OSDN Git Service

* collect2.c (find_a_file): Use HAVE_DOS_BASED_FILE_SYSTEM in place
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / rtl.texi
1 @c Copyright (C) 1988, 89, 92, 94, 97, 1998, 1999 Free Software Foundation, Inc.
2 @c This is part of the GCC manual.
3 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
4
5 @node RTL
6 @chapter RTL Representation
7 @cindex RTL representation
8 @cindex representation of RTL
9 @cindex Register Transfer Language (RTL)
10
11 Most of the work of the compiler is done on an intermediate representation
12 called register transfer language.  In this language, the instructions to be
13 output are described, pretty much one by one, in an algebraic form that
14 describes what the instruction does.
15
16 RTL is inspired by Lisp lists.  It has both an internal form, made up of
17 structures that point at other structures, and a textual form that is used
18 in the machine description and in printed debugging dumps.  The textual
19 form uses nested parentheses to indicate the pointers in the internal form.
20
21 @menu
22 * RTL Objects::       Expressions vs vectors vs strings vs integers.
23 * Accessors::         Macros to access expression operands or vector elts.
24 * Flags::             Other flags in an RTL expression.
25 * Machine Modes::     Describing the size and format of a datum.
26 * Constants::         Expressions with constant values.
27 * Regs and Memory::   Expressions representing register contents or memory.
28 * Arithmetic::        Expressions representing arithmetic on other expressions.
29 * Comparisons::       Expressions representing comparison of expressions.
30 * Bit Fields::        Expressions representing bitfields in memory or reg.
31 * Conversions::       Extending, truncating, floating or fixing.
32 * RTL Declarations::  Declaring volatility, constancy, etc.
33 * Side Effects::      Expressions for storing in registers, etc.
34 * Incdec::            Embedded side-effects for autoincrement addressing.
35 * Assembler::         Representing @code{asm} with operands.
36 * Insns::             Expression types for entire insns.
37 * Calls::             RTL representation of function call insns.
38 * Sharing::           Some expressions are unique; others *must* be copied.
39 * Reading RTL::       Reading textual RTL from a file.
40 @end menu
41
42 @node RTL Objects, Accessors, RTL, RTL
43 @section RTL Object Types
44 @cindex RTL object types
45
46 @cindex RTL integers
47 @cindex RTL strings
48 @cindex RTL vectors
49 @cindex RTL expression
50 @cindex RTX (See RTL)
51 RTL uses five kinds of objects: expressions, integers, wide integers,
52 strings and vectors.  Expressions are the most important ones.  An RTL
53 expression (``RTX'', for short) is a C structure, but it is usually
54 referred to with a pointer; a type that is given the typedef name
55 @code{rtx}.
56
57 An integer is simply an @code{int}; their written form uses decimal digits.
58 A wide integer is an integral object whose type is @code{HOST_WIDE_INT}
59 (@pxref{Config}); their written form uses decimal digits.
60
61 A string is a sequence of characters.  In core it is represented as a
62 @code{char *} in usual C fashion, and it is written in C syntax as well.
63 However, strings in RTL may never be null.  If you write an empty string in
64 a machine description, it is represented in core as a null pointer rather
65 than as a pointer to a null character.  In certain contexts, these null
66 pointers instead of strings are valid.  Within RTL code, strings are most
67 commonly found inside @code{symbol_ref} expressions, but they appear in
68 other contexts in the RTL expressions that make up machine descriptions.  
69
70 A vector contains an arbitrary number of pointers to expressions.  The
71 number of elements in the vector is explicitly present in the vector.
72 The written form of a vector consists of square brackets
73 (@samp{[@dots{}]}) surrounding the elements, in sequence and with
74 whitespace separating them.  Vectors of length zero are not created;
75 null pointers are used instead.
76
77 @cindex expression codes
78 @cindex codes, RTL expression
79 @findex GET_CODE
80 @findex PUT_CODE
81 Expressions are classified by @dfn{expression codes} (also called RTX
82 codes).  The expression code is a name defined in @file{rtl.def}, which is
83 also (in upper case) a C enumeration constant.  The possible expression
84 codes and their meanings are machine-independent.  The code of an RTX can
85 be extracted with the macro @code{GET_CODE (@var{x})} and altered with
86 @code{PUT_CODE (@var{x}, @var{newcode})}.
87
88 The expression code determines how many operands the expression contains,
89 and what kinds of objects they are.  In RTL, unlike Lisp, you cannot tell
90 by looking at an operand what kind of object it is.  Instead, you must know
91 from its context---from the expression code of the containing expression.
92 For example, in an expression of code @code{subreg}, the first operand is
93 to be regarded as an expression and the second operand as an integer.  In
94 an expression of code @code{plus}, there are two operands, both of which
95 are to be regarded as expressions.  In a @code{symbol_ref} expression,
96 there is one operand, which is to be regarded as a string.
97
98 Expressions are written as parentheses containing the name of the
99 expression type, its flags and machine mode if any, and then the operands
100 of the expression (separated by spaces).
101
102 Expression code names in the @samp{md} file are written in lower case,
103 but when they appear in C code they are written in upper case.  In this
104 manual, they are shown as follows: @code{const_int}.
105
106 @cindex (nil)
107 @cindex nil
108 In a few contexts a null pointer is valid where an expression is normally
109 wanted.  The written form of this is @code{(nil)}.
110
111 @node Accessors, Flags, RTL Objects, RTL
112 @section Access to Operands
113 @cindex accessors
114 @cindex access to operands
115 @cindex operand access
116
117 @cindex RTL format
118 For each expression type @file{rtl.def} specifies the number of
119 contained objects and their kinds, with four possibilities: @samp{e} for
120 expression (actually a pointer to an expression), @samp{i} for integer,
121 @samp{w} for wide integer, @samp{s} for string, and @samp{E} for vector
122 of expressions.  The sequence of letters for an expression code is
123 called its @dfn{format}.  Thus, the format of @code{subreg} is
124 @samp{ei}.@refill
125
126 @cindex RTL format characters
127 A few other format characters are used occasionally:
128
129 @table @code
130 @item u
131 @samp{u} is equivalent to @samp{e} except that it is printed differently
132 in debugging dumps.  It is used for pointers to insns.
133
134 @item n
135 @samp{n} is equivalent to @samp{i} except that it is printed differently
136 in debugging dumps.  It is used for the line number or code number of a
137 @code{note} insn.
138
139 @item S
140 @samp{S} indicates a string which is optional.  In the RTL objects in
141 core, @samp{S} is equivalent to @samp{s}, but when the object is read,
142 from an @samp{md} file, the string value of this operand may be omitted.
143 An omitted string is taken to be the null string.
144
145 @item V
146 @samp{V} indicates a vector which is optional.  In the RTL objects in
147 core, @samp{V} is equivalent to @samp{E}, but when the object is read
148 from an @samp{md} file, the vector value of this operand may be omitted.
149 An omitted vector is effectively the same as a vector of no elements.
150
151 @item 0
152 @samp{0} means a slot whose contents do not fit any normal category.
153 @samp{0} slots are not printed at all in dumps, and are often used in
154 special ways by small parts of the compiler.
155 @end table
156
157 There are macros to get the number of operands, the format, and the
158 class of an expression code:
159
160 @table @code
161 @findex GET_RTX_LENGTH
162 @item GET_RTX_LENGTH (@var{code})
163 Number of operands of an RTX of code @var{code}.
164
165 @findex GET_RTX_FORMAT
166 @item GET_RTX_FORMAT (@var{code})
167 The format of an RTX of code @var{code}, as a C string.
168
169 @findex GET_RTX_CLASS
170 @cindex classes of RTX codes
171 @item GET_RTX_CLASS (@var{code})
172 A single character representing the type of RTX operation that code
173 @var{code} performs.
174
175 The following classes are defined:
176
177 @table @code
178 @item o
179 An RTX code that represents an actual object, such as @code{reg} or
180 @code{mem}.  @code{subreg} is not in this class.
181
182 @item <
183 An RTX code for a comparison.  The codes in this class are
184 @code{NE}, @code{EQ}, @code{LE}, @code{LT}, @code{GE}, @code{GT},
185 @code{LEU}, @code{LTU}, @code{GEU}, @code{GTU}.@refill
186
187 @item 1
188 An RTX code for a unary arithmetic operation, such as @code{neg}.
189
190 @item c
191 An RTX code for a commutative binary operation, other than @code{NE}
192 and @code{EQ} (which have class @samp{<}).
193
194 @item 2
195 An RTX code for a noncommutative binary operation, such as @code{MINUS}.
196
197 @item b
198 An RTX code for a bitfield operation, either @code{ZERO_EXTRACT} or
199 @code{SIGN_EXTRACT}.
200
201 @item 3
202 An RTX code for other three input operations, such as @code{IF_THEN_ELSE}.
203
204 @item i
205 An RTX code for a machine insn (@code{INSN}, @code{JUMP_INSN}, and
206 @code{CALL_INSN}).@refill
207
208 @item m
209 An RTX code for something that matches in insns, such as @code{MATCH_DUP}.
210
211 @item x
212 All other RTX codes.
213 @end table
214 @end table
215
216 @findex XEXP
217 @findex XINT
218 @findex XWINT
219 @findex XSTR
220 Operands of expressions are accessed using the macros @code{XEXP},
221 @code{XINT}, @code{XWINT} and @code{XSTR}.  Each of these macros takes
222 two arguments: an expression-pointer (RTX) and an operand number
223 (counting from zero).  Thus,@refill
224
225 @example
226 XEXP (@var{x}, 2)
227 @end example
228
229 @noindent
230 accesses operand 2 of expression @var{x}, as an expression.
231
232 @example
233 XINT (@var{x}, 2)
234 @end example
235
236 @noindent
237 accesses the same operand as an integer.  @code{XSTR}, used in the same
238 fashion, would access it as a string.
239
240 Any operand can be accessed as an integer, as an expression or as a string.
241 You must choose the correct method of access for the kind of value actually
242 stored in the operand.  You would do this based on the expression code of
243 the containing expression.  That is also how you would know how many
244 operands there are.
245
246 For example, if @var{x} is a @code{subreg} expression, you know that it has
247 two operands which can be correctly accessed as @code{XEXP (@var{x}, 0)}
248 and @code{XINT (@var{x}, 1)}.  If you did @code{XINT (@var{x}, 0)}, you
249 would get the address of the expression operand but cast as an integer;
250 that might occasionally be useful, but it would be cleaner to write
251 @code{(int) XEXP (@var{x}, 0)}.  @code{XEXP (@var{x}, 1)} would also
252 compile without error, and would return the second, integer operand cast as
253 an expression pointer, which would probably result in a crash when
254 accessed.  Nothing stops you from writing @code{XEXP (@var{x}, 28)} either,
255 but this will access memory past the end of the expression with
256 unpredictable results.@refill
257
258 Access to operands which are vectors is more complicated.  You can use the
259 macro @code{XVEC} to get the vector-pointer itself, or the macros
260 @code{XVECEXP} and @code{XVECLEN} to access the elements and length of a
261 vector.
262
263 @table @code
264 @findex XVEC
265 @item XVEC (@var{exp}, @var{idx})
266 Access the vector-pointer which is operand number @var{idx} in @var{exp}.
267
268 @findex XVECLEN
269 @item XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})
270 Access the length (number of elements) in the vector which is
271 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an @code{int}.
272
273 @findex XVECEXP
274 @item XVECEXP (@var{exp}, @var{idx}, @var{eltnum})
275 Access element number @var{eltnum} in the vector which is
276 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an RTX.
277
278 It is up to you to make sure that @var{eltnum} is not negative
279 and is less than @code{XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})}.
280 @end table
281
282 All the macros defined in this section expand into lvalues and therefore
283 can be used to assign the operands, lengths and vector elements as well as
284 to access them.
285
286 @node Flags, Machine Modes, Accessors, RTL
287 @section Flags in an RTL Expression
288 @cindex flags in RTL expression
289
290 RTL expressions contain several flags (one-bit bitfields) and other
291 values that are used in certain types of expression.  Most often they
292 are accessed with the following macros:
293
294 @table @code
295 @findex MEM_VOLATILE_P
296 @cindex @code{mem} and @samp{/v}
297 @cindex @code{volatil}, in @code{mem}
298 @cindex @samp{/v} in RTL dump
299 @item MEM_VOLATILE_P (@var{x})
300 In @code{mem} expressions, nonzero for volatile memory references.
301 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
302
303 @findex MEM_IN_STRUCT_P
304 @cindex @code{mem} and @samp{/s}
305 @cindex @code{in_struct}, in @code{mem}
306 @cindex @samp{/s} in RTL dump
307 @item MEM_IN_STRUCT_P (@var{x})
308 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to an entire structure,
309 union or array, or to a component of one.  Zero for references to a
310 scalar variable or through a pointer to a scalar.  Stored in the
311 @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.  If both this flag and
312 MEM_SCALAR_P are clear, then we don't know whether this MEM is in a
313 structure or not.  Both flags should never be simultaneously set.
314
315 @findex MEM_SCALAR_P
316 @cindex @code{mem} and @samp{/f}
317 @cindex @code{frame_related}, in@code{mem}
318 @cindex @samp{/f} in RTL dump
319 @item MEM_SCALAR_P (@var{x})
320 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to a scalar known not
321 to be a member of a structure, union, or array.  Zero for such
322 references and for indirections through pointers, even pointers pointing
323 to scalar types.  If both this flag and MEM_STRUCT_P are clear, then we
324 don't know whether this MEM is in a structure or not.  Both flags should
325 never be simultaneously set.
326
327 @findex MEM_ALIAS_SET
328 @item MEM_ALIAS_SET (@var{x})
329 In @code{mem} expressions, the alias set to which @var{x} belongs.  If
330 zero, @var{x} is not in any alias set, and may alias anything.  If
331 nonzero, @var{x} may only alias objects in the same alias set.  This
332 value is set (in a language-specific manner) by the front-end.  This
333 field is not a bit-field; it is in an integer, found as the second
334 argument to the @code{mem}.
335
336 @findex REG_LOOP_TEST_P
337 @cindex @code{reg} and @samp{/s}
338 @cindex @code{in_struct}, in @code{reg}
339 @item REG_LOOP_TEST_P
340 In @code{reg} expressions, nonzero if this register's entire life is
341 contained in the exit test code for some loop.  Stored in the
342 @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
343
344 @findex REG_USERVAR_P 
345 @cindex @code{reg} and @samp{/v}
346 @cindex @code{volatil}, in @code{reg}
347 @item REG_USERVAR_P (@var{x})
348 In a @code{reg}, nonzero if it corresponds to a variable present in
349 the user's source code.  Zero for temporaries generated internally by
350 the compiler.  Stored in the @code{volatil} field and printed as
351 @samp{/v}.
352
353 @cindex @samp{/i} in RTL dump
354 @findex REG_FUNCTION_VALUE_P 
355 @cindex @code{reg} and @samp{/i}
356 @cindex @code{integrated}, in @code{reg}
357 @item REG_FUNCTION_VALUE_P (@var{x})
358 Nonzero in a @code{reg} if it is the place in which this function's
359 value is going to be returned.  (This happens only in a hard
360 register.)  Stored in the @code{integrated} field and printed as
361 @samp{/i}.
362
363 The same hard register may be used also for collecting the values of
364 functions called by this one, but @code{REG_FUNCTION_VALUE_P} is zero
365 in this kind of use.
366
367 @findex SUBREG_PROMOTED_VAR_P
368 @cindex @code{subreg} and @samp{/s}
369 @cindex @code{in_struct}, in @code{subreg}
370 @item SUBREG_PROMOTED_VAR_P
371 Nonzero in a @code{subreg} if it was made when accessing an object that
372 was promoted to a wider mode in accord with the @code{PROMOTED_MODE} machine
373 description macro (@pxref{Storage Layout}).  In this case, the mode of
374 the @code{subreg} is the declared mode of the object and the mode of
375 @code{SUBREG_REG} is the mode of the register that holds the object.
376 Promoted variables are always either sign- or zero-extended to the wider
377 mode on every assignment.  Stored in the @code{in_struct} field and
378 printed as @samp{/s}.
379
380 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
381 @cindex @code{subreg} and @samp{/u}
382 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
383 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
384 Nonzero in a @code{subreg} that has @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} nonzero
385 if the object being referenced is kept zero-extended and zero if it
386 is kept sign-extended.  Stored in the @code{unchanging} field and
387 printed as @samp{/u}.
388
389 @findex RTX_UNCHANGING_P 
390 @cindex @code{reg} and @samp{/u}
391 @cindex @code{mem} and @samp{/u}
392 @cindex @code{unchanging}, in @code{reg} and @code{mem}
393 @cindex @samp{/u} in RTL dump
394 @item RTX_UNCHANGING_P (@var{x})
395 Nonzero in a @code{reg} or @code{mem} if the value is not changed.
396 (This flag is not set for memory references via pointers to constants.
397 Such pointers only guarantee that the object will not be changed
398 explicitly by the current function.  The object might be changed by
399 other functions or by aliasing.)  Stored in the
400 @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
401
402 @findex RTX_INTEGRATED_P 
403 @cindex @code{integrated}, in @code{insn}
404 @item RTX_INTEGRATED_P (@var{insn})
405 Nonzero in an insn if it resulted from an in-line function call.
406 Stored in the @code{integrated} field and printed as @samp{/i}.
407
408 @findex RTX_FRAME_RELATED_P
409 @item RTX_FRAME_RELATED_P (@var{x})
410 Nonzero in an insn or expression which is part of a function
411 prologue and sets the stack pointer, sets the frame pointer, or saves a 
412 register. This flag is required for exception handling support
413 on targets with RTL prologues.
414
415 @findex SYMBOL_REF_USED
416 @cindex @code{used}, in @code{symbol_ref}
417 @item SYMBOL_REF_USED (@var{x})
418 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been used.  This is
419 normally only used to ensure that @var{x} is only declared external
420 once.  Stored in the @code{used} field.
421
422 @findex SYMBOL_REF_FLAG
423 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/v}
424 @cindex @code{volatil}, in @code{symbol_ref}
425 @item SYMBOL_REF_FLAG (@var{x})
426 In a @code{symbol_ref}, this is used as a flag for machine-specific purposes.
427 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
428
429 @findex LABEL_OUTSIDE_LOOP_P
430 @cindex @code{label_ref} and @samp{/s}
431 @cindex @code{in_struct}, in @code{label_ref}
432 @item LABEL_OUTSIDE_LOOP_P
433 In @code{label_ref} expressions, nonzero if this is a reference to a
434 label that is outside the innermost loop containing the reference to the
435 label.  Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
436
437 @findex INSN_DELETED_P 
438 @cindex @code{volatil}, in @code{insn}
439 @item INSN_DELETED_P (@var{insn})
440 In an insn, nonzero if the insn has been deleted.  Stored in the
441 @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
442
443 @findex INSN_ANNULLED_BRANCH_P
444 @cindex @code{insn} and @samp{/u}
445 @cindex @code{unchanging}, in @code{insn}
446 @item INSN_ANNULLED_BRANCH_P (@var{insn})
447 In an @code{insn} in the delay slot of a branch insn, indicates that an
448 annulling branch should be used.  See the discussion under
449 @code{sequence} below.  Stored in the @code{unchanging} field and printed
450 as @samp{/u}.
451
452 @findex INSN_FROM_TARGET_P
453 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
454 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}
455 @cindex @samp{/s} in RTL dump
456 @item INSN_FROM_TARGET_P (@var{insn})
457 In an @code{insn} in a delay slot of a branch, indicates that the insn
458 is from the target of the branch.  If the branch insn has
459 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} set, this insn will only be executed if
460 the branch is taken.  For annulled branches with
461 @code{INSN_FROM_TARGET_P} clear, the insn will be executed only if the
462 branch is not taken.  When @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is not set,
463 this insn will always be executed.  Stored in the @code{in_struct}
464 field and printed as @samp{/s}.
465
466 @findex CONSTANT_POOL_ADDRESS_P 
467 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/u}
468 @cindex @code{unchanging}, in @code{symbol_ref}
469 @item CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
470 Nonzero in a @code{symbol_ref} if it refers to part of the current
471 function's ``constants pool''.  These are addresses close to the
472 beginning of the function, and GNU CC assumes they can be addressed
473 directly (perhaps with the help of base registers).  Stored in the
474 @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
475
476 @findex CONST_CALL_P
477 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
478 @cindex @code{unchanging}, in @code{call_insn}
479 @item CONST_CALL_P (@var{x})
480 In a @code{call_insn}, indicates that the insn represents a call to a const
481 function.  Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
482
483 @findex LABEL_PRESERVE_P
484 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
485 @cindex @code{in_struct}, in @code{code_label}
486 @item LABEL_PRESERVE_P (@var{x})
487 In a @code{code_label}, indicates that the label can never be deleted.
488 Labels referenced by a non-local goto will have this bit set.  Stored
489 in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
490
491 @findex SCHED_GROUP_P
492 @cindex @code{insn} and @samp{/i}
493 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}
494 @item SCHED_GROUP_P (@var{insn})
495 During instruction scheduling, in an insn, indicates that the previous insn
496 must be scheduled together with this insn.  This is used to ensure that
497 certain groups of instructions will not be split up by the instruction
498 scheduling pass, for example, @code{use} insns before a @code{call_insn} may
499 not be separated from the @code{call_insn}.  Stored in the @code{in_struct}
500 field and printed as @samp{/s}.
501 @end table
502
503 These are the fields which the above macros refer to:
504
505 @table @code
506 @findex used
507 @item used
508 Normally, this flag is used only momentarily, at the end of RTL
509 generation for a function, to count the number of times an expression
510 appears in insns.  Expressions that appear more than once are copied,
511 according to the rules for shared structure (@pxref{Sharing}).
512
513 In a @code{symbol_ref}, it indicates that an external declaration for
514 the symbol has already been written.
515
516 In a @code{reg}, it is used by the leaf register renumbering code to ensure
517 that each register is only renumbered once.
518
519 @findex volatil
520 @item volatil
521 This flag is used in @code{mem}, @code{symbol_ref} and @code{reg}
522 expressions and in insns.  In RTL dump files, it is printed as
523 @samp{/v}.
524
525 @cindex volatile memory references
526 In a @code{mem} expression, it is 1 if the memory reference is volatile.
527 Volatile memory references may not be deleted, reordered or combined.
528
529 In a @code{symbol_ref} expression, it is used for machine-specific 
530 purposes.
531
532 In a @code{reg} expression, it is 1 if the value is a user-level variable.
533 0 indicates an internal compiler temporary.
534
535 In an insn, 1 means the insn has been deleted.
536
537 @findex in_struct
538 @item in_struct
539 In @code{mem} expressions, it is 1 if the memory datum referred to is
540 all or part of a structure or array; 0 if it is (or might be) a scalar
541 variable.  A reference through a C pointer has 0 because the pointer
542 might point to a scalar variable.  This information allows the compiler
543 to determine something about possible cases of aliasing.
544
545 In an insn in the delay slot of a branch, 1 means that this insn is from
546 the target of the branch.
547
548 During instruction scheduling, in an insn, 1 means that this insn must be
549 scheduled as part of a group together with the previous insn.
550
551 In @code{reg} expressions, it is 1 if the register has its entire life
552 contained within the test expression of some loop.
553
554 In @code{subreg} expressions, 1 means that the @code{subreg} is accessing
555 an object that has had its mode promoted from a wider mode.
556
557 In @code{label_ref} expressions, 1 means that the referenced label is
558 outside the innermost loop containing the insn in which the @code{label_ref}
559 was found.
560
561 In @code{code_label} expressions, it is 1 if the label may never be deleted.
562 This is used for labels which are the target of non-local gotos.
563
564 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/s}.
565
566 @findex unchanging
567 @item unchanging
568 In @code{reg} and @code{mem} expressions, 1 means
569 that the value of the expression never changes.
570
571 In @code{subreg} expressions, it is 1 if the @code{subreg} references an
572 unsigned object whose mode has been promoted to a wider mode.
573
574 In an insn, 1 means that this is an annulling branch.
575
576 In a @code{symbol_ref} expression, 1 means that this symbol addresses
577 something in the per-function constants pool.
578
579 In a @code{call_insn}, 1 means that this instruction is a call to a
580 const function.
581
582 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/u}.
583
584 @findex integrated
585 @item integrated
586 In some kinds of expressions, including insns, this flag means the
587 rtl was produced by procedure integration.
588
589 In a @code{reg} expression, this flag indicates the register
590 containing the value to be returned by the current function.  On
591 machines that pass parameters in registers, the same register number
592 may be used for parameters as well, but this flag is not set on such
593 uses.
594 @end table
595
596 @node Machine Modes, Constants, Flags, RTL
597 @section Machine Modes
598 @cindex machine modes
599
600 @findex enum machine_mode
601 A machine mode describes a size of data object and the representation used
602 for it.  In the C code, machine modes are represented by an enumeration
603 type, @code{enum machine_mode}, defined in @file{machmode.def}.  Each RTL
604 expression has room for a machine mode and so do certain kinds of tree
605 expressions (declarations and types, to be precise).
606
607 In debugging dumps and machine descriptions, the machine mode of an RTL
608 expression is written after the expression code with a colon to separate
609 them.  The letters @samp{mode} which appear at the end of each machine mode
610 name are omitted.  For example, @code{(reg:SI 38)} is a @code{reg}
611 expression with machine mode @code{SImode}.  If the mode is
612 @code{VOIDmode}, it is not written at all.
613
614 Here is a table of machine modes.  The term ``byte'' below refers to an
615 object of @code{BITS_PER_UNIT} bits (@pxref{Storage Layout}).
616
617 @table @code
618 @findex QImode
619 @item QImode
620 ``Quarter-Integer'' mode represents a single byte treated as an integer.
621
622 @findex HImode
623 @item HImode
624 ``Half-Integer'' mode represents a two-byte integer.
625
626 @findex PSImode
627 @item PSImode
628 ``Partial Single Integer'' mode represents an integer which occupies
629 four bytes but which doesn't really use all four.  On some machines,
630 this is the right mode to use for pointers.
631
632 @findex SImode
633 @item SImode
634 ``Single Integer'' mode represents a four-byte integer.
635
636 @findex PDImode
637 @item PDImode
638 ``Partial Double Integer'' mode represents an integer which occupies
639 eight bytes but which doesn't really use all eight.  On some machines,
640 this is the right mode to use for certain pointers.
641
642 @findex DImode
643 @item DImode
644 ``Double Integer'' mode represents an eight-byte integer.
645
646 @findex TImode
647 @item TImode
648 ``Tetra Integer'' (?) mode represents a sixteen-byte integer.
649
650 @findex SFmode
651 @item SFmode
652 ``Single Floating'' mode represents a single-precision (four byte) floating
653 point number.
654
655 @findex DFmode
656 @item DFmode
657 ``Double Floating'' mode represents a double-precision (eight byte) floating
658 point number.
659
660 @findex XFmode
661 @item XFmode
662 ``Extended Floating'' mode represents a triple-precision (twelve byte)
663 floating point number.  This mode is used for IEEE extended floating
664 point.  On some systems not all bits within these bytes will actually
665 be used.
666
667 @findex TFmode
668 @item TFmode
669 ``Tetra Floating'' mode represents a quadruple-precision (sixteen byte)
670 floating point number.
671
672 @findex CCmode
673 @item CCmode
674 ``Condition Code'' mode represents the value of a condition code, which
675 is a machine-specific set of bits used to represent the result of a
676 comparison operation.  Other machine-specific modes may also be used for
677 the condition code.  These modes are not used on machines that use
678 @code{cc0} (see @pxref{Condition Code}).
679
680 @findex BLKmode
681 @item BLKmode
682 ``Block'' mode represents values that are aggregates to which none of
683 the other modes apply.  In RTL, only memory references can have this mode,
684 and only if they appear in string-move or vector instructions.  On machines
685 which have no such instructions, @code{BLKmode} will not appear in RTL.
686
687 @findex VOIDmode
688 @item VOIDmode
689 Void mode means the absence of a mode or an unspecified mode.
690 For example, RTL expressions of code @code{const_int} have mode
691 @code{VOIDmode} because they can be taken to have whatever mode the context
692 requires.  In debugging dumps of RTL, @code{VOIDmode} is expressed by
693 the absence of any mode.
694
695 @findex SCmode
696 @findex DCmode
697 @findex XCmode
698 @findex TCmode
699 @item SCmode, DCmode, XCmode, TCmode
700 These modes stand for a complex number represented as a pair of floating
701 point values.  The floating point values are in @code{SFmode},
702 @code{DFmode}, @code{XFmode}, and @code{TFmode}, respectively.
703
704 @findex CQImode
705 @findex CHImode
706 @findex CSImode
707 @findex CDImode
708 @findex CTImode
709 @findex COImode
710 @item CQImode, CHImode, CSImode, CDImode, CTImode, COImode
711 These modes stand for a complex number represented as a pair of integer
712 values.  The integer values are in @code{QImode}, @code{HImode},
713 @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and @code{OImode},
714 respectively.
715 @end table
716
717 The machine description defines @code{Pmode} as a C macro which expands
718 into the machine mode used for addresses.  Normally this is the mode
719 whose size is @code{BITS_PER_WORD}, @code{SImode} on 32-bit machines.
720
721 The only modes which a machine description @i{must} support are
722 @code{QImode}, and the modes corresponding to @code{BITS_PER_WORD},
723 @code{FLOAT_TYPE_SIZE} and @code{DOUBLE_TYPE_SIZE}.
724 The compiler will attempt to use @code{DImode} for 8-byte structures and
725 unions, but this can be prevented by overriding the definition of
726 @code{MAX_FIXED_MODE_SIZE}.  Alternatively, you can have the compiler
727 use @code{TImode} for 16-byte structures and unions.  Likewise, you can
728 arrange for the C type @code{short int} to avoid using @code{HImode}.
729
730 @cindex mode classes
731 Very few explicit references to machine modes remain in the compiler and
732 these few references will soon be removed.  Instead, the machine modes
733 are divided into mode classes.  These are represented by the enumeration
734 type @code{enum mode_class} defined in @file{machmode.h}.  The possible
735 mode classes are:
736
737 @table @code
738 @findex MODE_INT
739 @item MODE_INT
740 Integer modes.  By default these are @code{QImode}, @code{HImode},
741 @code{SImode}, @code{DImode}, and @code{TImode}.
742
743 @findex MODE_PARTIAL_INT
744 @item MODE_PARTIAL_INT
745 The ``partial integer'' modes, @code{PSImode} and @code{PDImode}.
746
747 @findex MODE_FLOAT
748 @item MODE_FLOAT
749 floating point modes.  By default these are @code{SFmode}, @code{DFmode},
750 @code{XFmode} and @code{TFmode}.
751
752 @findex MODE_COMPLEX_INT
753 @item MODE_COMPLEX_INT
754 Complex integer modes.  (These are not currently implemented).
755
756 @findex MODE_COMPLEX_FLOAT
757 @item MODE_COMPLEX_FLOAT
758 Complex floating point modes.  By default these are @code{SCmode},
759 @code{DCmode}, @code{XCmode}, and @code{TCmode}.
760
761 @findex MODE_FUNCTION
762 @item MODE_FUNCTION
763 Algol or Pascal function variables including a static chain.
764 (These are not currently implemented).
765
766 @findex MODE_CC
767 @item MODE_CC
768 Modes representing condition code values.  These are @code{CCmode} plus
769 any modes listed in the @code{EXTRA_CC_MODES} macro.  @xref{Jump Patterns},
770 also see @ref{Condition Code}.
771
772 @findex MODE_RANDOM
773 @item MODE_RANDOM
774 This is a catchall mode class for modes which don't fit into the above
775 classes.  Currently @code{VOIDmode} and @code{BLKmode} are in
776 @code{MODE_RANDOM}.
777 @end table
778
779 Here are some C macros that relate to machine modes:
780
781 @table @code
782 @findex GET_MODE
783 @item GET_MODE (@var{x})
784 Returns the machine mode of the RTX @var{x}.
785
786 @findex PUT_MODE
787 @item PUT_MODE (@var{x}, @var{newmode})
788 Alters the machine mode of the RTX @var{x} to be @var{newmode}.
789
790 @findex NUM_MACHINE_MODES
791 @item NUM_MACHINE_MODES
792 Stands for the number of machine modes available on the target
793 machine.  This is one greater than the largest numeric value of any
794 machine mode.
795
796 @findex GET_MODE_NAME
797 @item GET_MODE_NAME (@var{m})
798 Returns the name of mode @var{m} as a string.
799
800 @findex GET_MODE_CLASS
801 @item GET_MODE_CLASS (@var{m})
802 Returns the mode class of mode @var{m}.
803
804 @findex GET_MODE_WIDER_MODE
805 @item GET_MODE_WIDER_MODE (@var{m})
806 Returns the next wider natural mode.  For example, the expression
807 @code{GET_MODE_WIDER_MODE (QImode)} returns @code{HImode}.
808
809 @findex GET_MODE_SIZE
810 @item GET_MODE_SIZE (@var{m})
811 Returns the size in bytes of a datum of mode @var{m}.
812
813 @findex GET_MODE_BITSIZE
814 @item GET_MODE_BITSIZE (@var{m})
815 Returns the size in bits of a datum of mode @var{m}.
816
817 @findex GET_MODE_MASK
818 @item GET_MODE_MASK (@var{m})
819 Returns a bitmask containing 1 for all bits in a word that fit within
820 mode @var{m}.  This macro can only be used for modes whose bitsize is
821 less than or equal to @code{HOST_BITS_PER_INT}.
822
823 @findex GET_MODE_ALIGNMENT
824 @item GET_MODE_ALIGNMENT (@var{m)})
825 Return the required alignment, in bits, for an object of mode @var{m}.
826
827 @findex GET_MODE_UNIT_SIZE
828 @item GET_MODE_UNIT_SIZE (@var{m})
829 Returns the size in bytes of the subunits of a datum of mode @var{m}.
830 This is the same as @code{GET_MODE_SIZE} except in the case of complex
831 modes.  For them, the unit size is the size of the real or imaginary
832 part.
833
834 @findex GET_MODE_NUNITS
835 @item GET_MODE_NUNITS (@var{m})
836 Returns the number of units contained in a mode, i.e.,
837 @code{GET_MODE_SIZE} divided by @code{GET_MODE_UNIT_SIZE}.
838
839 @findex GET_CLASS_NARROWEST_MODE
840 @item GET_CLASS_NARROWEST_MODE (@var{c})
841 Returns the narrowest mode in mode class @var{c}.
842 @end table
843
844 @findex byte_mode
845 @findex word_mode
846 The global variables @code{byte_mode} and @code{word_mode} contain modes
847 whose classes are @code{MODE_INT} and whose bitsizes are either
848 @code{BITS_PER_UNIT} or @code{BITS_PER_WORD}, respectively.  On 32-bit
849 machines, these are @code{QImode} and @code{SImode}, respectively.
850
851 @node Constants, Regs and Memory, Machine Modes, RTL
852 @section Constant Expression Types
853 @cindex RTL constants
854 @cindex RTL constant expression types
855
856 The simplest RTL expressions are those that represent constant values.
857
858 @table @code
859 @findex const_int
860 @item (const_int @var{i})
861 This type of expression represents the integer value @var{i}.  @var{i}
862 is customarily accessed with the macro @code{INTVAL} as in
863 @code{INTVAL (@var{exp})}, which is equivalent to @code{XWINT (@var{exp}, 0)}.
864
865 @findex const0_rtx
866 @findex const1_rtx
867 @findex const2_rtx
868 @findex constm1_rtx
869 There is only one expression object for the integer value zero; it is
870 the value of the variable @code{const0_rtx}.  Likewise, the only
871 expression for integer value one is found in @code{const1_rtx}, the only
872 expression for integer value two is found in @code{const2_rtx}, and the
873 only expression for integer value negative one is found in
874 @code{constm1_rtx}.  Any attempt to create an expression of code
875 @code{const_int} and value zero, one, two or negative one will return
876 @code{const0_rtx}, @code{const1_rtx}, @code{const2_rtx} or
877 @code{constm1_rtx} as appropriate.@refill
878
879 @findex const_true_rtx
880 Similarly, there is only one object for the integer whose value is
881 @code{STORE_FLAG_VALUE}.  It is found in @code{const_true_rtx}.  If
882 @code{STORE_FLAG_VALUE} is one, @code{const_true_rtx} and
883 @code{const1_rtx} will point to the same object.  If
884 @code{STORE_FLAG_VALUE} is -1, @code{const_true_rtx} and
885 @code{constm1_rtx} will point to the same object.@refill
886
887 @findex const_double
888 @item (const_double:@var{m} @var{addr} @var{i0} @var{i1} @dots{})
889 Represents either a floating-point constant of mode @var{m} or an
890 integer constant too large to fit into @code{HOST_BITS_PER_WIDE_INT}
891 bits but small enough to fit within twice that number of bits (GNU CC
892 does not provide a mechanism to represent even larger constants).  In
893 the latter case, @var{m} will be @code{VOIDmode}.
894
895 @findex CONST_DOUBLE_MEM
896 @findex CONST_DOUBLE_CHAIN
897 @var{addr} is used to contain the @code{mem} expression that corresponds
898 to the location in memory that at which the constant can be found.  If
899 it has not been allocated a memory location, but is on the chain of all
900 @code{const_double} expressions in this compilation (maintained using an
901 undisplayed field), @var{addr} contains @code{const0_rtx}.  If it is not
902 on the chain, @var{addr} contains @code{cc0_rtx}.  @var{addr} is
903 customarily accessed with the macro @code{CONST_DOUBLE_MEM} and the
904 chain field via @code{CONST_DOUBLE_CHAIN}.@refill
905
906 @findex CONST_DOUBLE_LOW
907 If @var{m} is @code{VOIDmode}, the bits of the value are stored in
908 @var{i0} and @var{i1}.  @var{i0} is customarily accessed with the macro
909 @code{CONST_DOUBLE_LOW} and @var{i1} with @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.
910
911 If the constant is floating point (regardless of its precision), then
912 the number of integers used to store the value depends on the size of
913 @code{REAL_VALUE_TYPE} (@pxref{Cross-compilation}).  The integers
914 represent a floating point number, but not precisely in the target
915 machine's or host machine's floating point format.  To convert them to
916 the precise bit pattern used by the target machine, use the macro
917 @code{REAL_VALUE_TO_TARGET_DOUBLE} and friends (@pxref{Data Output}).
918
919 @findex CONST0_RTX
920 @findex CONST1_RTX
921 @findex CONST2_RTX
922 The macro @code{CONST0_RTX (@var{mode})} refers to an expression with
923 value 0 in mode @var{mode}.  If mode @var{mode} is of mode class
924 @code{MODE_INT}, it returns @code{const0_rtx}.  Otherwise, it returns a
925 @code{CONST_DOUBLE} expression in mode @var{mode}.  Similarly, the macro
926 @code{CONST1_RTX (@var{mode})} refers to an expression with value 1 in
927 mode @var{mode} and similarly for @code{CONST2_RTX}.
928
929 @findex const_string
930 @item (const_string @var{str})
931 Represents a constant string with value @var{str}.  Currently this is
932 used only for insn attributes (@pxref{Insn Attributes}) since constant
933 strings in C are placed in memory.
934
935 @findex symbol_ref
936 @item (symbol_ref:@var{mode} @var{symbol})
937 Represents the value of an assembler label for data.  @var{symbol} is
938 a string that describes the name of the assembler label.  If it starts
939 with a @samp{*}, the label is the rest of @var{symbol} not including
940 the @samp{*}.  Otherwise, the label is @var{symbol}, usually prefixed
941 with @samp{_}.
942
943 The @code{symbol_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
944 Usually that is the only mode for which a symbol is directly valid.
945
946 @findex label_ref
947 @item (label_ref @var{label})
948 Represents the value of an assembler label for code.  It contains one
949 operand, an expression, which must be a @code{code_label} that appears
950 in the instruction sequence to identify the place where the label
951 should go.
952
953 The reason for using a distinct expression type for code label
954 references is so that jump optimization can distinguish them.
955
956 @item (const:@var{m} @var{exp})
957 Represents a constant that is the result of an assembly-time
958 arithmetic computation.  The operand, @var{exp}, is an expression that
959 contains only constants (@code{const_int}, @code{symbol_ref} and
960 @code{label_ref} expressions) combined with @code{plus} and
961 @code{minus}.  However, not all combinations are valid, since the
962 assembler cannot do arbitrary arithmetic on relocatable symbols.
963
964 @var{m} should be @code{Pmode}.
965
966 @findex high
967 @item (high:@var{m} @var{exp})
968 Represents the high-order bits of @var{exp}, usually a
969 @code{symbol_ref}.  The number of bits is machine-dependent and is
970 normally the number of bits specified in an instruction that initializes
971 the high order bits of a register.  It is used with @code{lo_sum} to
972 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines to
973 reference a global memory location.
974
975 @var{m} should be @code{Pmode}.
976 @end table
977
978 @node Regs and Memory, Arithmetic, Constants, RTL
979 @section Registers and Memory
980 @cindex RTL register expressions
981 @cindex RTL memory expressions
982
983 Here are the RTL expression types for describing access to machine
984 registers and to main memory.
985
986 @table @code
987 @findex reg
988 @cindex hard registers
989 @cindex pseudo registers
990 @item (reg:@var{m} @var{n})
991 For small values of the integer @var{n} (those that are less than
992 @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER}), this stands for a reference to machine
993 register number @var{n}: a @dfn{hard register}.  For larger values of
994 @var{n}, it stands for a temporary value or @dfn{pseudo register}.
995 The compiler's strategy is to generate code assuming an unlimited
996 number of such pseudo registers, and later convert them into hard
997 registers or into memory references.
998
999 @var{m} is the machine mode of the reference.  It is necessary because
1000 machines can generally refer to each register in more than one mode.
1001 For example, a register may contain a full word but there may be
1002 instructions to refer to it as a half word or as a single byte, as
1003 well as instructions to refer to it as a floating point number of
1004 various precisions.
1005
1006 Even for a register that the machine can access in only one mode,
1007 the mode must always be specified.
1008
1009 The symbol @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER} is defined by the machine
1010 description, since the number of hard registers on the machine is an
1011 invariant characteristic of the machine.  Note, however, that not
1012 all of the machine registers must be general registers.  All the
1013 machine registers that can be used for storage of data are given
1014 hard register numbers, even those that can be used only in certain
1015 instructions or can hold only certain types of data.
1016
1017 A hard register may be accessed in various modes throughout one
1018 function, but each pseudo register is given a natural mode
1019 and is accessed only in that mode.  When it is necessary to describe
1020 an access to a pseudo register using a nonnatural mode, a @code{subreg}
1021 expression is used.
1022
1023 A @code{reg} expression with a machine mode that specifies more than
1024 one word of data may actually stand for several consecutive registers.
1025 If in addition the register number specifies a hardware register, then
1026 it actually represents several consecutive hardware registers starting
1027 with the specified one.
1028
1029 Each pseudo register number used in a function's RTL code is
1030 represented by a unique @code{reg} expression.
1031
1032 @findex FIRST_VIRTUAL_REGISTER
1033 @findex LAST_VIRTUAL_REGISTER
1034 Some pseudo register numbers, those within the range of
1035 @code{FIRST_VIRTUAL_REGISTER} to @code{LAST_VIRTUAL_REGISTER} only
1036 appear during the RTL generation phase and are eliminated before the
1037 optimization phases.  These represent locations in the stack frame that
1038 cannot be determined until RTL generation for the function has been
1039 completed.  The following virtual register numbers are defined:
1040
1041 @table @code
1042 @findex VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1043 @item VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1044 This points to the first word of the incoming arguments passed on the
1045 stack.  Normally these arguments are placed there by the caller, but the
1046 callee may have pushed some arguments that were previously passed in
1047 registers.
1048
1049 @cindex @code{FIRST_PARM_OFFSET} and virtual registers
1050 @cindex @code{ARG_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1051 When RTL generation is complete, this virtual register is replaced
1052 by the sum of the register given by @code{ARG_POINTER_REGNUM} and the
1053 value of @code{FIRST_PARM_OFFSET}.
1054
1055 @findex VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1056 @cindex @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} and virtual registers
1057 @item VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1058 If @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} is defined, this points to immediately
1059 above the first variable on the stack.  Otherwise, it points to the
1060 first variable on the stack.
1061
1062 @cindex @code{STARTING_FRAME_OFFSET} and virtual registers
1063 @cindex @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1064 @code{VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM} is replaced with the sum of the
1065 register given by @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and the value
1066 @code{STARTING_FRAME_OFFSET}.
1067
1068 @findex VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1069 @item VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1070 This points to the location of dynamically allocated memory on the stack
1071 immediately after the stack pointer has been adjusted by the amount of
1072 memory desired.
1073
1074 @cindex @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET} and virtual registers
1075 @cindex @code{STACK_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1076 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1077 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET}.
1078
1079 @findex VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1080 @item VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1081 This points to the location in the stack at which outgoing arguments
1082 should be written when the stack is pre-pushed (arguments pushed using
1083 push insns should always use @code{STACK_POINTER_REGNUM}).
1084
1085 @cindex @code{STACK_POINTER_OFFSET} and virtual registers
1086 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1087 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_POINTER_OFFSET}.
1088 @end table
1089
1090 @findex subreg
1091 @item (subreg:@var{m} @var{reg} @var{wordnum})
1092 @code{subreg} expressions are used to refer to a register in a machine
1093 mode other than its natural one, or to refer to one register of
1094 a multi-word @code{reg} that actually refers to several registers.
1095
1096 Each pseudo-register has a natural mode.  If it is necessary to
1097 operate on it in a different mode---for example, to perform a fullword
1098 move instruction on a pseudo-register that contains a single
1099 byte---the pseudo-register must be enclosed in a @code{subreg}.  In
1100 such a case, @var{wordnum} is zero.
1101
1102 Usually @var{m} is at least as narrow as the mode of @var{reg}, in which
1103 case it is restricting consideration to only the bits of @var{reg} that
1104 are in @var{m}.
1105
1106 Sometimes @var{m} is wider than the mode of @var{reg}.  These
1107 @code{subreg} expressions are often called @dfn{paradoxical}.  They are
1108 used in cases where we want to refer to an object in a wider mode but do
1109 not care what value the additional bits have.  The reload pass ensures
1110 that paradoxical references are only made to hard registers.
1111
1112 The other use of @code{subreg} is to extract the individual registers of
1113 a multi-register value.  Machine modes such as @code{DImode} and
1114 @code{TImode} can indicate values longer than a word, values which
1115 usually require two or more consecutive registers.  To access one of the
1116 registers, use a @code{subreg} with mode @code{SImode} and a
1117 @var{wordnum} that says which register.
1118
1119 Storing in a non-paradoxical @code{subreg} has undefined results for
1120 bits belonging to the same word as the @code{subreg}.  This laxity makes
1121 it easier to generate efficient code for such instructions.  To
1122 represent an instruction that preserves all the bits outside of those in
1123 the @code{subreg}, use @code{strict_low_part} around the @code{subreg}.
1124
1125 @cindex @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1126 The compilation parameter @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says
1127 that word number zero is the most significant part; otherwise, it is
1128 the least significant part.
1129
1130 @cindex @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}, (lack of) effect on @code{subreg}
1131 On a few targets, @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN} disagrees with
1132 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}.
1133 However, most parts of the compiler treat floating point values as if
1134 they had the same endianness as integer values.  This works because
1135 they handle them solely as a collection of integer values, with no
1136 particular numerical value.  Only real.c and the runtime libraries
1137 care about @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}.
1138
1139 @cindex combiner pass
1140 @cindex reload pass
1141 @cindex @code{subreg}, special reload handling
1142 Between the combiner pass and the reload pass, it is possible to have a
1143 paradoxical @code{subreg} which contains a @code{mem} instead of a
1144 @code{reg} as its first operand.  After the reload pass, it is also
1145 possible to have a non-paradoxical @code{subreg} which contains a
1146 @code{mem}; this usually occurs when the @code{mem} is a stack slot
1147 which replaced a pseudo register.
1148
1149 Note that it is not valid to access a @code{DFmode} value in @code{SFmode}
1150 using a @code{subreg}.  On some machines the most significant part of a
1151 @code{DFmode} value does not have the same format as a single-precision
1152 floating value.
1153
1154 It is also not valid to access a single word of a multi-word value in a
1155 hard register when less registers can hold the value than would be
1156 expected from its size.  For example, some 32-bit machines have
1157 floating-point registers that can hold an entire @code{DFmode} value.
1158 If register 10 were such a register @code{(subreg:SI (reg:DF 10) 1)}
1159 would be invalid because there is no way to convert that reference to
1160 a single machine register.  The reload pass prevents @code{subreg}
1161 expressions such as these from being formed.
1162
1163 @findex SUBREG_REG
1164 @findex SUBREG_WORD
1165 The first operand of a @code{subreg} expression is customarily accessed 
1166 with the @code{SUBREG_REG} macro and the second operand is customarily
1167 accessed with the @code{SUBREG_WORD} macro.
1168
1169 @findex scratch
1170 @cindex scratch operands
1171 @item (scratch:@var{m})
1172 This represents a scratch register that will be required for the
1173 execution of a single instruction and not used subsequently.  It is
1174 converted into a @code{reg} by either the local register allocator or
1175 the reload pass.
1176
1177 @code{scratch} is usually present inside a @code{clobber} operation
1178 (@pxref{Side Effects}).
1179
1180 @findex cc0
1181 @cindex condition code register
1182 @item (cc0)
1183 This refers to the machine's condition code register.  It has no
1184 operands and may not have a machine mode.  There are two ways to use it:
1185
1186 @itemize @bullet
1187 @item
1188 To stand for a complete set of condition code flags.  This is best on
1189 most machines, where each comparison sets the entire series of flags.
1190
1191 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1192 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1193 instructions) and in comparison operators comparing against zero
1194 (@code{const_int} with value zero; that is to say, @code{const0_rtx}).
1195
1196 @item
1197 To stand for a single flag that is the result of a single condition.
1198 This is useful on machines that have only a single flag bit, and in
1199 which comparison instructions must specify the condition to test.
1200
1201 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1202 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1203 instructions) where the source is a comparison operator, and as the
1204 first operand of @code{if_then_else} (in a conditional branch).
1205 @end itemize
1206
1207 @findex cc0_rtx
1208 There is only one expression object of code @code{cc0}; it is the
1209 value of the variable @code{cc0_rtx}.  Any attempt to create an
1210 expression of code @code{cc0} will return @code{cc0_rtx}.
1211
1212 Instructions can set the condition code implicitly.  On many machines,
1213 nearly all instructions set the condition code based on the value that
1214 they compute or store.  It is not necessary to record these actions
1215 explicitly in the RTL because the machine description includes a
1216 prescription for recognizing the instructions that do so (by means of
1217 the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}).  @xref{Condition Code}.  Only
1218 instructions whose sole purpose is to set the condition code, and
1219 instructions that use the condition code, need mention @code{(cc0)}.
1220
1221 On some machines, the condition code register is given a register number
1222 and a @code{reg} is used instead of @code{(cc0)}.  This is usually the
1223 preferable approach if only a small subset of instructions modify the
1224 condition code.  Other machines store condition codes in general
1225 registers; in such cases a pseudo register should be used.
1226
1227 Some machines, such as the Sparc and RS/6000, have two sets of
1228 arithmetic instructions, one that sets and one that does not set the
1229 condition code.  This is best handled by normally generating the
1230 instruction that does not set the condition code, and making a pattern
1231 that both performs the arithmetic and sets the condition code register
1232 (which would not be @code{(cc0)} in this case).  For examples, search
1233 for @samp{addcc} and @samp{andcc} in @file{sparc.md}.
1234
1235 @findex pc
1236 @item (pc)
1237 @cindex program counter
1238 This represents the machine's program counter.  It has no operands and
1239 may not have a machine mode.  @code{(pc)} may be validly used only in
1240 certain specific contexts in jump instructions.
1241
1242 @findex pc_rtx
1243 There is only one expression object of code @code{pc}; it is the value
1244 of the variable @code{pc_rtx}.  Any attempt to create an expression of
1245 code @code{pc} will return @code{pc_rtx}.
1246
1247 All instructions that do not jump alter the program counter implicitly
1248 by incrementing it, but there is no need to mention this in the RTL.
1249
1250 @findex mem
1251 @item (mem:@var{m} @var{addr})
1252 This RTX represents a reference to main memory at an address
1253 represented by the expression @var{addr}.  @var{m} specifies how large
1254 a unit of memory is accessed.
1255
1256 @findex addressof
1257 @item (addressof:@var{m} @var{reg})
1258 This RTX represents a request for the address of register @var{reg}.  Its mode
1259 is always @code{Pmode}.  If there are any @code{addressof}
1260 expressions left in the function after CSE, @var{reg} is forced into the
1261 stack and the @code{addressof} expression is replaced with a @code{plus}
1262 expression for the address of its stack slot.
1263 @end table
1264
1265 @node Arithmetic, Comparisons, Regs and Memory, RTL
1266 @section RTL Expressions for Arithmetic
1267 @cindex arithmetic, in RTL
1268 @cindex math, in RTL
1269 @cindex RTL expressions for arithmetic
1270
1271 Unless otherwise specified, all the operands of arithmetic expressions
1272 must be valid for mode @var{m}.  An operand is valid for mode @var{m}
1273 if it has mode @var{m}, or if it is a @code{const_int} or
1274 @code{const_double} and @var{m} is a mode of class @code{MODE_INT}.
1275
1276 For commutative binary operations, constants should be placed in the
1277 second operand.
1278
1279 @table @code
1280 @findex plus
1281 @cindex RTL addition
1282 @cindex RTL sum
1283 @item (plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1284 Represents the sum of the values represented by @var{x} and @var{y}
1285 carried out in machine mode @var{m}. 
1286
1287 @findex lo_sum
1288 @item (lo_sum:@var{m} @var{x} @var{y})
1289 Like @code{plus}, except that it represents that sum of @var{x} and the
1290 low-order bits of @var{y}.  The number of low order bits is
1291 machine-dependent but is normally the number of bits in a @code{Pmode}
1292 item minus the number of bits set by the @code{high} code
1293 (@pxref{Constants}).
1294
1295 @var{m} should be @code{Pmode}.
1296
1297 @findex minus
1298 @cindex RTL subtraction
1299 @cindex RTL difference
1300 @item (minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1301 Like @code{plus} but represents subtraction.
1302
1303 @findex compare
1304 @cindex RTL comparison
1305 @item (compare:@var{m} @var{x} @var{y})
1306 Represents the result of subtracting @var{y} from @var{x} for purposes
1307 of comparison.  The result is computed without overflow, as if with
1308 infinite precision.
1309
1310 Of course, machines can't really subtract with infinite precision.
1311 However, they can pretend to do so when only the sign of the
1312 result will be used, which is the case when the result is stored
1313 in the condition code.   And that is the only way this kind of expression
1314 may validly be used: as a value to be stored in the condition codes.
1315
1316 The mode @var{m} is not related to the modes of @var{x} and @var{y},
1317 but instead is the mode of the condition code value.  If @code{(cc0)}
1318 is used, it is @code{VOIDmode}.  Otherwise it is some mode in class
1319 @code{MODE_CC}, often @code{CCmode}.  @xref{Condition Code}.
1320
1321 Normally, @var{x} and @var{y} must have the same mode.  Otherwise,
1322 @code{compare} is valid only if the mode of @var{x} is in class
1323 @code{MODE_INT} and @var{y} is a @code{const_int} or
1324 @code{const_double} with mode @code{VOIDmode}.  The mode of @var{x}
1325 determines what mode the comparison is to be done in; thus it must not
1326 be @code{VOIDmode}.
1327
1328 If one of the operands is a constant, it should be placed in the
1329 second operand and the comparison code adjusted as appropriate.  
1330
1331 A @code{compare} specifying two @code{VOIDmode} constants is not valid
1332 since there is no way to know in what mode the comparison is to be
1333 performed; the comparison must either be folded during the compilation
1334 or the first operand must be loaded into a register while its mode is
1335 still known.
1336
1337 @findex neg
1338 @item (neg:@var{m} @var{x})
1339 Represents the negation (subtraction from zero) of the value represented
1340 by @var{x}, carried out in mode @var{m}.
1341
1342 @findex mult
1343 @cindex multiplication
1344 @cindex product
1345 @item (mult:@var{m} @var{x} @var{y})
1346 Represents the signed product of the values represented by @var{x} and
1347 @var{y} carried out in machine mode @var{m}.
1348
1349 Some machines support a multiplication that generates a product wider
1350 than the operands.  Write the pattern for this as
1351
1352 @example
1353 (mult:@var{m} (sign_extend:@var{m} @var{x}) (sign_extend:@var{m} @var{y}))
1354 @end example
1355
1356 where @var{m} is wider than the modes of @var{x} and @var{y}, which need
1357 not be the same.
1358
1359 Write patterns for unsigned widening multiplication similarly using
1360 @code{zero_extend}.
1361
1362 @findex div
1363 @cindex division
1364 @cindex signed division
1365 @cindex quotient
1366 @item (div:@var{m} @var{x} @var{y})
1367 Represents the quotient in signed division of @var{x} by @var{y},
1368 carried out in machine mode @var{m}.  If @var{m} is a floating point
1369 mode, it represents the exact quotient; otherwise, the integerized
1370 quotient.
1371
1372 Some machines have division instructions in which the operands and
1373 quotient widths are not all the same; you should represent 
1374 such instructions using @code{truncate} and @code{sign_extend} as in,
1375
1376 @example
1377 (truncate:@var{m1} (div:@var{m2} @var{x} (sign_extend:@var{m2} @var{y})))
1378 @end example
1379
1380 @findex udiv
1381 @cindex unsigned division
1382 @cindex division
1383 @item (udiv:@var{m} @var{x} @var{y})
1384 Like @code{div} but represents unsigned division.
1385
1386 @findex mod
1387 @findex umod
1388 @cindex remainder
1389 @cindex division
1390 @item (mod:@var{m} @var{x} @var{y})
1391 @itemx (umod:@var{m} @var{x} @var{y})
1392 Like @code{div} and @code{udiv} but represent the remainder instead of
1393 the quotient.
1394
1395 @findex smin
1396 @findex smax
1397 @cindex signed minimum
1398 @cindex signed maximum
1399 @item (smin:@var{m} @var{x} @var{y})
1400 @itemx (smax:@var{m} @var{x} @var{y})
1401 Represents the smaller (for @code{smin}) or larger (for @code{smax}) of
1402 @var{x} and @var{y}, interpreted as signed integers in mode @var{m}.
1403
1404 @findex umin
1405 @findex umax
1406 @cindex unsigned minimum and maximum
1407 @item (umin:@var{m} @var{x} @var{y})
1408 @itemx (umax:@var{m} @var{x} @var{y})
1409 Like @code{smin} and @code{smax}, but the values are interpreted as unsigned
1410 integers.
1411
1412 @findex not
1413 @cindex complement, bitwise
1414 @cindex bitwise complement
1415 @item (not:@var{m} @var{x})
1416 Represents the bitwise complement of the value represented by @var{x},
1417 carried out in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
1418
1419 @findex and
1420 @cindex logical-and, bitwise
1421 @cindex bitwise logical-and
1422 @item (and:@var{m} @var{x} @var{y})
1423 Represents the bitwise logical-and of the values represented by
1424 @var{x} and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be
1425 a fixed-point machine mode.
1426
1427 @findex ior
1428 @cindex inclusive-or, bitwise
1429 @cindex bitwise inclusive-or
1430 @item (ior:@var{m} @var{x} @var{y})
1431 Represents the bitwise inclusive-or of the values represented by @var{x}
1432 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
1433 fixed-point mode.
1434
1435 @findex xor
1436 @cindex exclusive-or, bitwise
1437 @cindex bitwise exclusive-or
1438 @item (xor:@var{m} @var{x} @var{y})
1439 Represents the bitwise exclusive-or of the values represented by @var{x}
1440 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
1441 fixed-point mode.
1442
1443 @findex ashift
1444 @cindex left shift
1445 @cindex shift
1446 @cindex arithmetic shift
1447 @item (ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
1448 Represents the result of arithmetically shifting @var{x} left by @var{c}
1449 places.  @var{x} have mode @var{m}, a fixed-point machine mode.  @var{c}
1450 be a fixed-point mode or be a constant with mode @code{VOIDmode}; which
1451 mode is determined by the mode called for in the machine description
1452 entry for the left-shift instruction.  For example, on the Vax, the mode
1453 of @var{c} is @code{QImode} regardless of @var{m}.
1454
1455 @findex lshiftrt
1456 @cindex right shift
1457 @findex ashiftrt
1458 @item (lshiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
1459 @itemx (ashiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
1460 Like @code{ashift} but for right shift.  Unlike the case for left shift,
1461 these two operations are distinct.
1462
1463 @findex rotate
1464 @cindex rotate 
1465 @cindex left rotate
1466 @findex rotatert
1467 @cindex right rotate
1468 @item (rotate:@var{m} @var{x} @var{c})
1469 @itemx (rotatert:@var{m} @var{x} @var{c})
1470 Similar but represent left and right rotate.  If @var{c} is a constant,
1471 use @code{rotate}.
1472
1473 @findex abs
1474 @cindex absolute value
1475 @item (abs:@var{m} @var{x})
1476 Represents the absolute value of @var{x}, computed in mode @var{m}.
1477
1478 @findex sqrt
1479 @cindex square root
1480 @item (sqrt:@var{m} @var{x})
1481 Represents the square root of @var{x}, computed in mode @var{m}.
1482 Most often @var{m} will be a floating point mode.
1483
1484 @findex ffs
1485 @item (ffs:@var{m} @var{x})
1486 Represents one plus the index of the least significant 1-bit in
1487 @var{x}, represented as an integer of mode @var{m}.  (The value is
1488 zero if @var{x} is zero.)  The mode of @var{x} need not be @var{m};
1489 depending on the target machine, various mode combinations may be
1490 valid.
1491 @end table
1492
1493 @node Comparisons, Bit Fields, Arithmetic, RTL
1494 @section Comparison Operations
1495 @cindex RTL comparison operations
1496
1497 Comparison operators test a relation on two operands and are considered
1498 to represent a machine-dependent nonzero value described by, but not
1499 necessarily equal to, @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
1500 if the relation holds, or zero if it does not.  The mode of the
1501 comparison operation is independent of the mode of the data being
1502 compared.  If the comparison operation is being tested (e.g., the first
1503 operand of an @code{if_then_else}), the mode must be @code{VOIDmode}.
1504 If the comparison operation is producing data to be stored in some
1505 variable, the mode must be in class @code{MODE_INT}.  All comparison
1506 operations producing data must use the same mode, which is
1507 machine-specific.
1508
1509 @cindex condition codes
1510 There are two ways that comparison operations may be used.  The
1511 comparison operators may be used to compare the condition codes
1512 @code{(cc0)} against zero, as in @code{(eq (cc0) (const_int 0))}.  Such
1513 a construct actually refers to the result of the preceding instruction
1514 in which the condition codes were set.  The instructing setting the
1515 condition code must be adjacent to the instruction using the condition
1516 code; only @code{note} insns may separate them.
1517
1518 Alternatively, a comparison operation may directly compare two data
1519 objects.  The mode of the comparison is determined by the operands; they
1520 must both be valid for a common machine mode.  A comparison with both
1521 operands constant would be invalid as the machine mode could not be
1522 deduced from it, but such a comparison should never exist in RTL due to
1523 constant folding.
1524
1525 In the example above, if @code{(cc0)} were last set to
1526 @code{(compare @var{x} @var{y})}, the comparison operation is
1527 identical to @code{(eq @var{x} @var{y})}.  Usually only one style
1528 of comparisons is supported on a particular machine, but the combine
1529 pass will try to merge the operations to produce the @code{eq} shown
1530 in case it exists in the context of the particular insn involved.
1531
1532 Inequality comparisons come in two flavors, signed and unsigned.  Thus,
1533 there are distinct expression codes @code{gt} and @code{gtu} for signed and
1534 unsigned greater-than.  These can produce different results for the same
1535 pair of integer values: for example, 1 is signed greater-than -1 but not
1536 unsigned greater-than, because -1 when regarded as unsigned is actually
1537 @code{0xffffffff} which is greater than 1.
1538
1539 The signed comparisons are also used for floating point values.  Floating
1540 point comparisons are distinguished by the machine modes of the operands.
1541
1542 @table @code
1543 @findex eq
1544 @cindex equal
1545 @item (eq:@var{m} @var{x} @var{y})
1546 1 if the values represented by @var{x} and @var{y} are equal,
1547 otherwise 0.
1548
1549 @findex ne
1550 @cindex not equal
1551 @item (ne:@var{m} @var{x} @var{y})
1552 1 if the values represented by @var{x} and @var{y} are not equal,
1553 otherwise 0.
1554
1555 @findex gt
1556 @cindex greater than
1557 @item (gt:@var{m} @var{x} @var{y})
1558 1 if the @var{x} is greater than @var{y}.  If they are fixed-point,
1559 the comparison is done in a signed sense.
1560
1561 @findex gtu
1562 @cindex greater than
1563 @cindex unsigned greater than
1564 @item (gtu:@var{m} @var{x} @var{y})
1565 Like @code{gt} but does unsigned comparison, on fixed-point numbers only.
1566
1567 @findex lt
1568 @cindex less than
1569 @findex ltu
1570 @cindex unsigned less than
1571 @item (lt:@var{m} @var{x} @var{y})
1572 @itemx (ltu:@var{m} @var{x} @var{y})
1573 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than''.
1574
1575 @findex ge
1576 @cindex greater than
1577 @findex geu
1578 @cindex unsigned greater than
1579 @item (ge:@var{m} @var{x} @var{y})
1580 @itemx (geu:@var{m} @var{x} @var{y})
1581 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``greater than or equal''.
1582
1583 @findex le
1584 @cindex less than or equal
1585 @findex leu
1586 @cindex unsigned less than
1587 @item (le:@var{m} @var{x} @var{y})
1588 @itemx (leu:@var{m} @var{x} @var{y})
1589 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than or equal''.
1590
1591 @findex if_then_else
1592 @item (if_then_else @var{cond} @var{then} @var{else})
1593 This is not a comparison operation but is listed here because it is
1594 always used in conjunction with a comparison operation.  To be
1595 precise, @var{cond} is a comparison expression.  This expression
1596 represents a choice, according to @var{cond}, between the value
1597 represented by @var{then} and the one represented by @var{else}.
1598
1599 On most machines, @code{if_then_else} expressions are valid only
1600 to express conditional jumps.
1601
1602 @findex cond
1603 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @var{test2} @var{value2} @dots{}] @var{default})
1604 Similar to @code{if_then_else}, but more general.  Each of @var{test1},
1605 @var{test2}, @dots{} is performed in turn.  The result of this expression is
1606 the @var{value} corresponding to the first non-zero test, or @var{default} if
1607 none of the tests are non-zero expressions.
1608
1609 This is currently not valid for instruction patterns and is supported only
1610 for insn attributes.  @xref{Insn Attributes}.
1611 @end table
1612
1613 @node Bit Fields, Conversions, Comparisons, RTL
1614 @section Bit Fields
1615 @cindex bit fields
1616
1617 Special expression codes exist to represent bitfield instructions.
1618 These types of expressions are lvalues in RTL; they may appear
1619 on the left side of an assignment, indicating insertion of a value
1620 into the specified bit field.
1621
1622 @table @code
1623 @findex sign_extract
1624 @cindex @code{BITS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{sign_extract}
1625 @item (sign_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
1626 This represents a reference to a sign-extended bit field contained or
1627 starting in @var{loc} (a memory or register reference).  The bit field
1628 is @var{size} bits wide and starts at bit @var{pos}.  The compilation
1629 option @code{BITS_BIG_ENDIAN} says which end of the memory unit
1630 @var{pos} counts from.
1631
1632 If @var{loc} is in memory, its mode must be a single-byte integer mode.
1633 If @var{loc} is in a register, the mode to use is specified by the
1634 operand of the @code{insv} or @code{extv} pattern
1635 (@pxref{Standard Names}) and is usually a full-word integer mode,
1636 which is the default if none is specified.
1637
1638 The mode of @var{pos} is machine-specific and is also specified
1639 in the @code{insv} or @code{extv} pattern.
1640
1641 The mode @var{m} is the same as the mode that would be used for
1642 @var{loc} if it were a register.
1643
1644 @findex zero_extract
1645 @item (zero_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
1646 Like @code{sign_extract} but refers to an unsigned or zero-extended
1647 bit field.  The same sequence of bits are extracted, but they
1648 are filled to an entire word with zeros instead of by sign-extension.
1649 @end table
1650
1651 @node Conversions, RTL Declarations, Bit Fields, RTL
1652 @section Conversions
1653 @cindex conversions
1654 @cindex machine mode conversions
1655
1656 All conversions between machine modes must be represented by
1657 explicit conversion operations.  For example, an expression
1658 which is the sum of a byte and a full word cannot be written as
1659 @code{(plus:SI (reg:QI 34) (reg:SI 80))} because the @code{plus}
1660 operation requires two operands of the same machine mode.
1661 Therefore, the byte-sized operand is enclosed in a conversion
1662 operation, as in
1663
1664 @example
1665 (plus:SI (sign_extend:SI (reg:QI 34)) (reg:SI 80))
1666 @end example
1667
1668 The conversion operation is not a mere placeholder, because there
1669 may be more than one way of converting from a given starting mode
1670 to the desired final mode.  The conversion operation code says how
1671 to do it.
1672
1673 For all conversion operations, @var{x} must not be @code{VOIDmode}
1674 because the mode in which to do the conversion would not be known.
1675 The conversion must either be done at compile-time or @var{x}
1676 must be placed into a register.
1677
1678 @table @code
1679 @findex sign_extend
1680 @item (sign_extend:@var{m} @var{x})
1681 Represents the result of sign-extending the value @var{x}
1682 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
1683 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
1684
1685 @findex zero_extend
1686 @item (zero_extend:@var{m} @var{x})
1687 Represents the result of zero-extending the value @var{x}
1688 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
1689 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
1690
1691 @findex float_extend
1692 @item (float_extend:@var{m} @var{x})
1693 Represents the result of extending the value @var{x}
1694 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
1695 and @var{x} a floating point value of a mode narrower than @var{m}.
1696
1697 @findex truncate
1698 @item (truncate:@var{m} @var{x})
1699 Represents the result of truncating the value @var{x}
1700 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
1701 and @var{x} a fixed-point value of a mode wider than @var{m}.
1702
1703 @findex float_truncate
1704 @item (float_truncate:@var{m} @var{x})
1705 Represents the result of truncating the value @var{x}
1706 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
1707 and @var{x} a floating point value of a mode wider than @var{m}.
1708
1709 @findex float
1710 @item (float:@var{m} @var{x})
1711 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
1712 regarded as signed, to floating point mode @var{m}.
1713
1714 @findex unsigned_float
1715 @item (unsigned_float:@var{m} @var{x})
1716 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
1717 regarded as unsigned, to floating point mode @var{m}.
1718
1719 @findex fix
1720 @item (fix:@var{m} @var{x})
1721 When @var{m} is a fixed point mode, represents the result of
1722 converting floating point value @var{x} to mode @var{m}, regarded as
1723 signed.  How rounding is done is not specified, so this operation may
1724 be used validly in compiling C code only for integer-valued operands.
1725
1726 @findex unsigned_fix
1727 @item (unsigned_fix:@var{m} @var{x})
1728 Represents the result of converting floating point value @var{x} to
1729 fixed point mode @var{m}, regarded as unsigned.  How rounding is done
1730 is not specified.
1731
1732 @findex fix
1733 @item (fix:@var{m} @var{x})
1734 When @var{m} is a floating point mode, represents the result of
1735 converting floating point value @var{x} (valid for mode @var{m}) to an
1736 integer, still represented in floating point mode @var{m}, by rounding
1737 towards zero.
1738 @end table
1739
1740 @node RTL Declarations, Side Effects, Conversions, RTL
1741 @section Declarations
1742 @cindex RTL declarations
1743 @cindex declarations, RTL
1744
1745 Declaration expression codes do not represent arithmetic operations
1746 but rather state assertions about their operands.
1747
1748 @table @code
1749 @findex strict_low_part
1750 @cindex @code{subreg}, in @code{strict_low_part}
1751 @item (strict_low_part (subreg:@var{m} (reg:@var{n} @var{r}) 0))
1752 This expression code is used in only one context: as the destination operand of a
1753 @code{set} expression.  In addition, the operand of this expression
1754 must be a non-paradoxical @code{subreg} expression.
1755
1756 The presence of @code{strict_low_part} says that the part of the
1757 register which is meaningful in mode @var{n}, but is not part of
1758 mode @var{m}, is not to be altered.  Normally, an assignment to such
1759 a subreg is allowed to have undefined effects on the rest of the
1760 register when @var{m} is less than a word.
1761 @end table
1762
1763 @node Side Effects, Incdec, RTL Declarations, RTL
1764 @section Side Effect Expressions
1765 @cindex RTL side effect expressions
1766
1767 The expression codes described so far represent values, not actions.
1768 But machine instructions never produce values; they are meaningful
1769 only for their side effects on the state of the machine.  Special
1770 expression codes are used to represent side effects.
1771
1772 The body of an instruction is always one of these side effect codes;
1773 the codes described above, which represent values, appear only as
1774 the operands of these.
1775
1776 @table @code
1777 @findex set
1778 @item (set @var{lval} @var{x})
1779 Represents the action of storing the value of @var{x} into the place
1780 represented by @var{lval}.  @var{lval} must be an expression
1781 representing a place that can be stored in: @code{reg} (or
1782 @code{subreg} or @code{strict_low_part}), @code{mem}, @code{pc} or
1783 @code{cc0}.@refill
1784
1785 If @var{lval} is a @code{reg}, @code{subreg} or @code{mem}, it has a
1786 machine mode; then @var{x} must be valid for that mode.@refill
1787
1788 If @var{lval} is a @code{reg} whose machine mode is less than the full
1789 width of the register, then it means that the part of the register
1790 specified by the machine mode is given the specified value and the
1791 rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
1792 @var{lval} is a @code{subreg} whose machine mode is narrower than
1793 the mode of the register, the rest of the register can be changed in
1794 an undefined way.
1795
1796 If @var{lval} is a @code{strict_low_part} of a @code{subreg}, then the
1797 part of the register specified by the machine mode of the
1798 @code{subreg} is given the value @var{x} and the rest of the register
1799 is not changed.@refill
1800
1801 If @var{lval} is @code{(cc0)}, it has no machine mode, and @var{x} may
1802 be either a @code{compare} expression or a value that may have any mode.
1803 The latter case represents a ``test'' instruction.  The expression
1804 @code{(set (cc0) (reg:@var{m} @var{n}))} is equivalent to
1805 @code{(set (cc0) (compare (reg:@var{m} @var{n}) (const_int 0)))}.
1806 Use the former expression to save space during the compilation.
1807
1808 @cindex jump instructions and @code{set}
1809 @cindex @code{if_then_else} usage
1810 If @var{lval} is @code{(pc)}, we have a jump instruction, and the
1811 possibilities for @var{x} are very limited.  It may be a
1812 @code{label_ref} expression (unconditional jump).  It may be an
1813 @code{if_then_else} (conditional jump), in which case either the
1814 second or the third operand must be @code{(pc)} (for the case which
1815 does not jump) and the other of the two must be a @code{label_ref}
1816 (for the case which does jump).  @var{x} may also be a @code{mem} or
1817 @code{(plus:SI (pc) @var{y})}, where @var{y} may be a @code{reg} or a
1818 @code{mem}; these unusual patterns are used to represent jumps through
1819 branch tables.@refill
1820
1821 If @var{lval} is neither @code{(cc0)} nor @code{(pc)}, the mode of
1822 @var{lval} must not be @code{VOIDmode} and the mode of @var{x} must be
1823 valid for the mode of @var{lval}.
1824
1825 @findex SET_DEST
1826 @findex SET_SRC
1827 @var{lval} is customarily accessed with the @code{SET_DEST} macro and 
1828 @var{x} with the @code{SET_SRC} macro.
1829
1830 @findex return
1831 @item (return)
1832 As the sole expression in a pattern, represents a return from the
1833 current function, on machines where this can be done with one
1834 instruction, such as Vaxes.  On machines where a multi-instruction
1835 ``epilogue'' must be executed in order to return from the function,
1836 returning is done by jumping to a label which precedes the epilogue, and
1837 the @code{return} expression code is never used.
1838
1839 Inside an @code{if_then_else} expression, represents the value to be
1840 placed in @code{pc} to return to the caller.
1841
1842 Note that an insn pattern of @code{(return)} is logically equivalent to
1843 @code{(set (pc) (return))}, but the latter form is never used.
1844
1845 @findex call
1846 @item (call @var{function} @var{nargs})
1847 Represents a function call.  @var{function} is a @code{mem} expression
1848 whose address is the address of the function to be called.
1849 @var{nargs} is an expression which can be used for two purposes: on
1850 some machines it represents the number of bytes of stack argument; on
1851 others, it represents the number of argument registers.
1852
1853 Each machine has a standard machine mode which @var{function} must
1854 have.  The machine description defines macro @code{FUNCTION_MODE} to
1855 expand into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
1856 specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
1857 allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
1858 addressed.
1859
1860 @findex clobber
1861 @item (clobber @var{x})
1862 Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
1863 undescribed value into @var{x}, which must be a @code{reg},
1864 @code{scratch} or @code{mem} expression.
1865
1866 One place this is used is in string instructions that store standard
1867 values into particular hard registers.  It may not be worth the
1868 trouble to describe the values that are stored, but it is essential to
1869 inform the compiler that the registers will be altered, lest it
1870 attempt to keep data in them across the string instruction.
1871
1872 If @var{x} is @code{(mem:BLK (const_int 0))}, it means that all memory
1873 locations must be presumed clobbered.
1874
1875 Note that the machine description classifies certain hard registers as
1876 ``call-clobbered''.  All function call instructions are assumed by
1877 default to clobber these registers, so there is no need to use
1878 @code{clobber} expressions to indicate this fact.  Also, each function
1879 call is assumed to have the potential to alter any memory location,
1880 unless the function is declared @code{const}.
1881
1882 If the last group of expressions in a @code{parallel} are each a
1883 @code{clobber} expression whose arguments are @code{reg} or
1884 @code{match_scratch} (@pxref{RTL Template}) expressions, the combiner
1885 phase can add the appropriate @code{clobber} expressions to an insn it
1886 has constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
1887
1888 This feature can be used, for example, on a machine that whose multiply
1889 and add instructions don't use an MQ register but which has an
1890 add-accumulate instruction that does clobber the MQ register.  Similarly,
1891 a combined instruction might require a temporary register while the
1892 constituent instructions might not.
1893
1894 When a @code{clobber} expression for a register appears inside a
1895 @code{parallel} with other side effects, the register allocator
1896 guarantees that the register is unoccupied both before and after that
1897 insn.  However, the reload phase may allocate a register used for one of
1898 the inputs unless the @samp{&} constraint is specified for the selected
1899 alternative (@pxref{Modifiers}).  You can clobber either a specific hard
1900 register, a pseudo register, or a @code{scratch} expression; in the
1901 latter two cases, GNU CC will allocate a hard register that is available
1902 there for use as a temporary.
1903
1904 For instructions that require a temporary register, you should use
1905 @code{scratch} instead of a pseudo-register because this will allow the
1906 combiner phase to add the @code{clobber} when required.  You do this by
1907 coding (@code{clobber} (@code{match_scratch} @dots{})).  If you do
1908 clobber a pseudo register, use one which appears nowhere else---generate
1909 a new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE.
1910
1911 There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
1912 @code{parallel}: when one of the input operands of the insn is also
1913 clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo register in
1914 the clobber and elsewhere in the insn produces the expected results.
1915
1916 @findex use
1917 @item (use @var{x})
1918 Represents the use of the value of @var{x}.  It indicates that the
1919 value in @var{x} at this point in the program is needed, even though
1920 it may not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will
1921 not attempt to delete previous instructions whose only effect is to
1922 store a value in @var{x}.  @var{x} must be a @code{reg} expression.
1923
1924 During the reload phase, an insn that has a @code{use} as pattern
1925 can carry a reg_equal note.  These @code{use} insns will be deleted
1926 before the reload phase exits.
1927
1928 During the delayed branch scheduling phase, @var{x} may be an insn.
1929 This indicates that @var{x} previously was located at this place in the
1930 code and its data dependencies need to be taken into account.  These
1931 @code{use} insns will be deleted before the delayed branch scheduling
1932 phase exits.
1933
1934 @findex parallel
1935 @item (parallel [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
1936 Represents several side effects performed in parallel.  The square
1937 brackets stand for a vector; the operand of @code{parallel} is a
1938 vector of expressions.  @var{x0}, @var{x1} and so on are individual
1939 side effect expressions---expressions of code @code{set}, @code{call},
1940 @code{return}, @code{clobber} or @code{use}.@refill
1941
1942 ``In parallel'' means that first all the values used in the individual
1943 side-effects are computed, and second all the actual side-effects are
1944 performed.  For example,
1945
1946 @example
1947 (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
1948            (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
1949 @end example
1950
1951 @noindent
1952 says unambiguously that the values of hard register 1 and the memory
1953 location addressed by it are interchanged.  In both places where
1954 @code{(reg:SI 1)} appears as a memory address it refers to the value
1955 in register 1 @emph{before} the execution of the insn.
1956
1957 It follows that it is @emph{incorrect} to use @code{parallel} and
1958 expect the result of one @code{set} to be available for the next one.
1959 For example, people sometimes attempt to represent a jump-if-zero
1960 instruction this way:
1961
1962 @example
1963 (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
1964            (set (pc) (if_then_else
1965                         (eq (cc0) (const_int 0))
1966                         (label_ref @dots{})
1967                         (pc)))])
1968 @end example
1969
1970 @noindent
1971 But this is incorrect, because it says that the jump condition depends
1972 on the condition code value @emph{before} this instruction, not on the
1973 new value that is set by this instruction.
1974
1975 @cindex peephole optimization, RTL representation
1976 Peephole optimization, which takes place together with final assembly
1977 code output, can produce insns whose patterns consist of a @code{parallel}
1978 whose elements are the operands needed to output the resulting
1979 assembler code---often @code{reg}, @code{mem} or constant expressions.
1980 This would not be well-formed RTL at any other stage in compilation,
1981 but it is ok then because no further optimization remains to be done.
1982 However, the definition of the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}, if
1983 any, must deal with such insns if you define any peephole optimizations.
1984
1985 @findex sequence
1986 @item (sequence [@var{insns} @dots{}])
1987 Represents a sequence of insns.  Each of the @var{insns} that appears
1988 in the vector is suitable for appearing in the chain of insns, so it
1989 must be an @code{insn}, @code{jump_insn}, @code{call_insn},
1990 @code{code_label}, @code{barrier} or @code{note}.
1991
1992 A @code{sequence} RTX is never placed in an actual insn during RTL
1993 generation.  It represents the sequence of insns that result from a
1994 @code{define_expand} @emph{before} those insns are passed to
1995 @code{emit_insn} to insert them in the chain of insns.  When actually
1996 inserted, the individual sub-insns are separated out and the
1997 @code{sequence} is forgotten.
1998
1999 After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the insns that
2000 reside in its delay slots are grouped together into a @code{sequence}.
2001 The insn requiring the delay slot is the first insn in the vector;
2002 subsequent insns are to be placed in the delay slot.
2003
2004 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is set on an insn in a delay slot to
2005 indicate that a branch insn should be used that will conditionally annul
2006 the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
2007 @code{INSN_FROM_TARGET_P} indicates that the insn is from the target of
2008 the branch and should be executed only if the branch is taken; otherwise
2009 the insn should be executed only if the branch is not taken.
2010 @xref{Delay Slots}.
2011 @end table
2012
2013 These expression codes appear in place of a side effect, as the body of
2014 an insn, though strictly speaking they do not always describe side
2015 effects as such:
2016
2017 @table @code
2018 @findex asm_input
2019 @item (asm_input @var{s})
2020 Represents literal assembler code as described by the string @var{s}.
2021
2022 @findex unspec
2023 @findex unspec_volatile
2024 @item (unspec [@var{operands} @dots{}] @var{index})
2025 @itemx (unspec_volatile [@var{operands} @dots{}] @var{index})
2026 Represents a machine-specific operation on @var{operands}.  @var{index}
2027 selects between multiple machine-specific operations.
2028 @code{unspec_volatile} is used for volatile operations and operations
2029 that may trap; @code{unspec} is used for other operations.
2030
2031 These codes may appear inside a @code{pattern} of an
2032 insn, inside a @code{parallel}, or inside an expression.
2033
2034 @findex addr_vec
2035 @item (addr_vec:@var{m} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
2036 Represents a table of jump addresses.  The vector elements @var{lr0},
2037 etc., are @code{label_ref} expressions.  The mode @var{m} specifies
2038 how much space is given to each address; normally @var{m} would be
2039 @code{Pmode}.
2040
2041 @findex addr_diff_vec
2042 @item (addr_diff_vec:@var{m} @var{base} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}] @var{min} @var{max} @var{flags})
2043 Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
2044 @var{base}.  The vector elements @var{lr0}, etc., are @code{label_ref}
2045 expressions and so is @var{base}.  The mode @var{m} specifies how much
2046 space is given to each address-difference.  @var{min} and @var{max}
2047 are set up by branch shortening and hold a label with a minimum and a
2048 maximum address, respectively.  @var{flags} indicates the relative
2049 position of @var{base}, @var{min} and @var{max} to the cointaining insn
2050 and of @var{min} and @var{max} to @var{base}.  See rtl.def for details.@refill
2051 @end table
2052
2053 @node Incdec, Assembler, Side Effects, RTL
2054 @section Embedded Side-Effects on Addresses
2055 @cindex RTL preincrement
2056 @cindex RTL postincrement
2057 @cindex RTL predecrement
2058 @cindex RTL postdecrement
2059
2060 Six special side-effect expression codes appear as memory addresses.
2061
2062 @table @code
2063 @findex pre_dec
2064 @item (pre_dec:@var{m} @var{x})
2065 Represents the side effect of decrementing @var{x} by a standard
2066 amount and represents also the value that @var{x} has after being
2067 decremented.  @var{x} must be a @code{reg} or @code{mem}, but most
2068 machines allow only a @code{reg}.  @var{m} must be the machine mode
2069 for pointers on the machine in use.  The amount @var{x} is decremented
2070 by is the length in bytes of the machine mode of the containing memory
2071 reference of which this expression serves as the address.  Here is an
2072 example of its use:@refill
2073
2074 @example
2075 (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
2076 @end example
2077
2078 @noindent
2079 This says to decrement pseudo register 39 by the length of a @code{DFmode}
2080 value and use the result to address a @code{DFmode} value.
2081
2082 @findex pre_inc
2083 @item (pre_inc:@var{m} @var{x})
2084 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2085
2086 @findex post_dec
2087 @item (post_dec:@var{m} @var{x})
2088 Represents the same side effect as @code{pre_dec} but a different
2089 value.  The value represented here is the value @var{x} has @i{before}
2090 being decremented.
2091
2092 @findex post_inc
2093 @item (post_inc:@var{m} @var{x})
2094 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2095
2096 @findex post_modify
2097 @item (post_modify:@var{m} @var{x} @var{y})
2098
2099 Represents the side effect of setting @var{x} to @var{y} and
2100 represents @var{x} before @var{x} is modified.  @var{x} must be a
2101 @code{reg} or @code{mem}, but most machines allow only a @code{reg}.
2102 @var{m} must be the machine mode for pointers on the machine in use.
2103 The amount @var{x} is decremented by is the length in bytes of the
2104 machine mode of the containing memory reference of which this expression
2105 serves as the address.  Note that this is not currently implemented.
2106
2107 The expression @var{y} must be one of three forms:
2108 @table @code
2109 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{z})},
2110 @code{(minus:@var{m} @var{x} @var{z})}, or
2111 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{i})},
2112 @end table
2113 where @var{z} is an index register and @var{i} is a constant.
2114
2115 Here is an example of its use:@refill
2116
2117 @example
2118 (mem:SF (post_modify:SI (reg:SI 42) (plus (reg:SI 42) (reg:SI 48))))
2119 @end example
2120
2121 This says to modify pseudo register 42 by adding the contents of pseudo
2122 register 48 to it, after the use of what ever 42 points to.
2123
2124 @findex post_modify
2125 @item (pre_modify:@var{m} @var{x} @var{expr})
2126 Similar except side effects happen before the use.
2127 @end table
2128
2129 These embedded side effect expressions must be used with care.  Instruction
2130 patterns may not use them.  Until the @samp{flow} pass of the compiler,
2131 they may occur only to represent pushes onto the stack.  The @samp{flow}
2132 pass finds cases where registers are incremented or decremented in one
2133 instruction and used as an address shortly before or after; these cases are
2134 then transformed to use pre- or post-increment or -decrement.
2135
2136 If a register used as the operand of these expressions is used in
2137 another address in an insn, the original value of the register is used.
2138 Uses of the register outside of an address are not permitted within the
2139 same insn as a use in an embedded side effect expression because such
2140 insns behave differently on different machines and hence must be treated
2141 as ambiguous and disallowed.
2142
2143 An instruction that can be represented with an embedded side effect
2144 could also be represented using @code{parallel} containing an additional
2145 @code{set} to describe how the address register is altered.  This is not
2146 done because machines that allow these operations at all typically
2147 allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
2148 additional parallel stores would require doubling the number of entries
2149 in the machine description.
2150
2151 @node Assembler, Insns, Incdec, RTL
2152 @section Assembler Instructions as Expressions
2153 @cindex assembler instructions in RTL
2154
2155 @cindex @code{asm_operands}, usage
2156 The RTX code @code{asm_operands} represents a value produced by a
2157 user-specified assembler instruction.  It is used to represent
2158 an @code{asm} statement with arguments.  An @code{asm} statement with
2159 a single output operand, like this:
2160
2161 @smallexample
2162 asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
2163 @end smallexample
2164
2165 @noindent
2166 is represented using a single @code{asm_operands} RTX which represents
2167 the value that is stored in @code{outputvar}:
2168
2169 @smallexample
2170 (set @var{rtx-for-outputvar}
2171      (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
2172                    [@var{rtx-for-addition-result} @var{rtx-for-*z}]
2173                    [(asm_input:@var{m1} "g")
2174                     (asm_input:@var{m2} "di")]))
2175 @end smallexample
2176
2177 @noindent
2178 Here the operands of the @code{asm_operands} RTX are the assembler
2179 template string, the output-operand's constraint, the index-number of the
2180 output operand among the output operands specified, a vector of input
2181 operand RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The
2182 mode @var{m1} is the mode of the sum @code{x+y}; @var{m2} is that of
2183 @code{*z}.
2184
2185 When an @code{asm} statement has multiple output values, its insn has
2186 several such @code{set} RTX's inside of a @code{parallel}.  Each @code{set}
2187 contains a @code{asm_operands}; all of these share the same assembler
2188 template and vectors, but each contains the constraint for the respective
2189 output operand.  They are also distinguished by the output-operand index
2190 number, which is 0, 1, @dots{} for successive output operands.
2191
2192 @node Insns, Calls, Assembler, RTL
2193 @section Insns
2194 @cindex insns
2195
2196 The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
2197 chain of objects called @dfn{insns}.  Insns are expressions with
2198 special codes that are used for no other purpose.  Some insns are
2199 actual instructions; others represent dispatch tables for @code{switch}
2200 statements; others represent labels to jump to or various sorts of
2201 declarative information.
2202
2203 In addition to its own specific data, each insn must have a unique
2204 id-number that distinguishes it from all other insns in the current
2205 function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
2206 same id-number may be present in multiple places in a function, but
2207 these copies will always be identical and will only appear inside a
2208 @code{sequence}), and chain pointers to the preceding and following
2209 insns.  These three fields occupy the same position in every insn,
2210 independent of the expression code of the insn.  They could be accessed
2211 with @code{XEXP} and @code{XINT}, but instead three special macros are
2212 always used:
2213
2214 @table @code
2215 @findex INSN_UID
2216 @item INSN_UID (@var{i})
2217 Accesses the unique id of insn @var{i}.
2218
2219 @findex PREV_INSN
2220 @item PREV_INSN (@var{i})
2221 Accesses the chain pointer to the insn preceding @var{i}.
2222 If @var{i} is the first insn, this is a null pointer.
2223
2224 @findex NEXT_INSN
2225 @item NEXT_INSN (@var{i})
2226 Accesses the chain pointer to the insn following @var{i}.
2227 If @var{i} is the last insn, this is a null pointer.
2228 @end table
2229
2230 @findex get_insns
2231 @findex get_last_insn
2232 The first insn in the chain is obtained by calling @code{get_insns}; the
2233 last insn is the result of calling @code{get_last_insn}.  Within the
2234 chain delimited by these insns, the @code{NEXT_INSN} and
2235 @code{PREV_INSN} pointers must always correspond: if @var{insn} is not
2236 the first insn,
2237
2238 @example
2239 NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2240 @end example
2241
2242 @noindent
2243 is always true and if @var{insn} is not the last insn,
2244
2245 @example
2246 PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2247 @end example
2248
2249 @noindent
2250 is always true.
2251
2252 After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
2253 @code{sequence} expressions, which contain a vector of insns.  The value
2254 of @code{NEXT_INSN} in all but the last of these insns is the next insn
2255 in the vector; the value of @code{NEXT_INSN} of the last insn in the vector
2256 is the same as the value of @code{NEXT_INSN} for the @code{sequence} in
2257 which it is contained.  Similar rules apply for @code{PREV_INSN}.
2258
2259 This means that the above invariants are not necessarily true for insns
2260 inside @code{sequence} expressions.  Specifically, if @var{insn} is the
2261 first insn in a @code{sequence}, @code{NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn}))}
2262 is the insn containing the @code{sequence} expression, as is the value
2263 of @code{PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn}))} is @var{insn} is the last
2264 insn in the @code{sequence} expression.  You can use these expressions
2265 to find the containing @code{sequence} expression.@refill
2266
2267 Every insn has one of the following six expression codes:
2268
2269 @table @code
2270 @findex insn
2271 @item insn
2272 The expression code @code{insn} is used for instructions that do not jump
2273 and do not do function calls.  @code{sequence} expressions are always
2274 contained in insns with code @code{insn} even if one of those insns
2275 should jump or do function calls.
2276
2277 Insns with code @code{insn} have four additional fields beyond the three
2278 mandatory ones listed above.  These four are described in a table below.
2279
2280 @findex jump_insn
2281 @item jump_insn
2282 The expression code @code{jump_insn} is used for instructions that may
2283 jump (or, more generally, may contain @code{label_ref} expressions).  If
2284 there is an instruction to return from the current function, it is
2285 recorded as a @code{jump_insn}.
2286
2287 @findex JUMP_LABEL
2288 @code{jump_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
2289 accessed in the same way and in addition contain a field
2290 @code{JUMP_LABEL} which is defined once jump optimization has completed.
2291
2292 For simple conditional and unconditional jumps, this field contains the
2293 @code{code_label} to which this insn will (possibly conditionally)
2294 branch.  In a more complex jump, @code{JUMP_LABEL} records one of the
2295 labels that the insn refers to; the only way to find the others
2296 is to scan the entire body of the insn.
2297
2298 Return insns count as jumps, but since they do not refer to any labels,
2299 they have zero in the @code{JUMP_LABEL} field.
2300
2301 @findex call_insn
2302 @item call_insn
2303 The expression code @code{call_insn} is used for instructions that may do
2304 function calls.  It is important to distinguish these instructions because
2305 they imply that certain registers and memory locations may be altered
2306 unpredictably.
2307
2308 @findex CALL_INSN_FUNCTION_USAGE
2309 @code{call_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
2310 accessed in the same way and in addition contain a field
2311 @code{CALL_INSN_FUNCTION_USAGE}, which contains a list (chain of
2312 @code{expr_list} expressions) containing @code{use} and @code{clobber}
2313 expressions that denote hard registers used or clobbered by the called
2314 function.  A register specified in a @code{clobber} in this list is
2315 modified @emph{after} the execution of the @code{call_insn}, while a
2316 register in a @code{clobber} in the body of the @code{call_insn} is
2317 clobbered before the insn completes execution.  @code{clobber}
2318 expressions in this list augment registers specified in
2319 @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register Basics}).
2320
2321 @findex code_label
2322 @findex CODE_LABEL_NUMBER
2323 @item code_label
2324 A @code{code_label} insn represents a label that a jump insn can jump
2325 to.  It contains two special fields of data in addition to the three
2326 standard ones.  @code{CODE_LABEL_NUMBER} is used to hold the @dfn{label
2327 number}, a number that identifies this label uniquely among all the
2328 labels in the compilation (not just in the current function).
2329 Ultimately, the label is represented in the assembler output as an
2330 assembler label, usually of the form @samp{L@var{n}} where @var{n} is
2331 the label number.
2332
2333 When a @code{code_label} appears in an RTL expression, it normally
2334 appears within a @code{label_ref} which represents the address of
2335 the label, as a number.
2336
2337 @findex LABEL_NUSES
2338 The field @code{LABEL_NUSES} is only defined once the jump optimization
2339 phase is completed and contains the number of times this label is
2340 referenced in the current function.
2341
2342 @findex barrier
2343 @item barrier
2344 Barriers are placed in the instruction stream when control cannot flow
2345 past them.  They are placed after unconditional jump instructions to
2346 indicate that the jumps are unconditional and after calls to
2347 @code{volatile} functions, which do not return (e.g., @code{exit}).
2348 They contain no information beyond the three standard fields.
2349
2350 @findex note
2351 @findex NOTE_LINE_NUMBER
2352 @findex NOTE_SOURCE_FILE
2353 @item note
2354 @code{note} insns are used to represent additional debugging and
2355 declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
2356 integer which is accessed with the macro @code{NOTE_LINE_NUMBER} and a
2357 string accessed with @code{NOTE_SOURCE_FILE}.
2358
2359 If @code{NOTE_LINE_NUMBER} is positive, the note represents the
2360 position of a source line and @code{NOTE_SOURCE_FILE} is the source file name
2361 that the line came from.  These notes control generation of line
2362 number data in the assembler output.
2363
2364 Otherwise, @code{NOTE_LINE_NUMBER} is not really a line number but a
2365 code with one of the following values (and @code{NOTE_SOURCE_FILE}
2366 must contain a null pointer):
2367
2368 @table @code
2369 @findex NOTE_INSN_DELETED
2370 @item NOTE_INSN_DELETED
2371 Such a note is completely ignorable.  Some passes of the compiler
2372 delete insns by altering them into notes of this kind.
2373
2374 @findex NOTE_INSN_BLOCK_BEG
2375 @findex NOTE_INSN_BLOCK_END
2376 @item NOTE_INSN_BLOCK_BEG
2377 @itemx NOTE_INSN_BLOCK_END
2378 These types of notes indicate the position of the beginning and end
2379 of a level of scoping of variable names.  They control the output
2380 of debugging information.
2381
2382 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
2383 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_END
2384 @item NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
2385 @itemx NOTE_INSN_EH_REGION_END
2386 These types of notes indicate the position of the beginning and end of a
2387 level of scoping for exception handling.  @code{NOTE_BLOCK_NUMBER}
2388 identifies which @code{CODE_LABEL} is associated with the given region.
2389
2390 @findex NOTE_INSN_LOOP_BEG
2391 @findex NOTE_INSN_LOOP_END
2392 @item NOTE_INSN_LOOP_BEG
2393 @itemx NOTE_INSN_LOOP_END
2394 These types of notes indicate the position of the beginning and end
2395 of a @code{while} or @code{for} loop.  They enable the loop optimizer
2396 to find loops quickly.
2397
2398 @findex NOTE_INSN_LOOP_CONT
2399 @item NOTE_INSN_LOOP_CONT
2400 Appears at the place in a loop that @code{continue} statements jump to.
2401
2402 @findex NOTE_INSN_LOOP_VTOP
2403 @item NOTE_INSN_LOOP_VTOP
2404 This note indicates the place in a loop where the exit test begins for
2405 those loops in which the exit test has been duplicated.  This position
2406 becomes another virtual start of the loop when considering loop
2407 invariants. 
2408
2409 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_END
2410 @item NOTE_INSN_FUNCTION_END
2411 Appears near the end of the function body, just before the label that
2412 @code{return} statements jump to (on machine where a single instruction
2413 does not suffice for returning).  This note may be deleted by jump
2414 optimization.
2415
2416 @findex NOTE_INSN_SETJMP
2417 @item NOTE_INSN_SETJMP
2418 Appears following each call to @code{setjmp} or a related function.
2419 @end table
2420
2421 These codes are printed symbolically when they appear in debugging dumps.
2422 @end table
2423
2424 @cindex @code{TImode}, in @code{insn}
2425 @cindex @code{HImode}, in @code{insn}
2426 @cindex @code{QImode}, in @code{insn}
2427 The machine mode of an insn is normally @code{VOIDmode}, but some
2428 phases use the mode for various purposes. 
2429
2430 The common subexpression elimination pass sets the mode of an insn to
2431 @code{QImode} when it is the first insn in a block that has already
2432 been processed.
2433
2434 The second Haifa scheduling pass, for targets that can multiple issue,
2435 sets the mode of an insn to @code{TImode} when it is believed that the
2436 instruction begins an issue group.  That is, when the instruction 
2437 cannot issue simultaneously with the previous.  This may be relied on
2438 by later passes, in particular machine-dependant reorg.
2439
2440 Here is a table of the extra fields of @code{insn}, @code{jump_insn}
2441 and @code{call_insn} insns:
2442
2443 @table @code
2444 @findex PATTERN
2445 @item PATTERN (@var{i})
2446 An expression for the side effect performed by this insn.  This must be
2447 one of the following codes: @code{set}, @code{call}, @code{use},
2448 @code{clobber}, @code{return}, @code{asm_input}, @code{asm_output},
2449 @code{addr_vec}, @code{addr_diff_vec}, @code{trap_if}, @code{unspec},
2450 @code{unspec_volatile}, @code{parallel}, or @code{sequence}.  If it is a @code{parallel},
2451 each element of the @code{parallel} must be one these codes, except that
2452 @code{parallel} expressions cannot be nested and @code{addr_vec} and
2453 @code{addr_diff_vec} are not permitted inside a @code{parallel} expression.
2454
2455 @findex INSN_CODE
2456 @item INSN_CODE (@var{i})
2457 An integer that says which pattern in the machine description matches
2458 this insn, or -1 if the matching has not yet been attempted.
2459
2460 Such matching is never attempted and this field remains -1 on an insn
2461 whose pattern consists of a single @code{use}, @code{clobber},
2462 @code{asm_input}, @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} expression.
2463
2464 @findex asm_noperands
2465 Matching is also never attempted on insns that result from an @code{asm}
2466 statement.  These contain at least one @code{asm_operands} expression.
2467 The function @code{asm_noperands} returns a non-negative value for
2468 such insns.
2469
2470 In the debugging output, this field is printed as a number followed by
2471 a symbolic representation that locates the pattern in the @file{md}
2472 file as some small positive or negative offset from a named pattern.
2473
2474 @findex LOG_LINKS
2475 @item LOG_LINKS (@var{i})
2476 A list (chain of @code{insn_list} expressions) giving information about
2477 dependencies between instructions within a basic block.  Neither a jump
2478 nor a label may come between the related insns.
2479
2480 @findex REG_NOTES
2481 @item REG_NOTES (@var{i})
2482 A list (chain of @code{expr_list} and @code{insn_list} expressions)
2483 giving miscellaneous information about the insn.  It is often
2484 information pertaining to the registers used in this insn.
2485 @end table
2486
2487 The @code{LOG_LINKS} field of an insn is a chain of @code{insn_list}
2488 expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn,
2489 and the second is another @code{insn_list} expression (the next one in
2490 the chain).  The last @code{insn_list} in the chain has a null pointer
2491 as second operand.  The significant thing about the chain is which
2492 insns appear in it (as first operands of @code{insn_list}
2493 expressions).  Their order is not significant.
2494
2495 This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a null
2496 pointer until then.  Flow only adds links for those data dependencies
2497 which can be used for instruction combination.  For each insn, the flow
2498 analysis pass adds a link to insns which store into registers values
2499 that are used for the first time in this insn.  The instruction
2500 scheduling pass adds extra links so that every dependence will be
2501 represented.  Links represent data dependencies, antidependencies and
2502 output dependencies; the machine mode of the link distinguishes these
2503 three types: antidependencies have mode @code{REG_DEP_ANTI}, output
2504 dependencies have mode @code{REG_DEP_OUTPUT}, and data dependencies have
2505 mode @code{VOIDmode}.
2506
2507 The @code{REG_NOTES} field of an insn is a chain similar to the
2508 @code{LOG_LINKS} field but it includes @code{expr_list} expressions in
2509 addition to @code{insn_list} expressions.  There are several kinds of
2510 register notes, which are distinguished by the machine mode, which in a
2511 register note is really understood as being an @code{enum reg_note}.
2512 The first operand @var{op} of the note is data whose meaning depends on
2513 the kind of note.
2514
2515 @findex REG_NOTE_KIND
2516 @findex PUT_REG_NOTE_KIND
2517 The macro @code{REG_NOTE_KIND (@var{x})} returns the kind of
2518 register note.  Its counterpart, the macro @code{PUT_REG_NOTE_KIND
2519 (@var{x}, @var{newkind})} sets the register note type of @var{x} to be
2520 @var{newkind}.
2521
2522 Register notes are of three classes: They may say something about an
2523 input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
2524 they may create a linkage between two insns.  There are also a set
2525 of values that are only used in @code{LOG_LINKS}.
2526
2527 These register notes annotate inputs to an insn:
2528
2529 @table @code
2530 @findex REG_DEAD 
2531 @item REG_DEAD
2532 The value in @var{op} dies in this insn; that is to say, altering the
2533 value immediately after this insn would not affect the future behavior
2534 of the program.  
2535
2536 This does not necessarily mean that the register @var{op} has no useful
2537 value after this insn since it may also be an output of the insn.  In
2538 such a case, however, a @code{REG_DEAD} note would be redundant and is
2539 usually not present until after the reload pass, but no code relies on
2540 this fact.
2541
2542 @findex REG_INC
2543 @item REG_INC
2544 The register @var{op} is incremented (or decremented; at this level
2545 there is no distinction) by an embedded side effect inside this insn.
2546 This means it appears in a @code{post_inc}, @code{pre_inc},
2547 @code{post_dec} or @code{pre_dec} expression.
2548
2549 @findex REG_NONNEG
2550 @item REG_NONNEG
2551 The register @var{op} is known to have a nonnegative value when this
2552 insn is reached.  This is used so that decrement and branch until zero
2553 instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
2554
2555 The @code{REG_NONNEG} note is added to insns only if the machine
2556 description has a @samp{decrement_and_branch_until_zero} pattern.
2557
2558 @findex REG_NO_CONFLICT
2559 @item REG_NO_CONFLICT
2560 This insn does not cause a conflict between @var{op} and the item
2561 being set by this insn even though it might appear that it does.
2562 In other words, if the destination register and @var{op} could
2563 otherwise be assigned the same register, this insn does not
2564 prevent that assignment.
2565
2566 Insns with this note are usually part of a block that begins with a
2567 @code{clobber} insn specifying a multi-word pseudo register (which will
2568 be the output of the block), a group of insns that each set one word of
2569 the value and have the @code{REG_NO_CONFLICT} note attached, and a final
2570 insn that copies the output to itself with an attached @code{REG_EQUAL}
2571 note giving the expression being computed.  This block is encapsulated
2572 with @code{REG_LIBCALL} and @code{REG_RETVAL} notes on the first and
2573 last insns, respectively.
2574
2575 @findex REG_LABEL
2576 @item REG_LABEL
2577 This insn uses @var{op}, a @code{code_label}, but is not a
2578 @code{jump_insn}.  The presence of this note allows jump optimization to
2579 be aware that @var{op} is, in fact, being used.
2580 @end table
2581
2582 The following notes describe attributes of outputs of an insn:
2583
2584 @table @code
2585 @findex REG_EQUIV
2586 @findex REG_EQUAL
2587 @item REG_EQUIV
2588 @itemx REG_EQUAL
2589 This note is only valid on an insn that sets only one register and
2590 indicates that that register will be equal to @var{op} at run time; the
2591 scope of this equivalence differs between the two types of notes.  The
2592 value which the insn explicitly copies into the register may look
2593 different from @var{op}, but they will be equal at run time.  If the
2594 output of the single @code{set} is a @code{strict_low_part} expression,
2595 the note refers to the register that is contained in @code{SUBREG_REG}
2596 of the @code{subreg} expression.
2597  
2598 For @code{REG_EQUIV}, the register is equivalent to @var{op} throughout
2599 the entire function, and could validly be replaced in all its
2600 occurrences by @var{op}.  (``Validly'' here refers to the data flow of
2601 the program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
2602 example, when a constant is loaded into a register that is never
2603 assigned any other value, this kind of note is used.
2604
2605 When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a function,
2606 a note of this kind records that the register is equivalent to the stack
2607 slot where the parameter was passed.  Although in this case the register
2608 may be set by other insns, it is still valid to replace the register
2609 by the stack slot throughout the function.
2610
2611 A @code{REG_EQUIV} note is also used on an instruction which copies a
2612 register parameter into a pseudo-register at entry to a function, if
2613 there is a stack slot where that parameter could be stored.  Although
2614 other insns may set the pseudo-register, it is valid for the compiler to
2615 replace the pseudo-register by stack slot throughout the function,
2616 provided the compiler ensures that the stack slot is properly
2617 initialized by making the replacement in the initial copy instruction as
2618 well.  This is used on machines for which the calling convention
2619 allocates stack space for register parameters.  See
2620 @code{REG_PARM_STACK_SPACE} in @ref{Stack Arguments}.
2621
2622 In the case of @code{REG_EQUAL}, the register that is set by this insn
2623 will be equal to @var{op} at run time at the end of this insn but not
2624 necessarily elsewhere in the function.  In this case, @var{op}
2625 is typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence of
2626 insns such as a library call is used to perform an arithmetic operation,
2627 this kind of note is attached to the insn that produces or copies the
2628 final value.
2629
2630 These two notes are used in different ways by the compiler passes.
2631 @code{REG_EQUAL} is used by passes prior to register allocation (such as
2632 common subexpression elimination and loop optimization) to tell them how
2633 to think of that value.  @code{REG_EQUIV} notes are used by register
2634 allocation to indicate that there is an available substitute expression
2635 (either a constant or a @code{mem} expression for the location of a
2636 parameter on the stack) that may be used in place of a register if
2637 insufficient registers are available.
2638
2639 Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
2640 @code{REG_EQUIV} note and are not useful to the early optimization
2641 passes and pseudo registers that are equivalent to a memory location
2642 throughout there entire life, which is not detected until later in
2643 the compilation, all equivalences are initially indicated by an attached
2644 @code{REG_EQUAL} note.  In the early stages of register allocation, a
2645 @code{REG_EQUAL} note is changed into a @code{REG_EQUIV} note if
2646 @var{op} is a constant and the insn represents the only set of its
2647 destination register.
2648
2649 Thus, compiler passes prior to register allocation need only check for
2650 @code{REG_EQUAL} notes and passes subsequent to register allocation
2651 need only check for @code{REG_EQUIV} notes.
2652
2653 @findex REG_UNUSED
2654 @item REG_UNUSED
2655 The register @var{op} being set by this insn will not be used in a
2656 subsequent insn.  This differs from a @code{REG_DEAD} note, which
2657 indicates that the value in an input will not be used subsequently.
2658 These two notes are independent; both may be present for the same
2659 register.
2660
2661 @findex REG_WAS_0
2662 @item REG_WAS_0
2663 The single output of this insn contained zero before this insn.
2664 @var{op} is the insn that set it to zero.  You can rely on this note if
2665 it is present and @var{op} has not been deleted or turned into a @code{note};
2666 its absence implies nothing.
2667 @end table
2668
2669 These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs: one
2670 insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which has
2671 the inverse note pointing back to the first insn.
2672
2673 @table @code
2674 @findex REG_RETVAL
2675 @item REG_RETVAL
2676 This insn copies the value of a multi-insn sequence (for example, a
2677 library call), and @var{op} is the first insn of the sequence (for a
2678 library call, the first insn that was generated to set up the arguments
2679 for the library call).
2680
2681 Loop optimization uses this note to treat such a sequence as a single
2682 operation for code motion purposes and flow analysis uses this note to
2683 delete such sequences whose results are dead.
2684
2685 A @code{REG_EQUAL} note will also usually be attached to this insn to 
2686 provide the expression being computed by the sequence.
2687
2688 These notes will be deleted after reload, since they are no longer
2689 accurate or useful.
2690
2691 @findex REG_LIBCALL
2692 @item REG_LIBCALL
2693 This is the inverse of @code{REG_RETVAL}: it is placed on the first
2694 insn of a multi-insn sequence, and it points to the last one.
2695
2696 These notes are deleted after reload, since they are no longer useful or 
2697 accurate.
2698
2699 @findex REG_CC_SETTER
2700 @findex REG_CC_USER
2701 @item REG_CC_SETTER
2702 @itemx REG_CC_USER
2703 On machines that use @code{cc0}, the insns which set and use @code{cc0}
2704 set and use @code{cc0} are adjacent.  However, when branch delay slot
2705 filling is done, this may no longer be true.  In this case a
2706 @code{REG_CC_USER} note will be placed on the insn setting @code{cc0} to
2707 point to the insn using @code{cc0} and a @code{REG_CC_SETTER} note will
2708 be placed on the insn using @code{cc0} to point to the insn setting
2709 @code{cc0}.@refill
2710 @end table
2711
2712 These values are only used in the @code{LOG_LINKS} field, and indicate
2713 the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
2714 a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
2715 they simply have mode @code{VOIDmode}, and are printed without any
2716 descriptive text.
2717
2718 @table @code
2719 @findex REG_DEP_ANTI
2720 @item REG_DEP_ANTI
2721 This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
2722
2723 @findex REG_DEP_OUTPUT
2724 @item REG_DEP_OUTPUT
2725 This indicates an output dependence (a write after write dependence).
2726 @end table
2727
2728 These notes describe information gathered from gcov profile data.  They
2729 are stored in the @code{REG_NOTES} field of an insn as an
2730 @code{expr_list}.
2731
2732 @table @code
2733 @findex REG_EXEC_COUNT
2734 @item REG_EXEC_COUNT
2735 This is used to indicate the number of times a basic block was executed
2736 according to the profile data.  The note is attached to the first insn in
2737 the basic block.
2738
2739 @findex REG_BR_PROB
2740 @item REG_BR_PROB
2741 This is used to specify the ratio of branches to non-branches of a
2742 branch insn according to the profile data.  The value is stored as a
2743 value between 0 and REG_BR_PROB_BASE; larger values indicate a higher
2744 probability that the branch will be taken.
2745
2746 @findex REG_BR_PRED
2747 @item REG_BR_PRED
2748 These notes are found in JUMP insns after delayed branch scheduling
2749 has taken place.  They indicate both the direction and the likelyhood
2750 of the JUMP.  The format is a bitmask of ATTR_FLAG_* values.
2751
2752 @findex REG_FRAME_RELATED_EXPR
2753 @item REG_FRAME_RELATED_EXPR
2754 This is used on an RTX_FRAME_RELATED_P insn wherein the attached expression
2755 is used in place of the actual insn pattern.  This is done in cases where
2756 the pattern is either complex or misleading.
2757 @end table
2758
2759 For convenience, the machine mode in an @code{insn_list} or
2760 @code{expr_list} is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
2761
2762 @findex insn_list
2763 @findex expr_list
2764 The only difference between the expression codes @code{insn_list} and
2765 @code{expr_list} is that the first operand of an @code{insn_list} is
2766 assumed to be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's
2767 unique id; the first operand of an @code{expr_list} is printed in the
2768 ordinary way as an expression.
2769
2770 @node Calls, Sharing, Insns, RTL
2771 @section RTL Representation of Function-Call Insns
2772 @cindex calling functions in RTL
2773 @cindex RTL function-call insns
2774 @cindex function-call insns
2775
2776 Insns that call subroutines have the RTL expression code @code{call_insn}.
2777 These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a special
2778 RTL expression code, @code{call}.
2779
2780 @cindex @code{call} usage
2781 A @code{call} expression has two operands, as follows:
2782
2783 @example
2784 (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes})
2785 @end example
2786
2787 @noindent
2788 Here @var{nbytes} is an operand that represents the number of bytes of
2789 argument data being passed to the subroutine, @var{fm} is a machine mode
2790 (which must equal as the definition of the @code{FUNCTION_MODE} macro in
2791 the machine description) and @var{addr} represents the address of the
2792 subroutine.
2793
2794 For a subroutine that returns no value, the @code{call} expression as
2795 shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
2796 also contain @code{use} or @code{clobber} expressions.
2797
2798 @cindex @code{BLKmode}, and function return values
2799 For a subroutine that returns a value whose mode is not @code{BLKmode},
2800 the value is returned in a hard register.  If this register's number is
2801 @var{r}, then the body of the call insn looks like this:
2802
2803 @example
2804 (set (reg:@var{m} @var{r})
2805      (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes}))
2806 @end example
2807
2808 @noindent
2809 This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
2810 appropriate register receives a useful value in this insn.
2811
2812 When a subroutine returns a @code{BLKmode} value, it is handled by
2813 passing to the subroutine the address of a place to store the value.
2814 So the call insn itself does not ``return'' any value, and it has the
2815 same RTL form as a call that returns nothing.
2816
2817 On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
2818 for example to contain the return address.  @code{call_insn} insns
2819 on these machines should have a body which is a @code{parallel}
2820 that contains both the @code{call} expression and @code{clobber}
2821 expressions that indicate which registers are destroyed.  Similarly,
2822 if the call instruction requires some register other than the stack
2823 pointer that is not explicitly mentioned it its RTL, a @code{use}
2824 subexpression should mention that register.
2825
2826 Functions that are called are assumed to modify all registers listed in
2827 the configuration macro @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
2828 Basics}) and, with the exception of @code{const} functions and library
2829 calls, to modify all of memory.
2830
2831 Insns containing just @code{use} expressions directly precede the
2832 @code{call_insn} insn to indicate which registers contain inputs to the
2833 function.  Similarly, if registers other than those in
2834 @code{CALL_USED_REGISTERS} are clobbered by the called function, insns
2835 containing a single @code{clobber} follow immediately after the call to
2836 indicate which registers.
2837
2838 @node Sharing
2839 @section Structure Sharing Assumptions
2840 @cindex sharing of RTL components
2841 @cindex RTL structure sharing assumptions
2842
2843 The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are unique;
2844 there do not exist two distinct objects representing the same value.
2845 In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL expression
2846 object of a certain kind appears in more than one place in the
2847 containing structure.
2848
2849 These assumptions refer to a single function; except for the RTL
2850 objects that describe global variables and external functions,
2851 and a few standard objects such as small integer constants,
2852 no RTL objects are common to two functions.
2853
2854 @itemize @bullet
2855 @cindex @code{reg}, RTL sharing
2856 @item
2857 Each pseudo-register has only a single @code{reg} object to represent it,
2858 and therefore only a single machine mode.
2859
2860 @cindex symbolic label
2861 @cindex @code{symbol_ref}, RTL sharing
2862 @item
2863 For any symbolic label, there is only one @code{symbol_ref} object
2864 referring to it.
2865
2866 @cindex @code{const_int}, RTL sharing
2867 @item
2868 There is only one @code{const_int} expression with value 0, only
2869 one with value 1, and only one with value @minus{}1.
2870 Some other integer values are also stored uniquely.
2871
2872 @cindex @code{pc}, RTL sharing
2873 @item
2874 There is only one @code{pc} expression.
2875
2876 @cindex @code{cc0}, RTL sharing
2877 @item
2878 There is only one @code{cc0} expression.
2879
2880 @cindex @code{const_double}, RTL sharing
2881 @item
2882 There is only one @code{const_double} expression with value 0 for
2883 each floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
2884
2885 @cindex @code{label_ref}, RTL sharing
2886 @cindex @code{scratch}, RTL sharing
2887 @item
2888 No @code{label_ref} or @code{scratch} appears in more than one place in
2889 the RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
2890 the insns in the function and assume that each time a @code{label_ref}
2891 or @code{scratch} is seen it is distinct from all others that are seen.
2892
2893 @cindex @code{mem}, RTL sharing
2894 @item
2895 Only one @code{mem} object is normally created for each static
2896 variable or stack slot, so these objects are frequently shared in all
2897 the places they appear.  However, separate but equal objects for these
2898 variables are occasionally made.
2899
2900 @cindex @code{asm_operands}, RTL sharing
2901 @item
2902 When a single @code{asm} statement has multiple output operands, a
2903 distinct @code{asm_operands} expression is made for each output operand.
2904 However, these all share the vector which contains the sequence of input
2905 operands.  This sharing is used later on to test whether two
2906 @code{asm_operands} expressions come from the same statement, so all
2907 optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
2908 vector at all.
2909
2910 @item
2911 No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
2912 except as described above.  Many passes of the compiler rely on this
2913 by assuming that they can modify RTL objects in place without unwanted
2914 side-effects on other insns.
2915
2916 @findex unshare_all_rtl
2917 @item
2918 During initial RTL generation, shared structure is freely introduced.
2919 After all the RTL for a function has been generated, all shared
2920 structure is copied by @code{unshare_all_rtl} in @file{emit-rtl.c},
2921 after which the above rules are guaranteed to be followed.
2922
2923 @findex copy_rtx_if_shared
2924 @item
2925 During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
2926 temporarily.  However, the shared structure is copied before the
2927 combiner is finished with the insn.  This is done by calling
2928 @code{copy_rtx_if_shared}, which is a subroutine of
2929 @code{unshare_all_rtl}.
2930 @end itemize
2931
2932 @node Reading RTL
2933 @section Reading RTL
2934
2935 To read an RTL object from a file, call @code{read_rtx}.  It takes one
2936 argument, a stdio stream, and returns a single RTL object.
2937
2938 Reading RTL from a file is very slow.  This is not currently a
2939 problem since reading RTL occurs only as part of building the
2940 compiler.
2941
2942 People frequently have the idea of using RTL stored as text in a file as
2943 an interface between a language front end and the bulk of GNU CC.  This
2944 idea is not feasible.
2945
2946 GNU CC was designed to use RTL internally only.  Correct RTL for a given
2947 program is very dependent on the particular target machine.  And the RTL
2948 does not contain all the information about the program.
2949
2950 The proper way to interface GNU CC to a new language front end is with
2951 the ``tree'' data structure.  There is no manual for this data
2952 structure, but it is described in the files @file{tree.h} and
2953 @file{tree.def}.