OSDN Git Service

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