OSDN Git Service

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