OSDN Git Service

* rtl.texi (COMPARE): Clarify documentation and reference section
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / rtl.texi
1 @c Copyright (C) 1988, 1989, 1992, 1994, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001
2 @c Free Software Foundation, Inc.
3 @c This is part of the GCC manual.
4 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
5
6 @node RTL
7 @chapter RTL Representation
8 @cindex RTL representation
9 @cindex representation of RTL
10 @cindex Register Transfer Language (RTL)
11
12 Most of the work of the compiler is done on an intermediate representation
13 called register transfer language.  In this language, the instructions to be
14 output are described, pretty much one by one, in an algebraic form that
15 describes what the instruction does.
16
17 RTL is inspired by Lisp lists.  It has both an internal form, made up of
18 structures that point at other structures, and a textual form that is used
19 in the machine description and in printed debugging dumps.  The textual
20 form uses nested parentheses to indicate the pointers in the internal form.
21
22 @menu
23 * RTL Objects::       Expressions vs vectors vs strings vs integers.
24 * RTL Classes::       Categories of RTL expresion objects, and their structure.
25 * Accessors::         Macros to access expression operands or vector elts.
26 * Flags::             Other flags in an RTL expression.
27 * Machine Modes::     Describing the size and format of a datum.
28 * Constants::         Expressions with constant values.
29 * Regs and Memory::   Expressions representing register contents or memory.
30 * Arithmetic::        Expressions representing arithmetic on other expressions.
31 * Comparisons::       Expressions representing comparison of expressions.
32 * Bit Fields::        Expressions representing bitfields in memory or reg.
33 * Vector Operations:: Expressions involving vector datatypes.
34 * Conversions::       Extending, truncating, floating or fixing.
35 * RTL Declarations::  Declaring volatility, constancy, etc.
36 * Side Effects::      Expressions for storing in registers, etc.
37 * Incdec::            Embedded side-effects for autoincrement addressing.
38 * Assembler::         Representing @code{asm} with operands.
39 * Insns::             Expression types for entire insns.
40 * Calls::             RTL representation of function call insns.
41 * Sharing::           Some expressions are unique; others *must* be copied.
42 * Reading RTL::       Reading textual RTL from a file.
43 @end menu
44
45 @node RTL Objects
46 @section RTL Object Types
47 @cindex RTL object types
48
49 @cindex RTL integers
50 @cindex RTL strings
51 @cindex RTL vectors
52 @cindex RTL expression
53 @cindex RTX (See RTL)
54 RTL uses five kinds of objects: expressions, integers, wide integers,
55 strings and vectors.  Expressions are the most important ones.  An RTL
56 expression (``RTX'', for short) is a C structure, but it is usually
57 referred to with a pointer; a type that is given the typedef name
58 @code{rtx}.
59
60 An integer is simply an @code{int}; their written form uses decimal digits.
61 A wide integer is an integral object whose type is @code{HOST_WIDE_INT}
62 (@pxref{Config}); their written form uses decimal digits.
63
64 A string is a sequence of characters.  In core it is represented as a
65 @code{char *} in usual C fashion, and it is written in C syntax as well.
66 However, strings in RTL may never be null.  If you write an empty string in
67 a machine description, it is represented in core as a null pointer rather
68 than as a pointer to a null character.  In certain contexts, these null
69 pointers instead of strings are valid.  Within RTL code, strings are most
70 commonly found inside @code{symbol_ref} expressions, but they appear in
71 other contexts in the RTL expressions that make up machine descriptions.  
72
73 A vector contains an arbitrary number of pointers to expressions.  The
74 number of elements in the vector is explicitly present in the vector.
75 The written form of a vector consists of square brackets
76 (@samp{[@dots{}]}) surrounding the elements, in sequence and with
77 whitespace separating them.  Vectors of length zero are not created;
78 null pointers are used instead.
79
80 @cindex expression codes
81 @cindex codes, RTL expression
82 @findex GET_CODE
83 @findex PUT_CODE
84 Expressions are classified by @dfn{expression codes} (also called RTX
85 codes).  The expression code is a name defined in @file{rtl.def}, which is
86 also (in upper case) a C enumeration constant.  The possible expression
87 codes and their meanings are machine-independent.  The code of an RTX can
88 be extracted with the macro @code{GET_CODE (@var{x})} and altered with
89 @code{PUT_CODE (@var{x}, @var{newcode})}.
90
91 The expression code determines how many operands the expression contains,
92 and what kinds of objects they are.  In RTL, unlike Lisp, you cannot tell
93 by looking at an operand what kind of object it is.  Instead, you must know
94 from its context---from the expression code of the containing expression.
95 For example, in an expression of code @code{subreg}, the first operand is
96 to be regarded as an expression and the second operand as an integer.  In
97 an expression of code @code{plus}, there are two operands, both of which
98 are to be regarded as expressions.  In a @code{symbol_ref} expression,
99 there is one operand, which is to be regarded as a string.
100
101 Expressions are written as parentheses containing the name of the
102 expression type, its flags and machine mode if any, and then the operands
103 of the expression (separated by spaces).
104
105 Expression code names in the @samp{md} file are written in lower case,
106 but when they appear in C code they are written in upper case.  In this
107 manual, they are shown as follows: @code{const_int}.
108
109 @cindex (nil)
110 @cindex nil
111 In a few contexts a null pointer is valid where an expression is normally
112 wanted.  The written form of this is @code{(nil)}.
113
114 @node RTL Classes
115 @section RTL Classes and Formats
116 @cindex RTL classes
117 @cindex classes of RTX codes
118 @cindex RTX codes, classes of
119 @findex GET_RTX_CLASS
120
121 The various expression codes are divided into several @dfn{classes},
122 which are represented by single characters.  You can determine the class
123 of an RTX code with the macro @code{GET_RTX_CLASS (@var{code})}.
124 Currently, @file{rtx.def} defines these classes:
125
126 @table @code
127 @item o
128 An RTX code that represents an actual object, such as a register
129 (@code{REG}) or a memory location (@code{MEM}, @code{SYMBOL_REF}).
130 Constants and basic transforms on objects (@code{ADDRESSOF},
131 @code{HIGH}, @code{LO_SUM}) are also included.  Note that @code{SUBREG}
132 and @code{STRICT_LOW_PART} are not in this class, but in class @code{x}.
133
134 @item <
135 An RTX code for a comparison, such as @code{NE} or @code{LT}.
136
137 @item 1
138 An RTX code for a unary arithmetic operation, such as @code{NEG},
139 @code{NOT}, or @code{ABS}.  This category also includes value extension
140 (sign or zero) and conversions between integer and floating point.
141
142 @item c
143 An RTX code for a commutative binary operation, such as @code{PLUS} or
144 @code{AND}.  @code{NE} and @code{EQ} are comparisons, so they have class
145 @code{<}.
146
147 @item 2
148 An RTX code for a non-commutative binary operation, such as @code{MINUS},
149 @code{DIV}, or @code{ASHIFTRT}.
150
151 @item b
152 An RTX code for a bitfield operation.  Currently only
153 @code{ZERO_EXTRACT} and @code{SIGN_EXTRACT}.  These have three inputs
154 and are lvalues (so they can be used for insertion as well).  @xref{Bit
155 Fields}.
156
157 @item 3
158 An RTX code for other three input operations.  Currently only
159 @code{IF_THEN_ELSE}.
160
161 @item i
162 An RTX code for an entire instruction:  @code{INSN}, @code{JUMP_INSN}, and
163 @code{CALL_INSN}. @xref{Insns}.
164
165 @item m
166 An RTX code for something that matches in insns, such as
167 @code{MATCH_DUP}.  These only occur in machine descriptions.
168
169 @item a
170 An RTX code for an auto-increment addressing mode, such as
171 @code{POST_INC}.
172
173 @item x
174 All other RTX codes.  This category includes the remaining codes used
175 only in machine descriptions (@code{DEFINE_*}, etc.).  It also includes
176 all the codes describing side effects (@code{SET}, @code{USE},
177 @code{CLOBBER}, etc.) and the non-insns that may appear on an insn
178 chain, such as @code{NOTE}, @code{BARRIER}, and @code{CODE_LABEL}.
179 @end table
180
181 @cindex RTL format
182 For each expression type @file{rtl.def} specifies the number of
183 contained objects and their kinds, with four possibilities: @samp{e} for
184 expression (actually a pointer to an expression), @samp{i} for integer,
185 @samp{w} for wide integer, @samp{s} for string, and @samp{E} for vector
186 of expressions.  The sequence of letters for an expression code is
187 called its @dfn{format}.  For example, the format of @code{subreg} is
188 @samp{ei}.@refill
189
190 @cindex RTL format characters
191 A few other format characters are used occasionally:
192
193 @table @code
194 @item u
195 @samp{u} is equivalent to @samp{e} except that it is printed differently
196 in debugging dumps.  It is used for pointers to insns.
197
198 @item n
199 @samp{n} is equivalent to @samp{i} except that it is printed differently
200 in debugging dumps.  It is used for the line number or code number of a
201 @code{note} insn.
202
203 @item S
204 @samp{S} indicates a string which is optional.  In the RTL objects in
205 core, @samp{S} is equivalent to @samp{s}, but when the object is read,
206 from an @samp{md} file, the string value of this operand may be omitted.
207 An omitted string is taken to be the null string.
208
209 @item V
210 @samp{V} indicates a vector which is optional.  In the RTL objects in
211 core, @samp{V} is equivalent to @samp{E}, but when the object is read
212 from an @samp{md} file, the vector value of this operand may be omitted.
213 An omitted vector is effectively the same as a vector of no elements.
214
215 @item 0
216 @samp{0} means a slot whose contents do not fit any normal category.
217 @samp{0} slots are not printed at all in dumps, and are often used in
218 special ways by small parts of the compiler.
219 @end table
220
221 There are macros to get the number of operands and the format
222 of an expression code:
223
224 @table @code
225 @findex GET_RTX_LENGTH
226 @item GET_RTX_LENGTH (@var{code})
227 Number of operands of an RTX of code @var{code}.
228
229 @findex GET_RTX_FORMAT
230 @item GET_RTX_FORMAT (@var{code})
231 The format of an RTX of code @var{code}, as a C string.
232 @end table
233
234 Some classes of RTX codes always have the same format.  For example, it
235 is safe to assume that all comparison operations have format @code{ee}.
236
237 @table @code
238 @item 1
239 All codes of this class have format @code{e}.
240
241 @item <
242 @itemx c
243 @itemx 2
244 All codes of these classes have format @code{ee}.
245
246 @item b
247 @itemx 3
248 All codes of these classes have format @code{eee}.
249
250 @item i
251 All codes of this class have formats that begin with @code{iuueiee}.
252 @xref{Insns}.  Note that not all RTL objects linked onto an insn chain
253 are of class @code{i}.
254
255 @item o
256 @itemx m
257 @itemx x
258 You can make no assumptions about the format of these codes.
259 @end table
260
261 @node Accessors
262 @section Access to Operands
263 @cindex accessors
264 @cindex access to operands
265 @cindex operand access
266
267 @findex XEXP
268 @findex XINT
269 @findex XWINT
270 @findex XSTR
271 Operands of expressions are accessed using the macros @code{XEXP},
272 @code{XINT}, @code{XWINT} and @code{XSTR}.  Each of these macros takes
273 two arguments: an expression-pointer (RTX) and an operand number
274 (counting from zero).  Thus,@refill
275
276 @example
277 XEXP (@var{x}, 2)
278 @end example
279
280 @noindent
281 accesses operand 2 of expression @var{x}, as an expression.
282
283 @example
284 XINT (@var{x}, 2)
285 @end example
286
287 @noindent
288 accesses the same operand as an integer.  @code{XSTR}, used in the same
289 fashion, would access it as a string.
290
291 Any operand can be accessed as an integer, as an expression or as a string.
292 You must choose the correct method of access for the kind of value actually
293 stored in the operand.  You would do this based on the expression code of
294 the containing expression.  That is also how you would know how many
295 operands there are.
296
297 For example, if @var{x} is a @code{subreg} expression, you know that it has
298 two operands which can be correctly accessed as @code{XEXP (@var{x}, 0)}
299 and @code{XINT (@var{x}, 1)}.  If you did @code{XINT (@var{x}, 0)}, you
300 would get the address of the expression operand but cast as an integer;
301 that might occasionally be useful, but it would be cleaner to write
302 @code{(int) XEXP (@var{x}, 0)}.  @code{XEXP (@var{x}, 1)} would also
303 compile without error, and would return the second, integer operand cast as
304 an expression pointer, which would probably result in a crash when
305 accessed.  Nothing stops you from writing @code{XEXP (@var{x}, 28)} either,
306 but this will access memory past the end of the expression with
307 unpredictable results.@refill
308
309 Access to operands which are vectors is more complicated.  You can use the
310 macro @code{XVEC} to get the vector-pointer itself, or the macros
311 @code{XVECEXP} and @code{XVECLEN} to access the elements and length of a
312 vector.
313
314 @table @code
315 @findex XVEC
316 @item XVEC (@var{exp}, @var{idx})
317 Access the vector-pointer which is operand number @var{idx} in @var{exp}.
318
319 @findex XVECLEN
320 @item XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})
321 Access the length (number of elements) in the vector which is
322 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an @code{int}.
323
324 @findex XVECEXP
325 @item XVECEXP (@var{exp}, @var{idx}, @var{eltnum})
326 Access element number @var{eltnum} in the vector which is
327 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an RTX.
328
329 It is up to you to make sure that @var{eltnum} is not negative
330 and is less than @code{XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})}.
331 @end table
332
333 All the macros defined in this section expand into lvalues and therefore
334 can be used to assign the operands, lengths and vector elements as well as
335 to access them.
336
337 @node Flags
338 @section Flags in an RTL Expression
339 @cindex flags in RTL expression
340
341 RTL expressions contain several flags (one-bit bitfields) and other
342 values that are used in certain types of expression.  Most often they
343 are accessed with the following macros:
344
345 @table @code
346 @findex MEM_VOLATILE_P
347 @cindex @code{mem} and @samp{/v}
348 @cindex @code{volatil}, in @code{mem}
349 @cindex @samp{/v} in RTL dump
350 @item MEM_VOLATILE_P (@var{x})
351 In @code{mem} expressions, nonzero for volatile memory references.
352 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
353
354 @findex MEM_IN_STRUCT_P
355 @cindex @code{mem} and @samp{/s}
356 @cindex @code{in_struct}, in @code{mem}
357 @cindex @samp{/s} in RTL dump
358 @item MEM_IN_STRUCT_P (@var{x})
359 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to an entire structure,
360 union or array, or to a component of one.  Zero for references to a
361 scalar variable or through a pointer to a scalar.  Stored in the
362 @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.  If both this flag and
363 MEM_SCALAR_P are clear, then we don't know whether this MEM is in a
364 structure or not.  Both flags should never be simultaneously set.
365
366 @findex MEM_SCALAR_P
367 @cindex @code{mem} and @samp{/f}
368 @cindex @code{frame_related}, in@code{mem}
369 @cindex @samp{/f} in RTL dump
370 @item MEM_SCALAR_P (@var{x})
371 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to a scalar known not
372 to be a member of a structure, union, or array.  Zero for such
373 references and for indirections through pointers, even pointers pointing
374 to scalar types.  If both this flag and MEM_STRUCT_P are clear, then we
375 don't know whether this MEM is in a structure or not.  Both flags should
376 never be simultaneously set.
377
378 @findex MEM_ALIAS_SET
379 @item MEM_ALIAS_SET (@var{x})
380 In @code{mem} expressions, the alias set to which @var{x} belongs.  If
381 zero, @var{x} is not in any alias set, and may alias anything.  If
382 nonzero, @var{x} may only alias objects in the same alias set.  This
383 value is set (in a language-specific manner) by the front-end.  This
384 field is not a bit-field; it is in an integer, found as the second
385 argument to the @code{mem}.
386
387 @findex REG_LOOP_TEST_P
388 @cindex @code{reg} and @samp{/s}
389 @cindex @code{in_struct}, in @code{reg}
390 @item REG_LOOP_TEST_P
391 In @code{reg} expressions, nonzero if this register's entire life is
392 contained in the exit test code for some loop.  Stored in the
393 @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
394
395 @findex REG_USERVAR_P 
396 @cindex @code{reg} and @samp{/v}
397 @cindex @code{volatil}, in @code{reg}
398 @item REG_USERVAR_P (@var{x})
399 In a @code{reg}, nonzero if it corresponds to a variable present in
400 the user's source code.  Zero for temporaries generated internally by
401 the compiler.  Stored in the @code{volatil} field and printed as
402 @samp{/v}.
403
404 @cindex @samp{/i} in RTL dump
405 @findex REG_FUNCTION_VALUE_P 
406 @cindex @code{reg} and @samp{/i}
407 @cindex @code{integrated}, in @code{reg}
408 @item REG_FUNCTION_VALUE_P (@var{x})
409 Nonzero in a @code{reg} if it is the place in which this function's
410 value is going to be returned.  (This happens only in a hard
411 register.)  Stored in the @code{integrated} field and printed as
412 @samp{/i}.
413
414 The same hard register may be used also for collecting the values of
415 functions called by this one, but @code{REG_FUNCTION_VALUE_P} is zero
416 in this kind of use.
417
418 @findex SUBREG_PROMOTED_VAR_P
419 @cindex @code{subreg} and @samp{/s}
420 @cindex @code{in_struct}, in @code{subreg}
421 @item SUBREG_PROMOTED_VAR_P
422 Nonzero in a @code{subreg} if it was made when accessing an object that
423 was promoted to a wider mode in accord with the @code{PROMOTED_MODE} machine
424 description macro (@pxref{Storage Layout}).  In this case, the mode of
425 the @code{subreg} is the declared mode of the object and the mode of
426 @code{SUBREG_REG} is the mode of the register that holds the object.
427 Promoted variables are always either sign- or zero-extended to the wider
428 mode on every assignment.  Stored in the @code{in_struct} field and
429 printed as @samp{/s}.
430
431 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
432 @cindex @code{subreg} and @samp{/u}
433 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
434 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
435 Nonzero in a @code{subreg} that has @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} nonzero
436 if the object being referenced is kept zero-extended and zero if it
437 is kept sign-extended.  Stored in the @code{unchanging} field and
438 printed as @samp{/u}.
439
440 @findex RTX_UNCHANGING_P 
441 @cindex @code{reg} and @samp{/u}
442 @cindex @code{mem} and @samp{/u}
443 @cindex @code{unchanging}, in @code{reg} and @code{mem}
444 @cindex @samp{/u} in RTL dump
445 @item RTX_UNCHANGING_P (@var{x})
446 Nonzero in a @code{reg} or @code{mem} if the value is not changed.
447 (This flag is not set for memory references via pointers to constants.
448 Such pointers only guarantee that the object will not be changed
449 explicitly by the current function.  The object might be changed by
450 other functions or by aliasing.)  Stored in the
451 @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
452
453 @findex RTX_INTEGRATED_P 
454 @cindex @code{integrated}, in @code{insn}
455 @item RTX_INTEGRATED_P (@var{insn})
456 Nonzero in an insn if it resulted from an in-line function call.
457 Stored in the @code{integrated} field and printed as @samp{/i}.
458
459 @findex RTX_FRAME_RELATED_P
460 @item RTX_FRAME_RELATED_P (@var{x})
461 Nonzero in an insn or expression which is part of a function prologue
462 and sets the stack pointer, sets the frame pointer, or saves a register.
463 This flag should also be set on an instruction that sets up a temporary
464 register to use in place of the frame pointer.
465
466 In particular, on RISC targets where there are limits on the sizes of
467 immediate constants, it is sometimes impossible to reach the register
468 save area directly from the stack pointer.  In that case, a temporary
469 register is used that is near enough to the register save area, and the
470 Canonical Frame Address, i.e., DWARF2's logical frame pointer, register
471 must (temporarily) be changed to be this temporary register.  So, the
472 instruction that sets this temporary register must be marked as
473 @code{RTX_FRAME_RELATED_P}.
474
475 If the marked instruction is overly complex (defined in terms of what
476 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle), you will also have to
477 create a @code{REG_FRAME_RELATED_EXPR} note and attach it to the
478 instruction.  This note should contain a simple expression of the
479 computation performed by this instruction, i.e., one that
480 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle.
481
482 This flag is required for exception handling support on targets with RTL
483 prologues.
484
485 @findex SYMBOL_REF_USED
486 @cindex @code{used}, in @code{symbol_ref}
487 @item SYMBOL_REF_USED (@var{x})
488 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been used.  This is
489 normally only used to ensure that @var{x} is only declared external
490 once.  Stored in the @code{used} field.
491
492 @findex SYMBOL_REF_FLAG
493 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/v}
494 @cindex @code{volatil}, in @code{symbol_ref}
495 @item SYMBOL_REF_FLAG (@var{x})
496 In a @code{symbol_ref}, this is used as a flag for machine-specific purposes.
497 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
498
499 @findex LABEL_OUTSIDE_LOOP_P
500 @cindex @code{label_ref} and @samp{/s}
501 @cindex @code{in_struct}, in @code{label_ref}
502 @item LABEL_OUTSIDE_LOOP_P
503 In @code{label_ref} expressions, nonzero if this is a reference to a
504 label that is outside the innermost loop containing the reference to the
505 label.  Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
506
507 @findex INSN_DELETED_P 
508 @cindex @code{volatil}, in @code{insn}
509 @item INSN_DELETED_P (@var{insn})
510 In an insn, nonzero if the insn has been deleted.  Stored in the
511 @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
512
513 @findex INSN_ANNULLED_BRANCH_P
514 @cindex @code{insn} and @samp{/u}
515 @cindex @code{unchanging}, in @code{insn}
516 @item INSN_ANNULLED_BRANCH_P (@var{insn})
517 In an @code{insn} in the delay slot of a branch insn, indicates that an
518 annulling branch should be used.  See the discussion under
519 @code{sequence} below.  Stored in the @code{unchanging} field and printed
520 as @samp{/u}.
521
522 @findex INSN_FROM_TARGET_P
523 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
524 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}
525 @cindex @samp{/s} in RTL dump
526 @item INSN_FROM_TARGET_P (@var{insn})
527 In an @code{insn} in a delay slot of a branch, indicates that the insn
528 is from the target of the branch.  If the branch insn has
529 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} set, this insn will only be executed if
530 the branch is taken.  For annulled branches with
531 @code{INSN_FROM_TARGET_P} clear, the insn will be executed only if the
532 branch is not taken.  When @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is not set,
533 this insn will always be executed.  Stored in the @code{in_struct}
534 field and printed as @samp{/s}.
535
536 @findex CONSTANT_POOL_ADDRESS_P 
537 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/u}
538 @cindex @code{unchanging}, in @code{symbol_ref}
539 @item CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
540 Nonzero in a @code{symbol_ref} if it refers to part of the current
541 function's ``constants pool''.  These are addresses close to the
542 beginning of the function, and GNU CC assumes they can be addressed
543 directly (perhaps with the help of base registers).  Stored in the
544 @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
545
546 @findex CONST_CALL_P
547 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
548 @cindex @code{unchanging}, in @code{call_insn}
549 @item CONST_CALL_P (@var{x})
550 In a @code{call_insn}, indicates that the insn represents a call to a const
551 function.  Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
552
553 @findex LABEL_PRESERVE_P
554 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
555 @cindex @code{in_struct}, in @code{code_label}
556 @item LABEL_PRESERVE_P (@var{x})
557 In a @code{code_label}, indicates that the label can never be deleted.
558 Labels referenced by a non-local goto will have this bit set.  Stored
559 in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
560
561 @findex SCHED_GROUP_P
562 @cindex @code{insn} and @samp{/i}
563 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}
564 @item SCHED_GROUP_P (@var{insn})
565 During instruction scheduling, in an insn, indicates that the previous insn
566 must be scheduled together with this insn.  This is used to ensure that
567 certain groups of instructions will not be split up by the instruction
568 scheduling pass, for example, @code{use} insns before a @code{call_insn} may
569 not be separated from the @code{call_insn}.  Stored in the @code{in_struct}
570 field and printed as @samp{/s}.
571 @end table
572
573 These are the fields which the above macros refer to:
574
575 @table @code
576 @findex used
577 @item used
578 Normally, this flag is used only momentarily, at the end of RTL
579 generation for a function, to count the number of times an expression
580 appears in insns.  Expressions that appear more than once are copied,
581 according to the rules for shared structure (@pxref{Sharing}).
582
583 In a @code{symbol_ref}, it indicates that an external declaration for
584 the symbol has already been written.
585
586 In a @code{reg}, it is used by the leaf register renumbering code to ensure
587 that each register is only renumbered once.
588
589 @findex volatil
590 @item volatil
591 This flag is used in @code{mem}, @code{symbol_ref} and @code{reg}
592 expressions and in insns.  In RTL dump files, it is printed as
593 @samp{/v}.
594
595 @cindex volatile memory references
596 In a @code{mem} expression, it is 1 if the memory reference is volatile.
597 Volatile memory references may not be deleted, reordered or combined.
598
599 In a @code{symbol_ref} expression, it is used for machine-specific 
600 purposes.
601
602 In a @code{reg} expression, it is 1 if the value is a user-level variable.
603 0 indicates an internal compiler temporary.
604
605 In an insn, 1 means the insn has been deleted.
606
607 @findex in_struct
608 @item in_struct
609 In @code{mem} expressions, it is 1 if the memory datum referred to is
610 all or part of a structure or array; 0 if it is (or might be) a scalar
611 variable.  A reference through a C pointer has 0 because the pointer
612 might point to a scalar variable.  This information allows the compiler
613 to determine something about possible cases of aliasing.
614
615 In an insn in the delay slot of a branch, 1 means that this insn is from
616 the target of the branch.
617
618 During instruction scheduling, in an insn, 1 means that this insn must be
619 scheduled as part of a group together with the previous insn.
620
621 In @code{reg} expressions, it is 1 if the register has its entire life
622 contained within the test expression of some loop.
623
624 In @code{subreg} expressions, 1 means that the @code{subreg} is accessing
625 an object that has had its mode promoted from a wider mode.
626
627 In @code{label_ref} expressions, 1 means that the referenced label is
628 outside the innermost loop containing the insn in which the @code{label_ref}
629 was found.
630
631 In @code{code_label} expressions, it is 1 if the label may never be deleted.
632 This is used for labels which are the target of non-local gotos.
633
634 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/s}.
635
636 @findex unchanging
637 @item unchanging
638 In @code{reg} and @code{mem} expressions, 1 means
639 that the value of the expression never changes.
640
641 In @code{subreg} expressions, it is 1 if the @code{subreg} references an
642 unsigned object whose mode has been promoted to a wider mode.
643
644 In an insn, 1 means that this is an annulling branch.
645
646 In a @code{symbol_ref} expression, 1 means that this symbol addresses
647 something in the per-function constants pool.
648
649 In a @code{call_insn}, 1 means that this instruction is a call to a
650 const function.
651
652 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/u}.
653
654 @findex integrated
655 @item integrated
656 In some kinds of expressions, including insns, this flag means the
657 rtl was produced by procedure integration.
658
659 In a @code{reg} expression, this flag indicates the register
660 containing the value to be returned by the current function.  On
661 machines that pass parameters in registers, the same register number
662 may be used for parameters as well, but this flag is not set on such
663 uses.
664 @end table
665
666 @node Machine Modes
667 @section Machine Modes
668 @cindex machine modes
669
670 @findex enum machine_mode
671 A machine mode describes a size of data object and the representation used
672 for it.  In the C code, machine modes are represented by an enumeration
673 type, @code{enum machine_mode}, defined in @file{machmode.def}.  Each RTL
674 expression has room for a machine mode and so do certain kinds of tree
675 expressions (declarations and types, to be precise).
676
677 In debugging dumps and machine descriptions, the machine mode of an RTL
678 expression is written after the expression code with a colon to separate
679 them.  The letters @samp{mode} which appear at the end of each machine mode
680 name are omitted.  For example, @code{(reg:SI 38)} is a @code{reg}
681 expression with machine mode @code{SImode}.  If the mode is
682 @code{VOIDmode}, it is not written at all.
683
684 Here is a table of machine modes.  The term ``byte'' below refers to an
685 object of @code{BITS_PER_UNIT} bits (@pxref{Storage Layout}).
686
687 @table @code
688 @findex BImode
689 @item BImode
690 ``Bit'' mode represents a single bit, for predicate registers.
691
692 @findex QImode
693 @item QImode
694 ``Quarter-Integer'' mode represents a single byte treated as an integer.
695
696 @findex HImode
697 @item HImode
698 ``Half-Integer'' mode represents a two-byte integer.
699
700 @findex PSImode
701 @item PSImode
702 ``Partial Single Integer'' mode represents an integer which occupies
703 four bytes but which doesn't really use all four.  On some machines,
704 this is the right mode to use for pointers.
705
706 @findex SImode
707 @item SImode
708 ``Single Integer'' mode represents a four-byte integer.
709
710 @findex PDImode
711 @item PDImode
712 ``Partial Double Integer'' mode represents an integer which occupies
713 eight bytes but which doesn't really use all eight.  On some machines,
714 this is the right mode to use for certain pointers.
715
716 @findex DImode
717 @item DImode
718 ``Double Integer'' mode represents an eight-byte integer.
719
720 @findex TImode
721 @item TImode
722 ``Tetra Integer'' (?) mode represents a sixteen-byte integer.
723
724 @findex OImode
725 @item OImode
726 ``Octa Integer'' (?) mode represents a thirty-two-byte integer.
727
728 @findex SFmode
729 @item SFmode
730 ``Single Floating'' mode represents a single-precision (four byte) floating
731 point number.
732
733 @findex DFmode
734 @item DFmode
735 ``Double Floating'' mode represents a double-precision (eight byte) floating
736 point number.
737
738 @findex XFmode
739 @item XFmode
740 ``Extended Floating'' mode represents a triple-precision (twelve byte)
741 floating point number.  This mode is used for IEEE extended floating
742 point.  On some systems not all bits within these bytes will actually
743 be used.
744
745 @findex TFmode
746 @item TFmode
747 ``Tetra Floating'' mode represents a quadruple-precision (sixteen byte)
748 floating point number.
749
750 @findex CCmode
751 @item CCmode
752 ``Condition Code'' mode represents the value of a condition code, which
753 is a machine-specific set of bits used to represent the result of a
754 comparison operation.  Other machine-specific modes may also be used for
755 the condition code.  These modes are not used on machines that use
756 @code{cc0} (see @pxref{Condition Code}).
757
758 @findex BLKmode
759 @item BLKmode
760 ``Block'' mode represents values that are aggregates to which none of
761 the other modes apply.  In RTL, only memory references can have this mode,
762 and only if they appear in string-move or vector instructions.  On machines
763 which have no such instructions, @code{BLKmode} will not appear in RTL.
764
765 @findex VOIDmode
766 @item VOIDmode
767 Void mode means the absence of a mode or an unspecified mode.
768 For example, RTL expressions of code @code{const_int} have mode
769 @code{VOIDmode} because they can be taken to have whatever mode the context
770 requires.  In debugging dumps of RTL, @code{VOIDmode} is expressed by
771 the absence of any mode.
772
773 @findex SCmode
774 @findex DCmode
775 @findex XCmode
776 @findex TCmode
777 @item SCmode, DCmode, XCmode, TCmode
778 These modes stand for a complex number represented as a pair of floating
779 point values.  The floating point values are in @code{SFmode},
780 @code{DFmode}, @code{XFmode}, and @code{TFmode}, respectively.
781
782 @findex CQImode
783 @findex CHImode
784 @findex CSImode
785 @findex CDImode
786 @findex CTImode
787 @findex COImode
788 @item CQImode, CHImode, CSImode, CDImode, CTImode, COImode
789 These modes stand for a complex number represented as a pair of integer
790 values.  The integer values are in @code{QImode}, @code{HImode},
791 @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and @code{OImode},
792 respectively.
793 @end table
794
795 The machine description defines @code{Pmode} as a C macro which expands
796 into the machine mode used for addresses.  Normally this is the mode
797 whose size is @code{BITS_PER_WORD}, @code{SImode} on 32-bit machines.
798
799 The only modes which a machine description @i{must} support are
800 @code{QImode}, and the modes corresponding to @code{BITS_PER_WORD},
801 @code{FLOAT_TYPE_SIZE} and @code{DOUBLE_TYPE_SIZE}.
802 The compiler will attempt to use @code{DImode} for 8-byte structures and
803 unions, but this can be prevented by overriding the definition of
804 @code{MAX_FIXED_MODE_SIZE}.  Alternatively, you can have the compiler
805 use @code{TImode} for 16-byte structures and unions.  Likewise, you can
806 arrange for the C type @code{short int} to avoid using @code{HImode}.
807
808 @cindex mode classes
809 Very few explicit references to machine modes remain in the compiler and
810 these few references will soon be removed.  Instead, the machine modes
811 are divided into mode classes.  These are represented by the enumeration
812 type @code{enum mode_class} defined in @file{machmode.h}.  The possible
813 mode classes are:
814
815 @table @code
816 @findex MODE_INT
817 @item MODE_INT
818 Integer modes.  By default these are @code{QImode}, @code{HImode},
819 @code{SImode}, @code{DImode}, and @code{TImode}.
820
821 @findex MODE_PARTIAL_INT
822 @item MODE_PARTIAL_INT
823 The ``partial integer'' modes, @code{PSImode} and @code{PDImode}.
824
825 @findex MODE_FLOAT
826 @item MODE_FLOAT
827 floating point modes.  By default these are @code{SFmode}, @code{DFmode},
828 @code{XFmode} and @code{TFmode}.
829
830 @findex MODE_COMPLEX_INT
831 @item MODE_COMPLEX_INT
832 Complex integer modes.  (These are not currently implemented).
833
834 @findex MODE_COMPLEX_FLOAT
835 @item MODE_COMPLEX_FLOAT
836 Complex floating point modes.  By default these are @code{SCmode},
837 @code{DCmode}, @code{XCmode}, and @code{TCmode}.
838
839 @findex MODE_FUNCTION
840 @item MODE_FUNCTION
841 Algol or Pascal function variables including a static chain.
842 (These are not currently implemented).
843
844 @findex MODE_CC
845 @item MODE_CC
846 Modes representing condition code values.  These are @code{CCmode} plus
847 any modes listed in the @code{EXTRA_CC_MODES} macro.  @xref{Jump Patterns},
848 also see @ref{Condition Code}.
849
850 @findex MODE_RANDOM
851 @item MODE_RANDOM
852 This is a catchall mode class for modes which don't fit into the above
853 classes.  Currently @code{VOIDmode} and @code{BLKmode} are in
854 @code{MODE_RANDOM}.
855 @end table
856
857 Here are some C macros that relate to machine modes:
858
859 @table @code
860 @findex GET_MODE
861 @item GET_MODE (@var{x})
862 Returns the machine mode of the RTX @var{x}.
863
864 @findex PUT_MODE
865 @item PUT_MODE (@var{x}, @var{newmode})
866 Alters the machine mode of the RTX @var{x} to be @var{newmode}.
867
868 @findex NUM_MACHINE_MODES
869 @item NUM_MACHINE_MODES
870 Stands for the number of machine modes available on the target
871 machine.  This is one greater than the largest numeric value of any
872 machine mode.
873
874 @findex GET_MODE_NAME
875 @item GET_MODE_NAME (@var{m})
876 Returns the name of mode @var{m} as a string.
877
878 @findex GET_MODE_CLASS
879 @item GET_MODE_CLASS (@var{m})
880 Returns the mode class of mode @var{m}.
881
882 @findex GET_MODE_WIDER_MODE
883 @item GET_MODE_WIDER_MODE (@var{m})
884 Returns the next wider natural mode.  For example, the expression
885 @code{GET_MODE_WIDER_MODE (QImode)} returns @code{HImode}.
886
887 @findex GET_MODE_SIZE
888 @item GET_MODE_SIZE (@var{m})
889 Returns the size in bytes of a datum of mode @var{m}.
890
891 @findex GET_MODE_BITSIZE
892 @item GET_MODE_BITSIZE (@var{m})
893 Returns the size in bits of a datum of mode @var{m}.
894
895 @findex GET_MODE_MASK
896 @item GET_MODE_MASK (@var{m})
897 Returns a bitmask containing 1 for all bits in a word that fit within
898 mode @var{m}.  This macro can only be used for modes whose bitsize is
899 less than or equal to @code{HOST_BITS_PER_INT}.
900
901 @findex GET_MODE_ALIGNMENT
902 @item GET_MODE_ALIGNMENT (@var{m})
903 Return the required alignment, in bits, for an object of mode @var{m}.
904
905 @findex GET_MODE_UNIT_SIZE
906 @item GET_MODE_UNIT_SIZE (@var{m})
907 Returns the size in bytes of the subunits of a datum of mode @var{m}.
908 This is the same as @code{GET_MODE_SIZE} except in the case of complex
909 modes.  For them, the unit size is the size of the real or imaginary
910 part.
911
912 @findex GET_MODE_NUNITS
913 @item GET_MODE_NUNITS (@var{m})
914 Returns the number of units contained in a mode, i.e.,
915 @code{GET_MODE_SIZE} divided by @code{GET_MODE_UNIT_SIZE}.
916
917 @findex GET_CLASS_NARROWEST_MODE
918 @item GET_CLASS_NARROWEST_MODE (@var{c})
919 Returns the narrowest mode in mode class @var{c}.
920 @end table
921
922 @findex byte_mode
923 @findex word_mode
924 The global variables @code{byte_mode} and @code{word_mode} contain modes
925 whose classes are @code{MODE_INT} and whose bitsizes are either
926 @code{BITS_PER_UNIT} or @code{BITS_PER_WORD}, respectively.  On 32-bit
927 machines, these are @code{QImode} and @code{SImode}, respectively.
928
929 @node Constants
930 @section Constant Expression Types
931 @cindex RTL constants
932 @cindex RTL constant expression types
933
934 The simplest RTL expressions are those that represent constant values.
935
936 @table @code
937 @findex const_int
938 @item (const_int @var{i})
939 This type of expression represents the integer value @var{i}.  @var{i}
940 is customarily accessed with the macro @code{INTVAL} as in
941 @code{INTVAL (@var{exp})}, which is equivalent to @code{XWINT (@var{exp}, 0)}.
942
943 @findex const0_rtx
944 @findex const1_rtx
945 @findex const2_rtx
946 @findex constm1_rtx
947 There is only one expression object for the integer value zero; it is
948 the value of the variable @code{const0_rtx}.  Likewise, the only
949 expression for integer value one is found in @code{const1_rtx}, the only
950 expression for integer value two is found in @code{const2_rtx}, and the
951 only expression for integer value negative one is found in
952 @code{constm1_rtx}.  Any attempt to create an expression of code
953 @code{const_int} and value zero, one, two or negative one will return
954 @code{const0_rtx}, @code{const1_rtx}, @code{const2_rtx} or
955 @code{constm1_rtx} as appropriate.@refill
956
957 @findex const_true_rtx
958 Similarly, there is only one object for the integer whose value is
959 @code{STORE_FLAG_VALUE}.  It is found in @code{const_true_rtx}.  If
960 @code{STORE_FLAG_VALUE} is one, @code{const_true_rtx} and
961 @code{const1_rtx} will point to the same object.  If
962 @code{STORE_FLAG_VALUE} is -1, @code{const_true_rtx} and
963 @code{constm1_rtx} will point to the same object.@refill
964
965 @findex const_double
966 @item (const_double:@var{m} @var{addr} @var{i0} @var{i1} @dots{})
967 Represents either a floating-point constant of mode @var{m} or an
968 integer constant too large to fit into @code{HOST_BITS_PER_WIDE_INT}
969 bits but small enough to fit within twice that number of bits (GNU CC
970 does not provide a mechanism to represent even larger constants).  In
971 the latter case, @var{m} will be @code{VOIDmode}.
972
973 @findex CONST_DOUBLE_MEM
974 @findex CONST_DOUBLE_CHAIN
975 @var{addr} is used to contain the @code{mem} expression that corresponds
976 to the location in memory that at which the constant can be found.  If
977 it has not been allocated a memory location, but is on the chain of all
978 @code{const_double} expressions in this compilation (maintained using an
979 undisplayed field), @var{addr} contains @code{const0_rtx}.  If it is not
980 on the chain, @var{addr} contains @code{cc0_rtx}.  @var{addr} is
981 customarily accessed with the macro @code{CONST_DOUBLE_MEM} and the
982 chain field via @code{CONST_DOUBLE_CHAIN}.@refill
983
984 @findex CONST_DOUBLE_LOW
985 If @var{m} is @code{VOIDmode}, the bits of the value are stored in
986 @var{i0} and @var{i1}.  @var{i0} is customarily accessed with the macro
987 @code{CONST_DOUBLE_LOW} and @var{i1} with @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.
988
989 If the constant is floating point (regardless of its precision), then
990 the number of integers used to store the value depends on the size of
991 @code{REAL_VALUE_TYPE} (@pxref{Cross-compilation}).  The integers
992 represent a floating point number, but not precisely in the target
993 machine's or host machine's floating point format.  To convert them to
994 the precise bit pattern used by the target machine, use the macro
995 @code{REAL_VALUE_TO_TARGET_DOUBLE} and friends (@pxref{Data Output}).
996
997 @findex CONST0_RTX
998 @findex CONST1_RTX
999 @findex CONST2_RTX
1000 The macro @code{CONST0_RTX (@var{mode})} refers to an expression with
1001 value 0 in mode @var{mode}.  If mode @var{mode} is of mode class
1002 @code{MODE_INT}, it returns @code{const0_rtx}.  Otherwise, it returns a
1003 @code{CONST_DOUBLE} expression in mode @var{mode}.  Similarly, the macro
1004 @code{CONST1_RTX (@var{mode})} refers to an expression with value 1 in
1005 mode @var{mode} and similarly for @code{CONST2_RTX}.
1006
1007 @findex const_string
1008 @item (const_string @var{str})
1009 Represents a constant string with value @var{str}.  Currently this is
1010 used only for insn attributes (@pxref{Insn Attributes}) since constant
1011 strings in C are placed in memory.
1012
1013 @findex symbol_ref
1014 @item (symbol_ref:@var{mode} @var{symbol})
1015 Represents the value of an assembler label for data.  @var{symbol} is
1016 a string that describes the name of the assembler label.  If it starts
1017 with a @samp{*}, the label is the rest of @var{symbol} not including
1018 the @samp{*}.  Otherwise, the label is @var{symbol}, usually prefixed
1019 with @samp{_}.
1020
1021 The @code{symbol_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1022 Usually that is the only mode for which a symbol is directly valid.
1023
1024 @findex label_ref
1025 @item (label_ref @var{label})
1026 Represents the value of an assembler label for code.  It contains one
1027 operand, an expression, which must be a @code{code_label} that appears
1028 in the instruction sequence to identify the place where the label
1029 should go.
1030
1031 The reason for using a distinct expression type for code label
1032 references is so that jump optimization can distinguish them.
1033
1034 @item (const:@var{m} @var{exp})
1035 Represents a constant that is the result of an assembly-time
1036 arithmetic computation.  The operand, @var{exp}, is an expression that
1037 contains only constants (@code{const_int}, @code{symbol_ref} and
1038 @code{label_ref} expressions) combined with @code{plus} and
1039 @code{minus}.  However, not all combinations are valid, since the
1040 assembler cannot do arbitrary arithmetic on relocatable symbols.
1041
1042 @var{m} should be @code{Pmode}.
1043
1044 @findex high
1045 @item (high:@var{m} @var{exp})
1046 Represents the high-order bits of @var{exp}, usually a
1047 @code{symbol_ref}.  The number of bits is machine-dependent and is
1048 normally the number of bits specified in an instruction that initializes
1049 the high order bits of a register.  It is used with @code{lo_sum} to
1050 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines to
1051 reference a global memory location.
1052
1053 @var{m} should be @code{Pmode}.
1054 @end table
1055
1056 @node Regs and Memory
1057 @section Registers and Memory
1058 @cindex RTL register expressions
1059 @cindex RTL memory expressions
1060
1061 Here are the RTL expression types for describing access to machine
1062 registers and to main memory.
1063
1064 @table @code
1065 @findex reg
1066 @cindex hard registers
1067 @cindex pseudo registers
1068 @item (reg:@var{m} @var{n})
1069 For small values of the integer @var{n} (those that are less than
1070 @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER}), this stands for a reference to machine
1071 register number @var{n}: a @dfn{hard register}.  For larger values of
1072 @var{n}, it stands for a temporary value or @dfn{pseudo register}.
1073 The compiler's strategy is to generate code assuming an unlimited
1074 number of such pseudo registers, and later convert them into hard
1075 registers or into memory references.
1076
1077 @var{m} is the machine mode of the reference.  It is necessary because
1078 machines can generally refer to each register in more than one mode.
1079 For example, a register may contain a full word but there may be
1080 instructions to refer to it as a half word or as a single byte, as
1081 well as instructions to refer to it as a floating point number of
1082 various precisions.
1083
1084 Even for a register that the machine can access in only one mode,
1085 the mode must always be specified.
1086
1087 The symbol @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER} is defined by the machine
1088 description, since the number of hard registers on the machine is an
1089 invariant characteristic of the machine.  Note, however, that not
1090 all of the machine registers must be general registers.  All the
1091 machine registers that can be used for storage of data are given
1092 hard register numbers, even those that can be used only in certain
1093 instructions or can hold only certain types of data.
1094
1095 A hard register may be accessed in various modes throughout one
1096 function, but each pseudo register is given a natural mode
1097 and is accessed only in that mode.  When it is necessary to describe
1098 an access to a pseudo register using a nonnatural mode, a @code{subreg}
1099 expression is used.
1100
1101 A @code{reg} expression with a machine mode that specifies more than
1102 one word of data may actually stand for several consecutive registers.
1103 If in addition the register number specifies a hardware register, then
1104 it actually represents several consecutive hardware registers starting
1105 with the specified one.
1106
1107 Each pseudo register number used in a function's RTL code is
1108 represented by a unique @code{reg} expression.
1109
1110 @findex FIRST_VIRTUAL_REGISTER
1111 @findex LAST_VIRTUAL_REGISTER
1112 Some pseudo register numbers, those within the range of
1113 @code{FIRST_VIRTUAL_REGISTER} to @code{LAST_VIRTUAL_REGISTER} only
1114 appear during the RTL generation phase and are eliminated before the
1115 optimization phases.  These represent locations in the stack frame that
1116 cannot be determined until RTL generation for the function has been
1117 completed.  The following virtual register numbers are defined:
1118
1119 @table @code
1120 @findex VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1121 @item VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1122 This points to the first word of the incoming arguments passed on the
1123 stack.  Normally these arguments are placed there by the caller, but the
1124 callee may have pushed some arguments that were previously passed in
1125 registers.
1126
1127 @cindex @code{FIRST_PARM_OFFSET} and virtual registers
1128 @cindex @code{ARG_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1129 When RTL generation is complete, this virtual register is replaced
1130 by the sum of the register given by @code{ARG_POINTER_REGNUM} and the
1131 value of @code{FIRST_PARM_OFFSET}.
1132
1133 @findex VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1134 @cindex @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} and virtual registers
1135 @item VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1136 If @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} is defined, this points to immediately
1137 above the first variable on the stack.  Otherwise, it points to the
1138 first variable on the stack.
1139
1140 @cindex @code{STARTING_FRAME_OFFSET} and virtual registers
1141 @cindex @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1142 @code{VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM} is replaced with the sum of the
1143 register given by @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and the value
1144 @code{STARTING_FRAME_OFFSET}.
1145
1146 @findex VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1147 @item VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1148 This points to the location of dynamically allocated memory on the stack
1149 immediately after the stack pointer has been adjusted by the amount of
1150 memory desired.
1151
1152 @cindex @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET} and virtual registers
1153 @cindex @code{STACK_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1154 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1155 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET}.
1156
1157 @findex VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1158 @item VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1159 This points to the location in the stack at which outgoing arguments
1160 should be written when the stack is pre-pushed (arguments pushed using
1161 push insns should always use @code{STACK_POINTER_REGNUM}).
1162
1163 @cindex @code{STACK_POINTER_OFFSET} and virtual registers
1164 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1165 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_POINTER_OFFSET}.
1166 @end table
1167
1168 @findex subreg
1169 @item (subreg:@var{m} @var{reg} @var{wordnum})
1170 @code{subreg} expressions are used to refer to a register in a machine
1171 mode other than its natural one, or to refer to one register of
1172 a multi-word @code{reg} that actually refers to several registers.
1173
1174 Each pseudo-register has a natural mode.  If it is necessary to
1175 operate on it in a different mode---for example, to perform a fullword
1176 move instruction on a pseudo-register that contains a single
1177 byte---the pseudo-register must be enclosed in a @code{subreg}.  In
1178 such a case, @var{wordnum} is zero.
1179
1180 Usually @var{m} is at least as narrow as the mode of @var{reg}, in which
1181 case it is restricting consideration to only the bits of @var{reg} that
1182 are in @var{m}.
1183
1184 Sometimes @var{m} is wider than the mode of @var{reg}.  These
1185 @code{subreg} expressions are often called @dfn{paradoxical}.  They are
1186 used in cases where we want to refer to an object in a wider mode but do
1187 not care what value the additional bits have.  The reload pass ensures
1188 that paradoxical references are only made to hard registers.
1189
1190 The other use of @code{subreg} is to extract the individual registers of
1191 a multi-register value.  Machine modes such as @code{DImode} and
1192 @code{TImode} can indicate values longer than a word, values which
1193 usually require two or more consecutive registers.  To access one of the
1194 registers, use a @code{subreg} with mode @code{SImode} and a
1195 @var{wordnum} that says which register.
1196
1197 Storing in a non-paradoxical @code{subreg} has undefined results for
1198 bits belonging to the same word as the @code{subreg}.  This laxity makes
1199 it easier to generate efficient code for such instructions.  To
1200 represent an instruction that preserves all the bits outside of those in
1201 the @code{subreg}, use @code{strict_low_part} around the @code{subreg}.
1202
1203 @cindex @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1204 The compilation parameter @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says
1205 that word number zero is the most significant part; otherwise, it is
1206 the least significant part.
1207
1208 @cindex @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}, (lack of) effect on @code{subreg}
1209 On a few targets, @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN} disagrees with
1210 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}.
1211 However, most parts of the compiler treat floating point values as if
1212 they had the same endianness as integer values.  This works because
1213 they handle them solely as a collection of integer values, with no
1214 particular numerical value.  Only real.c and the runtime libraries
1215 care about @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}.
1216
1217 @cindex combiner pass
1218 @cindex reload pass
1219 @cindex @code{subreg}, special reload handling
1220 Between the combiner pass and the reload pass, it is possible to have a
1221 paradoxical @code{subreg} which contains a @code{mem} instead of a
1222 @code{reg} as its first operand.  After the reload pass, it is also
1223 possible to have a non-paradoxical @code{subreg} which contains a
1224 @code{mem}; this usually occurs when the @code{mem} is a stack slot
1225 which replaced a pseudo register.
1226
1227 Note that it is not valid to access a @code{DFmode} value in @code{SFmode}
1228 using a @code{subreg}.  On some machines the most significant part of a
1229 @code{DFmode} value does not have the same format as a single-precision
1230 floating value.
1231
1232 It is also not valid to access a single word of a multi-word value in a
1233 hard register when less registers can hold the value than would be
1234 expected from its size.  For example, some 32-bit machines have
1235 floating-point registers that can hold an entire @code{DFmode} value.
1236 If register 10 were such a register @code{(subreg:SI (reg:DF 10) 1)}
1237 would be invalid because there is no way to convert that reference to
1238 a single machine register.  The reload pass prevents @code{subreg}
1239 expressions such as these from being formed.
1240
1241 @findex SUBREG_REG
1242 @findex SUBREG_WORD
1243 The first operand of a @code{subreg} expression is customarily accessed 
1244 with the @code{SUBREG_REG} macro and the second operand is customarily
1245 accessed with the @code{SUBREG_WORD} macro.
1246
1247 @findex scratch
1248 @cindex scratch operands
1249 @item (scratch:@var{m})
1250 This represents a scratch register that will be required for the
1251 execution of a single instruction and not used subsequently.  It is
1252 converted into a @code{reg} by either the local register allocator or
1253 the reload pass.
1254
1255 @code{scratch} is usually present inside a @code{clobber} operation
1256 (@pxref{Side Effects}).
1257
1258 @findex cc0
1259 @cindex condition code register
1260 @item (cc0)
1261 This refers to the machine's condition code register.  It has no
1262 operands and may not have a machine mode.  There are two ways to use it:
1263
1264 @itemize @bullet
1265 @item
1266 To stand for a complete set of condition code flags.  This is best on
1267 most machines, where each comparison sets the entire series of flags.
1268
1269 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1270 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1271 instructions) and in comparison operators comparing against zero
1272 (@code{const_int} with value zero; that is to say, @code{const0_rtx}).
1273
1274 @item
1275 To stand for a single flag that is the result of a single condition.
1276 This is useful on machines that have only a single flag bit, and in
1277 which comparison instructions must specify the condition to test.
1278
1279 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1280 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1281 instructions) where the source is a comparison operator, and as the
1282 first operand of @code{if_then_else} (in a conditional branch).
1283 @end itemize
1284
1285 @findex cc0_rtx
1286 There is only one expression object of code @code{cc0}; it is the
1287 value of the variable @code{cc0_rtx}.  Any attempt to create an
1288 expression of code @code{cc0} will return @code{cc0_rtx}.
1289
1290 Instructions can set the condition code implicitly.  On many machines,
1291 nearly all instructions set the condition code based on the value that
1292 they compute or store.  It is not necessary to record these actions
1293 explicitly in the RTL because the machine description includes a
1294 prescription for recognizing the instructions that do so (by means of
1295 the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}).  @xref{Condition Code}.  Only
1296 instructions whose sole purpose is to set the condition code, and
1297 instructions that use the condition code, need mention @code{(cc0)}.
1298
1299 On some machines, the condition code register is given a register number
1300 and a @code{reg} is used instead of @code{(cc0)}.  This is usually the
1301 preferable approach if only a small subset of instructions modify the
1302 condition code.  Other machines store condition codes in general
1303 registers; in such cases a pseudo register should be used.
1304
1305 Some machines, such as the Sparc and RS/6000, have two sets of
1306 arithmetic instructions, one that sets and one that does not set the
1307 condition code.  This is best handled by normally generating the
1308 instruction that does not set the condition code, and making a pattern
1309 that both performs the arithmetic and sets the condition code register
1310 (which would not be @code{(cc0)} in this case).  For examples, search
1311 for @samp{addcc} and @samp{andcc} in @file{sparc.md}.
1312
1313 @findex pc
1314 @item (pc)
1315 @cindex program counter
1316 This represents the machine's program counter.  It has no operands and
1317 may not have a machine mode.  @code{(pc)} may be validly used only in
1318 certain specific contexts in jump instructions.
1319
1320 @findex pc_rtx
1321 There is only one expression object of code @code{pc}; it is the value
1322 of the variable @code{pc_rtx}.  Any attempt to create an expression of
1323 code @code{pc} will return @code{pc_rtx}.
1324
1325 All instructions that do not jump alter the program counter implicitly
1326 by incrementing it, but there is no need to mention this in the RTL.
1327
1328 @findex mem
1329 @item (mem:@var{m} @var{addr} @var{alias})
1330 This RTX represents a reference to main memory at an address
1331 represented by the expression @var{addr}.  @var{m} specifies how large
1332 a unit of memory is accessed. @var{alias} specifies an alias set for the
1333 reference. In general two items are in different alias sets if they cannot
1334 reference the same memory address.
1335
1336 @findex addressof
1337 @item (addressof:@var{m} @var{reg})
1338 This RTX represents a request for the address of register @var{reg}.  Its mode
1339 is always @code{Pmode}.  If there are any @code{addressof}
1340 expressions left in the function after CSE, @var{reg} is forced into the
1341 stack and the @code{addressof} expression is replaced with a @code{plus}
1342 expression for the address of its stack slot.
1343 @end table
1344
1345 @node Arithmetic
1346 @section RTL Expressions for Arithmetic
1347 @cindex arithmetic, in RTL
1348 @cindex math, in RTL
1349 @cindex RTL expressions for arithmetic
1350
1351 Unless otherwise specified, all the operands of arithmetic expressions
1352 must be valid for mode @var{m}.  An operand is valid for mode @var{m}
1353 if it has mode @var{m}, or if it is a @code{const_int} or
1354 @code{const_double} and @var{m} is a mode of class @code{MODE_INT}.
1355
1356 For commutative binary operations, constants should be placed in the
1357 second operand.
1358
1359 @table @code
1360 @findex plus
1361 @cindex RTL addition
1362 @cindex RTL sum
1363 @item (plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1364 Represents the sum of the values represented by @var{x} and @var{y}
1365 carried out in machine mode @var{m}. 
1366
1367 @findex lo_sum
1368 @item (lo_sum:@var{m} @var{x} @var{y})
1369 Like @code{plus}, except that it represents that sum of @var{x} and the
1370 low-order bits of @var{y}.  The number of low order bits is
1371 machine-dependent but is normally the number of bits in a @code{Pmode}
1372 item minus the number of bits set by the @code{high} code
1373 (@pxref{Constants}).
1374
1375 @var{m} should be @code{Pmode}.
1376
1377 @findex minus
1378 @cindex RTL subtraction
1379 @cindex RTL difference
1380 @item (minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1381 Like @code{plus} but represents subtraction.
1382
1383 @findex ss_plus
1384 @cindex RTL addition with signed saturation
1385 @item (ss_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1386
1387 Like @code{plus}, but using signed saturation in case of an overflow.
1388
1389 @findex us_plus
1390 @cindex RTL addition with unsigned saturation
1391 @item (us_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1392
1393 Like @code{plus}, but using unsigned saturation in case of an overflow.
1394
1395 @findex ss_minus
1396 @cindex RTL addition with signed saturation
1397 @item (ss_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1398
1399 Like @code{minus}, but using signed saturation in case of an overflow.
1400
1401 @findex us_minus
1402 @cindex RTL addition with unsigned saturation
1403 @item (us_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1404
1405 Like @code{minus}, but using unsigned saturation in case of an overflow.
1406
1407 @findex compare
1408 @cindex RTL comparison
1409 @item (compare:@var{m} @var{x} @var{y})
1410 Represents the result of subtracting @var{y} from @var{x} for purposes
1411 of comparison.  The result is computed without overflow, as if with
1412 infinite precision.
1413
1414 Of course, machines can't really subtract with infinite precision.
1415 However, they can pretend to do so when only the sign of the result will
1416 be used, which is the case when the result is stored in the condition
1417 code.  And that is the @emph{only} way this kind of expression may
1418 validly be used: as a value to be stored in the condition codes, either
1419 @code{(cc0)} or a register. @xref{Comparisons}.
1420
1421 The mode @var{m} is not related to the modes of @var{x} and @var{y}, but
1422 instead is the mode of the condition code value.  If @code{(cc0)} is
1423 used, it is @code{VOIDmode}.  Otherwise it is some mode in class
1424 @code{MODE_CC}, often @code{CCmode}.  @xref{Condition Code}.  If @var{m}
1425 is @code{VOIDmode} or @code{CCmode}, the operation returns sufficient
1426 information (in an unspecified format) so that any comparison operator
1427 can be applied to the result of the @code{COMPARE} operation.  For other
1428 modes in class @code{MODE_CC}, the operation only returns a subset of
1429 this information.
1430
1431 Normally, @var{x} and @var{y} must have the same mode.  Otherwise,
1432 @code{compare} is valid only if the mode of @var{x} is in class
1433 @code{MODE_INT} and @var{y} is a @code{const_int} or
1434 @code{const_double} with mode @code{VOIDmode}.  The mode of @var{x}
1435 determines what mode the comparison is to be done in; thus it must not
1436 be @code{VOIDmode}.
1437
1438 If one of the operands is a constant, it should be placed in the
1439 second operand and the comparison code adjusted as appropriate.  
1440
1441 A @code{compare} specifying two @code{VOIDmode} constants is not valid
1442 since there is no way to know in what mode the comparison is to be
1443 performed; the comparison must either be folded during the compilation
1444 or the first operand must be loaded into a register while its mode is
1445 still known.
1446
1447 @findex neg
1448 @item (neg:@var{m} @var{x})
1449 Represents the negation (subtraction from zero) of the value represented
1450 by @var{x}, carried out in mode @var{m}.
1451
1452 @findex mult
1453 @cindex multiplication
1454 @cindex product
1455 @item (mult:@var{m} @var{x} @var{y})
1456 Represents the signed product of the values represented by @var{x} and
1457 @var{y} carried out in machine mode @var{m}.
1458
1459 Some machines support a multiplication that generates a product wider
1460 than the operands.  Write the pattern for this as
1461
1462 @example
1463 (mult:@var{m} (sign_extend:@var{m} @var{x}) (sign_extend:@var{m} @var{y}))
1464 @end example
1465
1466 where @var{m} is wider than the modes of @var{x} and @var{y}, which need
1467 not be the same.
1468
1469 Write patterns for unsigned widening multiplication similarly using
1470 @code{zero_extend}.
1471
1472 @findex div
1473 @cindex division
1474 @cindex signed division
1475 @cindex quotient
1476 @item (div:@var{m} @var{x} @var{y})
1477 Represents the quotient in signed division of @var{x} by @var{y},
1478 carried out in machine mode @var{m}.  If @var{m} is a floating point
1479 mode, it represents the exact quotient; otherwise, the integerized
1480 quotient.
1481
1482 Some machines have division instructions in which the operands and
1483 quotient widths are not all the same; you should represent 
1484 such instructions using @code{truncate} and @code{sign_extend} as in,
1485
1486 @example
1487 (truncate:@var{m1} (div:@var{m2} @var{x} (sign_extend:@var{m2} @var{y})))
1488 @end example
1489
1490 @findex udiv
1491 @cindex unsigned division
1492 @cindex division
1493 @item (udiv:@var{m} @var{x} @var{y})
1494 Like @code{div} but represents unsigned division.
1495
1496 @findex mod
1497 @findex umod
1498 @cindex remainder
1499 @cindex division
1500 @item (mod:@var{m} @var{x} @var{y})
1501 @itemx (umod:@var{m} @var{x} @var{y})
1502 Like @code{div} and @code{udiv} but represent the remainder instead of
1503 the quotient.
1504
1505 @findex smin
1506 @findex smax
1507 @cindex signed minimum
1508 @cindex signed maximum
1509 @item (smin:@var{m} @var{x} @var{y})
1510 @itemx (smax:@var{m} @var{x} @var{y})
1511 Represents the smaller (for @code{smin}) or larger (for @code{smax}) of
1512 @var{x} and @var{y}, interpreted as signed integers in mode @var{m}.
1513
1514 @findex umin
1515 @findex umax
1516 @cindex unsigned minimum and maximum
1517 @item (umin:@var{m} @var{x} @var{y})
1518 @itemx (umax:@var{m} @var{x} @var{y})
1519 Like @code{smin} and @code{smax}, but the values are interpreted as unsigned
1520 integers.
1521
1522 @findex not
1523 @cindex complement, bitwise
1524 @cindex bitwise complement
1525 @item (not:@var{m} @var{x})
1526 Represents the bitwise complement of the value represented by @var{x},
1527 carried out in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
1528
1529 @findex and
1530 @cindex logical-and, bitwise
1531 @cindex bitwise logical-and
1532 @item (and:@var{m} @var{x} @var{y})
1533 Represents the bitwise logical-and of the values represented by
1534 @var{x} and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be
1535 a fixed-point machine mode.
1536
1537 @findex ior
1538 @cindex inclusive-or, bitwise
1539 @cindex bitwise inclusive-or
1540 @item (ior:@var{m} @var{x} @var{y})
1541 Represents the bitwise inclusive-or of the values represented by @var{x}
1542 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
1543 fixed-point mode.
1544
1545 @findex xor
1546 @cindex exclusive-or, bitwise
1547 @cindex bitwise exclusive-or
1548 @item (xor:@var{m} @var{x} @var{y})
1549 Represents the bitwise exclusive-or of the values represented by @var{x}
1550 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
1551 fixed-point mode.
1552
1553 @findex ashift
1554 @cindex left shift
1555 @cindex shift
1556 @cindex arithmetic shift
1557 @item (ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
1558 Represents the result of arithmetically shifting @var{x} left by @var{c}
1559 places.  @var{x} have mode @var{m}, a fixed-point machine mode.  @var{c}
1560 be a fixed-point mode or be a constant with mode @code{VOIDmode}; which
1561 mode is determined by the mode called for in the machine description
1562 entry for the left-shift instruction.  For example, on the Vax, the mode
1563 of @var{c} is @code{QImode} regardless of @var{m}.
1564
1565 @findex lshiftrt
1566 @cindex right shift
1567 @findex ashiftrt
1568 @item (lshiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
1569 @itemx (ashiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
1570 Like @code{ashift} but for right shift.  Unlike the case for left shift,
1571 these two operations are distinct.
1572
1573 @findex rotate
1574 @cindex rotate 
1575 @cindex left rotate
1576 @findex rotatert
1577 @cindex right rotate
1578 @item (rotate:@var{m} @var{x} @var{c})
1579 @itemx (rotatert:@var{m} @var{x} @var{c})
1580 Similar but represent left and right rotate.  If @var{c} is a constant,
1581 use @code{rotate}.
1582
1583 @findex abs
1584 @cindex absolute value
1585 @item (abs:@var{m} @var{x})
1586 Represents the absolute value of @var{x}, computed in mode @var{m}.
1587
1588 @findex sqrt
1589 @cindex square root
1590 @item (sqrt:@var{m} @var{x})
1591 Represents the square root of @var{x}, computed in mode @var{m}.
1592 Most often @var{m} will be a floating point mode.
1593
1594 @findex ffs
1595 @item (ffs:@var{m} @var{x})
1596 Represents one plus the index of the least significant 1-bit in
1597 @var{x}, represented as an integer of mode @var{m}.  (The value is
1598 zero if @var{x} is zero.)  The mode of @var{x} need not be @var{m};
1599 depending on the target machine, various mode combinations may be
1600 valid.
1601 @end table
1602
1603 @node Comparisons
1604 @section Comparison Operations
1605 @cindex RTL comparison operations
1606
1607 Comparison operators test a relation on two operands and are considered
1608 to represent a machine-dependent nonzero value described by, but not
1609 necessarily equal to, @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
1610 if the relation holds, or zero if it does not.  The mode of the
1611 comparison operation is independent of the mode of the data being
1612 compared.  If the comparison operation is being tested (e.g., the first
1613 operand of an @code{if_then_else}), the mode must be @code{VOIDmode}.
1614 If the comparison operation is producing data to be stored in some
1615 variable, the mode must be in class @code{MODE_INT}.  All comparison
1616 operations producing data must use the same mode, which is
1617 machine-specific.
1618
1619 @cindex condition codes
1620 There are two ways that comparison operations may be used.  The
1621 comparison operators may be used to compare the condition codes
1622 @code{(cc0)} against zero, as in @code{(eq (cc0) (const_int 0))}.  Such
1623 a construct actually refers to the result of the preceding instruction
1624 in which the condition codes were set.  The instruction setting the
1625 condition code must be adjacent to the instruction using the condition
1626 code; only @code{note} insns may separate them.
1627
1628 Alternatively, a comparison operation may directly compare two data
1629 objects.  The mode of the comparison is determined by the operands; they
1630 must both be valid for a common machine mode.  A comparison with both
1631 operands constant would be invalid as the machine mode could not be
1632 deduced from it, but such a comparison should never exist in RTL due to
1633 constant folding.
1634
1635 In the example above, if @code{(cc0)} were last set to
1636 @code{(compare @var{x} @var{y})}, the comparison operation is
1637 identical to @code{(eq @var{x} @var{y})}.  Usually only one style
1638 of comparisons is supported on a particular machine, but the combine
1639 pass will try to merge the operations to produce the @code{eq} shown
1640 in case it exists in the context of the particular insn involved.
1641
1642 Inequality comparisons come in two flavors, signed and unsigned.  Thus,
1643 there are distinct expression codes @code{gt} and @code{gtu} for signed and
1644 unsigned greater-than.  These can produce different results for the same
1645 pair of integer values: for example, 1 is signed greater-than -1 but not
1646 unsigned greater-than, because -1 when regarded as unsigned is actually
1647 @code{0xffffffff} which is greater than 1.
1648
1649 The signed comparisons are also used for floating point values.  Floating
1650 point comparisons are distinguished by the machine modes of the operands.
1651
1652 @table @code
1653 @findex eq
1654 @cindex equal
1655 @item (eq:@var{m} @var{x} @var{y})
1656 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
1657 are equal, otherwise 0.
1658
1659 @findex ne
1660 @cindex not equal
1661 @item (ne:@var{m} @var{x} @var{y})
1662 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
1663 are not equal, otherwise 0.
1664
1665 @findex gt
1666 @cindex greater than
1667 @item (gt:@var{m} @var{x} @var{y})
1668 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the @var{x} is greater than @var{y}.  If they
1669 are fixed-point, the comparison is done in a signed sense.
1670
1671 @findex gtu
1672 @cindex greater than
1673 @cindex unsigned greater than
1674 @item (gtu:@var{m} @var{x} @var{y})
1675 Like @code{gt} but does unsigned comparison, on fixed-point numbers only.
1676
1677 @findex lt
1678 @cindex less than
1679 @findex ltu
1680 @cindex unsigned less than
1681 @item (lt:@var{m} @var{x} @var{y})
1682 @itemx (ltu:@var{m} @var{x} @var{y})
1683 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than''.
1684
1685 @findex ge
1686 @cindex greater than
1687 @findex geu
1688 @cindex unsigned greater than
1689 @item (ge:@var{m} @var{x} @var{y})
1690 @itemx (geu:@var{m} @var{x} @var{y})
1691 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``greater than or equal''.
1692
1693 @findex le
1694 @cindex less than or equal
1695 @findex leu
1696 @cindex unsigned less than
1697 @item (le:@var{m} @var{x} @var{y})
1698 @itemx (leu:@var{m} @var{x} @var{y})
1699 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than or equal''.
1700
1701 @findex if_then_else
1702 @item (if_then_else @var{cond} @var{then} @var{else})
1703 This is not a comparison operation but is listed here because it is
1704 always used in conjunction with a comparison operation.  To be
1705 precise, @var{cond} is a comparison expression.  This expression
1706 represents a choice, according to @var{cond}, between the value
1707 represented by @var{then} and the one represented by @var{else}.
1708
1709 On most machines, @code{if_then_else} expressions are valid only
1710 to express conditional jumps.
1711
1712 @findex cond
1713 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @var{test2} @var{value2} @dots{}] @var{default})
1714 Similar to @code{if_then_else}, but more general.  Each of @var{test1},
1715 @var{test2}, @dots{} is performed in turn.  The result of this expression is
1716 the @var{value} corresponding to the first non-zero test, or @var{default} if
1717 none of the tests are non-zero expressions.
1718
1719 This is currently not valid for instruction patterns and is supported only
1720 for insn attributes.  @xref{Insn Attributes}.
1721 @end table
1722
1723 @node Bit Fields
1724 @section Bit Fields
1725 @cindex bit fields
1726
1727 Special expression codes exist to represent bitfield instructions.
1728 These types of expressions are lvalues in RTL; they may appear
1729 on the left side of an assignment, indicating insertion of a value
1730 into the specified bit field.
1731
1732 @table @code
1733 @findex sign_extract
1734 @cindex @code{BITS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{sign_extract}
1735 @item (sign_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
1736 This represents a reference to a sign-extended bit field contained or
1737 starting in @var{loc} (a memory or register reference).  The bit field
1738 is @var{size} bits wide and starts at bit @var{pos}.  The compilation
1739 option @code{BITS_BIG_ENDIAN} says which end of the memory unit
1740 @var{pos} counts from.
1741
1742 If @var{loc} is in memory, its mode must be a single-byte integer mode.
1743 If @var{loc} is in a register, the mode to use is specified by the
1744 operand of the @code{insv} or @code{extv} pattern
1745 (@pxref{Standard Names}) and is usually a full-word integer mode,
1746 which is the default if none is specified.
1747
1748 The mode of @var{pos} is machine-specific and is also specified
1749 in the @code{insv} or @code{extv} pattern.
1750
1751 The mode @var{m} is the same as the mode that would be used for
1752 @var{loc} if it were a register.
1753
1754 @findex zero_extract
1755 @item (zero_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
1756 Like @code{sign_extract} but refers to an unsigned or zero-extended
1757 bit field.  The same sequence of bits are extracted, but they
1758 are filled to an entire word with zeros instead of by sign-extension.
1759 @end table
1760
1761 @node Vector Operations
1762 @section Vector Operations
1763 @cindex vector operations
1764
1765 All normal rtl expressions can be used with vector modes; they are
1766 interpreted as operating on each part of the vector independently.
1767 Additionally, there are a few new expressions to describe specific vector
1768 operations.
1769
1770 @table @code
1771 @findex vec_merge
1772 @item (vec_merge:@var{m} @var{vec1} @var{vec2} @var{items})
1773 This describes a merge operation between two vectors.  The result is a vector
1774 of mode @var{m}; its elements are selected from either @var{vec1} or
1775 @var{vec2}.  Which elements are selected is described by @var{items}, which
1776 is a bit mask represented by a @code{const_int}; a zero bit indicates the
1777 corresponding element in the result vector is taken from @var{vec2} while
1778 a set bit indicates it is taken from @var{vec1}.
1779
1780 @findex vec_select
1781 @item (vec_select:@var{m} @var{vec1} @var{selection})
1782 This describes an operation that selects parts of a vector.  @var{vec1} is
1783 the source vector, @var{selection} is a @code{parallel} that contains a
1784 @code{const_int} for each of the subparts of the result vector, giving the
1785 number of the source subpart that should be stored into it.
1786
1787 @findex vec_concat
1788 @item (vec_concat:@var{m} @var{vec1} @var{vec2})
1789 Describes a vector concat operation.  The result is a concatenation of the
1790 vectors @var{vec1} and @var{vec2}; its length is the sum of the lengths of
1791 the two inputs.
1792
1793 @findex vec_const
1794 @item (vec_const:@var{m} @var{subparts})
1795 This describes a constant vector.  @var{subparts} is a @code{parallel} that
1796 contains a constant for each of the subparts of the vector.
1797
1798 @findex vec_duplicate
1799 @item (vec_duplicate:@var{m} @var{vec})
1800 This operation converts a small vector into a larger one by duplicating the
1801 input values.  The output vector mode must have the same submodes as the
1802 input vector mode, and the number of output parts must be an integer multiple
1803 of the number of input parts.
1804
1805 @end table
1806
1807 @node Conversions
1808 @section Conversions
1809 @cindex conversions
1810 @cindex machine mode conversions
1811
1812 All conversions between machine modes must be represented by
1813 explicit conversion operations.  For example, an expression
1814 which is the sum of a byte and a full word cannot be written as
1815 @code{(plus:SI (reg:QI 34) (reg:SI 80))} because the @code{plus}
1816 operation requires two operands of the same machine mode.
1817 Therefore, the byte-sized operand is enclosed in a conversion
1818 operation, as in
1819
1820 @example
1821 (plus:SI (sign_extend:SI (reg:QI 34)) (reg:SI 80))
1822 @end example
1823
1824 The conversion operation is not a mere placeholder, because there
1825 may be more than one way of converting from a given starting mode
1826 to the desired final mode.  The conversion operation code says how
1827 to do it.
1828
1829 For all conversion operations, @var{x} must not be @code{VOIDmode}
1830 because the mode in which to do the conversion would not be known.
1831 The conversion must either be done at compile-time or @var{x}
1832 must be placed into a register.
1833
1834 @table @code
1835 @findex sign_extend
1836 @item (sign_extend:@var{m} @var{x})
1837 Represents the result of sign-extending the value @var{x}
1838 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
1839 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
1840
1841 @findex zero_extend
1842 @item (zero_extend:@var{m} @var{x})
1843 Represents the result of zero-extending the value @var{x}
1844 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
1845 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
1846
1847 @findex float_extend
1848 @item (float_extend:@var{m} @var{x})
1849 Represents the result of extending the value @var{x}
1850 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
1851 and @var{x} a floating point value of a mode narrower than @var{m}.
1852
1853 @findex truncate
1854 @item (truncate:@var{m} @var{x})
1855 Represents the result of truncating the value @var{x}
1856 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
1857 and @var{x} a fixed-point value of a mode wider than @var{m}.
1858
1859 @findex ss_truncate
1860 @item (ss_truncate:@var{m} @var{x})
1861 Represents the result of truncating the value @var{x}
1862 to machine mode @var{m}, using signed saturation in the case of
1863 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
1864 modes.
1865
1866 @findex us_truncate
1867 @item (us_truncate:@var{m} @var{x})
1868 Represents the result of truncating the value @var{x}
1869 to machine mode @var{m}, using unsigned saturation in the case of
1870 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
1871 modes.
1872
1873 @findex float_truncate
1874 @item (float_truncate:@var{m} @var{x})
1875 Represents the result of truncating the value @var{x}
1876 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
1877 and @var{x} a floating point value of a mode wider than @var{m}.
1878
1879 @findex float
1880 @item (float:@var{m} @var{x})
1881 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
1882 regarded as signed, to floating point mode @var{m}.
1883
1884 @findex unsigned_float
1885 @item (unsigned_float:@var{m} @var{x})
1886 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
1887 regarded as unsigned, to floating point mode @var{m}.
1888
1889 @findex fix
1890 @item (fix:@var{m} @var{x})
1891 When @var{m} is a fixed point mode, represents the result of
1892 converting floating point value @var{x} to mode @var{m}, regarded as
1893 signed.  How rounding is done is not specified, so this operation may
1894 be used validly in compiling C code only for integer-valued operands.
1895
1896 @findex unsigned_fix
1897 @item (unsigned_fix:@var{m} @var{x})
1898 Represents the result of converting floating point value @var{x} to
1899 fixed point mode @var{m}, regarded as unsigned.  How rounding is done
1900 is not specified.
1901
1902 @findex fix
1903 @item (fix:@var{m} @var{x})
1904 When @var{m} is a floating point mode, represents the result of
1905 converting floating point value @var{x} (valid for mode @var{m}) to an
1906 integer, still represented in floating point mode @var{m}, by rounding
1907 towards zero.
1908 @end table
1909
1910 @node RTL Declarations
1911 @section Declarations
1912 @cindex RTL declarations
1913 @cindex declarations, RTL
1914
1915 Declaration expression codes do not represent arithmetic operations
1916 but rather state assertions about their operands.
1917
1918 @table @code
1919 @findex strict_low_part
1920 @cindex @code{subreg}, in @code{strict_low_part}
1921 @item (strict_low_part (subreg:@var{m} (reg:@var{n} @var{r}) 0))
1922 This expression code is used in only one context: as the destination operand of a
1923 @code{set} expression.  In addition, the operand of this expression
1924 must be a non-paradoxical @code{subreg} expression.
1925
1926 The presence of @code{strict_low_part} says that the part of the
1927 register which is meaningful in mode @var{n}, but is not part of
1928 mode @var{m}, is not to be altered.  Normally, an assignment to such
1929 a subreg is allowed to have undefined effects on the rest of the
1930 register when @var{m} is less than a word.
1931 @end table
1932
1933 @node Side Effects
1934 @section Side Effect Expressions
1935 @cindex RTL side effect expressions
1936
1937 The expression codes described so far represent values, not actions.
1938 But machine instructions never produce values; they are meaningful
1939 only for their side effects on the state of the machine.  Special
1940 expression codes are used to represent side effects.
1941
1942 The body of an instruction is always one of these side effect codes;
1943 the codes described above, which represent values, appear only as
1944 the operands of these.
1945
1946 @table @code
1947 @findex set
1948 @item (set @var{lval} @var{x})
1949 Represents the action of storing the value of @var{x} into the place
1950 represented by @var{lval}.  @var{lval} must be an expression
1951 representing a place that can be stored in: @code{reg} (or @code{subreg}
1952 or @code{strict_low_part}), @code{mem}, @code{pc}, @code{parallel}, or
1953 @code{cc0}.@refill
1954
1955 If @var{lval} is a @code{reg}, @code{subreg} or @code{mem}, it has a
1956 machine mode; then @var{x} must be valid for that mode.@refill
1957
1958 If @var{lval} is a @code{reg} whose machine mode is less than the full
1959 width of the register, then it means that the part of the register
1960 specified by the machine mode is given the specified value and the
1961 rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
1962 @var{lval} is a @code{subreg} whose machine mode is narrower than
1963 the mode of the register, the rest of the register can be changed in
1964 an undefined way.
1965
1966 If @var{lval} is a @code{strict_low_part} of a @code{subreg}, then the
1967 part of the register specified by the machine mode of the
1968 @code{subreg} is given the value @var{x} and the rest of the register
1969 is not changed.@refill
1970
1971 If @var{lval} is @code{(cc0)}, it has no machine mode, and @var{x} may
1972 be either a @code{compare} expression or a value that may have any mode.
1973 The latter case represents a ``test'' instruction.  The expression
1974 @code{(set (cc0) (reg:@var{m} @var{n}))} is equivalent to
1975 @code{(set (cc0) (compare (reg:@var{m} @var{n}) (const_int 0)))}.
1976 Use the former expression to save space during the compilation.
1977
1978 If @var{lval} is a @code{parallel}, it is used to represent the case of
1979 a function returning a structure in multiple registers.  Each element
1980 of the @code{paralllel} is an @code{expr_list} whose first operand is a
1981 @code{reg} and whose second operand is a @code{const_int} representing the
1982 offset (in bytes) into the structure at which the data in that register
1983 corresponds.  The first element may be null to indicate that the structure
1984 is also passed partly in memory.
1985
1986 @cindex jump instructions and @code{set}
1987 @cindex @code{if_then_else} usage
1988 If @var{lval} is @code{(pc)}, we have a jump instruction, and the
1989 possibilities for @var{x} are very limited.  It may be a
1990 @code{label_ref} expression (unconditional jump).  It may be an
1991 @code{if_then_else} (conditional jump), in which case either the
1992 second or the third operand must be @code{(pc)} (for the case which
1993 does not jump) and the other of the two must be a @code{label_ref}
1994 (for the case which does jump).  @var{x} may also be a @code{mem} or
1995 @code{(plus:SI (pc) @var{y})}, where @var{y} may be a @code{reg} or a
1996 @code{mem}; these unusual patterns are used to represent jumps through
1997 branch tables.@refill
1998
1999 If @var{lval} is neither @code{(cc0)} nor @code{(pc)}, the mode of
2000 @var{lval} must not be @code{VOIDmode} and the mode of @var{x} must be
2001 valid for the mode of @var{lval}.
2002
2003 @findex SET_DEST
2004 @findex SET_SRC
2005 @var{lval} is customarily accessed with the @code{SET_DEST} macro and 
2006 @var{x} with the @code{SET_SRC} macro.
2007
2008 @findex return
2009 @item (return)
2010 As the sole expression in a pattern, represents a return from the
2011 current function, on machines where this can be done with one
2012 instruction, such as Vaxes.  On machines where a multi-instruction
2013 ``epilogue'' must be executed in order to return from the function,
2014 returning is done by jumping to a label which precedes the epilogue, and
2015 the @code{return} expression code is never used.
2016
2017 Inside an @code{if_then_else} expression, represents the value to be
2018 placed in @code{pc} to return to the caller.
2019
2020 Note that an insn pattern of @code{(return)} is logically equivalent to
2021 @code{(set (pc) (return))}, but the latter form is never used.
2022
2023 @findex call
2024 @item (call @var{function} @var{nargs})
2025 Represents a function call.  @var{function} is a @code{mem} expression
2026 whose address is the address of the function to be called.
2027 @var{nargs} is an expression which can be used for two purposes: on
2028 some machines it represents the number of bytes of stack argument; on
2029 others, it represents the number of argument registers.
2030
2031 Each machine has a standard machine mode which @var{function} must
2032 have.  The machine description defines macro @code{FUNCTION_MODE} to
2033 expand into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
2034 specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
2035 allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
2036 addressed.
2037
2038 @findex clobber
2039 @item (clobber @var{x})
2040 Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
2041 undescribed value into @var{x}, which must be a @code{reg},
2042 @code{scratch}, @code{parallel} or @code{mem} expression.
2043
2044 One place this is used is in string instructions that store standard
2045 values into particular hard registers.  It may not be worth the
2046 trouble to describe the values that are stored, but it is essential to
2047 inform the compiler that the registers will be altered, lest it
2048 attempt to keep data in them across the string instruction.
2049
2050 If @var{x} is @code{(mem:BLK (const_int 0))}, it means that all memory
2051 locations must be presumed clobbered.  If @var{x} is a @code{parallel},
2052 it has the same meaning as a @code{parallel} in a @code{set} expression.
2053
2054 Note that the machine description classifies certain hard registers as
2055 ``call-clobbered''.  All function call instructions are assumed by
2056 default to clobber these registers, so there is no need to use
2057 @code{clobber} expressions to indicate this fact.  Also, each function
2058 call is assumed to have the potential to alter any memory location,
2059 unless the function is declared @code{const}.
2060
2061 If the last group of expressions in a @code{parallel} are each a
2062 @code{clobber} expression whose arguments are @code{reg} or
2063 @code{match_scratch} (@pxref{RTL Template}) expressions, the combiner
2064 phase can add the appropriate @code{clobber} expressions to an insn it
2065 has constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
2066
2067 This feature can be used, for example, on a machine that whose multiply
2068 and add instructions don't use an MQ register but which has an
2069 add-accumulate instruction that does clobber the MQ register.  Similarly,
2070 a combined instruction might require a temporary register while the
2071 constituent instructions might not.
2072
2073 When a @code{clobber} expression for a register appears inside a
2074 @code{parallel} with other side effects, the register allocator
2075 guarantees that the register is unoccupied both before and after that
2076 insn.  However, the reload phase may allocate a register used for one of
2077 the inputs unless the @samp{&} constraint is specified for the selected
2078 alternative (@pxref{Modifiers}).  You can clobber either a specific hard
2079 register, a pseudo register, or a @code{scratch} expression; in the
2080 latter two cases, GNU CC will allocate a hard register that is available
2081 there for use as a temporary.
2082
2083 For instructions that require a temporary register, you should use
2084 @code{scratch} instead of a pseudo-register because this will allow the
2085 combiner phase to add the @code{clobber} when required.  You do this by
2086 coding (@code{clobber} (@code{match_scratch} @dots{})).  If you do
2087 clobber a pseudo register, use one which appears nowhere else---generate
2088 a new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE.
2089
2090 There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
2091 @code{parallel}: when one of the input operands of the insn is also
2092 clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo register in
2093 the clobber and elsewhere in the insn produces the expected results.
2094
2095 @findex use
2096 @item (use @var{x})
2097 Represents the use of the value of @var{x}.  It indicates that the
2098 value in @var{x} at this point in the program is needed, even though
2099 it may not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will
2100 not attempt to delete previous instructions whose only effect is to
2101 store a value in @var{x}.  @var{x} must be a @code{reg} expression.
2102
2103 In some situations, it may be tempting to add a @code{use} of a
2104 register in a @code{parallel} to describe a situation where the value
2105 of a special register will modify the behaviour of the instruction.
2106 An hypothetical example might be a pattern for an addition that can
2107 either wrap around or use saturating addition depending on the value
2108 of a special control register:
2109
2110 @example
2111 (parallel [(set (reg:SI 2) (unspec:SI [(reg:SI 3) (reg:SI 4)] 0))
2112            (use (reg:SI 1))])
2113 @end example
2114
2115 @noindent
2116
2117 This will not work, several of the optimizers only look at expressions
2118 locally; it is very likely that if you have multiple insns with
2119 identical inputs to the @code{unspec}, they will be optimized away even
2120 if register 1 changes in between.
2121
2122 This means that @code{use} can @emph{only} be used to describe
2123 that the register is live.  You should think twice before adding
2124 @code{use} statements, more often you will want to use @code{unspec}
2125 instead.  The @code{use} RTX is most commonly useful to describe that
2126 a fixed register is implicitly used in an insn.  It is also safe to use
2127 in patterns where the compiler knows for other reasons that the result
2128 of the whole pattern is variable, such as @samp{movstr@var{m}} or
2129 @samp{call} patterns.
2130
2131 During the reload phase, an insn that has a @code{use} as pattern
2132 can carry a reg_equal note.  These @code{use} insns will be deleted
2133 before the reload phase exits.
2134
2135 During the delayed branch scheduling phase, @var{x} may be an insn.
2136 This indicates that @var{x} previously was located at this place in the
2137 code and its data dependencies need to be taken into account.  These
2138 @code{use} insns will be deleted before the delayed branch scheduling
2139 phase exits.
2140
2141 @findex parallel
2142 @item (parallel [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
2143 Represents several side effects performed in parallel.  The square
2144 brackets stand for a vector; the operand of @code{parallel} is a
2145 vector of expressions.  @var{x0}, @var{x1} and so on are individual
2146 side effect expressions---expressions of code @code{set}, @code{call},
2147 @code{return}, @code{clobber} or @code{use}.@refill
2148
2149 ``In parallel'' means that first all the values used in the individual
2150 side-effects are computed, and second all the actual side-effects are
2151 performed.  For example,
2152
2153 @example
2154 (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
2155            (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
2156 @end example
2157
2158 @noindent
2159 says unambiguously that the values of hard register 1 and the memory
2160 location addressed by it are interchanged.  In both places where
2161 @code{(reg:SI 1)} appears as a memory address it refers to the value
2162 in register 1 @emph{before} the execution of the insn.
2163
2164 It follows that it is @emph{incorrect} to use @code{parallel} and
2165 expect the result of one @code{set} to be available for the next one.
2166 For example, people sometimes attempt to represent a jump-if-zero
2167 instruction this way:
2168
2169 @example
2170 (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
2171            (set (pc) (if_then_else
2172                         (eq (cc0) (const_int 0))
2173                         (label_ref @dots{})
2174                         (pc)))])
2175 @end example
2176
2177 @noindent
2178 But this is incorrect, because it says that the jump condition depends
2179 on the condition code value @emph{before} this instruction, not on the
2180 new value that is set by this instruction.
2181
2182 @cindex peephole optimization, RTL representation
2183 Peephole optimization, which takes place together with final assembly
2184 code output, can produce insns whose patterns consist of a @code{parallel}
2185 whose elements are the operands needed to output the resulting
2186 assembler code---often @code{reg}, @code{mem} or constant expressions.
2187 This would not be well-formed RTL at any other stage in compilation,
2188 but it is ok then because no further optimization remains to be done.
2189 However, the definition of the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}, if
2190 any, must deal with such insns if you define any peephole optimizations.
2191
2192 @findex sequence
2193 @item (sequence [@var{insns} @dots{}])
2194 Represents a sequence of insns.  Each of the @var{insns} that appears
2195 in the vector is suitable for appearing in the chain of insns, so it
2196 must be an @code{insn}, @code{jump_insn}, @code{call_insn},
2197 @code{code_label}, @code{barrier} or @code{note}.
2198
2199 A @code{sequence} RTX is never placed in an actual insn during RTL
2200 generation.  It represents the sequence of insns that result from a
2201 @code{define_expand} @emph{before} those insns are passed to
2202 @code{emit_insn} to insert them in the chain of insns.  When actually
2203 inserted, the individual sub-insns are separated out and the
2204 @code{sequence} is forgotten.
2205
2206 After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the insns that
2207 reside in its delay slots are grouped together into a @code{sequence}.
2208 The insn requiring the delay slot is the first insn in the vector;
2209 subsequent insns are to be placed in the delay slot.
2210
2211 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is set on an insn in a delay slot to
2212 indicate that a branch insn should be used that will conditionally annul
2213 the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
2214 @code{INSN_FROM_TARGET_P} indicates that the insn is from the target of
2215 the branch and should be executed only if the branch is taken; otherwise
2216 the insn should be executed only if the branch is not taken.
2217 @xref{Delay Slots}.
2218 @end table
2219
2220 These expression codes appear in place of a side effect, as the body of
2221 an insn, though strictly speaking they do not always describe side
2222 effects as such:
2223
2224 @table @code
2225 @findex asm_input
2226 @item (asm_input @var{s})
2227 Represents literal assembler code as described by the string @var{s}.
2228
2229 @findex unspec
2230 @findex unspec_volatile
2231 @item (unspec [@var{operands} @dots{}] @var{index})
2232 @itemx (unspec_volatile [@var{operands} @dots{}] @var{index})
2233 Represents a machine-specific operation on @var{operands}.  @var{index}
2234 selects between multiple machine-specific operations.
2235 @code{unspec_volatile} is used for volatile operations and operations
2236 that may trap; @code{unspec} is used for other operations.
2237
2238 These codes may appear inside a @code{pattern} of an
2239 insn, inside a @code{parallel}, or inside an expression.
2240
2241 @findex addr_vec
2242 @item (addr_vec:@var{m} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
2243 Represents a table of jump addresses.  The vector elements @var{lr0},
2244 etc., are @code{label_ref} expressions.  The mode @var{m} specifies
2245 how much space is given to each address; normally @var{m} would be
2246 @code{Pmode}.
2247
2248 @findex addr_diff_vec
2249 @item (addr_diff_vec:@var{m} @var{base} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}] @var{min} @var{max} @var{flags})
2250 Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
2251 @var{base}.  The vector elements @var{lr0}, etc., are @code{label_ref}
2252 expressions and so is @var{base}.  The mode @var{m} specifies how much
2253 space is given to each address-difference.  @var{min} and @var{max}
2254 are set up by branch shortening and hold a label with a minimum and a
2255 maximum address, respectively.  @var{flags} indicates the relative
2256 position of @var{base}, @var{min} and @var{max} to the containing insn
2257 and of @var{min} and @var{max} to @var{base}.  See rtl.def for details.@refill
2258 @end table
2259
2260 @node Incdec
2261 @section Embedded Side-Effects on Addresses
2262 @cindex RTL preincrement
2263 @cindex RTL postincrement
2264 @cindex RTL predecrement
2265 @cindex RTL postdecrement
2266
2267 Six special side-effect expression codes appear as memory addresses.
2268
2269 @table @code
2270 @findex pre_dec
2271 @item (pre_dec:@var{m} @var{x})
2272 Represents the side effect of decrementing @var{x} by a standard
2273 amount and represents also the value that @var{x} has after being
2274 decremented.  @var{x} must be a @code{reg} or @code{mem}, but most
2275 machines allow only a @code{reg}.  @var{m} must be the machine mode
2276 for pointers on the machine in use.  The amount @var{x} is decremented
2277 by is the length in bytes of the machine mode of the containing memory
2278 reference of which this expression serves as the address.  Here is an
2279 example of its use:@refill
2280
2281 @example
2282 (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
2283 @end example
2284
2285 @noindent
2286 This says to decrement pseudo register 39 by the length of a @code{DFmode}
2287 value and use the result to address a @code{DFmode} value.
2288
2289 @findex pre_inc
2290 @item (pre_inc:@var{m} @var{x})
2291 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2292
2293 @findex post_dec
2294 @item (post_dec:@var{m} @var{x})
2295 Represents the same side effect as @code{pre_dec} but a different
2296 value.  The value represented here is the value @var{x} has @i{before}
2297 being decremented.
2298
2299 @findex post_inc
2300 @item (post_inc:@var{m} @var{x})
2301 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2302
2303 @findex post_modify
2304 @item (post_modify:@var{m} @var{x} @var{y})
2305
2306 Represents the side effect of setting @var{x} to @var{y} and
2307 represents @var{x} before @var{x} is modified.  @var{x} must be a
2308 @code{reg} or @code{mem}, but most machines allow only a @code{reg}.
2309 @var{m} must be the machine mode for pointers on the machine in use.
2310 The amount @var{x} is decremented by is the length in bytes of the
2311 machine mode of the containing memory reference of which this expression
2312 serves as the address.  Note that this is not currently implemented.
2313
2314 The expression @var{y} must be one of three forms:
2315 @table @code
2316 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{z})},
2317 @code{(minus:@var{m} @var{x} @var{z})}, or
2318 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{i})},
2319 @end table
2320 where @var{z} is an index register and @var{i} is a constant.
2321
2322 Here is an example of its use:@refill
2323
2324 @example
2325 (mem:SF (post_modify:SI (reg:SI 42) (plus (reg:SI 42) (reg:SI 48))))
2326 @end example
2327
2328 This says to modify pseudo register 42 by adding the contents of pseudo
2329 register 48 to it, after the use of what ever 42 points to.
2330
2331 @findex post_modify
2332 @item (pre_modify:@var{m} @var{x} @var{expr})
2333 Similar except side effects happen before the use.
2334 @end table
2335
2336 These embedded side effect expressions must be used with care.  Instruction
2337 patterns may not use them.  Until the @samp{flow} pass of the compiler,
2338 they may occur only to represent pushes onto the stack.  The @samp{flow}
2339 pass finds cases where registers are incremented or decremented in one
2340 instruction and used as an address shortly before or after; these cases are
2341 then transformed to use pre- or post-increment or -decrement.
2342
2343 If a register used as the operand of these expressions is used in
2344 another address in an insn, the original value of the register is used.
2345 Uses of the register outside of an address are not permitted within the
2346 same insn as a use in an embedded side effect expression because such
2347 insns behave differently on different machines and hence must be treated
2348 as ambiguous and disallowed.
2349
2350 An instruction that can be represented with an embedded side effect
2351 could also be represented using @code{parallel} containing an additional
2352 @code{set} to describe how the address register is altered.  This is not
2353 done because machines that allow these operations at all typically
2354 allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
2355 additional parallel stores would require doubling the number of entries
2356 in the machine description.
2357
2358 @node Assembler
2359 @section Assembler Instructions as Expressions
2360 @cindex assembler instructions in RTL
2361
2362 @cindex @code{asm_operands}, usage
2363 The RTX code @code{asm_operands} represents a value produced by a
2364 user-specified assembler instruction.  It is used to represent
2365 an @code{asm} statement with arguments.  An @code{asm} statement with
2366 a single output operand, like this:
2367
2368 @smallexample
2369 asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
2370 @end smallexample
2371
2372 @noindent
2373 is represented using a single @code{asm_operands} RTX which represents
2374 the value that is stored in @code{outputvar}:
2375
2376 @smallexample
2377 (set @var{rtx-for-outputvar}
2378      (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
2379                    [@var{rtx-for-addition-result} @var{rtx-for-*z}]
2380                    [(asm_input:@var{m1} "g")
2381                     (asm_input:@var{m2} "di")]))
2382 @end smallexample
2383
2384 @noindent
2385 Here the operands of the @code{asm_operands} RTX are the assembler
2386 template string, the output-operand's constraint, the index-number of the
2387 output operand among the output operands specified, a vector of input
2388 operand RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The
2389 mode @var{m1} is the mode of the sum @code{x+y}; @var{m2} is that of
2390 @code{*z}.
2391
2392 When an @code{asm} statement has multiple output values, its insn has
2393 several such @code{set} RTX's inside of a @code{parallel}.  Each @code{set}
2394 contains a @code{asm_operands}; all of these share the same assembler
2395 template and vectors, but each contains the constraint for the respective
2396 output operand.  They are also distinguished by the output-operand index
2397 number, which is 0, 1, @dots{} for successive output operands.
2398
2399 @node Insns
2400 @section Insns
2401 @cindex insns
2402
2403 The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
2404 chain of objects called @dfn{insns}.  Insns are expressions with
2405 special codes that are used for no other purpose.  Some insns are
2406 actual instructions; others represent dispatch tables for @code{switch}
2407 statements; others represent labels to jump to or various sorts of
2408 declarative information.
2409
2410 In addition to its own specific data, each insn must have a unique
2411 id-number that distinguishes it from all other insns in the current
2412 function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
2413 same id-number may be present in multiple places in a function, but
2414 these copies will always be identical and will only appear inside a
2415 @code{sequence}), and chain pointers to the preceding and following
2416 insns.  These three fields occupy the same position in every insn,
2417 independent of the expression code of the insn.  They could be accessed
2418 with @code{XEXP} and @code{XINT}, but instead three special macros are
2419 always used:
2420
2421 @table @code
2422 @findex INSN_UID
2423 @item INSN_UID (@var{i})
2424 Accesses the unique id of insn @var{i}.
2425
2426 @findex PREV_INSN
2427 @item PREV_INSN (@var{i})
2428 Accesses the chain pointer to the insn preceding @var{i}.
2429 If @var{i} is the first insn, this is a null pointer.
2430
2431 @findex NEXT_INSN
2432 @item NEXT_INSN (@var{i})
2433 Accesses the chain pointer to the insn following @var{i}.
2434 If @var{i} is the last insn, this is a null pointer.
2435 @end table
2436
2437 @findex get_insns
2438 @findex get_last_insn
2439 The first insn in the chain is obtained by calling @code{get_insns}; the
2440 last insn is the result of calling @code{get_last_insn}.  Within the
2441 chain delimited by these insns, the @code{NEXT_INSN} and
2442 @code{PREV_INSN} pointers must always correspond: if @var{insn} is not
2443 the first insn,
2444
2445 @example
2446 NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2447 @end example
2448
2449 @noindent
2450 is always true and if @var{insn} is not the last insn,
2451
2452 @example
2453 PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2454 @end example
2455
2456 @noindent
2457 is always true.
2458
2459 After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
2460 @code{sequence} expressions, which contain a vector of insns.  The value
2461 of @code{NEXT_INSN} in all but the last of these insns is the next insn
2462 in the vector; the value of @code{NEXT_INSN} of the last insn in the vector
2463 is the same as the value of @code{NEXT_INSN} for the @code{sequence} in
2464 which it is contained.  Similar rules apply for @code{PREV_INSN}.
2465
2466 This means that the above invariants are not necessarily true for insns
2467 inside @code{sequence} expressions.  Specifically, if @var{insn} is the
2468 first insn in a @code{sequence}, @code{NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn}))}
2469 is the insn containing the @code{sequence} expression, as is the value
2470 of @code{PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn}))} is @var{insn} is the last
2471 insn in the @code{sequence} expression.  You can use these expressions
2472 to find the containing @code{sequence} expression.@refill
2473
2474 Every insn has one of the following six expression codes:
2475
2476 @table @code
2477 @findex insn
2478 @item insn
2479 The expression code @code{insn} is used for instructions that do not jump
2480 and do not do function calls.  @code{sequence} expressions are always
2481 contained in insns with code @code{insn} even if one of those insns
2482 should jump or do function calls.
2483
2484 Insns with code @code{insn} have four additional fields beyond the three
2485 mandatory ones listed above.  These four are described in a table below.
2486
2487 @findex jump_insn
2488 @item jump_insn
2489 The expression code @code{jump_insn} is used for instructions that may
2490 jump (or, more generally, may contain @code{label_ref} expressions).  If
2491 there is an instruction to return from the current function, it is
2492 recorded as a @code{jump_insn}.
2493
2494 @findex JUMP_LABEL
2495 @code{jump_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
2496 accessed in the same way and in addition contain a field
2497 @code{JUMP_LABEL} which is defined once jump optimization has completed.
2498
2499 For simple conditional and unconditional jumps, this field contains the
2500 @code{code_label} to which this insn will (possibly conditionally)
2501 branch.  In a more complex jump, @code{JUMP_LABEL} records one of the
2502 labels that the insn refers to; the only way to find the others
2503 is to scan the entire body of the insn.
2504
2505 Return insns count as jumps, but since they do not refer to any labels,
2506 they have zero in the @code{JUMP_LABEL} field.
2507
2508 @findex call_insn
2509 @item call_insn
2510 The expression code @code{call_insn} is used for instructions that may do
2511 function calls.  It is important to distinguish these instructions because
2512 they imply that certain registers and memory locations may be altered
2513 unpredictably.
2514
2515 @findex CALL_INSN_FUNCTION_USAGE
2516 @code{call_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
2517 accessed in the same way and in addition contain a field
2518 @code{CALL_INSN_FUNCTION_USAGE}, which contains a list (chain of
2519 @code{expr_list} expressions) containing @code{use} and @code{clobber}
2520 expressions that denote hard registers used or clobbered by the called
2521 function.  A register specified in a @code{clobber} in this list is
2522 modified @emph{after} the execution of the @code{call_insn}, while a
2523 register in a @code{clobber} in the body of the @code{call_insn} is
2524 clobbered before the insn completes execution.  @code{clobber}
2525 expressions in this list augment registers specified in
2526 @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register Basics}).
2527
2528 @findex code_label
2529 @findex CODE_LABEL_NUMBER
2530 @item code_label
2531 A @code{code_label} insn represents a label that a jump insn can jump
2532 to.  It contains two special fields of data in addition to the three
2533 standard ones.  @code{CODE_LABEL_NUMBER} is used to hold the @dfn{label
2534 number}, a number that identifies this label uniquely among all the
2535 labels in the compilation (not just in the current function).
2536 Ultimately, the label is represented in the assembler output as an
2537 assembler label, usually of the form @samp{L@var{n}} where @var{n} is
2538 the label number.
2539
2540 When a @code{code_label} appears in an RTL expression, it normally
2541 appears within a @code{label_ref} which represents the address of
2542 the label, as a number.
2543
2544 @findex LABEL_NUSES
2545 The field @code{LABEL_NUSES} is only defined once the jump optimization
2546 phase is completed and contains the number of times this label is
2547 referenced in the current function.
2548
2549 @findex LABEL_ALTERNATE_NAME
2550 The field @code{LABEL_ALTERNATE_NAME} is used to associate a name with
2551 a @code{code_label}.  If this field is defined, the alternate name will
2552 be emitted instead of an internally generated label name.
2553
2554 @findex barrier
2555 @item barrier
2556 Barriers are placed in the instruction stream when control cannot flow
2557 past them.  They are placed after unconditional jump instructions to
2558 indicate that the jumps are unconditional and after calls to
2559 @code{volatile} functions, which do not return (e.g., @code{exit}).
2560 They contain no information beyond the three standard fields.
2561
2562 @findex note
2563 @findex NOTE_LINE_NUMBER
2564 @findex NOTE_SOURCE_FILE
2565 @item note
2566 @code{note} insns are used to represent additional debugging and
2567 declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
2568 integer which is accessed with the macro @code{NOTE_LINE_NUMBER} and a
2569 string accessed with @code{NOTE_SOURCE_FILE}.
2570
2571 If @code{NOTE_LINE_NUMBER} is positive, the note represents the
2572 position of a source line and @code{NOTE_SOURCE_FILE} is the source file name
2573 that the line came from.  These notes control generation of line
2574 number data in the assembler output.
2575
2576 Otherwise, @code{NOTE_LINE_NUMBER} is not really a line number but a
2577 code with one of the following values (and @code{NOTE_SOURCE_FILE}
2578 must contain a null pointer):
2579
2580 @table @code
2581 @findex NOTE_INSN_DELETED
2582 @item NOTE_INSN_DELETED
2583 Such a note is completely ignorable.  Some passes of the compiler
2584 delete insns by altering them into notes of this kind.
2585
2586 @findex NOTE_INSN_BLOCK_BEG
2587 @findex NOTE_INSN_BLOCK_END
2588 @item NOTE_INSN_BLOCK_BEG
2589 @itemx NOTE_INSN_BLOCK_END
2590 These types of notes indicate the position of the beginning and end
2591 of a level of scoping of variable names.  They control the output
2592 of debugging information.
2593
2594 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
2595 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_END
2596 @item NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
2597 @itemx NOTE_INSN_EH_REGION_END
2598 These types of notes indicate the position of the beginning and end of a
2599 level of scoping for exception handling.  @code{NOTE_BLOCK_NUMBER}
2600 identifies which @code{CODE_LABEL} is associated with the given region.
2601
2602 @findex NOTE_INSN_LOOP_BEG
2603 @findex NOTE_INSN_LOOP_END
2604 @item NOTE_INSN_LOOP_BEG
2605 @itemx NOTE_INSN_LOOP_END
2606 These types of notes indicate the position of the beginning and end
2607 of a @code{while} or @code{for} loop.  They enable the loop optimizer
2608 to find loops quickly.
2609
2610 @findex NOTE_INSN_LOOP_CONT
2611 @item NOTE_INSN_LOOP_CONT
2612 Appears at the place in a loop that @code{continue} statements jump to.
2613
2614 @findex NOTE_INSN_LOOP_VTOP
2615 @item NOTE_INSN_LOOP_VTOP
2616 This note indicates the place in a loop where the exit test begins for
2617 those loops in which the exit test has been duplicated.  This position
2618 becomes another virtual start of the loop when considering loop
2619 invariants. 
2620
2621 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_END
2622 @item NOTE_INSN_FUNCTION_END
2623 Appears near the end of the function body, just before the label that
2624 @code{return} statements jump to (on machine where a single instruction
2625 does not suffice for returning).  This note may be deleted by jump
2626 optimization.
2627
2628 @findex NOTE_INSN_SETJMP
2629 @item NOTE_INSN_SETJMP
2630 Appears following each call to @code{setjmp} or a related function.
2631 @end table
2632
2633 These codes are printed symbolically when they appear in debugging dumps.
2634 @end table
2635
2636 @cindex @code{TImode}, in @code{insn}
2637 @cindex @code{HImode}, in @code{insn}
2638 @cindex @code{QImode}, in @code{insn}
2639 The machine mode of an insn is normally @code{VOIDmode}, but some
2640 phases use the mode for various purposes. 
2641
2642 The common subexpression elimination pass sets the mode of an insn to
2643 @code{QImode} when it is the first insn in a block that has already
2644 been processed.
2645
2646 The second Haifa scheduling pass, for targets that can multiple issue,
2647 sets the mode of an insn to @code{TImode} when it is believed that the
2648 instruction begins an issue group.  That is, when the instruction 
2649 cannot issue simultaneously with the previous.  This may be relied on
2650 by later passes, in particular machine-dependant reorg.
2651
2652 Here is a table of the extra fields of @code{insn}, @code{jump_insn}
2653 and @code{call_insn} insns:
2654
2655 @table @code
2656 @findex PATTERN
2657 @item PATTERN (@var{i})
2658 An expression for the side effect performed by this insn.  This must be
2659 one of the following codes: @code{set}, @code{call}, @code{use},
2660 @code{clobber}, @code{return}, @code{asm_input}, @code{asm_output},
2661 @code{addr_vec}, @code{addr_diff_vec}, @code{trap_if}, @code{unspec},
2662 @code{unspec_volatile}, @code{parallel}, or @code{sequence}.  If it is a @code{parallel},
2663 each element of the @code{parallel} must be one these codes, except that
2664 @code{parallel} expressions cannot be nested and @code{addr_vec} and
2665 @code{addr_diff_vec} are not permitted inside a @code{parallel} expression.
2666
2667 @findex INSN_CODE
2668 @item INSN_CODE (@var{i})
2669 An integer that says which pattern in the machine description matches
2670 this insn, or -1 if the matching has not yet been attempted.
2671
2672 Such matching is never attempted and this field remains -1 on an insn
2673 whose pattern consists of a single @code{use}, @code{clobber},
2674 @code{asm_input}, @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} expression.
2675
2676 @findex asm_noperands
2677 Matching is also never attempted on insns that result from an @code{asm}
2678 statement.  These contain at least one @code{asm_operands} expression.
2679 The function @code{asm_noperands} returns a non-negative value for
2680 such insns.
2681
2682 In the debugging output, this field is printed as a number followed by
2683 a symbolic representation that locates the pattern in the @file{md}
2684 file as some small positive or negative offset from a named pattern.
2685
2686 @findex LOG_LINKS
2687 @item LOG_LINKS (@var{i})
2688 A list (chain of @code{insn_list} expressions) giving information about
2689 dependencies between instructions within a basic block.  Neither a jump
2690 nor a label may come between the related insns.
2691
2692 @findex REG_NOTES
2693 @item REG_NOTES (@var{i})
2694 A list (chain of @code{expr_list} and @code{insn_list} expressions)
2695 giving miscellaneous information about the insn.  It is often
2696 information pertaining to the registers used in this insn.
2697 @end table
2698
2699 The @code{LOG_LINKS} field of an insn is a chain of @code{insn_list}
2700 expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn,
2701 and the second is another @code{insn_list} expression (the next one in
2702 the chain).  The last @code{insn_list} in the chain has a null pointer
2703 as second operand.  The significant thing about the chain is which
2704 insns appear in it (as first operands of @code{insn_list}
2705 expressions).  Their order is not significant.
2706
2707 This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a null
2708 pointer until then.  Flow only adds links for those data dependencies
2709 which can be used for instruction combination.  For each insn, the flow
2710 analysis pass adds a link to insns which store into registers values
2711 that are used for the first time in this insn.  The instruction
2712 scheduling pass adds extra links so that every dependence will be
2713 represented.  Links represent data dependencies, antidependencies and
2714 output dependencies; the machine mode of the link distinguishes these
2715 three types: antidependencies have mode @code{REG_DEP_ANTI}, output
2716 dependencies have mode @code{REG_DEP_OUTPUT}, and data dependencies have
2717 mode @code{VOIDmode}.
2718
2719 The @code{REG_NOTES} field of an insn is a chain similar to the
2720 @code{LOG_LINKS} field but it includes @code{expr_list} expressions in
2721 addition to @code{insn_list} expressions.  There are several kinds of
2722 register notes, which are distinguished by the machine mode, which in a
2723 register note is really understood as being an @code{enum reg_note}.
2724 The first operand @var{op} of the note is data whose meaning depends on
2725 the kind of note.
2726
2727 @findex REG_NOTE_KIND
2728 @findex PUT_REG_NOTE_KIND
2729 The macro @code{REG_NOTE_KIND (@var{x})} returns the kind of
2730 register note.  Its counterpart, the macro @code{PUT_REG_NOTE_KIND
2731 (@var{x}, @var{newkind})} sets the register note type of @var{x} to be
2732 @var{newkind}.
2733
2734 Register notes are of three classes: They may say something about an
2735 input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
2736 they may create a linkage between two insns.  There are also a set
2737 of values that are only used in @code{LOG_LINKS}.
2738
2739 These register notes annotate inputs to an insn:
2740
2741 @table @code
2742 @findex REG_DEAD 
2743 @item REG_DEAD
2744 The value in @var{op} dies in this insn; that is to say, altering the
2745 value immediately after this insn would not affect the future behavior
2746 of the program.  
2747
2748 This does not necessarily mean that the register @var{op} has no useful
2749 value after this insn since it may also be an output of the insn.  In
2750 such a case, however, a @code{REG_DEAD} note would be redundant and is
2751 usually not present until after the reload pass, but no code relies on
2752 this fact.
2753
2754 @findex REG_INC
2755 @item REG_INC
2756 The register @var{op} is incremented (or decremented; at this level
2757 there is no distinction) by an embedded side effect inside this insn.
2758 This means it appears in a @code{post_inc}, @code{pre_inc},
2759 @code{post_dec} or @code{pre_dec} expression.
2760
2761 @findex REG_NONNEG
2762 @item REG_NONNEG
2763 The register @var{op} is known to have a nonnegative value when this
2764 insn is reached.  This is used so that decrement and branch until zero
2765 instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
2766
2767 The @code{REG_NONNEG} note is added to insns only if the machine
2768 description has a @samp{decrement_and_branch_until_zero} pattern.
2769
2770 @findex REG_NO_CONFLICT
2771 @item REG_NO_CONFLICT
2772 This insn does not cause a conflict between @var{op} and the item
2773 being set by this insn even though it might appear that it does.
2774 In other words, if the destination register and @var{op} could
2775 otherwise be assigned the same register, this insn does not
2776 prevent that assignment.
2777
2778 Insns with this note are usually part of a block that begins with a
2779 @code{clobber} insn specifying a multi-word pseudo register (which will
2780 be the output of the block), a group of insns that each set one word of
2781 the value and have the @code{REG_NO_CONFLICT} note attached, and a final
2782 insn that copies the output to itself with an attached @code{REG_EQUAL}
2783 note giving the expression being computed.  This block is encapsulated
2784 with @code{REG_LIBCALL} and @code{REG_RETVAL} notes on the first and
2785 last insns, respectively.
2786
2787 @findex REG_LABEL
2788 @item REG_LABEL
2789 This insn uses @var{op}, a @code{code_label}, but is not a
2790 @code{jump_insn}, or it is a @code{jump_insn} that required the label to
2791 be held in a register.  The presence of this note allows jump
2792 optimization to be aware that @var{op} is, in fact, being used, and flow
2793 optimization to build an accurate flow graph.
2794 @end table
2795
2796 The following notes describe attributes of outputs of an insn:
2797
2798 @table @code
2799 @findex REG_EQUIV
2800 @findex REG_EQUAL
2801 @item REG_EQUIV
2802 @itemx REG_EQUAL
2803 This note is only valid on an insn that sets only one register and
2804 indicates that that register will be equal to @var{op} at run time; the
2805 scope of this equivalence differs between the two types of notes.  The
2806 value which the insn explicitly copies into the register may look
2807 different from @var{op}, but they will be equal at run time.  If the
2808 output of the single @code{set} is a @code{strict_low_part} expression,
2809 the note refers to the register that is contained in @code{SUBREG_REG}
2810 of the @code{subreg} expression.
2811  
2812 For @code{REG_EQUIV}, the register is equivalent to @var{op} throughout
2813 the entire function, and could validly be replaced in all its
2814 occurrences by @var{op}.  (``Validly'' here refers to the data flow of
2815 the program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
2816 example, when a constant is loaded into a register that is never
2817 assigned any other value, this kind of note is used.
2818
2819 When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a function,
2820 a note of this kind records that the register is equivalent to the stack
2821 slot where the parameter was passed.  Although in this case the register
2822 may be set by other insns, it is still valid to replace the register
2823 by the stack slot throughout the function.
2824
2825 A @code{REG_EQUIV} note is also used on an instruction which copies a
2826 register parameter into a pseudo-register at entry to a function, if
2827 there is a stack slot where that parameter could be stored.  Although
2828 other insns may set the pseudo-register, it is valid for the compiler to
2829 replace the pseudo-register by stack slot throughout the function,
2830 provided the compiler ensures that the stack slot is properly
2831 initialized by making the replacement in the initial copy instruction as
2832 well.  This is used on machines for which the calling convention
2833 allocates stack space for register parameters.  See
2834 @code{REG_PARM_STACK_SPACE} in @ref{Stack Arguments}.
2835
2836 In the case of @code{REG_EQUAL}, the register that is set by this insn
2837 will be equal to @var{op} at run time at the end of this insn but not
2838 necessarily elsewhere in the function.  In this case, @var{op}
2839 is typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence of
2840 insns such as a library call is used to perform an arithmetic operation,
2841 this kind of note is attached to the insn that produces or copies the
2842 final value.
2843
2844 These two notes are used in different ways by the compiler passes.
2845 @code{REG_EQUAL} is used by passes prior to register allocation (such as
2846 common subexpression elimination and loop optimization) to tell them how
2847 to think of that value.  @code{REG_EQUIV} notes are used by register
2848 allocation to indicate that there is an available substitute expression
2849 (either a constant or a @code{mem} expression for the location of a
2850 parameter on the stack) that may be used in place of a register if
2851 insufficient registers are available.
2852
2853 Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
2854 @code{REG_EQUIV} note and are not useful to the early optimization
2855 passes and pseudo registers that are equivalent to a memory location
2856 throughout there entire life, which is not detected until later in
2857 the compilation, all equivalences are initially indicated by an attached
2858 @code{REG_EQUAL} note.  In the early stages of register allocation, a
2859 @code{REG_EQUAL} note is changed into a @code{REG_EQUIV} note if
2860 @var{op} is a constant and the insn represents the only set of its
2861 destination register.
2862
2863 Thus, compiler passes prior to register allocation need only check for
2864 @code{REG_EQUAL} notes and passes subsequent to register allocation
2865 need only check for @code{REG_EQUIV} notes.
2866
2867 @findex REG_UNUSED
2868 @item REG_UNUSED
2869 The register @var{op} being set by this insn will not be used in a
2870 subsequent insn.  This differs from a @code{REG_DEAD} note, which
2871 indicates that the value in an input will not be used subsequently.
2872 These two notes are independent; both may be present for the same
2873 register.
2874
2875 @findex REG_WAS_0
2876 @item REG_WAS_0
2877 The single output of this insn contained zero before this insn.
2878 @var{op} is the insn that set it to zero.  You can rely on this note if
2879 it is present and @var{op} has not been deleted or turned into a @code{note};
2880 its absence implies nothing.
2881 @end table
2882
2883 These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs: one
2884 insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which has
2885 the inverse note pointing back to the first insn.
2886
2887 @table @code
2888 @findex REG_RETVAL
2889 @item REG_RETVAL
2890 This insn copies the value of a multi-insn sequence (for example, a
2891 library call), and @var{op} is the first insn of the sequence (for a
2892 library call, the first insn that was generated to set up the arguments
2893 for the library call).
2894
2895 Loop optimization uses this note to treat such a sequence as a single
2896 operation for code motion purposes and flow analysis uses this note to
2897 delete such sequences whose results are dead.
2898
2899 A @code{REG_EQUAL} note will also usually be attached to this insn to 
2900 provide the expression being computed by the sequence.
2901
2902 These notes will be deleted after reload, since they are no longer
2903 accurate or useful.
2904
2905 @findex REG_LIBCALL
2906 @item REG_LIBCALL
2907 This is the inverse of @code{REG_RETVAL}: it is placed on the first
2908 insn of a multi-insn sequence, and it points to the last one.
2909
2910 These notes are deleted after reload, since they are no longer useful or 
2911 accurate.
2912
2913 @findex REG_CC_SETTER
2914 @findex REG_CC_USER
2915 @item REG_CC_SETTER
2916 @itemx REG_CC_USER
2917 On machines that use @code{cc0}, the insns which set and use @code{cc0}
2918 set and use @code{cc0} are adjacent.  However, when branch delay slot
2919 filling is done, this may no longer be true.  In this case a
2920 @code{REG_CC_USER} note will be placed on the insn setting @code{cc0} to
2921 point to the insn using @code{cc0} and a @code{REG_CC_SETTER} note will
2922 be placed on the insn using @code{cc0} to point to the insn setting
2923 @code{cc0}.@refill
2924 @end table
2925
2926 These values are only used in the @code{LOG_LINKS} field, and indicate
2927 the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
2928 a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
2929 they simply have mode @code{VOIDmode}, and are printed without any
2930 descriptive text.
2931
2932 @table @code
2933 @findex REG_DEP_ANTI
2934 @item REG_DEP_ANTI
2935 This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
2936
2937 @findex REG_DEP_OUTPUT
2938 @item REG_DEP_OUTPUT
2939 This indicates an output dependence (a write after write dependence).
2940 @end table
2941
2942 These notes describe information gathered from gcov profile data.  They
2943 are stored in the @code{REG_NOTES} field of an insn as an
2944 @code{expr_list}.
2945
2946 @table @code
2947 @findex REG_EXEC_COUNT
2948 @item REG_EXEC_COUNT
2949 This is used to indicate the number of times a basic block was executed
2950 according to the profile data.  The note is attached to the first insn in
2951 the basic block.
2952
2953 @findex REG_BR_PROB
2954 @item REG_BR_PROB
2955 This is used to specify the ratio of branches to non-branches of a
2956 branch insn according to the profile data.  The value is stored as a
2957 value between 0 and REG_BR_PROB_BASE; larger values indicate a higher
2958 probability that the branch will be taken.
2959
2960 @findex REG_BR_PRED
2961 @item REG_BR_PRED
2962 These notes are found in JUMP insns after delayed branch scheduling
2963 has taken place.  They indicate both the direction and the likelihood
2964 of the JUMP.  The format is a bitmask of ATTR_FLAG_* values.
2965
2966 @findex REG_FRAME_RELATED_EXPR
2967 @item REG_FRAME_RELATED_EXPR
2968 This is used on an RTX_FRAME_RELATED_P insn wherein the attached expression
2969 is used in place of the actual insn pattern.  This is done in cases where
2970 the pattern is either complex or misleading.
2971 @end table
2972
2973 For convenience, the machine mode in an @code{insn_list} or
2974 @code{expr_list} is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
2975
2976 @findex insn_list
2977 @findex expr_list
2978 The only difference between the expression codes @code{insn_list} and
2979 @code{expr_list} is that the first operand of an @code{insn_list} is
2980 assumed to be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's
2981 unique id; the first operand of an @code{expr_list} is printed in the
2982 ordinary way as an expression.
2983
2984 @node Calls
2985 @section RTL Representation of Function-Call Insns
2986 @cindex calling functions in RTL
2987 @cindex RTL function-call insns
2988 @cindex function-call insns
2989
2990 Insns that call subroutines have the RTL expression code @code{call_insn}.
2991 These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a special
2992 RTL expression code, @code{call}.
2993
2994 @cindex @code{call} usage
2995 A @code{call} expression has two operands, as follows:
2996
2997 @example
2998 (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes})
2999 @end example
3000
3001 @noindent
3002 Here @var{nbytes} is an operand that represents the number of bytes of
3003 argument data being passed to the subroutine, @var{fm} is a machine mode
3004 (which must equal as the definition of the @code{FUNCTION_MODE} macro in
3005 the machine description) and @var{addr} represents the address of the
3006 subroutine.
3007
3008 For a subroutine that returns no value, the @code{call} expression as
3009 shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
3010 also contain @code{use} or @code{clobber} expressions.
3011
3012 @cindex @code{BLKmode}, and function return values
3013 For a subroutine that returns a value whose mode is not @code{BLKmode},
3014 the value is returned in a hard register.  If this register's number is
3015 @var{r}, then the body of the call insn looks like this:
3016
3017 @example
3018 (set (reg:@var{m} @var{r})
3019      (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes}))
3020 @end example
3021
3022 @noindent
3023 This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
3024 appropriate register receives a useful value in this insn.
3025
3026 When a subroutine returns a @code{BLKmode} value, it is handled by
3027 passing to the subroutine the address of a place to store the value.
3028 So the call insn itself does not ``return'' any value, and it has the
3029 same RTL form as a call that returns nothing.
3030
3031 On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
3032 for example to contain the return address.  @code{call_insn} insns
3033 on these machines should have a body which is a @code{parallel}
3034 that contains both the @code{call} expression and @code{clobber}
3035 expressions that indicate which registers are destroyed.  Similarly,
3036 if the call instruction requires some register other than the stack
3037 pointer that is not explicitly mentioned it its RTL, a @code{use}
3038 subexpression should mention that register.
3039
3040 Functions that are called are assumed to modify all registers listed in
3041 the configuration macro @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
3042 Basics}) and, with the exception of @code{const} functions and library
3043 calls, to modify all of memory.
3044
3045 Insns containing just @code{use} expressions directly precede the
3046 @code{call_insn} insn to indicate which registers contain inputs to the
3047 function.  Similarly, if registers other than those in
3048 @code{CALL_USED_REGISTERS} are clobbered by the called function, insns
3049 containing a single @code{clobber} follow immediately after the call to
3050 indicate which registers.
3051
3052 @node Sharing
3053 @section Structure Sharing Assumptions
3054 @cindex sharing of RTL components
3055 @cindex RTL structure sharing assumptions
3056
3057 The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are unique;
3058 there do not exist two distinct objects representing the same value.
3059 In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL expression
3060 object of a certain kind appears in more than one place in the
3061 containing structure.
3062
3063 These assumptions refer to a single function; except for the RTL
3064 objects that describe global variables and external functions,
3065 and a few standard objects such as small integer constants,
3066 no RTL objects are common to two functions.
3067
3068 @itemize @bullet
3069 @cindex @code{reg}, RTL sharing
3070 @item
3071 Each pseudo-register has only a single @code{reg} object to represent it,
3072 and therefore only a single machine mode.
3073
3074 @cindex symbolic label
3075 @cindex @code{symbol_ref}, RTL sharing
3076 @item
3077 For any symbolic label, there is only one @code{symbol_ref} object
3078 referring to it.
3079
3080 @cindex @code{const_int}, RTL sharing
3081 @item
3082 All @code{const_int} expressions with equal values are shared.
3083
3084 @cindex @code{pc}, RTL sharing
3085 @item
3086 There is only one @code{pc} expression.
3087
3088 @cindex @code{cc0}, RTL sharing
3089 @item
3090 There is only one @code{cc0} expression.
3091
3092 @cindex @code{const_double}, RTL sharing
3093 @item
3094 There is only one @code{const_double} expression with value 0 for
3095 each floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
3096
3097 @cindex @code{label_ref}, RTL sharing
3098 @cindex @code{scratch}, RTL sharing
3099 @item
3100 No @code{label_ref} or @code{scratch} appears in more than one place in
3101 the RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
3102 the insns in the function and assume that each time a @code{label_ref}
3103 or @code{scratch} is seen it is distinct from all others that are seen.
3104
3105 @cindex @code{mem}, RTL sharing
3106 @item
3107 Only one @code{mem} object is normally created for each static
3108 variable or stack slot, so these objects are frequently shared in all
3109 the places they appear.  However, separate but equal objects for these
3110 variables are occasionally made.
3111
3112 @cindex @code{asm_operands}, RTL sharing
3113 @item
3114 When a single @code{asm} statement has multiple output operands, a
3115 distinct @code{asm_operands} expression is made for each output operand.
3116 However, these all share the vector which contains the sequence of input
3117 operands.  This sharing is used later on to test whether two
3118 @code{asm_operands} expressions come from the same statement, so all
3119 optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
3120 vector at all.
3121
3122 @item
3123 No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
3124 except as described above.  Many passes of the compiler rely on this
3125 by assuming that they can modify RTL objects in place without unwanted
3126 side-effects on other insns.
3127
3128 @findex unshare_all_rtl
3129 @item
3130 During initial RTL generation, shared structure is freely introduced.
3131 After all the RTL for a function has been generated, all shared
3132 structure is copied by @code{unshare_all_rtl} in @file{emit-rtl.c},
3133 after which the above rules are guaranteed to be followed.
3134
3135 @findex copy_rtx_if_shared
3136 @item
3137 During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
3138 temporarily.  However, the shared structure is copied before the
3139 combiner is finished with the insn.  This is done by calling
3140 @code{copy_rtx_if_shared}, which is a subroutine of
3141 @code{unshare_all_rtl}.
3142 @end itemize
3143
3144 @node Reading RTL
3145 @section Reading RTL
3146
3147 To read an RTL object from a file, call @code{read_rtx}.  It takes one
3148 argument, a stdio stream, and returns a single RTL object.
3149
3150 Reading RTL from a file is very slow.  This is not currently a
3151 problem since reading RTL occurs only as part of building the
3152 compiler.
3153
3154 People frequently have the idea of using RTL stored as text in a file as
3155 an interface between a language front end and the bulk of GNU CC.  This
3156 idea is not feasible.
3157
3158 GNU CC was designed to use RTL internally only.  Correct RTL for a given
3159 program is very dependent on the particular target machine.  And the RTL
3160 does not contain all the information about the program.
3161
3162 The proper way to interface GNU CC to a new language front end is with
3163 the ``tree'' data structure.  There is no manual for this data
3164 structure, but it is described in the files @file{tree.h} and
3165 @file{tree.def}.