OSDN Git Service

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