OSDN Git Service

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