OSDN Git Service

* Check in merge from gcc2. See ChangeLog.11 and ChangeLog.12
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / rtl.texi
1 @c Copyright (C) 1988, 89, 92, 94, 97, 1998 Free Software Foundation, Inc.
2 @c This is part of the GCC manual.
3 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
4
5 @node RTL
6 @chapter RTL Representation
7 @cindex RTL representation
8 @cindex representation of RTL
9 @cindex Register Transfer Language (RTL)
10
11 Most of the work of the compiler is done on an intermediate representation
12 called register transfer language.  In this language, the instructions to be
13 output are described, pretty much one by one, in an algebraic form that
14 describes what the instruction does.
15
16 RTL is inspired by Lisp lists.  It has both an internal form, made up of
17 structures that point at other structures, and a textual form that is used
18 in the machine description and in printed debugging dumps.  The textual
19 form uses nested parentheses to indicate the pointers in the internal form.
20
21 @menu
22 * RTL Objects::       Expressions vs vectors vs strings vs integers.
23 * Accessors::         Macros to access expression operands or vector elts.
24 * Flags::             Other flags in an RTL expression.
25 * Machine Modes::     Describing the size and format of a datum.
26 * Constants::         Expressions with constant values.
27 * Regs and Memory::   Expressions representing register contents or memory.
28 * Arithmetic::        Expressions representing arithmetic on other expressions.
29 * Comparisons::       Expressions representing comparison of expressions.
30 * Bit Fields::        Expressions representing bitfields in memory or reg.
31 * Conversions::       Extending, truncating, floating or fixing.
32 * RTL Declarations::  Declaring volatility, constancy, etc.
33 * Side Effects::      Expressions for storing in registers, etc.
34 * Incdec::            Embedded side-effects for autoincrement addressing.
35 * Assembler::         Representing @code{asm} with operands.
36 * Insns::             Expression types for entire insns.
37 * Calls::             RTL representation of function call insns.
38 * Sharing::           Some expressions are unique; others *must* be copied.
39 * Reading RTL::       Reading textual RTL from a file.
40 @end menu
41
42 @node RTL Objects, Accessors, RTL, RTL
43 @section RTL Object Types
44 @cindex RTL object types
45
46 @cindex RTL integers
47 @cindex RTL strings
48 @cindex RTL vectors
49 @cindex RTL expression
50 @cindex RTX (See RTL)
51 RTL uses five kinds of objects: expressions, integers, wide integers,
52 strings and vectors.  Expressions are the most important ones.  An RTL
53 expression (``RTX'', for short) is a C structure, but it is usually
54 referred to with a pointer; a type that is given the typedef name
55 @code{rtx}.
56
57 An integer is simply an @code{int}; their written form uses decimal digits.
58 A wide integer is an integral object whose type is @code{HOST_WIDE_INT}
59 (@pxref{Config}); their written form uses decimal digits.
60
61 A string is a sequence of characters.  In core it is represented as a
62 @code{char *} in usual C fashion, and it is written in C syntax as well.
63 However, strings in RTL may never be null.  If you write an empty string in
64 a machine description, it is represented in core as a null pointer rather
65 than as a pointer to a null character.  In certain contexts, these null
66 pointers instead of strings are valid.  Within RTL code, strings are most
67 commonly found inside @code{symbol_ref} expressions, but they appear in
68 other contexts in the RTL expressions that make up machine descriptions.  
69
70 A vector contains an arbitrary number of pointers to expressions.  The
71 number of elements in the vector is explicitly present in the vector.
72 The written form of a vector consists of square brackets
73 (@samp{[@dots{}]}) surrounding the elements, in sequence and with
74 whitespace separating them.  Vectors of length zero are not created;
75 null pointers are used instead.
76
77 @cindex expression codes
78 @cindex codes, RTL expression
79 @findex GET_CODE
80 @findex PUT_CODE
81 Expressions are classified by @dfn{expression codes} (also called RTX
82 codes).  The expression code is a name defined in @file{rtl.def}, which is
83 also (in upper case) a C enumeration constant.  The possible expression
84 codes and their meanings are machine-independent.  The code of an RTX can
85 be extracted with the macro @code{GET_CODE (@var{x})} and altered with
86 @code{PUT_CODE (@var{x}, @var{newcode})}.
87
88 The expression code determines how many operands the expression contains,
89 and what kinds of objects they are.  In RTL, unlike Lisp, you cannot tell
90 by looking at an operand what kind of object it is.  Instead, you must know
91 from its context---from the expression code of the containing expression.
92 For example, in an expression of code @code{subreg}, the first operand is
93 to be regarded as an expression and the second operand as an integer.  In
94 an expression of code @code{plus}, there are two operands, both of which
95 are to be regarded as expressions.  In a @code{symbol_ref} expression,
96 there is one operand, which is to be regarded as a string.
97
98 Expressions are written as parentheses containing the name of the
99 expression type, its flags and machine mode if any, and then the operands
100 of the expression (separated by spaces).
101
102 Expression code names in the @samp{md} file are written in lower case,
103 but when they appear in C code they are written in upper case.  In this
104 manual, they are shown as follows: @code{const_int}.
105
106 @cindex (nil)
107 @cindex nil
108 In a few contexts a null pointer is valid where an expression is normally
109 wanted.  The written form of this is @code{(nil)}.
110
111 @node Accessors, Flags, RTL Objects, RTL
112 @section Access to Operands
113 @cindex accessors
114 @cindex access to operands
115 @cindex operand access
116
117 @cindex RTL format
118 For each expression type @file{rtl.def} specifies the number of
119 contained objects and their kinds, with four possibilities: @samp{e} for
120 expression (actually a pointer to an expression), @samp{i} for integer,
121 @samp{w} for wide integer, @samp{s} for string, and @samp{E} for vector
122 of expressions.  The sequence of letters for an expression code is
123 called its @dfn{format}.  Thus, the format of @code{subreg} is
124 @samp{ei}.@refill
125
126 @cindex RTL format characters
127 A few other format characters are used occasionally:
128
129 @table @code
130 @item u
131 @samp{u} is equivalent to @samp{e} except that it is printed differently
132 in debugging dumps.  It is used for pointers to insns.
133
134 @item n
135 @samp{n} is equivalent to @samp{i} except that it is printed differently
136 in debugging dumps.  It is used for the line number or code number of a
137 @code{note} insn.
138
139 @item S
140 @samp{S} indicates a string which is optional.  In the RTL objects in
141 core, @samp{S} is equivalent to @samp{s}, but when the object is read,
142 from an @samp{md} file, the string value of this operand may be omitted.
143 An omitted string is taken to be the null string.
144
145 @item V
146 @samp{V} indicates a vector which is optional.  In the RTL objects in
147 core, @samp{V} is equivalent to @samp{E}, but when the object is read
148 from an @samp{md} file, the vector value of this operand may be omitted.
149 An omitted vector is effectively the same as a vector of no elements.
150
151 @item 0
152 @samp{0} means a slot whose contents do not fit any normal category.
153 @samp{0} slots are not printed at all in dumps, and are often used in
154 special ways by small parts of the compiler.
155 @end table
156
157 There are macros to get the number of operands, the format, and the
158 class of an expression code:
159
160 @table @code
161 @findex GET_RTX_LENGTH
162 @item GET_RTX_LENGTH (@var{code})
163 Number of operands of an RTX of code @var{code}.
164
165 @findex GET_RTX_FORMAT
166 @item GET_RTX_FORMAT (@var{code})
167 The format of an RTX of code @var{code}, as a C string.
168
169 @findex GET_RTX_CLASS
170 @cindex classes of RTX codes
171 @item GET_RTX_CLASS (@var{code})
172 A single character representing the type of RTX operation that code
173 @var{code} performs.
174
175 The following classes are defined:
176
177 @table @code
178 @item o
179 An RTX code that represents an actual object, such as @code{reg} or
180 @code{mem}.  @code{subreg} is not in this class.
181
182 @item <
183 An RTX code for a comparison.  The codes in this class are
184 @code{NE}, @code{EQ}, @code{LE}, @code{LT}, @code{GE}, @code{GT},
185 @code{LEU}, @code{LTU}, @code{GEU}, @code{GTU}.@refill
186
187 @item 1
188 An RTX code for a unary arithmetic operation, such as @code{neg}.
189
190 @item c
191 An RTX code for a commutative binary operation, other than @code{NE}
192 and @code{EQ} (which have class @samp{<}).
193
194 @item 2
195 An RTX code for a noncommutative binary operation, such as @code{MINUS}.
196
197 @item b
198 An RTX code for a bitfield operation, either @code{ZERO_EXTRACT} or
199 @code{SIGN_EXTRACT}.
200
201 @item 3
202 An RTX code for other three input operations, such as @code{IF_THEN_ELSE}.
203
204 @item i
205 An RTX code for a machine insn (@code{INSN}, @code{JUMP_INSN}, and
206 @code{CALL_INSN}).@refill
207
208 @item m
209 An RTX code for something that matches in insns, such as @code{MATCH_DUP}.
210
211 @item x
212 All other RTX codes.
213 @end table
214 @end table
215
216 @findex XEXP
217 @findex XINT
218 @findex XWINT
219 @findex XSTR
220 Operands of expressions are accessed using the macros @code{XEXP},
221 @code{XINT}, @code{XWINT} and @code{XSTR}.  Each of these macros takes
222 two arguments: an expression-pointer (RTX) and an operand number
223 (counting from zero).  Thus,@refill
224
225 @example
226 XEXP (@var{x}, 2)
227 @end example
228
229 @noindent
230 accesses operand 2 of expression @var{x}, as an expression.
231
232 @example
233 XINT (@var{x}, 2)
234 @end example
235
236 @noindent
237 accesses the same operand as an integer.  @code{XSTR}, used in the same
238 fashion, would access it as a string.
239
240 Any operand can be accessed as an integer, as an expression or as a string.
241 You must choose the correct method of access for the kind of value actually
242 stored in the operand.  You would do this based on the expression code of
243 the containing expression.  That is also how you would know how many
244 operands there are.
245
246 For example, if @var{x} is a @code{subreg} expression, you know that it has
247 two operands which can be correctly accessed as @code{XEXP (@var{x}, 0)}
248 and @code{XINT (@var{x}, 1)}.  If you did @code{XINT (@var{x}, 0)}, you
249 would get the address of the expression operand but cast as an integer;
250 that might occasionally be useful, but it would be cleaner to write
251 @code{(int) XEXP (@var{x}, 0)}.  @code{XEXP (@var{x}, 1)} would also
252 compile without error, and would return the second, integer operand cast as
253 an expression pointer, which would probably result in a crash when
254 accessed.  Nothing stops you from writing @code{XEXP (@var{x}, 28)} either,
255 but this will access memory past the end of the expression with
256 unpredictable results.@refill
257
258 Access to operands which are vectors is more complicated.  You can use the
259 macro @code{XVEC} to get the vector-pointer itself, or the macros
260 @code{XVECEXP} and @code{XVECLEN} to access the elements and length of a
261 vector.
262
263 @table @code
264 @findex XVEC
265 @item XVEC (@var{exp}, @var{idx})
266 Access the vector-pointer which is operand number @var{idx} in @var{exp}.
267
268 @findex XVECLEN
269 @item XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})
270 Access the length (number of elements) in the vector which is
271 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an @code{int}.
272
273 @findex XVECEXP
274 @item XVECEXP (@var{exp}, @var{idx}, @var{eltnum})
275 Access element number @var{eltnum} in the vector which is
276 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an RTX.
277
278 It is up to you to make sure that @var{eltnum} is not negative
279 and is less than @code{XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})}.
280 @end table
281
282 All the macros defined in this section expand into lvalues and therefore
283 can be used to assign the operands, lengths and vector elements as well as
284 to access them.
285
286 @node Flags, Machine Modes, Accessors, RTL
287 @section Flags in an RTL Expression
288 @cindex flags in RTL expression
289
290 RTL expressions contain several flags (one-bit bitfields) that are used
291 in certain types of expression.  Most often they are accessed with the
292 following macros:
293
294 @table @code
295 @findex MEM_VOLATILE_P
296 @cindex @code{mem} and @samp{/v}
297 @cindex @code{volatil}, in @code{mem}
298 @cindex @samp{/v} in RTL dump
299 @item MEM_VOLATILE_P (@var{x})
300 In @code{mem} expressions, nonzero for volatile memory references.
301 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
302
303 @findex MEM_IN_STRUCT_P
304 @cindex @code{mem} and @samp{/s}
305 @cindex @code{in_struct}, in @code{mem}
306 @cindex @samp{/s} in RTL dump
307 @item MEM_IN_STRUCT_P (@var{x})
308 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to an entire
309 structure, union or array, or to a component of one.  Zero for
310 references to a scalar variable or through a pointer to a scalar.
311 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
312
313 @findex REG_LOOP_TEST_P
314 @cindex @code{reg} and @samp{/s}
315 @cindex @code{in_struct}, in @code{reg}
316 @item REG_LOOP_TEST_P
317 In @code{reg} expressions, nonzero if this register's entire life is
318 contained in the exit test code for some loop.  Stored in the
319 @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
320
321 @findex REG_USERVAR_P 
322 @cindex @code{reg} and @samp{/v}
323 @cindex @code{volatil}, in @code{reg}
324 @item REG_USERVAR_P (@var{x})
325 In a @code{reg}, nonzero if it corresponds to a variable present in
326 the user's source code.  Zero for temporaries generated internally by
327 the compiler.  Stored in the @code{volatil} field and printed as
328 @samp{/v}.
329
330 @cindex @samp{/i} in RTL dump
331 @findex REG_FUNCTION_VALUE_P 
332 @cindex @code{reg} and @samp{/i}
333 @cindex @code{integrated}, in @code{reg}
334 @item REG_FUNCTION_VALUE_P (@var{x})
335 Nonzero in a @code{reg} if it is the place in which this function's
336 value is going to be returned.  (This happens only in a hard
337 register.)  Stored in the @code{integrated} field and printed as
338 @samp{/i}.
339
340 The same hard register may be used also for collecting the values of
341 functions called by this one, but @code{REG_FUNCTION_VALUE_P} is zero
342 in this kind of use.
343
344 @findex SUBREG_PROMOTED_VAR_P
345 @cindex @code{subreg} and @samp{/s}
346 @cindex @code{in_struct}, in @code{subreg}
347 @item SUBREG_PROMOTED_VAR_P
348 Nonzero in a @code{subreg} if it was made when accessing an object that
349 was promoted to a wider mode in accord with the @code{PROMOTED_MODE} machine
350 description macro (@pxref{Storage Layout}).  In this case, the mode of
351 the @code{subreg} is the declared mode of the object and the mode of
352 @code{SUBREG_REG} is the mode of the register that holds the object.
353 Promoted variables are always either sign- or zero-extended to the wider
354 mode on every assignment.  Stored in the @code{in_struct} field and
355 printed as @samp{/s}.
356
357 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
358 @cindex @code{subreg} and @samp{/u}
359 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
360 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
361 Nonzero in a @code{subreg} that has @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} nonzero
362 if the object being referenced is kept zero-extended and zero if it
363 is kept sign-extended.  Stored in the @code{unchanging} field and
364 printed as @samp{/u}.
365
366 @findex RTX_UNCHANGING_P 
367 @cindex @code{reg} and @samp{/u}
368 @cindex @code{mem} and @samp{/u}
369 @cindex @code{unchanging}, in @code{reg} and @code{mem}
370 @cindex @samp{/u} in RTL dump
371 @item RTX_UNCHANGING_P (@var{x})
372 Nonzero in a @code{reg} or @code{mem} if the value is not changed.
373 (This flag is not set for memory references via pointers to constants.
374 Such pointers only guarantee that the object will not be changed
375 explicitly by the current function.  The object might be changed by
376 other functions or by aliasing.)  Stored in the
377 @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
378
379 @findex RTX_INTEGRATED_P 
380 @cindex @code{integrated}, in @code{insn}
381 @item RTX_INTEGRATED_P (@var{insn})
382 Nonzero in an insn if it resulted from an in-line function call.
383 Stored in the @code{integrated} field and printed as @samp{/i}.  This
384 may be deleted; nothing currently depends on it.
385
386 @findex SYMBOL_REF_USED
387 @cindex @code{used}, in @code{symbol_ref}
388 @item SYMBOL_REF_USED (@var{x})
389 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been used.  This is
390 normally only used to ensure that @var{x} is only declared external
391 once.  Stored in the @code{used} field.
392
393 @findex SYMBOL_REF_FLAG
394 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/v}
395 @cindex @code{volatil}, in @code{symbol_ref}
396 @item SYMBOL_REF_FLAG (@var{x})
397 In a @code{symbol_ref}, this is used as a flag for machine-specific purposes.
398 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
399
400 @findex LABEL_OUTSIDE_LOOP_P
401 @cindex @code{label_ref} and @samp{/s}
402 @cindex @code{in_struct}, in @code{label_ref}
403 @item LABEL_OUTSIDE_LOOP_P
404 In @code{label_ref} expressions, nonzero if this is a reference to a
405 label that is outside the innermost loop containing the reference to the
406 label.  Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
407
408 @findex INSN_DELETED_P 
409 @cindex @code{volatil}, in @code{insn}
410 @item INSN_DELETED_P (@var{insn})
411 In an insn, nonzero if the insn has been deleted.  Stored in the
412 @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
413
414 @findex INSN_ANNULLED_BRANCH_P
415 @cindex @code{insn} and @samp{/u}
416 @cindex @code{unchanging}, in @code{insn}
417 @item INSN_ANNULLED_BRANCH_P (@var{insn})
418 In an @code{insn} in the delay slot of a branch insn, indicates that an
419 annulling branch should be used.  See the discussion under
420 @code{sequence} below.  Stored in the @code{unchanging} field and printed
421 as @samp{/u}.
422
423 @findex INSN_FROM_TARGET_P
424 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
425 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}
426 @cindex @samp{/s} in RTL dump
427 @item INSN_FROM_TARGET_P (@var{insn})
428 In an @code{insn} in a delay slot of a branch, indicates that the insn
429 is from the target of the branch.  If the branch insn has
430 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} set, this insn will only be executed if
431 the branch is taken.  For annulled branches with
432 @code{INSN_FROM_TARGET_P} clear, the insn will be executed only if the
433 branch is not taken.  When @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is not set,
434 this insn will always be executed.  Stored in the @code{in_struct}
435 field and printed as @samp{/s}.
436
437 @findex CONSTANT_POOL_ADDRESS_P 
438 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/u}
439 @cindex @code{unchanging}, in @code{symbol_ref}
440 @item CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
441 Nonzero in a @code{symbol_ref} if it refers to part of the current
442 function's ``constants pool''.  These are addresses close to the
443 beginning of the function, and GNU CC assumes they can be addressed
444 directly (perhaps with the help of base registers).  Stored in the
445 @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
446
447 @findex CONST_CALL_P
448 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
449 @cindex @code{unchanging}, in @code{call_insn}
450 @item CONST_CALL_P (@var{x})
451 In a @code{call_insn}, indicates that the insn represents a call to a const
452 function.  Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
453
454 @findex LABEL_PRESERVE_P
455 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
456 @cindex @code{in_struct}, in @code{code_label}
457 @item LABEL_PRESERVE_P (@var{x})
458 In a @code{code_label}, indicates that the label can never be deleted.
459 Labels referenced by a non-local goto will have this bit set.  Stored
460 in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
461
462 @findex SCHED_GROUP_P
463 @cindex @code{insn} and @samp{/i}
464 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}
465 @item SCHED_GROUP_P (@var{insn})
466 During instruction scheduling, in an insn, indicates that the previous insn
467 must be scheduled together with this insn.  This is used to ensure that
468 certain groups of instructions will not be split up by the instruction
469 scheduling pass, for example, @code{use} insns before a @code{call_insn} may
470 not be separated from the @code{call_insn}.  Stored in the @code{in_struct}
471 field and printed as @samp{/s}.
472 @end table
473
474 These are the fields which the above macros refer to:
475
476 @table @code
477 @findex used
478 @item used
479 Normally, this flag is used only momentarily, at the end of RTL
480 generation for a function, to count the number of times an expression
481 appears in insns.  Expressions that appear more than once are copied,
482 according to the rules for shared structure (@pxref{Sharing}).
483
484 In a @code{symbol_ref}, it indicates that an external declaration for
485 the symbol has already been written.
486
487 In a @code{reg}, it is used by the leaf register renumbering code to ensure
488 that each register is only renumbered once.
489
490 @findex volatil
491 @item volatil
492 This flag is used in @code{mem}, @code{symbol_ref} and @code{reg}
493 expressions and in insns.  In RTL dump files, it is printed as
494 @samp{/v}.
495
496 @cindex volatile memory references
497 In a @code{mem} expression, it is 1 if the memory reference is volatile.
498 Volatile memory references may not be deleted, reordered or combined.
499
500 In a @code{symbol_ref} expression, it is used for machine-specific 
501 purposes.
502
503 In a @code{reg} expression, it is 1 if the value is a user-level variable.
504 0 indicates an internal compiler temporary.
505
506 In an insn, 1 means the insn has been deleted.
507
508 @findex in_struct
509 @item in_struct
510 In @code{mem} expressions, it is 1 if the memory datum referred to is
511 all or part of a structure or array; 0 if it is (or might be) a scalar
512 variable.  A reference through a C pointer has 0 because the pointer
513 might point to a scalar variable.  This information allows the compiler
514 to determine something about possible cases of aliasing.
515
516 In an insn in the delay slot of a branch, 1 means that this insn is from
517 the target of the branch.
518
519 During instruction scheduling, in an insn, 1 means that this insn must be
520 scheduled as part of a group together with the previous insn.
521
522 In @code{reg} expressions, it is 1 if the register has its entire life
523 contained within the test expression of some loop.
524
525 In @code{subreg} expressions, 1 means that the @code{subreg} is accessing
526 an object that has had its mode promoted from a wider mode.
527
528 In @code{label_ref} expressions, 1 means that the referenced label is
529 outside the innermost loop containing the insn in which the @code{label_ref}
530 was found.
531
532 In @code{code_label} expressions, it is 1 if the label may never be deleted.
533 This is used for labels which are the target of non-local gotos.
534
535 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/s}.
536
537 @findex unchanging
538 @item unchanging
539 In @code{reg} and @code{mem} expressions, 1 means
540 that the value of the expression never changes.
541
542 In @code{subreg} expressions, it is 1 if the @code{subreg} references an
543 unsigned object whose mode has been promoted to a wider mode.
544
545 In an insn, 1 means that this is an annulling branch.
546
547 In a @code{symbol_ref} expression, 1 means that this symbol addresses
548 something in the per-function constants pool.
549
550 In a @code{call_insn}, 1 means that this instruction is a call to a
551 const function.
552
553 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/u}.
554
555 @findex integrated
556 @item integrated
557 In some kinds of expressions, including insns, this flag means the
558 rtl was produced by procedure integration.
559
560 In a @code{reg} expression, this flag indicates the register
561 containing the value to be returned by the current function.  On
562 machines that pass parameters in registers, the same register number
563 may be used for parameters as well, but this flag is not set on such
564 uses.
565 @end table
566
567 @node Machine Modes, Constants, Flags, RTL
568 @section Machine Modes
569 @cindex machine modes
570
571 @findex enum machine_mode
572 A machine mode describes a size of data object and the representation used
573 for it.  In the C code, machine modes are represented by an enumeration
574 type, @code{enum machine_mode}, defined in @file{machmode.def}.  Each RTL
575 expression has room for a machine mode and so do certain kinds of tree
576 expressions (declarations and types, to be precise).
577
578 In debugging dumps and machine descriptions, the machine mode of an RTL
579 expression is written after the expression code with a colon to separate
580 them.  The letters @samp{mode} which appear at the end of each machine mode
581 name are omitted.  For example, @code{(reg:SI 38)} is a @code{reg}
582 expression with machine mode @code{SImode}.  If the mode is
583 @code{VOIDmode}, it is not written at all.
584
585 Here is a table of machine modes.  The term ``byte'' below refers to an
586 object of @code{BITS_PER_UNIT} bits (@pxref{Storage Layout}).
587
588 @table @code
589 @findex QImode
590 @item QImode
591 ``Quarter-Integer'' mode represents a single byte treated as an integer.
592
593 @findex HImode
594 @item HImode
595 ``Half-Integer'' mode represents a two-byte integer.
596
597 @findex PSImode
598 @item PSImode
599 ``Partial Single Integer'' mode represents an integer which occupies
600 four bytes but which doesn't really use all four.  On some machines,
601 this is the right mode to use for pointers.
602
603 @findex SImode
604 @item SImode
605 ``Single Integer'' mode represents a four-byte integer.
606
607 @findex PDImode
608 @item PDImode
609 ``Partial Double Integer'' mode represents an integer which occupies
610 eight bytes but which doesn't really use all eight.  On some machines,
611 this is the right mode to use for certain pointers.
612
613 @findex DImode
614 @item DImode
615 ``Double Integer'' mode represents an eight-byte integer.
616
617 @findex TImode
618 @item TImode
619 ``Tetra Integer'' (?) mode represents a sixteen-byte integer.
620
621 @findex SFmode
622 @item SFmode
623 ``Single Floating'' mode represents a single-precision (four byte) floating
624 point number.
625
626 @findex DFmode
627 @item DFmode
628 ``Double Floating'' mode represents a double-precision (eight byte) floating
629 point number.
630
631 @findex XFmode
632 @item XFmode
633 ``Extended Floating'' mode represents a triple-precision (twelve byte)
634 floating point number.  This mode is used for IEEE extended floating
635 point.  On some systems not all bits within these bytes will actually
636 be used.
637
638 @findex TFmode
639 @item TFmode
640 ``Tetra Floating'' mode represents a quadruple-precision (sixteen byte)
641 floating point number.
642
643 @findex CCmode
644 @item CCmode
645 ``Condition Code'' mode represents the value of a condition code, which
646 is a machine-specific set of bits used to represent the result of a
647 comparison operation.  Other machine-specific modes may also be used for
648 the condition code.  These modes are not used on machines that use
649 @code{cc0} (see @pxref{Condition Code}).
650
651 @findex BLKmode
652 @item BLKmode
653 ``Block'' mode represents values that are aggregates to which none of
654 the other modes apply.  In RTL, only memory references can have this mode,
655 and only if they appear in string-move or vector instructions.  On machines
656 which have no such instructions, @code{BLKmode} will not appear in RTL.
657
658 @findex VOIDmode
659 @item VOIDmode
660 Void mode means the absence of a mode or an unspecified mode.
661 For example, RTL expressions of code @code{const_int} have mode
662 @code{VOIDmode} because they can be taken to have whatever mode the context
663 requires.  In debugging dumps of RTL, @code{VOIDmode} is expressed by
664 the absence of any mode.
665
666 @findex SCmode
667 @findex DCmode
668 @findex XCmode
669 @findex TCmode
670 @item SCmode, DCmode, XCmode, TCmode
671 These modes stand for a complex number represented as a pair of floating
672 point values.  The floating point values are in @code{SFmode},
673 @code{DFmode}, @code{XFmode}, and @code{TFmode}, respectively.
674
675 @findex CQImode
676 @findex CHImode
677 @findex CSImode
678 @findex CDImode
679 @findex CTImode
680 @findex COImode
681 @item CQImode, CHImode, CSImode, CDImode, CTImode, COImode
682 These modes stand for a complex number represented as a pair of integer
683 values.  The integer values are in @code{QImode}, @code{HImode},
684 @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and @code{OImode},
685 respectively.
686 @end table
687
688 The machine description defines @code{Pmode} as a C macro which expands
689 into the machine mode used for addresses.  Normally this is the mode
690 whose size is @code{BITS_PER_WORD}, @code{SImode} on 32-bit machines.
691
692 The only modes which a machine description @i{must} support are
693 @code{QImode}, and the modes corresponding to @code{BITS_PER_WORD},
694 @code{FLOAT_TYPE_SIZE} and @code{DOUBLE_TYPE_SIZE}.
695 The compiler will attempt to use @code{DImode} for 8-byte structures and
696 unions, but this can be prevented by overriding the definition of
697 @code{MAX_FIXED_MODE_SIZE}.  Alternatively, you can have the compiler
698 use @code{TImode} for 16-byte structures and unions.  Likewise, you can
699 arrange for the C type @code{short int} to avoid using @code{HImode}.
700
701 @cindex mode classes
702 Very few explicit references to machine modes remain in the compiler and
703 these few references will soon be removed.  Instead, the machine modes
704 are divided into mode classes.  These are represented by the enumeration
705 type @code{enum mode_class} defined in @file{machmode.h}.  The possible
706 mode classes are:
707
708 @table @code
709 @findex MODE_INT
710 @item MODE_INT
711 Integer modes.  By default these are @code{QImode}, @code{HImode},
712 @code{SImode}, @code{DImode}, and @code{TImode}.
713
714 @findex MODE_PARTIAL_INT
715 @item MODE_PARTIAL_INT
716 The ``partial integer'' modes, @code{PSImode} and @code{PDImode}.
717
718 @findex MODE_FLOAT
719 @item MODE_FLOAT
720 floating point modes.  By default these are @code{SFmode}, @code{DFmode},
721 @code{XFmode} and @code{TFmode}.
722
723 @findex MODE_COMPLEX_INT
724 @item MODE_COMPLEX_INT
725 Complex integer modes.  (These are not currently implemented).
726
727 @findex MODE_COMPLEX_FLOAT
728 @item MODE_COMPLEX_FLOAT
729 Complex floating point modes.  By default these are @code{SCmode},
730 @code{DCmode}, @code{XCmode}, and @code{TCmode}.
731
732 @findex MODE_FUNCTION
733 @item MODE_FUNCTION
734 Algol or Pascal function variables including a static chain.
735 (These are not currently implemented).
736
737 @findex MODE_CC
738 @item MODE_CC
739 Modes representing condition code values.  These are @code{CCmode} plus
740 any modes listed in the @code{EXTRA_CC_MODES} macro.  @xref{Jump Patterns},
741 also see @ref{Condition Code}.
742
743 @findex MODE_RANDOM
744 @item MODE_RANDOM
745 This is a catchall mode class for modes which don't fit into the above
746 classes.  Currently @code{VOIDmode} and @code{BLKmode} are in
747 @code{MODE_RANDOM}.
748 @end table
749
750 Here are some C macros that relate to machine modes:
751
752 @table @code
753 @findex GET_MODE
754 @item GET_MODE (@var{x})
755 Returns the machine mode of the RTX @var{x}.
756
757 @findex PUT_MODE
758 @item PUT_MODE (@var{x}, @var{newmode})
759 Alters the machine mode of the RTX @var{x} to be @var{newmode}.
760
761 @findex NUM_MACHINE_MODES
762 @item NUM_MACHINE_MODES
763 Stands for the number of machine modes available on the target
764 machine.  This is one greater than the largest numeric value of any
765 machine mode.
766
767 @findex GET_MODE_NAME
768 @item GET_MODE_NAME (@var{m})
769 Returns the name of mode @var{m} as a string.
770
771 @findex GET_MODE_CLASS
772 @item GET_MODE_CLASS (@var{m})
773 Returns the mode class of mode @var{m}.
774
775 @findex GET_MODE_WIDER_MODE
776 @item GET_MODE_WIDER_MODE (@var{m})
777 Returns the next wider natural mode.  For example, the expression
778 @code{GET_MODE_WIDER_MODE (QImode)} returns @code{HImode}.
779
780 @findex GET_MODE_SIZE
781 @item GET_MODE_SIZE (@var{m})
782 Returns the size in bytes of a datum of mode @var{m}.
783
784 @findex GET_MODE_BITSIZE
785 @item GET_MODE_BITSIZE (@var{m})
786 Returns the size in bits of a datum of mode @var{m}.
787
788 @findex GET_MODE_MASK
789 @item GET_MODE_MASK (@var{m})
790 Returns a bitmask containing 1 for all bits in a word that fit within
791 mode @var{m}.  This macro can only be used for modes whose bitsize is
792 less than or equal to @code{HOST_BITS_PER_INT}.
793
794 @findex GET_MODE_ALIGNMENT
795 @item GET_MODE_ALIGNMENT (@var{m)})
796 Return the required alignment, in bits, for an object of mode @var{m}.
797
798 @findex GET_MODE_UNIT_SIZE
799 @item GET_MODE_UNIT_SIZE (@var{m})
800 Returns the size in bytes of the subunits of a datum of mode @var{m}.
801 This is the same as @code{GET_MODE_SIZE} except in the case of complex
802 modes.  For them, the unit size is the size of the real or imaginary
803 part.
804
805 @findex GET_MODE_NUNITS
806 @item GET_MODE_NUNITS (@var{m})
807 Returns the number of units contained in a mode, i.e.,
808 @code{GET_MODE_SIZE} divided by @code{GET_MODE_UNIT_SIZE}.
809
810 @findex GET_CLASS_NARROWEST_MODE
811 @item GET_CLASS_NARROWEST_MODE (@var{c})
812 Returns the narrowest mode in mode class @var{c}.
813 @end table
814
815 @findex byte_mode
816 @findex word_mode
817 The global variables @code{byte_mode} and @code{word_mode} contain modes
818 whose classes are @code{MODE_INT} and whose bitsizes are either
819 @code{BITS_PER_UNIT} or @code{BITS_PER_WORD}, respectively.  On 32-bit
820 machines, these are @code{QImode} and @code{SImode}, respectively.
821
822 @node Constants, Regs and Memory, Machine Modes, RTL
823 @section Constant Expression Types
824 @cindex RTL constants
825 @cindex RTL constant expression types
826
827 The simplest RTL expressions are those that represent constant values.
828
829 @table @code
830 @findex const_int
831 @item (const_int @var{i})
832 This type of expression represents the integer value @var{i}.  @var{i}
833 is customarily accessed with the macro @code{INTVAL} as in
834 @code{INTVAL (@var{exp})}, which is equivalent to @code{XWINT (@var{exp}, 0)}.
835
836 @findex const0_rtx
837 @findex const1_rtx
838 @findex const2_rtx
839 @findex constm1_rtx
840 There is only one expression object for the integer value zero; it is
841 the value of the variable @code{const0_rtx}.  Likewise, the only
842 expression for integer value one is found in @code{const1_rtx}, the only
843 expression for integer value two is found in @code{const2_rtx}, and the
844 only expression for integer value negative one is found in
845 @code{constm1_rtx}.  Any attempt to create an expression of code
846 @code{const_int} and value zero, one, two or negative one will return
847 @code{const0_rtx}, @code{const1_rtx}, @code{const2_rtx} or
848 @code{constm1_rtx} as appropriate.@refill
849
850 @findex const_true_rtx
851 Similarly, there is only one object for the integer whose value is
852 @code{STORE_FLAG_VALUE}.  It is found in @code{const_true_rtx}.  If
853 @code{STORE_FLAG_VALUE} is one, @code{const_true_rtx} and
854 @code{const1_rtx} will point to the same object.  If
855 @code{STORE_FLAG_VALUE} is -1, @code{const_true_rtx} and
856 @code{constm1_rtx} will point to the same object.@refill
857
858 @findex const_double
859 @item (const_double:@var{m} @var{addr} @var{i0} @var{i1} @dots{})
860 Represents either a floating-point constant of mode @var{m} or an
861 integer constant too large to fit into @code{HOST_BITS_PER_WIDE_INT}
862 bits but small enough to fit within twice that number of bits (GNU CC
863 does not provide a mechanism to represent even larger constants).  In
864 the latter case, @var{m} will be @code{VOIDmode}.
865
866 @findex CONST_DOUBLE_MEM
867 @findex CONST_DOUBLE_CHAIN
868 @var{addr} is used to contain the @code{mem} expression that corresponds
869 to the location in memory that at which the constant can be found.  If
870 it has not been allocated a memory location, but is on the chain of all
871 @code{const_double} expressions in this compilation (maintained using an
872 undisplayed field), @var{addr} contains @code{const0_rtx}.  If it is not
873 on the chain, @var{addr} contains @code{cc0_rtx}.  @var{addr} is
874 customarily accessed with the macro @code{CONST_DOUBLE_MEM} and the
875 chain field via @code{CONST_DOUBLE_CHAIN}.@refill
876
877 @findex CONST_DOUBLE_LOW
878 If @var{m} is @code{VOIDmode}, the bits of the value are stored in
879 @var{i0} and @var{i1}.  @var{i0} is customarily accessed with the macro
880 @code{CONST_DOUBLE_LOW} and @var{i1} with @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.
881
882 If the constant is floating point (regardless of its precision), then
883 the number of integers used to store the value depends on the size of
884 @code{REAL_VALUE_TYPE} (@pxref{Cross-compilation}).  The integers
885 represent a floating point number, but not precisely in the target
886 machine's or host machine's floating point format.  To convert them to
887 the precise bit pattern used by the target machine, use the macro
888 @code{REAL_VALUE_TO_TARGET_DOUBLE} and friends (@pxref{Data Output}).
889
890 @findex CONST0_RTX
891 @findex CONST1_RTX
892 @findex CONST2_RTX
893 The macro @code{CONST0_RTX (@var{mode})} refers to an expression with
894 value 0 in mode @var{mode}.  If mode @var{mode} is of mode class
895 @code{MODE_INT}, it returns @code{const0_rtx}.  Otherwise, it returns a
896 @code{CONST_DOUBLE} expression in mode @var{mode}.  Similarly, the macro
897 @code{CONST1_RTX (@var{mode})} refers to an expression with value 1 in
898 mode @var{mode} and similarly for @code{CONST2_RTX}.
899
900 @findex const_string
901 @item (const_string @var{str})
902 Represents a constant string with value @var{str}.  Currently this is
903 used only for insn attributes (@pxref{Insn Attributes}) since constant
904 strings in C are placed in memory.
905
906 @findex symbol_ref
907 @item (symbol_ref:@var{mode} @var{symbol})
908 Represents the value of an assembler label for data.  @var{symbol} is
909 a string that describes the name of the assembler label.  If it starts
910 with a @samp{*}, the label is the rest of @var{symbol} not including
911 the @samp{*}.  Otherwise, the label is @var{symbol}, usually prefixed
912 with @samp{_}.
913
914 The @code{symbol_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
915 Usually that is the only mode for which a symbol is directly valid.
916
917 @findex label_ref
918 @item (label_ref @var{label})
919 Represents the value of an assembler label for code.  It contains one
920 operand, an expression, which must be a @code{code_label} that appears
921 in the instruction sequence to identify the place where the label
922 should go.
923
924 The reason for using a distinct expression type for code label
925 references is so that jump optimization can distinguish them.
926
927 @item (const:@var{m} @var{exp})
928 Represents a constant that is the result of an assembly-time
929 arithmetic computation.  The operand, @var{exp}, is an expression that
930 contains only constants (@code{const_int}, @code{symbol_ref} and
931 @code{label_ref} expressions) combined with @code{plus} and
932 @code{minus}.  However, not all combinations are valid, since the
933 assembler cannot do arbitrary arithmetic on relocatable symbols.
934
935 @var{m} should be @code{Pmode}.
936
937 @findex high
938 @item (high:@var{m} @var{exp})
939 Represents the high-order bits of @var{exp}, usually a
940 @code{symbol_ref}.  The number of bits is machine-dependent and is
941 normally the number of bits specified in an instruction that initializes
942 the high order bits of a register.  It is used with @code{lo_sum} to
943 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines to
944 reference a global memory location.
945
946 @var{m} should be @code{Pmode}.
947 @end table
948
949 @node Regs and Memory, Arithmetic, Constants, RTL
950 @section Registers and Memory
951 @cindex RTL register expressions
952 @cindex RTL memory expressions
953
954 Here are the RTL expression types for describing access to machine
955 registers and to main memory.
956
957 @table @code
958 @findex reg
959 @cindex hard registers
960 @cindex pseudo registers
961 @item (reg:@var{m} @var{n})
962 For small values of the integer @var{n} (those that are less than
963 @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER}), this stands for a reference to machine
964 register number @var{n}: a @dfn{hard register}.  For larger values of
965 @var{n}, it stands for a temporary value or @dfn{pseudo register}.
966 The compiler's strategy is to generate code assuming an unlimited
967 number of such pseudo registers, and later convert them into hard
968 registers or into memory references.
969
970 @var{m} is the machine mode of the reference.  It is necessary because
971 machines can generally refer to each register in more than one mode.
972 For example, a register may contain a full word but there may be
973 instructions to refer to it as a half word or as a single byte, as
974 well as instructions to refer to it as a floating point number of
975 various precisions.
976
977 Even for a register that the machine can access in only one mode,
978 the mode must always be specified.
979
980 The symbol @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER} is defined by the machine
981 description, since the number of hard registers on the machine is an
982 invariant characteristic of the machine.  Note, however, that not
983 all of the machine registers must be general registers.  All the
984 machine registers that can be used for storage of data are given
985 hard register numbers, even those that can be used only in certain
986 instructions or can hold only certain types of data.
987
988 A hard register may be accessed in various modes throughout one
989 function, but each pseudo register is given a natural mode
990 and is accessed only in that mode.  When it is necessary to describe
991 an access to a pseudo register using a nonnatural mode, a @code{subreg}
992 expression is used.
993
994 A @code{reg} expression with a machine mode that specifies more than
995 one word of data may actually stand for several consecutive registers.
996 If in addition the register number specifies a hardware register, then
997 it actually represents several consecutive hardware registers starting
998 with the specified one.
999
1000 Each pseudo register number used in a function's RTL code is
1001 represented by a unique @code{reg} expression.
1002
1003 @findex FIRST_VIRTUAL_REGISTER
1004 @findex LAST_VIRTUAL_REGISTER
1005 Some pseudo register numbers, those within the range of
1006 @code{FIRST_VIRTUAL_REGISTER} to @code{LAST_VIRTUAL_REGISTER} only
1007 appear during the RTL generation phase and are eliminated before the
1008 optimization phases.  These represent locations in the stack frame that
1009 cannot be determined until RTL generation for the function has been
1010 completed.  The following virtual register numbers are defined:
1011
1012 @table @code
1013 @findex VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1014 @item VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1015 This points to the first word of the incoming arguments passed on the
1016 stack.  Normally these arguments are placed there by the caller, but the
1017 callee may have pushed some arguments that were previously passed in
1018 registers.
1019
1020 @cindex @code{FIRST_PARM_OFFSET} and virtual registers
1021 @cindex @code{ARG_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1022 When RTL generation is complete, this virtual register is replaced
1023 by the sum of the register given by @code{ARG_POINTER_REGNUM} and the
1024 value of @code{FIRST_PARM_OFFSET}.
1025
1026 @findex VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1027 @cindex @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} and virtual registers
1028 @item VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1029 If @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} is defined, this points to immediately
1030 above the first variable on the stack.  Otherwise, it points to the
1031 first variable on the stack.
1032
1033 @cindex @code{STARTING_FRAME_OFFSET} and virtual registers
1034 @cindex @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1035 @code{VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM} is replaced with the sum of the
1036 register given by @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and the value
1037 @code{STARTING_FRAME_OFFSET}.
1038
1039 @findex VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1040 @item VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1041 This points to the location of dynamically allocated memory on the stack
1042 immediately after the stack pointer has been adjusted by the amount of
1043 memory desired.
1044
1045 @cindex @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET} and virtual registers
1046 @cindex @code{STACK_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1047 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1048 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET}.
1049
1050 @findex VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1051 @item VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1052 This points to the location in the stack at which outgoing arguments
1053 should be written when the stack is pre-pushed (arguments pushed using
1054 push insns should always use @code{STACK_POINTER_REGNUM}).
1055
1056 @cindex @code{STACK_POINTER_OFFSET} and virtual registers
1057 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1058 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_POINTER_OFFSET}.
1059 @end table
1060
1061 @findex subreg
1062 @item (subreg:@var{m} @var{reg} @var{wordnum})
1063 @code{subreg} expressions are used to refer to a register in a machine
1064 mode other than its natural one, or to refer to one register of
1065 a multi-word @code{reg} that actually refers to several registers.
1066
1067 Each pseudo-register has a natural mode.  If it is necessary to
1068 operate on it in a different mode---for example, to perform a fullword
1069 move instruction on a pseudo-register that contains a single
1070 byte---the pseudo-register must be enclosed in a @code{subreg}.  In
1071 such a case, @var{wordnum} is zero.
1072
1073 Usually @var{m} is at least as narrow as the mode of @var{reg}, in which
1074 case it is restricting consideration to only the bits of @var{reg} that
1075 are in @var{m}.
1076
1077 Sometimes @var{m} is wider than the mode of @var{reg}.  These
1078 @code{subreg} expressions are often called @dfn{paradoxical}.  They are
1079 used in cases where we want to refer to an object in a wider mode but do
1080 not care what value the additional bits have.  The reload pass ensures
1081 that paradoxical references are only made to hard registers.
1082
1083 The other use of @code{subreg} is to extract the individual registers of
1084 a multi-register value.  Machine modes such as @code{DImode} and
1085 @code{TImode} can indicate values longer than a word, values which
1086 usually require two or more consecutive registers.  To access one of the
1087 registers, use a @code{subreg} with mode @code{SImode} and a
1088 @var{wordnum} that says which register.
1089
1090 Storing in a non-paradoxical @code{subreg} has undefined results for
1091 bits belonging to the same word as the @code{subreg}.  This laxity makes
1092 it easier to generate efficient code for such instructions.  To
1093 represent an instruction that preserves all the bits outside of those in
1094 the @code{subreg}, use @code{strict_low_part} around the @code{subreg}.
1095
1096 @cindex @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1097 The compilation parameter @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says
1098 that word number zero is the most significant part; otherwise, it is
1099 the least significant part.
1100
1101 @cindex @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}, (lack of) effect on @code{subreg}
1102 On a few targets, @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN} disagrees with
1103 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}.
1104 However, most parts of the compiler treat floating point values as if
1105 they had the same endianness as integer values.  This works because
1106 they handle them solely as a collection of integer values, with no
1107 particular numerical value.  Only real.c and the runtime libraries
1108 care about @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}.
1109
1110 @cindex combiner pass
1111 @cindex reload pass
1112 @cindex @code{subreg}, special reload handling
1113 Between the combiner pass and the reload pass, it is possible to have a
1114 paradoxical @code{subreg} which contains a @code{mem} instead of a
1115 @code{reg} as its first operand.  After the reload pass, it is also
1116 possible to have a non-paradoxical @code{subreg} which contains a
1117 @code{mem}; this usually occurs when the @code{mem} is a stack slot
1118 which replaced a pseudo register.
1119
1120 Note that it is not valid to access a @code{DFmode} value in @code{SFmode}
1121 using a @code{subreg}.  On some machines the most significant part of a
1122 @code{DFmode} value does not have the same format as a single-precision
1123 floating value.
1124
1125 It is also not valid to access a single word of a multi-word value in a
1126 hard register when less registers can hold the value than would be
1127 expected from its size.  For example, some 32-bit machines have
1128 floating-point registers that can hold an entire @code{DFmode} value.
1129 If register 10 were such a register @code{(subreg:SI (reg:DF 10) 1)}
1130 would be invalid because there is no way to convert that reference to
1131 a single machine register.  The reload pass prevents @code{subreg}
1132 expressions such as these from being formed.
1133
1134 @findex SUBREG_REG
1135 @findex SUBREG_WORD
1136 The first operand of a @code{subreg} expression is customarily accessed 
1137 with the @code{SUBREG_REG} macro and the second operand is customarily
1138 accessed with the @code{SUBREG_WORD} macro.
1139
1140 @findex scratch
1141 @cindex scratch operands
1142 @item (scratch:@var{m})
1143 This represents a scratch register that will be required for the
1144 execution of a single instruction and not used subsequently.  It is
1145 converted into a @code{reg} by either the local register allocator or
1146 the reload pass.
1147
1148 @code{scratch} is usually present inside a @code{clobber} operation
1149 (@pxref{Side Effects}).
1150
1151 @findex cc0
1152 @cindex condition code register
1153 @item (cc0)
1154 This refers to the machine's condition code register.  It has no
1155 operands and may not have a machine mode.  There are two ways to use it:
1156
1157 @itemize @bullet
1158 @item
1159 To stand for a complete set of condition code flags.  This is best on
1160 most machines, where each comparison sets the entire series of flags.
1161
1162 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1163 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1164 instructions) and in comparison operators comparing against zero
1165 (@code{const_int} with value zero; that is to say, @code{const0_rtx}).
1166
1167 @item
1168 To stand for a single flag that is the result of a single condition.
1169 This is useful on machines that have only a single flag bit, and in
1170 which comparison instructions must specify the condition to test.
1171
1172 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1173 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1174 instructions) where the source is a comparison operator, and as the
1175 first operand of @code{if_then_else} (in a conditional branch).
1176 @end itemize
1177
1178 @findex cc0_rtx
1179 There is only one expression object of code @code{cc0}; it is the
1180 value of the variable @code{cc0_rtx}.  Any attempt to create an
1181 expression of code @code{cc0} will return @code{cc0_rtx}.
1182
1183 Instructions can set the condition code implicitly.  On many machines,
1184 nearly all instructions set the condition code based on the value that
1185 they compute or store.  It is not necessary to record these actions
1186 explicitly in the RTL because the machine description includes a
1187 prescription for recognizing the instructions that do so (by means of
1188 the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}).  @xref{Condition Code}.  Only
1189 instructions whose sole purpose is to set the condition code, and
1190 instructions that use the condition code, need mention @code{(cc0)}.
1191
1192 On some machines, the condition code register is given a register number
1193 and a @code{reg} is used instead of @code{(cc0)}.  This is usually the
1194 preferable approach if only a small subset of instructions modify the
1195 condition code.  Other machines store condition codes in general
1196 registers; in such cases a pseudo register should be used.
1197
1198 Some machines, such as the Sparc and RS/6000, have two sets of
1199 arithmetic instructions, one that sets and one that does not set the
1200 condition code.  This is best handled by normally generating the
1201 instruction that does not set the condition code, and making a pattern
1202 that both performs the arithmetic and sets the condition code register
1203 (which would not be @code{(cc0)} in this case).  For examples, search
1204 for @samp{addcc} and @samp{andcc} in @file{sparc.md}.
1205
1206 @findex pc
1207 @item (pc)
1208 @cindex program counter
1209 This represents the machine's program counter.  It has no operands and
1210 may not have a machine mode.  @code{(pc)} may be validly used only in
1211 certain specific contexts in jump instructions.
1212
1213 @findex pc_rtx
1214 There is only one expression object of code @code{pc}; it is the value
1215 of the variable @code{pc_rtx}.  Any attempt to create an expression of
1216 code @code{pc} will return @code{pc_rtx}.
1217
1218 All instructions that do not jump alter the program counter implicitly
1219 by incrementing it, but there is no need to mention this in the RTL.
1220
1221 @findex mem
1222 @item (mem:@var{m} @var{addr})
1223 This RTX represents a reference to main memory at an address
1224 represented by the expression @var{addr}.  @var{m} specifies how large
1225 a unit of memory is accessed.
1226
1227 @findex addressof
1228 @item (addressof:@var{m} @var{reg})
1229 This RTX represents a request for the address of register @var{reg}.  Its mode
1230 is always @code{Pmode}.  If there are any @code{addressof}
1231 expressions left in the function after CSE, @var{reg} is forced into the
1232 stack and the @code{addressof} expression is replaced with a @code{plus}
1233 expression for the address of its stack slot.
1234 @end table
1235
1236 @node Arithmetic, Comparisons, Regs and Memory, RTL
1237 @section RTL Expressions for Arithmetic
1238 @cindex arithmetic, in RTL
1239 @cindex math, in RTL
1240 @cindex RTL expressions for arithmetic
1241
1242 Unless otherwise specified, all the operands of arithmetic expressions
1243 must be valid for mode @var{m}.  An operand is valid for mode @var{m}
1244 if it has mode @var{m}, or if it is a @code{const_int} or
1245 @code{const_double} and @var{m} is a mode of class @code{MODE_INT}.
1246
1247 For commutative binary operations, constants should be placed in the
1248 second operand.
1249
1250 @table @code
1251 @findex plus
1252 @cindex RTL addition
1253 @cindex RTL sum
1254 @item (plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1255 Represents the sum of the values represented by @var{x} and @var{y}
1256 carried out in machine mode @var{m}. 
1257
1258 @findex lo_sum
1259 @item (lo_sum:@var{m} @var{x} @var{y})
1260 Like @code{plus}, except that it represents that sum of @var{x} and the
1261 low-order bits of @var{y}.  The number of low order bits is
1262 machine-dependent but is normally the number of bits in a @code{Pmode}
1263 item minus the number of bits set by the @code{high} code
1264 (@pxref{Constants}).
1265
1266 @var{m} should be @code{Pmode}.
1267
1268 @findex minus
1269 @cindex RTL subtraction
1270 @cindex RTL difference
1271 @item (minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1272 Like @code{plus} but represents subtraction.
1273
1274 @findex compare
1275 @cindex RTL comparison
1276 @item (compare:@var{m} @var{x} @var{y})
1277 Represents the result of subtracting @var{y} from @var{x} for purposes
1278 of comparison.  The result is computed without overflow, as if with
1279 infinite precision.
1280
1281 Of course, machines can't really subtract with infinite precision.
1282 However, they can pretend to do so when only the sign of the
1283 result will be used, which is the case when the result is stored
1284 in the condition code.   And that is the only way this kind of expression
1285 may validly be used: as a value to be stored in the condition codes.
1286
1287 The mode @var{m} is not related to the modes of @var{x} and @var{y},
1288 but instead is the mode of the condition code value.  If @code{(cc0)}
1289 is used, it is @code{VOIDmode}.  Otherwise it is some mode in class
1290 @code{MODE_CC}, often @code{CCmode}.  @xref{Condition Code}.
1291
1292 Normally, @var{x} and @var{y} must have the same mode.  Otherwise,
1293 @code{compare} is valid only if the mode of @var{x} is in class
1294 @code{MODE_INT} and @var{y} is a @code{const_int} or
1295 @code{const_double} with mode @code{VOIDmode}.  The mode of @var{x}
1296 determines what mode the comparison is to be done in; thus it must not
1297 be @code{VOIDmode}.
1298
1299 If one of the operands is a constant, it should be placed in the
1300 second operand and the comparison code adjusted as appropriate.  
1301
1302 A @code{compare} specifying two @code{VOIDmode} constants is not valid
1303 since there is no way to know in what mode the comparison is to be
1304 performed; the comparison must either be folded during the compilation
1305 or the first operand must be loaded into a register while its mode is
1306 still known.
1307
1308 @findex neg
1309 @item (neg:@var{m} @var{x})
1310 Represents the negation (subtraction from zero) of the value represented
1311 by @var{x}, carried out in mode @var{m}.
1312
1313 @findex mult
1314 @cindex multiplication
1315 @cindex product
1316 @item (mult:@var{m} @var{x} @var{y})
1317 Represents the signed product of the values represented by @var{x} and
1318 @var{y} carried out in machine mode @var{m}.
1319
1320 Some machines support a multiplication that generates a product wider
1321 than the operands.  Write the pattern for this as
1322
1323 @example
1324 (mult:@var{m} (sign_extend:@var{m} @var{x}) (sign_extend:@var{m} @var{y}))
1325 @end example
1326
1327 where @var{m} is wider than the modes of @var{x} and @var{y}, which need
1328 not be the same.
1329
1330 Write patterns for unsigned widening multiplication similarly using
1331 @code{zero_extend}.
1332
1333 @findex div
1334 @cindex division
1335 @cindex signed division
1336 @cindex quotient
1337 @item (div:@var{m} @var{x} @var{y})
1338 Represents the quotient in signed division of @var{x} by @var{y},
1339 carried out in machine mode @var{m}.  If @var{m} is a floating point
1340 mode, it represents the exact quotient; otherwise, the integerized
1341 quotient.
1342
1343 Some machines have division instructions in which the operands and
1344 quotient widths are not all the same; you should represent 
1345 such instructions using @code{truncate} and @code{sign_extend} as in,
1346
1347 @example
1348 (truncate:@var{m1} (div:@var{m2} @var{x} (sign_extend:@var{m2} @var{y})))
1349 @end example
1350
1351 @findex udiv
1352 @cindex unsigned division
1353 @cindex division
1354 @item (udiv:@var{m} @var{x} @var{y})
1355 Like @code{div} but represents unsigned division.
1356
1357 @findex mod
1358 @findex umod
1359 @cindex remainder
1360 @cindex division
1361 @item (mod:@var{m} @var{x} @var{y})
1362 @itemx (umod:@var{m} @var{x} @var{y})
1363 Like @code{div} and @code{udiv} but represent the remainder instead of
1364 the quotient.
1365
1366 @findex smin
1367 @findex smax
1368 @cindex signed minimum
1369 @cindex signed maximum
1370 @item (smin:@var{m} @var{x} @var{y})
1371 @itemx (smax:@var{m} @var{x} @var{y})
1372 Represents the smaller (for @code{smin}) or larger (for @code{smax}) of
1373 @var{x} and @var{y}, interpreted as signed integers in mode @var{m}.
1374
1375 @findex umin
1376 @findex umax
1377 @cindex unsigned minimum and maximum
1378 @item (umin:@var{m} @var{x} @var{y})
1379 @itemx (umax:@var{m} @var{x} @var{y})
1380 Like @code{smin} and @code{smax}, but the values are interpreted as unsigned
1381 integers.
1382
1383 @findex not
1384 @cindex complement, bitwise
1385 @cindex bitwise complement
1386 @item (not:@var{m} @var{x})
1387 Represents the bitwise complement of the value represented by @var{x},
1388 carried out in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
1389
1390 @findex and
1391 @cindex logical-and, bitwise
1392 @cindex bitwise logical-and
1393 @item (and:@var{m} @var{x} @var{y})
1394 Represents the bitwise logical-and of the values represented by
1395 @var{x} and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be
1396 a fixed-point machine mode.
1397
1398 @findex ior
1399 @cindex inclusive-or, bitwise
1400 @cindex bitwise inclusive-or
1401 @item (ior:@var{m} @var{x} @var{y})
1402 Represents the bitwise inclusive-or of the values represented by @var{x}
1403 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
1404 fixed-point mode.
1405
1406 @findex xor
1407 @cindex exclusive-or, bitwise
1408 @cindex bitwise exclusive-or
1409 @item (xor:@var{m} @var{x} @var{y})
1410 Represents the bitwise exclusive-or of the values represented by @var{x}
1411 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
1412 fixed-point mode.
1413
1414 @findex ashift
1415 @cindex left shift
1416 @cindex shift
1417 @cindex arithmetic shift
1418 @item (ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
1419 Represents the result of arithmetically shifting @var{x} left by @var{c}
1420 places.  @var{x} have mode @var{m}, a fixed-point machine mode.  @var{c}
1421 be a fixed-point mode or be a constant with mode @code{VOIDmode}; which
1422 mode is determined by the mode called for in the machine description
1423 entry for the left-shift instruction.  For example, on the Vax, the mode
1424 of @var{c} is @code{QImode} regardless of @var{m}.
1425
1426 @findex lshiftrt
1427 @cindex right shift
1428 @findex ashiftrt
1429 @item (lshiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
1430 @itemx (ashiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
1431 Like @code{ashift} but for right shift.  Unlike the case for left shift,
1432 these two operations are distinct.
1433
1434 @findex rotate
1435 @cindex rotate 
1436 @cindex left rotate
1437 @findex rotatert
1438 @cindex right rotate
1439 @item (rotate:@var{m} @var{x} @var{c})
1440 @itemx (rotatert:@var{m} @var{x} @var{c})
1441 Similar but represent left and right rotate.  If @var{c} is a constant,
1442 use @code{rotate}.
1443
1444 @findex abs
1445 @cindex absolute value
1446 @item (abs:@var{m} @var{x})
1447 Represents the absolute value of @var{x}, computed in mode @var{m}.
1448
1449 @findex sqrt
1450 @cindex square root
1451 @item (sqrt:@var{m} @var{x})
1452 Represents the square root of @var{x}, computed in mode @var{m}.
1453 Most often @var{m} will be a floating point mode.
1454
1455 @findex ffs
1456 @item (ffs:@var{m} @var{x})
1457 Represents one plus the index of the least significant 1-bit in
1458 @var{x}, represented as an integer of mode @var{m}.  (The value is
1459 zero if @var{x} is zero.)  The mode of @var{x} need not be @var{m};
1460 depending on the target machine, various mode combinations may be
1461 valid.
1462 @end table
1463
1464 @node Comparisons, Bit Fields, Arithmetic, RTL
1465 @section Comparison Operations
1466 @cindex RTL comparison operations
1467
1468 Comparison operators test a relation on two operands and are considered
1469 to represent a machine-dependent nonzero value described by, but not
1470 necessarily equal to, @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
1471 if the relation holds, or zero if it does not.  The mode of the
1472 comparison operation is independent of the mode of the data being
1473 compared.  If the comparison operation is being tested (e.g., the first
1474 operand of an @code{if_then_else}), the mode must be @code{VOIDmode}.
1475 If the comparison operation is producing data to be stored in some
1476 variable, the mode must be in class @code{MODE_INT}.  All comparison
1477 operations producing data must use the same mode, which is
1478 machine-specific.
1479
1480 @cindex condition codes
1481 There are two ways that comparison operations may be used.  The
1482 comparison operators may be used to compare the condition codes
1483 @code{(cc0)} against zero, as in @code{(eq (cc0) (const_int 0))}.  Such
1484 a construct actually refers to the result of the preceding instruction
1485 in which the condition codes were set.  The instructing setting the
1486 condition code must be adjacent to the instruction using the condition
1487 code; only @code{note} insns may separate them.
1488
1489 Alternatively, a comparison operation may directly compare two data
1490 objects.  The mode of the comparison is determined by the operands; they
1491 must both be valid for a common machine mode.  A comparison with both
1492 operands constant would be invalid as the machine mode could not be
1493 deduced from it, but such a comparison should never exist in RTL due to
1494 constant folding.
1495
1496 In the example above, if @code{(cc0)} were last set to
1497 @code{(compare @var{x} @var{y})}, the comparison operation is
1498 identical to @code{(eq @var{x} @var{y})}.  Usually only one style
1499 of comparisons is supported on a particular machine, but the combine
1500 pass will try to merge the operations to produce the @code{eq} shown
1501 in case it exists in the context of the particular insn involved.
1502
1503 Inequality comparisons come in two flavors, signed and unsigned.  Thus,
1504 there are distinct expression codes @code{gt} and @code{gtu} for signed and
1505 unsigned greater-than.  These can produce different results for the same
1506 pair of integer values: for example, 1 is signed greater-than -1 but not
1507 unsigned greater-than, because -1 when regarded as unsigned is actually
1508 @code{0xffffffff} which is greater than 1.
1509
1510 The signed comparisons are also used for floating point values.  Floating
1511 point comparisons are distinguished by the machine modes of the operands.
1512
1513 @table @code
1514 @findex eq
1515 @cindex equal
1516 @item (eq:@var{m} @var{x} @var{y})
1517 1 if the values represented by @var{x} and @var{y} are equal,
1518 otherwise 0.
1519
1520 @findex ne
1521 @cindex not equal
1522 @item (ne:@var{m} @var{x} @var{y})
1523 1 if the values represented by @var{x} and @var{y} are not equal,
1524 otherwise 0.
1525
1526 @findex gt
1527 @cindex greater than
1528 @item (gt:@var{m} @var{x} @var{y})
1529 1 if the @var{x} is greater than @var{y}.  If they are fixed-point,
1530 the comparison is done in a signed sense.
1531
1532 @findex gtu
1533 @cindex greater than
1534 @cindex unsigned greater than
1535 @item (gtu:@var{m} @var{x} @var{y})
1536 Like @code{gt} but does unsigned comparison, on fixed-point numbers only.
1537
1538 @findex lt
1539 @cindex less than
1540 @findex ltu
1541 @cindex unsigned less than
1542 @item (lt:@var{m} @var{x} @var{y})
1543 @itemx (ltu:@var{m} @var{x} @var{y})
1544 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than''.
1545
1546 @findex ge
1547 @cindex greater than
1548 @findex geu
1549 @cindex unsigned greater than
1550 @item (ge:@var{m} @var{x} @var{y})
1551 @itemx (geu:@var{m} @var{x} @var{y})
1552 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``greater than or equal''.
1553
1554 @findex le
1555 @cindex less than or equal
1556 @findex leu
1557 @cindex unsigned less than
1558 @item (le:@var{m} @var{x} @var{y})
1559 @itemx (leu:@var{m} @var{x} @var{y})
1560 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than or equal''.
1561
1562 @findex if_then_else
1563 @item (if_then_else @var{cond} @var{then} @var{else})
1564 This is not a comparison operation but is listed here because it is
1565 always used in conjunction with a comparison operation.  To be
1566 precise, @var{cond} is a comparison expression.  This expression
1567 represents a choice, according to @var{cond}, between the value
1568 represented by @var{then} and the one represented by @var{else}.
1569
1570 On most machines, @code{if_then_else} expressions are valid only
1571 to express conditional jumps.
1572
1573 @findex cond
1574 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @var{test2} @var{value2} @dots{}] @var{default})
1575 Similar to @code{if_then_else}, but more general.  Each of @var{test1},
1576 @var{test2}, @dots{} is performed in turn.  The result of this expression is
1577 the @var{value} corresponding to the first non-zero test, or @var{default} if
1578 none of the tests are non-zero expressions.
1579
1580 This is currently not valid for instruction patterns and is supported only
1581 for insn attributes.  @xref{Insn Attributes}.
1582 @end table
1583
1584 @node Bit Fields, Conversions, Comparisons, RTL
1585 @section Bit Fields
1586 @cindex bit fields
1587
1588 Special expression codes exist to represent bitfield instructions.
1589 These types of expressions are lvalues in RTL; they may appear
1590 on the left side of an assignment, indicating insertion of a value
1591 into the specified bit field.
1592
1593 @table @code
1594 @findex sign_extract
1595 @cindex @code{BITS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{sign_extract}
1596 @item (sign_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
1597 This represents a reference to a sign-extended bit field contained or
1598 starting in @var{loc} (a memory or register reference).  The bit field
1599 is @var{size} bits wide and starts at bit @var{pos}.  The compilation
1600 option @code{BITS_BIG_ENDIAN} says which end of the memory unit
1601 @var{pos} counts from.
1602
1603 If @var{loc} is in memory, its mode must be a single-byte integer mode.
1604 If @var{loc} is in a register, the mode to use is specified by the
1605 operand of the @code{insv} or @code{extv} pattern
1606 (@pxref{Standard Names}) and is usually a full-word integer mode,
1607 which is the default if none is specified.
1608
1609 The mode of @var{pos} is machine-specific and is also specified
1610 in the @code{insv} or @code{extv} pattern.
1611
1612 The mode @var{m} is the same as the mode that would be used for
1613 @var{loc} if it were a register.
1614
1615 @findex zero_extract
1616 @item (zero_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
1617 Like @code{sign_extract} but refers to an unsigned or zero-extended
1618 bit field.  The same sequence of bits are extracted, but they
1619 are filled to an entire word with zeros instead of by sign-extension.
1620 @end table
1621
1622 @node Conversions, RTL Declarations, Bit Fields, RTL
1623 @section Conversions
1624 @cindex conversions
1625 @cindex machine mode conversions
1626
1627 All conversions between machine modes must be represented by
1628 explicit conversion operations.  For example, an expression
1629 which is the sum of a byte and a full word cannot be written as
1630 @code{(plus:SI (reg:QI 34) (reg:SI 80))} because the @code{plus}
1631 operation requires two operands of the same machine mode.
1632 Therefore, the byte-sized operand is enclosed in a conversion
1633 operation, as in
1634
1635 @example
1636 (plus:SI (sign_extend:SI (reg:QI 34)) (reg:SI 80))
1637 @end example
1638
1639 The conversion operation is not a mere placeholder, because there
1640 may be more than one way of converting from a given starting mode
1641 to the desired final mode.  The conversion operation code says how
1642 to do it.
1643
1644 For all conversion operations, @var{x} must not be @code{VOIDmode}
1645 because the mode in which to do the conversion would not be known.
1646 The conversion must either be done at compile-time or @var{x}
1647 must be placed into a register.
1648
1649 @table @code
1650 @findex sign_extend
1651 @item (sign_extend:@var{m} @var{x})
1652 Represents the result of sign-extending the value @var{x}
1653 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
1654 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
1655
1656 @findex zero_extend
1657 @item (zero_extend:@var{m} @var{x})
1658 Represents the result of zero-extending the value @var{x}
1659 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
1660 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
1661
1662 @findex float_extend
1663 @item (float_extend:@var{m} @var{x})
1664 Represents the result of extending the value @var{x}
1665 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
1666 and @var{x} a floating point value of a mode narrower than @var{m}.
1667
1668 @findex truncate
1669 @item (truncate:@var{m} @var{x})
1670 Represents the result of truncating the value @var{x}
1671 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
1672 and @var{x} a fixed-point value of a mode wider than @var{m}.
1673
1674 @findex float_truncate
1675 @item (float_truncate:@var{m} @var{x})
1676 Represents the result of truncating the value @var{x}
1677 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
1678 and @var{x} a floating point value of a mode wider than @var{m}.
1679
1680 @findex float
1681 @item (float:@var{m} @var{x})
1682 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
1683 regarded as signed, to floating point mode @var{m}.
1684
1685 @findex unsigned_float
1686 @item (unsigned_float:@var{m} @var{x})
1687 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
1688 regarded as unsigned, to floating point mode @var{m}.
1689
1690 @findex fix
1691 @item (fix:@var{m} @var{x})
1692 When @var{m} is a fixed point mode, represents the result of
1693 converting floating point value @var{x} to mode @var{m}, regarded as
1694 signed.  How rounding is done is not specified, so this operation may
1695 be used validly in compiling C code only for integer-valued operands.
1696
1697 @findex unsigned_fix
1698 @item (unsigned_fix:@var{m} @var{x})
1699 Represents the result of converting floating point value @var{x} to
1700 fixed point mode @var{m}, regarded as unsigned.  How rounding is done
1701 is not specified.
1702
1703 @findex fix
1704 @item (fix:@var{m} @var{x})
1705 When @var{m} is a floating point mode, represents the result of
1706 converting floating point value @var{x} (valid for mode @var{m}) to an
1707 integer, still represented in floating point mode @var{m}, by rounding
1708 towards zero.
1709 @end table
1710
1711 @node RTL Declarations, Side Effects, Conversions, RTL
1712 @section Declarations
1713 @cindex RTL declarations
1714 @cindex declarations, RTL
1715
1716 Declaration expression codes do not represent arithmetic operations
1717 but rather state assertions about their operands.
1718
1719 @table @code
1720 @findex strict_low_part
1721 @cindex @code{subreg}, in @code{strict_low_part}
1722 @item (strict_low_part (subreg:@var{m} (reg:@var{n} @var{r}) 0))
1723 This expression code is used in only one context: as the destination operand of a
1724 @code{set} expression.  In addition, the operand of this expression
1725 must be a non-paradoxical @code{subreg} expression.
1726
1727 The presence of @code{strict_low_part} says that the part of the
1728 register which is meaningful in mode @var{n}, but is not part of
1729 mode @var{m}, is not to be altered.  Normally, an assignment to such
1730 a subreg is allowed to have undefined effects on the rest of the
1731 register when @var{m} is less than a word.
1732 @end table
1733
1734 @node Side Effects, Incdec, RTL Declarations, RTL
1735 @section Side Effect Expressions
1736 @cindex RTL side effect expressions
1737
1738 The expression codes described so far represent values, not actions.
1739 But machine instructions never produce values; they are meaningful
1740 only for their side effects on the state of the machine.  Special
1741 expression codes are used to represent side effects.
1742
1743 The body of an instruction is always one of these side effect codes;
1744 the codes described above, which represent values, appear only as
1745 the operands of these.
1746
1747 @table @code
1748 @findex set
1749 @item (set @var{lval} @var{x})
1750 Represents the action of storing the value of @var{x} into the place
1751 represented by @var{lval}.  @var{lval} must be an expression
1752 representing a place that can be stored in: @code{reg} (or
1753 @code{subreg} or @code{strict_low_part}), @code{mem}, @code{pc} or
1754 @code{cc0}.@refill
1755
1756 If @var{lval} is a @code{reg}, @code{subreg} or @code{mem}, it has a
1757 machine mode; then @var{x} must be valid for that mode.@refill
1758
1759 If @var{lval} is a @code{reg} whose machine mode is less than the full
1760 width of the register, then it means that the part of the register
1761 specified by the machine mode is given the specified value and the
1762 rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
1763 @var{lval} is a @code{subreg} whose machine mode is narrower than
1764 the mode of the register, the rest of the register can be changed in
1765 an undefined way.
1766
1767 If @var{lval} is a @code{strict_low_part} of a @code{subreg}, then the
1768 part of the register specified by the machine mode of the
1769 @code{subreg} is given the value @var{x} and the rest of the register
1770 is not changed.@refill
1771
1772 If @var{lval} is @code{(cc0)}, it has no machine mode, and @var{x} may
1773 be either a @code{compare} expression or a value that may have any mode.
1774 The latter case represents a ``test'' instruction.  The expression
1775 @code{(set (cc0) (reg:@var{m} @var{n}))} is equivalent to
1776 @code{(set (cc0) (compare (reg:@var{m} @var{n}) (const_int 0)))}.
1777 Use the former expression to save space during the compilation.
1778
1779 @cindex jump instructions and @code{set}
1780 @cindex @code{if_then_else} usage
1781 If @var{lval} is @code{(pc)}, we have a jump instruction, and the
1782 possibilities for @var{x} are very limited.  It may be a
1783 @code{label_ref} expression (unconditional jump).  It may be an
1784 @code{if_then_else} (conditional jump), in which case either the
1785 second or the third operand must be @code{(pc)} (for the case which
1786 does not jump) and the other of the two must be a @code{label_ref}
1787 (for the case which does jump).  @var{x} may also be a @code{mem} or
1788 @code{(plus:SI (pc) @var{y})}, where @var{y} may be a @code{reg} or a
1789 @code{mem}; these unusual patterns are used to represent jumps through
1790 branch tables.@refill
1791
1792 If @var{lval} is neither @code{(cc0)} nor @code{(pc)}, the mode of
1793 @var{lval} must not be @code{VOIDmode} and the mode of @var{x} must be
1794 valid for the mode of @var{lval}.
1795
1796 @findex SET_DEST
1797 @findex SET_SRC
1798 @var{lval} is customarily accessed with the @code{SET_DEST} macro and 
1799 @var{x} with the @code{SET_SRC} macro.
1800
1801 @findex return
1802 @item (return)
1803 As the sole expression in a pattern, represents a return from the
1804 current function, on machines where this can be done with one
1805 instruction, such as Vaxes.  On machines where a multi-instruction
1806 ``epilogue'' must be executed in order to return from the function,
1807 returning is done by jumping to a label which precedes the epilogue, and
1808 the @code{return} expression code is never used.
1809
1810 Inside an @code{if_then_else} expression, represents the value to be
1811 placed in @code{pc} to return to the caller.
1812
1813 Note that an insn pattern of @code{(return)} is logically equivalent to
1814 @code{(set (pc) (return))}, but the latter form is never used.
1815
1816 @findex call
1817 @item (call @var{function} @var{nargs})
1818 Represents a function call.  @var{function} is a @code{mem} expression
1819 whose address is the address of the function to be called.
1820 @var{nargs} is an expression which can be used for two purposes: on
1821 some machines it represents the number of bytes of stack argument; on
1822 others, it represents the number of argument registers.
1823
1824 Each machine has a standard machine mode which @var{function} must
1825 have.  The machine description defines macro @code{FUNCTION_MODE} to
1826 expand into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
1827 specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
1828 allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
1829 addressed.
1830
1831 @findex clobber
1832 @item (clobber @var{x})
1833 Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
1834 undescribed value into @var{x}, which must be a @code{reg},
1835 @code{scratch} or @code{mem} expression.
1836
1837 One place this is used is in string instructions that store standard
1838 values into particular hard registers.  It may not be worth the
1839 trouble to describe the values that are stored, but it is essential to
1840 inform the compiler that the registers will be altered, lest it
1841 attempt to keep data in them across the string instruction.
1842
1843 If @var{x} is @code{(mem:BLK (const_int 0))}, it means that all memory
1844 locations must be presumed clobbered.
1845
1846 Note that the machine description classifies certain hard registers as
1847 ``call-clobbered''.  All function call instructions are assumed by
1848 default to clobber these registers, so there is no need to use
1849 @code{clobber} expressions to indicate this fact.  Also, each function
1850 call is assumed to have the potential to alter any memory location,
1851 unless the function is declared @code{const}.
1852
1853 If the last group of expressions in a @code{parallel} are each a
1854 @code{clobber} expression whose arguments are @code{reg} or
1855 @code{match_scratch} (@pxref{RTL Template}) expressions, the combiner
1856 phase can add the appropriate @code{clobber} expressions to an insn it
1857 has constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
1858
1859 This feature can be used, for example, on a machine that whose multiply
1860 and add instructions don't use an MQ register but which has an
1861 add-accumulate instruction that does clobber the MQ register.  Similarly,
1862 a combined instruction might require a temporary register while the
1863 constituent instructions might not.
1864
1865 When a @code{clobber} expression for a register appears inside a
1866 @code{parallel} with other side effects, the register allocator
1867 guarantees that the register is unoccupied both before and after that
1868 insn.  However, the reload phase may allocate a register used for one of
1869 the inputs unless the @samp{&} constraint is specified for the selected
1870 alternative (@pxref{Modifiers}).  You can clobber either a specific hard
1871 register, a pseudo register, or a @code{scratch} expression; in the
1872 latter two cases, GNU CC will allocate a hard register that is available
1873 there for use as a temporary.
1874
1875 For instructions that require a temporary register, you should use
1876 @code{scratch} instead of a pseudo-register because this will allow the
1877 combiner phase to add the @code{clobber} when required.  You do this by
1878 coding (@code{clobber} (@code{match_scratch} @dots{})).  If you do
1879 clobber a pseudo register, use one which appears nowhere else---generate
1880 a new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE.
1881
1882 There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
1883 @code{parallel}: when one of the input operands of the insn is also
1884 clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo register in
1885 the clobber and elsewhere in the insn produces the expected results.
1886
1887 @findex use
1888 @item (use @var{x})
1889 Represents the use of the value of @var{x}.  It indicates that the
1890 value in @var{x} at this point in the program is needed, even though
1891 it may not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will
1892 not attempt to delete previous instructions whose only effect is to
1893 store a value in @var{x}.  @var{x} must be a @code{reg} expression.
1894
1895 During the delayed branch scheduling phase, @var{x} may be an insn.
1896 This indicates that @var{x} previously was located at this place in the
1897 code and its data dependencies need to be taken into account.  These
1898 @code{use} insns will be deleted before the delayed branch scheduling
1899 phase exits.
1900
1901 @findex parallel
1902 @item (parallel [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
1903 Represents several side effects performed in parallel.  The square
1904 brackets stand for a vector; the operand of @code{parallel} is a
1905 vector of expressions.  @var{x0}, @var{x1} and so on are individual
1906 side effect expressions---expressions of code @code{set}, @code{call},
1907 @code{return}, @code{clobber} or @code{use}.@refill
1908
1909 ``In parallel'' means that first all the values used in the individual
1910 side-effects are computed, and second all the actual side-effects are
1911 performed.  For example,
1912
1913 @example
1914 (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
1915            (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
1916 @end example
1917
1918 @noindent
1919 says unambiguously that the values of hard register 1 and the memory
1920 location addressed by it are interchanged.  In both places where
1921 @code{(reg:SI 1)} appears as a memory address it refers to the value
1922 in register 1 @emph{before} the execution of the insn.
1923
1924 It follows that it is @emph{incorrect} to use @code{parallel} and
1925 expect the result of one @code{set} to be available for the next one.
1926 For example, people sometimes attempt to represent a jump-if-zero
1927 instruction this way:
1928
1929 @example
1930 (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
1931            (set (pc) (if_then_else
1932                         (eq (cc0) (const_int 0))
1933                         (label_ref @dots{})
1934                         (pc)))])
1935 @end example
1936
1937 @noindent
1938 But this is incorrect, because it says that the jump condition depends
1939 on the condition code value @emph{before} this instruction, not on the
1940 new value that is set by this instruction.
1941
1942 @cindex peephole optimization, RTL representation
1943 Peephole optimization, which takes place together with final assembly
1944 code output, can produce insns whose patterns consist of a @code{parallel}
1945 whose elements are the operands needed to output the resulting
1946 assembler code---often @code{reg}, @code{mem} or constant expressions.
1947 This would not be well-formed RTL at any other stage in compilation,
1948 but it is ok then because no further optimization remains to be done.
1949 However, the definition of the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}, if
1950 any, must deal with such insns if you define any peephole optimizations.
1951
1952 @findex sequence
1953 @item (sequence [@var{insns} @dots{}])
1954 Represents a sequence of insns.  Each of the @var{insns} that appears
1955 in the vector is suitable for appearing in the chain of insns, so it
1956 must be an @code{insn}, @code{jump_insn}, @code{call_insn},
1957 @code{code_label}, @code{barrier} or @code{note}.
1958
1959 A @code{sequence} RTX is never placed in an actual insn during RTL
1960 generation.  It represents the sequence of insns that result from a
1961 @code{define_expand} @emph{before} those insns are passed to
1962 @code{emit_insn} to insert them in the chain of insns.  When actually
1963 inserted, the individual sub-insns are separated out and the
1964 @code{sequence} is forgotten.
1965
1966 After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the insns that
1967 reside in its delay slots are grouped together into a @code{sequence}.
1968 The insn requiring the delay slot is the first insn in the vector;
1969 subsequent insns are to be placed in the delay slot.
1970
1971 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is set on an insn in a delay slot to
1972 indicate that a branch insn should be used that will conditionally annul
1973 the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
1974 @code{INSN_FROM_TARGET_P} indicates that the insn is from the target of
1975 the branch and should be executed only if the branch is taken; otherwise
1976 the insn should be executed only if the branch is not taken.
1977 @xref{Delay Slots}.
1978 @end table
1979
1980 These expression codes appear in place of a side effect, as the body of
1981 an insn, though strictly speaking they do not always describe side
1982 effects as such:
1983
1984 @table @code
1985 @findex asm_input
1986 @item (asm_input @var{s})
1987 Represents literal assembler code as described by the string @var{s}.
1988
1989 @findex unspec
1990 @findex unspec_volatile
1991 @item (unspec [@var{operands} @dots{}] @var{index})
1992 @itemx (unspec_volatile [@var{operands} @dots{}] @var{index})
1993 Represents a machine-specific operation on @var{operands}.  @var{index}
1994 selects between multiple machine-specific operations.
1995 @code{unspec_volatile} is used for volatile operations and operations
1996 that may trap; @code{unspec} is used for other operations.
1997
1998 These codes may appear inside a @code{pattern} of an
1999 insn, inside a @code{parallel}, or inside an expression.
2000
2001 @findex addr_vec
2002 @item (addr_vec:@var{m} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
2003 Represents a table of jump addresses.  The vector elements @var{lr0},
2004 etc., are @code{label_ref} expressions.  The mode @var{m} specifies
2005 how much space is given to each address; normally @var{m} would be
2006 @code{Pmode}.
2007
2008 @findex addr_diff_vec
2009 @item (addr_diff_vec:@var{m} @var{base} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}] @var{min} @var{max} @var{flags})
2010 Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
2011 @var{base}.  The vector elements @var{lr0}, etc., are @code{label_ref}
2012 expressions and so is @var{base}.  The mode @var{m} specifies how much
2013 space is given to each address-difference.  @var{min} and @var{max}
2014 are set up by branch shortening and hold a label with a minimum and a
2015 maximum address, respectively.  @var{flags} indicates the relative
2016 position of @var{base}, @var{min} and @var{max} to the cointaining insn
2017 and of @var{min} and @var{max} to @var{base}.  See rtl.def for details.@refill
2018 @end table
2019
2020 @node Incdec, Assembler, Side Effects, RTL
2021 @section Embedded Side-Effects on Addresses
2022 @cindex RTL preincrement
2023 @cindex RTL postincrement
2024 @cindex RTL predecrement
2025 @cindex RTL postdecrement
2026
2027 Four special side-effect expression codes appear as memory addresses.
2028
2029 @table @code
2030 @findex pre_dec
2031 @item (pre_dec:@var{m} @var{x})
2032 Represents the side effect of decrementing @var{x} by a standard
2033 amount and represents also the value that @var{x} has after being
2034 decremented.  @var{x} must be a @code{reg} or @code{mem}, but most
2035 machines allow only a @code{reg}.  @var{m} must be the machine mode
2036 for pointers on the machine in use.  The amount @var{x} is decremented
2037 by is the length in bytes of the machine mode of the containing memory
2038 reference of which this expression serves as the address.  Here is an
2039 example of its use:@refill
2040
2041 @example
2042 (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
2043 @end example
2044
2045 @noindent
2046 This says to decrement pseudo register 39 by the length of a @code{DFmode}
2047 value and use the result to address a @code{DFmode} value.
2048
2049 @findex pre_inc
2050 @item (pre_inc:@var{m} @var{x})
2051 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2052
2053 @findex post_dec
2054 @item (post_dec:@var{m} @var{x})
2055 Represents the same side effect as @code{pre_dec} but a different
2056 value.  The value represented here is the value @var{x} has @i{before}
2057 being decremented.
2058
2059 @findex post_inc
2060 @item (post_inc:@var{m} @var{x})
2061 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2062 @end table
2063
2064 These embedded side effect expressions must be used with care.  Instruction
2065 patterns may not use them.  Until the @samp{flow} pass of the compiler,
2066 they may occur only to represent pushes onto the stack.  The @samp{flow}
2067 pass finds cases where registers are incremented or decremented in one
2068 instruction and used as an address shortly before or after; these cases are
2069 then transformed to use pre- or post-increment or -decrement.
2070
2071 If a register used as the operand of these expressions is used in
2072 another address in an insn, the original value of the register is used.
2073 Uses of the register outside of an address are not permitted within the
2074 same insn as a use in an embedded side effect expression because such
2075 insns behave differently on different machines and hence must be treated
2076 as ambiguous and disallowed.
2077
2078 An instruction that can be represented with an embedded side effect
2079 could also be represented using @code{parallel} containing an additional
2080 @code{set} to describe how the address register is altered.  This is not
2081 done because machines that allow these operations at all typically
2082 allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
2083 additional parallel stores would require doubling the number of entries
2084 in the machine description.
2085
2086 @node Assembler, Insns, Incdec, RTL
2087 @section Assembler Instructions as Expressions
2088 @cindex assembler instructions in RTL
2089
2090 @cindex @code{asm_operands}, usage
2091 The RTX code @code{asm_operands} represents a value produced by a
2092 user-specified assembler instruction.  It is used to represent
2093 an @code{asm} statement with arguments.  An @code{asm} statement with
2094 a single output operand, like this:
2095
2096 @smallexample
2097 asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
2098 @end smallexample
2099
2100 @noindent
2101 is represented using a single @code{asm_operands} RTX which represents
2102 the value that is stored in @code{outputvar}:
2103
2104 @smallexample
2105 (set @var{rtx-for-outputvar}
2106      (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
2107                    [@var{rtx-for-addition-result} @var{rtx-for-*z}]
2108                    [(asm_input:@var{m1} "g")
2109                     (asm_input:@var{m2} "di")]))
2110 @end smallexample
2111
2112 @noindent
2113 Here the operands of the @code{asm_operands} RTX are the assembler
2114 template string, the output-operand's constraint, the index-number of the
2115 output operand among the output operands specified, a vector of input
2116 operand RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The
2117 mode @var{m1} is the mode of the sum @code{x+y}; @var{m2} is that of
2118 @code{*z}.
2119
2120 When an @code{asm} statement has multiple output values, its insn has
2121 several such @code{set} RTX's inside of a @code{parallel}.  Each @code{set}
2122 contains a @code{asm_operands}; all of these share the same assembler
2123 template and vectors, but each contains the constraint for the respective
2124 output operand.  They are also distinguished by the output-operand index
2125 number, which is 0, 1, @dots{} for successive output operands.
2126
2127 @node Insns, Calls, Assembler, RTL
2128 @section Insns
2129 @cindex insns
2130
2131 The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
2132 chain of objects called @dfn{insns}.  Insns are expressions with
2133 special codes that are used for no other purpose.  Some insns are
2134 actual instructions; others represent dispatch tables for @code{switch}
2135 statements; others represent labels to jump to or various sorts of
2136 declarative information.
2137
2138 In addition to its own specific data, each insn must have a unique
2139 id-number that distinguishes it from all other insns in the current
2140 function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
2141 same id-number may be present in multiple places in a function, but
2142 these copies will always be identical and will only appear inside a
2143 @code{sequence}), and chain pointers to the preceding and following
2144 insns.  These three fields occupy the same position in every insn,
2145 independent of the expression code of the insn.  They could be accessed
2146 with @code{XEXP} and @code{XINT}, but instead three special macros are
2147 always used:
2148
2149 @table @code
2150 @findex INSN_UID
2151 @item INSN_UID (@var{i})
2152 Accesses the unique id of insn @var{i}.
2153
2154 @findex PREV_INSN
2155 @item PREV_INSN (@var{i})
2156 Accesses the chain pointer to the insn preceding @var{i}.
2157 If @var{i} is the first insn, this is a null pointer.
2158
2159 @findex NEXT_INSN
2160 @item NEXT_INSN (@var{i})
2161 Accesses the chain pointer to the insn following @var{i}.
2162 If @var{i} is the last insn, this is a null pointer.
2163 @end table
2164
2165 @findex get_insns
2166 @findex get_last_insn
2167 The first insn in the chain is obtained by calling @code{get_insns}; the
2168 last insn is the result of calling @code{get_last_insn}.  Within the
2169 chain delimited by these insns, the @code{NEXT_INSN} and
2170 @code{PREV_INSN} pointers must always correspond: if @var{insn} is not
2171 the first insn,
2172
2173 @example
2174 NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2175 @end example
2176
2177 @noindent
2178 is always true and if @var{insn} is not the last insn,
2179
2180 @example
2181 PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2182 @end example
2183
2184 @noindent
2185 is always true.
2186
2187 After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
2188 @code{sequence} expressions, which contain a vector of insns.  The value
2189 of @code{NEXT_INSN} in all but the last of these insns is the next insn
2190 in the vector; the value of @code{NEXT_INSN} of the last insn in the vector
2191 is the same as the value of @code{NEXT_INSN} for the @code{sequence} in
2192 which it is contained.  Similar rules apply for @code{PREV_INSN}.
2193
2194 This means that the above invariants are not necessarily true for insns
2195 inside @code{sequence} expressions.  Specifically, if @var{insn} is the
2196 first insn in a @code{sequence}, @code{NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn}))}
2197 is the insn containing the @code{sequence} expression, as is the value
2198 of @code{PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn}))} is @var{insn} is the last
2199 insn in the @code{sequence} expression.  You can use these expressions
2200 to find the containing @code{sequence} expression.@refill
2201
2202 Every insn has one of the following six expression codes:
2203
2204 @table @code
2205 @findex insn
2206 @item insn
2207 The expression code @code{insn} is used for instructions that do not jump
2208 and do not do function calls.  @code{sequence} expressions are always
2209 contained in insns with code @code{insn} even if one of those insns
2210 should jump or do function calls.
2211
2212 Insns with code @code{insn} have four additional fields beyond the three
2213 mandatory ones listed above.  These four are described in a table below.
2214
2215 @findex jump_insn
2216 @item jump_insn
2217 The expression code @code{jump_insn} is used for instructions that may
2218 jump (or, more generally, may contain @code{label_ref} expressions).  If
2219 there is an instruction to return from the current function, it is
2220 recorded as a @code{jump_insn}.
2221
2222 @findex JUMP_LABEL
2223 @code{jump_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
2224 accessed in the same way and in addition contain a field
2225 @code{JUMP_LABEL} which is defined once jump optimization has completed.
2226
2227 For simple conditional and unconditional jumps, this field contains the
2228 @code{code_label} to which this insn will (possibly conditionally)
2229 branch.  In a more complex jump, @code{JUMP_LABEL} records one of the
2230 labels that the insn refers to; the only way to find the others
2231 is to scan the entire body of the insn.
2232
2233 Return insns count as jumps, but since they do not refer to any labels,
2234 they have zero in the @code{JUMP_LABEL} field.
2235
2236 @findex call_insn
2237 @item call_insn
2238 The expression code @code{call_insn} is used for instructions that may do
2239 function calls.  It is important to distinguish these instructions because
2240 they imply that certain registers and memory locations may be altered
2241 unpredictably.
2242
2243 @findex CALL_INSN_FUNCTION_USAGE
2244 @code{call_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
2245 accessed in the same way and in addition contain a field
2246 @code{CALL_INSN_FUNCTION_USAGE}, which contains a list (chain of
2247 @code{expr_list} expressions) containing @code{use} and @code{clobber}
2248 expressions that denote hard registers used or clobbered by the called
2249 function.  A register specified in a @code{clobber} in this list is
2250 modified @emph{after} the execution of the @code{call_insn}, while a
2251 register in a @code{clobber} in the body of the @code{call_insn} is
2252 clobbered before the insn completes execution.  @code{clobber}
2253 expressions in this list augment registers specified in
2254 @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register Basics}).
2255
2256 @findex code_label
2257 @findex CODE_LABEL_NUMBER
2258 @item code_label
2259 A @code{code_label} insn represents a label that a jump insn can jump
2260 to.  It contains two special fields of data in addition to the three
2261 standard ones.  @code{CODE_LABEL_NUMBER} is used to hold the @dfn{label
2262 number}, a number that identifies this label uniquely among all the
2263 labels in the compilation (not just in the current function).
2264 Ultimately, the label is represented in the assembler output as an
2265 assembler label, usually of the form @samp{L@var{n}} where @var{n} is
2266 the label number.
2267
2268 When a @code{code_label} appears in an RTL expression, it normally
2269 appears within a @code{label_ref} which represents the address of
2270 the label, as a number.
2271
2272 @findex LABEL_NUSES
2273 The field @code{LABEL_NUSES} is only defined once the jump optimization
2274 phase is completed and contains the number of times this label is
2275 referenced in the current function.
2276
2277 @findex barrier
2278 @item barrier
2279 Barriers are placed in the instruction stream when control cannot flow
2280 past them.  They are placed after unconditional jump instructions to
2281 indicate that the jumps are unconditional and after calls to
2282 @code{volatile} functions, which do not return (e.g., @code{exit}).
2283 They contain no information beyond the three standard fields.
2284
2285 @findex note
2286 @findex NOTE_LINE_NUMBER
2287 @findex NOTE_SOURCE_FILE
2288 @item note
2289 @code{note} insns are used to represent additional debugging and
2290 declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
2291 integer which is accessed with the macro @code{NOTE_LINE_NUMBER} and a
2292 string accessed with @code{NOTE_SOURCE_FILE}.
2293
2294 If @code{NOTE_LINE_NUMBER} is positive, the note represents the
2295 position of a source line and @code{NOTE_SOURCE_FILE} is the source file name
2296 that the line came from.  These notes control generation of line
2297 number data in the assembler output.
2298
2299 Otherwise, @code{NOTE_LINE_NUMBER} is not really a line number but a
2300 code with one of the following values (and @code{NOTE_SOURCE_FILE}
2301 must contain a null pointer):
2302
2303 @table @code
2304 @findex NOTE_INSN_DELETED
2305 @item NOTE_INSN_DELETED
2306 Such a note is completely ignorable.  Some passes of the compiler
2307 delete insns by altering them into notes of this kind.
2308
2309 @findex NOTE_INSN_BLOCK_BEG
2310 @findex NOTE_INSN_BLOCK_END
2311 @item NOTE_INSN_BLOCK_BEG
2312 @itemx NOTE_INSN_BLOCK_END
2313 These types of notes indicate the position of the beginning and end
2314 of a level of scoping of variable names.  They control the output
2315 of debugging information.
2316
2317 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
2318 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_END
2319 @item NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
2320 @itemx NOTE_INSN_EH_REGION_END
2321 These types of notes indicate the position of the beginning and end of a
2322 level of scoping for exception handling.  @code{NOTE_BLOCK_NUMBER}
2323 identifies which @code{CODE_LABEL} is associated with the given region.
2324
2325 @findex NOTE_INSN_LOOP_BEG
2326 @findex NOTE_INSN_LOOP_END
2327 @item NOTE_INSN_LOOP_BEG
2328 @itemx NOTE_INSN_LOOP_END
2329 These types of notes indicate the position of the beginning and end
2330 of a @code{while} or @code{for} loop.  They enable the loop optimizer
2331 to find loops quickly.
2332
2333 @findex NOTE_INSN_LOOP_CONT
2334 @item NOTE_INSN_LOOP_CONT
2335 Appears at the place in a loop that @code{continue} statements jump to.
2336
2337 @findex NOTE_INSN_LOOP_VTOP
2338 @item NOTE_INSN_LOOP_VTOP
2339 This note indicates the place in a loop where the exit test begins for
2340 those loops in which the exit test has been duplicated.  This position
2341 becomes another virtual start of the loop when considering loop
2342 invariants. 
2343
2344 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_END
2345 @item NOTE_INSN_FUNCTION_END
2346 Appears near the end of the function body, just before the label that
2347 @code{return} statements jump to (on machine where a single instruction
2348 does not suffice for returning).  This note may be deleted by jump
2349 optimization.
2350
2351 @findex NOTE_INSN_SETJMP
2352 @item NOTE_INSN_SETJMP
2353 Appears following each call to @code{setjmp} or a related function.
2354 @end table
2355
2356 These codes are printed symbolically when they appear in debugging dumps.
2357 @end table
2358
2359 @cindex @code{HImode}, in @code{insn}
2360 @cindex @code{QImode}, in @code{insn}
2361 The machine mode of an insn is normally @code{VOIDmode}, but some
2362 phases use the mode for various purposes; for example, the reload pass
2363 sets it to @code{HImode} if the insn needs reloading but not register
2364 elimination and @code{QImode} if both are required.  The common
2365 subexpression elimination pass sets the mode of an insn to @code{QImode}
2366 when it is the first insn in a block that has already been processed.
2367
2368 Here is a table of the extra fields of @code{insn}, @code{jump_insn}
2369 and @code{call_insn} insns:
2370
2371 @table @code
2372 @findex PATTERN
2373 @item PATTERN (@var{i})
2374 An expression for the side effect performed by this insn.  This must be
2375 one of the following codes: @code{set}, @code{call}, @code{use},
2376 @code{clobber}, @code{return}, @code{asm_input}, @code{asm_output},
2377 @code{addr_vec}, @code{addr_diff_vec}, @code{trap_if}, @code{unspec},
2378 @code{unspec_volatile}, @code{parallel}, or @code{sequence}.  If it is a @code{parallel},
2379 each element of the @code{parallel} must be one these codes, except that
2380 @code{parallel} expressions cannot be nested and @code{addr_vec} and
2381 @code{addr_diff_vec} are not permitted inside a @code{parallel} expression.
2382
2383 @findex INSN_CODE
2384 @item INSN_CODE (@var{i})
2385 An integer that says which pattern in the machine description matches
2386 this insn, or -1 if the matching has not yet been attempted.
2387
2388 Such matching is never attempted and this field remains -1 on an insn
2389 whose pattern consists of a single @code{use}, @code{clobber},
2390 @code{asm_input}, @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} expression.
2391
2392 @findex asm_noperands
2393 Matching is also never attempted on insns that result from an @code{asm}
2394 statement.  These contain at least one @code{asm_operands} expression.
2395 The function @code{asm_noperands} returns a non-negative value for
2396 such insns.
2397
2398 In the debugging output, this field is printed as a number followed by
2399 a symbolic representation that locates the pattern in the @file{md}
2400 file as some small positive or negative offset from a named pattern.
2401
2402 @findex LOG_LINKS
2403 @item LOG_LINKS (@var{i})
2404 A list (chain of @code{insn_list} expressions) giving information about
2405 dependencies between instructions within a basic block.  Neither a jump
2406 nor a label may come between the related insns.
2407
2408 @findex REG_NOTES
2409 @item REG_NOTES (@var{i})
2410 A list (chain of @code{expr_list} and @code{insn_list} expressions)
2411 giving miscellaneous information about the insn.  It is often
2412 information pertaining to the registers used in this insn.
2413 @end table
2414
2415 The @code{LOG_LINKS} field of an insn is a chain of @code{insn_list}
2416 expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn,
2417 and the second is another @code{insn_list} expression (the next one in
2418 the chain).  The last @code{insn_list} in the chain has a null pointer
2419 as second operand.  The significant thing about the chain is which
2420 insns appear in it (as first operands of @code{insn_list}
2421 expressions).  Their order is not significant.
2422
2423 This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a null
2424 pointer until then.  Flow only adds links for those data dependencies
2425 which can be used for instruction combination.  For each insn, the flow
2426 analysis pass adds a link to insns which store into registers values
2427 that are used for the first time in this insn.  The instruction
2428 scheduling pass adds extra links so that every dependence will be
2429 represented.  Links represent data dependencies, antidependencies and
2430 output dependencies; the machine mode of the link distinguishes these
2431 three types: antidependencies have mode @code{REG_DEP_ANTI}, output
2432 dependencies have mode @code{REG_DEP_OUTPUT}, and data dependencies have
2433 mode @code{VOIDmode}.
2434
2435 The @code{REG_NOTES} field of an insn is a chain similar to the
2436 @code{LOG_LINKS} field but it includes @code{expr_list} expressions in
2437 addition to @code{insn_list} expressions.  There are several kinds of
2438 register notes, which are distinguished by the machine mode, which in a
2439 register note is really understood as being an @code{enum reg_note}.
2440 The first operand @var{op} of the note is data whose meaning depends on
2441 the kind of note.
2442
2443 @findex REG_NOTE_KIND
2444 @findex PUT_REG_NOTE_KIND
2445 The macro @code{REG_NOTE_KIND (@var{x})} returns the kind of
2446 register note.  Its counterpart, the macro @code{PUT_REG_NOTE_KIND
2447 (@var{x}, @var{newkind})} sets the register note type of @var{x} to be
2448 @var{newkind}.
2449
2450 Register notes are of three classes: They may say something about an
2451 input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
2452 they may create a linkage between two insns.  There are also a set
2453 of values that are only used in @code{LOG_LINKS}.
2454
2455 These register notes annotate inputs to an insn:
2456
2457 @table @code
2458 @findex REG_DEAD 
2459 @item REG_DEAD
2460 The value in @var{op} dies in this insn; that is to say, altering the
2461 value immediately after this insn would not affect the future behavior
2462 of the program.  
2463
2464 This does not necessarily mean that the register @var{op} has no useful
2465 value after this insn since it may also be an output of the insn.  In
2466 such a case, however, a @code{REG_DEAD} note would be redundant and is
2467 usually not present until after the reload pass, but no code relies on
2468 this fact.
2469
2470 @findex REG_INC
2471 @item REG_INC
2472 The register @var{op} is incremented (or decremented; at this level
2473 there is no distinction) by an embedded side effect inside this insn.
2474 This means it appears in a @code{post_inc}, @code{pre_inc},
2475 @code{post_dec} or @code{pre_dec} expression.
2476
2477 @findex REG_NONNEG
2478 @item REG_NONNEG
2479 The register @var{op} is known to have a nonnegative value when this
2480 insn is reached.  This is used so that decrement and branch until zero
2481 instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
2482
2483 The @code{REG_NONNEG} note is added to insns only if the machine
2484 description has a @samp{decrement_and_branch_until_zero} pattern.
2485
2486 @findex REG_NO_CONFLICT
2487 @item REG_NO_CONFLICT
2488 This insn does not cause a conflict between @var{op} and the item
2489 being set by this insn even though it might appear that it does.
2490 In other words, if the destination register and @var{op} could
2491 otherwise be assigned the same register, this insn does not
2492 prevent that assignment.
2493
2494 Insns with this note are usually part of a block that begins with a
2495 @code{clobber} insn specifying a multi-word pseudo register (which will
2496 be the output of the block), a group of insns that each set one word of
2497 the value and have the @code{REG_NO_CONFLICT} note attached, and a final
2498 insn that copies the output to itself with an attached @code{REG_EQUAL}
2499 note giving the expression being computed.  This block is encapsulated
2500 with @code{REG_LIBCALL} and @code{REG_RETVAL} notes on the first and
2501 last insns, respectively.
2502
2503 @findex REG_LABEL
2504 @item REG_LABEL
2505 This insn uses @var{op}, a @code{code_label}, but is not a
2506 @code{jump_insn}.  The presence of this note allows jump optimization to
2507 be aware that @var{op} is, in fact, being used.
2508 @end table
2509
2510 The following notes describe attributes of outputs of an insn:
2511
2512 @table @code
2513 @findex REG_EQUIV
2514 @findex REG_EQUAL
2515 @item REG_EQUIV
2516 @itemx REG_EQUAL
2517 This note is only valid on an insn that sets only one register and
2518 indicates that that register will be equal to @var{op} at run time; the
2519 scope of this equivalence differs between the two types of notes.  The
2520 value which the insn explicitly copies into the register may look
2521 different from @var{op}, but they will be equal at run time.  If the
2522 output of the single @code{set} is a @code{strict_low_part} expression,
2523 the note refers to the register that is contained in @code{SUBREG_REG}
2524 of the @code{subreg} expression.
2525  
2526 For @code{REG_EQUIV}, the register is equivalent to @var{op} throughout
2527 the entire function, and could validly be replaced in all its
2528 occurrences by @var{op}.  (``Validly'' here refers to the data flow of
2529 the program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
2530 example, when a constant is loaded into a register that is never
2531 assigned any other value, this kind of note is used.
2532
2533 When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a function,
2534 a note of this kind records that the register is equivalent to the stack
2535 slot where the parameter was passed.  Although in this case the register
2536 may be set by other insns, it is still valid to replace the register
2537 by the stack slot throughout the function.
2538
2539 A @code{REG_EQUIV} note is also used on an instruction which copies a
2540 register parameter into a pseudo-register at entry to a function, if
2541 there is a stack slot where that parameter could be stored.  Although
2542 other insns may set the pseudo-register, it is valid for the compiler to
2543 replace the pseudo-register by stack slot throughout the function,
2544 provided the compiler ensures that the stack slot is properly
2545 initialized by making the replacement in the initial copy instruction as
2546 well.  This is used on machines for which the calling convention
2547 allocates stack space for register parameters.  See
2548 @code{REG_PARM_STACK_SPACE} in @ref{Stack Arguments}.
2549
2550 In the case of @code{REG_EQUAL}, the register that is set by this insn
2551 will be equal to @var{op} at run time at the end of this insn but not
2552 necessarily elsewhere in the function.  In this case, @var{op}
2553 is typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence of
2554 insns such as a library call is used to perform an arithmetic operation,
2555 this kind of note is attached to the insn that produces or copies the
2556 final value.
2557
2558 These two notes are used in different ways by the compiler passes.
2559 @code{REG_EQUAL} is used by passes prior to register allocation (such as
2560 common subexpression elimination and loop optimization) to tell them how
2561 to think of that value.  @code{REG_EQUIV} notes are used by register
2562 allocation to indicate that there is an available substitute expression
2563 (either a constant or a @code{mem} expression for the location of a
2564 parameter on the stack) that may be used in place of a register if
2565 insufficient registers are available.
2566
2567 Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
2568 @code{REG_EQUIV} note and are not useful to the early optimization
2569 passes and pseudo registers that are equivalent to a memory location
2570 throughout there entire life, which is not detected until later in
2571 the compilation, all equivalences are initially indicated by an attached
2572 @code{REG_EQUAL} note.  In the early stages of register allocation, a
2573 @code{REG_EQUAL} note is changed into a @code{REG_EQUIV} note if
2574 @var{op} is a constant and the insn represents the only set of its
2575 destination register.
2576
2577 Thus, compiler passes prior to register allocation need only check for
2578 @code{REG_EQUAL} notes and passes subsequent to register allocation
2579 need only check for @code{REG_EQUIV} notes.
2580
2581 @findex REG_UNUSED
2582 @item REG_UNUSED
2583 The register @var{op} being set by this insn will not be used in a
2584 subsequent insn.  This differs from a @code{REG_DEAD} note, which
2585 indicates that the value in an input will not be used subsequently.
2586 These two notes are independent; both may be present for the same
2587 register.
2588
2589 @findex REG_WAS_0
2590 @item REG_WAS_0
2591 The single output of this insn contained zero before this insn.
2592 @var{op} is the insn that set it to zero.  You can rely on this note if
2593 it is present and @var{op} has not been deleted or turned into a @code{note};
2594 its absence implies nothing.
2595 @end table
2596
2597 These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs: one
2598 insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which has
2599 the inverse note pointing back to the first insn.
2600
2601 @table @code
2602 @findex REG_RETVAL
2603 @item REG_RETVAL
2604 This insn copies the value of a multi-insn sequence (for example, a
2605 library call), and @var{op} is the first insn of the sequence (for a
2606 library call, the first insn that was generated to set up the arguments
2607 for the library call).
2608
2609 Loop optimization uses this note to treat such a sequence as a single
2610 operation for code motion purposes and flow analysis uses this note to
2611 delete such sequences whose results are dead.
2612
2613 A @code{REG_EQUAL} note will also usually be attached to this insn to 
2614 provide the expression being computed by the sequence.
2615
2616 @findex REG_LIBCALL
2617 @item REG_LIBCALL
2618 This is the inverse of @code{REG_RETVAL}: it is placed on the first
2619 insn of a multi-insn sequence, and it points to the last one.
2620
2621 @findex REG_CC_SETTER
2622 @findex REG_CC_USER
2623 @item REG_CC_SETTER
2624 @itemx REG_CC_USER
2625 On machines that use @code{cc0}, the insns which set and use @code{cc0}
2626 set and use @code{cc0} are adjacent.  However, when branch delay slot
2627 filling is done, this may no longer be true.  In this case a
2628 @code{REG_CC_USER} note will be placed on the insn setting @code{cc0} to
2629 point to the insn using @code{cc0} and a @code{REG_CC_SETTER} note will
2630 be placed on the insn using @code{cc0} to point to the insn setting
2631 @code{cc0}.@refill
2632 @end table
2633
2634 These values are only used in the @code{LOG_LINKS} field, and indicate
2635 the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
2636 a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
2637 they simply have mode @code{VOIDmode}, and are printed without any
2638 descriptive text.
2639
2640 @table @code
2641 @findex REG_DEP_ANTI
2642 @item REG_DEP_ANTI
2643 This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
2644
2645 @findex REG_DEP_OUTPUT
2646 @item REG_DEP_OUTPUT
2647 This indicates an output dependence (a write after write dependence).
2648 @end table
2649
2650 These notes describe information gathered from gcov profile data.  They
2651 are stored in the @code{REG_NOTES} field of an insn as an
2652 @code{expr_list}.
2653
2654 @table @code
2655 @findex REG_EXEC_COUNT
2656 @item REG_EXEC_COUNT
2657 This is used to indicate the number of times a basic block was executed
2658 according to the profile data.  The note is attached to the first insn in
2659 the basic block.
2660
2661 @findex REG_BR_PROB
2662 @item REG_BR_PROB
2663 This is used to specify the ratio of branches to non-branches of a
2664 branch insn according to the profile data.  The value is stored as a
2665 value between 0 and REG_BR_PROB_BASE; larger values indicate a higher
2666 probability that the branch will be taken.
2667
2668 @findex REG_BR_PRED
2669 @item REG_BR_PRED
2670 These notes are found in JUMP insns after delayed branch scheduling
2671 has taken place.  They indicate both the direction and the likelyhood
2672 of the JUMP.  The format is a bitmask of ATTR_FLAG_* values.
2673 @end table
2674
2675 For convenience, the machine mode in an @code{insn_list} or
2676 @code{expr_list} is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
2677
2678 @findex insn_list
2679 @findex expr_list
2680 The only difference between the expression codes @code{insn_list} and
2681 @code{expr_list} is that the first operand of an @code{insn_list} is
2682 assumed to be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's
2683 unique id; the first operand of an @code{expr_list} is printed in the
2684 ordinary way as an expression.
2685
2686 @node Calls, Sharing, Insns, RTL
2687 @section RTL Representation of Function-Call Insns
2688 @cindex calling functions in RTL
2689 @cindex RTL function-call insns
2690 @cindex function-call insns
2691
2692 Insns that call subroutines have the RTL expression code @code{call_insn}.
2693 These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a special
2694 RTL expression code, @code{call}.
2695
2696 @cindex @code{call} usage
2697 A @code{call} expression has two operands, as follows:
2698
2699 @example
2700 (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes})
2701 @end example
2702
2703 @noindent
2704 Here @var{nbytes} is an operand that represents the number of bytes of
2705 argument data being passed to the subroutine, @var{fm} is a machine mode
2706 (which must equal as the definition of the @code{FUNCTION_MODE} macro in
2707 the machine description) and @var{addr} represents the address of the
2708 subroutine.
2709
2710 For a subroutine that returns no value, the @code{call} expression as
2711 shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
2712 also contain @code{use} or @code{clobber} expressions.
2713
2714 @cindex @code{BLKmode}, and function return values
2715 For a subroutine that returns a value whose mode is not @code{BLKmode},
2716 the value is returned in a hard register.  If this register's number is
2717 @var{r}, then the body of the call insn looks like this:
2718
2719 @example
2720 (set (reg:@var{m} @var{r})
2721      (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes}))
2722 @end example
2723
2724 @noindent
2725 This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
2726 appropriate register receives a useful value in this insn.
2727
2728 When a subroutine returns a @code{BLKmode} value, it is handled by
2729 passing to the subroutine the address of a place to store the value.
2730 So the call insn itself does not ``return'' any value, and it has the
2731 same RTL form as a call that returns nothing.
2732
2733 On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
2734 for example to contain the return address.  @code{call_insn} insns
2735 on these machines should have a body which is a @code{parallel}
2736 that contains both the @code{call} expression and @code{clobber}
2737 expressions that indicate which registers are destroyed.  Similarly,
2738 if the call instruction requires some register other than the stack
2739 pointer that is not explicitly mentioned it its RTL, a @code{use}
2740 subexpression should mention that register.
2741
2742 Functions that are called are assumed to modify all registers listed in
2743 the configuration macro @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
2744 Basics}) and, with the exception of @code{const} functions and library
2745 calls, to modify all of memory.
2746
2747 Insns containing just @code{use} expressions directly precede the
2748 @code{call_insn} insn to indicate which registers contain inputs to the
2749 function.  Similarly, if registers other than those in
2750 @code{CALL_USED_REGISTERS} are clobbered by the called function, insns
2751 containing a single @code{clobber} follow immediately after the call to
2752 indicate which registers.
2753
2754 @node Sharing
2755 @section Structure Sharing Assumptions
2756 @cindex sharing of RTL components
2757 @cindex RTL structure sharing assumptions
2758
2759 The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are unique;
2760 there do not exist two distinct objects representing the same value.
2761 In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL expression
2762 object of a certain kind appears in more than one place in the
2763 containing structure.
2764
2765 These assumptions refer to a single function; except for the RTL
2766 objects that describe global variables and external functions,
2767 and a few standard objects such as small integer constants,
2768 no RTL objects are common to two functions.
2769
2770 @itemize @bullet
2771 @cindex @code{reg}, RTL sharing
2772 @item
2773 Each pseudo-register has only a single @code{reg} object to represent it,
2774 and therefore only a single machine mode.
2775
2776 @cindex symbolic label
2777 @cindex @code{symbol_ref}, RTL sharing
2778 @item
2779 For any symbolic label, there is only one @code{symbol_ref} object
2780 referring to it.
2781
2782 @cindex @code{const_int}, RTL sharing
2783 @item
2784 There is only one @code{const_int} expression with value 0, only
2785 one with value 1, and only one with value @minus{}1.
2786 Some other integer values are also stored uniquely.
2787
2788 @cindex @code{pc}, RTL sharing
2789 @item
2790 There is only one @code{pc} expression.
2791
2792 @cindex @code{cc0}, RTL sharing
2793 @item
2794 There is only one @code{cc0} expression.
2795
2796 @cindex @code{const_double}, RTL sharing
2797 @item
2798 There is only one @code{const_double} expression with value 0 for
2799 each floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
2800
2801 @cindex @code{label_ref}, RTL sharing
2802 @cindex @code{scratch}, RTL sharing
2803 @item
2804 No @code{label_ref} or @code{scratch} appears in more than one place in
2805 the RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
2806 the insns in the function and assume that each time a @code{label_ref}
2807 or @code{scratch} is seen it is distinct from all others that are seen.
2808
2809 @cindex @code{mem}, RTL sharing
2810 @item
2811 Only one @code{mem} object is normally created for each static
2812 variable or stack slot, so these objects are frequently shared in all
2813 the places they appear.  However, separate but equal objects for these
2814 variables are occasionally made.
2815
2816 @cindex @code{asm_operands}, RTL sharing
2817 @item
2818 When a single @code{asm} statement has multiple output operands, a
2819 distinct @code{asm_operands} expression is made for each output operand.
2820 However, these all share the vector which contains the sequence of input
2821 operands.  This sharing is used later on to test whether two
2822 @code{asm_operands} expressions come from the same statement, so all
2823 optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
2824 vector at all.
2825
2826 @item
2827 No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
2828 except as described above.  Many passes of the compiler rely on this
2829 by assuming that they can modify RTL objects in place without unwanted
2830 side-effects on other insns.
2831
2832 @findex unshare_all_rtl
2833 @item
2834 During initial RTL generation, shared structure is freely introduced.
2835 After all the RTL for a function has been generated, all shared
2836 structure is copied by @code{unshare_all_rtl} in @file{emit-rtl.c},
2837 after which the above rules are guaranteed to be followed.
2838
2839 @findex copy_rtx_if_shared
2840 @item
2841 During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
2842 temporarily.  However, the shared structure is copied before the
2843 combiner is finished with the insn.  This is done by calling
2844 @code{copy_rtx_if_shared}, which is a subroutine of
2845 @code{unshare_all_rtl}.
2846 @end itemize
2847
2848 @node Reading RTL
2849 @section Reading RTL
2850
2851 To read an RTL object from a file, call @code{read_rtx}.  It takes one
2852 argument, a stdio stream, and returns a single RTL object.
2853
2854 Reading RTL from a file is very slow.  This is not currently a
2855 problem since reading RTL occurs only as part of building the
2856 compiler.
2857
2858 People frequently have the idea of using RTL stored as text in a file as
2859 an interface between a language front end and the bulk of GNU CC.  This
2860 idea is not feasible.
2861
2862 GNU CC was designed to use RTL internally only.  Correct RTL for a given
2863 program is very dependent on the particular target machine.  And the RTL
2864 does not contain all the information about the program.
2865
2866 The proper way to interface GNU CC to a new language front end is with
2867 the ``tree'' data structure.  There is no manual for this data
2868 structure, but it is described in the files @file{tree.h} and
2869 @file{tree.def}.