OSDN Git Service

* init.c (build_default_init): Remove unused variable.
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / doc / rtl.texi
1 @c Copyright (C) 1988, 1989, 1992, 1994, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002
2 @c Free Software Foundation, Inc.
3 @c This is part of the GCC manual.
4 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
5
6 @node RTL
7 @chapter RTL Representation
8 @cindex RTL representation
9 @cindex representation of RTL
10 @cindex Register Transfer Language (RTL)
11
12 Most of the work of the compiler is done on an intermediate representation
13 called register transfer language.  In this language, the instructions to be
14 output are described, pretty much one by one, in an algebraic form that
15 describes what the instruction does.
16
17 RTL is inspired by Lisp lists.  It has both an internal form, made up of
18 structures that point at other structures, and a textual form that is used
19 in the machine description and in printed debugging dumps.  The textual
20 form uses nested parentheses to indicate the pointers in the internal form.
21
22 @menu
23 * RTL Objects::       Expressions vs vectors vs strings vs integers.
24 * RTL Classes::       Categories of RTL expression objects, and their structure.
25 * Accessors::         Macros to access expression operands or vector elts.
26 * Flags::             Other flags in an RTL expression.
27 * Machine Modes::     Describing the size and format of a datum.
28 * Constants::         Expressions with constant values.
29 * Regs and Memory::   Expressions representing register contents or memory.
30 * Arithmetic::        Expressions representing arithmetic on other expressions.
31 * Comparisons::       Expressions representing comparison of expressions.
32 * Bit-Fields::        Expressions representing bit-fields in memory or reg.
33 * Vector Operations:: Expressions involving vector datatypes.
34 * Conversions::       Extending, truncating, floating or fixing.
35 * RTL Declarations::  Declaring volatility, constancy, etc.
36 * Side Effects::      Expressions for storing in registers, etc.
37 * Incdec::            Embedded side-effects for autoincrement addressing.
38 * Assembler::         Representing @code{asm} with operands.
39 * Insns::             Expression types for entire insns.
40 * Calls::             RTL representation of function call insns.
41 * Sharing::           Some expressions are unique; others *must* be copied.
42 * Reading RTL::       Reading textual RTL from a file.
43 @end menu
44
45 @node RTL Objects
46 @section RTL Object Types
47 @cindex RTL object types
48
49 @cindex RTL integers
50 @cindex RTL strings
51 @cindex RTL vectors
52 @cindex RTL expression
53 @cindex RTX (See RTL)
54 RTL uses five kinds of objects: expressions, integers, wide integers,
55 strings and vectors.  Expressions are the most important ones.  An RTL
56 expression (``RTX'', for short) is a C structure, but it is usually
57 referred to with a pointer; a type that is given the typedef name
58 @code{rtx}.
59
60 An integer is simply an @code{int}; their written form uses decimal
61 digits.  A wide integer is an integral object whose type is
62 @code{HOST_WIDE_INT}; their written form uses decimal digits.
63
64 A string is a sequence of characters.  In core it is represented as a
65 @code{char *} in usual C fashion, and it is written in C syntax as well.
66 However, strings in RTL may never be null.  If you write an empty string in
67 a machine description, it is represented in core as a null pointer rather
68 than as a pointer to a null character.  In certain contexts, these null
69 pointers instead of strings are valid.  Within RTL code, strings are most
70 commonly found inside @code{symbol_ref} expressions, but they appear in
71 other contexts in the RTL expressions that make up machine descriptions.
72
73 In a machine description, strings are normally written with double
74 quotes, as you would in C.  However, strings in machine descriptions may
75 extend over many lines, which is invalid C, and adjacent string
76 constants are not concatenated as they are in C.  Any string constant
77 may be surrounded with a single set of parentheses.  Sometimes this
78 makes the machine description easier to read.
79
80 There is also a special syntax for strings, which can be useful when C
81 code is embedded in a machine description.  Wherever a string can
82 appear, it is also valid to write a C-style brace block.  The entire
83 brace block, including the outermost pair of braces, is considered to be
84 the string constant.  Double quote characters inside the braces are not
85 special.  Therefore, if you write string constants in the C code, you
86 need not escape each quote character with a backslash.
87
88 A vector contains an arbitrary number of pointers to expressions.  The
89 number of elements in the vector is explicitly present in the vector.
90 The written form of a vector consists of square brackets
91 (@samp{[@dots{}]}) surrounding the elements, in sequence and with
92 whitespace separating them.  Vectors of length zero are not created;
93 null pointers are used instead.
94
95 @cindex expression codes
96 @cindex codes, RTL expression
97 @findex GET_CODE
98 @findex PUT_CODE
99 Expressions are classified by @dfn{expression codes} (also called RTX
100 codes).  The expression code is a name defined in @file{rtl.def}, which is
101 also (in upper case) a C enumeration constant.  The possible expression
102 codes and their meanings are machine-independent.  The code of an RTX can
103 be extracted with the macro @code{GET_CODE (@var{x})} and altered with
104 @code{PUT_CODE (@var{x}, @var{newcode})}.
105
106 The expression code determines how many operands the expression contains,
107 and what kinds of objects they are.  In RTL, unlike Lisp, you cannot tell
108 by looking at an operand what kind of object it is.  Instead, you must know
109 from its context---from the expression code of the containing expression.
110 For example, in an expression of code @code{subreg}, the first operand is
111 to be regarded as an expression and the second operand as an integer.  In
112 an expression of code @code{plus}, there are two operands, both of which
113 are to be regarded as expressions.  In a @code{symbol_ref} expression,
114 there is one operand, which is to be regarded as a string.
115
116 Expressions are written as parentheses containing the name of the
117 expression type, its flags and machine mode if any, and then the operands
118 of the expression (separated by spaces).
119
120 Expression code names in the @samp{md} file are written in lower case,
121 but when they appear in C code they are written in upper case.  In this
122 manual, they are shown as follows: @code{const_int}.
123
124 @cindex (nil)
125 @cindex nil
126 In a few contexts a null pointer is valid where an expression is normally
127 wanted.  The written form of this is @code{(nil)}.
128
129 @node RTL Classes
130 @section RTL Classes and Formats
131 @cindex RTL classes
132 @cindex classes of RTX codes
133 @cindex RTX codes, classes of
134 @findex GET_RTX_CLASS
135
136 The various expression codes are divided into several @dfn{classes},
137 which are represented by single characters.  You can determine the class
138 of an RTX code with the macro @code{GET_RTX_CLASS (@var{code})}.
139 Currently, @file{rtx.def} defines these classes:
140
141 @table @code
142 @item o
143 An RTX code that represents an actual object, such as a register
144 (@code{REG}) or a memory location (@code{MEM}, @code{SYMBOL_REF}).
145 Constants and basic transforms on objects (@code{ADDRESSOF},
146 @code{HIGH}, @code{LO_SUM}) are also included.  Note that @code{SUBREG}
147 and @code{STRICT_LOW_PART} are not in this class, but in class @code{x}.
148
149 @item <
150 An RTX code for a comparison, such as @code{NE} or @code{LT}.
151
152 @item 1
153 An RTX code for a unary arithmetic operation, such as @code{NEG},
154 @code{NOT}, or @code{ABS}.  This category also includes value extension
155 (sign or zero) and conversions between integer and floating point.
156
157 @item c
158 An RTX code for a commutative binary operation, such as @code{PLUS} or
159 @code{AND}.  @code{NE} and @code{EQ} are comparisons, so they have class
160 @code{<}.
161
162 @item 2
163 An RTX code for a non-commutative binary operation, such as @code{MINUS},
164 @code{DIV}, or @code{ASHIFTRT}.
165
166 @item b
167 An RTX code for a bit-field operation.  Currently only
168 @code{ZERO_EXTRACT} and @code{SIGN_EXTRACT}.  These have three inputs
169 and are lvalues (so they can be used for insertion as well).
170 @xref{Bit-Fields}.
171
172 @item 3
173 An RTX code for other three input operations.  Currently only
174 @code{IF_THEN_ELSE}.
175
176 @item i
177 An RTX code for an entire instruction:  @code{INSN}, @code{JUMP_INSN}, and
178 @code{CALL_INSN}.  @xref{Insns}.
179
180 @item m
181 An RTX code for something that matches in insns, such as
182 @code{MATCH_DUP}.  These only occur in machine descriptions.
183
184 @item a
185 An RTX code for an auto-increment addressing mode, such as
186 @code{POST_INC}.
187
188 @item x
189 All other RTX codes.  This category includes the remaining codes used
190 only in machine descriptions (@code{DEFINE_*}, etc.).  It also includes
191 all the codes describing side effects (@code{SET}, @code{USE},
192 @code{CLOBBER}, etc.) and the non-insns that may appear on an insn
193 chain, such as @code{NOTE}, @code{BARRIER}, and @code{CODE_LABEL}.
194 @end table
195
196 @cindex RTL format
197 For each expression code, @file{rtl.def} specifies the number of
198 contained objects and their kinds using a sequence of characters
199 called the @dfn{format} of the expression code.  For example,
200 the format of @code{subreg} is @samp{ei}.
201
202 @cindex RTL format characters
203 These are the most commonly used format characters:
204
205 @table @code
206 @item e
207 An expression (actually a pointer to an expression).
208
209 @item i
210 An integer.
211
212 @item w
213 A wide integer.
214
215 @item s
216 A string.
217
218 @item E
219 A vector of expressions.
220 @end table
221
222 A few other format characters are used occasionally:
223
224 @table @code
225 @item u
226 @samp{u} is equivalent to @samp{e} except that it is printed differently
227 in debugging dumps.  It is used for pointers to insns.
228
229 @item n
230 @samp{n} is equivalent to @samp{i} except that it is printed differently
231 in debugging dumps.  It is used for the line number or code number of a
232 @code{note} insn.
233
234 @item S
235 @samp{S} indicates a string which is optional.  In the RTL objects in
236 core, @samp{S} is equivalent to @samp{s}, but when the object is read,
237 from an @samp{md} file, the string value of this operand may be omitted.
238 An omitted string is taken to be the null string.
239
240 @item V
241 @samp{V} indicates a vector which is optional.  In the RTL objects in
242 core, @samp{V} is equivalent to @samp{E}, but when the object is read
243 from an @samp{md} file, the vector value of this operand may be omitted.
244 An omitted vector is effectively the same as a vector of no elements.
245
246 @item 0
247 @samp{0} means a slot whose contents do not fit any normal category.
248 @samp{0} slots are not printed at all in dumps, and are often used in
249 special ways by small parts of the compiler.
250 @end table
251
252 There are macros to get the number of operands and the format
253 of an expression code:
254
255 @table @code
256 @findex GET_RTX_LENGTH
257 @item GET_RTX_LENGTH (@var{code})
258 Number of operands of an RTX of code @var{code}.
259
260 @findex GET_RTX_FORMAT
261 @item GET_RTX_FORMAT (@var{code})
262 The format of an RTX of code @var{code}, as a C string.
263 @end table
264
265 Some classes of RTX codes always have the same format.  For example, it
266 is safe to assume that all comparison operations have format @code{ee}.
267
268 @table @code
269 @item 1
270 All codes of this class have format @code{e}.
271
272 @item <
273 @itemx c
274 @itemx 2
275 All codes of these classes have format @code{ee}.
276
277 @item b
278 @itemx 3
279 All codes of these classes have format @code{eee}.
280
281 @item i
282 All codes of this class have formats that begin with @code{iuueiee}.
283 @xref{Insns}.  Note that not all RTL objects linked onto an insn chain
284 are of class @code{i}.
285
286 @item o
287 @itemx m
288 @itemx x
289 You can make no assumptions about the format of these codes.
290 @end table
291
292 @node Accessors
293 @section Access to Operands
294 @cindex accessors
295 @cindex access to operands
296 @cindex operand access
297
298 @findex XEXP
299 @findex XINT
300 @findex XWINT
301 @findex XSTR
302 Operands of expressions are accessed using the macros @code{XEXP},
303 @code{XINT}, @code{XWINT} and @code{XSTR}.  Each of these macros takes
304 two arguments: an expression-pointer (RTX) and an operand number
305 (counting from zero).  Thus,
306
307 @example
308 XEXP (@var{x}, 2)
309 @end example
310
311 @noindent
312 accesses operand 2 of expression @var{x}, as an expression.
313
314 @example
315 XINT (@var{x}, 2)
316 @end example
317
318 @noindent
319 accesses the same operand as an integer.  @code{XSTR}, used in the same
320 fashion, would access it as a string.
321
322 Any operand can be accessed as an integer, as an expression or as a string.
323 You must choose the correct method of access for the kind of value actually
324 stored in the operand.  You would do this based on the expression code of
325 the containing expression.  That is also how you would know how many
326 operands there are.
327
328 For example, if @var{x} is a @code{subreg} expression, you know that it has
329 two operands which can be correctly accessed as @code{XEXP (@var{x}, 0)}
330 and @code{XINT (@var{x}, 1)}.  If you did @code{XINT (@var{x}, 0)}, you
331 would get the address of the expression operand but cast as an integer;
332 that might occasionally be useful, but it would be cleaner to write
333 @code{(int) XEXP (@var{x}, 0)}.  @code{XEXP (@var{x}, 1)} would also
334 compile without error, and would return the second, integer operand cast as
335 an expression pointer, which would probably result in a crash when
336 accessed.  Nothing stops you from writing @code{XEXP (@var{x}, 28)} either,
337 but this will access memory past the end of the expression with
338 unpredictable results.
339
340 Access to operands which are vectors is more complicated.  You can use the
341 macro @code{XVEC} to get the vector-pointer itself, or the macros
342 @code{XVECEXP} and @code{XVECLEN} to access the elements and length of a
343 vector.
344
345 @table @code
346 @findex XVEC
347 @item XVEC (@var{exp}, @var{idx})
348 Access the vector-pointer which is operand number @var{idx} in @var{exp}.
349
350 @findex XVECLEN
351 @item XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})
352 Access the length (number of elements) in the vector which is
353 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an @code{int}.
354
355 @findex XVECEXP
356 @item XVECEXP (@var{exp}, @var{idx}, @var{eltnum})
357 Access element number @var{eltnum} in the vector which is
358 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an RTX@.
359
360 It is up to you to make sure that @var{eltnum} is not negative
361 and is less than @code{XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})}.
362 @end table
363
364 All the macros defined in this section expand into lvalues and therefore
365 can be used to assign the operands, lengths and vector elements as well as
366 to access them.
367
368 @node Flags
369 @section Flags in an RTL Expression
370 @cindex flags in RTL expression
371
372 RTL expressions contain several flags (one-bit bit-fields)
373 that are used in certain types of expression.  Most often they
374 are accessed with the following macros, which expand into lvalues.
375
376 @table @code
377 @findex CONSTANT_POOL_ADDRESS_P
378 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/u}
379 @cindex @code{unchanging}, in @code{symbol_ref}
380 @item CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
381 Nonzero in a @code{symbol_ref} if it refers to part of the current
382 function's constant pool.  For most targets these addresses are in a
383 @code{.rodata} section entirely separate from the function, but for
384 some targets the addresses are close to the beginning of the function.
385 In either case GCC assumes these addresses can be addressed directly,
386 perhaps with the help of base registers.
387 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
388
389 @findex CONST_OR_PURE_CALL_P
390 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
391 @cindex @code{unchanging}, in @code{call_insn}
392 @item CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
393 In a @code{call_insn}, @code{note}, or an @code{expr_list} for notes,
394 indicates that the insn represents a call to a const or pure function.
395 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
396
397 @findex INSN_ANNULLED_BRANCH_P
398 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/u}
399 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
400 @cindex @code{insn} and @samp{/u}
401 @cindex @code{unchanging}, in @code{jump_insn}, @code{call_insn} and @code{insn}
402 @item INSN_ANNULLED_BRANCH_P (@var{x})
403 In a @code{jump_insn}, @code{call_insn}, or @code{insn} indicates
404 that the branch is an annulling one.  See the discussion under
405 @code{sequence} below. Stored in the @code{unchanging} field and
406 printed as @samp{/u}.
407
408 @findex INSN_DEAD_CODE_P
409 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
410 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}
411 @item INSN_DEAD_CODE_P (@var{x})
412 In an @code{insn} during the dead-code elimination pass, nonzero if the
413 insn is dead.
414 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
415
416 @findex INSN_DELETED_P
417 @cindex @code{insn} and @samp{/v}
418 @cindex @code{call_insn} and @samp{/v}
419 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/v}
420 @cindex @code{code_label} and @samp{/v}
421 @cindex @code{barrier} and @samp{/v}
422 @cindex @code{note} and @samp{/v}
423 @cindex @code{volatil}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label}, @code{barrier}, and @code{note}
424 @item INSN_DELETED_P (@var{x})
425 In an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label},
426 @code{barrier}, or @code{note},
427 nonzero if the insn has been deleted.  Stored in the
428 @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
429
430 @findex INSN_FROM_TARGET_P
431 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
432 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
433 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
434 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn} and @code{jump_insn} and @code{call_insn}
435 @item INSN_FROM_TARGET_P (@var{x})
436 In an @code{insn} or @code{jump_insn} or @code{call_insn} in a delay
437 slot of a branch, indicates that the insn
438 is from the target of the branch.  If the branch insn has
439 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} set, this insn will only be executed if
440 the branch is taken.  For annulled branches with
441 @code{INSN_FROM_TARGET_P} clear, the insn will be executed only if the
442 branch is not taken.  When @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is not set,
443 this insn will always be executed.  Stored in the @code{in_struct}
444 field and printed as @samp{/s}.
445
446 @findex LABEL_OUTSIDE_LOOP_P
447 @cindex @code{label_ref} and @samp{/s}
448 @cindex @code{in_struct}, in @code{label_ref}
449 @item LABEL_OUTSIDE_LOOP_P (@var{x})
450 In @code{label_ref} expressions, nonzero if this is a reference to a
451 label that is outside the innermost loop containing the reference to the
452 label.  Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
453
454 @findex LABEL_PRESERVE_P
455 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
456 @cindex @code{note} and @samp{/i}
457 @cindex @code{in_struct}, in @code{code_label} and @code{note}
458 @item LABEL_PRESERVE_P (@var{x})
459 In a @code{code_label} or @code{note}, indicates that the label is referenced by
460 code or data not visible to the RTL of a given function.
461 Labels referenced by a non-local goto will have this bit set.  Stored
462 in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
463
464 @findex LABEL_REF_NONLOCAL_P
465 @cindex @code{label_ref} and @samp{/v}
466 @cindex @code{reg_label} and @samp{/v}
467 @cindex @code{volatil}, in @code{label_ref} and @code{reg_label}
468 @item LABEL_REF_NONLOCAL_P (@var{x})
469 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, nonzero if this is
470 a reference to a non-local label.
471 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
472
473 @findex MEM_IN_STRUCT_P
474 @cindex @code{mem} and @samp{/s}
475 @cindex @code{in_struct}, in @code{mem}
476 @item MEM_IN_STRUCT_P (@var{x})
477 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to an entire structure,
478 union or array, or to a component of one.  Zero for references to a
479 scalar variable or through a pointer to a scalar.  If both this flag and
480 @code{MEM_SCALAR_P} are clear, then we don't know whether this @code{mem}
481 is in a structure or not.  Both flags should never be simultaneously set.
482 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
483
484 @findex MEM_KEEP_ALIAS_SET_P
485 @cindex @code{mem} and @samp{/j}
486 @cindex @code{jump}, in @code{mem}
487 @item MEM_KEEP_ALIAS_SET_P (@var{x})
488 In @code{mem} expressions, 1 if we should keep the alias set for this
489 mem unchanged when we access a component.  Set to 1, for example, when we
490 are already in a non-addressable component of an aggregate.
491 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
492
493 @findex MEM_SCALAR_P
494 @cindex @code{mem} and @samp{/f}
495 @cindex @code{frame_related}, in @code{mem}
496 @item MEM_SCALAR_P (@var{x})
497 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to a scalar known not
498 to be a member of a structure, union, or array.  Zero for such
499 references and for indirections through pointers, even pointers pointing
500 to scalar types.  If both this flag and @code{MEM_IN_STRUCT_P} are clear,
501 then we don't know whether this @code{mem} is in a structure or not.
502 Both flags should never be simultaneously set.
503 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
504
505 @findex MEM_VOLATILE_P
506 @cindex @code{mem} and @samp{/v}
507 @cindex @code{asm_input} and @samp{/v}
508 @cindex @code{asm_operands} and @samp{/v}
509 @cindex @code{volatil}, in @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input}
510 @item MEM_VOLATILE_P (@var{x})
511 In @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input} expressions,
512 nonzero for volatile memory references.
513 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
514
515 @findex REG_FUNCTION_VALUE_P
516 @cindex @code{reg} and @samp{/i}
517 @cindex @code{integrated}, in @code{reg}
518 @item REG_FUNCTION_VALUE_P (@var{x})
519 Nonzero in a @code{reg} if it is the place in which this function's
520 value is going to be returned.  (This happens only in a hard
521 register.)  Stored in the @code{integrated} field and printed as
522 @samp{/i}.
523
524 @findex REG_LOOP_TEST_P
525 @cindex @code{reg} and @samp{/s}
526 @cindex @code{in_struct}, in @code{reg}
527 @item REG_LOOP_TEST_P (@var{x})
528 In @code{reg} expressions, nonzero if this register's entire life is
529 contained in the exit test code for some loop.  Stored in the
530 @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
531
532 @findex REG_POINTER
533 @cindex @code{reg} and @samp{/f}
534 @cindex @code{frame_related}, in @code{reg}
535 @item REG_POINTER (@var{x})
536 Nonzero in a @code{reg} if the register holds a pointer.  Stored in the
537 @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
538
539 @findex REG_USERVAR_P
540 @cindex @code{reg} and @samp{/v}
541 @cindex @code{volatil}, in @code{reg}
542 @item REG_USERVAR_P (@var{x})
543 In a @code{reg}, nonzero if it corresponds to a variable present in
544 the user's source code.  Zero for temporaries generated internally by
545 the compiler.  Stored in the @code{volatil} field and printed as
546 @samp{/v}.
547
548 The same hard register may be used also for collecting the values of
549 functions called by this one, but @code{REG_FUNCTION_VALUE_P} is zero
550 in this kind of use.
551
552 @findex RTX_FRAME_RELATED_P
553 @cindex @code{insn} and @samp{/f}
554 @cindex @code{call_insn} and @samp{/f}
555 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/f}
556 @cindex @code{barrier} and @samp{/f}
557 @cindex @code{set} and @samp{/f}
558 @cindex @code{frame_related}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{barrier}, and @code{set}
559 @item RTX_FRAME_RELATED_P (@var{x})
560 Nonzero in an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn},
561 @code{barrier}, or @code{set} which is part of a function prologue
562 and sets the stack pointer, sets the frame pointer, or saves a register.
563 This flag should also be set on an instruction that sets up a temporary
564 register to use in place of the frame pointer.
565 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
566
567 In particular, on RISC targets where there are limits on the sizes of
568 immediate constants, it is sometimes impossible to reach the register
569 save area directly from the stack pointer.  In that case, a temporary
570 register is used that is near enough to the register save area, and the
571 Canonical Frame Address, i.e., DWARF2's logical frame pointer, register
572 must (temporarily) be changed to be this temporary register.  So, the
573 instruction that sets this temporary register must be marked as
574 @code{RTX_FRAME_RELATED_P}.
575
576 If the marked instruction is overly complex (defined in terms of what
577 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle), you will also have to
578 create a @code{REG_FRAME_RELATED_EXPR} note and attach it to the
579 instruction.  This note should contain a simple expression of the
580 computation performed by this instruction, i.e., one that
581 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle.
582
583 This flag is required for exception handling support on targets with RTL
584 prologues.
585
586 @findex RTX_INTEGRATED_P
587 @cindex @code{insn} and @samp{/i}
588 @cindex @code{call_insn} and @samp{/i}
589 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/i}
590 @cindex @code{barrier} and @samp{/i}
591 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
592 @cindex @code{insn_list} and @samp{/i}
593 @cindex @code{const} and @samp{/i}
594 @cindex @code{note} and @samp{/i}
595 @cindex @code{integrated}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{barrier}, @code{code_label}, @code{insn_list}, @code{const}, and @code{note}
596 @item RTX_INTEGRATED_P (@var{x})
597 Nonzero in an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{barrier},
598 @code{code_label}, @code{insn_list}, @code{const}, or @code{note} if it
599 resulted from an in-line function call.
600 Stored in the @code{integrated} field and printed as @samp{/i}.
601
602 @findex RTX_UNCHANGING_P
603 @cindex @code{reg} and @samp{/u}
604 @cindex @code{mem} and @samp{/u}
605 @cindex @code{concat} and @samp{/u}
606 @cindex @code{unchanging}, in @code{reg} and @code{mem}
607 @item RTX_UNCHANGING_P (@var{x})
608 Nonzero in a @code{reg}, @code{mem}, or @code{concat} if the memory
609 is set at most once,
610 anywhere.  This does not mean that it is function invariant.
611 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
612
613 @findex SCHED_GROUP_P
614 @cindex @code{insn} and @samp{/i}
615 @cindex @code{call_insn} and @samp{/i}
616 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/i}
617 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
618 @cindex @code{barrier} and @samp{/i}
619 @cindex @code{note} and @samp{/i}
620 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}, @code{jump_insn}, @code{call_insn}, @code{code_label}, @code{barrier}, and @code{note}
621 @item SCHED_GROUP_P (@var{x})
622 During instruction scheduling, in an @code{insn}, @code{call_insn},
623 @code{jump_insn}, @code{code_label}, @code{barrier}, or
624 @code{note}, indicates that the
625 previous insn must be scheduled together with this insn.  This is used to
626 ensure that certain groups of instructions will not be split up by the
627 instruction scheduling pass, for example, @code{use} insns before
628 a @code{call_insn} may not be separated from the @code{call_insn}.
629 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
630
631 @findex SET_IS_RETURN_P
632 @cindex @code{insn} and @samp{/j}
633 @cindex @code{jump}, in @code{insn}
634 @item SET_IS_RETURN_P (@var{x})
635 For a @code{set}, nonzero if it is for a return.
636 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
637
638 @findex SIBLING_CALL_P
639 @cindex @code{call_insn} and @samp{/j}
640 @cindex @code{jump}, in @code{call_insn}
641 @item SIBLING_CALL_P (@var{x})
642 For a @code{call_insn}, nonzero if the insn is a sibling call.
643 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
644
645 @findex STRING_POOL_ADDRESS_P
646 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/f}
647 @cindex @code{frame_related}, in @code{symbol_ref}
648 @item STRING_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
649 For a @code{symbol_ref} expression, nonzero if it addresses this function's
650 string constant pool.
651 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
652
653 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
654 @cindex @code{subreg} and @samp{/u} and @samp{/v}
655 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
656 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
657 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P (@var{x})
658 Returns a value greater then zero for a @code{subreg} that has
659 @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} nonzero if the object being referenced is kept
660 zero-extended, zero if it is kept sign-extended, and less then zero if it is
661 extended some other way via the @code{ptr_extend} instruction.
662 Stored in the @code{unchanging}
663 field and @code{volatil} field, printed as @samp{/u} and @samp{/v}.
664 This macro may only be used to get the value it may not be used to change
665 the value.  Use @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET} to change the value.
666
667 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET
668 @cindex @code{subreg} and @samp{/u}
669 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
670 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
671 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET (@var{x})
672 Set the @code{unchanging} and @code{volatil} fields in a @code{subreg}
673 to reflect zero, sign, or other extension.  If @code{volatil} is
674 zero, then @code{unchanging} as nonzero means zero extension and as
675 zero means sign extension. If @code{volatil} is nonzero then some
676 other type of extension was done via the @code{ptr_extend} instruction.
677
678 @findex SUBREG_PROMOTED_VAR_P
679 @cindex @code{subreg} and @samp{/s}
680 @cindex @code{in_struct}, in @code{subreg}
681 @item SUBREG_PROMOTED_VAR_P (@var{x})
682 Nonzero in a @code{subreg} if it was made when accessing an object that
683 was promoted to a wider mode in accord with the @code{PROMOTED_MODE} machine
684 description macro (@pxref{Storage Layout}).  In this case, the mode of
685 the @code{subreg} is the declared mode of the object and the mode of
686 @code{SUBREG_REG} is the mode of the register that holds the object.
687 Promoted variables are always either sign- or zero-extended to the wider
688 mode on every assignment.  Stored in the @code{in_struct} field and
689 printed as @samp{/s}.
690
691 @findex SYMBOL_REF_FLAG
692 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/v}
693 @cindex @code{volatil}, in @code{symbol_ref}
694 @item SYMBOL_REF_FLAG (@var{x})
695 In a @code{symbol_ref}, this is used as a flag for machine-specific purposes.
696 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
697
698 @findex SYMBOL_REF_USED
699 @cindex @code{used}, in @code{symbol_ref}
700 @item SYMBOL_REF_USED (@var{x})
701 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been used.  This is
702 normally only used to ensure that @var{x} is only declared external
703 once.  Stored in the @code{used} field.
704
705 @findex SYMBOL_REF_WEAK
706 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/i}
707 @cindex @code{integrated}, in @code{symbol_ref}
708 @item SYMBOL_REF_WEAK (@var{x})
709 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been declared weak.
710 Stored in the @code{integrated} field and printed as @samp{/i}.
711 @end table
712
713 These are the fields to which the above macros refer:
714
715 @table @code
716 @findex call
717 @cindex @samp{/c} in RTL dump
718 @item call
719 This flag is currently unused.
720
721 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/c}.
722
723 @findex frame_related
724 @cindex @samp{/f} in RTL dump
725 @item frame_related
726 In an @code{insn} or @code{set} expression, 1 means that it is part of
727 a function prologue and sets the stack pointer, sets the frame pointer,
728 saves a register, or sets up a temporary register to use in place of the
729 frame pointer.
730
731 In @code{reg} expressions, 1 means that the register holds a pointer.
732
733 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means that the reference addresses
734 this function's string constant pool.
735
736 In @code{mem} expressions, 1 means that the reference is to a scalar.
737
738 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/f}.
739
740 @findex in_struct
741 @cindex @samp{/s} in RTL dump
742 @item in_struct
743 In @code{mem} expressions, it is 1 if the memory datum referred to is
744 all or part of a structure or array; 0 if it is (or might be) a scalar
745 variable.  A reference through a C pointer has 0 because the pointer
746 might point to a scalar variable.  This information allows the compiler
747 to determine something about possible cases of aliasing.
748
749 In @code{reg} expressions, it is 1 if the register has its entire life
750 contained within the test expression of some loop.
751
752 In @code{subreg} expressions, 1 means that the @code{subreg} is accessing
753 an object that has had its mode promoted from a wider mode.
754
755 In @code{label_ref} expressions, 1 means that the referenced label is
756 outside the innermost loop containing the insn in which the @code{label_ref}
757 was found.
758
759 In @code{code_label} expressions, it is 1 if the label may never be deleted.
760 This is used for labels which are the target of non-local gotos.  Such a
761 label that would have been deleted is replaced with a @code{note} of type
762 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
763
764 In an @code{insn} during dead-code elimination, 1 means that the insn is
765 dead code.
766
767 In an @code{insn} or @code{jump_insn} during reorg for an insn in the
768 delay slot of a branch,
769 1 means that this insn is from the target of the branch.
770
771 In an @code{insn} during instruction scheduling, 1 means that this insn
772 must be scheduled as part of a group together with the previous insn.
773
774 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/s}.
775
776 @findex integrated
777 @cindex @samp{/i} in RTL dump
778 @item integrated
779 In an @code{insn}, @code{insn_list}, or @code{const}, 1 means the RTL was
780 produced by procedure integration.
781
782 In @code{reg} expressions, 1 means the register contains
783 the value to be returned by the current function.  On
784 machines that pass parameters in registers, the same register number
785 may be used for parameters as well, but this flag is not set on such
786 uses.
787
788 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means the referenced symbol is weak.
789
790 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/i}.
791
792 @findex jump
793 @cindex @samp{/j} in RTL dump
794 @item jump
795 In a @code{mem} expression, 1 means we should keep the alias set for this
796 mem unchanged when we access a component.
797
798 In a @code{set}, 1 means it is for a return.
799
800 In a @code{call_insn}, 1 means it is a sibling call.
801
802 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/j}.
803
804 @findex unchanging
805 @cindex @samp{/u} in RTL dump
806 @item unchanging
807 In @code{reg} and @code{mem} expressions, 1 means
808 that the value of the expression never changes.
809
810 In @code{subreg} expressions, it is 1 if the @code{subreg} references an
811 unsigned object whose mode has been promoted to a wider mode.
812
813 In an @code{insn} or @code{jump_insn} in the delay slot of a branch
814 instruction, 1 means an annulling branch should be used.
815
816 In a @code{symbol_ref} expression, 1 means that this symbol addresses
817 something in the per-function constant pool.
818
819 In a @code{call_insn}, @code{note}, or an @code{expr_list} of notes,
820 1 means that this instruction is a call to a const or pure function.
821
822 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/u}.
823
824 @findex used
825 @item used
826 This flag is used directly (without an access macro) at the end of RTL
827 generation for a function, to count the number of times an expression
828 appears in insns.  Expressions that appear more than once are copied,
829 according to the rules for shared structure (@pxref{Sharing}).
830
831 For a @code{reg}, it is used directly (without an access macro) by the
832 leaf register renumbering code to ensure that each register is only
833 renumbered once.
834
835 In a @code{symbol_ref}, it indicates that an external declaration for
836 the symbol has already been written.
837
838 @findex volatil
839 @cindex @samp{/v} in RTL dump
840 @item volatil
841 @cindex volatile memory references
842 In a @code{mem}, @code{asm_operands}, or @code{asm_input}
843 expression, it is 1 if the memory
844 reference is volatile.  Volatile memory references may not be deleted,
845 reordered or combined.
846
847 In a @code{symbol_ref} expression, it is used for machine-specific
848 purposes.
849
850 In a @code{reg} expression, it is 1 if the value is a user-level variable.
851 0 indicates an internal compiler temporary.
852
853 In an @code{insn}, 1 means the insn has been deleted.
854
855 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, 1 means a reference
856 to a non-local label.
857
858 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/v}.
859 @end table
860
861 @node Machine Modes
862 @section Machine Modes
863 @cindex machine modes
864
865 @findex enum machine_mode
866 A machine mode describes a size of data object and the representation used
867 for it.  In the C code, machine modes are represented by an enumeration
868 type, @code{enum machine_mode}, defined in @file{machmode.def}.  Each RTL
869 expression has room for a machine mode and so do certain kinds of tree
870 expressions (declarations and types, to be precise).
871
872 In debugging dumps and machine descriptions, the machine mode of an RTL
873 expression is written after the expression code with a colon to separate
874 them.  The letters @samp{mode} which appear at the end of each machine mode
875 name are omitted.  For example, @code{(reg:SI 38)} is a @code{reg}
876 expression with machine mode @code{SImode}.  If the mode is
877 @code{VOIDmode}, it is not written at all.
878
879 Here is a table of machine modes.  The term ``byte'' below refers to an
880 object of @code{BITS_PER_UNIT} bits (@pxref{Storage Layout}).
881
882 @table @code
883 @findex BImode
884 @item BImode
885 ``Bit'' mode represents a single bit, for predicate registers.
886
887 @findex QImode
888 @item QImode
889 ``Quarter-Integer'' mode represents a single byte treated as an integer.
890
891 @findex HImode
892 @item HImode
893 ``Half-Integer'' mode represents a two-byte integer.
894
895 @findex PSImode
896 @item PSImode
897 ``Partial Single Integer'' mode represents an integer which occupies
898 four bytes but which doesn't really use all four.  On some machines,
899 this is the right mode to use for pointers.
900
901 @findex SImode
902 @item SImode
903 ``Single Integer'' mode represents a four-byte integer.
904
905 @findex PDImode
906 @item PDImode
907 ``Partial Double Integer'' mode represents an integer which occupies
908 eight bytes but which doesn't really use all eight.  On some machines,
909 this is the right mode to use for certain pointers.
910
911 @findex DImode
912 @item DImode
913 ``Double Integer'' mode represents an eight-byte integer.
914
915 @findex TImode
916 @item TImode
917 ``Tetra Integer'' (?) mode represents a sixteen-byte integer.
918
919 @findex OImode
920 @item OImode
921 ``Octa Integer'' (?) mode represents a thirty-two-byte integer.
922
923 @findex QFmode
924 @item QFmode
925 ``Quarter-Floating'' mode represents a quarter-precision (single byte)
926 floating point number.
927
928 @findex HFmode
929 @item HFmode
930 ``Half-Floating'' mode represents a half-precision (two byte) floating
931 point number.
932
933 @findex TQFmode
934 @item TQFmode
935 ``Three-Quarter-Floating'' (?) mode represents a three-quarter-precision
936 (three byte) floating point number.
937
938 @findex SFmode
939 @item SFmode
940 ``Single Floating'' mode represents a four byte floating point number.
941 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
942 this is a single-precision IEEE floating point number; it can also be
943 used for double-precision (on processors with 16-bit bytes) and
944 single-precision VAX and IBM types.
945
946 @findex DFmode
947 @item DFmode
948 ``Double Floating'' mode represents an eight byte floating point number.
949 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
950 this is a double-precision IEEE floating point number.
951
952 @findex XFmode
953 @item XFmode
954 ``Extended Floating'' mode represents a twelve byte floating point
955 number.  This mode is used for IEEE extended floating point.  On some
956 systems not all bits within these bytes will actually be used.
957
958 @findex TFmode
959 @item TFmode
960 ``Tetra Floating'' mode represents a sixteen byte floating point number.
961 This gets used for both the 96-bit extended IEEE floating-point types
962 padded to 128 bits, and true 128-bit extended IEEE floating-point types.
963
964 @findex CCmode
965 @item CCmode
966 ``Condition Code'' mode represents the value of a condition code, which
967 is a machine-specific set of bits used to represent the result of a
968 comparison operation.  Other machine-specific modes may also be used for
969 the condition code.  These modes are not used on machines that use
970 @code{cc0} (see @pxref{Condition Code}).
971
972 @findex BLKmode
973 @item BLKmode
974 ``Block'' mode represents values that are aggregates to which none of
975 the other modes apply.  In RTL, only memory references can have this mode,
976 and only if they appear in string-move or vector instructions.  On machines
977 which have no such instructions, @code{BLKmode} will not appear in RTL@.
978
979 @findex VOIDmode
980 @item VOIDmode
981 Void mode means the absence of a mode or an unspecified mode.
982 For example, RTL expressions of code @code{const_int} have mode
983 @code{VOIDmode} because they can be taken to have whatever mode the context
984 requires.  In debugging dumps of RTL, @code{VOIDmode} is expressed by
985 the absence of any mode.
986
987 @findex QCmode
988 @findex HCmode
989 @findex SCmode
990 @findex DCmode
991 @findex XCmode
992 @findex TCmode
993 @item QCmode, HCmode, SCmode, DCmode, XCmode, TCmode
994 These modes stand for a complex number represented as a pair of floating
995 point values.  The floating point values are in @code{QFmode},
996 @code{HFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode}, @code{XFmode}, and
997 @code{TFmode}, respectively.
998
999 @findex CQImode
1000 @findex CHImode
1001 @findex CSImode
1002 @findex CDImode
1003 @findex CTImode
1004 @findex COImode
1005 @item CQImode, CHImode, CSImode, CDImode, CTImode, COImode
1006 These modes stand for a complex number represented as a pair of integer
1007 values.  The integer values are in @code{QImode}, @code{HImode},
1008 @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and @code{OImode},
1009 respectively.
1010 @end table
1011
1012 The machine description defines @code{Pmode} as a C macro which expands
1013 into the machine mode used for addresses.  Normally this is the mode
1014 whose size is @code{BITS_PER_WORD}, @code{SImode} on 32-bit machines.
1015
1016 The only modes which a machine description @i{must} support are
1017 @code{QImode}, and the modes corresponding to @code{BITS_PER_WORD},
1018 @code{FLOAT_TYPE_SIZE} and @code{DOUBLE_TYPE_SIZE}.
1019 The compiler will attempt to use @code{DImode} for 8-byte structures and
1020 unions, but this can be prevented by overriding the definition of
1021 @code{MAX_FIXED_MODE_SIZE}.  Alternatively, you can have the compiler
1022 use @code{TImode} for 16-byte structures and unions.  Likewise, you can
1023 arrange for the C type @code{short int} to avoid using @code{HImode}.
1024
1025 @cindex mode classes
1026 Very few explicit references to machine modes remain in the compiler and
1027 these few references will soon be removed.  Instead, the machine modes
1028 are divided into mode classes.  These are represented by the enumeration
1029 type @code{enum mode_class} defined in @file{machmode.h}.  The possible
1030 mode classes are:
1031
1032 @table @code
1033 @findex MODE_INT
1034 @item MODE_INT
1035 Integer modes.  By default these are @code{BImode}, @code{QImode},
1036 @code{HImode}, @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and
1037 @code{OImode}.
1038
1039 @findex MODE_PARTIAL_INT
1040 @item MODE_PARTIAL_INT
1041 The ``partial integer'' modes, @code{PQImode}, @code{PHImode},
1042 @code{PSImode} and @code{PDImode}.
1043
1044 @findex MODE_FLOAT
1045 @item MODE_FLOAT
1046 Floating point modes.  By default these are @code{QFmode},
1047 @code{HFmode}, @code{TQFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode},
1048 @code{XFmode} and @code{TFmode}.
1049
1050 @findex MODE_COMPLEX_INT
1051 @item MODE_COMPLEX_INT
1052 Complex integer modes.  (These are not currently implemented).
1053
1054 @findex MODE_COMPLEX_FLOAT
1055 @item MODE_COMPLEX_FLOAT
1056 Complex floating point modes.  By default these are @code{QCmode},
1057 @code{HCmode}, @code{SCmode}, @code{DCmode}, @code{XCmode}, and
1058 @code{TCmode}.
1059
1060 @findex MODE_FUNCTION
1061 @item MODE_FUNCTION
1062 Algol or Pascal function variables including a static chain.
1063 (These are not currently implemented).
1064
1065 @findex MODE_CC
1066 @item MODE_CC
1067 Modes representing condition code values.  These are @code{CCmode} plus
1068 any modes listed in the @code{EXTRA_CC_MODES} macro.  @xref{Jump Patterns},
1069 also see @ref{Condition Code}.
1070
1071 @findex MODE_RANDOM
1072 @item MODE_RANDOM
1073 This is a catchall mode class for modes which don't fit into the above
1074 classes.  Currently @code{VOIDmode} and @code{BLKmode} are in
1075 @code{MODE_RANDOM}.
1076 @end table
1077
1078 Here are some C macros that relate to machine modes:
1079
1080 @table @code
1081 @findex GET_MODE
1082 @item GET_MODE (@var{x})
1083 Returns the machine mode of the RTX @var{x}.
1084
1085 @findex PUT_MODE
1086 @item PUT_MODE (@var{x}, @var{newmode})
1087 Alters the machine mode of the RTX @var{x} to be @var{newmode}.
1088
1089 @findex NUM_MACHINE_MODES
1090 @item NUM_MACHINE_MODES
1091 Stands for the number of machine modes available on the target
1092 machine.  This is one greater than the largest numeric value of any
1093 machine mode.
1094
1095 @findex GET_MODE_NAME
1096 @item GET_MODE_NAME (@var{m})
1097 Returns the name of mode @var{m} as a string.
1098
1099 @findex GET_MODE_CLASS
1100 @item GET_MODE_CLASS (@var{m})
1101 Returns the mode class of mode @var{m}.
1102
1103 @findex GET_MODE_WIDER_MODE
1104 @item GET_MODE_WIDER_MODE (@var{m})
1105 Returns the next wider natural mode.  For example, the expression
1106 @code{GET_MODE_WIDER_MODE (QImode)} returns @code{HImode}.
1107
1108 @findex GET_MODE_SIZE
1109 @item GET_MODE_SIZE (@var{m})
1110 Returns the size in bytes of a datum of mode @var{m}.
1111
1112 @findex GET_MODE_BITSIZE
1113 @item GET_MODE_BITSIZE (@var{m})
1114 Returns the size in bits of a datum of mode @var{m}.
1115
1116 @findex GET_MODE_MASK
1117 @item GET_MODE_MASK (@var{m})
1118 Returns a bitmask containing 1 for all bits in a word that fit within
1119 mode @var{m}.  This macro can only be used for modes whose bitsize is
1120 less than or equal to @code{HOST_BITS_PER_INT}.
1121
1122 @findex GET_MODE_ALIGNMENT
1123 @item GET_MODE_ALIGNMENT (@var{m})
1124 Return the required alignment, in bits, for an object of mode @var{m}.
1125
1126 @findex GET_MODE_UNIT_SIZE
1127 @item GET_MODE_UNIT_SIZE (@var{m})
1128 Returns the size in bytes of the subunits of a datum of mode @var{m}.
1129 This is the same as @code{GET_MODE_SIZE} except in the case of complex
1130 modes.  For them, the unit size is the size of the real or imaginary
1131 part.
1132
1133 @findex GET_MODE_NUNITS
1134 @item GET_MODE_NUNITS (@var{m})
1135 Returns the number of units contained in a mode, i.e.,
1136 @code{GET_MODE_SIZE} divided by @code{GET_MODE_UNIT_SIZE}.
1137
1138 @findex GET_CLASS_NARROWEST_MODE
1139 @item GET_CLASS_NARROWEST_MODE (@var{c})
1140 Returns the narrowest mode in mode class @var{c}.
1141 @end table
1142
1143 @findex byte_mode
1144 @findex word_mode
1145 The global variables @code{byte_mode} and @code{word_mode} contain modes
1146 whose classes are @code{MODE_INT} and whose bitsizes are either
1147 @code{BITS_PER_UNIT} or @code{BITS_PER_WORD}, respectively.  On 32-bit
1148 machines, these are @code{QImode} and @code{SImode}, respectively.
1149
1150 @node Constants
1151 @section Constant Expression Types
1152 @cindex RTL constants
1153 @cindex RTL constant expression types
1154
1155 The simplest RTL expressions are those that represent constant values.
1156
1157 @table @code
1158 @findex const_int
1159 @item (const_int @var{i})
1160 This type of expression represents the integer value @var{i}.  @var{i}
1161 is customarily accessed with the macro @code{INTVAL} as in
1162 @code{INTVAL (@var{exp})}, which is equivalent to @code{XWINT (@var{exp}, 0)}.
1163
1164 @findex const0_rtx
1165 @findex const1_rtx
1166 @findex const2_rtx
1167 @findex constm1_rtx
1168 There is only one expression object for the integer value zero; it is
1169 the value of the variable @code{const0_rtx}.  Likewise, the only
1170 expression for integer value one is found in @code{const1_rtx}, the only
1171 expression for integer value two is found in @code{const2_rtx}, and the
1172 only expression for integer value negative one is found in
1173 @code{constm1_rtx}.  Any attempt to create an expression of code
1174 @code{const_int} and value zero, one, two or negative one will return
1175 @code{const0_rtx}, @code{const1_rtx}, @code{const2_rtx} or
1176 @code{constm1_rtx} as appropriate.
1177
1178 @findex const_true_rtx
1179 Similarly, there is only one object for the integer whose value is
1180 @code{STORE_FLAG_VALUE}.  It is found in @code{const_true_rtx}.  If
1181 @code{STORE_FLAG_VALUE} is one, @code{const_true_rtx} and
1182 @code{const1_rtx} will point to the same object.  If
1183 @code{STORE_FLAG_VALUE} is @minus{}1, @code{const_true_rtx} and
1184 @code{constm1_rtx} will point to the same object.
1185
1186 @findex const_double
1187 @item (const_double:@var{m} @var{addr} @var{i0} @var{i1} @dots{})
1188 Represents either a floating-point constant of mode @var{m} or an
1189 integer constant too large to fit into @code{HOST_BITS_PER_WIDE_INT}
1190 bits but small enough to fit within twice that number of bits (GCC
1191 does not provide a mechanism to represent even larger constants).  In
1192 the latter case, @var{m} will be @code{VOIDmode}.
1193
1194 @findex const_vector
1195 @item (const_vector:@var{m} [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
1196 Represents a vector constant.  The square brackets stand for the vector
1197 containing the constant elements.  @var{x0}, @var{x1} and so on are
1198 the @code{const_int} or @code{const_double} elements.
1199
1200 The number of units in a @code{const_vector} is obtained with the macro
1201 @code{CONST_VECTOR_NUNITS} as in @code{CONST_VECTOR_NUNITS (@var{v})}.
1202
1203 Individual elements in a vector constant are accessed with the macro
1204 @code{CONST_VECTOR_ELT} as in @code{CONST_VECTOR_ELT (@var{v}, @var{n})}
1205 where @var{v} is the vector constant and @var{n} is the element
1206 desired.
1207
1208 @findex CONST_DOUBLE_MEM
1209 @findex CONST_DOUBLE_CHAIN
1210 @var{addr} is used to contain the @code{mem} expression that corresponds
1211 to the location in memory that at which the constant can be found.  If
1212 it has not been allocated a memory location, but is on the chain of all
1213 @code{const_double} expressions in this compilation (maintained using an
1214 undisplayed field), @var{addr} contains @code{const0_rtx}.  If it is not
1215 on the chain, @var{addr} contains @code{cc0_rtx}.  @var{addr} is
1216 customarily accessed with the macro @code{CONST_DOUBLE_MEM} and the
1217 chain field via @code{CONST_DOUBLE_CHAIN}.
1218
1219 @findex CONST_DOUBLE_LOW
1220 If @var{m} is @code{VOIDmode}, the bits of the value are stored in
1221 @var{i0} and @var{i1}.  @var{i0} is customarily accessed with the macro
1222 @code{CONST_DOUBLE_LOW} and @var{i1} with @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.
1223
1224 If the constant is floating point (regardless of its precision), then
1225 the number of integers used to store the value depends on the size of
1226 @code{REAL_VALUE_TYPE} (@pxref{Floating Point}).  The integers
1227 represent a floating point number, but not precisely in the target
1228 machine's or host machine's floating point format.  To convert them to
1229 the precise bit pattern used by the target machine, use the macro
1230 @code{REAL_VALUE_TO_TARGET_DOUBLE} and friends (@pxref{Data Output}).
1231
1232 @findex CONST0_RTX
1233 @findex CONST1_RTX
1234 @findex CONST2_RTX
1235 The macro @code{CONST0_RTX (@var{mode})} refers to an expression with
1236 value 0 in mode @var{mode}.  If mode @var{mode} is of mode class
1237 @code{MODE_INT}, it returns @code{const0_rtx}.  If mode @var{mode} is of
1238 mode class @code{MODE_FLOAT}, it returns a @code{CONST_DOUBLE}
1239 expression in mode @var{mode}.  Otherwise, it returns a
1240 @code{CONST_VECTOR} expression in mode @var{mode}.  Similarly, the macro
1241 @code{CONST1_RTX (@var{mode})} refers to an expression with value 1 in
1242 mode @var{mode} and similarly for @code{CONST2_RTX}.  The
1243 @code{CONST1_RTX} and @code{CONST2_RTX} macros are undefined
1244 for vector modes.
1245
1246 @findex const_string
1247 @item (const_string @var{str})
1248 Represents a constant string with value @var{str}.  Currently this is
1249 used only for insn attributes (@pxref{Insn Attributes}) since constant
1250 strings in C are placed in memory.
1251
1252 @findex symbol_ref
1253 @item (symbol_ref:@var{mode} @var{symbol})
1254 Represents the value of an assembler label for data.  @var{symbol} is
1255 a string that describes the name of the assembler label.  If it starts
1256 with a @samp{*}, the label is the rest of @var{symbol} not including
1257 the @samp{*}.  Otherwise, the label is @var{symbol}, usually prefixed
1258 with @samp{_}.
1259
1260 The @code{symbol_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1261 Usually that is the only mode for which a symbol is directly valid.
1262
1263 @findex label_ref
1264 @item (label_ref @var{label})
1265 Represents the value of an assembler label for code.  It contains one
1266 operand, an expression, which must be a @code{code_label} or a @code{note}
1267 of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} that appears in the instruction
1268 sequence to identify the place where the label should go.
1269
1270 The reason for using a distinct expression type for code label
1271 references is so that jump optimization can distinguish them.
1272
1273 @item (const:@var{m} @var{exp})
1274 Represents a constant that is the result of an assembly-time
1275 arithmetic computation.  The operand, @var{exp}, is an expression that
1276 contains only constants (@code{const_int}, @code{symbol_ref} and
1277 @code{label_ref} expressions) combined with @code{plus} and
1278 @code{minus}.  However, not all combinations are valid, since the
1279 assembler cannot do arbitrary arithmetic on relocatable symbols.
1280
1281 @var{m} should be @code{Pmode}.
1282
1283 @findex high
1284 @item (high:@var{m} @var{exp})
1285 Represents the high-order bits of @var{exp}, usually a
1286 @code{symbol_ref}.  The number of bits is machine-dependent and is
1287 normally the number of bits specified in an instruction that initializes
1288 the high order bits of a register.  It is used with @code{lo_sum} to
1289 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines to
1290 reference a global memory location.
1291
1292 @var{m} should be @code{Pmode}.
1293 @end table
1294
1295 @node Regs and Memory
1296 @section Registers and Memory
1297 @cindex RTL register expressions
1298 @cindex RTL memory expressions
1299
1300 Here are the RTL expression types for describing access to machine
1301 registers and to main memory.
1302
1303 @table @code
1304 @findex reg
1305 @cindex hard registers
1306 @cindex pseudo registers
1307 @item (reg:@var{m} @var{n})
1308 For small values of the integer @var{n} (those that are less than
1309 @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER}), this stands for a reference to machine
1310 register number @var{n}: a @dfn{hard register}.  For larger values of
1311 @var{n}, it stands for a temporary value or @dfn{pseudo register}.
1312 The compiler's strategy is to generate code assuming an unlimited
1313 number of such pseudo registers, and later convert them into hard
1314 registers or into memory references.
1315
1316 @var{m} is the machine mode of the reference.  It is necessary because
1317 machines can generally refer to each register in more than one mode.
1318 For example, a register may contain a full word but there may be
1319 instructions to refer to it as a half word or as a single byte, as
1320 well as instructions to refer to it as a floating point number of
1321 various precisions.
1322
1323 Even for a register that the machine can access in only one mode,
1324 the mode must always be specified.
1325
1326 The symbol @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER} is defined by the machine
1327 description, since the number of hard registers on the machine is an
1328 invariant characteristic of the machine.  Note, however, that not
1329 all of the machine registers must be general registers.  All the
1330 machine registers that can be used for storage of data are given
1331 hard register numbers, even those that can be used only in certain
1332 instructions or can hold only certain types of data.
1333
1334 A hard register may be accessed in various modes throughout one
1335 function, but each pseudo register is given a natural mode
1336 and is accessed only in that mode.  When it is necessary to describe
1337 an access to a pseudo register using a nonnatural mode, a @code{subreg}
1338 expression is used.
1339
1340 A @code{reg} expression with a machine mode that specifies more than
1341 one word of data may actually stand for several consecutive registers.
1342 If in addition the register number specifies a hardware register, then
1343 it actually represents several consecutive hardware registers starting
1344 with the specified one.
1345
1346 Each pseudo register number used in a function's RTL code is
1347 represented by a unique @code{reg} expression.
1348
1349 @findex FIRST_VIRTUAL_REGISTER
1350 @findex LAST_VIRTUAL_REGISTER
1351 Some pseudo register numbers, those within the range of
1352 @code{FIRST_VIRTUAL_REGISTER} to @code{LAST_VIRTUAL_REGISTER} only
1353 appear during the RTL generation phase and are eliminated before the
1354 optimization phases.  These represent locations in the stack frame that
1355 cannot be determined until RTL generation for the function has been
1356 completed.  The following virtual register numbers are defined:
1357
1358 @table @code
1359 @findex VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1360 @item VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1361 This points to the first word of the incoming arguments passed on the
1362 stack.  Normally these arguments are placed there by the caller, but the
1363 callee may have pushed some arguments that were previously passed in
1364 registers.
1365
1366 @cindex @code{FIRST_PARM_OFFSET} and virtual registers
1367 @cindex @code{ARG_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1368 When RTL generation is complete, this virtual register is replaced
1369 by the sum of the register given by @code{ARG_POINTER_REGNUM} and the
1370 value of @code{FIRST_PARM_OFFSET}.
1371
1372 @findex VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1373 @cindex @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} and virtual registers
1374 @item VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1375 If @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} is defined, this points to immediately
1376 above the first variable on the stack.  Otherwise, it points to the
1377 first variable on the stack.
1378
1379 @cindex @code{STARTING_FRAME_OFFSET} and virtual registers
1380 @cindex @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1381 @code{VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM} is replaced with the sum of the
1382 register given by @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and the value
1383 @code{STARTING_FRAME_OFFSET}.
1384
1385 @findex VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1386 @item VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1387 This points to the location of dynamically allocated memory on the stack
1388 immediately after the stack pointer has been adjusted by the amount of
1389 memory desired.
1390
1391 @cindex @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET} and virtual registers
1392 @cindex @code{STACK_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1393 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1394 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET}.
1395
1396 @findex VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1397 @item VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1398 This points to the location in the stack at which outgoing arguments
1399 should be written when the stack is pre-pushed (arguments pushed using
1400 push insns should always use @code{STACK_POINTER_REGNUM}).
1401
1402 @cindex @code{STACK_POINTER_OFFSET} and virtual registers
1403 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1404 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_POINTER_OFFSET}.
1405 @end table
1406
1407 @findex subreg
1408 @item (subreg:@var{m} @var{reg} @var{bytenum})
1409 @code{subreg} expressions are used to refer to a register in a machine
1410 mode other than its natural one, or to refer to one register of
1411 a multi-part @code{reg} that actually refers to several registers.
1412
1413 Each pseudo-register has a natural mode.  If it is necessary to
1414 operate on it in a different mode---for example, to perform a fullword
1415 move instruction on a pseudo-register that contains a single
1416 byte---the pseudo-register must be enclosed in a @code{subreg}.  In
1417 such a case, @var{bytenum} is zero.
1418
1419 Usually @var{m} is at least as narrow as the mode of @var{reg}, in which
1420 case it is restricting consideration to only the bits of @var{reg} that
1421 are in @var{m}.
1422
1423 Sometimes @var{m} is wider than the mode of @var{reg}.  These
1424 @code{subreg} expressions are often called @dfn{paradoxical}.  They are
1425 used in cases where we want to refer to an object in a wider mode but do
1426 not care what value the additional bits have.  The reload pass ensures
1427 that paradoxical references are only made to hard registers.
1428
1429 The other use of @code{subreg} is to extract the individual registers of
1430 a multi-register value.  Machine modes such as @code{DImode} and
1431 @code{TImode} can indicate values longer than a word, values which
1432 usually require two or more consecutive registers.  To access one of the
1433 registers, use a @code{subreg} with mode @code{SImode} and a
1434 @var{bytenum} offset that says which register.
1435
1436 Storing in a non-paradoxical @code{subreg} has undefined results for
1437 bits belonging to the same word as the @code{subreg}.  This laxity makes
1438 it easier to generate efficient code for such instructions.  To
1439 represent an instruction that preserves all the bits outside of those in
1440 the @code{subreg}, use @code{strict_low_part} around the @code{subreg}.
1441
1442 @cindex @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1443 The compilation parameter @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says
1444 that byte number zero is part of the most significant word; otherwise,
1445 it is part of the least significant word.
1446
1447 @cindex @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1448 The compilation parameter @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says
1449 that byte number zero is the most significant byte within a word;
1450 otherwise, it is the least significant byte within a word.
1451
1452 @cindex @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}, (lack of) effect on @code{subreg}
1453 On a few targets, @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN} disagrees with
1454 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}.
1455 However, most parts of the compiler treat floating point values as if
1456 they had the same endianness as integer values.  This works because
1457 they handle them solely as a collection of integer values, with no
1458 particular numerical value.  Only real.c and the runtime libraries
1459 care about @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}.
1460
1461 @cindex combiner pass
1462 @cindex reload pass
1463 @cindex @code{subreg}, special reload handling
1464 Between the combiner pass and the reload pass, it is possible to have a
1465 paradoxical @code{subreg} which contains a @code{mem} instead of a
1466 @code{reg} as its first operand.  After the reload pass, it is also
1467 possible to have a non-paradoxical @code{subreg} which contains a
1468 @code{mem}; this usually occurs when the @code{mem} is a stack slot
1469 which replaced a pseudo register.
1470
1471 Note that it is not valid to access a @code{DFmode} value in @code{SFmode}
1472 using a @code{subreg}.  On some machines the most significant part of a
1473 @code{DFmode} value does not have the same format as a single-precision
1474 floating value.
1475
1476 It is also not valid to access a single word of a multi-word value in a
1477 hard register when less registers can hold the value than would be
1478 expected from its size.  For example, some 32-bit machines have
1479 floating-point registers that can hold an entire @code{DFmode} value.
1480 If register 10 were such a register @code{(subreg:SI (reg:DF 10) 1)}
1481 would be invalid because there is no way to convert that reference to
1482 a single machine register.  The reload pass prevents @code{subreg}
1483 expressions such as these from being formed.
1484
1485 @findex SUBREG_REG
1486 @findex SUBREG_BYTE
1487 The first operand of a @code{subreg} expression is customarily accessed
1488 with the @code{SUBREG_REG} macro and the second operand is customarily
1489 accessed with the @code{SUBREG_BYTE} macro.
1490
1491 @findex scratch
1492 @cindex scratch operands
1493 @item (scratch:@var{m})
1494 This represents a scratch register that will be required for the
1495 execution of a single instruction and not used subsequently.  It is
1496 converted into a @code{reg} by either the local register allocator or
1497 the reload pass.
1498
1499 @code{scratch} is usually present inside a @code{clobber} operation
1500 (@pxref{Side Effects}).
1501
1502 @findex cc0
1503 @cindex condition code register
1504 @item (cc0)
1505 This refers to the machine's condition code register.  It has no
1506 operands and may not have a machine mode.  There are two ways to use it:
1507
1508 @itemize @bullet
1509 @item
1510 To stand for a complete set of condition code flags.  This is best on
1511 most machines, where each comparison sets the entire series of flags.
1512
1513 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1514 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1515 instructions) and in comparison operators comparing against zero
1516 (@code{const_int} with value zero; that is to say, @code{const0_rtx}).
1517
1518 @item
1519 To stand for a single flag that is the result of a single condition.
1520 This is useful on machines that have only a single flag bit, and in
1521 which comparison instructions must specify the condition to test.
1522
1523 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1524 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1525 instructions) where the source is a comparison operator, and as the
1526 first operand of @code{if_then_else} (in a conditional branch).
1527 @end itemize
1528
1529 @findex cc0_rtx
1530 There is only one expression object of code @code{cc0}; it is the
1531 value of the variable @code{cc0_rtx}.  Any attempt to create an
1532 expression of code @code{cc0} will return @code{cc0_rtx}.
1533
1534 Instructions can set the condition code implicitly.  On many machines,
1535 nearly all instructions set the condition code based on the value that
1536 they compute or store.  It is not necessary to record these actions
1537 explicitly in the RTL because the machine description includes a
1538 prescription for recognizing the instructions that do so (by means of
1539 the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}).  @xref{Condition Code}.  Only
1540 instructions whose sole purpose is to set the condition code, and
1541 instructions that use the condition code, need mention @code{(cc0)}.
1542
1543 On some machines, the condition code register is given a register number
1544 and a @code{reg} is used instead of @code{(cc0)}.  This is usually the
1545 preferable approach if only a small subset of instructions modify the
1546 condition code.  Other machines store condition codes in general
1547 registers; in such cases a pseudo register should be used.
1548
1549 Some machines, such as the Sparc and RS/6000, have two sets of
1550 arithmetic instructions, one that sets and one that does not set the
1551 condition code.  This is best handled by normally generating the
1552 instruction that does not set the condition code, and making a pattern
1553 that both performs the arithmetic and sets the condition code register
1554 (which would not be @code{(cc0)} in this case).  For examples, search
1555 for @samp{addcc} and @samp{andcc} in @file{sparc.md}.
1556
1557 @findex pc
1558 @item (pc)
1559 @cindex program counter
1560 This represents the machine's program counter.  It has no operands and
1561 may not have a machine mode.  @code{(pc)} may be validly used only in
1562 certain specific contexts in jump instructions.
1563
1564 @findex pc_rtx
1565 There is only one expression object of code @code{pc}; it is the value
1566 of the variable @code{pc_rtx}.  Any attempt to create an expression of
1567 code @code{pc} will return @code{pc_rtx}.
1568
1569 All instructions that do not jump alter the program counter implicitly
1570 by incrementing it, but there is no need to mention this in the RTL@.
1571
1572 @findex mem
1573 @item (mem:@var{m} @var{addr} @var{alias})
1574 This RTX represents a reference to main memory at an address
1575 represented by the expression @var{addr}.  @var{m} specifies how large
1576 a unit of memory is accessed.  @var{alias} specifies an alias set for the
1577 reference.  In general two items are in different alias sets if they cannot
1578 reference the same memory address.
1579
1580 The construct @code{(mem:BLK (scratch))} is considered to alias all
1581 other memories.  Thus it may be used as a memory barrier in epilogue
1582 stack deallocation patterns.
1583
1584 @findex addressof
1585 @item (addressof:@var{m} @var{reg})
1586 This RTX represents a request for the address of register @var{reg}.  Its mode
1587 is always @code{Pmode}.  If there are any @code{addressof}
1588 expressions left in the function after CSE, @var{reg} is forced into the
1589 stack and the @code{addressof} expression is replaced with a @code{plus}
1590 expression for the address of its stack slot.
1591 @end table
1592
1593 @node Arithmetic
1594 @section RTL Expressions for Arithmetic
1595 @cindex arithmetic, in RTL
1596 @cindex math, in RTL
1597 @cindex RTL expressions for arithmetic
1598
1599 Unless otherwise specified, all the operands of arithmetic expressions
1600 must be valid for mode @var{m}.  An operand is valid for mode @var{m}
1601 if it has mode @var{m}, or if it is a @code{const_int} or
1602 @code{const_double} and @var{m} is a mode of class @code{MODE_INT}.
1603
1604 For commutative binary operations, constants should be placed in the
1605 second operand.
1606
1607 @table @code
1608 @findex plus
1609 @cindex RTL addition
1610 @cindex RTL sum
1611 @item (plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1612 Represents the sum of the values represented by @var{x} and @var{y}
1613 carried out in machine mode @var{m}.
1614
1615 @findex lo_sum
1616 @item (lo_sum:@var{m} @var{x} @var{y})
1617 Like @code{plus}, except that it represents that sum of @var{x} and the
1618 low-order bits of @var{y}.  The number of low order bits is
1619 machine-dependent but is normally the number of bits in a @code{Pmode}
1620 item minus the number of bits set by the @code{high} code
1621 (@pxref{Constants}).
1622
1623 @var{m} should be @code{Pmode}.
1624
1625 @findex minus
1626 @cindex RTL subtraction
1627 @cindex RTL difference
1628 @item (minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1629 Like @code{plus} but represents subtraction.
1630
1631 @findex ss_plus
1632 @cindex RTL addition with signed saturation
1633 @item (ss_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1634
1635 Like @code{plus}, but using signed saturation in case of an overflow.
1636
1637 @findex us_plus
1638 @cindex RTL addition with unsigned saturation
1639 @item (us_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1640
1641 Like @code{plus}, but using unsigned saturation in case of an overflow.
1642
1643 @findex ss_minus
1644 @cindex RTL addition with signed saturation
1645 @item (ss_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1646
1647 Like @code{minus}, but using signed saturation in case of an overflow.
1648
1649 @findex us_minus
1650 @cindex RTL addition with unsigned saturation
1651 @item (us_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1652
1653 Like @code{minus}, but using unsigned saturation in case of an overflow.
1654
1655 @findex compare
1656 @cindex RTL comparison
1657 @item (compare:@var{m} @var{x} @var{y})
1658 Represents the result of subtracting @var{y} from @var{x} for purposes
1659 of comparison.  The result is computed without overflow, as if with
1660 infinite precision.
1661
1662 Of course, machines can't really subtract with infinite precision.
1663 However, they can pretend to do so when only the sign of the result will
1664 be used, which is the case when the result is stored in the condition
1665 code.  And that is the @emph{only} way this kind of expression may
1666 validly be used: as a value to be stored in the condition codes, either
1667 @code{(cc0)} or a register.  @xref{Comparisons}.
1668
1669 The mode @var{m} is not related to the modes of @var{x} and @var{y}, but
1670 instead is the mode of the condition code value.  If @code{(cc0)} is
1671 used, it is @code{VOIDmode}.  Otherwise it is some mode in class
1672 @code{MODE_CC}, often @code{CCmode}.  @xref{Condition Code}.  If @var{m}
1673 is @code{VOIDmode} or @code{CCmode}, the operation returns sufficient
1674 information (in an unspecified format) so that any comparison operator
1675 can be applied to the result of the @code{COMPARE} operation.  For other
1676 modes in class @code{MODE_CC}, the operation only returns a subset of
1677 this information.
1678
1679 Normally, @var{x} and @var{y} must have the same mode.  Otherwise,
1680 @code{compare} is valid only if the mode of @var{x} is in class
1681 @code{MODE_INT} and @var{y} is a @code{const_int} or
1682 @code{const_double} with mode @code{VOIDmode}.  The mode of @var{x}
1683 determines what mode the comparison is to be done in; thus it must not
1684 be @code{VOIDmode}.
1685
1686 If one of the operands is a constant, it should be placed in the
1687 second operand and the comparison code adjusted as appropriate.
1688
1689 A @code{compare} specifying two @code{VOIDmode} constants is not valid
1690 since there is no way to know in what mode the comparison is to be
1691 performed; the comparison must either be folded during the compilation
1692 or the first operand must be loaded into a register while its mode is
1693 still known.
1694
1695 @findex neg
1696 @item (neg:@var{m} @var{x})
1697 Represents the negation (subtraction from zero) of the value represented
1698 by @var{x}, carried out in mode @var{m}.
1699
1700 @findex mult
1701 @cindex multiplication
1702 @cindex product
1703 @item (mult:@var{m} @var{x} @var{y})
1704 Represents the signed product of the values represented by @var{x} and
1705 @var{y} carried out in machine mode @var{m}.
1706
1707 Some machines support a multiplication that generates a product wider
1708 than the operands.  Write the pattern for this as
1709
1710 @example
1711 (mult:@var{m} (sign_extend:@var{m} @var{x}) (sign_extend:@var{m} @var{y}))
1712 @end example
1713
1714 where @var{m} is wider than the modes of @var{x} and @var{y}, which need
1715 not be the same.
1716
1717 For unsigned widening multiplication, use the same idiom, but with
1718 @code{zero_extend} instead of @code{sign_extend}.
1719
1720 @findex div
1721 @cindex division
1722 @cindex signed division
1723 @cindex quotient
1724 @item (div:@var{m} @var{x} @var{y})
1725 Represents the quotient in signed division of @var{x} by @var{y},
1726 carried out in machine mode @var{m}.  If @var{m} is a floating point
1727 mode, it represents the exact quotient; otherwise, the integerized
1728 quotient.
1729
1730 Some machines have division instructions in which the operands and
1731 quotient widths are not all the same; you should represent
1732 such instructions using @code{truncate} and @code{sign_extend} as in,
1733
1734 @example
1735 (truncate:@var{m1} (div:@var{m2} @var{x} (sign_extend:@var{m2} @var{y})))
1736 @end example
1737
1738 @findex udiv
1739 @cindex unsigned division
1740 @cindex division
1741 @item (udiv:@var{m} @var{x} @var{y})
1742 Like @code{div} but represents unsigned division.
1743
1744 @findex mod
1745 @findex umod
1746 @cindex remainder
1747 @cindex division
1748 @item (mod:@var{m} @var{x} @var{y})
1749 @itemx (umod:@var{m} @var{x} @var{y})
1750 Like @code{div} and @code{udiv} but represent the remainder instead of
1751 the quotient.
1752
1753 @findex smin
1754 @findex smax
1755 @cindex signed minimum
1756 @cindex signed maximum
1757 @item (smin:@var{m} @var{x} @var{y})
1758 @itemx (smax:@var{m} @var{x} @var{y})
1759 Represents the smaller (for @code{smin}) or larger (for @code{smax}) of
1760 @var{x} and @var{y}, interpreted as signed integers in mode @var{m}.
1761
1762 @findex umin
1763 @findex umax
1764 @cindex unsigned minimum and maximum
1765 @item (umin:@var{m} @var{x} @var{y})
1766 @itemx (umax:@var{m} @var{x} @var{y})
1767 Like @code{smin} and @code{smax}, but the values are interpreted as unsigned
1768 integers.
1769
1770 @findex not
1771 @cindex complement, bitwise
1772 @cindex bitwise complement
1773 @item (not:@var{m} @var{x})
1774 Represents the bitwise complement of the value represented by @var{x},
1775 carried out in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
1776
1777 @findex and
1778 @cindex logical-and, bitwise
1779 @cindex bitwise logical-and
1780 @item (and:@var{m} @var{x} @var{y})
1781 Represents the bitwise logical-and of the values represented by
1782 @var{x} and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be
1783 a fixed-point machine mode.
1784
1785 @findex ior
1786 @cindex inclusive-or, bitwise
1787 @cindex bitwise inclusive-or
1788 @item (ior:@var{m} @var{x} @var{y})
1789 Represents the bitwise inclusive-or of the values represented by @var{x}
1790 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
1791 fixed-point mode.
1792
1793 @findex xor
1794 @cindex exclusive-or, bitwise
1795 @cindex bitwise exclusive-or
1796 @item (xor:@var{m} @var{x} @var{y})
1797 Represents the bitwise exclusive-or of the values represented by @var{x}
1798 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
1799 fixed-point mode.
1800
1801 @findex ashift
1802 @cindex left shift
1803 @cindex shift
1804 @cindex arithmetic shift
1805 @item (ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
1806 Represents the result of arithmetically shifting @var{x} left by @var{c}
1807 places.  @var{x} have mode @var{m}, a fixed-point machine mode.  @var{c}
1808 be a fixed-point mode or be a constant with mode @code{VOIDmode}; which
1809 mode is determined by the mode called for in the machine description
1810 entry for the left-shift instruction.  For example, on the VAX, the mode
1811 of @var{c} is @code{QImode} regardless of @var{m}.
1812
1813 @findex lshiftrt
1814 @cindex right shift
1815 @findex ashiftrt
1816 @item (lshiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
1817 @itemx (ashiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
1818 Like @code{ashift} but for right shift.  Unlike the case for left shift,
1819 these two operations are distinct.
1820
1821 @findex rotate
1822 @cindex rotate
1823 @cindex left rotate
1824 @findex rotatert
1825 @cindex right rotate
1826 @item (rotate:@var{m} @var{x} @var{c})
1827 @itemx (rotatert:@var{m} @var{x} @var{c})
1828 Similar but represent left and right rotate.  If @var{c} is a constant,
1829 use @code{rotate}.
1830
1831 @findex abs
1832 @cindex absolute value
1833 @item (abs:@var{m} @var{x})
1834 Represents the absolute value of @var{x}, computed in mode @var{m}.
1835
1836 @findex sqrt
1837 @cindex square root
1838 @item (sqrt:@var{m} @var{x})
1839 Represents the square root of @var{x}, computed in mode @var{m}.
1840 Most often @var{m} will be a floating point mode.
1841
1842 @findex ffs
1843 @item (ffs:@var{m} @var{x})
1844 Represents one plus the index of the least significant 1-bit in
1845 @var{x}, represented as an integer of mode @var{m}.  (The value is
1846 zero if @var{x} is zero.)  The mode of @var{x} need not be @var{m};
1847 depending on the target machine, various mode combinations may be
1848 valid.
1849 @end table
1850
1851 @node Comparisons
1852 @section Comparison Operations
1853 @cindex RTL comparison operations
1854
1855 Comparison operators test a relation on two operands and are considered
1856 to represent a machine-dependent nonzero value described by, but not
1857 necessarily equal to, @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
1858 if the relation holds, or zero if it does not.  The mode of the
1859 comparison operation is independent of the mode of the data being
1860 compared.  If the comparison operation is being tested (e.g., the first
1861 operand of an @code{if_then_else}), the mode must be @code{VOIDmode}.
1862 If the comparison operation is producing data to be stored in some
1863 variable, the mode must be in class @code{MODE_INT}.  All comparison
1864 operations producing data must use the same mode, which is
1865 machine-specific.
1866
1867 @cindex condition codes
1868 There are two ways that comparison operations may be used.  The
1869 comparison operators may be used to compare the condition codes
1870 @code{(cc0)} against zero, as in @code{(eq (cc0) (const_int 0))}.  Such
1871 a construct actually refers to the result of the preceding instruction
1872 in which the condition codes were set.  The instruction setting the
1873 condition code must be adjacent to the instruction using the condition
1874 code; only @code{note} insns may separate them.
1875
1876 Alternatively, a comparison operation may directly compare two data
1877 objects.  The mode of the comparison is determined by the operands; they
1878 must both be valid for a common machine mode.  A comparison with both
1879 operands constant would be invalid as the machine mode could not be
1880 deduced from it, but such a comparison should never exist in RTL due to
1881 constant folding.
1882
1883 In the example above, if @code{(cc0)} were last set to
1884 @code{(compare @var{x} @var{y})}, the comparison operation is
1885 identical to @code{(eq @var{x} @var{y})}.  Usually only one style
1886 of comparisons is supported on a particular machine, but the combine
1887 pass will try to merge the operations to produce the @code{eq} shown
1888 in case it exists in the context of the particular insn involved.
1889
1890 Inequality comparisons come in two flavors, signed and unsigned.  Thus,
1891 there are distinct expression codes @code{gt} and @code{gtu} for signed and
1892 unsigned greater-than.  These can produce different results for the same
1893 pair of integer values: for example, 1 is signed greater-than @minus{}1 but not
1894 unsigned greater-than, because @minus{}1 when regarded as unsigned is actually
1895 @code{0xffffffff} which is greater than 1.
1896
1897 The signed comparisons are also used for floating point values.  Floating
1898 point comparisons are distinguished by the machine modes of the operands.
1899
1900 @table @code
1901 @findex eq
1902 @cindex equal
1903 @item (eq:@var{m} @var{x} @var{y})
1904 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
1905 are equal, otherwise 0.
1906
1907 @findex ne
1908 @cindex not equal
1909 @item (ne:@var{m} @var{x} @var{y})
1910 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
1911 are not equal, otherwise 0.
1912
1913 @findex gt
1914 @cindex greater than
1915 @item (gt:@var{m} @var{x} @var{y})
1916 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the @var{x} is greater than @var{y}.  If they
1917 are fixed-point, the comparison is done in a signed sense.
1918
1919 @findex gtu
1920 @cindex greater than
1921 @cindex unsigned greater than
1922 @item (gtu:@var{m} @var{x} @var{y})
1923 Like @code{gt} but does unsigned comparison, on fixed-point numbers only.
1924
1925 @findex lt
1926 @cindex less than
1927 @findex ltu
1928 @cindex unsigned less than
1929 @item (lt:@var{m} @var{x} @var{y})
1930 @itemx (ltu:@var{m} @var{x} @var{y})
1931 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than''.
1932
1933 @findex ge
1934 @cindex greater than
1935 @findex geu
1936 @cindex unsigned greater than
1937 @item (ge:@var{m} @var{x} @var{y})
1938 @itemx (geu:@var{m} @var{x} @var{y})
1939 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``greater than or equal''.
1940
1941 @findex le
1942 @cindex less than or equal
1943 @findex leu
1944 @cindex unsigned less than
1945 @item (le:@var{m} @var{x} @var{y})
1946 @itemx (leu:@var{m} @var{x} @var{y})
1947 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than or equal''.
1948
1949 @findex if_then_else
1950 @item (if_then_else @var{cond} @var{then} @var{else})
1951 This is not a comparison operation but is listed here because it is
1952 always used in conjunction with a comparison operation.  To be
1953 precise, @var{cond} is a comparison expression.  This expression
1954 represents a choice, according to @var{cond}, between the value
1955 represented by @var{then} and the one represented by @var{else}.
1956
1957 On most machines, @code{if_then_else} expressions are valid only
1958 to express conditional jumps.
1959
1960 @findex cond
1961 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @var{test2} @var{value2} @dots{}] @var{default})
1962 Similar to @code{if_then_else}, but more general.  Each of @var{test1},
1963 @var{test2}, @dots{} is performed in turn.  The result of this expression is
1964 the @var{value} corresponding to the first nonzero test, or @var{default} if
1965 none of the tests are nonzero expressions.
1966
1967 This is currently not valid for instruction patterns and is supported only
1968 for insn attributes.  @xref{Insn Attributes}.
1969 @end table
1970
1971 @node Bit-Fields
1972 @section Bit-Fields
1973 @cindex bit-fields
1974
1975 Special expression codes exist to represent bit-field instructions.
1976 These types of expressions are lvalues in RTL; they may appear
1977 on the left side of an assignment, indicating insertion of a value
1978 into the specified bit-field.
1979
1980 @table @code
1981 @findex sign_extract
1982 @cindex @code{BITS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{sign_extract}
1983 @item (sign_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
1984 This represents a reference to a sign-extended bit-field contained or
1985 starting in @var{loc} (a memory or register reference).  The bit-field
1986 is @var{size} bits wide and starts at bit @var{pos}.  The compilation
1987 option @code{BITS_BIG_ENDIAN} says which end of the memory unit
1988 @var{pos} counts from.
1989
1990 If @var{loc} is in memory, its mode must be a single-byte integer mode.
1991 If @var{loc} is in a register, the mode to use is specified by the
1992 operand of the @code{insv} or @code{extv} pattern
1993 (@pxref{Standard Names}) and is usually a full-word integer mode,
1994 which is the default if none is specified.
1995
1996 The mode of @var{pos} is machine-specific and is also specified
1997 in the @code{insv} or @code{extv} pattern.
1998
1999 The mode @var{m} is the same as the mode that would be used for
2000 @var{loc} if it were a register.
2001
2002 @findex zero_extract
2003 @item (zero_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2004 Like @code{sign_extract} but refers to an unsigned or zero-extended
2005 bit-field.  The same sequence of bits are extracted, but they
2006 are filled to an entire word with zeros instead of by sign-extension.
2007 @end table
2008
2009 @node Vector Operations
2010 @section Vector Operations
2011 @cindex vector operations
2012
2013 All normal RTL expressions can be used with vector modes; they are
2014 interpreted as operating on each part of the vector independently.
2015 Additionally, there are a few new expressions to describe specific vector
2016 operations.
2017
2018 @table @code
2019 @findex vec_merge
2020 @item (vec_merge:@var{m} @var{vec1} @var{vec2} @var{items})
2021 This describes a merge operation between two vectors.  The result is a vector
2022 of mode @var{m}; its elements are selected from either @var{vec1} or
2023 @var{vec2}.  Which elements are selected is described by @var{items}, which
2024 is a bit mask represented by a @code{const_int}; a zero bit indicates the
2025 corresponding element in the result vector is taken from @var{vec2} while
2026 a set bit indicates it is taken from @var{vec1}.
2027
2028 @findex vec_select
2029 @item (vec_select:@var{m} @var{vec1} @var{selection})
2030 This describes an operation that selects parts of a vector.  @var{vec1} is
2031 the source vector, @var{selection} is a @code{parallel} that contains a
2032 @code{const_int} for each of the subparts of the result vector, giving the
2033 number of the source subpart that should be stored into it.
2034
2035 @findex vec_concat
2036 @item (vec_concat:@var{m} @var{vec1} @var{vec2})
2037 Describes a vector concat operation.  The result is a concatenation of the
2038 vectors @var{vec1} and @var{vec2}; its length is the sum of the lengths of
2039 the two inputs.
2040
2041 @findex vec_const
2042 @item (vec_const:@var{m} @var{subparts})
2043 This describes a constant vector.  @var{subparts} is a @code{parallel} that
2044 contains a constant for each of the subparts of the vector.
2045
2046 @findex vec_duplicate
2047 @item (vec_duplicate:@var{m} @var{vec})
2048 This operation converts a small vector into a larger one by duplicating the
2049 input values.  The output vector mode must have the same submodes as the
2050 input vector mode, and the number of output parts must be an integer multiple
2051 of the number of input parts.
2052
2053 @end table
2054
2055 @node Conversions
2056 @section Conversions
2057 @cindex conversions
2058 @cindex machine mode conversions
2059
2060 All conversions between machine modes must be represented by
2061 explicit conversion operations.  For example, an expression
2062 which is the sum of a byte and a full word cannot be written as
2063 @code{(plus:SI (reg:QI 34) (reg:SI 80))} because the @code{plus}
2064 operation requires two operands of the same machine mode.
2065 Therefore, the byte-sized operand is enclosed in a conversion
2066 operation, as in
2067
2068 @example
2069 (plus:SI (sign_extend:SI (reg:QI 34)) (reg:SI 80))
2070 @end example
2071
2072 The conversion operation is not a mere placeholder, because there
2073 may be more than one way of converting from a given starting mode
2074 to the desired final mode.  The conversion operation code says how
2075 to do it.
2076
2077 For all conversion operations, @var{x} must not be @code{VOIDmode}
2078 because the mode in which to do the conversion would not be known.
2079 The conversion must either be done at compile-time or @var{x}
2080 must be placed into a register.
2081
2082 @table @code
2083 @findex sign_extend
2084 @item (sign_extend:@var{m} @var{x})
2085 Represents the result of sign-extending the value @var{x}
2086 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2087 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2088
2089 @findex zero_extend
2090 @item (zero_extend:@var{m} @var{x})
2091 Represents the result of zero-extending the value @var{x}
2092 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2093 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2094
2095 @findex float_extend
2096 @item (float_extend:@var{m} @var{x})
2097 Represents the result of extending the value @var{x}
2098 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2099 and @var{x} a floating point value of a mode narrower than @var{m}.
2100
2101 @findex truncate
2102 @item (truncate:@var{m} @var{x})
2103 Represents the result of truncating the value @var{x}
2104 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2105 and @var{x} a fixed-point value of a mode wider than @var{m}.
2106
2107 @findex ss_truncate
2108 @item (ss_truncate:@var{m} @var{x})
2109 Represents the result of truncating the value @var{x}
2110 to machine mode @var{m}, using signed saturation in the case of
2111 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2112 modes.
2113
2114 @findex us_truncate
2115 @item (us_truncate:@var{m} @var{x})
2116 Represents the result of truncating the value @var{x}
2117 to machine mode @var{m}, using unsigned saturation in the case of
2118 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2119 modes.
2120
2121 @findex float_truncate
2122 @item (float_truncate:@var{m} @var{x})
2123 Represents the result of truncating the value @var{x}
2124 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2125 and @var{x} a floating point value of a mode wider than @var{m}.
2126
2127 @findex float
2128 @item (float:@var{m} @var{x})
2129 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2130 regarded as signed, to floating point mode @var{m}.
2131
2132 @findex unsigned_float
2133 @item (unsigned_float:@var{m} @var{x})
2134 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2135 regarded as unsigned, to floating point mode @var{m}.
2136
2137 @findex fix
2138 @item (fix:@var{m} @var{x})
2139 When @var{m} is a fixed point mode, represents the result of
2140 converting floating point value @var{x} to mode @var{m}, regarded as
2141 signed.  How rounding is done is not specified, so this operation may
2142 be used validly in compiling C code only for integer-valued operands.
2143
2144 @findex unsigned_fix
2145 @item (unsigned_fix:@var{m} @var{x})
2146 Represents the result of converting floating point value @var{x} to
2147 fixed point mode @var{m}, regarded as unsigned.  How rounding is done
2148 is not specified.
2149
2150 @findex fix
2151 @item (fix:@var{m} @var{x})
2152 When @var{m} is a floating point mode, represents the result of
2153 converting floating point value @var{x} (valid for mode @var{m}) to an
2154 integer, still represented in floating point mode @var{m}, by rounding
2155 towards zero.
2156 @end table
2157
2158 @node RTL Declarations
2159 @section Declarations
2160 @cindex RTL declarations
2161 @cindex declarations, RTL
2162
2163 Declaration expression codes do not represent arithmetic operations
2164 but rather state assertions about their operands.
2165
2166 @table @code
2167 @findex strict_low_part
2168 @cindex @code{subreg}, in @code{strict_low_part}
2169 @item (strict_low_part (subreg:@var{m} (reg:@var{n} @var{r}) 0))
2170 This expression code is used in only one context: as the destination operand of a
2171 @code{set} expression.  In addition, the operand of this expression
2172 must be a non-paradoxical @code{subreg} expression.
2173
2174 The presence of @code{strict_low_part} says that the part of the
2175 register which is meaningful in mode @var{n}, but is not part of
2176 mode @var{m}, is not to be altered.  Normally, an assignment to such
2177 a subreg is allowed to have undefined effects on the rest of the
2178 register when @var{m} is less than a word.
2179 @end table
2180
2181 @node Side Effects
2182 @section Side Effect Expressions
2183 @cindex RTL side effect expressions
2184
2185 The expression codes described so far represent values, not actions.
2186 But machine instructions never produce values; they are meaningful
2187 only for their side effects on the state of the machine.  Special
2188 expression codes are used to represent side effects.
2189
2190 The body of an instruction is always one of these side effect codes;
2191 the codes described above, which represent values, appear only as
2192 the operands of these.
2193
2194 @table @code
2195 @findex set
2196 @item (set @var{lval} @var{x})
2197 Represents the action of storing the value of @var{x} into the place
2198 represented by @var{lval}.  @var{lval} must be an expression
2199 representing a place that can be stored in: @code{reg} (or @code{subreg}
2200 or @code{strict_low_part}), @code{mem}, @code{pc}, @code{parallel}, or
2201 @code{cc0}.
2202
2203 If @var{lval} is a @code{reg}, @code{subreg} or @code{mem}, it has a
2204 machine mode; then @var{x} must be valid for that mode.
2205
2206 If @var{lval} is a @code{reg} whose machine mode is less than the full
2207 width of the register, then it means that the part of the register
2208 specified by the machine mode is given the specified value and the
2209 rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
2210 @var{lval} is a @code{subreg} whose machine mode is narrower than
2211 the mode of the register, the rest of the register can be changed in
2212 an undefined way.
2213
2214 If @var{lval} is a @code{strict_low_part} of a @code{subreg}, then the
2215 part of the register specified by the machine mode of the
2216 @code{subreg} is given the value @var{x} and the rest of the register
2217 is not changed.
2218
2219 If @var{lval} is @code{(cc0)}, it has no machine mode, and @var{x} may
2220 be either a @code{compare} expression or a value that may have any mode.
2221 The latter case represents a ``test'' instruction.  The expression
2222 @code{(set (cc0) (reg:@var{m} @var{n}))} is equivalent to
2223 @code{(set (cc0) (compare (reg:@var{m} @var{n}) (const_int 0)))}.
2224 Use the former expression to save space during the compilation.
2225
2226 If @var{lval} is a @code{parallel}, it is used to represent the case of
2227 a function returning a structure in multiple registers.  Each element
2228 of the @code{parallel} is an @code{expr_list} whose first operand is a
2229 @code{reg} and whose second operand is a @code{const_int} representing the
2230 offset (in bytes) into the structure at which the data in that register
2231 corresponds.  The first element may be null to indicate that the structure
2232 is also passed partly in memory.
2233
2234 @cindex jump instructions and @code{set}
2235 @cindex @code{if_then_else} usage
2236 If @var{lval} is @code{(pc)}, we have a jump instruction, and the
2237 possibilities for @var{x} are very limited.  It may be a
2238 @code{label_ref} expression (unconditional jump).  It may be an
2239 @code{if_then_else} (conditional jump), in which case either the
2240 second or the third operand must be @code{(pc)} (for the case which
2241 does not jump) and the other of the two must be a @code{label_ref}
2242 (for the case which does jump).  @var{x} may also be a @code{mem} or
2243 @code{(plus:SI (pc) @var{y})}, where @var{y} may be a @code{reg} or a
2244 @code{mem}; these unusual patterns are used to represent jumps through
2245 branch tables.
2246
2247 If @var{lval} is neither @code{(cc0)} nor @code{(pc)}, the mode of
2248 @var{lval} must not be @code{VOIDmode} and the mode of @var{x} must be
2249 valid for the mode of @var{lval}.
2250
2251 @findex SET_DEST
2252 @findex SET_SRC
2253 @var{lval} is customarily accessed with the @code{SET_DEST} macro and
2254 @var{x} with the @code{SET_SRC} macro.
2255
2256 @findex return
2257 @item (return)
2258 As the sole expression in a pattern, represents a return from the
2259 current function, on machines where this can be done with one
2260 instruction, such as VAXen.  On machines where a multi-instruction
2261 ``epilogue'' must be executed in order to return from the function,
2262 returning is done by jumping to a label which precedes the epilogue, and
2263 the @code{return} expression code is never used.
2264
2265 Inside an @code{if_then_else} expression, represents the value to be
2266 placed in @code{pc} to return to the caller.
2267
2268 Note that an insn pattern of @code{(return)} is logically equivalent to
2269 @code{(set (pc) (return))}, but the latter form is never used.
2270
2271 @findex call
2272 @item (call @var{function} @var{nargs})
2273 Represents a function call.  @var{function} is a @code{mem} expression
2274 whose address is the address of the function to be called.
2275 @var{nargs} is an expression which can be used for two purposes: on
2276 some machines it represents the number of bytes of stack argument; on
2277 others, it represents the number of argument registers.
2278
2279 Each machine has a standard machine mode which @var{function} must
2280 have.  The machine description defines macro @code{FUNCTION_MODE} to
2281 expand into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
2282 specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
2283 allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
2284 addressed.
2285
2286 @findex clobber
2287 @item (clobber @var{x})
2288 Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
2289 undescribed value into @var{x}, which must be a @code{reg},
2290 @code{scratch}, @code{parallel} or @code{mem} expression.
2291
2292 One place this is used is in string instructions that store standard
2293 values into particular hard registers.  It may not be worth the
2294 trouble to describe the values that are stored, but it is essential to
2295 inform the compiler that the registers will be altered, lest it
2296 attempt to keep data in them across the string instruction.
2297
2298 If @var{x} is @code{(mem:BLK (const_int 0))}, it means that all memory
2299 locations must be presumed clobbered.  If @var{x} is a @code{parallel},
2300 it has the same meaning as a @code{parallel} in a @code{set} expression.
2301
2302 Note that the machine description classifies certain hard registers as
2303 ``call-clobbered''.  All function call instructions are assumed by
2304 default to clobber these registers, so there is no need to use
2305 @code{clobber} expressions to indicate this fact.  Also, each function
2306 call is assumed to have the potential to alter any memory location,
2307 unless the function is declared @code{const}.
2308
2309 If the last group of expressions in a @code{parallel} are each a
2310 @code{clobber} expression whose arguments are @code{reg} or
2311 @code{match_scratch} (@pxref{RTL Template}) expressions, the combiner
2312 phase can add the appropriate @code{clobber} expressions to an insn it
2313 has constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
2314
2315 This feature can be used, for example, on a machine that whose multiply
2316 and add instructions don't use an MQ register but which has an
2317 add-accumulate instruction that does clobber the MQ register.  Similarly,
2318 a combined instruction might require a temporary register while the
2319 constituent instructions might not.
2320
2321 When a @code{clobber} expression for a register appears inside a
2322 @code{parallel} with other side effects, the register allocator
2323 guarantees that the register is unoccupied both before and after that
2324 insn.  However, the reload phase may allocate a register used for one of
2325 the inputs unless the @samp{&} constraint is specified for the selected
2326 alternative (@pxref{Modifiers}).  You can clobber either a specific hard
2327 register, a pseudo register, or a @code{scratch} expression; in the
2328 latter two cases, GCC will allocate a hard register that is available
2329 there for use as a temporary.
2330
2331 For instructions that require a temporary register, you should use
2332 @code{scratch} instead of a pseudo-register because this will allow the
2333 combiner phase to add the @code{clobber} when required.  You do this by
2334 coding (@code{clobber} (@code{match_scratch} @dots{})).  If you do
2335 clobber a pseudo register, use one which appears nowhere else---generate
2336 a new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE@.
2337
2338 There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
2339 @code{parallel}: when one of the input operands of the insn is also
2340 clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo register in
2341 the clobber and elsewhere in the insn produces the expected results.
2342
2343 @findex use
2344 @item (use @var{x})
2345 Represents the use of the value of @var{x}.  It indicates that the
2346 value in @var{x} at this point in the program is needed, even though
2347 it may not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will
2348 not attempt to delete previous instructions whose only effect is to
2349 store a value in @var{x}.  @var{x} must be a @code{reg} expression.
2350
2351 In some situations, it may be tempting to add a @code{use} of a
2352 register in a @code{parallel} to describe a situation where the value
2353 of a special register will modify the behavior of the instruction.
2354 An hypothetical example might be a pattern for an addition that can
2355 either wrap around or use saturating addition depending on the value
2356 of a special control register:
2357
2358 @example
2359 (parallel [(set (reg:SI 2) (unspec:SI [(reg:SI 3)
2360                                        (reg:SI 4)] 0))
2361            (use (reg:SI 1))])
2362 @end example
2363
2364 @noindent
2365
2366 This will not work, several of the optimizers only look at expressions
2367 locally; it is very likely that if you have multiple insns with
2368 identical inputs to the @code{unspec}, they will be optimized away even
2369 if register 1 changes in between.
2370
2371 This means that @code{use} can @emph{only} be used to describe
2372 that the register is live.  You should think twice before adding
2373 @code{use} statements, more often you will want to use @code{unspec}
2374 instead.  The @code{use} RTX is most commonly useful to describe that
2375 a fixed register is implicitly used in an insn.  It is also safe to use
2376 in patterns where the compiler knows for other reasons that the result
2377 of the whole pattern is variable, such as @samp{movstr@var{m}} or
2378 @samp{call} patterns.
2379
2380 During the reload phase, an insn that has a @code{use} as pattern
2381 can carry a reg_equal note.  These @code{use} insns will be deleted
2382 before the reload phase exits.
2383
2384 During the delayed branch scheduling phase, @var{x} may be an insn.
2385 This indicates that @var{x} previously was located at this place in the
2386 code and its data dependencies need to be taken into account.  These
2387 @code{use} insns will be deleted before the delayed branch scheduling
2388 phase exits.
2389
2390 @findex parallel
2391 @item (parallel [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
2392 Represents several side effects performed in parallel.  The square
2393 brackets stand for a vector; the operand of @code{parallel} is a
2394 vector of expressions.  @var{x0}, @var{x1} and so on are individual
2395 side effect expressions---expressions of code @code{set}, @code{call},
2396 @code{return}, @code{clobber} or @code{use}.
2397
2398 ``In parallel'' means that first all the values used in the individual
2399 side-effects are computed, and second all the actual side-effects are
2400 performed.  For example,
2401
2402 @example
2403 (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
2404            (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
2405 @end example
2406
2407 @noindent
2408 says unambiguously that the values of hard register 1 and the memory
2409 location addressed by it are interchanged.  In both places where
2410 @code{(reg:SI 1)} appears as a memory address it refers to the value
2411 in register 1 @emph{before} the execution of the insn.
2412
2413 It follows that it is @emph{incorrect} to use @code{parallel} and
2414 expect the result of one @code{set} to be available for the next one.
2415 For example, people sometimes attempt to represent a jump-if-zero
2416 instruction this way:
2417
2418 @example
2419 (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
2420            (set (pc) (if_then_else
2421                         (eq (cc0) (const_int 0))
2422                         (label_ref @dots{})
2423                         (pc)))])
2424 @end example
2425
2426 @noindent
2427 But this is incorrect, because it says that the jump condition depends
2428 on the condition code value @emph{before} this instruction, not on the
2429 new value that is set by this instruction.
2430
2431 @cindex peephole optimization, RTL representation
2432 Peephole optimization, which takes place together with final assembly
2433 code output, can produce insns whose patterns consist of a @code{parallel}
2434 whose elements are the operands needed to output the resulting
2435 assembler code---often @code{reg}, @code{mem} or constant expressions.
2436 This would not be well-formed RTL at any other stage in compilation,
2437 but it is ok then because no further optimization remains to be done.
2438 However, the definition of the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}, if
2439 any, must deal with such insns if you define any peephole optimizations.
2440
2441 @findex cond_exec
2442 @item (cond_exec [@var{cond} @var{expr}])
2443 Represents a conditionally executed expression.  The @var{expr} is
2444 executed only if the @var{cond} is nonzero.  The @var{cond} expression
2445 must not have side-effects, but the @var{expr} may very well have
2446 side-effects.
2447
2448 @findex sequence
2449 @item (sequence [@var{insns} @dots{}])
2450 Represents a sequence of insns.  Each of the @var{insns} that appears
2451 in the vector is suitable for appearing in the chain of insns, so it
2452 must be an @code{insn}, @code{jump_insn}, @code{call_insn},
2453 @code{code_label}, @code{barrier} or @code{note}.
2454
2455 A @code{sequence} RTX is never placed in an actual insn during RTL
2456 generation.  It represents the sequence of insns that result from a
2457 @code{define_expand} @emph{before} those insns are passed to
2458 @code{emit_insn} to insert them in the chain of insns.  When actually
2459 inserted, the individual sub-insns are separated out and the
2460 @code{sequence} is forgotten.
2461
2462 After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the insns that
2463 reside in its delay slots are grouped together into a @code{sequence}.
2464 The insn requiring the delay slot is the first insn in the vector;
2465 subsequent insns are to be placed in the delay slot.
2466
2467 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is set on an insn in a delay slot to
2468 indicate that a branch insn should be used that will conditionally annul
2469 the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
2470 @code{INSN_FROM_TARGET_P} indicates that the insn is from the target of
2471 the branch and should be executed only if the branch is taken; otherwise
2472 the insn should be executed only if the branch is not taken.
2473 @xref{Delay Slots}.
2474 @end table
2475
2476 These expression codes appear in place of a side effect, as the body of
2477 an insn, though strictly speaking they do not always describe side
2478 effects as such:
2479
2480 @table @code
2481 @findex asm_input
2482 @item (asm_input @var{s})
2483 Represents literal assembler code as described by the string @var{s}.
2484
2485 @findex unspec
2486 @findex unspec_volatile
2487 @item (unspec [@var{operands} @dots{}] @var{index})
2488 @itemx (unspec_volatile [@var{operands} @dots{}] @var{index})
2489 Represents a machine-specific operation on @var{operands}.  @var{index}
2490 selects between multiple machine-specific operations.
2491 @code{unspec_volatile} is used for volatile operations and operations
2492 that may trap; @code{unspec} is used for other operations.
2493
2494 These codes may appear inside a @code{pattern} of an
2495 insn, inside a @code{parallel}, or inside an expression.
2496
2497 @findex addr_vec
2498 @item (addr_vec:@var{m} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
2499 Represents a table of jump addresses.  The vector elements @var{lr0},
2500 etc., are @code{label_ref} expressions.  The mode @var{m} specifies
2501 how much space is given to each address; normally @var{m} would be
2502 @code{Pmode}.
2503
2504 @findex addr_diff_vec
2505 @item (addr_diff_vec:@var{m} @var{base} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}] @var{min} @var{max} @var{flags})
2506 Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
2507 @var{base}.  The vector elements @var{lr0}, etc., are @code{label_ref}
2508 expressions and so is @var{base}.  The mode @var{m} specifies how much
2509 space is given to each address-difference.  @var{min} and @var{max}
2510 are set up by branch shortening and hold a label with a minimum and a
2511 maximum address, respectively.  @var{flags} indicates the relative
2512 position of @var{base}, @var{min} and @var{max} to the containing insn
2513 and of @var{min} and @var{max} to @var{base}.  See rtl.def for details.
2514
2515 @findex prefetch
2516 @item (prefetch:@var{m} @var{addr} @var{rw} @var{locality})
2517 Represents prefetch of memory at address @var{addr}.
2518 Operand @var{rw} is 1 if the prefetch is for data to be written, 0 otherwise;
2519 targets that do not support write prefetches should treat this as a normal
2520 prefetch.
2521 Operand @var{locality} specifies the amount of temporal locality; 0 if there
2522 is none or 1, 2, or 3 for increasing levels of temporal locality;
2523 targets that do not support locality hints should ignore this.
2524
2525 This insn is used to minimize cache-miss latency by moving data into a
2526 cache before it is accessed.  It should use only non-faulting data prefetch
2527 instructions.
2528 @end table
2529
2530 @node Incdec
2531 @section Embedded Side-Effects on Addresses
2532 @cindex RTL preincrement
2533 @cindex RTL postincrement
2534 @cindex RTL predecrement
2535 @cindex RTL postdecrement
2536
2537 Six special side-effect expression codes appear as memory addresses.
2538
2539 @table @code
2540 @findex pre_dec
2541 @item (pre_dec:@var{m} @var{x})
2542 Represents the side effect of decrementing @var{x} by a standard
2543 amount and represents also the value that @var{x} has after being
2544 decremented.  @var{x} must be a @code{reg} or @code{mem}, but most
2545 machines allow only a @code{reg}.  @var{m} must be the machine mode
2546 for pointers on the machine in use.  The amount @var{x} is decremented
2547 by is the length in bytes of the machine mode of the containing memory
2548 reference of which this expression serves as the address.  Here is an
2549 example of its use:
2550
2551 @example
2552 (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
2553 @end example
2554
2555 @noindent
2556 This says to decrement pseudo register 39 by the length of a @code{DFmode}
2557 value and use the result to address a @code{DFmode} value.
2558
2559 @findex pre_inc
2560 @item (pre_inc:@var{m} @var{x})
2561 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2562
2563 @findex post_dec
2564 @item (post_dec:@var{m} @var{x})
2565 Represents the same side effect as @code{pre_dec} but a different
2566 value.  The value represented here is the value @var{x} has @i{before}
2567 being decremented.
2568
2569 @findex post_inc
2570 @item (post_inc:@var{m} @var{x})
2571 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2572
2573 @findex post_modify
2574 @item (post_modify:@var{m} @var{x} @var{y})
2575
2576 Represents the side effect of setting @var{x} to @var{y} and
2577 represents @var{x} before @var{x} is modified.  @var{x} must be a
2578 @code{reg} or @code{mem}, but most machines allow only a @code{reg}.
2579 @var{m} must be the machine mode for pointers on the machine in use.
2580 The amount @var{x} is decremented by is the length in bytes of the
2581 machine mode of the containing memory reference of which this expression
2582 serves as the address.  Note that this is not currently implemented.
2583
2584 The expression @var{y} must be one of three forms:
2585 @table @code
2586 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{z})},
2587 @code{(minus:@var{m} @var{x} @var{z})}, or
2588 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{i})},
2589 @end table
2590 where @var{z} is an index register and @var{i} is a constant.
2591
2592 Here is an example of its use:
2593
2594 @example
2595 (mem:SF (post_modify:SI (reg:SI 42) (plus (reg:SI 42)
2596                                           (reg:SI 48))))
2597 @end example
2598
2599 This says to modify pseudo register 42 by adding the contents of pseudo
2600 register 48 to it, after the use of what ever 42 points to.
2601
2602 @findex post_modify
2603 @item (pre_modify:@var{m} @var{x} @var{expr})
2604 Similar except side effects happen before the use.
2605 @end table
2606
2607 These embedded side effect expressions must be used with care.  Instruction
2608 patterns may not use them.  Until the @samp{flow} pass of the compiler,
2609 they may occur only to represent pushes onto the stack.  The @samp{flow}
2610 pass finds cases where registers are incremented or decremented in one
2611 instruction and used as an address shortly before or after; these cases are
2612 then transformed to use pre- or post-increment or -decrement.
2613
2614 If a register used as the operand of these expressions is used in
2615 another address in an insn, the original value of the register is used.
2616 Uses of the register outside of an address are not permitted within the
2617 same insn as a use in an embedded side effect expression because such
2618 insns behave differently on different machines and hence must be treated
2619 as ambiguous and disallowed.
2620
2621 An instruction that can be represented with an embedded side effect
2622 could also be represented using @code{parallel} containing an additional
2623 @code{set} to describe how the address register is altered.  This is not
2624 done because machines that allow these operations at all typically
2625 allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
2626 additional parallel stores would require doubling the number of entries
2627 in the machine description.
2628
2629 @node Assembler
2630 @section Assembler Instructions as Expressions
2631 @cindex assembler instructions in RTL
2632
2633 @cindex @code{asm_operands}, usage
2634 The RTX code @code{asm_operands} represents a value produced by a
2635 user-specified assembler instruction.  It is used to represent
2636 an @code{asm} statement with arguments.  An @code{asm} statement with
2637 a single output operand, like this:
2638
2639 @smallexample
2640 asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
2641 @end smallexample
2642
2643 @noindent
2644 is represented using a single @code{asm_operands} RTX which represents
2645 the value that is stored in @code{outputvar}:
2646
2647 @smallexample
2648 (set @var{rtx-for-outputvar}
2649      (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
2650                    [@var{rtx-for-addition-result} @var{rtx-for-*z}]
2651                    [(asm_input:@var{m1} "g")
2652                     (asm_input:@var{m2} "di")]))
2653 @end smallexample
2654
2655 @noindent
2656 Here the operands of the @code{asm_operands} RTX are the assembler
2657 template string, the output-operand's constraint, the index-number of the
2658 output operand among the output operands specified, a vector of input
2659 operand RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The
2660 mode @var{m1} is the mode of the sum @code{x+y}; @var{m2} is that of
2661 @code{*z}.
2662
2663 When an @code{asm} statement has multiple output values, its insn has
2664 several such @code{set} RTX's inside of a @code{parallel}.  Each @code{set}
2665 contains a @code{asm_operands}; all of these share the same assembler
2666 template and vectors, but each contains the constraint for the respective
2667 output operand.  They are also distinguished by the output-operand index
2668 number, which is 0, 1, @dots{} for successive output operands.
2669
2670 @node Insns
2671 @section Insns
2672 @cindex insns
2673
2674 The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
2675 chain of objects called @dfn{insns}.  Insns are expressions with
2676 special codes that are used for no other purpose.  Some insns are
2677 actual instructions; others represent dispatch tables for @code{switch}
2678 statements; others represent labels to jump to or various sorts of
2679 declarative information.
2680
2681 In addition to its own specific data, each insn must have a unique
2682 id-number that distinguishes it from all other insns in the current
2683 function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
2684 same id-number may be present in multiple places in a function, but
2685 these copies will always be identical and will only appear inside a
2686 @code{sequence}), and chain pointers to the preceding and following
2687 insns.  These three fields occupy the same position in every insn,
2688 independent of the expression code of the insn.  They could be accessed
2689 with @code{XEXP} and @code{XINT}, but instead three special macros are
2690 always used:
2691
2692 @table @code
2693 @findex INSN_UID
2694 @item INSN_UID (@var{i})
2695 Accesses the unique id of insn @var{i}.
2696
2697 @findex PREV_INSN
2698 @item PREV_INSN (@var{i})
2699 Accesses the chain pointer to the insn preceding @var{i}.
2700 If @var{i} is the first insn, this is a null pointer.
2701
2702 @findex NEXT_INSN
2703 @item NEXT_INSN (@var{i})
2704 Accesses the chain pointer to the insn following @var{i}.
2705 If @var{i} is the last insn, this is a null pointer.
2706 @end table
2707
2708 @findex get_insns
2709 @findex get_last_insn
2710 The first insn in the chain is obtained by calling @code{get_insns}; the
2711 last insn is the result of calling @code{get_last_insn}.  Within the
2712 chain delimited by these insns, the @code{NEXT_INSN} and
2713 @code{PREV_INSN} pointers must always correspond: if @var{insn} is not
2714 the first insn,
2715
2716 @example
2717 NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2718 @end example
2719
2720 @noindent
2721 is always true and if @var{insn} is not the last insn,
2722
2723 @example
2724 PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2725 @end example
2726
2727 @noindent
2728 is always true.
2729
2730 After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
2731 @code{sequence} expressions, which contain a vector of insns.  The value
2732 of @code{NEXT_INSN} in all but the last of these insns is the next insn
2733 in the vector; the value of @code{NEXT_INSN} of the last insn in the vector
2734 is the same as the value of @code{NEXT_INSN} for the @code{sequence} in
2735 which it is contained.  Similar rules apply for @code{PREV_INSN}.
2736
2737 This means that the above invariants are not necessarily true for insns
2738 inside @code{sequence} expressions.  Specifically, if @var{insn} is the
2739 first insn in a @code{sequence}, @code{NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn}))}
2740 is the insn containing the @code{sequence} expression, as is the value
2741 of @code{PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn}))} if @var{insn} is the last
2742 insn in the @code{sequence} expression.  You can use these expressions
2743 to find the containing @code{sequence} expression.
2744
2745 Every insn has one of the following six expression codes:
2746
2747 @table @code
2748 @findex insn
2749 @item insn
2750 The expression code @code{insn} is used for instructions that do not jump
2751 and do not do function calls.  @code{sequence} expressions are always
2752 contained in insns with code @code{insn} even if one of those insns
2753 should jump or do function calls.
2754
2755 Insns with code @code{insn} have four additional fields beyond the three
2756 mandatory ones listed above.  These four are described in a table below.
2757
2758 @findex jump_insn
2759 @item jump_insn
2760 The expression code @code{jump_insn} is used for instructions that may
2761 jump (or, more generally, may contain @code{label_ref} expressions).  If
2762 there is an instruction to return from the current function, it is
2763 recorded as a @code{jump_insn}.
2764
2765 @findex JUMP_LABEL
2766 @code{jump_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
2767 accessed in the same way and in addition contain a field
2768 @code{JUMP_LABEL} which is defined once jump optimization has completed.
2769
2770 For simple conditional and unconditional jumps, this field contains
2771 the @code{code_label} to which this insn will (possibly conditionally)
2772 branch.  In a more complex jump, @code{JUMP_LABEL} records one of the
2773 labels that the insn refers to; the only way to find the others is to
2774 scan the entire body of the insn.  In an @code{addr_vec},
2775 @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}.
2776
2777 Return insns count as jumps, but since they do not refer to any
2778 labels, their @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}.
2779
2780 @findex call_insn
2781 @item call_insn
2782 The expression code @code{call_insn} is used for instructions that may do
2783 function calls.  It is important to distinguish these instructions because
2784 they imply that certain registers and memory locations may be altered
2785 unpredictably.
2786
2787 @findex CALL_INSN_FUNCTION_USAGE
2788 @code{call_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
2789 accessed in the same way and in addition contain a field
2790 @code{CALL_INSN_FUNCTION_USAGE}, which contains a list (chain of
2791 @code{expr_list} expressions) containing @code{use} and @code{clobber}
2792 expressions that denote hard registers and @code{MEM}s used or
2793 clobbered by the called function.
2794
2795 A @code{MEM} generally points to a stack slots in which arguments passed
2796 to the libcall by reference (@pxref{Register Arguments,
2797 FUNCTION_ARG_PASS_BY_REFERENCE}) are stored.  If the argument is
2798 caller-copied (@pxref{Register Arguments, FUNCTION_ARG_CALLEE_COPIES}),
2799 the stack slot will be mentioned in @code{CLOBBER} and @code{USE}
2800 entries; if it's callee-copied, only a @code{USE} will appear, and the
2801 @code{MEM} may point to addresses that are not stack slots.  These
2802 @code{MEM}s are used only in libcalls, because, unlike regular function
2803 calls, @code{CONST_CALL}s (which libcalls generally are, @pxref{Flags,
2804 CONST_CALL_P}) aren't assumed to read and write all memory, so flow
2805 would consider the stores dead and remove them.  Note that, since a
2806 libcall must never return values in memory (@pxref{Aggregate Return,
2807 RETURN_IN_MEMORY}), there will never be a @code{CLOBBER} for a memory
2808 address holding a return value.
2809
2810 @code{CLOBBER}ed registers in this list augment registers specified in
2811 @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register Basics}).
2812
2813 @findex code_label
2814 @findex CODE_LABEL_NUMBER
2815 @item code_label
2816 A @code{code_label} insn represents a label that a jump insn can jump
2817 to.  It contains two special fields of data in addition to the three
2818 standard ones.  @code{CODE_LABEL_NUMBER} is used to hold the @dfn{label
2819 number}, a number that identifies this label uniquely among all the
2820 labels in the compilation (not just in the current function).
2821 Ultimately, the label is represented in the assembler output as an
2822 assembler label, usually of the form @samp{L@var{n}} where @var{n} is
2823 the label number.
2824
2825 When a @code{code_label} appears in an RTL expression, it normally
2826 appears within a @code{label_ref} which represents the address of
2827 the label, as a number.
2828
2829 Besides as a @code{code_label}, a label can also be represented as a
2830 @code{note} of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
2831
2832 @findex LABEL_NUSES
2833 The field @code{LABEL_NUSES} is only defined once the jump optimization
2834 phase is completed and contains the number of times this label is
2835 referenced in the current function.
2836
2837 @findex LABEL_ALTERNATE_NAME
2838 The field @code{LABEL_ALTERNATE_NAME} is used to associate a name with
2839 a @code{code_label}.  If this field is defined, the alternate name will
2840 be emitted instead of an internally generated label name.
2841
2842 @findex barrier
2843 @item barrier
2844 Barriers are placed in the instruction stream when control cannot flow
2845 past them.  They are placed after unconditional jump instructions to
2846 indicate that the jumps are unconditional and after calls to
2847 @code{volatile} functions, which do not return (e.g., @code{exit}).
2848 They contain no information beyond the three standard fields.
2849
2850 @findex note
2851 @findex NOTE_LINE_NUMBER
2852 @findex NOTE_SOURCE_FILE
2853 @item note
2854 @code{note} insns are used to represent additional debugging and
2855 declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
2856 integer which is accessed with the macro @code{NOTE_LINE_NUMBER} and a
2857 string accessed with @code{NOTE_SOURCE_FILE}.
2858
2859 If @code{NOTE_LINE_NUMBER} is positive, the note represents the
2860 position of a source line and @code{NOTE_SOURCE_FILE} is the source file name
2861 that the line came from.  These notes control generation of line
2862 number data in the assembler output.
2863
2864 Otherwise, @code{NOTE_LINE_NUMBER} is not really a line number but a
2865 code with one of the following values (and @code{NOTE_SOURCE_FILE}
2866 must contain a null pointer):
2867
2868 @table @code
2869 @findex NOTE_INSN_DELETED
2870 @item NOTE_INSN_DELETED
2871 Such a note is completely ignorable.  Some passes of the compiler
2872 delete insns by altering them into notes of this kind.
2873
2874 @findex NOTE_INSN_DELETED_LABEL
2875 @item NOTE_INSN_DELETED_LABEL
2876 This marks what used to be a @code{code_label}, but was not used for other
2877 purposes than taking its address and was transformed to mark that no
2878 code jumps to it.
2879
2880 @findex NOTE_INSN_BLOCK_BEG
2881 @findex NOTE_INSN_BLOCK_END
2882 @item NOTE_INSN_BLOCK_BEG
2883 @itemx NOTE_INSN_BLOCK_END
2884 These types of notes indicate the position of the beginning and end
2885 of a level of scoping of variable names.  They control the output
2886 of debugging information.
2887
2888 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
2889 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_END
2890 @item NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
2891 @itemx NOTE_INSN_EH_REGION_END
2892 These types of notes indicate the position of the beginning and end of a
2893 level of scoping for exception handling.  @code{NOTE_BLOCK_NUMBER}
2894 identifies which @code{CODE_LABEL} or @code{note} of type
2895 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} is associated with the given region.
2896
2897 @findex NOTE_INSN_LOOP_BEG
2898 @findex NOTE_INSN_LOOP_END
2899 @item NOTE_INSN_LOOP_BEG
2900 @itemx NOTE_INSN_LOOP_END
2901 These types of notes indicate the position of the beginning and end
2902 of a @code{while} or @code{for} loop.  They enable the loop optimizer
2903 to find loops quickly.
2904
2905 @findex NOTE_INSN_LOOP_CONT
2906 @item NOTE_INSN_LOOP_CONT
2907 Appears at the place in a loop that @code{continue} statements jump to.
2908
2909 @findex NOTE_INSN_LOOP_VTOP
2910 @item NOTE_INSN_LOOP_VTOP
2911 This note indicates the place in a loop where the exit test begins for
2912 those loops in which the exit test has been duplicated.  This position
2913 becomes another virtual start of the loop when considering loop
2914 invariants.
2915
2916 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_END
2917 @item NOTE_INSN_FUNCTION_END
2918 Appears near the end of the function body, just before the label that
2919 @code{return} statements jump to (on machine where a single instruction
2920 does not suffice for returning).  This note may be deleted by jump
2921 optimization.
2922
2923 @findex NOTE_INSN_SETJMP
2924 @item NOTE_INSN_SETJMP
2925 Appears following each call to @code{setjmp} or a related function.
2926 @end table
2927
2928 These codes are printed symbolically when they appear in debugging dumps.
2929 @end table
2930
2931 @cindex @code{TImode}, in @code{insn}
2932 @cindex @code{HImode}, in @code{insn}
2933 @cindex @code{QImode}, in @code{insn}
2934 The machine mode of an insn is normally @code{VOIDmode}, but some
2935 phases use the mode for various purposes.
2936
2937 The common subexpression elimination pass sets the mode of an insn to
2938 @code{QImode} when it is the first insn in a block that has already
2939 been processed.
2940
2941 The second Haifa scheduling pass, for targets that can multiple issue,
2942 sets the mode of an insn to @code{TImode} when it is believed that the
2943 instruction begins an issue group.  That is, when the instruction
2944 cannot issue simultaneously with the previous.  This may be relied on
2945 by later passes, in particular machine-dependent reorg.
2946
2947 Here is a table of the extra fields of @code{insn}, @code{jump_insn}
2948 and @code{call_insn} insns:
2949
2950 @table @code
2951 @findex PATTERN
2952 @item PATTERN (@var{i})
2953 An expression for the side effect performed by this insn.  This must be
2954 one of the following codes: @code{set}, @code{call}, @code{use},
2955 @code{clobber}, @code{return}, @code{asm_input}, @code{asm_output},
2956 @code{addr_vec}, @code{addr_diff_vec}, @code{trap_if}, @code{unspec},
2957 @code{unspec_volatile}, @code{parallel}, @code{cond_exec}, or @code{sequence}.  If it is a @code{parallel},
2958 each element of the @code{parallel} must be one these codes, except that
2959 @code{parallel} expressions cannot be nested and @code{addr_vec} and
2960 @code{addr_diff_vec} are not permitted inside a @code{parallel} expression.
2961
2962 @findex INSN_CODE
2963 @item INSN_CODE (@var{i})
2964 An integer that says which pattern in the machine description matches
2965 this insn, or @minus{}1 if the matching has not yet been attempted.
2966
2967 Such matching is never attempted and this field remains @minus{}1 on an insn
2968 whose pattern consists of a single @code{use}, @code{clobber},
2969 @code{asm_input}, @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} expression.
2970
2971 @findex asm_noperands
2972 Matching is also never attempted on insns that result from an @code{asm}
2973 statement.  These contain at least one @code{asm_operands} expression.
2974 The function @code{asm_noperands} returns a non-negative value for
2975 such insns.
2976
2977 In the debugging output, this field is printed as a number followed by
2978 a symbolic representation that locates the pattern in the @file{md}
2979 file as some small positive or negative offset from a named pattern.
2980
2981 @findex LOG_LINKS
2982 @item LOG_LINKS (@var{i})
2983 A list (chain of @code{insn_list} expressions) giving information about
2984 dependencies between instructions within a basic block.  Neither a jump
2985 nor a label may come between the related insns.
2986
2987 @findex REG_NOTES
2988 @item REG_NOTES (@var{i})
2989 A list (chain of @code{expr_list} and @code{insn_list} expressions)
2990 giving miscellaneous information about the insn.  It is often
2991 information pertaining to the registers used in this insn.
2992 @end table
2993
2994 The @code{LOG_LINKS} field of an insn is a chain of @code{insn_list}
2995 expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn,
2996 and the second is another @code{insn_list} expression (the next one in
2997 the chain).  The last @code{insn_list} in the chain has a null pointer
2998 as second operand.  The significant thing about the chain is which
2999 insns appear in it (as first operands of @code{insn_list}
3000 expressions).  Their order is not significant.
3001
3002 This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a null
3003 pointer until then.  Flow only adds links for those data dependencies
3004 which can be used for instruction combination.  For each insn, the flow
3005 analysis pass adds a link to insns which store into registers values
3006 that are used for the first time in this insn.  The instruction
3007 scheduling pass adds extra links so that every dependence will be
3008 represented.  Links represent data dependencies, antidependencies and
3009 output dependencies; the machine mode of the link distinguishes these
3010 three types: antidependencies have mode @code{REG_DEP_ANTI}, output
3011 dependencies have mode @code{REG_DEP_OUTPUT}, and data dependencies have
3012 mode @code{VOIDmode}.
3013
3014 The @code{REG_NOTES} field of an insn is a chain similar to the
3015 @code{LOG_LINKS} field but it includes @code{expr_list} expressions in
3016 addition to @code{insn_list} expressions.  There are several kinds of
3017 register notes, which are distinguished by the machine mode, which in a
3018 register note is really understood as being an @code{enum reg_note}.
3019 The first operand @var{op} of the note is data whose meaning depends on
3020 the kind of note.
3021
3022 @findex REG_NOTE_KIND
3023 @findex PUT_REG_NOTE_KIND
3024 The macro @code{REG_NOTE_KIND (@var{x})} returns the kind of
3025 register note.  Its counterpart, the macro @code{PUT_REG_NOTE_KIND
3026 (@var{x}, @var{newkind})} sets the register note type of @var{x} to be
3027 @var{newkind}.
3028
3029 Register notes are of three classes: They may say something about an
3030 input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
3031 they may create a linkage between two insns.  There are also a set
3032 of values that are only used in @code{LOG_LINKS}.
3033
3034 These register notes annotate inputs to an insn:
3035
3036 @table @code
3037 @findex REG_DEAD
3038 @item REG_DEAD
3039 The value in @var{op} dies in this insn; that is to say, altering the
3040 value immediately after this insn would not affect the future behavior
3041 of the program.
3042
3043 It does not follow that the register @var{op} has no useful value after
3044 this insn since @var{op} is not necessarily modified by this insn.
3045 Rather, no subsequent instruction uses the contents of @var{op}.
3046
3047 @findex REG_UNUSED
3048 @item REG_UNUSED
3049 The register @var{op} being set by this insn will not be used in a
3050 subsequent insn.  This differs from a @code{REG_DEAD} note, which
3051 indicates that the value in an input will not be used subsequently.
3052 These two notes are independent; both may be present for the same
3053 register.
3054
3055 @findex REG_INC
3056 @item REG_INC
3057 The register @var{op} is incremented (or decremented; at this level
3058 there is no distinction) by an embedded side effect inside this insn.
3059 This means it appears in a @code{post_inc}, @code{pre_inc},
3060 @code{post_dec} or @code{pre_dec} expression.
3061
3062 @findex REG_NONNEG
3063 @item REG_NONNEG
3064 The register @var{op} is known to have a nonnegative value when this
3065 insn is reached.  This is used so that decrement and branch until zero
3066 instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
3067
3068 The @code{REG_NONNEG} note is added to insns only if the machine
3069 description has a @samp{decrement_and_branch_until_zero} pattern.
3070
3071 @findex REG_NO_CONFLICT
3072 @item REG_NO_CONFLICT
3073 This insn does not cause a conflict between @var{op} and the item
3074 being set by this insn even though it might appear that it does.
3075 In other words, if the destination register and @var{op} could
3076 otherwise be assigned the same register, this insn does not
3077 prevent that assignment.
3078
3079 Insns with this note are usually part of a block that begins with a
3080 @code{clobber} insn specifying a multi-word pseudo register (which will
3081 be the output of the block), a group of insns that each set one word of
3082 the value and have the @code{REG_NO_CONFLICT} note attached, and a final
3083 insn that copies the output to itself with an attached @code{REG_EQUAL}
3084 note giving the expression being computed.  This block is encapsulated
3085 with @code{REG_LIBCALL} and @code{REG_RETVAL} notes on the first and
3086 last insns, respectively.
3087
3088 @findex REG_LABEL
3089 @item REG_LABEL
3090 This insn uses @var{op}, a @code{code_label} or a @code{note} of type
3091 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}, but is not a
3092 @code{jump_insn}, or it is a @code{jump_insn} that required the label to
3093 be held in a register.  The presence of this note allows jump
3094 optimization to be aware that @var{op} is, in fact, being used, and flow
3095 optimization to build an accurate flow graph.
3096 @end table
3097
3098 The following notes describe attributes of outputs of an insn:
3099
3100 @table @code
3101 @findex REG_EQUIV
3102 @findex REG_EQUAL
3103 @item REG_EQUIV
3104 @itemx REG_EQUAL
3105 This note is only valid on an insn that sets only one register and
3106 indicates that that register will be equal to @var{op} at run time; the
3107 scope of this equivalence differs between the two types of notes.  The
3108 value which the insn explicitly copies into the register may look
3109 different from @var{op}, but they will be equal at run time.  If the
3110 output of the single @code{set} is a @code{strict_low_part} expression,
3111 the note refers to the register that is contained in @code{SUBREG_REG}
3112 of the @code{subreg} expression.
3113
3114 For @code{REG_EQUIV}, the register is equivalent to @var{op} throughout
3115 the entire function, and could validly be replaced in all its
3116 occurrences by @var{op}.  (``Validly'' here refers to the data flow of
3117 the program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
3118 example, when a constant is loaded into a register that is never
3119 assigned any other value, this kind of note is used.
3120
3121 When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a function,
3122 a note of this kind records that the register is equivalent to the stack
3123 slot where the parameter was passed.  Although in this case the register
3124 may be set by other insns, it is still valid to replace the register
3125 by the stack slot throughout the function.
3126
3127 A @code{REG_EQUIV} note is also used on an instruction which copies a
3128 register parameter into a pseudo-register at entry to a function, if
3129 there is a stack slot where that parameter could be stored.  Although
3130 other insns may set the pseudo-register, it is valid for the compiler to
3131 replace the pseudo-register by stack slot throughout the function,
3132 provided the compiler ensures that the stack slot is properly
3133 initialized by making the replacement in the initial copy instruction as
3134 well.  This is used on machines for which the calling convention
3135 allocates stack space for register parameters.  See
3136 @code{REG_PARM_STACK_SPACE} in @ref{Stack Arguments}.
3137
3138 In the case of @code{REG_EQUAL}, the register that is set by this insn
3139 will be equal to @var{op} at run time at the end of this insn but not
3140 necessarily elsewhere in the function.  In this case, @var{op}
3141 is typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence of
3142 insns such as a library call is used to perform an arithmetic operation,
3143 this kind of note is attached to the insn that produces or copies the
3144 final value.
3145
3146 These two notes are used in different ways by the compiler passes.
3147 @code{REG_EQUAL} is used by passes prior to register allocation (such as
3148 common subexpression elimination and loop optimization) to tell them how
3149 to think of that value.  @code{REG_EQUIV} notes are used by register
3150 allocation to indicate that there is an available substitute expression
3151 (either a constant or a @code{mem} expression for the location of a
3152 parameter on the stack) that may be used in place of a register if
3153 insufficient registers are available.
3154
3155 Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
3156 @code{REG_EQUIV} note and are not useful to the early optimization
3157 passes and pseudo registers that are equivalent to a memory location
3158 throughout their entire life, which is not detected until later in
3159 the compilation, all equivalences are initially indicated by an attached
3160 @code{REG_EQUAL} note.  In the early stages of register allocation, a
3161 @code{REG_EQUAL} note is changed into a @code{REG_EQUIV} note if
3162 @var{op} is a constant and the insn represents the only set of its
3163 destination register.
3164
3165 Thus, compiler passes prior to register allocation need only check for
3166 @code{REG_EQUAL} notes and passes subsequent to register allocation
3167 need only check for @code{REG_EQUIV} notes.
3168
3169 @findex REG_WAS_0
3170 @item REG_WAS_0
3171 The single output of this insn contained zero before this insn.
3172 @var{op} is the insn that set it to zero.  You can rely on this note if
3173 it is present and @var{op} has not been deleted or turned into a @code{note};
3174 its absence implies nothing.
3175 @end table
3176
3177 These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs: one
3178 insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which has
3179 the inverse note pointing back to the first insn.
3180
3181 @table @code
3182 @findex REG_RETVAL
3183 @item REG_RETVAL
3184 This insn copies the value of a multi-insn sequence (for example, a
3185 library call), and @var{op} is the first insn of the sequence (for a
3186 library call, the first insn that was generated to set up the arguments
3187 for the library call).
3188
3189 Loop optimization uses this note to treat such a sequence as a single
3190 operation for code motion purposes and flow analysis uses this note to
3191 delete such sequences whose results are dead.
3192
3193 A @code{REG_EQUAL} note will also usually be attached to this insn to
3194 provide the expression being computed by the sequence.
3195
3196 These notes will be deleted after reload, since they are no longer
3197 accurate or useful.
3198
3199 @findex REG_LIBCALL
3200 @item REG_LIBCALL
3201 This is the inverse of @code{REG_RETVAL}: it is placed on the first
3202 insn of a multi-insn sequence, and it points to the last one.
3203
3204 These notes are deleted after reload, since they are no longer useful or
3205 accurate.
3206
3207 @findex REG_CC_SETTER
3208 @findex REG_CC_USER
3209 @item REG_CC_SETTER
3210 @itemx REG_CC_USER
3211 On machines that use @code{cc0}, the insns which set and use @code{cc0}
3212 set and use @code{cc0} are adjacent.  However, when branch delay slot
3213 filling is done, this may no longer be true.  In this case a
3214 @code{REG_CC_USER} note will be placed on the insn setting @code{cc0} to
3215 point to the insn using @code{cc0} and a @code{REG_CC_SETTER} note will
3216 be placed on the insn using @code{cc0} to point to the insn setting
3217 @code{cc0}.
3218 @end table
3219
3220 These values are only used in the @code{LOG_LINKS} field, and indicate
3221 the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
3222 a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
3223 they simply have mode @code{VOIDmode}, and are printed without any
3224 descriptive text.
3225
3226 @table @code
3227 @findex REG_DEP_ANTI
3228 @item REG_DEP_ANTI
3229 This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
3230
3231 @findex REG_DEP_OUTPUT
3232 @item REG_DEP_OUTPUT
3233 This indicates an output dependence (a write after write dependence).
3234 @end table
3235
3236 These notes describe information gathered from gcov profile data.  They
3237 are stored in the @code{REG_NOTES} field of an insn as an
3238 @code{expr_list}.
3239
3240 @table @code
3241 @findex REG_EXEC_COUNT
3242 @item REG_EXEC_COUNT
3243 This is used to indicate the number of times a basic block was executed
3244 according to the profile data.  The note is attached to the first insn in
3245 the basic block.
3246
3247 @findex REG_BR_PROB
3248 @item REG_BR_PROB
3249 This is used to specify the ratio of branches to non-branches of a
3250 branch insn according to the profile data.  The value is stored as a
3251 value between 0 and REG_BR_PROB_BASE; larger values indicate a higher
3252 probability that the branch will be taken.
3253
3254 @findex REG_BR_PRED
3255 @item REG_BR_PRED
3256 These notes are found in JUMP insns after delayed branch scheduling
3257 has taken place.  They indicate both the direction and the likelihood
3258 of the JUMP@.  The format is a bitmask of ATTR_FLAG_* values.
3259
3260 @findex REG_FRAME_RELATED_EXPR
3261 @item REG_FRAME_RELATED_EXPR
3262 This is used on an RTX_FRAME_RELATED_P insn wherein the attached expression
3263 is used in place of the actual insn pattern.  This is done in cases where
3264 the pattern is either complex or misleading.
3265 @end table
3266
3267 For convenience, the machine mode in an @code{insn_list} or
3268 @code{expr_list} is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
3269
3270 @findex insn_list
3271 @findex expr_list
3272 The only difference between the expression codes @code{insn_list} and
3273 @code{expr_list} is that the first operand of an @code{insn_list} is
3274 assumed to be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's
3275 unique id; the first operand of an @code{expr_list} is printed in the
3276 ordinary way as an expression.
3277
3278 @node Calls
3279 @section RTL Representation of Function-Call Insns
3280 @cindex calling functions in RTL
3281 @cindex RTL function-call insns
3282 @cindex function-call insns
3283
3284 Insns that call subroutines have the RTL expression code @code{call_insn}.
3285 These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a special
3286 RTL expression code, @code{call}.
3287
3288 @cindex @code{call} usage
3289 A @code{call} expression has two operands, as follows:
3290
3291 @example
3292 (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes})
3293 @end example
3294
3295 @noindent
3296 Here @var{nbytes} is an operand that represents the number of bytes of
3297 argument data being passed to the subroutine, @var{fm} is a machine mode
3298 (which must equal as the definition of the @code{FUNCTION_MODE} macro in
3299 the machine description) and @var{addr} represents the address of the
3300 subroutine.
3301
3302 For a subroutine that returns no value, the @code{call} expression as
3303 shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
3304 also contain @code{use} or @code{clobber} expressions.
3305
3306 @cindex @code{BLKmode}, and function return values
3307 For a subroutine that returns a value whose mode is not @code{BLKmode},
3308 the value is returned in a hard register.  If this register's number is
3309 @var{r}, then the body of the call insn looks like this:
3310
3311 @example
3312 (set (reg:@var{m} @var{r})
3313      (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes}))
3314 @end example
3315
3316 @noindent
3317 This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
3318 appropriate register receives a useful value in this insn.
3319
3320 When a subroutine returns a @code{BLKmode} value, it is handled by
3321 passing to the subroutine the address of a place to store the value.
3322 So the call insn itself does not ``return'' any value, and it has the
3323 same RTL form as a call that returns nothing.
3324
3325 On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
3326 for example to contain the return address.  @code{call_insn} insns
3327 on these machines should have a body which is a @code{parallel}
3328 that contains both the @code{call} expression and @code{clobber}
3329 expressions that indicate which registers are destroyed.  Similarly,
3330 if the call instruction requires some register other than the stack
3331 pointer that is not explicitly mentioned it its RTL, a @code{use}
3332 subexpression should mention that register.
3333
3334 Functions that are called are assumed to modify all registers listed in
3335 the configuration macro @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
3336 Basics}) and, with the exception of @code{const} functions and library
3337 calls, to modify all of memory.
3338
3339 Insns containing just @code{use} expressions directly precede the
3340 @code{call_insn} insn to indicate which registers contain inputs to the
3341 function.  Similarly, if registers other than those in
3342 @code{CALL_USED_REGISTERS} are clobbered by the called function, insns
3343 containing a single @code{clobber} follow immediately after the call to
3344 indicate which registers.
3345
3346 @node Sharing
3347 @section Structure Sharing Assumptions
3348 @cindex sharing of RTL components
3349 @cindex RTL structure sharing assumptions
3350
3351 The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are unique;
3352 there do not exist two distinct objects representing the same value.
3353 In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL expression
3354 object of a certain kind appears in more than one place in the
3355 containing structure.
3356
3357 These assumptions refer to a single function; except for the RTL
3358 objects that describe global variables and external functions,
3359 and a few standard objects such as small integer constants,
3360 no RTL objects are common to two functions.
3361
3362 @itemize @bullet
3363 @cindex @code{reg}, RTL sharing
3364 @item
3365 Each pseudo-register has only a single @code{reg} object to represent it,
3366 and therefore only a single machine mode.
3367
3368 @cindex symbolic label
3369 @cindex @code{symbol_ref}, RTL sharing
3370 @item
3371 For any symbolic label, there is only one @code{symbol_ref} object
3372 referring to it.
3373
3374 @cindex @code{const_int}, RTL sharing
3375 @item
3376 All @code{const_int} expressions with equal values are shared.
3377
3378 @cindex @code{pc}, RTL sharing
3379 @item
3380 There is only one @code{pc} expression.
3381
3382 @cindex @code{cc0}, RTL sharing
3383 @item
3384 There is only one @code{cc0} expression.
3385
3386 @cindex @code{const_double}, RTL sharing
3387 @item
3388 There is only one @code{const_double} expression with value 0 for
3389 each floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
3390
3391 @cindex @code{const_vector}, RTL sharing
3392 @item
3393 There is only one @code{const_vector} expression with value 0 for
3394 each vector mode, be it an integer or a double constant vector.
3395
3396 @cindex @code{label_ref}, RTL sharing
3397 @cindex @code{scratch}, RTL sharing
3398 @item
3399 No @code{label_ref} or @code{scratch} appears in more than one place in
3400 the RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
3401 the insns in the function and assume that each time a @code{label_ref}
3402 or @code{scratch} is seen it is distinct from all others that are seen.
3403
3404 @cindex @code{mem}, RTL sharing
3405 @item
3406 Only one @code{mem} object is normally created for each static
3407 variable or stack slot, so these objects are frequently shared in all
3408 the places they appear.  However, separate but equal objects for these
3409 variables are occasionally made.
3410
3411 @cindex @code{asm_operands}, RTL sharing
3412 @item
3413 When a single @code{asm} statement has multiple output operands, a
3414 distinct @code{asm_operands} expression is made for each output operand.
3415 However, these all share the vector which contains the sequence of input
3416 operands.  This sharing is used later on to test whether two
3417 @code{asm_operands} expressions come from the same statement, so all
3418 optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
3419 vector at all.
3420
3421 @item
3422 No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
3423 except as described above.  Many passes of the compiler rely on this
3424 by assuming that they can modify RTL objects in place without unwanted
3425 side-effects on other insns.
3426
3427 @findex unshare_all_rtl
3428 @item
3429 During initial RTL generation, shared structure is freely introduced.
3430 After all the RTL for a function has been generated, all shared
3431 structure is copied by @code{unshare_all_rtl} in @file{emit-rtl.c},
3432 after which the above rules are guaranteed to be followed.
3433
3434 @findex copy_rtx_if_shared
3435 @item
3436 During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
3437 temporarily.  However, the shared structure is copied before the
3438 combiner is finished with the insn.  This is done by calling
3439 @code{copy_rtx_if_shared}, which is a subroutine of
3440 @code{unshare_all_rtl}.
3441 @end itemize
3442
3443 @node Reading RTL
3444 @section Reading RTL
3445
3446 To read an RTL object from a file, call @code{read_rtx}.  It takes one
3447 argument, a stdio stream, and returns a single RTL object.  This routine
3448 is defined in @file{read-rtl.c}.  It is not available in the compiler
3449 itself, only the various programs that generate the compiler back end
3450 from the machine description.
3451
3452 People frequently have the idea of using RTL stored as text in a file as
3453 an interface between a language front end and the bulk of GCC@.  This
3454 idea is not feasible.
3455
3456 GCC was designed to use RTL internally only.  Correct RTL for a given
3457 program is very dependent on the particular target machine.  And the RTL
3458 does not contain all the information about the program.
3459
3460 The proper way to interface GCC to a new language front end is with
3461 the ``tree'' data structure, described in the files @file{tree.h} and
3462 @file{tree.def}.  The documentation for this structure (@pxref{Trees})
3463 is incomplete.