OSDN Git Service

Update mainline egcs to gcc2 snapshot 971021.
[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 combiner pass
1100 @cindex reload pass
1101 @cindex @code{subreg}, special reload handling
1102 Between the combiner pass and the reload pass, it is possible to have a
1103 paradoxical @code{subreg} which contains a @code{mem} instead of a
1104 @code{reg} as its first operand.  After the reload pass, it is also
1105 possible to have a non-paradoxical @code{subreg} which contains a
1106 @code{mem}; this usually occurs when the @code{mem} is a stack slot
1107 which replaced a pseudo register.
1108
1109 Note that it is not valid to access a @code{DFmode} value in @code{SFmode}
1110 using a @code{subreg}.  On some machines the most significant part of a
1111 @code{DFmode} value does not have the same format as a single-precision
1112 floating value.
1113
1114 It is also not valid to access a single word of a multi-word value in a
1115 hard register when less registers can hold the value than would be
1116 expected from its size.  For example, some 32-bit machines have
1117 floating-point registers that can hold an entire @code{DFmode} value.
1118 If register 10 were such a register @code{(subreg:SI (reg:DF 10) 1)}
1119 would be invalid because there is no way to convert that reference to
1120 a single machine register.  The reload pass prevents @code{subreg}
1121 expressions such as these from being formed.
1122
1123 @findex SUBREG_REG
1124 @findex SUBREG_WORD
1125 The first operand of a @code{subreg} expression is customarily accessed 
1126 with the @code{SUBREG_REG} macro and the second operand is customarily
1127 accessed with the @code{SUBREG_WORD} macro.
1128
1129 @findex scratch
1130 @cindex scratch operands
1131 @item (scratch:@var{m})
1132 This represents a scratch register that will be required for the
1133 execution of a single instruction and not used subsequently.  It is
1134 converted into a @code{reg} by either the local register allocator or
1135 the reload pass.
1136
1137 @code{scratch} is usually present inside a @code{clobber} operation
1138 (@pxref{Side Effects}).
1139
1140 @findex cc0
1141 @cindex condition code register
1142 @item (cc0)
1143 This refers to the machine's condition code register.  It has no
1144 operands and may not have a machine mode.  There are two ways to use it:
1145
1146 @itemize @bullet
1147 @item
1148 To stand for a complete set of condition code flags.  This is best on
1149 most machines, where each comparison sets the entire series of flags.
1150
1151 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1152 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1153 instructions) and in comparison operators comparing against zero
1154 (@code{const_int} with value zero; that is to say, @code{const0_rtx}).
1155
1156 @item
1157 To stand for a single flag that is the result of a single condition.
1158 This is useful on machines that have only a single flag bit, and in
1159 which comparison instructions must specify the condition to test.
1160
1161 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1162 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1163 instructions) where the source is a comparison operator, and as the
1164 first operand of @code{if_then_else} (in a conditional branch).
1165 @end itemize
1166
1167 @findex cc0_rtx
1168 There is only one expression object of code @code{cc0}; it is the
1169 value of the variable @code{cc0_rtx}.  Any attempt to create an
1170 expression of code @code{cc0} will return @code{cc0_rtx}.
1171
1172 Instructions can set the condition code implicitly.  On many machines,
1173 nearly all instructions set the condition code based on the value that
1174 they compute or store.  It is not necessary to record these actions
1175 explicitly in the RTL because the machine description includes a
1176 prescription for recognizing the instructions that do so (by means of
1177 the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}).  @xref{Condition Code}.  Only
1178 instructions whose sole purpose is to set the condition code, and
1179 instructions that use the condition code, need mention @code{(cc0)}.
1180
1181 On some machines, the condition code register is given a register number
1182 and a @code{reg} is used instead of @code{(cc0)}.  This is usually the
1183 preferable approach if only a small subset of instructions modify the
1184 condition code.  Other machines store condition codes in general
1185 registers; in such cases a pseudo register should be used.
1186
1187 Some machines, such as the Sparc and RS/6000, have two sets of
1188 arithmetic instructions, one that sets and one that does not set the
1189 condition code.  This is best handled by normally generating the
1190 instruction that does not set the condition code, and making a pattern
1191 that both performs the arithmetic and sets the condition code register
1192 (which would not be @code{(cc0)} in this case).  For examples, search
1193 for @samp{addcc} and @samp{andcc} in @file{sparc.md}.
1194
1195 @findex pc
1196 @item (pc)
1197 @cindex program counter
1198 This represents the machine's program counter.  It has no operands and
1199 may not have a machine mode.  @code{(pc)} may be validly used only in
1200 certain specific contexts in jump instructions.
1201
1202 @findex pc_rtx
1203 There is only one expression object of code @code{pc}; it is the value
1204 of the variable @code{pc_rtx}.  Any attempt to create an expression of
1205 code @code{pc} will return @code{pc_rtx}.
1206
1207 All instructions that do not jump alter the program counter implicitly
1208 by incrementing it, but there is no need to mention this in the RTL.
1209
1210 @findex mem
1211 @item (mem:@var{m} @var{addr})
1212 This RTX represents a reference to main memory at an address
1213 represented by the expression @var{addr}.  @var{m} specifies how large
1214 a unit of memory is accessed.
1215
1216 @findex addressof
1217 @item (addressof:@var{m} @var{reg})
1218 This RTX represents a request for the address of register @var{reg}.  Its mode
1219 is always @code{Pmode}.  If there are any @code{addressof}
1220 expressions left in the function after CSE, @var{reg} is forced into the
1221 stack and the @code{addressof} expression is replaced with a @code{plus}
1222 expression for the address of its stack slot.
1223 @end table
1224
1225 @node Arithmetic, Comparisons, Regs and Memory, RTL
1226 @section RTL Expressions for Arithmetic
1227 @cindex arithmetic, in RTL
1228 @cindex math, in RTL
1229 @cindex RTL expressions for arithmetic
1230
1231 Unless otherwise specified, all the operands of arithmetic expressions
1232 must be valid for mode @var{m}.  An operand is valid for mode @var{m}
1233 if it has mode @var{m}, or if it is a @code{const_int} or
1234 @code{const_double} and @var{m} is a mode of class @code{MODE_INT}.
1235
1236 For commutative binary operations, constants should be placed in the
1237 second operand.
1238
1239 @table @code
1240 @findex plus
1241 @cindex RTL addition
1242 @cindex RTL sum
1243 @item (plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1244 Represents the sum of the values represented by @var{x} and @var{y}
1245 carried out in machine mode @var{m}. 
1246
1247 @findex lo_sum
1248 @item (lo_sum:@var{m} @var{x} @var{y})
1249 Like @code{plus}, except that it represents that sum of @var{x} and the
1250 low-order bits of @var{y}.  The number of low order bits is
1251 machine-dependent but is normally the number of bits in a @code{Pmode}
1252 item minus the number of bits set by the @code{high} code
1253 (@pxref{Constants}).
1254
1255 @var{m} should be @code{Pmode}.
1256
1257 @findex minus
1258 @cindex RTL subtraction
1259 @cindex RTL difference
1260 @item (minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1261 Like @code{plus} but represents subtraction.
1262
1263 @findex compare
1264 @cindex RTL comparison
1265 @item (compare:@var{m} @var{x} @var{y})
1266 Represents the result of subtracting @var{y} from @var{x} for purposes
1267 of comparison.  The result is computed without overflow, as if with
1268 infinite precision.
1269
1270 Of course, machines can't really subtract with infinite precision.
1271 However, they can pretend to do so when only the sign of the
1272 result will be used, which is the case when the result is stored
1273 in the condition code.   And that is the only way this kind of expression
1274 may validly be used: as a value to be stored in the condition codes.
1275
1276 The mode @var{m} is not related to the modes of @var{x} and @var{y},
1277 but instead is the mode of the condition code value.  If @code{(cc0)}
1278 is used, it is @code{VOIDmode}.  Otherwise it is some mode in class
1279 @code{MODE_CC}, often @code{CCmode}.  @xref{Condition Code}.
1280
1281 Normally, @var{x} and @var{y} must have the same mode.  Otherwise,
1282 @code{compare} is valid only if the mode of @var{x} is in class
1283 @code{MODE_INT} and @var{y} is a @code{const_int} or
1284 @code{const_double} with mode @code{VOIDmode}.  The mode of @var{x}
1285 determines what mode the comparison is to be done in; thus it must not
1286 be @code{VOIDmode}.
1287
1288 If one of the operands is a constant, it should be placed in the
1289 second operand and the comparison code adjusted as appropriate.  
1290
1291 A @code{compare} specifying two @code{VOIDmode} constants is not valid
1292 since there is no way to know in what mode the comparison is to be
1293 performed; the comparison must either be folded during the compilation
1294 or the first operand must be loaded into a register while its mode is
1295 still known.
1296
1297 @findex neg
1298 @item (neg:@var{m} @var{x})
1299 Represents the negation (subtraction from zero) of the value represented
1300 by @var{x}, carried out in mode @var{m}.
1301
1302 @findex mult
1303 @cindex multiplication
1304 @cindex product
1305 @item (mult:@var{m} @var{x} @var{y})
1306 Represents the signed product of the values represented by @var{x} and
1307 @var{y} carried out in machine mode @var{m}.
1308
1309 Some machines support a multiplication that generates a product wider
1310 than the operands.  Write the pattern for this as
1311
1312 @example
1313 (mult:@var{m} (sign_extend:@var{m} @var{x}) (sign_extend:@var{m} @var{y}))
1314 @end example
1315
1316 where @var{m} is wider than the modes of @var{x} and @var{y}, which need
1317 not be the same.
1318
1319 Write patterns for unsigned widening multiplication similarly using
1320 @code{zero_extend}.
1321
1322 @findex div
1323 @cindex division
1324 @cindex signed division
1325 @cindex quotient
1326 @item (div:@var{m} @var{x} @var{y})
1327 Represents the quotient in signed division of @var{x} by @var{y},
1328 carried out in machine mode @var{m}.  If @var{m} is a floating point
1329 mode, it represents the exact quotient; otherwise, the integerized
1330 quotient.
1331
1332 Some machines have division instructions in which the operands and
1333 quotient widths are not all the same; you should represent 
1334 such instructions using @code{truncate} and @code{sign_extend} as in,
1335
1336 @example
1337 (truncate:@var{m1} (div:@var{m2} @var{x} (sign_extend:@var{m2} @var{y})))
1338 @end example
1339
1340 @findex udiv
1341 @cindex unsigned division
1342 @cindex division
1343 @item (udiv:@var{m} @var{x} @var{y})
1344 Like @code{div} but represents unsigned division.
1345
1346 @findex mod
1347 @findex umod
1348 @cindex remainder
1349 @cindex division
1350 @item (mod:@var{m} @var{x} @var{y})
1351 @itemx (umod:@var{m} @var{x} @var{y})
1352 Like @code{div} and @code{udiv} but represent the remainder instead of
1353 the quotient.
1354
1355 @findex smin
1356 @findex smax
1357 @cindex signed minimum
1358 @cindex signed maximum
1359 @item (smin:@var{m} @var{x} @var{y})
1360 @itemx (smax:@var{m} @var{x} @var{y})
1361 Represents the smaller (for @code{smin}) or larger (for @code{smax}) of
1362 @var{x} and @var{y}, interpreted as signed integers in mode @var{m}.
1363
1364 @findex umin
1365 @findex umax
1366 @cindex unsigned minimum and maximum
1367 @item (umin:@var{m} @var{x} @var{y})
1368 @itemx (umax:@var{m} @var{x} @var{y})
1369 Like @code{smin} and @code{smax}, but the values are interpreted as unsigned
1370 integers.
1371
1372 @findex not
1373 @cindex complement, bitwise
1374 @cindex bitwise complement
1375 @item (not:@var{m} @var{x})
1376 Represents the bitwise complement of the value represented by @var{x},
1377 carried out in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
1378
1379 @findex and
1380 @cindex logical-and, bitwise
1381 @cindex bitwise logical-and
1382 @item (and:@var{m} @var{x} @var{y})
1383 Represents the bitwise logical-and of the values represented by
1384 @var{x} and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be
1385 a fixed-point machine mode.
1386
1387 @findex ior
1388 @cindex inclusive-or, bitwise
1389 @cindex bitwise inclusive-or
1390 @item (ior:@var{m} @var{x} @var{y})
1391 Represents the bitwise inclusive-or of the values represented by @var{x}
1392 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
1393 fixed-point mode.
1394
1395 @findex xor
1396 @cindex exclusive-or, bitwise
1397 @cindex bitwise exclusive-or
1398 @item (xor:@var{m} @var{x} @var{y})
1399 Represents the bitwise exclusive-or of the values represented by @var{x}
1400 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
1401 fixed-point mode.
1402
1403 @findex ashift
1404 @cindex left shift
1405 @cindex shift
1406 @cindex arithmetic shift
1407 @item (ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
1408 Represents the result of arithmetically shifting @var{x} left by @var{c}
1409 places.  @var{x} have mode @var{m}, a fixed-point machine mode.  @var{c}
1410 be a fixed-point mode or be a constant with mode @code{VOIDmode}; which
1411 mode is determined by the mode called for in the machine description
1412 entry for the left-shift instruction.  For example, on the Vax, the mode
1413 of @var{c} is @code{QImode} regardless of @var{m}.
1414
1415 @findex lshiftrt
1416 @cindex right shift
1417 @findex ashiftrt
1418 @item (lshiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
1419 @itemx (ashiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
1420 Like @code{ashift} but for right shift.  Unlike the case for left shift,
1421 these two operations are distinct.
1422
1423 @findex rotate
1424 @cindex rotate 
1425 @cindex left rotate
1426 @findex rotatert
1427 @cindex right rotate
1428 @item (rotate:@var{m} @var{x} @var{c})
1429 @itemx (rotatert:@var{m} @var{x} @var{c})
1430 Similar but represent left and right rotate.  If @var{c} is a constant,
1431 use @code{rotate}.
1432
1433 @findex abs
1434 @cindex absolute value
1435 @item (abs:@var{m} @var{x})
1436 Represents the absolute value of @var{x}, computed in mode @var{m}.
1437
1438 @findex sqrt
1439 @cindex square root
1440 @item (sqrt:@var{m} @var{x})
1441 Represents the square root of @var{x}, computed in mode @var{m}.
1442 Most often @var{m} will be a floating point mode.
1443
1444 @findex ffs
1445 @item (ffs:@var{m} @var{x})
1446 Represents one plus the index of the least significant 1-bit in
1447 @var{x}, represented as an integer of mode @var{m}.  (The value is
1448 zero if @var{x} is zero.)  The mode of @var{x} need not be @var{m};
1449 depending on the target machine, various mode combinations may be
1450 valid.
1451 @end table
1452
1453 @node Comparisons, Bit Fields, Arithmetic, RTL
1454 @section Comparison Operations
1455 @cindex RTL comparison operations
1456
1457 Comparison operators test a relation on two operands and are considered
1458 to represent a machine-dependent nonzero value described by, but not
1459 necessarily equal to, @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
1460 if the relation holds, or zero if it does not.  The mode of the
1461 comparison operation is independent of the mode of the data being
1462 compared.  If the comparison operation is being tested (e.g., the first
1463 operand of an @code{if_then_else}), the mode must be @code{VOIDmode}.
1464 If the comparison operation is producing data to be stored in some
1465 variable, the mode must be in class @code{MODE_INT}.  All comparison
1466 operations producing data must use the same mode, which is
1467 machine-specific.
1468
1469 @cindex condition codes
1470 There are two ways that comparison operations may be used.  The
1471 comparison operators may be used to compare the condition codes
1472 @code{(cc0)} against zero, as in @code{(eq (cc0) (const_int 0))}.  Such
1473 a construct actually refers to the result of the preceding instruction
1474 in which the condition codes were set.  The instructing setting the
1475 condition code must be adjacent to the instruction using the condition
1476 code; only @code{note} insns may separate them.
1477
1478 Alternatively, a comparison operation may directly compare two data
1479 objects.  The mode of the comparison is determined by the operands; they
1480 must both be valid for a common machine mode.  A comparison with both
1481 operands constant would be invalid as the machine mode could not be
1482 deduced from it, but such a comparison should never exist in RTL due to
1483 constant folding.
1484
1485 In the example above, if @code{(cc0)} were last set to
1486 @code{(compare @var{x} @var{y})}, the comparison operation is
1487 identical to @code{(eq @var{x} @var{y})}.  Usually only one style
1488 of comparisons is supported on a particular machine, but the combine
1489 pass will try to merge the operations to produce the @code{eq} shown
1490 in case it exists in the context of the particular insn involved.
1491
1492 Inequality comparisons come in two flavors, signed and unsigned.  Thus,
1493 there are distinct expression codes @code{gt} and @code{gtu} for signed and
1494 unsigned greater-than.  These can produce different results for the same
1495 pair of integer values: for example, 1 is signed greater-than -1 but not
1496 unsigned greater-than, because -1 when regarded as unsigned is actually
1497 @code{0xffffffff} which is greater than 1.
1498
1499 The signed comparisons are also used for floating point values.  Floating
1500 point comparisons are distinguished by the machine modes of the operands.
1501
1502 @table @code
1503 @findex eq
1504 @cindex equal
1505 @item (eq:@var{m} @var{x} @var{y})
1506 1 if the values represented by @var{x} and @var{y} are equal,
1507 otherwise 0.
1508
1509 @findex ne
1510 @cindex not equal
1511 @item (ne:@var{m} @var{x} @var{y})
1512 1 if the values represented by @var{x} and @var{y} are not equal,
1513 otherwise 0.
1514
1515 @findex gt
1516 @cindex greater than
1517 @item (gt:@var{m} @var{x} @var{y})
1518 1 if the @var{x} is greater than @var{y}.  If they are fixed-point,
1519 the comparison is done in a signed sense.
1520
1521 @findex gtu
1522 @cindex greater than
1523 @cindex unsigned greater than
1524 @item (gtu:@var{m} @var{x} @var{y})
1525 Like @code{gt} but does unsigned comparison, on fixed-point numbers only.
1526
1527 @findex lt
1528 @cindex less than
1529 @findex ltu
1530 @cindex unsigned less than
1531 @item (lt:@var{m} @var{x} @var{y})
1532 @itemx (ltu:@var{m} @var{x} @var{y})
1533 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than''.
1534
1535 @findex ge
1536 @cindex greater than
1537 @findex geu
1538 @cindex unsigned greater than
1539 @item (ge:@var{m} @var{x} @var{y})
1540 @itemx (geu:@var{m} @var{x} @var{y})
1541 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``greater than or equal''.
1542
1543 @findex le
1544 @cindex less than or equal
1545 @findex leu
1546 @cindex unsigned less than
1547 @item (le:@var{m} @var{x} @var{y})
1548 @itemx (leu:@var{m} @var{x} @var{y})
1549 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than or equal''.
1550
1551 @findex if_then_else
1552 @item (if_then_else @var{cond} @var{then} @var{else})
1553 This is not a comparison operation but is listed here because it is
1554 always used in conjunction with a comparison operation.  To be
1555 precise, @var{cond} is a comparison expression.  This expression
1556 represents a choice, according to @var{cond}, between the value
1557 represented by @var{then} and the one represented by @var{else}.
1558
1559 On most machines, @code{if_then_else} expressions are valid only
1560 to express conditional jumps.
1561
1562 @findex cond
1563 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @var{test2} @var{value2} @dots{}] @var{default})
1564 Similar to @code{if_then_else}, but more general.  Each of @var{test1},
1565 @var{test2}, @dots{} is performed in turn.  The result of this expression is
1566 the @var{value} corresponding to the first non-zero test, or @var{default} if
1567 none of the tests are non-zero expressions.
1568
1569 This is currently not valid for instruction patterns and is supported only
1570 for insn attributes.  @xref{Insn Attributes}.
1571 @end table
1572
1573 @node Bit Fields, Conversions, Comparisons, RTL
1574 @section Bit Fields
1575 @cindex bit fields
1576
1577 Special expression codes exist to represent bitfield instructions.
1578 These types of expressions are lvalues in RTL; they may appear
1579 on the left side of an assignment, indicating insertion of a value
1580 into the specified bit field.
1581
1582 @table @code
1583 @findex sign_extract
1584 @cindex @code{BITS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{sign_extract}
1585 @item (sign_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
1586 This represents a reference to a sign-extended bit field contained or
1587 starting in @var{loc} (a memory or register reference).  The bit field
1588 is @var{size} bits wide and starts at bit @var{pos}.  The compilation
1589 option @code{BITS_BIG_ENDIAN} says which end of the memory unit
1590 @var{pos} counts from.
1591
1592 If @var{loc} is in memory, its mode must be a single-byte integer mode.
1593 If @var{loc} is in a register, the mode to use is specified by the
1594 operand of the @code{insv} or @code{extv} pattern
1595 (@pxref{Standard Names}) and is usually a full-word integer mode,
1596 which is the default if none is specified.
1597
1598 The mode of @var{pos} is machine-specific and is also specified
1599 in the @code{insv} or @code{extv} pattern.
1600
1601 The mode @var{m} is the same as the mode that would be used for
1602 @var{loc} if it were a register.
1603
1604 @findex zero_extract
1605 @item (zero_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
1606 Like @code{sign_extract} but refers to an unsigned or zero-extended
1607 bit field.  The same sequence of bits are extracted, but they
1608 are filled to an entire word with zeros instead of by sign-extension.
1609 @end table
1610
1611 @node Conversions, RTL Declarations, Bit Fields, RTL
1612 @section Conversions
1613 @cindex conversions
1614 @cindex machine mode conversions
1615
1616 All conversions between machine modes must be represented by
1617 explicit conversion operations.  For example, an expression
1618 which is the sum of a byte and a full word cannot be written as
1619 @code{(plus:SI (reg:QI 34) (reg:SI 80))} because the @code{plus}
1620 operation requires two operands of the same machine mode.
1621 Therefore, the byte-sized operand is enclosed in a conversion
1622 operation, as in
1623
1624 @example
1625 (plus:SI (sign_extend:SI (reg:QI 34)) (reg:SI 80))
1626 @end example
1627
1628 The conversion operation is not a mere placeholder, because there
1629 may be more than one way of converting from a given starting mode
1630 to the desired final mode.  The conversion operation code says how
1631 to do it.
1632
1633 For all conversion operations, @var{x} must not be @code{VOIDmode}
1634 because the mode in which to do the conversion would not be known.
1635 The conversion must either be done at compile-time or @var{x}
1636 must be placed into a register.
1637
1638 @table @code
1639 @findex sign_extend
1640 @item (sign_extend:@var{m} @var{x})
1641 Represents the result of sign-extending the value @var{x}
1642 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
1643 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
1644
1645 @findex zero_extend
1646 @item (zero_extend:@var{m} @var{x})
1647 Represents the result of zero-extending the value @var{x}
1648 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
1649 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
1650
1651 @findex float_extend
1652 @item (float_extend:@var{m} @var{x})
1653 Represents the result of extending the value @var{x}
1654 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
1655 and @var{x} a floating point value of a mode narrower than @var{m}.
1656
1657 @findex truncate
1658 @item (truncate:@var{m} @var{x})
1659 Represents the result of truncating the value @var{x}
1660 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
1661 and @var{x} a fixed-point value of a mode wider than @var{m}.
1662
1663 @findex float_truncate
1664 @item (float_truncate:@var{m} @var{x})
1665 Represents the result of truncating the value @var{x}
1666 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
1667 and @var{x} a floating point value of a mode wider than @var{m}.
1668
1669 @findex float
1670 @item (float:@var{m} @var{x})
1671 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
1672 regarded as signed, to floating point mode @var{m}.
1673
1674 @findex unsigned_float
1675 @item (unsigned_float:@var{m} @var{x})
1676 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
1677 regarded as unsigned, to floating point mode @var{m}.
1678
1679 @findex fix
1680 @item (fix:@var{m} @var{x})
1681 When @var{m} is a fixed point mode, represents the result of
1682 converting floating point value @var{x} to mode @var{m}, regarded as
1683 signed.  How rounding is done is not specified, so this operation may
1684 be used validly in compiling C code only for integer-valued operands.
1685
1686 @findex unsigned_fix
1687 @item (unsigned_fix:@var{m} @var{x})
1688 Represents the result of converting floating point value @var{x} to
1689 fixed point mode @var{m}, regarded as unsigned.  How rounding is done
1690 is not specified.
1691
1692 @findex fix
1693 @item (fix:@var{m} @var{x})
1694 When @var{m} is a floating point mode, represents the result of
1695 converting floating point value @var{x} (valid for mode @var{m}) to an
1696 integer, still represented in floating point mode @var{m}, by rounding
1697 towards zero.
1698 @end table
1699
1700 @node RTL Declarations, Side Effects, Conversions, RTL
1701 @section Declarations
1702 @cindex RTL declarations
1703 @cindex declarations, RTL
1704
1705 Declaration expression codes do not represent arithmetic operations
1706 but rather state assertions about their operands.
1707
1708 @table @code
1709 @findex strict_low_part
1710 @cindex @code{subreg}, in @code{strict_low_part}
1711 @item (strict_low_part (subreg:@var{m} (reg:@var{n} @var{r}) 0))
1712 This expression code is used in only one context: as the destination operand of a
1713 @code{set} expression.  In addition, the operand of this expression
1714 must be a non-paradoxical @code{subreg} expression.
1715
1716 The presence of @code{strict_low_part} says that the part of the
1717 register which is meaningful in mode @var{n}, but is not part of
1718 mode @var{m}, is not to be altered.  Normally, an assignment to such
1719 a subreg is allowed to have undefined effects on the rest of the
1720 register when @var{m} is less than a word.
1721 @end table
1722
1723 @node Side Effects, Incdec, RTL Declarations, RTL
1724 @section Side Effect Expressions
1725 @cindex RTL side effect expressions
1726
1727 The expression codes described so far represent values, not actions.
1728 But machine instructions never produce values; they are meaningful
1729 only for their side effects on the state of the machine.  Special
1730 expression codes are used to represent side effects.
1731
1732 The body of an instruction is always one of these side effect codes;
1733 the codes described above, which represent values, appear only as
1734 the operands of these.
1735
1736 @table @code
1737 @findex set
1738 @item (set @var{lval} @var{x})
1739 Represents the action of storing the value of @var{x} into the place
1740 represented by @var{lval}.  @var{lval} must be an expression
1741 representing a place that can be stored in: @code{reg} (or
1742 @code{subreg} or @code{strict_low_part}), @code{mem}, @code{pc} or
1743 @code{cc0}.@refill
1744
1745 If @var{lval} is a @code{reg}, @code{subreg} or @code{mem}, it has a
1746 machine mode; then @var{x} must be valid for that mode.@refill
1747
1748 If @var{lval} is a @code{reg} whose machine mode is less than the full
1749 width of the register, then it means that the part of the register
1750 specified by the machine mode is given the specified value and the
1751 rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
1752 @var{lval} is a @code{subreg} whose machine mode is narrower than
1753 the mode of the register, the rest of the register can be changed in
1754 an undefined way.
1755
1756 If @var{lval} is a @code{strict_low_part} of a @code{subreg}, then the
1757 part of the register specified by the machine mode of the
1758 @code{subreg} is given the value @var{x} and the rest of the register
1759 is not changed.@refill
1760
1761 If @var{lval} is @code{(cc0)}, it has no machine mode, and @var{x} may
1762 be either a @code{compare} expression or a value that may have any mode.
1763 The latter case represents a ``test'' instruction.  The expression
1764 @code{(set (cc0) (reg:@var{m} @var{n}))} is equivalent to
1765 @code{(set (cc0) (compare (reg:@var{m} @var{n}) (const_int 0)))}.
1766 Use the former expression to save space during the compilation.
1767
1768 @cindex jump instructions and @code{set}
1769 @cindex @code{if_then_else} usage
1770 If @var{lval} is @code{(pc)}, we have a jump instruction, and the
1771 possibilities for @var{x} are very limited.  It may be a
1772 @code{label_ref} expression (unconditional jump).  It may be an
1773 @code{if_then_else} (conditional jump), in which case either the
1774 second or the third operand must be @code{(pc)} (for the case which
1775 does not jump) and the other of the two must be a @code{label_ref}
1776 (for the case which does jump).  @var{x} may also be a @code{mem} or
1777 @code{(plus:SI (pc) @var{y})}, where @var{y} may be a @code{reg} or a
1778 @code{mem}; these unusual patterns are used to represent jumps through
1779 branch tables.@refill
1780
1781 If @var{lval} is neither @code{(cc0)} nor @code{(pc)}, the mode of
1782 @var{lval} must not be @code{VOIDmode} and the mode of @var{x} must be
1783 valid for the mode of @var{lval}.
1784
1785 @findex SET_DEST
1786 @findex SET_SRC
1787 @var{lval} is customarily accessed with the @code{SET_DEST} macro and 
1788 @var{x} with the @code{SET_SRC} macro.
1789
1790 @findex return
1791 @item (return)
1792 As the sole expression in a pattern, represents a return from the
1793 current function, on machines where this can be done with one
1794 instruction, such as Vaxes.  On machines where a multi-instruction
1795 ``epilogue'' must be executed in order to return from the function,
1796 returning is done by jumping to a label which precedes the epilogue, and
1797 the @code{return} expression code is never used.
1798
1799 Inside an @code{if_then_else} expression, represents the value to be
1800 placed in @code{pc} to return to the caller.
1801
1802 Note that an insn pattern of @code{(return)} is logically equivalent to
1803 @code{(set (pc) (return))}, but the latter form is never used.
1804
1805 @findex call
1806 @item (call @var{function} @var{nargs})
1807 Represents a function call.  @var{function} is a @code{mem} expression
1808 whose address is the address of the function to be called.
1809 @var{nargs} is an expression which can be used for two purposes: on
1810 some machines it represents the number of bytes of stack argument; on
1811 others, it represents the number of argument registers.
1812
1813 Each machine has a standard machine mode which @var{function} must
1814 have.  The machine description defines macro @code{FUNCTION_MODE} to
1815 expand into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
1816 specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
1817 allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
1818 addressed.
1819
1820 @findex clobber
1821 @item (clobber @var{x})
1822 Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
1823 undescribed value into @var{x}, which must be a @code{reg},
1824 @code{scratch} or @code{mem} expression.
1825
1826 One place this is used is in string instructions that store standard
1827 values into particular hard registers.  It may not be worth the
1828 trouble to describe the values that are stored, but it is essential to
1829 inform the compiler that the registers will be altered, lest it
1830 attempt to keep data in them across the string instruction.
1831
1832 If @var{x} is @code{(mem:BLK (const_int 0))}, it means that all memory
1833 locations must be presumed clobbered.
1834
1835 Note that the machine description classifies certain hard registers as
1836 ``call-clobbered''.  All function call instructions are assumed by
1837 default to clobber these registers, so there is no need to use
1838 @code{clobber} expressions to indicate this fact.  Also, each function
1839 call is assumed to have the potential to alter any memory location,
1840 unless the function is declared @code{const}.
1841
1842 If the last group of expressions in a @code{parallel} are each a
1843 @code{clobber} expression whose arguments are @code{reg} or
1844 @code{match_scratch} (@pxref{RTL Template}) expressions, the combiner
1845 phase can add the appropriate @code{clobber} expressions to an insn it
1846 has constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
1847
1848 This feature can be used, for example, on a machine that whose multiply
1849 and add instructions don't use an MQ register but which has an
1850 add-accumulate instruction that does clobber the MQ register.  Similarly,
1851 a combined instruction might require a temporary register while the
1852 constituent instructions might not.
1853
1854 When a @code{clobber} expression for a register appears inside a
1855 @code{parallel} with other side effects, the register allocator
1856 guarantees that the register is unoccupied both before and after that
1857 insn.  However, the reload phase may allocate a register used for one of
1858 the inputs unless the @samp{&} constraint is specified for the selected
1859 alternative (@pxref{Modifiers}).  You can clobber either a specific hard
1860 register, a pseudo register, or a @code{scratch} expression; in the
1861 latter two cases, GNU CC will allocate a hard register that is available
1862 there for use as a temporary.
1863
1864 For instructions that require a temporary register, you should use
1865 @code{scratch} instead of a pseudo-register because this will allow the
1866 combiner phase to add the @code{clobber} when required.  You do this by
1867 coding (@code{clobber} (@code{match_scratch} @dots{})).  If you do
1868 clobber a pseudo register, use one which appears nowhere else---generate
1869 a new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE.
1870
1871 There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
1872 @code{parallel}: when one of the input operands of the insn is also
1873 clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo register in
1874 the clobber and elsewhere in the insn produces the expected results.
1875
1876 @findex use
1877 @item (use @var{x})
1878 Represents the use of the value of @var{x}.  It indicates that the
1879 value in @var{x} at this point in the program is needed, even though
1880 it may not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will
1881 not attempt to delete previous instructions whose only effect is to
1882 store a value in @var{x}.  @var{x} must be a @code{reg} expression.
1883
1884 During the delayed branch scheduling phase, @var{x} may be an insn.
1885 This indicates that @var{x} previously was located at this place in the
1886 code and its data dependencies need to be taken into account.  These
1887 @code{use} insns will be deleted before the delayed branch scheduling
1888 phase exits.
1889
1890 @findex parallel
1891 @item (parallel [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
1892 Represents several side effects performed in parallel.  The square
1893 brackets stand for a vector; the operand of @code{parallel} is a
1894 vector of expressions.  @var{x0}, @var{x1} and so on are individual
1895 side effect expressions---expressions of code @code{set}, @code{call},
1896 @code{return}, @code{clobber} or @code{use}.@refill
1897
1898 ``In parallel'' means that first all the values used in the individual
1899 side-effects are computed, and second all the actual side-effects are
1900 performed.  For example,
1901
1902 @example
1903 (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
1904            (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
1905 @end example
1906
1907 @noindent
1908 says unambiguously that the values of hard register 1 and the memory
1909 location addressed by it are interchanged.  In both places where
1910 @code{(reg:SI 1)} appears as a memory address it refers to the value
1911 in register 1 @emph{before} the execution of the insn.
1912
1913 It follows that it is @emph{incorrect} to use @code{parallel} and
1914 expect the result of one @code{set} to be available for the next one.
1915 For example, people sometimes attempt to represent a jump-if-zero
1916 instruction this way:
1917
1918 @example
1919 (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
1920            (set (pc) (if_then_else
1921                         (eq (cc0) (const_int 0))
1922                         (label_ref @dots{})
1923                         (pc)))])
1924 @end example
1925
1926 @noindent
1927 But this is incorrect, because it says that the jump condition depends
1928 on the condition code value @emph{before} this instruction, not on the
1929 new value that is set by this instruction.
1930
1931 @cindex peephole optimization, RTL representation
1932 Peephole optimization, which takes place together with final assembly
1933 code output, can produce insns whose patterns consist of a @code{parallel}
1934 whose elements are the operands needed to output the resulting
1935 assembler code---often @code{reg}, @code{mem} or constant expressions.
1936 This would not be well-formed RTL at any other stage in compilation,
1937 but it is ok then because no further optimization remains to be done.
1938 However, the definition of the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}, if
1939 any, must deal with such insns if you define any peephole optimizations.
1940
1941 @findex sequence
1942 @item (sequence [@var{insns} @dots{}])
1943 Represents a sequence of insns.  Each of the @var{insns} that appears
1944 in the vector is suitable for appearing in the chain of insns, so it
1945 must be an @code{insn}, @code{jump_insn}, @code{call_insn},
1946 @code{code_label}, @code{barrier} or @code{note}.
1947
1948 A @code{sequence} RTX is never placed in an actual insn during RTL
1949 generation.  It represents the sequence of insns that result from a
1950 @code{define_expand} @emph{before} those insns are passed to
1951 @code{emit_insn} to insert them in the chain of insns.  When actually
1952 inserted, the individual sub-insns are separated out and the
1953 @code{sequence} is forgotten.
1954
1955 After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the insns that
1956 reside in its delay slots are grouped together into a @code{sequence}.
1957 The insn requiring the delay slot is the first insn in the vector;
1958 subsequent insns are to be placed in the delay slot.
1959
1960 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is set on an insn in a delay slot to
1961 indicate that a branch insn should be used that will conditionally annul
1962 the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
1963 @code{INSN_FROM_TARGET_P} indicates that the insn is from the target of
1964 the branch and should be executed only if the branch is taken; otherwise
1965 the insn should be executed only if the branch is not taken.
1966 @xref{Delay Slots}.
1967 @end table
1968
1969 These expression codes appear in place of a side effect, as the body of
1970 an insn, though strictly speaking they do not always describe side
1971 effects as such:
1972
1973 @table @code
1974 @findex asm_input
1975 @item (asm_input @var{s})
1976 Represents literal assembler code as described by the string @var{s}.
1977
1978 @findex unspec
1979 @findex unspec_volatile
1980 @item (unspec [@var{operands} @dots{}] @var{index})
1981 @itemx (unspec_volatile [@var{operands} @dots{}] @var{index})
1982 Represents a machine-specific operation on @var{operands}.  @var{index}
1983 selects between multiple machine-specific operations.
1984 @code{unspec_volatile} is used for volatile operations and operations
1985 that may trap; @code{unspec} is used for other operations.
1986
1987 These codes may appear inside a @code{pattern} of an
1988 insn, inside a @code{parallel}, or inside an expression.
1989
1990 @findex addr_vec
1991 @item (addr_vec:@var{m} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
1992 Represents a table of jump addresses.  The vector elements @var{lr0},
1993 etc., are @code{label_ref} expressions.  The mode @var{m} specifies
1994 how much space is given to each address; normally @var{m} would be
1995 @code{Pmode}.
1996
1997 @findex addr_diff_vec
1998 @item (addr_diff_vec:@var{m} @var{base} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
1999 Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
2000 @var{base}.  The vector elements @var{lr0}, etc., are @code{label_ref}
2001 expressions and so is @var{base}.  The mode @var{m} specifies how much
2002 space is given to each address-difference.@refill
2003 @end table
2004
2005 @node Incdec, Assembler, Side Effects, RTL
2006 @section Embedded Side-Effects on Addresses
2007 @cindex RTL preincrement
2008 @cindex RTL postincrement
2009 @cindex RTL predecrement
2010 @cindex RTL postdecrement
2011
2012 Four special side-effect expression codes appear as memory addresses.
2013
2014 @table @code
2015 @findex pre_dec
2016 @item (pre_dec:@var{m} @var{x})
2017 Represents the side effect of decrementing @var{x} by a standard
2018 amount and represents also the value that @var{x} has after being
2019 decremented.  @var{x} must be a @code{reg} or @code{mem}, but most
2020 machines allow only a @code{reg}.  @var{m} must be the machine mode
2021 for pointers on the machine in use.  The amount @var{x} is decremented
2022 by is the length in bytes of the machine mode of the containing memory
2023 reference of which this expression serves as the address.  Here is an
2024 example of its use:@refill
2025
2026 @example
2027 (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
2028 @end example
2029
2030 @noindent
2031 This says to decrement pseudo register 39 by the length of a @code{DFmode}
2032 value and use the result to address a @code{DFmode} value.
2033
2034 @findex pre_inc
2035 @item (pre_inc:@var{m} @var{x})
2036 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2037
2038 @findex post_dec
2039 @item (post_dec:@var{m} @var{x})
2040 Represents the same side effect as @code{pre_dec} but a different
2041 value.  The value represented here is the value @var{x} has @i{before}
2042 being decremented.
2043
2044 @findex post_inc
2045 @item (post_inc:@var{m} @var{x})
2046 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2047 @end table
2048
2049 These embedded side effect expressions must be used with care.  Instruction
2050 patterns may not use them.  Until the @samp{flow} pass of the compiler,
2051 they may occur only to represent pushes onto the stack.  The @samp{flow}
2052 pass finds cases where registers are incremented or decremented in one
2053 instruction and used as an address shortly before or after; these cases are
2054 then transformed to use pre- or post-increment or -decrement.
2055
2056 If a register used as the operand of these expressions is used in
2057 another address in an insn, the original value of the register is used.
2058 Uses of the register outside of an address are not permitted within the
2059 same insn as a use in an embedded side effect expression because such
2060 insns behave differently on different machines and hence must be treated
2061 as ambiguous and disallowed.
2062
2063 An instruction that can be represented with an embedded side effect
2064 could also be represented using @code{parallel} containing an additional
2065 @code{set} to describe how the address register is altered.  This is not
2066 done because machines that allow these operations at all typically
2067 allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
2068 additional parallel stores would require doubling the number of entries
2069 in the machine description.
2070
2071 @node Assembler, Insns, Incdec, RTL
2072 @section Assembler Instructions as Expressions
2073 @cindex assembler instructions in RTL
2074
2075 @cindex @code{asm_operands}, usage
2076 The RTX code @code{asm_operands} represents a value produced by a
2077 user-specified assembler instruction.  It is used to represent
2078 an @code{asm} statement with arguments.  An @code{asm} statement with
2079 a single output operand, like this:
2080
2081 @smallexample
2082 asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
2083 @end smallexample
2084
2085 @noindent
2086 is represented using a single @code{asm_operands} RTX which represents
2087 the value that is stored in @code{outputvar}:
2088
2089 @smallexample
2090 (set @var{rtx-for-outputvar}
2091      (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
2092                    [@var{rtx-for-addition-result} @var{rtx-for-*z}]
2093                    [(asm_input:@var{m1} "g")
2094                     (asm_input:@var{m2} "di")]))
2095 @end smallexample
2096
2097 @noindent
2098 Here the operands of the @code{asm_operands} RTX are the assembler
2099 template string, the output-operand's constraint, the index-number of the
2100 output operand among the output operands specified, a vector of input
2101 operand RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The
2102 mode @var{m1} is the mode of the sum @code{x+y}; @var{m2} is that of
2103 @code{*z}.
2104
2105 When an @code{asm} statement has multiple output values, its insn has
2106 several such @code{set} RTX's inside of a @code{parallel}.  Each @code{set}
2107 contains a @code{asm_operands}; all of these share the same assembler
2108 template and vectors, but each contains the constraint for the respective
2109 output operand.  They are also distinguished by the output-operand index
2110 number, which is 0, 1, @dots{} for successive output operands.
2111
2112 @node Insns, Calls, Assembler, RTL
2113 @section Insns
2114 @cindex insns
2115
2116 The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
2117 chain of objects called @dfn{insns}.  Insns are expressions with
2118 special codes that are used for no other purpose.  Some insns are
2119 actual instructions; others represent dispatch tables for @code{switch}
2120 statements; others represent labels to jump to or various sorts of
2121 declarative information.
2122
2123 In addition to its own specific data, each insn must have a unique
2124 id-number that distinguishes it from all other insns in the current
2125 function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
2126 same id-number may be present in multiple places in a function, but
2127 these copies will always be identical and will only appear inside a
2128 @code{sequence}), and chain pointers to the preceding and following
2129 insns.  These three fields occupy the same position in every insn,
2130 independent of the expression code of the insn.  They could be accessed
2131 with @code{XEXP} and @code{XINT}, but instead three special macros are
2132 always used:
2133
2134 @table @code
2135 @findex INSN_UID
2136 @item INSN_UID (@var{i})
2137 Accesses the unique id of insn @var{i}.
2138
2139 @findex PREV_INSN
2140 @item PREV_INSN (@var{i})
2141 Accesses the chain pointer to the insn preceding @var{i}.
2142 If @var{i} is the first insn, this is a null pointer.
2143
2144 @findex NEXT_INSN
2145 @item NEXT_INSN (@var{i})
2146 Accesses the chain pointer to the insn following @var{i}.
2147 If @var{i} is the last insn, this is a null pointer.
2148 @end table
2149
2150 @findex get_insns
2151 @findex get_last_insn
2152 The first insn in the chain is obtained by calling @code{get_insns}; the
2153 last insn is the result of calling @code{get_last_insn}.  Within the
2154 chain delimited by these insns, the @code{NEXT_INSN} and
2155 @code{PREV_INSN} pointers must always correspond: if @var{insn} is not
2156 the first insn,
2157
2158 @example
2159 NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2160 @end example
2161
2162 @noindent
2163 is always true and if @var{insn} is not the last insn,
2164
2165 @example
2166 PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2167 @end example
2168
2169 @noindent
2170 is always true.
2171
2172 After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
2173 @code{sequence} expressions, which contain a vector of insns.  The value
2174 of @code{NEXT_INSN} in all but the last of these insns is the next insn
2175 in the vector; the value of @code{NEXT_INSN} of the last insn in the vector
2176 is the same as the value of @code{NEXT_INSN} for the @code{sequence} in
2177 which it is contained.  Similar rules apply for @code{PREV_INSN}.
2178
2179 This means that the above invariants are not necessarily true for insns
2180 inside @code{sequence} expressions.  Specifically, if @var{insn} is the
2181 first insn in a @code{sequence}, @code{NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn}))}
2182 is the insn containing the @code{sequence} expression, as is the value
2183 of @code{PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn}))} is @var{insn} is the last
2184 insn in the @code{sequence} expression.  You can use these expressions
2185 to find the containing @code{sequence} expression.@refill
2186
2187 Every insn has one of the following six expression codes:
2188
2189 @table @code
2190 @findex insn
2191 @item insn
2192 The expression code @code{insn} is used for instructions that do not jump
2193 and do not do function calls.  @code{sequence} expressions are always
2194 contained in insns with code @code{insn} even if one of those insns
2195 should jump or do function calls.
2196
2197 Insns with code @code{insn} have four additional fields beyond the three
2198 mandatory ones listed above.  These four are described in a table below.
2199
2200 @findex jump_insn
2201 @item jump_insn
2202 The expression code @code{jump_insn} is used for instructions that may
2203 jump (or, more generally, may contain @code{label_ref} expressions).  If
2204 there is an instruction to return from the current function, it is
2205 recorded as a @code{jump_insn}.
2206
2207 @findex JUMP_LABEL
2208 @code{jump_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
2209 accessed in the same way and in addition contain a field
2210 @code{JUMP_LABEL} which is defined once jump optimization has completed.
2211
2212 For simple conditional and unconditional jumps, this field contains the
2213 @code{code_label} to which this insn will (possibly conditionally)
2214 branch.  In a more complex jump, @code{JUMP_LABEL} records one of the
2215 labels that the insn refers to; the only way to find the others
2216 is to scan the entire body of the insn.
2217
2218 Return insns count as jumps, but since they do not refer to any labels,
2219 they have zero in the @code{JUMP_LABEL} field.
2220
2221 @findex call_insn
2222 @item call_insn
2223 The expression code @code{call_insn} is used for instructions that may do
2224 function calls.  It is important to distinguish these instructions because
2225 they imply that certain registers and memory locations may be altered
2226 unpredictably.
2227
2228 @findex CALL_INSN_FUNCTION_USAGE
2229 @code{call_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
2230 accessed in the same way and in addition contain a field
2231 @code{CALL_INSN_FUNCTION_USAGE}, which contains a list (chain of
2232 @code{expr_list} expressions) containing @code{use} and @code{clobber}
2233 expressions that denote hard registers used or clobbered by the called
2234 function.  A register specified in a @code{clobber} in this list is
2235 modified @emph{after} the execution of the @code{call_insn}, while a
2236 register in a @code{clobber} in the body of the @code{call_insn} is
2237 clobbered before the insn completes execution.  @code{clobber}
2238 expressions in this list augment registers specified in
2239 @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register Basics}).
2240
2241 @findex code_label
2242 @findex CODE_LABEL_NUMBER
2243 @item code_label
2244 A @code{code_label} insn represents a label that a jump insn can jump
2245 to.  It contains two special fields of data in addition to the three
2246 standard ones.  @code{CODE_LABEL_NUMBER} is used to hold the @dfn{label
2247 number}, a number that identifies this label uniquely among all the
2248 labels in the compilation (not just in the current function).
2249 Ultimately, the label is represented in the assembler output as an
2250 assembler label, usually of the form @samp{L@var{n}} where @var{n} is
2251 the label number.
2252
2253 When a @code{code_label} appears in an RTL expression, it normally
2254 appears within a @code{label_ref} which represents the address of
2255 the label, as a number.
2256
2257 @findex LABEL_NUSES
2258 The field @code{LABEL_NUSES} is only defined once the jump optimization
2259 phase is completed and contains the number of times this label is
2260 referenced in the current function.
2261
2262 @findex barrier
2263 @item barrier
2264 Barriers are placed in the instruction stream when control cannot flow
2265 past them.  They are placed after unconditional jump instructions to
2266 indicate that the jumps are unconditional and after calls to
2267 @code{volatile} functions, which do not return (e.g., @code{exit}).
2268 They contain no information beyond the three standard fields.
2269
2270 @findex note
2271 @findex NOTE_LINE_NUMBER
2272 @findex NOTE_SOURCE_FILE
2273 @item note
2274 @code{note} insns are used to represent additional debugging and
2275 declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
2276 integer which is accessed with the macro @code{NOTE_LINE_NUMBER} and a
2277 string accessed with @code{NOTE_SOURCE_FILE}.
2278
2279 If @code{NOTE_LINE_NUMBER} is positive, the note represents the
2280 position of a source line and @code{NOTE_SOURCE_FILE} is the source file name
2281 that the line came from.  These notes control generation of line
2282 number data in the assembler output.
2283
2284 Otherwise, @code{NOTE_LINE_NUMBER} is not really a line number but a
2285 code with one of the following values (and @code{NOTE_SOURCE_FILE}
2286 must contain a null pointer):
2287
2288 @table @code
2289 @findex NOTE_INSN_DELETED
2290 @item NOTE_INSN_DELETED
2291 Such a note is completely ignorable.  Some passes of the compiler
2292 delete insns by altering them into notes of this kind.
2293
2294 @findex NOTE_INSN_BLOCK_BEG
2295 @findex NOTE_INSN_BLOCK_END
2296 @item NOTE_INSN_BLOCK_BEG
2297 @itemx NOTE_INSN_BLOCK_END
2298 These types of notes indicate the position of the beginning and end
2299 of a level of scoping of variable names.  They control the output
2300 of debugging information.
2301
2302 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
2303 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_END
2304 @item NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
2305 @itemx NOTE_INSN_EH_REGION_END
2306 These types of notes indicate the position of the beginning and end of a
2307 level of scoping for exception handling.  @code{NOTE_BLOCK_NUMBER}
2308 identifies which @code{CODE_LABEL} is associated with the given region.
2309
2310 @findex NOTE_INSN_LOOP_BEG
2311 @findex NOTE_INSN_LOOP_END
2312 @item NOTE_INSN_LOOP_BEG
2313 @itemx NOTE_INSN_LOOP_END
2314 These types of notes indicate the position of the beginning and end
2315 of a @code{while} or @code{for} loop.  They enable the loop optimizer
2316 to find loops quickly.
2317
2318 @findex NOTE_INSN_LOOP_CONT
2319 @item NOTE_INSN_LOOP_CONT
2320 Appears at the place in a loop that @code{continue} statements jump to.
2321
2322 @findex NOTE_INSN_LOOP_VTOP
2323 @item NOTE_INSN_LOOP_VTOP
2324 This note indicates the place in a loop where the exit test begins for
2325 those loops in which the exit test has been duplicated.  This position
2326 becomes another virtual start of the loop when considering loop
2327 invariants. 
2328
2329 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_END
2330 @item NOTE_INSN_FUNCTION_END
2331 Appears near the end of the function body, just before the label that
2332 @code{return} statements jump to (on machine where a single instruction
2333 does not suffice for returning).  This note may be deleted by jump
2334 optimization.
2335
2336 @findex NOTE_INSN_SETJMP
2337 @item NOTE_INSN_SETJMP
2338 Appears following each call to @code{setjmp} or a related function.
2339 @end table
2340
2341 These codes are printed symbolically when they appear in debugging dumps.
2342 @end table
2343
2344 @cindex @code{HImode}, in @code{insn}
2345 @cindex @code{QImode}, in @code{insn}
2346 The machine mode of an insn is normally @code{VOIDmode}, but some
2347 phases use the mode for various purposes; for example, the reload pass
2348 sets it to @code{HImode} if the insn needs reloading but not register
2349 elimination and @code{QImode} if both are required.  The common
2350 subexpression elimination pass sets the mode of an insn to @code{QImode}
2351 when it is the first insn in a block that has already been processed.
2352
2353 Here is a table of the extra fields of @code{insn}, @code{jump_insn}
2354 and @code{call_insn} insns:
2355
2356 @table @code
2357 @findex PATTERN
2358 @item PATTERN (@var{i})
2359 An expression for the side effect performed by this insn.  This must be
2360 one of the following codes: @code{set}, @code{call}, @code{use},
2361 @code{clobber}, @code{return}, @code{asm_input}, @code{asm_output},
2362 @code{addr_vec}, @code{addr_diff_vec}, @code{trap_if}, @code{unspec},
2363 @code{unspec_volatile}, @code{parallel}, or @code{sequence}.  If it is a @code{parallel},
2364 each element of the @code{parallel} must be one these codes, except that
2365 @code{parallel} expressions cannot be nested and @code{addr_vec} and
2366 @code{addr_diff_vec} are not permitted inside a @code{parallel} expression.
2367
2368 @findex INSN_CODE
2369 @item INSN_CODE (@var{i})
2370 An integer that says which pattern in the machine description matches
2371 this insn, or -1 if the matching has not yet been attempted.
2372
2373 Such matching is never attempted and this field remains -1 on an insn
2374 whose pattern consists of a single @code{use}, @code{clobber},
2375 @code{asm_input}, @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} expression.
2376
2377 @findex asm_noperands
2378 Matching is also never attempted on insns that result from an @code{asm}
2379 statement.  These contain at least one @code{asm_operands} expression.
2380 The function @code{asm_noperands} returns a non-negative value for
2381 such insns.
2382
2383 In the debugging output, this field is printed as a number followed by
2384 a symbolic representation that locates the pattern in the @file{md}
2385 file as some small positive or negative offset from a named pattern.
2386
2387 @findex LOG_LINKS
2388 @item LOG_LINKS (@var{i})
2389 A list (chain of @code{insn_list} expressions) giving information about
2390 dependencies between instructions within a basic block.  Neither a jump
2391 nor a label may come between the related insns.
2392
2393 @findex REG_NOTES
2394 @item REG_NOTES (@var{i})
2395 A list (chain of @code{expr_list} and @code{insn_list} expressions)
2396 giving miscellaneous information about the insn.  It is often
2397 information pertaining to the registers used in this insn.
2398 @end table
2399
2400 The @code{LOG_LINKS} field of an insn is a chain of @code{insn_list}
2401 expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn,
2402 and the second is another @code{insn_list} expression (the next one in
2403 the chain).  The last @code{insn_list} in the chain has a null pointer
2404 as second operand.  The significant thing about the chain is which
2405 insns appear in it (as first operands of @code{insn_list}
2406 expressions).  Their order is not significant.
2407
2408 This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a null
2409 pointer until then.  Flow only adds links for those data dependencies
2410 which can be used for instruction combination.  For each insn, the flow
2411 analysis pass adds a link to insns which store into registers values
2412 that are used for the first time in this insn.  The instruction
2413 scheduling pass adds extra links so that every dependence will be
2414 represented.  Links represent data dependencies, antidependencies and
2415 output dependencies; the machine mode of the link distinguishes these
2416 three types: antidependencies have mode @code{REG_DEP_ANTI}, output
2417 dependencies have mode @code{REG_DEP_OUTPUT}, and data dependencies have
2418 mode @code{VOIDmode}.
2419
2420 The @code{REG_NOTES} field of an insn is a chain similar to the
2421 @code{LOG_LINKS} field but it includes @code{expr_list} expressions in
2422 addition to @code{insn_list} expressions.  There are several kinds of
2423 register notes, which are distinguished by the machine mode, which in a
2424 register note is really understood as being an @code{enum reg_note}.
2425 The first operand @var{op} of the note is data whose meaning depends on
2426 the kind of note.
2427
2428 @findex REG_NOTE_KIND
2429 @findex PUT_REG_NOTE_KIND
2430 The macro @code{REG_NOTE_KIND (@var{x})} returns the kind of
2431 register note.  Its counterpart, the macro @code{PUT_REG_NOTE_KIND
2432 (@var{x}, @var{newkind})} sets the register note type of @var{x} to be
2433 @var{newkind}.
2434
2435 Register notes are of three classes: They may say something about an
2436 input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
2437 they may create a linkage between two insns.  There are also a set
2438 of values that are only used in @code{LOG_LINKS}.
2439
2440 These register notes annotate inputs to an insn:
2441
2442 @table @code
2443 @findex REG_DEAD 
2444 @item REG_DEAD
2445 The value in @var{op} dies in this insn; that is to say, altering the
2446 value immediately after this insn would not affect the future behavior
2447 of the program.  
2448
2449 This does not necessarily mean that the register @var{op} has no useful
2450 value after this insn since it may also be an output of the insn.  In
2451 such a case, however, a @code{REG_DEAD} note would be redundant and is
2452 usually not present until after the reload pass, but no code relies on
2453 this fact.
2454
2455 @findex REG_INC
2456 @item REG_INC
2457 The register @var{op} is incremented (or decremented; at this level
2458 there is no distinction) by an embedded side effect inside this insn.
2459 This means it appears in a @code{post_inc}, @code{pre_inc},
2460 @code{post_dec} or @code{pre_dec} expression.
2461
2462 @findex REG_NONNEG
2463 @item REG_NONNEG
2464 The register @var{op} is known to have a nonnegative value when this
2465 insn is reached.  This is used so that decrement and branch until zero
2466 instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
2467
2468 The @code{REG_NONNEG} note is added to insns only if the machine
2469 description has a @samp{decrement_and_branch_until_zero} pattern.
2470
2471 @findex REG_NO_CONFLICT
2472 @item REG_NO_CONFLICT
2473 This insn does not cause a conflict between @var{op} and the item
2474 being set by this insn even though it might appear that it does.
2475 In other words, if the destination register and @var{op} could
2476 otherwise be assigned the same register, this insn does not
2477 prevent that assignment.
2478
2479 Insns with this note are usually part of a block that begins with a
2480 @code{clobber} insn specifying a multi-word pseudo register (which will
2481 be the output of the block), a group of insns that each set one word of
2482 the value and have the @code{REG_NO_CONFLICT} note attached, and a final
2483 insn that copies the output to itself with an attached @code{REG_EQUAL}
2484 note giving the expression being computed.  This block is encapsulated
2485 with @code{REG_LIBCALL} and @code{REG_RETVAL} notes on the first and
2486 last insns, respectively.
2487
2488 @findex REG_LABEL
2489 @item REG_LABEL
2490 This insn uses @var{op}, a @code{code_label}, but is not a
2491 @code{jump_insn}.  The presence of this note allows jump optimization to
2492 be aware that @var{op} is, in fact, being used.
2493 @end table
2494
2495 The following notes describe attributes of outputs of an insn:
2496
2497 @table @code
2498 @findex REG_EQUIV
2499 @findex REG_EQUAL
2500 @item REG_EQUIV
2501 @itemx REG_EQUAL
2502 This note is only valid on an insn that sets only one register and
2503 indicates that that register will be equal to @var{op} at run time; the
2504 scope of this equivalence differs between the two types of notes.  The
2505 value which the insn explicitly copies into the register may look
2506 different from @var{op}, but they will be equal at run time.  If the
2507 output of the single @code{set} is a @code{strict_low_part} expression,
2508 the note refers to the register that is contained in @code{SUBREG_REG}
2509 of the @code{subreg} expression.
2510  
2511 For @code{REG_EQUIV}, the register is equivalent to @var{op} throughout
2512 the entire function, and could validly be replaced in all its
2513 occurrences by @var{op}.  (``Validly'' here refers to the data flow of
2514 the program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
2515 example, when a constant is loaded into a register that is never
2516 assigned any other value, this kind of note is used.
2517
2518 When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a function,
2519 a note of this kind records that the register is equivalent to the stack
2520 slot where the parameter was passed.  Although in this case the register
2521 may be set by other insns, it is still valid to replace the register
2522 by the stack slot throughout the function.
2523
2524 A @code{REG_EQUIV} note is also used on an instruction which copies a
2525 register parameter into a pseudo-register at entry to a function, if
2526 there is a stack slot where that parameter could be stored.  Although
2527 other insns may set the pseudo-register, it is valid for the compiler to
2528 replace the pseudo-register by stack slot throughout the function,
2529 provided the compiler ensures that the stack slot is properly
2530 initialized by making the replacement in the initial copy instruction as
2531 well.  This is used on machines for which the calling convention
2532 allocates stack space for register parameters.  See
2533 @code{REG_PARM_STACK_SPACE} in @ref{Stack Arguments}.
2534
2535 In the case of @code{REG_EQUAL}, the register that is set by this insn
2536 will be equal to @var{op} at run time at the end of this insn but not
2537 necessarily elsewhere in the function.  In this case, @var{op}
2538 is typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence of
2539 insns such as a library call is used to perform an arithmetic operation,
2540 this kind of note is attached to the insn that produces or copies the
2541 final value.
2542
2543 These two notes are used in different ways by the compiler passes.
2544 @code{REG_EQUAL} is used by passes prior to register allocation (such as
2545 common subexpression elimination and loop optimization) to tell them how
2546 to think of that value.  @code{REG_EQUIV} notes are used by register
2547 allocation to indicate that there is an available substitute expression
2548 (either a constant or a @code{mem} expression for the location of a
2549 parameter on the stack) that may be used in place of a register if
2550 insufficient registers are available.
2551
2552 Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
2553 @code{REG_EQUIV} note and are not useful to the early optimization
2554 passes and pseudo registers that are equivalent to a memory location
2555 throughout there entire life, which is not detected until later in
2556 the compilation, all equivalences are initially indicated by an attached
2557 @code{REG_EQUAL} note.  In the early stages of register allocation, a
2558 @code{REG_EQUAL} note is changed into a @code{REG_EQUIV} note if
2559 @var{op} is a constant and the insn represents the only set of its
2560 destination register.
2561
2562 Thus, compiler passes prior to register allocation need only check for
2563 @code{REG_EQUAL} notes and passes subsequent to register allocation
2564 need only check for @code{REG_EQUIV} notes.
2565
2566 @findex REG_UNUSED
2567 @item REG_UNUSED
2568 The register @var{op} being set by this insn will not be used in a
2569 subsequent insn.  This differs from a @code{REG_DEAD} note, which
2570 indicates that the value in an input will not be used subsequently.
2571 These two notes are independent; both may be present for the same
2572 register.
2573
2574 @findex REG_WAS_0
2575 @item REG_WAS_0
2576 The single output of this insn contained zero before this insn.
2577 @var{op} is the insn that set it to zero.  You can rely on this note if
2578 it is present and @var{op} has not been deleted or turned into a @code{note};
2579 its absence implies nothing.
2580 @end table
2581
2582 These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs: one
2583 insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which has
2584 the inverse note pointing back to the first insn.
2585
2586 @table @code
2587 @findex REG_RETVAL
2588 @item REG_RETVAL
2589 This insn copies the value of a multi-insn sequence (for example, a
2590 library call), and @var{op} is the first insn of the sequence (for a
2591 library call, the first insn that was generated to set up the arguments
2592 for the library call).
2593
2594 Loop optimization uses this note to treat such a sequence as a single
2595 operation for code motion purposes and flow analysis uses this note to
2596 delete such sequences whose results are dead.
2597
2598 A @code{REG_EQUAL} note will also usually be attached to this insn to 
2599 provide the expression being computed by the sequence.
2600
2601 @findex REG_LIBCALL
2602 @item REG_LIBCALL
2603 This is the inverse of @code{REG_RETVAL}: it is placed on the first
2604 insn of a multi-insn sequence, and it points to the last one.
2605
2606 @findex REG_CC_SETTER
2607 @findex REG_CC_USER
2608 @item REG_CC_SETTER
2609 @itemx REG_CC_USER
2610 On machines that use @code{cc0}, the insns which set and use @code{cc0}
2611 set and use @code{cc0} are adjacent.  However, when branch delay slot
2612 filling is done, this may no longer be true.  In this case a
2613 @code{REG_CC_USER} note will be placed on the insn setting @code{cc0} to
2614 point to the insn using @code{cc0} and a @code{REG_CC_SETTER} note will
2615 be placed on the insn using @code{cc0} to point to the insn setting
2616 @code{cc0}.@refill
2617 @end table
2618
2619 These values are only used in the @code{LOG_LINKS} field, and indicate
2620 the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
2621 a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
2622 they simply have mode @code{VOIDmode}, and are printed without any
2623 descriptive text.
2624
2625 @table @code
2626 @findex REG_DEP_ANTI
2627 @item REG_DEP_ANTI
2628 This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
2629
2630 @findex REG_DEP_OUTPUT
2631 @item REG_DEP_OUTPUT
2632 This indicates an output dependence (a write after write dependence).
2633 @end table
2634
2635 These notes describe information gathered from gcov profile data.  They
2636 are stored in the @code{REG_NOTES} field of an insn as an
2637 @code{expr_list}.
2638
2639 @table @code
2640 @findex REG_EXEC_COUNT
2641 @item REG_EXEC_COUNT
2642 This is used to indicate the number of times a basic block was executed
2643 according to the profile data.  The note is attached to the first insn in
2644 the basic block.
2645
2646 @findex REG_BR_PROB
2647 @item REG_BR_PROB
2648 This is used to specify the ratio of branches to non-branches of a
2649 branch insn according to the profile data.  The value is stored as a
2650 value between 0 and REG_BR_PROB_BASE; larger values indicate a higher
2651 probability that the branch will be taken.
2652
2653 @findex REG_BR_PRED
2654 @item REG_BR_PRED
2655 These notes are found in JUMP insns after delayed branch scheduling
2656 has taken place.  They indicate both the direction and the likelyhood
2657 of the JUMP.  The format is a bitmask of ATTR_FLAG_* values.
2658 @end table
2659
2660 For convenience, the machine mode in an @code{insn_list} or
2661 @code{expr_list} is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
2662
2663 @findex insn_list
2664 @findex expr_list
2665 The only difference between the expression codes @code{insn_list} and
2666 @code{expr_list} is that the first operand of an @code{insn_list} is
2667 assumed to be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's
2668 unique id; the first operand of an @code{expr_list} is printed in the
2669 ordinary way as an expression.
2670
2671 @node Calls, Sharing, Insns, RTL
2672 @section RTL Representation of Function-Call Insns
2673 @cindex calling functions in RTL
2674 @cindex RTL function-call insns
2675 @cindex function-call insns
2676
2677 Insns that call subroutines have the RTL expression code @code{call_insn}.
2678 These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a special
2679 RTL expression code, @code{call}.
2680
2681 @cindex @code{call} usage
2682 A @code{call} expression has two operands, as follows:
2683
2684 @example
2685 (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes})
2686 @end example
2687
2688 @noindent
2689 Here @var{nbytes} is an operand that represents the number of bytes of
2690 argument data being passed to the subroutine, @var{fm} is a machine mode
2691 (which must equal as the definition of the @code{FUNCTION_MODE} macro in
2692 the machine description) and @var{addr} represents the address of the
2693 subroutine.
2694
2695 For a subroutine that returns no value, the @code{call} expression as
2696 shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
2697 also contain @code{use} or @code{clobber} expressions.
2698
2699 @cindex @code{BLKmode}, and function return values
2700 For a subroutine that returns a value whose mode is not @code{BLKmode},
2701 the value is returned in a hard register.  If this register's number is
2702 @var{r}, then the body of the call insn looks like this:
2703
2704 @example
2705 (set (reg:@var{m} @var{r})
2706      (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes}))
2707 @end example
2708
2709 @noindent
2710 This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
2711 appropriate register receives a useful value in this insn.
2712
2713 When a subroutine returns a @code{BLKmode} value, it is handled by
2714 passing to the subroutine the address of a place to store the value.
2715 So the call insn itself does not ``return'' any value, and it has the
2716 same RTL form as a call that returns nothing.
2717
2718 On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
2719 for example to contain the return address.  @code{call_insn} insns
2720 on these machines should have a body which is a @code{parallel}
2721 that contains both the @code{call} expression and @code{clobber}
2722 expressions that indicate which registers are destroyed.  Similarly,
2723 if the call instruction requires some register other than the stack
2724 pointer that is not explicitly mentioned it its RTL, a @code{use}
2725 subexpression should mention that register.
2726
2727 Functions that are called are assumed to modify all registers listed in
2728 the configuration macro @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
2729 Basics}) and, with the exception of @code{const} functions and library
2730 calls, to modify all of memory.
2731
2732 Insns containing just @code{use} expressions directly precede the
2733 @code{call_insn} insn to indicate which registers contain inputs to the
2734 function.  Similarly, if registers other than those in
2735 @code{CALL_USED_REGISTERS} are clobbered by the called function, insns
2736 containing a single @code{clobber} follow immediately after the call to
2737 indicate which registers.
2738
2739 @node Sharing
2740 @section Structure Sharing Assumptions
2741 @cindex sharing of RTL components
2742 @cindex RTL structure sharing assumptions
2743
2744 The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are unique;
2745 there do not exist two distinct objects representing the same value.
2746 In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL expression
2747 object of a certain kind appears in more than one place in the
2748 containing structure.
2749
2750 These assumptions refer to a single function; except for the RTL
2751 objects that describe global variables and external functions,
2752 and a few standard objects such as small integer constants,
2753 no RTL objects are common to two functions.
2754
2755 @itemize @bullet
2756 @cindex @code{reg}, RTL sharing
2757 @item
2758 Each pseudo-register has only a single @code{reg} object to represent it,
2759 and therefore only a single machine mode.
2760
2761 @cindex symbolic label
2762 @cindex @code{symbol_ref}, RTL sharing
2763 @item
2764 For any symbolic label, there is only one @code{symbol_ref} object
2765 referring to it.
2766
2767 @cindex @code{const_int}, RTL sharing
2768 @item
2769 There is only one @code{const_int} expression with value 0, only
2770 one with value 1, and only one with value @minus{}1.
2771 Some other integer values are also stored uniquely.
2772
2773 @cindex @code{pc}, RTL sharing
2774 @item
2775 There is only one @code{pc} expression.
2776
2777 @cindex @code{cc0}, RTL sharing
2778 @item
2779 There is only one @code{cc0} expression.
2780
2781 @cindex @code{const_double}, RTL sharing
2782 @item
2783 There is only one @code{const_double} expression with value 0 for
2784 each floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
2785
2786 @cindex @code{label_ref}, RTL sharing
2787 @cindex @code{scratch}, RTL sharing
2788 @item
2789 No @code{label_ref} or @code{scratch} appears in more than one place in
2790 the RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
2791 the insns in the function and assume that each time a @code{label_ref}
2792 or @code{scratch} is seen it is distinct from all others that are seen.
2793
2794 @cindex @code{mem}, RTL sharing
2795 @item
2796 Only one @code{mem} object is normally created for each static
2797 variable or stack slot, so these objects are frequently shared in all
2798 the places they appear.  However, separate but equal objects for these
2799 variables are occasionally made.
2800
2801 @cindex @code{asm_operands}, RTL sharing
2802 @item
2803 When a single @code{asm} statement has multiple output operands, a
2804 distinct @code{asm_operands} expression is made for each output operand.
2805 However, these all share the vector which contains the sequence of input
2806 operands.  This sharing is used later on to test whether two
2807 @code{asm_operands} expressions come from the same statement, so all
2808 optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
2809 vector at all.
2810
2811 @item
2812 No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
2813 except as described above.  Many passes of the compiler rely on this
2814 by assuming that they can modify RTL objects in place without unwanted
2815 side-effects on other insns.
2816
2817 @findex unshare_all_rtl
2818 @item
2819 During initial RTL generation, shared structure is freely introduced.
2820 After all the RTL for a function has been generated, all shared
2821 structure is copied by @code{unshare_all_rtl} in @file{emit-rtl.c},
2822 after which the above rules are guaranteed to be followed.
2823
2824 @findex copy_rtx_if_shared
2825 @item
2826 During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
2827 temporarily.  However, the shared structure is copied before the
2828 combiner is finished with the insn.  This is done by calling
2829 @code{copy_rtx_if_shared}, which is a subroutine of
2830 @code{unshare_all_rtl}.
2831 @end itemize
2832
2833 @node Reading RTL
2834 @section Reading RTL
2835
2836 To read an RTL object from a file, call @code{read_rtx}.  It takes one
2837 argument, a stdio stream, and returns a single RTL object.
2838
2839 Reading RTL from a file is very slow.  This is not currently a
2840 problem since reading RTL occurs only as part of building the
2841 compiler.
2842
2843 People frequently have the idea of using RTL stored as text in a file as
2844 an interface between a language front end and the bulk of GNU CC.  This
2845 idea is not feasible.
2846
2847 GNU CC was designed to use RTL internally only.  Correct RTL for a given
2848 program is very dependent on the particular target machine.  And the RTL
2849 does not contain all the information about the program.
2850
2851 The proper way to interface GNU CC to a new language front end is with
2852 the ``tree'' data structure.  There is no manual for this data
2853 structure, but it is described in the files @file{tree.h} and
2854 @file{tree.def}.