
1364 @item MODE_UFRACT
1365 Unsigned fractional modes.  By default these are @code{UQQmode}, @code{UHQmode},
1366 @code{USQmode}, @code{UDQmode} and @code{UTQmode}.
1367
1368 @findex MODE_ACCUM
1369 @item MODE_ACCUM
1370 Signed accumulator modes.  By default these are @code{HAmode},
1371 @code{SAmode}, @code{DAmode} and @code{TAmode}.
1372
1373 @findex MODE_UACCUM
1374 @item MODE_UACCUM
1375 Unsigned accumulator modes.  By default these are @code{UHAmode},
1376 @code{USAmode}, @code{UDAmode} and @code{UTAmode}.
1377
1378 @findex MODE_COMPLEX_INT
1379 @item MODE_COMPLEX_INT
1380 Complex integer modes.  (These are not currently implemented).
1381
1382 @findex MODE_COMPLEX_FLOAT
1383 @item MODE_COMPLEX_FLOAT
1384 Complex floating point modes.  By default these are @code{QCmode},
1385 @code{HCmode}, @code{SCmode}, @code{DCmode}, @code{XCmode}, and
1386 @code{TCmode}.
1387
1388 @findex MODE_FUNCTION
1389 @item MODE_FUNCTION
1390 Algol or Pascal function variables including a static chain.
1391 (These are not currently implemented).
1392
1393 @findex MODE_CC
1394 @item MODE_CC
1395 Modes representing condition code values.  These are @code{CCmode} plus
1396 any @code{CC_MODE} modes listed in the @file{@var{machine}-modes.def}.  
1397 @xref{Jump Patterns},
1398 also see @ref{Condition Code}.
1399
1400 @findex MODE_RANDOM
1401 @item MODE_RANDOM
1402 This is a catchall mode class for modes which don't fit into the above
1403 classes.  Currently @code{VOIDmode} and @code{BLKmode} are in
1404 @code{MODE_RANDOM}.
1405 @end table
1406
1407 Here are some C macros that relate to machine modes:
1408
1409 @table @code
1410 @findex GET_MODE
1411 @item GET_MODE (@var{x})
1412 Returns the machine mode of the RTX @var{x}.
1413
1414 @findex PUT_MODE
1415 @item PUT_MODE (@var{x}, @var{newmode})
1416 Alters the machine mode of the RTX @var{x} to be @var{newmode}.
1417
1418 @findex NUM_MACHINE_MODES
1419 @item NUM_MACHINE_MODES
1420 Stands for the number of machine modes available on the target
1421 machine.  This is one greater than the largest numeric value of any
1422 machine mode.
1423
1424 @findex GET_MODE_NAME
1425 @item GET_MODE_NAME (@var{m})
1426 Returns the name of mode @var{m} as a string.
1427
1428 @findex GET_MODE_CLASS
1429 @item GET_MODE_CLASS (@var{m})
1430 Returns the mode class of mode @var{m}.
1431
1432 @findex GET_MODE_WIDER_MODE
1433 @item GET_MODE_WIDER_MODE (@var{m})
1434 Returns the next wider natural mode.  For example, the expression
1435 @code{GET_MODE_WIDER_MODE (QImode)} returns @code{HImode}.
1436
1437 @findex GET_MODE_SIZE
1438 @item GET_MODE_SIZE (@var{m})
1439 Returns the size in bytes of a datum of mode @var{m}.
1440
1441 @findex GET_MODE_BITSIZE
1442 @item GET_MODE_BITSIZE (@var{m})
1443 Returns the size in bits of a datum of mode @var{m}.
1444
1445 @findex GET_MODE_IBIT
1446 @item GET_MODE_IBIT (@var{m})
1447 Returns the number of integral bits of a datum of fixed-point mode @var{m}.
1448
1449 @findex GET_MODE_FBIT
1450 @item GET_MODE_FBIT (@var{m})
1451 Returns the number of fractional bits of a datum of fixed-point mode @var{m}.
1452
1453 @findex GET_MODE_MASK
1454 @item GET_MODE_MASK (@var{m})
1455 Returns a bitmask containing 1 for all bits in a word that fit within
1456 mode @var{m}.  This macro can only be used for modes whose bitsize is
1457 less than or equal to @code{HOST_BITS_PER_INT}.
1458
1459 @findex GET_MODE_ALIGNMENT
1460 @item GET_MODE_ALIGNMENT (@var{m})
1461 Return the required alignment, in bits, for an object of mode @var{m}.
1462
1463 @findex GET_MODE_UNIT_SIZE
1464 @item GET_MODE_UNIT_SIZE (@var{m})
1465 Returns the size in bytes of the subunits of a datum of mode @var{m}.
1466 This is the same as @code{GET_MODE_SIZE} except in the case of complex
1467 modes.  For them, the unit size is the size of the real or imaginary
1468 part.
1469
1470 @findex GET_MODE_NUNITS
1471 @item GET_MODE_NUNITS (@var{m})
1472 Returns the number of units contained in a mode, i.e.,
1473 @code{GET_MODE_SIZE} divided by @code{GET_MODE_UNIT_SIZE}.
1474
1475 @findex GET_CLASS_NARROWEST_MODE
1476 @item GET_CLASS_NARROWEST_MODE (@var{c})
1477 Returns the narrowest mode in mode class @var{c}.
1478 @end table
1479
1480 @findex byte_mode
1481 @findex word_mode
1482 The global variables @code{byte_mode} and @code{word_mode} contain modes
1483 whose classes are @code{MODE_INT} and whose bitsizes are either
1484 @code{BITS_PER_UNIT} or @code{BITS_PER_WORD}, respectively.  On 32-bit
1485 machines, these are @code{QImode} and @code{SImode}, respectively.
1486
1487 @node Constants
1488 @section Constant Expression Types
1489 @cindex RTL constants
1490 @cindex RTL constant expression types
1491
1492 The simplest RTL expressions are those that represent constant values.
1493
1494 @table @code
1495 @findex const_int
1496 @item (const_int @var{i})
1497 This type of expression represents the integer value @var{i}.  @var{i}
1498 is customarily accessed with the macro @code{INTVAL} as in
1499 @code{INTVAL (@var{exp})}, which is equivalent to @code{XWINT (@var{exp}, 0)}.
1500
1501 Constants generated for modes with fewer bits than @code{HOST_WIDE_INT}
1502 must be sign extended to full width (e.g., with @code{gen_int_mode}).
1503
1504 @findex const0_rtx
1505 @findex const1_rtx
1506 @findex const2_rtx
1507 @findex constm1_rtx
1508 There is only one expression object for the integer value zero; it is
1509 the value of the variable @code{const0_rtx}.  Likewise, the only
1510 expression for integer value one is found in @code{const1_rtx}, the only
1511 expression for integer value two is found in @code{const2_rtx}, and the
1512 only expression for integer value negative one is found in
1513 @code{constm1_rtx}.  Any attempt to create an expression of code
1514 @code{const_int} and value zero, one, two or negative one will return
1515 @code{const0_rtx}, @code{const1_rtx}, @code{const2_rtx} or
1516 @code{constm1_rtx} as appropriate.
1517
1518 @findex const_true_rtx
1519 Similarly, there is only one object for the integer whose value is
1520 @code{STORE_FLAG_VALUE}.  It is found in @code{const_true_rtx}.  If
1521 @code{STORE_FLAG_VALUE} is one, @code{const_true_rtx} and
1522 @code{const1_rtx} will point to the same object.  If
1523 @code{STORE_FLAG_VALUE} is @minus{}1, @code{const_true_rtx} and
1524 @code{constm1_rtx} will point to the same object.
1525
1526 @findex const_double
1527 @item (const_double:@var{m} @var{i0} @var{i1} @dots{})
1528 Represents either a floating-point constant of mode @var{m} or an
1529 integer constant too large to fit into @code{HOST_BITS_PER_WIDE_INT}
1530 bits but small enough to fit within twice that number of bits (GCC
1531 does not provide a mechanism to represent even larger constants).  In
1532 the latter case, @var{m} will be @code{VOIDmode}.
1533
1534 @findex CONST_DOUBLE_LOW
1535 If @var{m} is @code{VOIDmode}, the bits of the value are stored in
1536 @var{i0} and @var{i1}.  @var{i0} is customarily accessed with the macro
1537 @code{CONST_DOUBLE_LOW} and @var{i1} with @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.
1538
1539 If the constant is floating point (regardless of its precision), then
1540 the number of integers used to store the value depends on the size of
1541 @code{REAL_VALUE_TYPE} (@pxref{Floating Point}).  The integers
1542 represent a floating point number, but not precisely in the target
1543 machine's or host machine's floating point format.  To convert them to
1544 the precise bit pattern used by the target machine, use the macro
1545 @code{REAL_VALUE_TO_TARGET_DOUBLE} and friends (@pxref{Data Output}).
1546
1547 @findex const_fixed
1548 @item (const_fixed:@var{m} @dots{})
1549 Represents a fixed-point constant of mode @var{m}.
1550 The operand is a data structure of type @code{struct fixed_value} and
1551 is accessed with the macro @code{CONST_FIXED_VALUE}.  The high part of
1552 data is accessed with @code{CONST_FIXED_VALUE_HIGH}; the low part is
1553 accessed with @code{CONST_FIXED_VALUE_LOW}.
1554
1555 @findex const_vector
1556 @item (const_vector:@var{m} [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
1557 Represents a vector constant.  The square brackets stand for the vector
1558 containing the constant elements.  @var{x0}, @var{x1} and so on are
1559 the @code{const_int}, @code{const_double} or @code{const_fixed} elements.
1560
1561 The number of units in a @code{const_vector} is obtained with the macro
1562 @code{CONST_VECTOR_NUNITS} as in @code{CONST_VECTOR_NUNITS (@var{v})}.
1563
1564 Individual elements in a vector constant are accessed with the macro
1565 @code{CONST_VECTOR_ELT} as in @code{CONST_VECTOR_ELT (@var{v}, @var{n})}
1566 where @var{v} is the vector constant and @var{n} is the element
1567 desired.
1568
1569 @findex const_string
1570 @item (const_string @var{str})
1571 Represents a constant string with value @var{str}.  Currently this is
1572 used only for insn attributes (@pxref{Insn Attributes}) since constant
1573 strings in C are placed in memory.
1574
1575 @findex symbol_ref
1576 @item (symbol_ref:@var{mode} @var{symbol})
1577 Represents the value of an assembler label for data.  @var{symbol} is
1578 a string that describes the name of the assembler label.  If it starts
1579 with a @samp{*}, the label is the rest of @var{symbol} not including
1580 the @samp{*}.  Otherwise, the label is @var{symbol}, usually prefixed
1581 with @samp{_}.
1582
1583 The @code{symbol_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1584 Usually that is the only mode for which a symbol is directly valid.
1585
1586 @findex label_ref
1587 @item (label_ref:@var{mode} @var{label})
1588 Represents the value of an assembler label for code.  It contains one
1589 operand, an expression, which must be a @code{code_label} or a @code{note}
1590 of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} that appears in the instruction
1591 sequence to identify the place where the label should go.
1592
1593 The reason for using a distinct expression type for code label
1594 references is so that jump optimization can distinguish them.
1595
1596 The @code{label_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1597 Usually that is the only mode for which a label is directly valid.
1598
1599 @findex const
1600 @item (const:@var{m} @var{exp})
1601 Represents a constant that is the result of an assembly-time
1602 arithmetic computation.  The operand, @var{exp}, is an expression that
1603 contains only constants (@code{const_int}, @code{symbol_ref} and
1604 @code{label_ref} expressions) combined with @code{plus} and
1605 @code{minus}.  However, not all combinations are valid, since the
1606 assembler cannot do arbitrary arithmetic on relocatable symbols.
1607
1608 @var{m} should be @code{Pmode}.
1609
1610 @findex high
1611 @item (high:@var{m} @var{exp})
1612 Represents the high-order bits of @var{exp}, usually a
1613 @code{symbol_ref}.  The number of bits is machine-dependent and is
1614 normally the number of bits specified in an instruction that initializes
1615 the high order bits of a register.  It is used with @code{lo_sum} to
1616 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines to
1617 reference a global memory location.
1618
1619 @var{m} should be @code{Pmode}.
1620 @end table
1621
1622 @findex CONST0_RTX
1623 @findex CONST1_RTX
1624 @findex CONST2_RTX
1625 The macro @code{CONST0_RTX (@var{mode})} refers to an expression with
1626 value 0 in mode @var{mode}.  If mode @var{mode} is of mode class
1627 @code{MODE_INT}, it returns @code{const0_rtx}.  If mode @var{mode} is of
1628 mode class @code{MODE_FLOAT}, it returns a @code{CONST_DOUBLE}
1629 expression in mode @var{mode}.  Otherwise, it returns a
1630 @code{CONST_VECTOR} expression in mode @var{mode}.  Similarly, the macro
1631 @code{CONST1_RTX (@var{mode})} refers to an expression with value 1 in
1632 mode @var{mode} and similarly for @code{CONST2_RTX}.  The
1633 @code{CONST1_RTX} and @code{CONST2_RTX} macros are undefined
1634 for vector modes.
1635
1636 @node Regs and Memory
1637 @section Registers and Memory
1638 @cindex RTL register expressions
1639 @cindex RTL memory expressions
1640
1641 Here are the RTL expression types for describing access to machine
1642 registers and to main memory.
1643
1644 @table @code
1645 @findex reg
1646 @cindex hard registers
1647 @cindex pseudo registers
1648 @item (reg:@var{m} @var{n})
1649 For small values of the integer @var{n} (those that are less than
1650 @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER}), this stands for a reference to machine
1651 register number @var{n}: a @dfn{hard register}.  For larger values of
1652 @var{n}, it stands for a temporary value or @dfn{pseudo register}.
1653 The compiler's strategy is to generate code assuming an unlimited
1654 number of such pseudo registers, and later convert them into hard
1655 registers or into memory references.
1656
1657 @var{m} is the machine mode of the reference.  It is necessary because
1658 machines can generally refer to each register in more than one mode.
1659 For example, a register may contain a full word but there may be
1660 instructions to refer to it as a half word or as a single byte, as
1661 well as instructions to refer to it as a floating point number of
1662 various precisions.
1663
1664 Even for a register that the machine can access in only one mode,
1665 the mode must always be specified.
1666
1667 The symbol @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER} is defined by the machine
1668 description, since the number of hard registers on the machine is an
1669 invariant characteristic of the machine.  Note, however, that not
1670 all of the machine registers must be general registers.  All the
1671 machine registers that can be used for storage of data are given
1672 hard register numbers, even those that can be used only in certain
1673 instructions or can hold only certain types of data.
1674
1675 A hard register may be accessed in various modes throughout one
1676 function, but each pseudo register is given a natural mode
1677 and is accessed only in that mode.  When it is necessary to describe
1678 an access to a pseudo register using a nonnatural mode, a @code{subreg}
1679 expression is used.
1680
1681 A @code{reg} expression with a machine mode that specifies more than
1682 one word of data may actually stand for several consecutive registers.
1683 If in addition the register number specifies a hardware register, then
1684 it actually represents several consecutive hardware registers starting
1685 with the specified one.
1686
1687 Each pseudo register number used in a function's RTL code is
1688 represented by a unique @code{reg} expression.
1689
1690 @findex FIRST_VIRTUAL_REGISTER
1691 @findex LAST_VIRTUAL_REGISTER
1692 Some pseudo register numbers, those within the range of
1693 @code{FIRST_VIRTUAL_REGISTER} to @code{LAST_VIRTUAL_REGISTER} only
1694 appear during the RTL generation phase and are eliminated before the
1695 optimization phases.  These represent locations in the stack frame that
1696 cannot be determined until RTL generation for the function has been
1697 completed.  The following virtual register numbers are defined:
1698
1699 @table @code
1700 @findex VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1701 @item VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1702 This points to the first word of the incoming arguments passed on the
1703 stack.  Normally these arguments are placed there by the caller, but the
1704 callee may have pushed some arguments that were previously passed in
1705 registers.
1706
1707 @cindex @code{FIRST_PARM_OFFSET} and virtual registers
1708 @cindex @code{ARG_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1709 When RTL generation is complete, this virtual register is replaced
1710 by the sum of the register given by @code{ARG_POINTER_REGNUM} and the
1711 value of @code{FIRST_PARM_OFFSET}.
1712
1713 @findex VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1714 @cindex @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} and virtual registers
1715 @item VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1716 If @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} is defined to a nonzero value, this points
1717 to immediately above the first variable on the stack.  Otherwise, it points
1718 to the first variable on the stack.
1719
1720 @cindex @code{STARTING_FRAME_OFFSET} and virtual registers
1721 @cindex @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1722 @code{VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM} is replaced with the sum of the
1723 register given by @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and the value
1724 @code{STARTING_FRAME_OFFSET}.
1725
1726 @findex VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1727 @item VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1728 This points to the location of dynamically allocated memory on the stack
1729 immediately after the stack pointer has been adjusted by the amount of
1730 memory desired.
1731
1732 @cindex @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET} and virtual registers
1733 @cindex @code{STACK_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1734 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1735 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET}.
1736
1737 @findex VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1738 @item VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1739 This points to the location in the stack at which outgoing arguments
1740 should be written when the stack is pre-pushed (arguments pushed using
1741 push insns should always use @code{STACK_POINTER_REGNUM}).
1742
1743 @cindex @code{STACK_POINTER_OFFSET} and virtual registers
1744 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1745 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_POINTER_OFFSET}.
1746 @end table
1747
1748 @findex subreg
1749 @item (subreg:@var{m1} @var{reg:m2} @var{bytenum})
1750
1751 @code{subreg} expressions are used to refer to a register in a machine
1752 mode other than its natural one, or to refer to one register of
1753 a multi-part @code{reg} that actually refers to several registers.
1754
1755 Each pseudo register has a natural mode.  If it is necessary to
1756 operate on it in a different mode, the register must be
1757 enclosed in a @code{subreg}.  
1758
1759 There are currently three supported types for the first operand of a
1760 @code{subreg}:
1761 @itemize
1762 @item pseudo registers
1763 This is the most common case.  Most @code{subreg}s have pseudo
1764 @code{reg}s as their first operand.
1765
1766 @item mem
1767 @code{subreg}s of @code{mem} were common in earlier versions of GCC and
1768 are still supported.  During the reload pass these are replaced by plain
1769 @code{mem}s.  On machines that do not do instruction scheduling, use of
1770 @code{subreg}s of @code{mem} are still used, but this is no longer
1771 recommended.  Such @code{subreg}s are considered to be
1772 @code{register_operand}s rather than @code{memory_operand}s before and
1773 during reload.  Because of this, the scheduling passes cannot properly
1774 schedule instructions with @code{subreg}s of @code{mem}, so for machines
1775 that do scheduling, @code{subreg}s of @code{mem} should never be used.
1776 To support this, the combine and recog passes have explicit code to
1777 inhibit the creation of @code{subreg}s of @code{mem} when
1778 @code{INSN_SCHEDULING} is defined.
1779
1780 The use of @code{subreg}s of @code{mem} after the reload pass is an area
1781 that is not well understood and should be avoided.  There is still some
1782 code in the compiler to support this, but this code has possibly rotted.
1783 This use of @code{subreg}s is discouraged and will most likely not be
1784 supported in the future.
1785
1786 @item hard registers
1787 It is seldom necessary to wrap hard registers in @code{subreg}s; such
1788 registers would normally reduce to a single @code{reg} rtx.  This use of
1789 @code{subreg}s is discouraged and may not be supported in the future.
1790
1791 @end itemize
1792
1793 @code{subreg}s of @code{subreg}s are not supported.  Using
1794 @code{simplify_gen_subreg} is the recommended way to avoid this problem.
1795
1796 @code{subreg}s come in two distinct flavors, each having its own
1797 usage and rules:
1798
1799 @table @asis
1800 @item Paradoxical subregs
1801 When @var{m1} is strictly wider than @var{m2}, the @code{subreg}
1802 expression is called @dfn{paradoxical}.  The canonical test for this
1803 class of @code{subreg} is:
1804
1805 @smallexample
1806 GET_MODE_SIZE (@var{m1}) > GET_MODE_SIZE (@var{m2})
1807 @end smallexample
1808
1809 Paradoxical @code{subreg}s can be used as both lvalues and rvalues.
1810 When used as an lvalue, the low-order bits of the source value
1811 are stored in @var{reg} and the high-order bits are discarded.
1812 When used as an rvalue, the low-order bits of the @code{subreg} are
1813 taken from @var{reg} while the high-order bits may or may not be
1814 defined.  
1815
1816 The high-order bits of rvalues are in the following circumstances:
1817
1818 @itemize
1819 @item @code{subreg}s of @code{mem}
1820 When @var{m2} is smaller than a word, the macro @code{LOAD_EXTEND_OP},
1821 can control how the high-order bits are defined.
1822
1823 @item @code{subreg} of @code{reg}s
1824 The upper bits are defined when @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} is true.
1825 @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P} describes what the upper bits hold.
1826 Such subregs usually represent local variables, register variables
1827 and parameter pseudo variables that have been promoted to a wider mode.
1828
1829 @end itemize
1830
1831 @var{bytenum} is always zero for a paradoxical @code{subreg}, even on
1832 big-endian targets.
1833
1834 For example, the paradoxical @code{subreg}:
1835
1836 @smallexample
1837 (set (subreg:SI (reg:HI @var{x}) 0) @var{y})
1838 @end smallexample
1839
1840 stores the lower 2 bytes of @var{y} in @var{x} and discards the upper
1841 2 bytes.  A subsequent:
1842
1843 @smallexample
1844 (set @var{z} (subreg:SI (reg:HI @var{x}) 0))
1845 @end smallexample
1846
1847 would set the lower two bytes of @var{z} to @var{y} and set the upper
1848 two bytes to an unknown value assuming @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} is
1849 false.
1850
1851 @item Normal subregs 
1852 When @var{m1} is at least as narrow as @var{m2} the @code{subreg}
1853 expression is called @dfn{normal}.
1854
1855 Normal @code{subreg}s restrict consideration to certain bits of
1856 @var{reg}.  There are two cases.  If @var{m1} is smaller than a word,
1857 the @code{subreg} refers to the least-significant part (or
1858 @dfn{lowpart}) of one word of @var{reg}.  If @var{m1} is word-sized or
1859 greater, the @code{subreg} refers to one or more complete words.
1860
1861 When used as an lvalue, @code{subreg} is a word-based accessor.
1862 Storing to a @code{subreg} modifies all the words of @var{reg} that
1863 overlap the @code{subreg}, but it leaves the other words of @var{reg}
1864 alone.
1865
1866 When storing to a normal @code{subreg} that is smaller than a word,
1867 the other bits of the referenced word are usually left in an undefined
1868 state.  This laxity makes it easier to generate efficient code for
1869 such instructions.  To represent an instruction that preserves all the
1870 bits outside of those in the @code{subreg}, use @code{strict_low_part}
1871 or @code{zero_extract} around the @code{subreg}.
1872
1873 @var{bytenum} must identify the offset of the first byte of the
1874 @code{subreg} from the start of @var{reg}, assuming that @var{reg} is
1875 laid out in memory order.  The memory order of bytes is defined by
1876 two target macros, @code{WORDS_BIG_ENDIAN} and @code{BYTES_BIG_ENDIAN}:
1877
1878 @itemize
1879 @item
1880 @cindex @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1881 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says that byte number zero is
1882 part of the most significant word; otherwise, it is part of the least
1883 significant word.
1884
1885 @item
1886 @cindex @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1887 @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says that byte number zero is
1888 the most significant byte within a word; otherwise, it is the least
1889 significant byte within a word.
1890 @end itemize
1891
1892 @cindex @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}, (lack of) effect on @code{subreg}
1893 On a few targets, @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN} disagrees with
1894 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}.  However, most parts of the compiler treat
1895 floating point values as if they had the same endianness as integer
1896 values.  This works because they handle them solely as a collection of
1897 integer values, with no particular numerical value.  Only real.c and
1898 the runtime libraries care about @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}.
1899
1900 Thus, 
1901
1902 @smallexample
1903 (subreg:HI (reg:SI @var{x}) 2)
1904 @end smallexample
1905
1906 on a @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, @samp{UNITS_PER_WORD == 4} target is the same as
1907
1908 @smallexample
1909 (subreg:HI (reg:SI @var{x}) 0)
1910 @end smallexample
1911
1912 on a little-endian, @samp{UNITS_PER_WORD == 4} target.  Both
1913 @code{subreg}s access the lower two bytes of register @var{x}.
1914
1915 @end table
1916
1917 A @code{MODE_PARTIAL_INT} mode behaves as if it were as wide as the
1918 corresponding @code{MODE_INT} mode, except that it has an unknown
1919 number of undefined bits.  For example:
1920
1921 @smallexample
1922 (subreg:PSI (reg:SI 0) 0)
1923 @end smallexample
1924
1925 accesses the whole of @samp{(reg:SI 0)}, but the exact relationship
1926 between the @code{PSImode} value and the @code{SImode} value is not
1927 defined.  If we assume @samp{UNITS_PER_WORD <= 4}, then the following
1928 two @code{subreg}s:
1929
1930 @smallexample
1931 (subreg:PSI (reg:DI 0) 0)
1932 (subreg:PSI (reg:DI 0) 4)
1933 @end smallexample
1934
1935 represent independent 4-byte accesses to the two halves of
1936 @samp{(reg:DI 0)}.  Both @code{subreg}s have an unknown number
1937 of undefined bits.
1938
1939 If @samp{UNITS_PER_WORD <= 2} then these two @code{subreg}s:
1940
1941 @smallexample
1942 (subreg:HI (reg:PSI 0) 0)
1943 (subreg:HI (reg:PSI 0) 2)
1944 @end smallexample
1945
1946 represent independent 2-byte accesses that together span the whole
1947 of @samp{(reg:PSI 0)}.  Storing to the first @code{subreg} does not
1948 affect the value of the second, and vice versa.  @samp{(reg:PSI 0)}
1949 has an unknown number of undefined bits, so the assignment:
1950
1951 @smallexample
1952 (set (subreg:HI (reg:PSI 0) 0) (reg:HI 4))
1953 @end smallexample
1954
1955 does not guarantee that @samp{(subreg:HI (reg:PSI 0) 0)} has the
1956 value @samp{(reg:HI 4)}.
1957
1958 @cindex @code{CANNOT_CHANGE_MODE_CLASS} and subreg semantics
1959 The rules above apply to both pseudo @var{reg}s and hard @var{reg}s.
1960 If the semantics are not correct for particular combinations of
1961 @var{m1}, @var{m2} and hard @var{reg}, the target-specific code
1962 must ensure that those combinations are never used.  For example:
1963
1964 @smallexample
1965 CANNOT_CHANGE_MODE_CLASS (@var{m2}, @var{m1}, @var{class})
1966 @end smallexample
1967
1968 must be true for every class @var{class} that includes @var{reg}.
1969
1970 @findex SUBREG_REG
1971 @findex SUBREG_BYTE
1972 The first operand of a @code{subreg} expression is customarily accessed
1973 with the @code{SUBREG_REG} macro and the second operand is customarily
1974 accessed with the @code{SUBREG_BYTE} macro.
1975
1976 It has been several years since a platform in which
1977 @code{BYTES_BIG_ENDIAN} not equal to @code{WORDS_BIG_ENDIAN} has
1978 been tested.  Anyone wishing to support such a platform in the future
1979 may be confronted with code rot.
1980
1981 @findex scratch
1982 @cindex scratch operands
1983 @item (scratch:@var{m})
1984 This represents a scratch register that will be required for the
1985 execution of a single instruction and not used subsequently.  It is
1986 converted into a @code{reg} by either the local register allocator or
1987 the reload pass.
1988
1989 @code{scratch} is usually present inside a @code{clobber} operation
1990 (@pxref{Side Effects}).
1991
1992 @findex cc0
1993 @cindex condition code register
1994 @item (cc0)
1995 This refers to the machine's condition code register.  It has no
1996 operands and may not have a machine mode.  There are two ways to use it:
1997
1998 @itemize @bullet
1999 @item
2000 To stand for a complete set of condition code flags.  This is best on
2001 most machines, where each comparison sets the entire series of flags.
2002
2003 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
2004 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
2005 instructions) and in comparison operators comparing against zero
2006 (@code{const_int} with value zero; that is to say, @code{const0_rtx}).
2007
2008 @item
2009 To stand for a single flag that is the result of a single condition.
2010 This is useful on machines that have only a single flag bit, and in
2011 which comparison instructions must specify the condition to test.
2012
2013 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
2014 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
2015 instructions) where the source is a comparison operator, and as the
2016 first operand of @code{if_then_else} (in a conditional branch).
2017 @end itemize
2018
2019 @findex cc0_rtx
2020 There is only one expression object of code @code{cc0}; it is the
2021 value of the variable @code{cc0_rtx}.  Any attempt to create an
2022 expression of code @code{cc0} will return @code{cc0_rtx}.
2023
2024 Instructions can set the condition code implicitly.  On many machines,
2025 nearly all instructions set the condition code based on the value that
2026 they compute or store.  It is not necessary to record these actions
2027 explicitly in the RTL because the machine description includes a
2028 prescription for recognizing the instructions that do so (by means of
2029 the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}).  @xref{Condition Code}.  Only
2030 instructions whose sole purpose is to set the condition code, and
2031 instructions that use the condition code, need mention @code{(cc0)}.
2032
2033 On some machines, the condition code register is given a register number
2034 and a @code{reg} is used instead of @code{(cc0)}.  This is usually the
2035 preferable approach if only a small subset of instructions modify the
2036 condition code.  Other machines store condition codes in general
2037 registers; in such cases a pseudo register should be used.
2038
2039 Some machines, such as the SPARC and RS/6000, have two sets of
2040 arithmetic instructions, one that sets and one that does not set the
2041 condition code.  This is best handled by normally generating the
2042 instruction that does not set the condition code, and making a pattern
2043 that both performs the arithmetic and sets the condition code register
2044 (which would not be @code{(cc0)} in this case).  For examples, search
2045 for @samp{addcc} and @samp{andcc} in @file{sparc.md}.
2046
2047 @findex pc
2048 @item (pc)
2049 @cindex program counter
2050 This represents the machine's program counter.  It has no operands and
2051 may not have a machine mode.  @code{(pc)} may be validly used only in
2052 certain specific contexts in jump instructions.
2053
2054 @findex pc_rtx
2055 There is only one expression object of code @code{pc}; it is the value
2056 of the variable @code{pc_rtx}.  Any attempt to create an expression of
2057 code @code{pc} will return @code{pc_rtx}.
2058
2059 All instructions that do not jump alter the program counter implicitly
2060 by incrementing it, but there is no need to mention this in the RTL@.
2061
2062 @findex mem
2063 @item (mem:@var{m} @var{addr} @var{alias})
2064 This RTX represents a reference to main memory at an address
2065 represented by the expression @var{addr}.  @var{m} specifies how large
2066 a unit of memory is accessed.  @var{alias} specifies an alias set for the
2067 reference.  In general two items are in different alias sets if they cannot
2068 reference the same memory address.
2069
2070 The construct @code{(mem:BLK (scratch))} is considered to alias all
2071 other memories.  Thus it may be used as a memory barrier in epilogue
2072 stack deallocation patterns.
2073
2074 @findex concat
2075 @item (concat@var{m} @var{rtx} @var{rtx})
2076 This RTX represents the concatenation of two other RTXs.  This is used
2077 for complex values.  It should only appear in the RTL attached to
2078 declarations and during RTL generation.  It should not appear in the
2079 ordinary insn chain.
2080
2081 @findex concatn
2082 @item (concatn@var{m} [@var{rtx} @dots{}])
2083 This RTX represents the concatenation of all the @var{rtx} to make a
2084 single value.  Like @code{concat}, this should only appear in
2085 declarations, and not in the insn chain.
2086 @end table
2087
2088 @node Arithmetic
2089 @section RTL Expressions for Arithmetic
2090 @cindex arithmetic, in RTL
2091 @cindex math, in RTL
2092 @cindex RTL expressions for arithmetic
2093
2094 Unless otherwise specified, all the operands of arithmetic expressions
2095 must be valid for mode @var{m}.  An operand is valid for mode @var{m}
2096 if it has mode @var{m}, or if it is a @code{const_int} or
2097 @code{const_double} and @var{m} is a mode of class @code{MODE_INT}.
2098
2099 For commutative binary operations, constants should be placed in the
2100 second operand.
2101
2102 @table @code
2103 @findex plus
2104 @findex ss_plus
2105 @findex us_plus
2106 @cindex RTL sum
2107 @cindex RTL addition
2108 @cindex RTL addition with signed saturation
2109 @cindex RTL addition with unsigned saturation
2110 @item (plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2111 @itemx (ss_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2112 @itemx (us_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2113
2114 These three expressions all represent the sum of the values
2115 represented by @var{x} and @var{y} carried out in machine mode
2116 @var{m}.  They differ in their behavior on overflow of integer modes.
2117 @code{plus} wraps round modulo the width of @var{m}; @code{ss_plus}
2118 saturates at the maximum signed value representable in @var{m};
2119 @code{us_plus} saturates at the maximum unsigned value.
2120
2121 @c ??? What happens on overflow of floating point modes?
2122
2123 @findex lo_sum
2124 @item (lo_sum:@var{m} @var{x} @var{y})
2125
2126 This expression represents the sum of @var{x} and the low-order bits
2127 of @var{y}.  It is used with @code{high} (@pxref{Constants}) to
2128 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines
2129 to reference a global memory location.
2130
2131 The number of low order bits is machine-dependent but is
2132 normally the number of bits in a @code{Pmode} item minus the number of
2133 bits set by @code{high}.
2134
2135 @var{m} should be @code{Pmode}.
2136
2137 @findex minus
2138 @findex ss_minus
2139 @findex us_minus
2140 @cindex RTL difference
2141 @cindex RTL subtraction
2142 @cindex RTL subtraction with signed saturation
2143 @cindex RTL subtraction with unsigned saturation
2144 @item (minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2145 @itemx (ss_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2146 @itemx (us_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2147
2148 These three expressions represent the result of subtracting @var{y}
2149 from @var{x}, carried out in mode @var{M}.  Behavior on overflow is
2150 the same as for the three variants of @code{plus} (see above).
2151
2152 @findex compare
2153 @cindex RTL comparison
2154 @item (compare:@var{m} @var{x} @var{y})
2155 Represents the result of subtracting @var{y} from @var{x} for purposes
2156 of comparison.  The result is computed without overflow, as if with
2157 infinite precision.
2158
2159 Of course, machines can't really subtract with infinite precision.
2160 However, they can pretend to do so when only the sign of the result will
2161 be used, which is the case when the result is stored in the condition
2162 code.  And that is the @emph{only} way this kind of expression may
2163 validly be used: as a value to be stored in the condition codes, either
2164 @code{(cc0)} or a register.  @xref{Comparisons}.
2165
2166 The mode @var{m} is not related to the modes of @var{x} and @var{y}, but
2167 instead is the mode of the condition code value.  If @code{(cc0)} is
2168 used, it is @code{VOIDmode}.  Otherwise it is some mode in class
2169 @code{MODE_CC}, often @code{CCmode}.  @xref{Condition Code}.  If @var{m}
2170 is @code{VOIDmode} or @code{CCmode}, the operation returns sufficient
2171 information (in an unspecified format) so that any comparison operator
2172 can be applied to the result of the @code{COMPARE} operation.  For other
2173 modes in class @code{MODE_CC}, the operation only returns a subset of
2174 this information.
2175
2176 Normally, @var{x} and @var{y} must have the same mode.  Otherwise,
2177 @code{compare} is valid only if the mode of @var{x} is in class
2178 @code{MODE_INT} and @var{y} is a @code{const_int} or
2179 @code{const_double} with mode @code{VOIDmode}.  The mode of @var{x}
2180 determines what mode the comparison is to be done in; thus it must not
2181 be @code{VOIDmode}.
2182
2183 If one of the operands is a constant, it should be placed in the
2184 second operand and the comparison code adjusted as appropriate.
2185
2186 A @code{compare} specifying two @code{VOIDmode} constants is not valid
2187 since there is no way to know in what mode the comparison is to be
2188 performed; the comparison must either be folded during the compilation
2189 or the first operand must be loaded into a register while its mode is
2190 still known.
2191
2192 @findex neg
2193 @findex ss_neg
2194 @findex us_neg
2195 @cindex negation
2196 @cindex negation with signed saturation
2197 @cindex negation with unsigned saturation
2198 @item (neg:@var{m} @var{x})
2199 @itemx (ss_neg:@var{m} @var{x})
2200 @itemx (us_neg:@var{m} @var{x})
2201 These two expressions represent the negation (subtraction from zero) of
2202 the value represented by @var{x}, carried out in mode @var{m}.  They
2203 differ in the behavior on overflow of integer modes.  In the case of
2204 @code{neg}, the negation of the operand may be a number not representable
2205 in mode @var{m}, in which case it is truncated to @var{m}.  @code{ss_neg}
2206 and @code{us_neg} ensure that an out-of-bounds result saturates to the
2207 maximum or minimum signed or unsigned value.
2208
2209 @findex mult
2210 @findex ss_mult
2211 @findex us_mult
2212 @cindex multiplication
2213 @cindex product
2214 @cindex multiplication with signed saturation
2215 @cindex multiplication with unsigned saturation
2216 @item (mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2217 @itemx (ss_mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2218 @itemx (us_mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2219 Represents the signed product of the values represented by @var{x} and
2220 @var{y} carried out in machine mode @var{m}.
2221 @code{ss_mult} and @code{us_mult} ensure that an out-of-bounds result
2222 saturates to the maximum or minimum signed or unsigned value.
2223
2224 Some machines support a multiplication that generates a product wider
2225 than the operands.  Write the pattern for this as
2226
2227 @smallexample
2228 (mult:@var{m} (sign_extend:@var{m} @var{x}) (sign_extend:@var{m} @var{y}))
2229 @end smallexample
2230
2231 where @var{m} is wider than the modes of @var{x} and @var{y}, which need
2232 not be the same.
2233
2234 For unsigned widening multiplication, use the same idiom, but with
2235 @code{zero_extend} instead of @code{sign_extend}.
2236
2237 @findex div
2238 @findex ss_div
2239 @cindex division
2240 @cindex signed division
2241 @cindex signed division with signed saturation
2242 @cindex quotient
2243 @item (div:@var{m} @var{x} @var{y})
2244 @itemx (ss_div:@var{m} @var{x} @var{y})
2245 Represents the quotient in signed division of @var{x} by @var{y},
2246 carried out in machine mode @var{m}.  If @var{m} is a floating point
2247 mode, it represents the exact quotient; otherwise, the integerized
2248 quotient.
2249 @code{ss_div} ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum
2250 or minimum signed value.
2251
2252 Some machines have division instructions in which the operands and
2253 quotient widths are not all the same; you should represent
2254 such instructions using @code{truncate} and @code{sign_extend} as in,
2255
2256 @smallexample
2257 (truncate:@var{m1} (div:@var{m2} @var{x} (sign_extend:@var{m2} @var{y})))
2258 @end smallexample
2259
2260 @findex udiv
2261 @cindex unsigned division
2262 @cindex unsigned division with unsigned saturation
2263 @cindex division
2264 @item (udiv:@var{m} @var{x} @var{y})
2265 @itemx (us_div:@var{m} @var{x} @var{y})
2266 Like @code{div} but represents unsigned division.
2267 @code{us_div} ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum
2268 or minimum unsigned value.
2269
2270 @findex mod
2271 @findex umod
2272 @cindex remainder
2273 @cindex division
2274 @item (mod:@var{m} @var{x} @var{y})
2275 @itemx (umod:@var{m} @var{x} @var{y})
2276 Like @code{div} and @code{udiv} but represent the remainder instead of
2277 the quotient.
2278
2279 @findex smin
2280 @findex smax
2281 @cindex signed minimum
2282 @cindex signed maximum
2283 @item (smin:@var{m} @var{x} @var{y})
2284 @itemx (smax:@var{m} @var{x} @var{y})
2285 Represents the smaller (for @code{smin}) or larger (for @code{smax}) of
2286 @var{x} and @var{y}, interpreted as signed values in mode @var{m}.
2287 When used with floating point, if both operands are zeros, or if either
2288 operand is @code{NaN}, then it is unspecified which of the two operands
2289 is returned as the result.
2290
2291 @findex umin
2292 @findex umax
2293 @cindex unsigned minimum and maximum
2294 @item (umin:@var{m} @var{x} @var{y})
2295 @itemx (umax:@var{m} @var{x} @var{y})
2296 Like @code{smin} and @code{smax}, but the values are interpreted as unsigned
2297 integers.
2298
2299 @findex not
2300 @cindex complement, bitwise
2301 @cindex bitwise complement
2302 @item (not:@var{m} @var{x})
2303 Represents the bitwise complement of the value represented by @var{x},
2304 carried out in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2305
2306 @findex and
2307 @cindex logical-and, bitwise
2308 @cindex bitwise logical-and
2309 @item (and:@var{m} @var{x} @var{y})
2310 Represents the bitwise logical-and of the values represented by
2311 @var{x} and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be
2312 a fixed-point machine mode.
2313
2314 @findex ior
2315 @cindex inclusive-or, bitwise
2316 @cindex bitwise inclusive-or
2317 @item (ior:@var{m} @var{x} @var{y})
2318 Represents the bitwise inclusive-or of the values represented by @var{x}
2319 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2320 fixed-point mode.
2321
2322 @findex xor
2323 @cindex exclusive-or, bitwise
2324 @cindex bitwise exclusive-or
2325 @item (xor:@var{m} @var{x} @var{y})
2326 Represents the bitwise exclusive-or of the values represented by @var{x}
2327 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2328 fixed-point mode.
2329
2330 @findex ashift
2331 @findex ss_ashift
2332 @findex us_ashift
2333 @cindex left shift
2334 @cindex shift
2335 @cindex arithmetic shift
2336 @cindex arithmetic shift with signed saturation
2337 @cindex arithmetic shift with unsigned saturation
2338 @item (ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2339 @itemx (ss_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2340 @itemx (us_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2341 These three expressions represent the result of arithmetically shifting @var{x}
2342 left by @var{c} places.  They differ in their behavior on overflow of integer
2343 modes.  An @code{ashift} operation is a plain shift with no special behavior
2344 in case of a change in the sign bit; @code{ss_ashift} and @code{us_ashift}
2345 saturates to the minimum or maximum representable value if any of the bits
2346 shifted out differs from the final sign bit.
2347
2348 @var{x} have mode @var{m}, a fixed-point machine mode.  @var{c}
2349 be a fixed-point mode or be a constant with mode @code{VOIDmode}; which
2350 mode is determined by the mode called for in the machine description
2351 entry for the left-shift instruction.  For example, on the VAX, the mode
2352 of @var{c} is @code{QImode} regardless of @var{m}.
2353
2354 @findex lshiftrt
2355 @cindex right shift
2356 @findex ashiftrt
2357 @item (lshiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2358 @itemx (ashiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2359 Like @code{ashift} but for right shift.  Unlike the case for left shift,
2360 these two operations are distinct.
2361
2362 @findex rotate
2363 @cindex rotate
2364 @cindex left rotate
2365 @findex rotatert
2366 @cindex right rotate
2367 @item (rotate:@var{m} @var{x} @var{c})
2368 @itemx (rotatert:@var{m} @var{x} @var{c})
2369 Similar but represent left and right rotate.  If @var{c} is a constant,
2370 use @code{rotate}.
2371
2372 @findex abs
2373 @findex ss_abs
2374 @cindex absolute value
2375 @item (abs:@var{m} @var{x})
2376 @item (ss_abs:@var{m} @var{x})
2377 Represents the absolute value of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2378 @code{ss_abs} ensures that an out-of-bounds result saturates to the
2379 maximum signed value.
2380
2381
2382 @findex sqrt
2383 @cindex square root
2384 @item (sqrt:@var{m} @var{x})
2385 Represents the square root of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2386 Most often @var{m} will be a floating point mode.
2387
2388 @findex ffs
2389 @item (ffs:@var{m} @var{x})
2390 Represents one plus the index of the least significant 1-bit in
2391 @var{x}, represented as an integer of mode @var{m}.  (The value is
2392 zero if @var{x} is zero.)  The mode of @var{x} need not be @var{m};
2393 depending on the target machine, various mode combinations may be
2394 valid.
2395
2396 @findex clz
2397 @item (clz:@var{m} @var{x})
2398 Represents the number of leading 0-bits in @var{x}, represented as an
2399 integer of mode @var{m}, starting at the most significant bit position.
2400 If @var{x} is zero, the value is determined by
2401 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}).  Note that this is one of
2402 the few expressions that is not invariant under widening.  The mode of
2403 @var{x} will usually be an integer mode.
2404
2405 @findex ctz
2406 @item (ctz:@var{m} @var{x})
2407 Represents the number of trailing 0-bits in @var{x}, represented as an
2408 integer of mode @var{m}, starting at the least significant bit position.
2409 If @var{x} is zero, the value is determined by
2410 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}).  Except for this case,
2411 @code{ctz(x)} is equivalent to @code{ffs(@var{x}) - 1}.  The mode of
2412 @var{x} will usually be an integer mode.
2413
2414 @findex popcount
2415 @item (popcount:@var{m} @var{x})
2416 Represents the number of 1-bits in @var{x}, represented as an integer of
2417 mode @var{m}.  The mode of @var{x} will usually be an integer mode.
2418
2419 @findex parity
2420 @item (parity:@var{m} @var{x})
2421 Represents the number of 1-bits modulo 2 in @var{x}, represented as an
2422 integer of mode @var{m}.  The mode of @var{x} will usually be an integer
2423 mode.
2424
2425 @findex bswap
2426 @item (bswap:@var{m} @var{x})
2427 Represents the value @var{x} with the order of bytes reversed, carried out
2428 in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2429 @end table
2430
2431 @node Comparisons
2432 @section Comparison Operations
2433 @cindex RTL comparison operations
2434
2435 Comparison operators test a relation on two operands and are considered
2436 to represent a machine-dependent nonzero value described by, but not
2437 necessarily equal to, @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2438 if the relation holds, or zero if it does not, for comparison operators
2439 whose results have a `MODE_INT' mode,
2440 @code{FLOAT_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}) if the relation holds, or
2441 zero if it does not, for comparison operators that return floating-point
2442 values, and a vector of either @code{VECTOR_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2443 if the relation holds, or of zeros if it does not, for comparison operators
2444 that return vector results.
2445 The mode of the comparison operation is independent of the mode
2446 of the data being compared.  If the comparison operation is being tested
2447 (e.g., the first operand of an @code{if_then_else}), the mode must be
2448 @code{VOIDmode}.
2449
2450 @cindex condition codes
2451 There are two ways that comparison operations may be used.  The
2452 comparison operators may be used to compare the condition codes
2453 @code{(cc0)} against zero, as in @code{(eq (cc0) (const_int 0))}.  Such
2454 a construct actually refers to the result of the preceding instruction
2455 in which the condition codes were set.  The instruction setting the
2456 condition code must be adjacent to the instruction using the condition
2457 code; only @code{note} insns may separate them.
2458
2459 Alternatively, a comparison operation may directly compare two data
2460 objects.  The mode of the comparison is determined by the operands; they
2461 must both be valid for a common machine mode.  A comparison with both
2462 operands constant would be invalid as the machine mode could not be
2463 deduced from it, but such a comparison should never exist in RTL due to
2464 constant folding.
2465
2466 In the example above, if @code{(cc0)} were last set to
2467 @code{(compare @var{x} @var{y})}, the comparison operation is
2468 identical to @code{(eq @var{x} @var{y})}.  Usually only one style
2469 of comparisons is supported on a particular machine, but the combine
2470 pass will try to merge the operations to produce the @code{eq} shown
2471 in case it exists in the context of the particular insn involved.
2472
2473 Inequality comparisons come in two flavors, signed and unsigned.  Thus,
2474 there are distinct expression codes @code{gt} and @code{gtu} for signed and
2475 unsigned greater-than.  These can produce different results for the same
2476 pair of integer values: for example, 1 is signed greater-than @minus{}1 but not
2477 unsigned greater-than, because @minus{}1 when regarded as unsigned is actually
2478 @code{0xffffffff} which is greater than 1.
2479
2480 The signed comparisons are also used for floating point values.  Floating
2481 point comparisons are distinguished by the machine modes of the operands.
2482
2483 @table @code
2484 @findex eq
2485 @cindex equal
2486 @item (eq:@var{m} @var{x} @var{y})
2487 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2488 are equal, otherwise 0.
2489
2490 @findex ne
2491 @cindex not equal
2492 @item (ne:@var{m} @var{x} @var{y})
2493 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2494 are not equal, otherwise 0.
2495
2496 @findex gt
2497 @cindex greater than
2498 @item (gt:@var{m} @var{x} @var{y})
2499 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the @var{x} is greater than @var{y}.  If they
2500 are fixed-point, the comparison is done in a signed sense.
2501
2502 @findex gtu
2503 @cindex greater than
2504 @cindex unsigned greater than
2505 @item (gtu:@var{m} @var{x} @var{y})
2506 Like @code{gt} but does unsigned comparison, on fixed-point numbers only.
2507
2508 @findex lt
2509 @cindex less than
2510 @findex ltu
2511 @cindex unsigned less than
2512 @item (lt:@var{m} @var{x} @var{y})
2513 @itemx (ltu:@var{m} @var{x} @var{y})
2514 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than''.
2515
2516 @findex ge
2517 @cindex greater than
2518 @findex geu
2519 @cindex unsigned greater than
2520 @item (ge:@var{m} @var{x} @var{y})
2521 @itemx (geu:@var{m} @var{x} @var{y})
2522 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``greater than or equal''.
2523
2524 @findex le
2525 @cindex less than or equal
2526 @findex leu
2527 @cindex unsigned less than
2528 @item (le:@var{m} @var{x} @var{y})
2529 @itemx (leu:@var{m} @var{x} @var{y})
2530 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than or equal''.
2531
2532 @findex if_then_else
2533 @item (if_then_else @var{cond} @var{then} @var{else})
2534 This is not a comparison operation but is listed here because it is
2535 always used in conjunction with a comparison operation.  To be
2536 precise, @var{cond} is a comparison expression.  This expression
2537 represents a choice, according to @var{cond}, between the value
2538 represented by @var{then} and the one represented by @var{else}.
2539
2540 On most machines, @code{if_then_else} expressions are valid only
2541 to express conditional jumps.
2542
2543 @findex cond
2544 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @var{test2} @var{value2} @dots{}] @var{default})
2545 Similar to @code{if_then_else}, but more general.  Each of @var{test1},
2546 @var{test2}, @dots{} is performed in turn.  The result of this expression is
2547 the @var{value} corresponding to the first nonzero test, or @var{default} if
2548 none of the tests are nonzero expressions.
2549
2550 This is currently not valid for instruction patterns and is supported only
2551 for insn attributes.  @xref{Insn Attributes}.
2552 @end table
2553
2554 @node Bit-Fields
2555 @section Bit-Fields
2556 @cindex bit-fields
2557
2558 Special expression codes exist to represent bit-field instructions.
2559
2560 @table @code
2561 @findex sign_extract
2562 @cindex @code{BITS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{sign_extract}
2563 @item (sign_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2564 This represents a reference to a sign-extended bit-field contained or
2565 starting in @var{loc} (a memory or register reference).  The bit-field
2566 is @var{size} bits wide and starts at bit @var{pos}.  The compilation
2567 option @code{BITS_BIG_ENDIAN} says which end of the memory unit
2568 @var{pos} counts from.
2569
2570 If @var{loc} is in memory, its mode must be a single-byte integer mode.
2571 If @var{loc} is in a register, the mode to use is specified by the
2572 operand of the @code{insv} or @code{extv} pattern
2573 (@pxref{Standard Names}) and is usually a full-word integer mode,
2574 which is the default if none is specified.
2575
2576 The mode of @var{pos} is machine-specific and is also specified
2577 in the @code{insv} or @code{extv} pattern.
2578
2579 The mode @var{m} is the same as the mode that would be used for
2580 @var{loc} if it were a register.
2581
2582 A @code{sign_extract} can not appear as an lvalue, or part thereof,
2583 in RTL.
2584
2585 @findex zero_extract
2586 @item (zero_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2587 Like @code{sign_extract} but refers to an unsigned or zero-extended
2588 bit-field.  The same sequence of bits are extracted, but they
2589 are filled to an entire word with zeros instead of by sign-extension.
2590
2591 Unlike @code{sign_extract}, this type of expressions can be lvalues
2592 in RTL; they may appear on the left side of an assignment, indicating
2593 insertion of a value into the specified bit-field.
2594 @end table
2595
2596 @node Vector Operations
2597 @section Vector Operations
2598 @cindex vector operations
2599
2600 All normal RTL expressions can be used with vector modes; they are
2601 interpreted as operating on each part of the vector independently.
2602 Additionally, there are a few new expressions to describe specific vector
2603 operations.
2604
2605 @table @code
2606 @findex vec_merge
2607 @item (vec_merge:@var{m} @var{vec1} @var{vec2} @var{items})
2608 This describes a merge operation between two vectors.  The result is a vector
2609 of mode @var{m}; its elements are selected from either @var{vec1} or
2610 @var{vec2}.  Which elements are selected is described by @var{items}, which
2611 is a bit mask represented by a @code{const_int}; a zero bit indicates the
2612 corresponding element in the result vector is taken from @var{vec2} while
2613 a set bit indicates it is taken from @var{vec1}.
2614
2615 @findex vec_select
2616 @item (vec_select:@var{m} @var{vec1} @var{selection})
2617 This describes an operation that selects parts of a vector.  @var{vec1} is
2618 the source vector, and @var{selection} is a @code{parallel} that contains a
2619 @code{const_int} for each of the subparts of the result vector, giving the
2620 number of the source subpart that should be stored into it.  
2621 The result mode @var{m} is either the submode for a single element of
2622 @var{vec1} (if only one subpart is selected), or another vector mode 
2623 with that element submode (if multiple subparts are selected).
2624
2625 @findex vec_concat
2626 @item (vec_concat:@var{m} @var{vec1} @var{vec2})
2627 Describes a vector concat operation.  The result is a concatenation of the
2628 vectors @var{vec1} and @var{vec2}; its length is the sum of the lengths of
2629 the two inputs.
2630
2631 @findex vec_duplicate
2632 @item (vec_duplicate:@var{m} @var{vec})
2633 This operation converts a small vector into a larger one by duplicating the
2634 input values.  The output vector mode must have the same submodes as the
2635 input vector mode, and the number of output parts must be an integer multiple
2636 of the number of input parts.
2637
2638 @end table
2639
2640 @node Conversions
2641 @section Conversions
2642 @cindex conversions
2643 @cindex machine mode conversions
2644
2645 All conversions between machine modes must be represented by
2646 explicit conversion operations.  For example, an expression
2647 which is the sum of a byte and a full word cannot be written as
2648 @code{(plus:SI (reg:QI 34) (reg:SI 80))} because the @code{plus}
2649 operation requires two operands of the same machine mode.
2650 Therefore, the byte-sized operand is enclosed in a conversion
2651 operation, as in
2652
2653 @smallexample
2654 (plus:SI (sign_extend:SI (reg:QI 34)) (reg:SI 80))
2655 @end smallexample
2656
2657 The conversion operation is not a mere placeholder, because there
2658 may be more than one way of converting from a given starting mode
2659 to the desired final mode.  The conversion operation code says how
2660 to do it.
2661
2662 For all conversion operations, @var{x} must not be @code{VOIDmode}
2663 because the mode in which to do the conversion would not be known.
2664 The conversion must either be done at compile-time or @var{x}
2665 must be placed into a register.
2666
2667 @table @code
2668 @findex sign_extend
2669 @item (sign_extend:@var{m} @var{x})
2670 Represents the result of sign-extending the value @var{x}
2671 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2672 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2673
2674 @findex zero_extend
2675 @item (zero_extend:@var{m} @var{x})
2676 Represents the result of zero-extending the value @var{x}
2677 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2678 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2679
2680 @findex float_extend
2681 @item (float_extend:@var{m} @var{x})
2682 Represents the result of extending the value @var{x}
2683 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2684 and @var{x} a floating point value of a mode narrower than @var{m}.
2685
2686 @findex truncate
2687 @item (truncate:@var{m} @var{x})
2688 Represents the result of truncating the value @var{x}
2689 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2690 and @var{x} a fixed-point value of a mode wider than @var{m}.
2691
2692 @findex ss_truncate
2693 @item (ss_truncate:@var{m} @var{x})
2694 Represents the result of truncating the value @var{x}
2695 to machine mode @var{m}, using signed saturation in the case of
2696 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2697 modes.
2698
2699 @findex us_truncate
2700 @item (us_truncate:@var{m} @var{x})
2701 Represents the result of truncating the value @var{x}
2702 to machine mode @var{m}, using unsigned saturation in the case of
2703 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2704 modes.
2705
2706 @findex float_truncate
2707 @item (float_truncate:@var{m} @var{x})
2708 Represents the result of truncating the value @var{x}
2709 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2710 and @var{x} a floating point value of a mode wider than @var{m}.
2711
2712 @findex float
2713 @item (float:@var{m} @var{x})
2714 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2715 regarded as signed, to floating point mode @var{m}.
2716
2717 @findex unsigned_float
2718 @item (unsigned_float:@var{m} @var{x})
2719 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2720 regarded as unsigned, to floating point mode @var{m}.
2721
2722 @findex fix
2723 @item (fix:@var{m} @var{x})
2724 When @var{m} is a floating-point mode, represents the result of
2725 converting floating point value @var{x} (valid for mode @var{m}) to an
2726 integer, still represented in floating point mode @var{m}, by rounding
2727 towards zero.
2728
2729 When @var{m} is a fixed-point mode, represents the result of
2730 converting floating point value @var{x} to mode @var{m}, regarded as
2731 signed.  How rounding is done is not specified, so this operation may
2732 be used validly in compiling C code only for integer-valued operands.
2733
2734 @findex unsigned_fix
2735 @item (unsigned_fix:@var{m} @var{x})
2736 Represents the result of converting floating point value @var{x} to
2737 fixed point mode @var{m}, regarded as unsigned.  How rounding is done
2738 is not specified.
2739
2740 @findex fract_convert
2741 @item (fract_convert:@var{m} @var{x})
2742 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2743 fixed-point mode @var{m}, signed integer value @var{x} to
2744 fixed-point mode @var{m}, floating-point value @var{x} to
2745 fixed-point mode @var{m}, fixed-point value @var{x} to integer mode @var{m}
2746 regarded as signed, or fixed-point value @var{x} to floating-point mode @var{m}.
2747 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
2748
2749 @findex sat_fract
2750 @item (sat_fract:@var{m} @var{x})
2751 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2752 fixed-point mode @var{m}, signed integer value @var{x} to
2753 fixed-point mode @var{m}, or floating-point value @var{x} to
2754 fixed-point mode @var{m}.
2755 When overflows or underflows happen, the results are saturated to the
2756 maximum or the minimum.
2757
2758 @findex unsigned_fract_convert
2759 @item (unsigned_fract_convert:@var{m} @var{x})
2760 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2761 integer mode @var{m} regarded as unsigned, or unsigned integer value @var{x} to
2762 fixed-point mode @var{m}.
2763 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
2764
2765 @findex unsigned_sat_fract
2766 @item (unsigned_sat_fract:@var{m} @var{x})
2767 Represents the result of converting unsigned integer value @var{x} to
2768 fixed-point mode @var{m}.
2769 When overflows or underflows happen, the results are saturated to the
2770 maximum or the minimum.
2771 @end table
2772
2773 @node RTL Declarations
2774 @section Declarations
2775 @cindex RTL declarations
2776 @cindex declarations, RTL
2777
2778 Declaration expression codes do not represent arithmetic operations
2779 but rather state assertions about their operands.
2780
2781 @table @code
2782 @findex strict_low_part
2783 @cindex @code{subreg}, in @code{strict_low_part}
2784 @item (strict_low_part (subreg:@var{m} (reg:@var{n} @var{r}) 0))
2785 This expression code is used in only one context: as the destination operand of a
2786 @code{set} expression.  In addition, the operand of this expression
2787 must be a non-paradoxical @code{subreg} expression.
2788
2789 The presence of @code{strict_low_part} says that the part of the
2790 register which is meaningful in mode @var{n}, but is not part of
2791 mode @var{m}, is not to be altered.  Normally, an assignment to such
2792 a subreg is allowed to have undefined effects on the rest of the
2793 register when @var{m} is less than a word.
2794 @end table
2795
2796 @node Side Effects
2797 @section Side Effect Expressions
2798 @cindex RTL side effect expressions
2799
2800 The expression codes described so far represent values, not actions.
2801 But machine instructions never produce values; they are meaningful
2802 only for their side effects on the state of the machine.  Special
2803 expression codes are used to represent side effects.
2804
2805 The body of an instruction is always one of these side effect codes;
2806 the codes described above, which represent values, appear only as
2807 the operands of these.
2808
2809 @table @code
2810 @findex set
2811 @item (set @var{lval} @var{x})
2812 Represents the action of storing the value of @var{x} into the place
2813 represented by @var{lval}.  @var{lval} must be an expression
2814 representing a place that can be stored in: @code{reg} (or @code{subreg},
2815 @code{strict_low_part} or @code{zero_extract}), @code{mem}, @code{pc},
2816 @code{parallel}, or @code{cc0}.
2817
2818 If @var{lval} is a @code{reg}, @code{subreg} or @code{mem}, it has a
2819 machine mode; then @var{x} must be valid for that mode.
2820
2821 If @var{lval} is a @code{reg} whose machine mode is less than the full
2822 width of the register, then it means that the part of the register
2823 specified by the machine mode is given the specified value and the
2824 rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
2825 @var{lval} is a @code{subreg} whose machine mode is narrower than
2826 the mode of the register, the rest of the register can be changed in
2827 an undefined way.
2828
2829 If @var{lval} is a @code{strict_low_part} of a subreg, then the part
2830 of the register specified by the machine mode of the @code{subreg} is
2831 given the value @var{x} and the rest of the register is not changed.
2832
2833 If @var{lval} is a @code{zero_extract}, then the referenced part of
2834 the bit-field (a memory or register reference) specified by the
2835 @code{zero_extract} is given the value @var{x} and the rest of the
2836 bit-field is not changed.  Note that @code{sign_extract} can not
2837 appear in @var{lval}.
2838
2839 If @var{lval} is @code{(cc0)}, it has no machine mode, and @var{x} may
2840 be either a @code{compare} expression or a value that may have any mode.
2841 The latter case represents a ``test'' instruction.  The expression
2842 @code{(set (cc0) (reg:@var{m} @var{n}))} is equivalent to
2843 @code{(set (cc0) (compare (reg:@var{m} @var{n}) (const_int 0)))}.
2844 Use the former expression to save space during the compilation.
2845
2846 If @var{lval} is a @code{parallel}, it is used to represent the case of
2847 a function returning a structure in multiple registers.  Each element
2848 of the @code{parallel} is an @code{expr_list} whose first operand is a
2849 @code{reg} and whose second operand is a @code{const_int} representing the
2850 offset (in bytes) into the structure at which the data in that register
2851 corresponds.  The first element may be null to indicate that the structure
2852 is also passed partly in memory.
2853
2854 @cindex jump instructions and @code{set}
2855 @cindex @code{if_then_else} usage
2856 If @var{lval} is @code{(pc)}, we have a jump instruction, and the
2857 possibilities for @var{x} are very limited.  It may be a
2858 @code{label_ref} expression (unconditional jump).  It may be an
2859 @code{if_then_else} (conditional jump), in which case either the
2860 second or the third operand must be @code{(pc)} (for the case which
2861 does not jump) and the other of the two must be a @code{label_ref}
2862 (for the case which does jump).  @var{x} may also be a @code{mem} or
2863 @code{(plus:SI (pc) @var{y})}, where @var{y} may be a @code{reg} or a
2864 @code{mem}; these unusual patterns are used to represent jumps through
2865 branch tables.
2866
2867 If @var{lval} is neither @code{(cc0)} nor @code{(pc)}, the mode of
2868 @var{lval} must not be @code{VOIDmode} and the mode of @var{x} must be
2869 valid for the mode of @var{lval}.
2870
2871 @findex SET_DEST
2872 @findex SET_SRC
2873 @var{lval} is customarily accessed with the @code{SET_DEST} macro and
2874 @var{x} with the @code{SET_SRC} macro.
2875
2876 @findex return
2877 @item (return)
2878 As the sole expression in a pattern, represents a return from the
2879 current function, on machines where this can be done with one
2880 instruction, such as VAXen.  On machines where a multi-instruction
2881 ``epilogue'' must be executed in order to return from the function,
2882 returning is done by jumping to a label which precedes the epilogue, and
2883 the @code{return} expression code is never used.
2884
2885 Inside an @code{if_then_else} expression, represents the value to be
2886 placed in @code{pc} to return to the caller.
2887
2888 Note that an insn pattern of @code{(return)} is logically equivalent to
2889 @code{(set (pc) (return))}, but the latter form is never used.
2890
2891 @findex call
2892 @item (call @var{function} @var{nargs})
2893 Represents a function call.  @var{function} is a @code{mem} expression
2894 whose address is the address of the function to be called.
2895 @var{nargs} is an expression which can be used for two purposes: on
2896 some machines it represents the number of bytes of stack argument; on
2897 others, it represents the number of argument registers.
2898
2899 Each machine has a standard machine mode which @var{function} must
2900 have.  The machine description defines macro @code{FUNCTION_MODE} to
2901 expand into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
2902 specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
2903 allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
2904 addressed.
2905
2906 @findex clobber
2907 @item (clobber @var{x})
2908 Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
2909 undescribed value into @var{x}, which must be a @code{reg},
2910 @code{scratch}, @code{parallel} or @code{mem} expression.
2911
2912 One place this is used is in string instructions that store standard
2913 values into particular hard registers.  It may not be worth the
2914 trouble to describe the values that are stored, but it is essential to
2915 inform the compiler that the registers will be altered, lest it
2916 attempt to keep data in them across the string instruction.
2917
2918 If @var{x} is @code{(mem:BLK (const_int 0))} or
2919 @code{(mem:BLK (scratch))}, it means that all memory
2920 locations must be presumed clobbered.  If @var{x} is a @code{parallel},
2921 it has the same meaning as a @code{parallel} in a @code{set} expression.
2922
2923 Note that the machine description classifies certain hard registers as
2924 ``call-clobbered''.  All function call instructions are assumed by
2925 default to clobber these registers, so there is no need to use
2926 @code{clobber} expressions to indicate this fact.  Also, each function
2927 call is assumed to have the potential to alter any memory location,
2928 unless the function is declared @code{const}.
2929
2930 If the last group of expressions in a @code{parallel} are each a
2931 @code{clobber} expression whose arguments are @code{reg} or
2932 @code{match_scratch} (@pxref{RTL Template}) expressions, the combiner
2933 phase can add the appropriate @code{clobber} expressions to an insn it
2934 has constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
2935
2936 This feature can be used, for example, on a machine that whose multiply
2937 and add instructions don't use an MQ register but which has an
2938 add-accumulate instruction that does clobber the MQ register.  Similarly,
2939 a combined instruction might require a temporary register while the
2940 constituent instructions might not.
2941
2942 When a @code{clobber} expression for a register appears inside a
2943 @code{parallel} with other side effects, the register allocator
2944 guarantees that the register is unoccupied both before and after that
2945 insn if it is a hard register clobber.  For pseudo-register clobber,
2946 the register allocator and the reload pass do not assign the same hard
2947 register to the clobber and the input operands if there is an insn
2948 alternative containing the @samp{&} constraint (@pxref{Modifiers}) for
2949 the clobber and the hard register is in register classes of the
2950 clobber in the alternative.  You can clobber either a specific hard
2951 register, a pseudo register, or a @code{scratch} expression; in the
2952 latter two cases, GCC will allocate a hard register that is available
2953 there for use as a temporary.
2954
2955 For instructions that require a temporary register, you should use
2956 @code{scratch} instead of a pseudo-register because this will allow the
2957 combiner phase to add the @code{clobber} when required.  You do this by
2958 coding (@code{clobber} (@code{match_scratch} @dots{})).  If you do
2959 clobber a pseudo register, use one which appears nowhere else---generate
2960 a new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE@.
2961
2962 There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
2963 @code{parallel}: when one of the input operands of the insn is also
2964 clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo register in
2965 the clobber and elsewhere in the insn produces the expected results.
2966
2967 @findex use
2968 @item (use @var{x})
2969 Represents the use of the value of @var{x}.  It indicates that the
2970 value in @var{x} at this point in the program is needed, even though
2971 it may not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will
2972 not attempt to delete previous instructions whose only effect is to
2973 store a value in @var{x}.  @var{x} must be a @code{reg} expression.
2974
2975 In some situations, it may be tempting to add a @code{use} of a
2976 register in a @code{parallel} to describe a situation where the value
2977 of a special register will modify the behavior of the instruction.
2978 A hypothetical example might be a pattern for an addition that can
2979 either wrap around or use saturating addition depending on the value
2980 of a special control register:
2981
2982 @smallexample
2983 (parallel [(set (reg:SI 2) (unspec:SI [(reg:SI 3)
2984                                        (reg:SI 4)] 0))
2985            (use (reg:SI 1))])
2986 @end smallexample
2987
2988 @noindent
2989
2990 This will not work, several of the optimizers only look at expressions
2991 locally; it is very likely that if you have multiple insns with
2992 identical inputs to the @code{unspec}, they will be optimized away even
2993 if register 1 changes in between.
2994
2995 This means that @code{use} can @emph{only} be used to describe
2996 that the register is live.  You should think twice before adding
2997 @code{use} statements, more often you will want to use @code{unspec}
2998 instead.  The @code{use} RTX is most commonly useful to describe that
2999 a fixed register is implicitly used in an insn.  It is also safe to use
3000 in patterns where the compiler knows for other reasons that the result
3001 of the whole pattern is variable, such as @samp{movmem@var{m}} or
3002 @samp{call} patterns.
3003
3004 During the reload phase, an insn that has a @code{use} as pattern
3005 can carry a reg_equal note.  These @code{use} insns will be deleted
3006 before the reload phase exits.
3007
3008 During the delayed branch scheduling phase, @var{x} may be an insn.
3009 This indicates that @var{x} previously was located at this place in the
3010 code and its data dependencies need to be taken into account.  These
3011 @code{use} insns will be deleted before the delayed branch scheduling
3012 phase exits.
3013
3014 @findex parallel
3015 @item (parallel [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
3016 Represents several side effects performed in parallel.  The square
3017 brackets stand for a vector; the operand of @code{parallel} is a
3018 vector of expressions.  @var{x0}, @var{x1} and so on are individual
3019 side effect expressions---expressions of code @code{set}, @code{call},
3020 @code{return}, @code{clobber} or @code{use}.
3021
3022 ``In parallel'' means that first all the values used in the individual
3023 side-effects are computed, and second all the actual side-effects are
3024 performed.  For example,
3025
3026 @smallexample
3027 (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
3028            (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
3029 @end smallexample
3030
3031 @noindent
3032 says unambiguously that the values of hard register 1 and the memory
3033 location addressed by it are interchanged.  In both places where
3034 @code{(reg:SI 1)} appears as a memory address it refers to the value
3035 in register 1 @emph{before} the execution of the insn.
3036
3037 It follows that it is @emph{incorrect} to use @code{parallel} and
3038 expect the result of one @code{set} to be available for the next one.
3039 For example, people sometimes attempt to represent a jump-if-zero
3040 instruction this way:
3041
3042 @smallexample
3043 (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
3044            (set (pc) (if_then_else
3045                         (eq (cc0) (const_int 0))
3046                         (label_ref @dots{})
3047                         (pc)))])
3048 @end smallexample
3049
3050 @noindent
3051 But this is incorrect, because it says that the jump condition depends
3052 on the condition code value @emph{before} this instruction, not on the
3053 new value that is set by this instruction.
3054
3055 @cindex peephole optimization, RTL representation
3056 Peephole optimization, which takes place together with final assembly
3057 code output, can produce insns whose patterns consist of a @code{parallel}
3058 whose elements are the operands needed to output the resulting
3059 assembler code---often @code{reg}, @code{mem} or constant expressions.
3060 This would not be well-formed RTL at any other stage in compilation,
3061 but it is ok then because no further optimization remains to be done.
3062 However, the definition of the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}, if
3063 any, must deal with such insns if you define any peephole optimizations.
3064
3065 @findex cond_exec
3066 @item (cond_exec [@var{cond} @var{expr}])
3067 Represents a conditionally executed expression.  The @var{expr} is
3068 executed only if the @var{cond} is nonzero.  The @var{cond} expression
3069 must not have side-effects, but the @var{expr} may very well have
3070 side-effects.
3071
3072 @findex sequence
3073 @item (sequence [@var{insns} @dots{}])
3074 Represents a sequence of insns.  Each of the @var{insns} that appears
3075 in the vector is suitable for appearing in the chain of insns, so it
3076 must be an @code{insn}, @code{jump_insn}, @code{call_insn},
3077 @code{code_label}, @code{barrier} or @code{note}.
3078
3079 A @code{sequence} RTX is never placed in an actual insn during RTL
3080 generation.  It represents the sequence of insns that result from a
3081 @code{define_expand} @emph{before} those insns are passed to
3082 @code{emit_insn} to insert them in the chain of insns.  When actually
3083 inserted, the individual sub-insns are separated out and the
3084 @code{sequence} is forgotten.
3085
3086 After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the insns that
3087 reside in its delay slots are grouped together into a @code{sequence}.
3088 The insn requiring the delay slot is the first insn in the vector;
3089 subsequent insns are to be placed in the delay slot.
3090
3091 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is set on an insn in a delay slot to
3092 indicate that a branch insn should be used that will conditionally annul
3093 the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
3094 @code{INSN_FROM_TARGET_P} indicates that the insn is from the target of
3095 the branch and should be executed only if the branch is taken; otherwise
3096 the insn should be executed only if the branch is not taken.
3097 @xref{Delay Slots}.
3098 @end table
3099
3100 These expression codes appear in place of a side effect, as the body of
3101 an insn, though strictly speaking they do not always describe side
3102 effects as such:
3103
3104 @table @code
3105 @findex asm_input
3106 @item (asm_input @var{s})
3107 Represents literal assembler code as described by the string @var{s}.
3108
3109 @findex unspec
3110 @findex unspec_volatile
3111 @item (unspec [@var{operands} @dots{}] @var{index})
3112 @itemx (unspec_volatile [@var{operands} @dots{}] @var{index})
3113 Represents a machine-specific operation on @var{operands}.  @var{index}
3114 selects between multiple machine-specific operations.
3115 @code{unspec_volatile} is used for volatile operations and operations
3116 that may trap; @code{unspec} is used for other operations.
3117
3118 These codes may appear inside a @code{pattern} of an
3119 insn, inside a @code{parallel}, or inside an expression.
3120
3121 @findex addr_vec
3122 @item (addr_vec:@var{m} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
3123 Represents a table of jump addresses.  The vector elements @var{lr0},
3124 etc., are @code{label_ref} expressions.  The mode @var{m} specifies
3125 how much space is given to each address; normally @var{m} would be
3126 @code{Pmode}.
3127
3128 @findex addr_diff_vec
3129 @item (addr_diff_vec:@var{m} @var{base} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}] @var{min} @var{max} @var{flags})
3130 Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
3131 @var{base}.  The vector elements @var{lr0}, etc., are @code{label_ref}
3132 expressions and so is @var{base}.  The mode @var{m} specifies how much
3133 space is given to each address-difference.  @var{min} and @var{max}
3134 are set up by branch shortening and hold a label with a minimum and a
3135 maximum address, respectively.  @var{flags} indicates the relative
3136 position of @var{base}, @var{min} and @var{max} to the containing insn
3137 and of @var{min} and @var{max} to @var{base}.  See rtl.def for details.
3138
3139 @findex prefetch
3140 @item (prefetch:@var{m} @var{addr} @var{rw} @var{locality})
3141 Represents prefetch of memory at address @var{addr}.
3142 Operand @var{rw} is 1 if the prefetch is for data to be written, 0 otherwise;
3143 targets that do not support write prefetches should treat this as a normal
3144 prefetch.
3145 Operand @var{locality} specifies the amount of temporal locality; 0 if there
3146 is none or 1, 2, or 3 for increasing levels of temporal locality;
3147 targets that do not support locality hints should ignore this.
3148
3149 This insn is used to minimize cache-miss latency by moving data into a
3150 cache before it is accessed.  It should use only non-faulting data prefetch
3151 instructions.
3152 @end table
3153
3154 @node Incdec
3155 @section Embedded Side-Effects on Addresses
3156 @cindex RTL preincrement
3157 @cindex RTL postincrement
3158 @cindex RTL predecrement
3159 @cindex RTL postdecrement
3160
3161 Six special side-effect expression codes appear as memory addresses.
3162
3163 @table @code
3164 @findex pre_dec
3165 @item (pre_dec:@var{m} @var{x})
3166 Represents the side effect of decrementing @var{x} by a standard
3167 amount and represents also the value that @var{x} has after being
3168 decremented.  @var{x} must be a @code{reg} or @code{mem}, but most
3169 machines allow only a @code{reg}.  @var{m} must be the machine mode
3170 for pointers on the machine in use.  The amount @var{x} is decremented
3171 by is the length in bytes of the machine mode of the containing memory
3172 reference of which this expression serves as the address.  Here is an
3173 example of its use:
3174
3175 @smallexample
3176 (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
3177 @end smallexample
3178
3179 @noindent
3180 This says to decrement pseudo register 39 by the length of a @code{DFmode}
3181 value and use the result to address a @code{DFmode} value.
3182
3183 @findex pre_inc
3184 @item (pre_inc:@var{m} @var{x})
3185 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
3186
3187 @findex post_dec
3188 @item (post_dec:@var{m} @var{x})
3189 Represents the same side effect as @code{pre_dec} but a different
3190 value.  The value represented here is the value @var{x} has @i{before}
3191 being decremented.
3192
3193 @findex post_inc
3194 @item (post_inc:@var{m} @var{x})
3195 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
3196
3197 @findex post_modify
3198 @item (post_modify:@var{m} @var{x} @var{y})
3199
3200 Represents the side effect of setting @var{x} to @var{y} and
3201 represents @var{x} before @var{x} is modified.  @var{x} must be a
3202 @code{reg} or @code{mem}, but most machines allow only a @code{reg}.
3203 @var{m} must be the machine mode for pointers on the machine in use.
3204
3205 The expression @var{y} must be one of three forms:
3206 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{z})},
3207 @code{(minus:@var{m} @var{x} @var{z})}, or
3208 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{i})},
3209 where @var{z} is an index register and @var{i} is a constant.
3210
3211 Here is an example of its use:
3212
3213 @smallexample
3214 (mem:SF (post_modify:SI (reg:SI 42) (plus (reg:SI 42)
3215                                           (reg:SI 48))))
3216 @end smallexample
3217
3218 This says to modify pseudo register 42 by adding the contents of pseudo
3219 register 48 to it, after the use of what ever 42 points to.
3220
3221 @findex pre_modify
3222 @item (pre_modify:@var{m} @var{x} @var{expr})
3223 Similar except side effects happen before the use.
3224 @end table
3225
3226 These embedded side effect expressions must be used with care.  Instruction
3227 patterns may not use them.  Until the @samp{flow} pass of the compiler,
3228 they may occur only to represent pushes onto the stack.  The @samp{flow}
3229 pass finds cases where registers are incremented or decremented in one
3230 instruction and used as an address shortly before or after; these cases are
3231 then transformed to use pre- or post-increment or -decrement.
3232
3233 If a register used as the operand of these expressions is used in
3234 another address in an insn, the original value of the register is used.
3235 Uses of the register outside of an address are not permitted within the
3236 same insn as a use in an embedded side effect expression because such
3237 insns behave differently on different machines and hence must be treated
3238 as ambiguous and disallowed.
3239
3240 An instruction that can be represented with an embedded side effect
3241 could also be represented using @code{parallel} containing an additional
3242 @code{set} to describe how the address register is altered.  This is not
3243 done because machines that allow these operations at all typically
3244 allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
3245 additional parallel stores would require doubling the number of entries
3246 in the machine description.
3247
3248 @node Assembler
3249 @section Assembler Instructions as Expressions
3250 @cindex assembler instructions in RTL
3251
3252 @cindex @code{asm_operands}, usage
3253 The RTX code @code{asm_operands} represents a value produced by a
3254 user-specified assembler instruction.  It is used to represent
3255 an @code{asm} statement with arguments.  An @code{asm} statement with
3256 a single output operand, like this:
3257
3258 @smallexample
3259 asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
3260 @end smallexample
3261
3262 @noindent
3263 is represented using a single @code{asm_operands} RTX which represents
3264 the value that is stored in @code{outputvar}:
3265
3266 @smallexample
3267 (set @var{rtx-for-outputvar}
3268      (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
3269                    [@var{rtx-for-addition-result} @var{rtx-for-*z}]
3270                    [(asm_input:@var{m1} "g")
3271                     (asm_input:@var{m2} "di")]))
3272 @end smallexample
3273
3274 @noindent
3275 Here the operands of the @code{asm_operands} RTX are the assembler
3276 template string, the output-operand's constraint, the index-number of the
3277 output operand among the output operands specified, a vector of input
3278 operand RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The
3279 mode @var{m1} is the mode of the sum @code{x+y}; @var{m2} is that of
3280 @code{*z}.
3281
3282 When an @code{asm} statement has multiple output values, its insn has
3283 several such @code{set} RTX's inside of a @code{parallel}.  Each @code{set}
3284 contains an @code{asm_operands}; all of these share the same assembler
3285 template and vectors, but each contains the constraint for the respective
3286 output operand.  They are also distinguished by the output-operand index
3287 number, which is 0, 1, @dots{} for successive output operands.
3288
3289 @node Debug Information
3290 @section Variable Location Debug Information in RTL
3291 @cindex Variable Location Debug Information in RTL
3292
3293 Variable tracking relies on @code{MEM_EXPR} and @code{REG_EXPR}
3294 annotations to determine what user variables memory and register
3295 references refer to.
3296
3297 Variable tracking at assignments uses these notes only when they refer
3298 to variables that live at fixed locations (e.g., addressable
3299 variables, global non-automatic variables).  For variables whose
3300 location may vary, it relies on the following types of notes.
3301
3302 @table @code
3303 @findex var_location
3304 @item (var_location:@var{mode} @var{var} @var{exp} @var{stat})
3305 Binds variable @code{var}, a tree, to value @var{exp}, an RTL
3306 expression.  It appears only in @code{NOTE_INSN_VAR_LOCATION} and
3307 @code{DEBUG_INSN}s, with slightly different meanings.  @var{mode}, if
3308 present, represents the mode of @var{exp}, which is useful if it is a
3309 modeless expression.  @var{stat} is only meaningful in notes,
3310 indicating whether the variable is known to be initialized or
3311 uninitialized.
3312
3313 @findex debug_expr
3314 @item (debug_expr:@var{mode} @var{decl})
3315 Stands for the value bound to the @code{DEBUG_EXPR_DECL} @var{decl},
3316 that points back to it, within value expressions in
3317 @code{VAR_LOCATION} nodes.
3318
3319 @end table
3320
3321 @node Insns
3322 @section Insns
3323 @cindex insns
3324
3325 The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
3326 chain of objects called @dfn{insns}.  Insns are expressions with
3327 special codes that are used for no other purpose.  Some insns are
3328 actual instructions; others represent dispatch tables for @code{switch}
3329 statements; others represent labels to jump to or various sorts of
3330 declarative information.
3331
3332 In addition to its own specific data, each insn must have a unique
3333 id-number that distinguishes it from all other insns in the current
3334 function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
3335 same id-number may be present in multiple places in a function, but
3336 these copies will always be identical and will only appear inside a
3337 @code{sequence}), and chain pointers to the preceding and following
3338 insns.  These three fields occupy the same position in every insn,
3339 independent of the expression code of the insn.  They could be accessed
3340 with @code{XEXP} and @code{XINT}, but instead three special macros are
3341 always used:
3342
3343 @table @code
3344 @findex INSN_UID
3345 @item INSN_UID (@var{i})
3346 Accesses the unique id of insn @var{i}.
3347
3348 @findex PREV_INSN
3349 @item PREV_INSN (@var{i})
3350 Accesses the chain pointer to the insn preceding @var{i}.
3351 If @var{i} is the first insn, this is a null pointer.
3352
3353 @findex NEXT_INSN
3354 @item NEXT_INSN (@var{i})
3355 Accesses the chain pointer to the insn following @var{i}.
3356 If @var{i} is the last insn, this is a null pointer.
3357 @end table
3358
3359 @findex get_insns
3360 @findex get_last_insn
3361 The first insn in the chain is obtained by calling @code{get_insns}; the
3362 last insn is the result of calling @code{get_last_insn}.  Within the
3363 chain delimited by these insns, the @code{NEXT_INSN} and
3364 @code{PREV_INSN} pointers must always correspond: if @var{insn} is not
3365 the first insn,
3366
3367 @smallexample
3368 NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
3369 @end smallexample
3370
3371 @noindent
3372 is always true and if @var{insn} is not the last insn,
3373
3374 @smallexample
3375 PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
3376 @end smallexample
3377
3378 @noindent
3379 is always true.
3380
3381 After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
3382 @code{sequence} expressions, which contain a vector of insns.  The value
3383 of @code{NEXT_INSN} in all but the last of these insns is the next insn
3384 in the vector; the value of @code{NEXT_INSN} of the last insn in the vector
3385 is the same as the value of @code{NEXT_INSN} for the @code{sequence} in
3386 which it is contained.  Similar rules apply for @code{PREV_INSN}.
3387
3388 This means that the above invariants are not necessarily true for insns
3389 inside @code{sequence} expressions.  Specifically, if @var{insn} is the
3390 first insn in a @code{sequence}, @code{NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn}))}
3391 is the insn containing the @code{sequence} expression, as is the value
3392 of @code{PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn}))} if @var{insn} is the last
3393 insn in the @code{sequence} expression.  You can use these expressions
3394 to find the containing @code{sequence} expression.
3395
3396 Every insn has one of the following expression codes:
3397
3398 @table @code
3399 @findex insn
3400 @item insn
3401 The expression code @code{insn} is used for instructions that do not jump
3402 and do not do function calls.  @code{sequence} expressions are always
3403 contained in insns with code @code{insn} even if one of those insns
3404 should jump or do function calls.
3405
3406 Insns with code @code{insn} have four additional fields beyond the three
3407 mandatory ones listed above.  These four are described in a table below.
3408
3409 @findex jump_insn
3410 @item jump_insn
3411 The expression code @code{jump_insn} is used for instructions that may
3412 jump (or, more generally, may contain @code{label_ref} expressions to
3413 which @code{pc} can be set in that instruction).  If there is an
3414 instruction to return from the current function, it is recorded as a
3415 @code{jump_insn}.
3416
3417 @findex JUMP_LABEL
3418 @code{jump_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3419 accessed in the same way and in addition contain a field
3420 @code{JUMP_LABEL} which is defined once jump optimization has completed.
3421
3422 For simple conditional and unconditional jumps, this field contains
3423 the @code{code_label} to which this insn will (possibly conditionally)
3424 branch.  In a more complex jump, @code{JUMP_LABEL} records one of the
3425 labels that the insn refers to; other jump target labels are recorded
3426 as @code{REG_LABEL_TARGET} notes.  The exception is @code{addr_vec}
3427 and @code{addr_diff_vec}, where @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}
3428 and the only way to find the labels is to scan the entire body of the
3429 insn.
3430
3431 Return insns count as jumps, but since they do not refer to any
3432 labels, their @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}.
3433
3434 @findex call_insn
3435 @item call_insn
3436 The expression code @code{call_insn} is used for instructions that may do
3437 function calls.  It is important to distinguish these instructions because
3438 they imply that certain registers and memory locations may be altered
3439 unpredictably.
3440
3441 @findex CALL_INSN_FUNCTION_USAGE
3442 @code{call_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3443 accessed in the same way and in addition contain a field
3444 @code{CALL_INSN_FUNCTION_USAGE}, which contains a list (chain of
3445 @code{expr_list} expressions) containing @code{use} and @code{clobber}
3446 expressions that denote hard registers and @code{MEM}s used or
3447 clobbered by the called function.
3448
3449 A @code{MEM} generally points to a stack slots in which arguments passed
3450 to the libcall by reference (@pxref{Register Arguments,
3451 TARGET_PASS_BY_REFERENCE}) are stored.  If the argument is
3452 caller-copied (@pxref{Register Arguments, TARGET_CALLEE_COPIES}),
3453 the stack slot will be mentioned in @code{CLOBBER} and @code{USE}
3454 entries; if it's callee-copied, only a @code{USE} will appear, and the
3455 @code{MEM} may point to addresses that are not stack slots.
3456
3457 @code{CLOBBER}ed registers in this list augment registers specified in
3458 @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register Basics}).
3459
3460 @findex code_label
3461 @findex CODE_LABEL_NUMBER
3462 @item code_label
3463 A @code{code_label} insn represents a label that a jump insn can jump
3464 to.  It contains two special fields of data in addition to the three
3465 standard ones.  @code{CODE_LABEL_NUMBER} is used to hold the @dfn{label
3466 number}, a number that identifies this label uniquely among all the
3467 labels in the compilation (not just in the current function).
3468 Ultimately, the label is represented in the assembler output as an
3469 assembler label, usually of the form @samp{L@var{n}} where @var{n} is
3470 the label number.
3471
3472 When a @code{code_label} appears in an RTL expression, it normally
3473 appears within a @code{label_ref} which represents the address of
3474 the label, as a number.
3475
3476 Besides as a @code{code_label}, a label can also be represented as a
3477 @code{note} of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
3478
3479 @findex LABEL_NUSES
3480 The field @code{LABEL_NUSES} is only defined once the jump optimization
3481 phase is completed.  It contains the number of times this label is
3482 referenced in the current function.
3483
3484 @findex LABEL_KIND
3485 @findex SET_LABEL_KIND
3486 @findex LABEL_ALT_ENTRY_P
3487 @cindex alternate entry points
3488 The field @code{LABEL_KIND} differentiates four different types of
3489 labels: @code{LABEL_NORMAL}, @code{LABEL_STATIC_ENTRY},
3490 @code{LABEL_GLOBAL_ENTRY}, and @code{LABEL_WEAK_ENTRY}.  The only labels
3491 that do not have type @code{LABEL_NORMAL} are @dfn{alternate entry
3492 points} to the current function.  These may be static (visible only in
3493 the containing translation unit), global (exposed to all translation
3494 units), or weak (global, but can be overridden by another symbol with the
3495 same name).
3496
3497 Much of the compiler treats all four kinds of label identically.  Some
3498 of it needs to know whether or not a label is an alternate entry point;
3499 for this purpose, the macro @code{LABEL_ALT_ENTRY_P} is provided.  It is
3500 equivalent to testing whether @samp{LABEL_KIND (label) == LABEL_NORMAL}.
3501 The only place that cares about the distinction between static, global,
3502 and weak alternate entry points, besides the front-end code that creates
3503 them, is the function @code{output_alternate_entry_point}, in
3504 @file{final.c}.
3505
3506 To set the kind of a label, use the @code{SET_LABEL_KIND} macro.
3507
3508 @findex barrier
3509 @item barrier
3510 Barriers are placed in the instruction stream when control cannot flow
3511 past them.  They are placed after unconditional jump instructions to
3512 indicate that the jumps are unconditional and after calls to
3513 @code{volatile} functions, which do not return (e.g., @code{exit}).
3514 They contain no information beyond the three standard fields.
3515
3516 @findex note
3517 @findex NOTE_LINE_NUMBER
3518 @findex NOTE_SOURCE_FILE
3519 @item note
3520 @code{note} insns are used to represent additional debugging and
3521 declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
3522 integer which is accessed with the macro @code{NOTE_LINE_NUMBER} and a
3523 string accessed with @code{NOTE_SOURCE_FILE}.
3524
3525 If @code{NOTE_LINE_NUMBER} is positive, the note represents the
3526 position of a source line and @code{NOTE_SOURCE_FILE} is the source file name
3527 that the line came from.  These notes control generation of line
3528 number data in the assembler output.
3529
3530 Otherwise, @code{NOTE_LINE_NUMBER} is not really a line number but a
3531 code with one of the following values (and @code{NOTE_SOURCE_FILE}
3532 must contain a null pointer):
3533
3534 @table @code
3535 @findex NOTE_INSN_DELETED
3536 @item NOTE_INSN_DELETED
3537 Such a note is completely ignorable.  Some passes of the compiler
3538 delete insns by altering them into notes of this kind.
3539
3540 @findex NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3541 @item NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3542 This marks what used to be a @code{code_label}, but was not used for other
3543 purposes than taking its address and was transformed to mark that no
3544 code jumps to it.
3545
3546 @findex NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3547 @findex NOTE_INSN_BLOCK_END
3548 @item NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3549 @itemx NOTE_INSN_BLOCK_END
3550 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3551 of a level of scoping of variable names.  They control the output
3552 of debugging information.
3553
3554 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3555 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_END
3556 @item NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3557 @itemx NOTE_INSN_EH_REGION_END
3558 These types of notes indicate the position of the beginning and end of a
3559 level of scoping for exception handling.  @code{NOTE_BLOCK_NUMBER}
3560 identifies which @code{CODE_LABEL} or @code{note} of type
3561 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} is associated with the given region.
3562
3563 @findex NOTE_INSN_LOOP_BEG
3564 @findex NOTE_INSN_LOOP_END
3565 @item NOTE_INSN_LOOP_BEG
3566 @itemx NOTE_INSN_LOOP_END
3567 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3568 of a @code{while} or @code{for} loop.  They enable the loop optimizer
3569 to find loops quickly.
3570
3571 @findex NOTE_INSN_LOOP_CONT
3572 @item NOTE_INSN_LOOP_CONT
3573 Appears at the place in a loop that @code{continue} statements jump to.
3574
3575 @findex NOTE_INSN_LOOP_VTOP
3576 @item NOTE_INSN_LOOP_VTOP
3577 This note indicates the place in a loop where the exit test begins for
3578 those loops in which the exit test has been duplicated.  This position
3579 becomes another virtual start of the loop when considering loop
3580 invariants.
3581
3582 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3583 @item NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3584 Appears at the start of the function body, after the function
3585 prologue.
3586
3587 @findex NOTE_INSN_VAR_LOCATION
3588 @findex NOTE_VAR_LOCATION
3589 @item NOTE_INSN_VAR_LOCATION
3590 This note is used to generate variable location debugging information.
3591 It indicates that the user variable in its @code{VAR_LOCATION} operand
3592 is at the location given in the RTL expression, or holds a value that
3593 can be computed by evaluating the RTL expression from that static
3594 point in the program up to the next such note for the same user
3595 variable.
3596
3597 @end table
3598
3599 These codes are printed symbolically when they appear in debugging dumps.
3600
3601 @findex debug_insn
3602 @findex INSN_VAR_LOCATION
3603 @item debug_insn
3604 The expression code @code{debug_insn} is used for pseudo-instructions
3605 that hold debugging information for variable tracking at assignments
3606 (see @option{-fvar-tracking-assignments} option).  They are the RTL
3607 representation of @code{GIMPLE_DEBUG} statements
3608 (@ref{@code{GIMPLE_DEBUG}}), with a @code{VAR_LOCATION} operand that
3609 binds a user variable tree to an RTL representation of the
3610 @code{value} in the corresponding statement.  A @code{DEBUG_EXPR} in
3611 it stands for the value bound to the corresponding
3612 @code{DEBUG_EXPR_DECL}.
3613
3614 Throughout optimization passes, binding information is kept in
3615 pseudo-instruction form, so that, unlike notes, it gets the same
3616 treatment and adjustments that regular instructions would.  It is the
3617 variable tracking pass that turns these pseudo-instructions into var
3618 location notes, analyzing control flow, value equivalences and changes
3619 to registers and memory referenced in value expressions, propagating
3620 the values of debug temporaries and determining expressions that can
3621 be used to compute the value of each user variable at as many points
3622 (ranges, actually) in the program as possible.
3623
3624 Unlike @code{NOTE_INSN_VAR_LOCATION}, the value expression in an
3625 @code{INSN_VAR_LOCATION} denotes a value at that specific point in the
3626 program, rather than an expression that can be evaluated at any later
3627 point before an overriding @code{VAR_LOCATION} is encountered.  E.g.,
3628 if a user variable is bound to a @code{REG} and then a subsequent insn
3629 modifies the @code{REG}, the note location would keep mapping the user
3630 variable to the register across the insn, whereas the insn location
3631 would keep the variable bound to the value, so that the variable
3632 tracking pass would emit another location note for the variable at the
3633 point in which the register is modified.
3634
3635 @end table
3636
3637 @cindex @code{TImode}, in @code{insn}
3638 @cindex @code{HImode}, in @code{insn}
3639 @cindex @code{QImode}, in @code{insn}
3640 The machine mode of an insn is normally @code{VOIDmode}, but some
3641 phases use the mode for various purposes.
3642
3643 The common subexpression elimination pass sets the mode of an insn to
3644 @code{QImode} when it is the first insn in a block that has already
3645 been processed.
3646
3647 The second Haifa scheduling pass, for targets that can multiple issue,
3648 sets the mode of an insn to @code{TImode} when it is believed that the
3649 instruction begins an issue group.  That is, when the instruction
3650 cannot issue simultaneously with the previous.  This may be relied on
3651 by later passes, in particular machine-dependent reorg.
3652
3653 Here is a table of the extra fields of @code{insn}, @code{jump_insn}
3654 and @code{call_insn} insns:
3655
3656 @table @code
3657 @findex PATTERN
3658 @item PATTERN (@var{i})
3659 An expression for the side effect performed by this insn.  This must be
3660 one of the following codes: @code{set}, @code{call}, @code{use},
3661 @code{clobber}, @code{return}, @code{asm_input}, @code{asm_output},
3662 @code{addr_vec}, @code{addr_diff_vec}, @code{trap_if}, @code{unspec},
3663 @code{unspec_volatile}, @code{parallel}, @code{cond_exec}, or @code{sequence}.  If it is a @code{parallel},
3664 each element of the @code{parallel} must be one these codes, except that
3665 @code{parallel} expressions cannot be nested and @code{addr_vec} and
3666 @code{addr_diff_vec} are not permitted inside a @code{parallel} expression.
3667
3668 @findex INSN_CODE
3669 @item INSN_CODE (@var{i})
3670 An integer that says which pattern in the machine description matches
3671 this insn, or @minus{}1 if the matching has not yet been attempted.
3672
3673 Such matching is never attempted and this field remains @minus{}1 on an insn
3674 whose pattern consists of a single @code{use}, @code{clobber},
3675 @code{asm_input}, @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} expression.
3676
3677 @findex asm_noperands
3678 Matching is also never attempted on insns that result from an @code{asm}
3679 statement.  These contain at least one @code{asm_operands} expression.
3680 The function @code{asm_noperands} returns a non-negative value for
3681 such insns.
3682
3683 In the debugging output, this field is printed as a number followed by
3684 a symbolic representation that locates the pattern in the @file{md}
3685 file as some small positive or negative offset from a named pattern.
3686
3687 @findex LOG_LINKS
3688 @item LOG_LINKS (@var{i})
3689 A list (chain of @code{insn_list} expressions) giving information about
3690 dependencies between instructions within a basic block.  Neither a jump
3691 nor a label may come between the related insns.  These are only used by
3692 the schedulers and by combine.  This is a deprecated data structure.
3693 Def-use and use-def chains are now preferred. 
3694
3695 @findex REG_NOTES
3696 @item REG_NOTES (@var{i})
3697 A list (chain of @code{expr_list} and @code{insn_list} expressions)
3698 giving miscellaneous information about the insn.  It is often
3699 information pertaining to the registers used in this insn.
3700 @end table
3701
3702 The @code{LOG_LINKS} field of an insn is a chain of @code{insn_list}
3703 expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn,
3704 and the second is another @code{insn_list} expression (the next one in
3705 the chain).  The last @code{insn_list} in the chain has a null pointer
3706 as second operand.  The significant thing about the chain is which
3707 insns appear in it (as first operands of @code{insn_list}
3708 expressions).  Their order is not significant.
3709
3710 This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a null
3711 pointer until then.  Flow only adds links for those data dependencies
3712 which can be used for instruction combination.  For each insn, the flow
3713 analysis pass adds a link to insns which store into registers values
3714 that are used for the first time in this insn.
3715
3716 The @code{REG_NOTES} field of an insn is a chain similar to the
3717 @code{LOG_LINKS} field but it includes @code{expr_list} expressions in
3718 addition to @code{insn_list} expressions.  There are several kinds of
3719 register notes, which are distinguished by the machine mode, which in a
3720 register note is really understood as being an @code{enum reg_note}.
3721 The first operand @var{op} of the note is data whose meaning depends on
3722 the kind of note.
3723
3724 @findex REG_NOTE_KIND
3725 @findex PUT_REG_NOTE_KIND
3726 The macro @code{REG_NOTE_KIND (@var{x})} returns the kind of
3727 register note.  Its counterpart, the macro @code{PUT_REG_NOTE_KIND
3728 (@var{x}, @var{newkind})} sets the register note type of @var{x} to be
3729 @var{newkind}.
3730
3731 Register notes are of three classes: They may say something about an
3732 input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
3733 they may create a linkage between two insns.  There are also a set
3734 of values that are only used in @code{LOG_LINKS}.
3735
3736 These register notes annotate inputs to an insn:
3737
3738 @table @code
3739 @findex REG_DEAD
3740 @item REG_DEAD
3741 The value in @var{op} dies in this insn; that is to say, altering the
3742 value immediately after this insn would not affect the future behavior
3743 of the program.
3744
3745 It does not follow that the register @var{op} has no useful value after
3746 this insn since @var{op} is not necessarily modified by this insn.
3747 Rather, no subsequent instruction uses the contents of @var{op}.
3748
3749 @findex REG_UNUSED
3750 @item REG_UNUSED
3751 The register @var{op} being set by this insn will not be used in a
3752 subsequent insn.  This differs from a @code{REG_DEAD} note, which
3753 indicates that the value in an input will not be used subsequently.
3754 These two notes are independent; both may be present for the same
3755 register.
3756
3757 @findex REG_INC
3758 @item REG_INC
3759 The register @var{op} is incremented (or decremented; at this level
3760 there is no distinction) by an embedded side effect inside this insn.
3761 This means it appears in a @code{post_inc}, @code{pre_inc},
3762 @code{post_dec} or @code{pre_dec} expression.
3763
3764 @findex REG_NONNEG
3765 @item REG_NONNEG
3766 The register @var{op} is known to have a nonnegative value when this
3767 insn is reached.  This is used so that decrement and branch until zero
3768 instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
3769
3770 The @code{REG_NONNEG} note is added to insns only if the machine
3771 description has a @samp{decrement_and_branch_until_zero} pattern.
3772
3773 @findex REG_LABEL_OPERAND
3774 @item REG_LABEL_OPERAND
3775 This insn uses @var{op}, a @code{code_label} or a @code{note} of type
3776 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}, but is not a @code{jump_insn}, or it
3777 is a @code{jump_insn} that refers to the operand as an ordinary
3778 operand.  The label may still eventually be a jump target, but if so
3779 in an indirect jump in a subsequent insn.  The presence of this note
3780 allows jump optimization to be aware that @var{op} is, in fact, being
3781 used, and flow optimization to build an accurate flow graph.
3782
3783 @findex REG_LABEL_TARGET
3784 @item REG_LABEL_TARGET
3785 This insn is a @code{jump_insn} but not an @code{addr_vec} or
3786 @code{addr_diff_vec}.  It uses @var{op}, a @code{code_label} as a
3787 direct or indirect jump target.  Its purpose is similar to that of
3788 @code{REG_LABEL_OPERAND}.  This note is only present if the insn has
3789 multiple targets; the last label in the insn (in the highest numbered
3790 insn-field) goes into the @code{JUMP_LABEL} field and does not have a
3791 @code{REG_LABEL_TARGET} note.  @xref{Insns, JUMP_LABEL}.
3792
3793 @findex REG_CROSSING_JUMP
3794 @item REG_CROSSING_JUMP
3795 This insn is a branching instruction (either an unconditional jump or
3796 an indirect jump) which crosses between hot and cold sections, which
3797 could potentially be very far apart in the executable.  The presence
3798 of this note indicates to other optimizations that this branching
3799 instruction should not be ``collapsed'' into a simpler branching
3800 construct.  It is used when the optimization to partition basic blocks
3801 into hot and cold sections is turned on.
3802
3803 @findex REG_SETJMP
3804 @item REG_SETJMP 
3805 Appears attached to each @code{CALL_INSN} to @code{setjmp} or a 
3806 related function.
3807 @end table
3808
3809 The following notes describe attributes of outputs of an insn:
3810
3811 @table @code
3812 @findex REG_EQUIV
3813 @findex REG_EQUAL
3814 @item REG_EQUIV
3815 @itemx REG_EQUAL
3816 This note is only valid on an insn that sets only one register and
3817 indicates that that register will be equal to @var{op} at run time; the
3818 scope of this equivalence differs between the two types of notes.  The
3819 value which the insn explicitly copies into the register may look
3820 different from @var{op}, but they will be equal at run time.  If the
3821 output of the single @code{set} is a @code{strict_low_part} expression,
3822 the note refers to the register that is contained in @code{SUBREG_REG}
3823 of the @code{subreg} expression.
3824
3825 For @code{REG_EQUIV}, the register is equivalent to @var{op} throughout
3826 the entire function, and could validly be replaced in all its
3827 occurrences by @var{op}.  (``Validly'' here refers to the data flow of
3828 the program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
3829 example, when a constant is loaded into a register that is never
3830 assigned any other value, this kind of note is used.
3831
3832 When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a function,
3833 a note of this kind records that the register is equivalent to the stack
3834 slot where the parameter was passed.  Although in this case the register
3835 may be set by other insns, it is still valid to replace the register
3836 by the stack slot throughout the function.
3837
3838 A @code{REG_EQUIV} note is also used on an instruction which copies a
3839 register parameter into a pseudo-register at entry to a function, if
3840 there is a stack slot where that parameter could be stored.  Although
3841 other insns may set the pseudo-register, it is valid for the compiler to
3842 replace the pseudo-register by stack slot throughout the function,
3843 provided the compiler ensures that the stack slot is properly
3844 initialized by making the replacement in the initial copy instruction as
3845 well.  This is used on machines for which the calling convention
3846 allocates stack space for register parameters.  See
3847 @code{REG_PARM_STACK_SPACE} in @ref{Stack Arguments}.
3848
3849 In the case of @code{REG_EQUAL}, the register that is set by this insn
3850 will be equal to @var{op} at run time at the end of this insn but not
3851 necessarily elsewhere in the function.  In this case, @var{op}
3852 is typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence of
3853 insns such as a library call is used to perform an arithmetic operation,
3854 this kind of note is attached to the insn that produces or copies the
3855 final value.
3856
3857 These two notes are used in different ways by the compiler passes.
3858 @code{REG_EQUAL} is used by passes prior to register allocation (such as
3859 common subexpression elimination and loop optimization) to tell them how
3860 to think of that value.  @code{REG_EQUIV} notes are used by register
3861 allocation to indicate that there is an available substitute expression
3862 (either a constant or a @code{mem} expression for the location of a
3863 parameter on the stack) that may be used in place of a register if
3864 insufficient registers are available.
3865
3866 Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
3867 @code{REG_EQUIV} note and are not useful to the early optimization
3868 passes and pseudo registers that are equivalent to a memory location
3869 throughout their entire life, which is not detected until later in
3870 the compilation, all equivalences are initially indicated by an attached
3871 @code{REG_EQUAL} note.  In the early stages of register allocation, a
3872 @code{REG_EQUAL} note is changed into a @code{REG_EQUIV} note if
3873 @var{op} is a constant and the insn represents the only set of its
3874 destination register.
3875
3876 Thus, compiler passes prior to register allocation need only check for
3877 @code{REG_EQUAL} notes and passes subsequent to register allocation
3878 need only check for @code{REG_EQUIV} notes.
3879 @end table
3880
3881 These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs: one
3882 insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which has
3883 the inverse note pointing back to the first insn.
3884
3885 @table @code
3886 @findex REG_CC_SETTER
3887 @findex REG_CC_USER
3888 @item REG_CC_SETTER
3889 @itemx REG_CC_USER
3890 On machines that use @code{cc0}, the insns which set and use @code{cc0}
3891 set and use @code{cc0} are adjacent.  However, when branch delay slot
3892 filling is done, this may no longer be true.  In this case a
3893 @code{REG_CC_USER} note will be placed on the insn setting @code{cc0} to
3894 point to the insn using @code{cc0} and a @code{REG_CC_SETTER} note will
3895 be placed on the insn using @code{cc0} to point to the insn setting
3896 @code{cc0}.
3897 @end table
3898
3899 These values are only used in the @code{LOG_LINKS} field, and indicate
3900 the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
3901 a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
3902 they simply have mode @code{VOIDmode}, and are printed without any
3903 descriptive text.
3904
3905 @table @code
3906 @findex REG_DEP_TRUE
3907 @item REG_DEP_TRUE
3908 This indicates a true dependence (a read after write dependence).
3909
3910 @findex REG_DEP_OUTPUT
3911 @item REG_DEP_OUTPUT
3912 This indicates an output dependence (a write after write dependence).
3913
3914 @findex REG_DEP_ANTI
3915 @item REG_DEP_ANTI
3916 This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
3917
3918 @end table
3919
3920 These notes describe information gathered from gcov profile data.  They
3921 are stored in the @code{REG_NOTES} field of an insn as an
3922 @code{expr_list}.
3923
3924 @table @code
3925 @findex REG_BR_PROB
3926 @item REG_BR_PROB
3927 This is used to specify the ratio of branches to non-branches of a
3928 branch insn according to the profile data.  The value is stored as a
3929 value between 0 and REG_BR_PROB_BASE; larger values indicate a higher
3930 probability that the branch will be taken.
3931
3932 @findex REG_BR_PRED
3933 @item REG_BR_PRED
3934 These notes are found in JUMP insns after delayed branch scheduling
3935 has taken place.  They indicate both the direction and the likelihood
3936 of the JUMP@.  The format is a bitmask of ATTR_FLAG_* values.
3937
3938 @findex REG_FRAME_RELATED_EXPR
3939 @item REG_FRAME_RELATED_EXPR
3940 This is used on an RTX_FRAME_RELATED_P insn wherein the attached expression
3941 is used in place of the actual insn pattern.  This is done in cases where
3942 the pattern is either complex or misleading.
3943 @end table
3944
3945 For convenience, the machine mode in an @code{insn_list} or
3946 @code{expr_list} is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
3947
3948 @findex insn_list
3949 @findex expr_list
3950 The only difference between the expression codes @code{insn_list} and
3951 @code{expr_list} is that the first operand of an @code{insn_list} is
3952 assumed to be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's
3953 unique id; the first operand of an @code{expr_list} is printed in the
3954 ordinary way as an expression.
3955
3956 @node Calls
3957 @section RTL Representation of Function-Call Insns
3958 @cindex calling functions in RTL
3959 @cindex RTL function-call insns
3960 @cindex function-call insns
3961
3962 Insns that call subroutines have the RTL expression code @code{call_insn}.
3963 These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a special
3964 RTL expression code, @code{call}.
3965
3966 @cindex @code{call} usage
3967 A @code{call} expression has two operands, as follows:
3968
3969 @smallexample
3970 (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes})
3971 @end smallexample
3972
3973 @noindent
3974 Here @var{nbytes} is an operand that represents the number of bytes of
3975 argument data being passed to the subroutine, @var{fm} is a machine mode
3976 (which must equal as the definition of the @code{FUNCTION_MODE} macro in
3977 the machine description) and @var{addr} represents the address of the
3978 subroutine.
3979
3980 For a subroutine that returns no value, the @code{call} expression as
3981 shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
3982 also contain @code{use} or @code{clobber} expressions.
3983
3984 @cindex @code{BLKmode}, and function return values
3985 For a subroutine that returns a value whose mode is not @code{BLKmode},
3986 the value is returned in a hard register.  If this register's number is
3987 @var{r}, then the body of the call insn looks like this:
3988
3989 @smallexample
3990 (set (reg:@var{m} @var{r})
3991      (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes}))
3992 @end smallexample
3993
3994 @noindent
3995 This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
3996 appropriate register receives a useful value in this insn.
3997
3998 When a subroutine returns a @code{BLKmode} value, it is handled by
3999 passing to the subroutine the address of a place to store the value.
4000 So the call insn itself does not ``return'' any value, and it has the
4001 same RTL form as a call that returns nothing.
4002
4003 On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
4004 for example to contain the return address.  @code{call_insn} insns
4005 on these machines should have a body which is a @code{parallel}
4006 that contains both the @code{call} expression and @code{clobber}
4007 expressions that indicate which registers are destroyed.  Similarly,
4008 if the call instruction requires some register other than the stack
4009 pointer that is not explicitly mentioned in its RTL, a @code{use}
4010 subexpression should mention that register.
4011
4012 Functions that are called are assumed to modify all registers listed in
4013 the configuration macro @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
4014 Basics}) and, with the exception of @code{const} functions and library
4015 calls, to modify all of memory.
4016
4017 Insns containing just @code{use} expressions directly precede the
4018 @code{call_insn} insn to indicate which registers contain inputs to the
4019 function.  Similarly, if registers other than those in
4020 @code{CALL_USED_REGISTERS} are clobbered by the called function, insns
4021 containing a single @code{clobber} follow immediately after the call to
4022 indicate which registers.
4023
4024 @node Sharing
4025 @section Structure Sharing Assumptions
4026 @cindex sharing of RTL components
4027 @cindex RTL structure sharing assumptions
4028
4029 The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are unique;
4030 there do not exist two distinct objects representing the same value.
4031 In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL expression
4032 object of a certain kind appears in more than one place in the
4033 containing structure.
4034
4035 These assumptions refer to a single function; except for the RTL
4036 objects that describe global variables and external functions,
4037 and a few standard objects such as small integer constants,
4038 no RTL objects are common to two functions.
4039
4040 @itemize @bullet
4041 @cindex @code{reg}, RTL sharing
4042 @item
4043 Each pseudo-register has only a single @code{reg} object to represent it,
4044 and therefore only a single machine mode.
4045
4046 @cindex symbolic label
4047 @cindex @code{symbol_ref}, RTL sharing
4048 @item
4049 For any symbolic label, there is only one @code{symbol_ref} object
4050 referring to it.
4051
4052 @cindex @code{const_int}, RTL sharing
4053 @item
4054 All @code{const_int} expressions with equal values are shared.
4055
4056 @cindex @code{pc}, RTL sharing
4057 @item
4058 There is only one @code{pc} expression.
4059
4060 @cindex @code{cc0}, RTL sharing
4061 @item
4062 There is only one @code{cc0} expression.
4063
4064 @cindex @code{const_double}, RTL sharing
4065 @item
4066 There is only one @code{const_double} expression with value 0 for
4067 each floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
4068
4069 @cindex @code{const_vector}, RTL sharing
4070 @item
4071 There is only one @code{const_vector} expression with value 0 for
4072 each vector mode, be it an integer or a double constant vector.
4073
4074 @cindex @code{label_ref}, RTL sharing
4075 @cindex @code{scratch}, RTL sharing
4076 @item
4077 No @code{label_ref} or @code{scratch} appears in more than one place in
4078 the RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
4079 the insns in the function and assume that each time a @code{label_ref}
4080 or @code{scratch} is seen it is distinct from all others that are seen.
4081
4082 @cindex @code{mem}, RTL sharing
4083 @item
4084 Only one @code{mem} object is normally created for each static
4085 variable or stack slot, so these objects are frequently shared in all
4086 the places they appear.  However, separate but equal objects for these
4087 variables are occasionally made.
4088
4089 @cindex @code{asm_operands}, RTL sharing
4090 @item
4091 When a single @code{asm} statement has multiple output operands, a
4092 distinct @code{asm_operands} expression is made for each output operand.
4093 However, these all share the vector which contains the sequence of input
4094 operands.  This sharing is used later on to test whether two
4095 @code{asm_operands} expressions come from the same statement, so all
4096 optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
4097 vector at all.
4098
4099 @item
4100 No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
4101 except as described above.  Many passes of the compiler rely on this
4102 by assuming that they can modify RTL objects in place without unwanted
4103 side-effects on other insns.
4104
4105 @findex unshare_all_rtl
4106 @item
4107 During initial RTL generation, shared structure is freely introduced.
4108 After all the RTL for a function has been generated, all shared
4109 structure is copied by @code{unshare_all_rtl} in @file{emit-rtl.c},
4110 after which the above rules are guaranteed to be followed.
4111
4112 @findex copy_rtx_if_shared
4113 @item
4114 During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
4115 temporarily.  However, the shared structure is copied before the
4116 combiner is finished with the insn.  This is done by calling
4117 @code{copy_rtx_if_shared}, which is a subroutine of
4118 @code{unshare_all_rtl}.
4119 @end itemize
4120
4121 @node Reading RTL
4122 @section Reading RTL
4123
4124 To read an RTL object from a file, call @code{read_rtx}.  It takes one
4125 argument, a stdio stream, and returns a single RTL object.  This routine
4126 is defined in @file{read-rtl.c}.  It is not available in the compiler
4127 itself, only the various programs that generate the compiler back end
4128 from the machine description.
4129
4130 People frequently have the idea of using RTL stored as text in a file as
4131 an interface between a language front end and the bulk of GCC@.  This
4132 idea is not feasible.
4133
4134 GCC was designed to use RTL internally only.  Correct RTL for a given
4135 program is very dependent on the particular target machine.  And the RTL
4136 does not contain all the information about the program.
4137
4138 The proper way to interface GCC to a new language front end is with
4139 the ``tree'' data structure, described in the files @file{tree.h} and
4140 @file{tree.def}.  The documentation for this structure (@pxref{GENERIC})
4141 is incomplete.