OSDN Git Service

20be3819de8a7f55eef4abf4dfd44e74e9f3635b
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / doc / rtl.texi
1 @c Copyright (C) 1988, 1989, 1992, 1994, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002,
2 @c 2003, 2004, 2005
3 @c Free Software Foundation, Inc.
4 @c This is part of the GCC manual.
5 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
6
7 @node RTL
8 @chapter RTL Representation
9 @cindex RTL representation
10 @cindex representation of RTL
11 @cindex Register Transfer Language (RTL)
12
13 Most of the work of the compiler is done on an intermediate representation
14 called register transfer language.  In this language, the instructions to be
15 output are described, pretty much one by one, in an algebraic form that
16 describes what the instruction does.
17
18 RTL is inspired by Lisp lists.  It has both an internal form, made up of
19 structures that point at other structures, and a textual form that is used
20 in the machine description and in printed debugging dumps.  The textual
21 form uses nested parentheses to indicate the pointers in the internal form.
22
23 @menu
24 * RTL Objects::       Expressions vs vectors vs strings vs integers.
25 * RTL Classes::       Categories of RTL expression objects, and their structure.
26 * Accessors::         Macros to access expression operands or vector elts.
27 * Special Accessors:: Macros to access specific annotations on RTL.
28 * Flags::             Other flags in an RTL expression.
29 * Machine Modes::     Describing the size and format of a datum.
30 * Constants::         Expressions with constant values.
31 * Regs and Memory::   Expressions representing register contents or memory.
32 * Arithmetic::        Expressions representing arithmetic on other expressions.
33 * Comparisons::       Expressions representing comparison of expressions.
34 * Bit-Fields::        Expressions representing bit-fields in memory or reg.
35 * Vector Operations:: Expressions involving vector datatypes.
36 * Conversions::       Extending, truncating, floating or fixing.
37 * RTL Declarations::  Declaring volatility, constancy, etc.
38 * Side Effects::      Expressions for storing in registers, etc.
39 * Incdec::            Embedded side-effects for autoincrement addressing.
40 * Assembler::         Representing @code{asm} with operands.
41 * Insns::             Expression types for entire insns.
42 * Calls::             RTL representation of function call insns.
43 * Sharing::           Some expressions are unique; others *must* be copied.
44 * Reading RTL::       Reading textual RTL from a file.
45 @end menu
46
47 @node RTL Objects
48 @section RTL Object Types
49 @cindex RTL object types
50
51 @cindex RTL integers
52 @cindex RTL strings
53 @cindex RTL vectors
54 @cindex RTL expression
55 @cindex RTX (See RTL)
56 RTL uses five kinds of objects: expressions, integers, wide integers,
57 strings and vectors.  Expressions are the most important ones.  An RTL
58 expression (``RTX'', for short) is a C structure, but it is usually
59 referred to with a pointer; a type that is given the typedef name
60 @code{rtx}.
61
62 An integer is simply an @code{int}; their written form uses decimal
63 digits.  A wide integer is an integral object whose type is
64 @code{HOST_WIDE_INT}; their written form uses decimal digits.
65
66 A string is a sequence of characters.  In core it is represented as a
67 @code{char *} in usual C fashion, and it is written in C syntax as well.
68 However, strings in RTL may never be null.  If you write an empty string in
69 a machine description, it is represented in core as a null pointer rather
70 than as a pointer to a null character.  In certain contexts, these null
71 pointers instead of strings are valid.  Within RTL code, strings are most
72 commonly found inside @code{symbol_ref} expressions, but they appear in
73 other contexts in the RTL expressions that make up machine descriptions.
74
75 In a machine description, strings are normally written with double
76 quotes, as you would in C@.  However, strings in machine descriptions may
77 extend over many lines, which is invalid C, and adjacent string
78 constants are not concatenated as they are in C@.  Any string constant
79 may be surrounded with a single set of parentheses.  Sometimes this
80 makes the machine description easier to read.
81
82 There is also a special syntax for strings, which can be useful when C
83 code is embedded in a machine description.  Wherever a string can
84 appear, it is also valid to write a C-style brace block.  The entire
85 brace block, including the outermost pair of braces, is considered to be
86 the string constant.  Double quote characters inside the braces are not
87 special.  Therefore, if you write string constants in the C code, you
88 need not escape each quote character with a backslash.
89
90 A vector contains an arbitrary number of pointers to expressions.  The
91 number of elements in the vector is explicitly present in the vector.
92 The written form of a vector consists of square brackets
93 (@samp{[@dots{}]}) surrounding the elements, in sequence and with
94 whitespace separating them.  Vectors of length zero are not created;
95 null pointers are used instead.
96
97 @cindex expression codes
98 @cindex codes, RTL expression
99 @findex GET_CODE
100 @findex PUT_CODE
101 Expressions are classified by @dfn{expression codes} (also called RTX
102 codes).  The expression code is a name defined in @file{rtl.def}, which is
103 also (in uppercase) a C enumeration constant.  The possible expression
104 codes and their meanings are machine-independent.  The code of an RTX can
105 be extracted with the macro @code{GET_CODE (@var{x})} and altered with
106 @code{PUT_CODE (@var{x}, @var{newcode})}.
107
108 The expression code determines how many operands the expression contains,
109 and what kinds of objects they are.  In RTL, unlike Lisp, you cannot tell
110 by looking at an operand what kind of object it is.  Instead, you must know
111 from its context---from the expression code of the containing expression.
112 For example, in an expression of code @code{subreg}, the first operand is
113 to be regarded as an expression and the second operand as an integer.  In
114 an expression of code @code{plus}, there are two operands, both of which
115 are to be regarded as expressions.  In a @code{symbol_ref} expression,
116 there is one operand, which is to be regarded as a string.
117
118 Expressions are written as parentheses containing the name of the
119 expression type, its flags and machine mode if any, and then the operands
120 of the expression (separated by spaces).
121
122 Expression code names in the @samp{md} file are written in lowercase,
123 but when they appear in C code they are written in uppercase.  In this
124 manual, they are shown as follows: @code{const_int}.
125
126 @cindex (nil)
127 @cindex nil
128 In a few contexts a null pointer is valid where an expression is normally
129 wanted.  The written form of this is @code{(nil)}.
130
131 @node RTL Classes
132 @section RTL Classes and Formats
133 @cindex RTL classes
134 @cindex classes of RTX codes
135 @cindex RTX codes, classes of
136 @findex GET_RTX_CLASS
137
138 The various expression codes are divided into several @dfn{classes},
139 which are represented by single characters.  You can determine the class
140 of an RTX code with the macro @code{GET_RTX_CLASS (@var{code})}.
141 Currently, @file{rtl.def} defines these classes:
142
143 @table @code
144 @item RTX_OBJ
145 An RTX code that represents an actual object, such as a register
146 (@code{REG}) or a memory location (@code{MEM}, @code{SYMBOL_REF}).
147 @code{LO_SUM}) is also included; instead, @code{SUBREG} and
148 @code{STRICT_LOW_PART} are not in this class, but in class @code{x}.
149
150 @item RTX_CONST_OBJ
151 An RTX code that represents a constant object.  @code{HIGH} is also
152 included in this class.
153
154 @item RTX_COMPARE
155 An RTX code for a non-symmetric comparison, such as @code{GEU} or
156 @code{LT}.
157
158 @item RTX_COMM_COMPARE
159 An RTX code for a symmetric (commutative) comparison, such as @code{EQ}
160 or @code{ORDERED}.
161
162 @item RTX_UNARY
163 An RTX code for a unary arithmetic operation, such as @code{NEG},
164 @code{NOT}, or @code{ABS}.  This category also includes value extension
165 (sign or zero) and conversions between integer and floating point.
166
167 @item RTX_COMM_ARITH
168 An RTX code for a commutative binary operation, such as @code{PLUS} or
169 @code{AND}.  @code{NE} and @code{EQ} are comparisons, so they have class
170 @code{<}.
171
172 @item RTX_BIN_ARITH
173 An RTX code for a non-commutative binary operation, such as @code{MINUS},
174 @code{DIV}, or @code{ASHIFTRT}.
175
176 @item RTX_BITFIELD_OPS
177 An RTX code for a bit-field operation.  Currently only
178 @code{ZERO_EXTRACT} and @code{SIGN_EXTRACT}.  These have three inputs
179 and are lvalues (so they can be used for insertion as well).
180 @xref{Bit-Fields}.
181
182 @item RTX_TERNARY
183 An RTX code for other three input operations.  Currently only
184 @code{IF_THEN_ELSE} and @code{VEC_MERGE}.
185
186 @item RTX_INSN
187 An RTX code for an entire instruction:  @code{INSN}, @code{JUMP_INSN}, and
188 @code{CALL_INSN}.  @xref{Insns}.
189
190 @item RTX_MATCH
191 An RTX code for something that matches in insns, such as
192 @code{MATCH_DUP}.  These only occur in machine descriptions.
193
194 @item RTX_AUTOINC
195 An RTX code for an auto-increment addressing mode, such as
196 @code{POST_INC}.
197
198 @item RTX_EXTRA
199 All other RTX codes.  This category includes the remaining codes used
200 only in machine descriptions (@code{DEFINE_*}, etc.).  It also includes
201 all the codes describing side effects (@code{SET}, @code{USE},
202 @code{CLOBBER}, etc.) and the non-insns that may appear on an insn
203 chain, such as @code{NOTE}, @code{BARRIER}, and @code{CODE_LABEL}.
204 @code{SUBREG} is also part of this class.
205 @end table
206
207 @cindex RTL format
208 For each expression code, @file{rtl.def} specifies the number of
209 contained objects and their kinds using a sequence of characters
210 called the @dfn{format} of the expression code.  For example,
211 the format of @code{subreg} is @samp{ei}.
212
213 @cindex RTL format characters
214 These are the most commonly used format characters:
215
216 @table @code
217 @item e
218 An expression (actually a pointer to an expression).
219
220 @item i
221 An integer.
222
223 @item w
224 A wide integer.
225
226 @item s
227 A string.
228
229 @item E
230 A vector of expressions.
231 @end table
232
233 A few other format characters are used occasionally:
234
235 @table @code
236 @item u
237 @samp{u} is equivalent to @samp{e} except that it is printed differently
238 in debugging dumps.  It is used for pointers to insns.
239
240 @item n
241 @samp{n} is equivalent to @samp{i} except that it is printed differently
242 in debugging dumps.  It is used for the line number or code number of a
243 @code{note} insn.
244
245 @item S
246 @samp{S} indicates a string which is optional.  In the RTL objects in
247 core, @samp{S} is equivalent to @samp{s}, but when the object is read,
248 from an @samp{md} file, the string value of this operand may be omitted.
249 An omitted string is taken to be the null string.
250
251 @item V
252 @samp{V} indicates a vector which is optional.  In the RTL objects in
253 core, @samp{V} is equivalent to @samp{E}, but when the object is read
254 from an @samp{md} file, the vector value of this operand may be omitted.
255 An omitted vector is effectively the same as a vector of no elements.
256
257 @item B
258 @samp{B} indicates a pointer to basic block structure.
259
260 @item 0
261 @samp{0} means a slot whose contents do not fit any normal category.
262 @samp{0} slots are not printed at all in dumps, and are often used in
263 special ways by small parts of the compiler.
264 @end table
265
266 There are macros to get the number of operands and the format
267 of an expression code:
268
269 @table @code
270 @findex GET_RTX_LENGTH
271 @item GET_RTX_LENGTH (@var{code})
272 Number of operands of an RTX of code @var{code}.
273
274 @findex GET_RTX_FORMAT
275 @item GET_RTX_FORMAT (@var{code})
276 The format of an RTX of code @var{code}, as a C string.
277 @end table
278
279 Some classes of RTX codes always have the same format.  For example, it
280 is safe to assume that all comparison operations have format @code{ee}.
281
282 @table @code
283 @item 1
284 All codes of this class have format @code{e}.
285
286 @item <
287 @itemx c
288 @itemx 2
289 All codes of these classes have format @code{ee}.
290
291 @item b
292 @itemx 3
293 All codes of these classes have format @code{eee}.
294
295 @item i
296 All codes of this class have formats that begin with @code{iuueiee}.
297 @xref{Insns}.  Note that not all RTL objects linked onto an insn chain
298 are of class @code{i}.
299
300 @item o
301 @itemx m
302 @itemx x
303 You can make no assumptions about the format of these codes.
304 @end table
305
306 @node Accessors
307 @section Access to Operands
308 @cindex accessors
309 @cindex access to operands
310 @cindex operand access
311
312 @findex XEXP
313 @findex XINT
314 @findex XWINT
315 @findex XSTR
316 Operands of expressions are accessed using the macros @code{XEXP},
317 @code{XINT}, @code{XWINT} and @code{XSTR}.  Each of these macros takes
318 two arguments: an expression-pointer (RTX) and an operand number
319 (counting from zero).  Thus,
320
321 @smallexample
322 XEXP (@var{x}, 2)
323 @end smallexample
324
325 @noindent
326 accesses operand 2 of expression @var{x}, as an expression.
327
328 @smallexample
329 XINT (@var{x}, 2)
330 @end smallexample
331
332 @noindent
333 accesses the same operand as an integer.  @code{XSTR}, used in the same
334 fashion, would access it as a string.
335
336 Any operand can be accessed as an integer, as an expression or as a string.
337 You must choose the correct method of access for the kind of value actually
338 stored in the operand.  You would do this based on the expression code of
339 the containing expression.  That is also how you would know how many
340 operands there are.
341
342 For example, if @var{x} is a @code{subreg} expression, you know that it has
343 two operands which can be correctly accessed as @code{XEXP (@var{x}, 0)}
344 and @code{XINT (@var{x}, 1)}.  If you did @code{XINT (@var{x}, 0)}, you
345 would get the address of the expression operand but cast as an integer;
346 that might occasionally be useful, but it would be cleaner to write
347 @code{(int) XEXP (@var{x}, 0)}.  @code{XEXP (@var{x}, 1)} would also
348 compile without error, and would return the second, integer operand cast as
349 an expression pointer, which would probably result in a crash when
350 accessed.  Nothing stops you from writing @code{XEXP (@var{x}, 28)} either,
351 but this will access memory past the end of the expression with
352 unpredictable results.
353
354 Access to operands which are vectors is more complicated.  You can use the
355 macro @code{XVEC} to get the vector-pointer itself, or the macros
356 @code{XVECEXP} and @code{XVECLEN} to access the elements and length of a
357 vector.
358
359 @table @code
360 @findex XVEC
361 @item XVEC (@var{exp}, @var{idx})
362 Access the vector-pointer which is operand number @var{idx} in @var{exp}.
363
364 @findex XVECLEN
365 @item XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})
366 Access the length (number of elements) in the vector which is
367 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an @code{int}.
368
369 @findex XVECEXP
370 @item XVECEXP (@var{exp}, @var{idx}, @var{eltnum})
371 Access element number @var{eltnum} in the vector which is
372 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an RTX@.
373
374 It is up to you to make sure that @var{eltnum} is not negative
375 and is less than @code{XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})}.
376 @end table
377
378 All the macros defined in this section expand into lvalues and therefore
379 can be used to assign the operands, lengths and vector elements as well as
380 to access them.
381
382 @node Special Accessors
383 @section Access to Special Operands
384 @cindex access to special operands
385
386 Some RTL nodes have special annotations associated with them.
387
388 @table @code
389 @item MEM
390 @table @code
391 @findex MEM_ALIAS_SET
392 @item MEM_ALIAS_SET (@var{x})
393 If 0, @var{x} is not in any alias set, and may alias anything.  Otherwise,
394 @var{x} can only alias @code{MEM}s in a conflicting alias set.  This value
395 is set in a language-dependent manner in the front-end, and should not be
396 altered in the back-end.  In some front-ends, these numbers may correspond
397 in some way to types, or other language-level entities, but they need not,
398 and the back-end makes no such assumptions.
399 These set numbers are tested with @code{alias_sets_conflict_p}.
400
401 @findex MEM_EXPR
402 @item MEM_EXPR (@var{x})
403 If this register is known to hold the value of some user-level
404 declaration, this is that tree node.  It may also be a
405 @code{COMPONENT_REF}, in which case this is some field reference,
406 and @code{TREE_OPERAND (@var{x}, 0)} contains the declaration,
407 or another @code{COMPONENT_REF}, or null if there is no compile-time
408 object associated with the reference.
409
410 @findex MEM_OFFSET
411 @item MEM_OFFSET (@var{x})
412 The offset from the start of @code{MEM_EXPR} as a @code{CONST_INT} rtx.
413
414 @findex MEM_SIZE
415 @item MEM_SIZE (@var{x})
416 The size in bytes of the memory reference as a @code{CONST_INT} rtx.
417 This is mostly relevant for @code{BLKmode} references as otherwise
418 the size is implied by the mode.
419
420 @findex MEM_ALIGN
421 @item MEM_ALIGN (@var{x})
422 The known alignment in bits of the memory reference.
423 @end table
424
425 @item REG
426 @table @code
427 @findex ORIGINAL_REGNO
428 @item ORIGINAL_REGNO (@var{x})
429 This field holds the number the register ``originally'' had; for a
430 pseudo register turned into a hard reg this will hold the old pseudo
431 register number.
432
433 @findex REG_EXPR
434 @item REG_EXPR (@var{x})
435 If this register is known to hold the value of some user-level
436 declaration, this is that tree node.
437
438 @findex REG_OFFSET
439 @item REG_OFFSET (@var{x})
440 If this register is known to hold the value of some user-level
441 declaration, this is the offset into that logical storage.
442 @end table
443
444 @item SYMBOL_REF
445 @table @code
446 @findex SYMBOL_REF_DECL
447 @item SYMBOL_REF_DECL (@var{x})
448 If the @code{symbol_ref} @var{x} was created for a @code{VAR_DECL} or
449 a @code{FUNCTION_DECL}, that tree is recorded here.  If this value is
450 null, then @var{x} was created by back end code generation routines,
451 and there is no associated front end symbol table entry.
452
453 @code{SYMBOL_REF_DECL} may also point to a tree of class @code{'c'},
454 that is, some sort of constant.  In this case, the @code{symbol_ref}
455 is an entry in the per-file constant pool; again, there is no associated
456 front end symbol table entry.
457
458 @findex SYMBOL_REF_CONSTANT
459 @item SYMBOL_REF_CONSTANT (@var{x})
460 If @samp{CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})} is true, this is the constant
461 pool entry for @var{x}.  It is null otherwise.
462
463 @findex SYMBOL_REF_DATA
464 @item SYMBOL_REF_DATA (@var{x})
465 A field of opaque type used to store @code{SYMBOL_REF_DECL} or
466 @code{SYMBOL_REF_CONSTANT}.
467
468 @findex SYMBOL_REF_FLAGS
469 @item SYMBOL_REF_FLAGS (@var{x})
470 In a @code{symbol_ref}, this is used to communicate various predicates
471 about the symbol.  Some of these are common enough to be computed by
472 common code, some are specific to the target.  The common bits are:
473
474 @table @code
475 @findex SYMBOL_REF_FUNCTION_P
476 @findex SYMBOL_FLAG_FUNCTION
477 @item SYMBOL_FLAG_FUNCTION
478 Set if the symbol refers to a function.
479
480 @findex SYMBOL_REF_LOCAL_P
481 @findex SYMBOL_FLAG_LOCAL
482 @item SYMBOL_FLAG_LOCAL
483 Set if the symbol is local to this ``module''.
484 See @code{TARGET_BINDS_LOCAL_P}.
485
486 @findex SYMBOL_REF_EXTERNAL_P
487 @findex SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
488 @item SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
489 Set if this symbol is not defined in this translation unit.
490 Note that this is not the inverse of @code{SYMBOL_FLAG_LOCAL}.
491
492 @findex SYMBOL_REF_SMALL_P
493 @findex SYMBOL_FLAG_SMALL
494 @item SYMBOL_FLAG_SMALL
495 Set if the symbol is located in the small data section.
496 See @code{TARGET_IN_SMALL_DATA_P}.
497
498 @findex SYMBOL_FLAG_TLS_SHIFT
499 @findex SYMBOL_REF_TLS_MODEL
500 @item SYMBOL_REF_TLS_MODEL (@var{x})
501 This is a multi-bit field accessor that returns the @code{tls_model}
502 to be used for a thread-local storage symbol.  It returns zero for
503 non-thread-local symbols.
504
505 @findex SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P
506 @findex SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
507 @item SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
508 Set if the symbol has @code{SYMBOL_REF_BLOCK} and
509 @code{SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET} fields.
510
511 @findex SYMBOL_REF_ANCHOR_P
512 @findex SYMBOL_FLAG_ANCHOR
513 @cindex @option{-fsection-anchors}
514 @item SYMBOL_FLAG_ANCHOR
515 Set if the symbol is used as a section anchor.  ``Section anchors''
516 are symbols that have a known position within an @code{object_block}
517 and that can be used to access nearby members of that block.
518 They are used to implement @option{-fsection-anchors}.
519
520 If this flag is set, then @code{SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO} will be too.
521 @end table
522
523 Bits beginning with @code{SYMBOL_FLAG_MACH_DEP} are available for
524 the target's use.
525 @end table
526
527 @findex SYMBOL_REF_BLOCK
528 @item SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})
529 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the
530 @samp{object_block} structure to which the symbol belongs,
531 or @code{NULL} if it has not been assigned a block.
532
533 @findex SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET
534 @item SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET (@var{x})
535 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the offset of @var{x}
536 from the first object in @samp{SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})}.  The value is
537 negative if @var{x} has not yet been assigned to a block, or it has not
538 been given an offset within that block.
539 @end table
540
541 @node Flags
542 @section Flags in an RTL Expression
543 @cindex flags in RTL expression
544
545 RTL expressions contain several flags (one-bit bit-fields)
546 that are used in certain types of expression.  Most often they
547 are accessed with the following macros, which expand into lvalues.
548
549 @table @code
550 @findex CONSTANT_POOL_ADDRESS_P
551 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/u}
552 @cindex @code{unchanging}, in @code{symbol_ref}
553 @item CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
554 Nonzero in a @code{symbol_ref} if it refers to part of the current
555 function's constant pool.  For most targets these addresses are in a
556 @code{.rodata} section entirely separate from the function, but for
557 some targets the addresses are close to the beginning of the function.
558 In either case GCC assumes these addresses can be addressed directly,
559 perhaps with the help of base registers.
560 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
561
562 @findex CONST_OR_PURE_CALL_P
563 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
564 @cindex @code{unchanging}, in @code{call_insn}
565 @item CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
566 In a @code{call_insn}, @code{note}, or an @code{expr_list} for notes,
567 indicates that the insn represents a call to a const or pure function.
568 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
569
570 @findex INSN_ANNULLED_BRANCH_P
571 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/u}
572 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
573 @cindex @code{insn} and @samp{/u}
574 @cindex @code{unchanging}, in @code{jump_insn}, @code{call_insn} and @code{insn}
575 @item INSN_ANNULLED_BRANCH_P (@var{x})
576 In a @code{jump_insn}, @code{call_insn}, or @code{insn} indicates
577 that the branch is an annulling one.  See the discussion under
578 @code{sequence} below.  Stored in the @code{unchanging} field and
579 printed as @samp{/u}.
580
581 @findex INSN_DELETED_P
582 @cindex @code{insn} and @samp{/v}
583 @cindex @code{call_insn} and @samp{/v}
584 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/v}
585 @cindex @code{code_label} and @samp{/v}
586 @cindex @code{barrier} and @samp{/v}
587 @cindex @code{note} and @samp{/v}
588 @cindex @code{volatil}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label}, @code{barrier}, and @code{note}
589 @item INSN_DELETED_P (@var{x})
590 In an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label},
591 @code{barrier}, or @code{note},
592 nonzero if the insn has been deleted.  Stored in the
593 @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
594
595 @findex INSN_FROM_TARGET_P
596 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
597 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
598 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
599 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn} and @code{jump_insn} and @code{call_insn}
600 @item INSN_FROM_TARGET_P (@var{x})
601 In an @code{insn} or @code{jump_insn} or @code{call_insn} in a delay
602 slot of a branch, indicates that the insn
603 is from the target of the branch.  If the branch insn has
604 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} set, this insn will only be executed if
605 the branch is taken.  For annulled branches with
606 @code{INSN_FROM_TARGET_P} clear, the insn will be executed only if the
607 branch is not taken.  When @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is not set,
608 this insn will always be executed.  Stored in the @code{in_struct}
609 field and printed as @samp{/s}.
610
611 @findex LABEL_OUTSIDE_LOOP_P
612 @cindex @code{label_ref} and @samp{/s}
613 @cindex @code{in_struct}, in @code{label_ref}
614 @item LABEL_OUTSIDE_LOOP_P (@var{x})
615 In @code{label_ref} expressions, nonzero if this is a reference to a
616 label that is outside the innermost loop containing the reference to the
617 label.  Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
618
619 @findex LABEL_PRESERVE_P
620 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
621 @cindex @code{note} and @samp{/i}
622 @cindex @code{in_struct}, in @code{code_label} and @code{note}
623 @item LABEL_PRESERVE_P (@var{x})
624 In a @code{code_label} or @code{note}, indicates that the label is referenced by
625 code or data not visible to the RTL of a given function.
626 Labels referenced by a non-local goto will have this bit set.  Stored
627 in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
628
629 @findex LABEL_REF_NONLOCAL_P
630 @cindex @code{label_ref} and @samp{/v}
631 @cindex @code{reg_label} and @samp{/v}
632 @cindex @code{volatil}, in @code{label_ref} and @code{reg_label}
633 @item LABEL_REF_NONLOCAL_P (@var{x})
634 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, nonzero if this is
635 a reference to a non-local label.
636 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
637
638 @findex MEM_IN_STRUCT_P
639 @cindex @code{mem} and @samp{/s}
640 @cindex @code{in_struct}, in @code{mem}
641 @item MEM_IN_STRUCT_P (@var{x})
642 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to an entire structure,
643 union or array, or to a component of one.  Zero for references to a
644 scalar variable or through a pointer to a scalar.  If both this flag and
645 @code{MEM_SCALAR_P} are clear, then we don't know whether this @code{mem}
646 is in a structure or not.  Both flags should never be simultaneously set.
647 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
648
649 @findex MEM_KEEP_ALIAS_SET_P
650 @cindex @code{mem} and @samp{/j}
651 @cindex @code{jump}, in @code{mem}
652 @item MEM_KEEP_ALIAS_SET_P (@var{x})
653 In @code{mem} expressions, 1 if we should keep the alias set for this
654 mem unchanged when we access a component.  Set to 1, for example, when we
655 are already in a non-addressable component of an aggregate.
656 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
657
658 @findex MEM_SCALAR_P
659 @cindex @code{mem} and @samp{/f}
660 @cindex @code{frame_related}, in @code{mem}
661 @item MEM_SCALAR_P (@var{x})
662 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to a scalar known not
663 to be a member of a structure, union, or array.  Zero for such
664 references and for indirections through pointers, even pointers pointing
665 to scalar types.  If both this flag and @code{MEM_IN_STRUCT_P} are clear,
666 then we don't know whether this @code{mem} is in a structure or not.
667 Both flags should never be simultaneously set.
668 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
669
670 @findex MEM_VOLATILE_P
671 @cindex @code{mem} and @samp{/v}
672 @cindex @code{asm_input} and @samp{/v}
673 @cindex @code{asm_operands} and @samp{/v}
674 @cindex @code{volatil}, in @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input}
675 @item MEM_VOLATILE_P (@var{x})
676 In @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input} expressions,
677 nonzero for volatile memory references.
678 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
679
680 @findex MEM_NOTRAP_P
681 @cindex @code{mem} and @samp{/c}
682 @cindex @code{call}, in @code{mem}
683 @item MEM_NOTRAP_P (@var{x})
684 In @code{mem}, nonzero for memory references that will not trap.
685 Stored in the @code{call} field and printed as @samp{/c}.
686
687 @findex REG_FUNCTION_VALUE_P
688 @cindex @code{reg} and @samp{/i}
689 @cindex @code{integrated}, in @code{reg}
690 @item REG_FUNCTION_VALUE_P (@var{x})
691 Nonzero in a @code{reg} if it is the place in which this function's
692 value is going to be returned.  (This happens only in a hard
693 register.)  Stored in the @code{integrated} field and printed as
694 @samp{/i}.
695
696 @findex REG_POINTER
697 @cindex @code{reg} and @samp{/f}
698 @cindex @code{frame_related}, in @code{reg}
699 @item REG_POINTER (@var{x})
700 Nonzero in a @code{reg} if the register holds a pointer.  Stored in the
701 @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
702
703 @findex REG_USERVAR_P
704 @cindex @code{reg} and @samp{/v}
705 @cindex @code{volatil}, in @code{reg}
706 @item REG_USERVAR_P (@var{x})
707 In a @code{reg}, nonzero if it corresponds to a variable present in
708 the user's source code.  Zero for temporaries generated internally by
709 the compiler.  Stored in the @code{volatil} field and printed as
710 @samp{/v}.
711
712 The same hard register may be used also for collecting the values of
713 functions called by this one, but @code{REG_FUNCTION_VALUE_P} is zero
714 in this kind of use.
715
716 @findex RTX_FRAME_RELATED_P
717 @cindex @code{insn} and @samp{/f}
718 @cindex @code{call_insn} and @samp{/f}
719 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/f}
720 @cindex @code{barrier} and @samp{/f}
721 @cindex @code{set} and @samp{/f}
722 @cindex @code{frame_related}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{barrier}, and @code{set}
723 @item RTX_FRAME_RELATED_P (@var{x})
724 Nonzero in an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn},
725 @code{barrier}, or @code{set} which is part of a function prologue
726 and sets the stack pointer, sets the frame pointer, or saves a register.
727 This flag should also be set on an instruction that sets up a temporary
728 register to use in place of the frame pointer.
729 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
730
731 In particular, on RISC targets where there are limits on the sizes of
732 immediate constants, it is sometimes impossible to reach the register
733 save area directly from the stack pointer.  In that case, a temporary
734 register is used that is near enough to the register save area, and the
735 Canonical Frame Address, i.e., DWARF2's logical frame pointer, register
736 must (temporarily) be changed to be this temporary register.  So, the
737 instruction that sets this temporary register must be marked as
738 @code{RTX_FRAME_RELATED_P}.
739
740 If the marked instruction is overly complex (defined in terms of what
741 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle), you will also have to
742 create a @code{REG_FRAME_RELATED_EXPR} note and attach it to the
743 instruction.  This note should contain a simple expression of the
744 computation performed by this instruction, i.e., one that
745 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle.
746
747 This flag is required for exception handling support on targets with RTL
748 prologues.
749
750 @cindex @code{insn} and @samp{/i}
751 @cindex @code{call_insn} and @samp{/i}
752 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/i}
753 @cindex @code{barrier} and @samp{/i}
754 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
755 @cindex @code{insn_list} and @samp{/i}
756 @cindex @code{const} and @samp{/i}
757 @cindex @code{note} and @samp{/i}
758 @cindex @code{integrated}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{barrier}, @code{code_label}, @code{insn_list}, @code{const}, and @code{note}
759 @code{code_label}, @code{insn_list}, @code{const}, or @code{note} if it
760 resulted from an in-line function call.
761 Stored in the @code{integrated} field and printed as @samp{/i}.
762
763 @findex MEM_READONLY_P
764 @cindex @code{mem} and @samp{/u}
765 @cindex @code{unchanging}, in @code{mem}
766 @item MEM_READONLY_P (@var{x})
767 Nonzero in a @code{mem}, if the memory is statically allocated and read-only.
768
769 Read-only in this context means never modified during the lifetime of the
770 program, not necessarily in ROM or in write-disabled pages.  A common
771 example of the later is a shared library's global offset table.  This
772 table is initialized by the runtime loader, so the memory is technically
773 writable, but after control is transfered from the runtime loader to the
774 application, this memory will never be subsequently modified.
775
776 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
777
778 @findex SCHED_GROUP_P
779 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
780 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
781 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
782 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}, @code{jump_insn} and @code{call_insn}
783 @item SCHED_GROUP_P (@var{x})
784 During instruction scheduling, in an @code{insn}, @code{call_insn} or
785 @code{jump_insn}, indicates that the
786 previous insn must be scheduled together with this insn.  This is used to
787 ensure that certain groups of instructions will not be split up by the
788 instruction scheduling pass, for example, @code{use} insns before
789 a @code{call_insn} may not be separated from the @code{call_insn}.
790 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
791
792 @findex SET_IS_RETURN_P
793 @cindex @code{insn} and @samp{/j}
794 @cindex @code{jump}, in @code{insn}
795 @item SET_IS_RETURN_P (@var{x})
796 For a @code{set}, nonzero if it is for a return.
797 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
798
799 @findex SIBLING_CALL_P
800 @cindex @code{call_insn} and @samp{/j}
801 @cindex @code{jump}, in @code{call_insn}
802 @item SIBLING_CALL_P (@var{x})
803 For a @code{call_insn}, nonzero if the insn is a sibling call.
804 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
805
806 @findex STRING_POOL_ADDRESS_P
807 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/f}
808 @cindex @code{frame_related}, in @code{symbol_ref}
809 @item STRING_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
810 For a @code{symbol_ref} expression, nonzero if it addresses this function's
811 string constant pool.
812 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
813
814 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
815 @cindex @code{subreg} and @samp{/u} and @samp{/v}
816 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
817 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
818 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P (@var{x})
819 Returns a value greater then zero for a @code{subreg} that has
820 @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} nonzero if the object being referenced is kept
821 zero-extended, zero if it is kept sign-extended, and less then zero if it is
822 extended some other way via the @code{ptr_extend} instruction.
823 Stored in the @code{unchanging}
824 field and @code{volatil} field, printed as @samp{/u} and @samp{/v}.
825 This macro may only be used to get the value it may not be used to change
826 the value.  Use @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET} to change the value.
827
828 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET
829 @cindex @code{subreg} and @samp{/u}
830 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
831 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
832 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET (@var{x})
833 Set the @code{unchanging} and @code{volatil} fields in a @code{subreg}
834 to reflect zero, sign, or other extension.  If @code{volatil} is
835 zero, then @code{unchanging} as nonzero means zero extension and as
836 zero means sign extension.  If @code{volatil} is nonzero then some
837 other type of extension was done via the @code{ptr_extend} instruction.
838
839 @findex SUBREG_PROMOTED_VAR_P
840 @cindex @code{subreg} and @samp{/s}
841 @cindex @code{in_struct}, in @code{subreg}
842 @item SUBREG_PROMOTED_VAR_P (@var{x})
843 Nonzero in a @code{subreg} if it was made when accessing an object that
844 was promoted to a wider mode in accord with the @code{PROMOTED_MODE} machine
845 description macro (@pxref{Storage Layout}).  In this case, the mode of
846 the @code{subreg} is the declared mode of the object and the mode of
847 @code{SUBREG_REG} is the mode of the register that holds the object.
848 Promoted variables are always either sign- or zero-extended to the wider
849 mode on every assignment.  Stored in the @code{in_struct} field and
850 printed as @samp{/s}.
851
852 @findex SYMBOL_REF_USED
853 @cindex @code{used}, in @code{symbol_ref}
854 @item SYMBOL_REF_USED (@var{x})
855 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been used.  This is
856 normally only used to ensure that @var{x} is only declared external
857 once.  Stored in the @code{used} field.
858
859 @findex SYMBOL_REF_WEAK
860 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/i}
861 @cindex @code{integrated}, in @code{symbol_ref}
862 @item SYMBOL_REF_WEAK (@var{x})
863 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been declared weak.
864 Stored in the @code{integrated} field and printed as @samp{/i}.
865
866 @findex SYMBOL_REF_FLAG
867 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/v}
868 @cindex @code{volatil}, in @code{symbol_ref}
869 @item SYMBOL_REF_FLAG (@var{x})
870 In a @code{symbol_ref}, this is used as a flag for machine-specific purposes.
871 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
872
873 Most uses of @code{SYMBOL_REF_FLAG} are historic and may be subsumed
874 by @code{SYMBOL_REF_FLAGS}.  Certainly use of @code{SYMBOL_REF_FLAGS}
875 is mandatory if the target requires more than one bit of storage.
876 @end table
877
878 These are the fields to which the above macros refer:
879
880 @table @code
881 @findex call
882 @cindex @samp{/c} in RTL dump
883 @item call
884 In a @code{mem}, 1 means that the memory reference will not trap.
885
886 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/c}.
887
888 @findex frame_related
889 @cindex @samp{/f} in RTL dump
890 @item frame_related
891 In an @code{insn} or @code{set} expression, 1 means that it is part of
892 a function prologue and sets the stack pointer, sets the frame pointer,
893 saves a register, or sets up a temporary register to use in place of the
894 frame pointer.
895
896 In @code{reg} expressions, 1 means that the register holds a pointer.
897
898 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means that the reference addresses
899 this function's string constant pool.
900
901 In @code{mem} expressions, 1 means that the reference is to a scalar.
902
903 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/f}.
904
905 @findex in_struct
906 @cindex @samp{/s} in RTL dump
907 @item in_struct
908 In @code{mem} expressions, it is 1 if the memory datum referred to is
909 all or part of a structure or array; 0 if it is (or might be) a scalar
910 variable.  A reference through a C pointer has 0 because the pointer
911 might point to a scalar variable.  This information allows the compiler
912 to determine something about possible cases of aliasing.
913
914 In @code{reg} expressions, it is 1 if the register has its entire life
915 contained within the test expression of some loop.
916
917 In @code{subreg} expressions, 1 means that the @code{subreg} is accessing
918 an object that has had its mode promoted from a wider mode.
919
920 In @code{label_ref} expressions, 1 means that the referenced label is
921 outside the innermost loop containing the insn in which the @code{label_ref}
922 was found.
923
924 In @code{code_label} expressions, it is 1 if the label may never be deleted.
925 This is used for labels which are the target of non-local gotos.  Such a
926 label that would have been deleted is replaced with a @code{note} of type
927 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
928
929 In an @code{insn} during dead-code elimination, 1 means that the insn is
930 dead code.
931
932 In an @code{insn} or @code{jump_insn} during reorg for an insn in the
933 delay slot of a branch,
934 1 means that this insn is from the target of the branch.
935
936 In an @code{insn} during instruction scheduling, 1 means that this insn
937 must be scheduled as part of a group together with the previous insn.
938
939 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/s}.
940
941 @findex integrated
942 @cindex @samp{/i} in RTL dump
943 @item integrated
944 In an @code{insn}, @code{insn_list}, or @code{const}, 1 means the RTL was
945 produced by procedure integration.
946
947 In @code{reg} expressions, 1 means the register contains
948 the value to be returned by the current function.  On
949 machines that pass parameters in registers, the same register number
950 may be used for parameters as well, but this flag is not set on such
951 uses.
952
953 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means the referenced symbol is weak.
954
955 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/i}.
956
957 @findex jump
958 @cindex @samp{/j} in RTL dump
959 @item jump
960 In a @code{mem} expression, 1 means we should keep the alias set for this
961 mem unchanged when we access a component.
962
963 In a @code{set}, 1 means it is for a return.
964
965 In a @code{call_insn}, 1 means it is a sibling call.
966
967 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/j}.
968
969 @findex unchanging
970 @cindex @samp{/u} in RTL dump
971 @item unchanging
972 In @code{reg} and @code{mem} expressions, 1 means
973 that the value of the expression never changes.
974
975 In @code{subreg} expressions, it is 1 if the @code{subreg} references an
976 unsigned object whose mode has been promoted to a wider mode.
977
978 In an @code{insn} or @code{jump_insn} in the delay slot of a branch
979 instruction, 1 means an annulling branch should be used.
980
981 In a @code{symbol_ref} expression, 1 means that this symbol addresses
982 something in the per-function constant pool.
983
984 In a @code{call_insn}, @code{note}, or an @code{expr_list} of notes,
985 1 means that this instruction is a call to a const or pure function.
986
987 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/u}.
988
989 @findex used
990 @item used
991 This flag is used directly (without an access macro) at the end of RTL
992 generation for a function, to count the number of times an expression
993 appears in insns.  Expressions that appear more than once are copied,
994 according to the rules for shared structure (@pxref{Sharing}).
995
996 For a @code{reg}, it is used directly (without an access macro) by the
997 leaf register renumbering code to ensure that each register is only
998 renumbered once.
999
1000 In a @code{symbol_ref}, it indicates that an external declaration for
1001 the symbol has already been written.
1002
1003 @findex volatil
1004 @cindex @samp{/v} in RTL dump
1005 @item volatil
1006 @cindex volatile memory references
1007 In a @code{mem}, @code{asm_operands}, or @code{asm_input}
1008 expression, it is 1 if the memory
1009 reference is volatile.  Volatile memory references may not be deleted,
1010 reordered or combined.
1011
1012 In a @code{symbol_ref} expression, it is used for machine-specific
1013 purposes.
1014
1015 In a @code{reg} expression, it is 1 if the value is a user-level variable.
1016 0 indicates an internal compiler temporary.
1017
1018 In an @code{insn}, 1 means the insn has been deleted.
1019
1020 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, 1 means a reference
1021 to a non-local label.
1022
1023 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/v}.
1024 @end table
1025
1026 @node Machine Modes
1027 @section Machine Modes
1028 @cindex machine modes
1029
1030 @findex enum machine_mode
1031 A machine mode describes a size of data object and the representation used
1032 for it.  In the C code, machine modes are represented by an enumeration
1033 type, @code{enum machine_mode}, defined in @file{machmode.def}.  Each RTL
1034 expression has room for a machine mode and so do certain kinds of tree
1035 expressions (declarations and types, to be precise).
1036
1037 In debugging dumps and machine descriptions, the machine mode of an RTL
1038 expression is written after the expression code with a colon to separate
1039 them.  The letters @samp{mode} which appear at the end of each machine mode
1040 name are omitted.  For example, @code{(reg:SI 38)} is a @code{reg}
1041 expression with machine mode @code{SImode}.  If the mode is
1042 @code{VOIDmode}, it is not written at all.
1043
1044 Here is a table of machine modes.  The term ``byte'' below refers to an
1045 object of @code{BITS_PER_UNIT} bits (@pxref{Storage Layout}).
1046
1047 @table @code
1048 @findex BImode
1049 @item BImode
1050 ``Bit'' mode represents a single bit, for predicate registers.
1051
1052 @findex QImode
1053 @item QImode
1054 ``Quarter-Integer'' mode represents a single byte treated as an integer.
1055
1056 @findex HImode
1057 @item HImode
1058 ``Half-Integer'' mode represents a two-byte integer.
1059
1060 @findex PSImode
1061 @item PSImode
1062 ``Partial Single Integer'' mode represents an integer which occupies
1063 four bytes but which doesn't really use all four.  On some machines,
1064 this is the right mode to use for pointers.
1065
1066 @findex SImode
1067 @item SImode
1068 ``Single Integer'' mode represents a four-byte integer.
1069
1070 @findex PDImode
1071 @item PDImode
1072 ``Partial Double Integer'' mode represents an integer which occupies
1073 eight bytes but which doesn't really use all eight.  On some machines,
1074 this is the right mode to use for certain pointers.
1075
1076 @findex DImode
1077 @item DImode
1078 ``Double Integer'' mode represents an eight-byte integer.
1079
1080 @findex TImode
1081 @item TImode
1082 ``Tetra Integer'' (?) mode represents a sixteen-byte integer.
1083
1084 @findex OImode
1085 @item OImode
1086 ``Octa Integer'' (?) mode represents a thirty-two-byte integer.
1087
1088 @findex QFmode
1089 @item QFmode
1090 ``Quarter-Floating'' mode represents a quarter-precision (single byte)
1091 floating point number.
1092
1093 @findex HFmode
1094 @item HFmode
1095 ``Half-Floating'' mode represents a half-precision (two byte) floating
1096 point number.
1097
1098 @findex TQFmode
1099 @item TQFmode
1100 ``Three-Quarter-Floating'' (?) mode represents a three-quarter-precision
1101 (three byte) floating point number.
1102
1103 @findex SFmode
1104 @item SFmode
1105 ``Single Floating'' mode represents a four byte floating point number.
1106 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1107 this is a single-precision IEEE floating point number; it can also be
1108 used for double-precision (on processors with 16-bit bytes) and
1109 single-precision VAX and IBM types.
1110
1111 @findex DFmode
1112 @item DFmode
1113 ``Double Floating'' mode represents an eight byte floating point number.
1114 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1115 this is a double-precision IEEE floating point number.
1116
1117 @findex XFmode
1118 @item XFmode
1119 ``Extended Floating'' mode represents an IEEE extended floating point
1120 number.  This mode only has 80 meaningful bits (ten bytes).  Some
1121 processors require such numbers to be padded to twelve bytes, others
1122 to sixteen; this mode is used for either.
1123
1124 @findex SDmode
1125 @item SDmode
1126 ``Single Decimal Floating'' mode represents a four byte decimal
1127 floating point number (as distinct from conventional binary floating
1128 point).
1129
1130 @findex DDmode
1131 @item DDmode
1132 ``Double Decimal Floating'' mode represents an eight byte decimal
1133 floating point number.
1134
1135 @findex TDmode
1136 @item TDmode
1137 ``Tetra Decimal Floating'' mode represents a sixteen byte decimal
1138 floating point number all 128 of whose bits are meaningful.
1139
1140 @findex TFmode
1141 @item TFmode
1142 ``Tetra Floating'' mode represents a sixteen byte floating point number
1143 all 128 of whose bits are meaningful.  One common use is the
1144 IEEE quad-precision format.
1145
1146 @findex CCmode
1147 @item CCmode
1148 ``Condition Code'' mode represents the value of a condition code, which
1149 is a machine-specific set of bits used to represent the result of a
1150 comparison operation.  Other machine-specific modes may also be used for
1151 the condition code.  These modes are not used on machines that use
1152 @code{cc0} (see @pxref{Condition Code}).
1153
1154 @findex BLKmode
1155 @item BLKmode
1156 ``Block'' mode represents values that are aggregates to which none of
1157 the other modes apply.  In RTL, only memory references can have this mode,
1158 and only if they appear in string-move or vector instructions.  On machines
1159 which have no such instructions, @code{BLKmode} will not appear in RTL@.
1160
1161 @findex VOIDmode
1162 @item VOIDmode
1163 Void mode means the absence of a mode or an unspecified mode.
1164 For example, RTL expressions of code @code{const_int} have mode
1165 @code{VOIDmode} because they can be taken to have whatever mode the context
1166 requires.  In debugging dumps of RTL, @code{VOIDmode} is expressed by
1167 the absence of any mode.
1168
1169 @findex QCmode
1170 @findex HCmode
1171 @findex SCmode
1172 @findex DCmode
1173 @findex XCmode
1174 @findex TCmode
1175 @item QCmode, HCmode, SCmode, DCmode, XCmode, TCmode
1176 These modes stand for a complex number represented as a pair of floating
1177 point values.  The floating point values are in @code{QFmode},
1178 @code{HFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode}, @code{XFmode}, and
1179 @code{TFmode}, respectively.
1180
1181 @findex CQImode
1182 @findex CHImode
1183 @findex CSImode
1184 @findex CDImode
1185 @findex CTImode
1186 @findex COImode
1187 @item CQImode, CHImode, CSImode, CDImode, CTImode, COImode
1188 These modes stand for a complex number represented as a pair of integer
1189 values.  The integer values are in @code{QImode}, @code{HImode},
1190 @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and @code{OImode},
1191 respectively.
1192 @end table
1193
1194 The machine description defines @code{Pmode} as a C macro which expands
1195 into the machine mode used for addresses.  Normally this is the mode
1196 whose size is @code{BITS_PER_WORD}, @code{SImode} on 32-bit machines.
1197
1198 The only modes which a machine description @i{must} support are
1199 @code{QImode}, and the modes corresponding to @code{BITS_PER_WORD},
1200 @code{FLOAT_TYPE_SIZE} and @code{DOUBLE_TYPE_SIZE}.
1201 The compiler will attempt to use @code{DImode} for 8-byte structures and
1202 unions, but this can be prevented by overriding the definition of
1203 @code{MAX_FIXED_MODE_SIZE}.  Alternatively, you can have the compiler
1204 use @code{TImode} for 16-byte structures and unions.  Likewise, you can
1205 arrange for the C type @code{short int} to avoid using @code{HImode}.
1206
1207 @cindex mode classes
1208 Very few explicit references to machine modes remain in the compiler and
1209 these few references will soon be removed.  Instead, the machine modes
1210 are divided into mode classes.  These are represented by the enumeration
1211 type @code{enum mode_class} defined in @file{machmode.h}.  The possible
1212 mode classes are:
1213
1214 @table @code
1215 @findex MODE_INT
1216 @item MODE_INT
1217 Integer modes.  By default these are @code{BImode}, @code{QImode},
1218 @code{HImode}, @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and
1219 @code{OImode}.
1220
1221 @findex MODE_PARTIAL_INT
1222 @item MODE_PARTIAL_INT
1223 The ``partial integer'' modes, @code{PQImode}, @code{PHImode},
1224 @code{PSImode} and @code{PDImode}.
1225
1226 @findex MODE_FLOAT
1227 @item MODE_FLOAT
1228 Floating point modes.  By default these are @code{QFmode},
1229 @code{HFmode}, @code{TQFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode},
1230 @code{XFmode} and @code{TFmode}.
1231
1232 @findex MODE_DECIMAL_FLOAT
1233 @item MODE_DECIMAL_FLOAT
1234 Decimal floating point modes.  By default these are @code{SDmode},
1235 @code{DDmode} and @code{TDmode}.
1236
1237 @findex MODE_COMPLEX_INT
1238 @item MODE_COMPLEX_INT
1239 Complex integer modes.  (These are not currently implemented).
1240
1241 @findex MODE_COMPLEX_FLOAT
1242 @item MODE_COMPLEX_FLOAT
1243 Complex floating point modes.  By default these are @code{QCmode},
1244 @code{HCmode}, @code{SCmode}, @code{DCmode}, @code{XCmode}, and
1245 @code{TCmode}.
1246
1247 @findex MODE_FUNCTION
1248 @item MODE_FUNCTION
1249 Algol or Pascal function variables including a static chain.
1250 (These are not currently implemented).
1251
1252 @findex MODE_CC
1253 @item MODE_CC
1254 Modes representing condition code values.  These are @code{CCmode} plus
1255 any @code{CC_MODE} modes listed in the @file{@var{machine}-modes.def}.  
1256 @xref{Jump Patterns},
1257 also see @ref{Condition Code}.
1258
1259 @findex MODE_RANDOM
1260 @item MODE_RANDOM
1261 This is a catchall mode class for modes which don't fit into the above
1262 classes.  Currently @code{VOIDmode} and @code{BLKmode} are in
1263 @code{MODE_RANDOM}.
1264 @end table
1265
1266 Here are some C macros that relate to machine modes:
1267
1268 @table @code
1269 @findex GET_MODE
1270 @item GET_MODE (@var{x})
1271 Returns the machine mode of the RTX @var{x}.
1272
1273 @findex PUT_MODE
1274 @item PUT_MODE (@var{x}, @var{newmode})
1275 Alters the machine mode of the RTX @var{x} to be @var{newmode}.
1276
1277 @findex NUM_MACHINE_MODES
1278 @item NUM_MACHINE_MODES
1279 Stands for the number of machine modes available on the target
1280 machine.  This is one greater than the largest numeric value of any
1281 machine mode.
1282
1283 @findex GET_MODE_NAME
1284 @item GET_MODE_NAME (@var{m})
1285 Returns the name of mode @var{m} as a string.
1286
1287 @findex GET_MODE_CLASS
1288 @item GET_MODE_CLASS (@var{m})
1289 Returns the mode class of mode @var{m}.
1290
1291 @findex GET_MODE_WIDER_MODE
1292 @item GET_MODE_WIDER_MODE (@var{m})
1293 Returns the next wider natural mode.  For example, the expression
1294 @code{GET_MODE_WIDER_MODE (QImode)} returns @code{HImode}.
1295
1296 @findex GET_MODE_SIZE
1297 @item GET_MODE_SIZE (@var{m})
1298 Returns the size in bytes of a datum of mode @var{m}.
1299
1300 @findex GET_MODE_BITSIZE
1301 @item GET_MODE_BITSIZE (@var{m})
1302 Returns the size in bits of a datum of mode @var{m}.
1303
1304 @findex GET_MODE_MASK
1305 @item GET_MODE_MASK (@var{m})
1306 Returns a bitmask containing 1 for all bits in a word that fit within
1307 mode @var{m}.  This macro can only be used for modes whose bitsize is
1308 less than or equal to @code{HOST_BITS_PER_INT}.
1309
1310 @findex GET_MODE_ALIGNMENT
1311 @item GET_MODE_ALIGNMENT (@var{m})
1312 Return the required alignment, in bits, for an object of mode @var{m}.
1313
1314 @findex GET_MODE_UNIT_SIZE
1315 @item GET_MODE_UNIT_SIZE (@var{m})
1316 Returns the size in bytes of the subunits of a datum of mode @var{m}.
1317 This is the same as @code{GET_MODE_SIZE} except in the case of complex
1318 modes.  For them, the unit size is the size of the real or imaginary
1319 part.
1320
1321 @findex GET_MODE_NUNITS
1322 @item GET_MODE_NUNITS (@var{m})
1323 Returns the number of units contained in a mode, i.e.,
1324 @code{GET_MODE_SIZE} divided by @code{GET_MODE_UNIT_SIZE}.
1325
1326 @findex GET_CLASS_NARROWEST_MODE
1327 @item GET_CLASS_NARROWEST_MODE (@var{c})
1328 Returns the narrowest mode in mode class @var{c}.
1329 @end table
1330
1331 @findex byte_mode
1332 @findex word_mode
1333 The global variables @code{byte_mode} and @code{word_mode} contain modes
1334 whose classes are @code{MODE_INT} and whose bitsizes are either
1335 @code{BITS_PER_UNIT} or @code{BITS_PER_WORD}, respectively.  On 32-bit
1336 machines, these are @code{QImode} and @code{SImode}, respectively.
1337
1338 @node Constants
1339 @section Constant Expression Types
1340 @cindex RTL constants
1341 @cindex RTL constant expression types
1342
1343 The simplest RTL expressions are those that represent constant values.
1344
1345 @table @code
1346 @findex const_int
1347 @item (const_int @var{i})
1348 This type of expression represents the integer value @var{i}.  @var{i}
1349 is customarily accessed with the macro @code{INTVAL} as in
1350 @code{INTVAL (@var{exp})}, which is equivalent to @code{XWINT (@var{exp}, 0)}.
1351
1352 Constants generated for modes with fewer bits than @code{HOST_WIDE_INT}
1353 must be sign extended to full width (e.g., with @code{gen_int_mode}).
1354
1355 @findex const0_rtx
1356 @findex const1_rtx
1357 @findex const2_rtx
1358 @findex constm1_rtx
1359 There is only one expression object for the integer value zero; it is
1360 the value of the variable @code{const0_rtx}.  Likewise, the only
1361 expression for integer value one is found in @code{const1_rtx}, the only
1362 expression for integer value two is found in @code{const2_rtx}, and the
1363 only expression for integer value negative one is found in
1364 @code{constm1_rtx}.  Any attempt to create an expression of code
1365 @code{const_int} and value zero, one, two or negative one will return
1366 @code{const0_rtx}, @code{const1_rtx}, @code{const2_rtx} or
1367 @code{constm1_rtx} as appropriate.
1368
1369 @findex const_true_rtx
1370 Similarly, there is only one object for the integer whose value is
1371 @code{STORE_FLAG_VALUE}.  It is found in @code{const_true_rtx}.  If
1372 @code{STORE_FLAG_VALUE} is one, @code{const_true_rtx} and
1373 @code{const1_rtx} will point to the same object.  If
1374 @code{STORE_FLAG_VALUE} is @minus{}1, @code{const_true_rtx} and
1375 @code{constm1_rtx} will point to the same object.
1376
1377 @findex const_double
1378 @item (const_double:@var{m} @var{addr} @var{i0} @var{i1} @dots{})
1379 Represents either a floating-point constant of mode @var{m} or an
1380 integer constant too large to fit into @code{HOST_BITS_PER_WIDE_INT}
1381 bits but small enough to fit within twice that number of bits (GCC
1382 does not provide a mechanism to represent even larger constants).  In
1383 the latter case, @var{m} will be @code{VOIDmode}.
1384
1385 @findex const_vector
1386 @item (const_vector:@var{m} [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
1387 Represents a vector constant.  The square brackets stand for the vector
1388 containing the constant elements.  @var{x0}, @var{x1} and so on are
1389 the @code{const_int} or @code{const_double} elements.
1390
1391 The number of units in a @code{const_vector} is obtained with the macro
1392 @code{CONST_VECTOR_NUNITS} as in @code{CONST_VECTOR_NUNITS (@var{v})}.
1393
1394 Individual elements in a vector constant are accessed with the macro
1395 @code{CONST_VECTOR_ELT} as in @code{CONST_VECTOR_ELT (@var{v}, @var{n})}
1396 where @var{v} is the vector constant and @var{n} is the element
1397 desired.
1398
1399 @findex CONST_DOUBLE_MEM
1400 @findex CONST_DOUBLE_CHAIN
1401 @var{addr} is used to contain the @code{mem} expression that corresponds
1402 to the location in memory that at which the constant can be found.  If
1403 it has not been allocated a memory location, but is on the chain of all
1404 @code{const_double} expressions in this compilation (maintained using an
1405 undisplayed field), @var{addr} contains @code{const0_rtx}.  If it is not
1406 on the chain, @var{addr} contains @code{cc0_rtx}.  @var{addr} is
1407 customarily accessed with the macro @code{CONST_DOUBLE_MEM} and the
1408 chain field via @code{CONST_DOUBLE_CHAIN}.
1409
1410 @findex CONST_DOUBLE_LOW
1411 If @var{m} is @code{VOIDmode}, the bits of the value are stored in
1412 @var{i0} and @var{i1}.  @var{i0} is customarily accessed with the macro
1413 @code{CONST_DOUBLE_LOW} and @var{i1} with @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.
1414
1415 If the constant is floating point (regardless of its precision), then
1416 the number of integers used to store the value depends on the size of
1417 @code{REAL_VALUE_TYPE} (@pxref{Floating Point}).  The integers
1418 represent a floating point number, but not precisely in the target
1419 machine's or host machine's floating point format.  To convert them to
1420 the precise bit pattern used by the target machine, use the macro
1421 @code{REAL_VALUE_TO_TARGET_DOUBLE} and friends (@pxref{Data Output}).
1422
1423 @findex CONST0_RTX
1424 @findex CONST1_RTX
1425 @findex CONST2_RTX
1426 The macro @code{CONST0_RTX (@var{mode})} refers to an expression with
1427 value 0 in mode @var{mode}.  If mode @var{mode} is of mode class
1428 @code{MODE_INT}, it returns @code{const0_rtx}.  If mode @var{mode} is of
1429 mode class @code{MODE_FLOAT}, it returns a @code{CONST_DOUBLE}
1430 expression in mode @var{mode}.  Otherwise, it returns a
1431 @code{CONST_VECTOR} expression in mode @var{mode}.  Similarly, the macro
1432 @code{CONST1_RTX (@var{mode})} refers to an expression with value 1 in
1433 mode @var{mode} and similarly for @code{CONST2_RTX}.  The
1434 @code{CONST1_RTX} and @code{CONST2_RTX} macros are undefined
1435 for vector modes.
1436
1437 @findex const_string
1438 @item (const_string @var{str})
1439 Represents a constant string with value @var{str}.  Currently this is
1440 used only for insn attributes (@pxref{Insn Attributes}) since constant
1441 strings in C are placed in memory.
1442
1443 @findex symbol_ref
1444 @item (symbol_ref:@var{mode} @var{symbol})
1445 Represents the value of an assembler label for data.  @var{symbol} is
1446 a string that describes the name of the assembler label.  If it starts
1447 with a @samp{*}, the label is the rest of @var{symbol} not including
1448 the @samp{*}.  Otherwise, the label is @var{symbol}, usually prefixed
1449 with @samp{_}.
1450
1451 The @code{symbol_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1452 Usually that is the only mode for which a symbol is directly valid.
1453
1454 @findex label_ref
1455 @item (label_ref:@var{mode} @var{label})
1456 Represents the value of an assembler label for code.  It contains one
1457 operand, an expression, which must be a @code{code_label} or a @code{note}
1458 of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} that appears in the instruction
1459 sequence to identify the place where the label should go.
1460
1461 The reason for using a distinct expression type for code label
1462 references is so that jump optimization can distinguish them.
1463
1464 The @code{label_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1465 Usually that is the only mode for which a label is directly valid.
1466
1467 @item (const:@var{m} @var{exp})
1468 Represents a constant that is the result of an assembly-time
1469 arithmetic computation.  The operand, @var{exp}, is an expression that
1470 contains only constants (@code{const_int}, @code{symbol_ref} and
1471 @code{label_ref} expressions) combined with @code{plus} and
1472 @code{minus}.  However, not all combinations are valid, since the
1473 assembler cannot do arbitrary arithmetic on relocatable symbols.
1474
1475 @var{m} should be @code{Pmode}.
1476
1477 @findex high
1478 @item (high:@var{m} @var{exp})
1479 Represents the high-order bits of @var{exp}, usually a
1480 @code{symbol_ref}.  The number of bits is machine-dependent and is
1481 normally the number of bits specified in an instruction that initializes
1482 the high order bits of a register.  It is used with @code{lo_sum} to
1483 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines to
1484 reference a global memory location.
1485
1486 @var{m} should be @code{Pmode}.
1487 @end table
1488
1489 @node Regs and Memory
1490 @section Registers and Memory
1491 @cindex RTL register expressions
1492 @cindex RTL memory expressions
1493
1494 Here are the RTL expression types for describing access to machine
1495 registers and to main memory.
1496
1497 @table @code
1498 @findex reg
1499 @cindex hard registers
1500 @cindex pseudo registers
1501 @item (reg:@var{m} @var{n})
1502 For small values of the integer @var{n} (those that are less than
1503 @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER}), this stands for a reference to machine
1504 register number @var{n}: a @dfn{hard register}.  For larger values of
1505 @var{n}, it stands for a temporary value or @dfn{pseudo register}.
1506 The compiler's strategy is to generate code assuming an unlimited
1507 number of such pseudo registers, and later convert them into hard
1508 registers or into memory references.
1509
1510 @var{m} is the machine mode of the reference.  It is necessary because
1511 machines can generally refer to each register in more than one mode.
1512 For example, a register may contain a full word but there may be
1513 instructions to refer to it as a half word or as a single byte, as
1514 well as instructions to refer to it as a floating point number of
1515 various precisions.
1516
1517 Even for a register that the machine can access in only one mode,
1518 the mode must always be specified.
1519
1520 The symbol @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER} is defined by the machine
1521 description, since the number of hard registers on the machine is an
1522 invariant characteristic of the machine.  Note, however, that not
1523 all of the machine registers must be general registers.  All the
1524 machine registers that can be used for storage of data are given
1525 hard register numbers, even those that can be used only in certain
1526 instructions or can hold only certain types of data.
1527
1528 A hard register may be accessed in various modes throughout one
1529 function, but each pseudo register is given a natural mode
1530 and is accessed only in that mode.  When it is necessary to describe
1531 an access to a pseudo register using a nonnatural mode, a @code{subreg}
1532 expression is used.
1533
1534 A @code{reg} expression with a machine mode that specifies more than
1535 one word of data may actually stand for several consecutive registers.
1536 If in addition the register number specifies a hardware register, then
1537 it actually represents several consecutive hardware registers starting
1538 with the specified one.
1539
1540 Each pseudo register number used in a function's RTL code is
1541 represented by a unique @code{reg} expression.
1542
1543 @findex FIRST_VIRTUAL_REGISTER
1544 @findex LAST_VIRTUAL_REGISTER
1545 Some pseudo register numbers, those within the range of
1546 @code{FIRST_VIRTUAL_REGISTER} to @code{LAST_VIRTUAL_REGISTER} only
1547 appear during the RTL generation phase and are eliminated before the
1548 optimization phases.  These represent locations in the stack frame that
1549 cannot be determined until RTL generation for the function has been
1550 completed.  The following virtual register numbers are defined:
1551
1552 @table @code
1553 @findex VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1554 @item VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1555 This points to the first word of the incoming arguments passed on the
1556 stack.  Normally these arguments are placed there by the caller, but the
1557 callee may have pushed some arguments that were previously passed in
1558 registers.
1559
1560 @cindex @code{FIRST_PARM_OFFSET} and virtual registers
1561 @cindex @code{ARG_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1562 When RTL generation is complete, this virtual register is replaced
1563 by the sum of the register given by @code{ARG_POINTER_REGNUM} and the
1564 value of @code{FIRST_PARM_OFFSET}.
1565
1566 @findex VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1567 @cindex @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} and virtual registers
1568 @item VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1569 If @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} is defined to a nonzero value, this points
1570 to immediately above the first variable on the stack.  Otherwise, it points
1571 to the first variable on the stack.
1572
1573 @cindex @code{STARTING_FRAME_OFFSET} and virtual registers
1574 @cindex @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1575 @code{VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM} is replaced with the sum of the
1576 register given by @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and the value
1577 @code{STARTING_FRAME_OFFSET}.
1578
1579 @findex VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1580 @item VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1581 This points to the location of dynamically allocated memory on the stack
1582 immediately after the stack pointer has been adjusted by the amount of
1583 memory desired.
1584
1585 @cindex @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET} and virtual registers
1586 @cindex @code{STACK_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1587 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1588 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET}.
1589
1590 @findex VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1591 @item VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1592 This points to the location in the stack at which outgoing arguments
1593 should be written when the stack is pre-pushed (arguments pushed using
1594 push insns should always use @code{STACK_POINTER_REGNUM}).
1595
1596 @cindex @code{STACK_POINTER_OFFSET} and virtual registers
1597 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1598 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_POINTER_OFFSET}.
1599 @end table
1600
1601 @findex subreg
1602 @item (subreg:@var{m} @var{reg} @var{bytenum})
1603 @code{subreg} expressions are used to refer to a register in a machine
1604 mode other than its natural one, or to refer to one register of
1605 a multi-part @code{reg} that actually refers to several registers.
1606
1607 Each pseudo-register has a natural mode.  If it is necessary to
1608 operate on it in a different mode---for example, to perform a fullword
1609 move instruction on a pseudo-register that contains a single
1610 byte---the pseudo-register must be enclosed in a @code{subreg}.  In
1611 such a case, @var{bytenum} is zero.
1612
1613 Usually @var{m} is at least as narrow as the mode of @var{reg}, in which
1614 case it is restricting consideration to only the bits of @var{reg} that
1615 are in @var{m}.
1616
1617 Sometimes @var{m} is wider than the mode of @var{reg}.  These
1618 @code{subreg} expressions are often called @dfn{paradoxical}.  They are
1619 used in cases where we want to refer to an object in a wider mode but do
1620 not care what value the additional bits have.  The reload pass ensures
1621 that paradoxical references are only made to hard registers.
1622
1623 The other use of @code{subreg} is to extract the individual registers of
1624 a multi-register value.  Machine modes such as @code{DImode} and
1625 @code{TImode} can indicate values longer than a word, values which
1626 usually require two or more consecutive registers.  To access one of the
1627 registers, use a @code{subreg} with mode @code{SImode} and a
1628 @var{bytenum} offset that says which register.
1629
1630 Storing in a non-paradoxical @code{subreg} has undefined results for
1631 bits belonging to the same word as the @code{subreg}.  This laxity makes
1632 it easier to generate efficient code for such instructions.  To
1633 represent an instruction that preserves all the bits outside of those in
1634 the @code{subreg}, use @code{strict_low_part} around the @code{subreg}.
1635
1636 @cindex @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1637 The compilation parameter @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says
1638 that byte number zero is part of the most significant word; otherwise,
1639 it is part of the least significant word.
1640
1641 @cindex @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1642 The compilation parameter @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says
1643 that byte number zero is the most significant byte within a word;
1644 otherwise, it is the least significant byte within a word.
1645
1646 @cindex @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}, (lack of) effect on @code{subreg}
1647 On a few targets, @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN} disagrees with
1648 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}.
1649 However, most parts of the compiler treat floating point values as if
1650 they had the same endianness as integer values.  This works because
1651 they handle them solely as a collection of integer values, with no
1652 particular numerical value.  Only real.c and the runtime libraries
1653 care about @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}.
1654
1655 @cindex combiner pass
1656 @cindex reload pass
1657 @cindex @code{subreg}, special reload handling
1658 Between the combiner pass and the reload pass, it is possible to have a
1659 paradoxical @code{subreg} which contains a @code{mem} instead of a
1660 @code{reg} as its first operand.  After the reload pass, it is also
1661 possible to have a non-paradoxical @code{subreg} which contains a
1662 @code{mem}; this usually occurs when the @code{mem} is a stack slot
1663 which replaced a pseudo register.
1664
1665 Note that it is not valid to access a @code{DFmode} value in @code{SFmode}
1666 using a @code{subreg}.  On some machines the most significant part of a
1667 @code{DFmode} value does not have the same format as a single-precision
1668 floating value.
1669
1670 It is also not valid to access a single word of a multi-word value in a
1671 hard register when less registers can hold the value than would be
1672 expected from its size.  For example, some 32-bit machines have
1673 floating-point registers that can hold an entire @code{DFmode} value.
1674 If register 10 were such a register @code{(subreg:SI (reg:DF 10) 4)}
1675 would be invalid because there is no way to convert that reference to
1676 a single machine register.  The reload pass prevents @code{subreg}
1677 expressions such as these from being formed.
1678
1679 @findex SUBREG_REG
1680 @findex SUBREG_BYTE
1681 The first operand of a @code{subreg} expression is customarily accessed
1682 with the @code{SUBREG_REG} macro and the second operand is customarily
1683 accessed with the @code{SUBREG_BYTE} macro.
1684
1685 @findex scratch
1686 @cindex scratch operands
1687 @item (scratch:@var{m})
1688 This represents a scratch register that will be required for the
1689 execution of a single instruction and not used subsequently.  It is
1690 converted into a @code{reg} by either the local register allocator or
1691 the reload pass.
1692
1693 @code{scratch} is usually present inside a @code{clobber} operation
1694 (@pxref{Side Effects}).
1695
1696 @findex cc0
1697 @cindex condition code register
1698 @item (cc0)
1699 This refers to the machine's condition code register.  It has no
1700 operands and may not have a machine mode.  There are two ways to use it:
1701
1702 @itemize @bullet
1703 @item
1704 To stand for a complete set of condition code flags.  This is best on
1705 most machines, where each comparison sets the entire series of flags.
1706
1707 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1708 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1709 instructions) and in comparison operators comparing against zero
1710 (@code{const_int} with value zero; that is to say, @code{const0_rtx}).
1711
1712 @item
1713 To stand for a single flag that is the result of a single condition.
1714 This is useful on machines that have only a single flag bit, and in
1715 which comparison instructions must specify the condition to test.
1716
1717 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1718 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1719 instructions) where the source is a comparison operator, and as the
1720 first operand of @code{if_then_else} (in a conditional branch).
1721 @end itemize
1722
1723 @findex cc0_rtx
1724 There is only one expression object of code @code{cc0}; it is the
1725 value of the variable @code{cc0_rtx}.  Any attempt to create an
1726 expression of code @code{cc0} will return @code{cc0_rtx}.
1727
1728 Instructions can set the condition code implicitly.  On many machines,
1729 nearly all instructions set the condition code based on the value that
1730 they compute or store.  It is not necessary to record these actions
1731 explicitly in the RTL because the machine description includes a
1732 prescription for recognizing the instructions that do so (by means of
1733 the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}).  @xref{Condition Code}.  Only
1734 instructions whose sole purpose is to set the condition code, and
1735 instructions that use the condition code, need mention @code{(cc0)}.
1736
1737 On some machines, the condition code register is given a register number
1738 and a @code{reg} is used instead of @code{(cc0)}.  This is usually the
1739 preferable approach if only a small subset of instructions modify the
1740 condition code.  Other machines store condition codes in general
1741 registers; in such cases a pseudo register should be used.
1742
1743 Some machines, such as the SPARC and RS/6000, have two sets of
1744 arithmetic instructions, one that sets and one that does not set the
1745 condition code.  This is best handled by normally generating the
1746 instruction that does not set the condition code, and making a pattern
1747 that both performs the arithmetic and sets the condition code register
1748 (which would not be @code{(cc0)} in this case).  For examples, search
1749 for @samp{addcc} and @samp{andcc} in @file{sparc.md}.
1750
1751 @findex pc
1752 @item (pc)
1753 @cindex program counter
1754 This represents the machine's program counter.  It has no operands and
1755 may not have a machine mode.  @code{(pc)} may be validly used only in
1756 certain specific contexts in jump instructions.
1757
1758 @findex pc_rtx
1759 There is only one expression object of code @code{pc}; it is the value
1760 of the variable @code{pc_rtx}.  Any attempt to create an expression of
1761 code @code{pc} will return @code{pc_rtx}.
1762
1763 All instructions that do not jump alter the program counter implicitly
1764 by incrementing it, but there is no need to mention this in the RTL@.
1765
1766 @findex mem
1767 @item (mem:@var{m} @var{addr} @var{alias})
1768 This RTX represents a reference to main memory at an address
1769 represented by the expression @var{addr}.  @var{m} specifies how large
1770 a unit of memory is accessed.  @var{alias} specifies an alias set for the
1771 reference.  In general two items are in different alias sets if they cannot
1772 reference the same memory address.
1773
1774 The construct @code{(mem:BLK (scratch))} is considered to alias all
1775 other memories.  Thus it may be used as a memory barrier in epilogue
1776 stack deallocation patterns.
1777
1778 @findex addressof
1779 @item (addressof:@var{m} @var{reg})
1780 This RTX represents a request for the address of register @var{reg}.  Its mode
1781 is always @code{Pmode}.  If there are any @code{addressof}
1782 expressions left in the function after CSE, @var{reg} is forced into the
1783 stack and the @code{addressof} expression is replaced with a @code{plus}
1784 expression for the address of its stack slot.
1785 @end table
1786
1787 @node Arithmetic
1788 @section RTL Expressions for Arithmetic
1789 @cindex arithmetic, in RTL
1790 @cindex math, in RTL
1791 @cindex RTL expressions for arithmetic
1792
1793 Unless otherwise specified, all the operands of arithmetic expressions
1794 must be valid for mode @var{m}.  An operand is valid for mode @var{m}
1795 if it has mode @var{m}, or if it is a @code{const_int} or
1796 @code{const_double} and @var{m} is a mode of class @code{MODE_INT}.
1797
1798 For commutative binary operations, constants should be placed in the
1799 second operand.
1800
1801 @table @code
1802 @findex plus
1803 @findex ss_plus
1804 @findex us_plus
1805 @cindex RTL sum
1806 @cindex RTL addition
1807 @cindex RTL addition with signed saturation
1808 @cindex RTL addition with unsigned saturation
1809 @item (plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1810 @itemx (ss_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1811 @itemx (us_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1812
1813 These three expressions all represent the sum of the values
1814 represented by @var{x} and @var{y} carried out in machine mode
1815 @var{m}.  They differ in their behavior on overflow of integer modes.
1816 @code{plus} wraps round modulo the width of @var{m}; @code{ss_plus}
1817 saturates at the maximum signed value representable in @var{m};
1818 @code{us_plus} saturates at the maximum unsigned value.
1819
1820 @c ??? What happens on overflow of floating point modes?
1821
1822 @findex lo_sum
1823 @item (lo_sum:@var{m} @var{x} @var{y})
1824
1825 This expression represents the sum of @var{x} and the low-order bits
1826 of @var{y}.  It is used with @code{high} (@pxref{Constants}) to
1827 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines
1828 to reference a global memory location.
1829
1830 The number of low order bits is machine-dependent but is
1831 normally the number of bits in a @code{Pmode} item minus the number of
1832 bits set by @code{high}.
1833
1834 @var{m} should be @code{Pmode}.
1835
1836 @findex minus
1837 @findex ss_minus
1838 @findex us_minus
1839 @cindex RTL difference
1840 @cindex RTL subtraction
1841 @cindex RTL subtraction with signed saturation
1842 @cindex RTL subtraction with unsigned saturation
1843 @item (minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1844 @itemx (ss_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1845 @itemx (us_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1846
1847 These three expressions represent the result of subtracting @var{y}
1848 from @var{x}, carried out in mode @var{M}.  Behavior on overflow is
1849 the same as for the three variants of @code{plus} (see above).
1850
1851 @findex compare
1852 @cindex RTL comparison
1853 @item (compare:@var{m} @var{x} @var{y})
1854 Represents the result of subtracting @var{y} from @var{x} for purposes
1855 of comparison.  The result is computed without overflow, as if with
1856 infinite precision.
1857
1858 Of course, machines can't really subtract with infinite precision.
1859 However, they can pretend to do so when only the sign of the result will
1860 be used, which is the case when the result is stored in the condition
1861 code.  And that is the @emph{only} way this kind of expression may
1862 validly be used: as a value to be stored in the condition codes, either
1863 @code{(cc0)} or a register.  @xref{Comparisons}.
1864
1865 The mode @var{m} is not related to the modes of @var{x} and @var{y}, but
1866 instead is the mode of the condition code value.  If @code{(cc0)} is
1867 used, it is @code{VOIDmode}.  Otherwise it is some mode in class
1868 @code{MODE_CC}, often @code{CCmode}.  @xref{Condition Code}.  If @var{m}
1869 is @code{VOIDmode} or @code{CCmode}, the operation returns sufficient
1870 information (in an unspecified format) so that any comparison operator
1871 can be applied to the result of the @code{COMPARE} operation.  For other
1872 modes in class @code{MODE_CC}, the operation only returns a subset of
1873 this information.
1874
1875 Normally, @var{x} and @var{y} must have the same mode.  Otherwise,
1876 @code{compare} is valid only if the mode of @var{x} is in class
1877 @code{MODE_INT} and @var{y} is a @code{const_int} or
1878 @code{const_double} with mode @code{VOIDmode}.  The mode of @var{x}
1879 determines what mode the comparison is to be done in; thus it must not
1880 be @code{VOIDmode}.
1881
1882 If one of the operands is a constant, it should be placed in the
1883 second operand and the comparison code adjusted as appropriate.
1884
1885 A @code{compare} specifying two @code{VOIDmode} constants is not valid
1886 since there is no way to know in what mode the comparison is to be
1887 performed; the comparison must either be folded during the compilation
1888 or the first operand must be loaded into a register while its mode is
1889 still known.
1890
1891 @findex neg
1892 @findex ss_neg
1893 @cindex negation
1894 @cindex negation with signed saturation
1895 @item (neg:@var{m} @var{x})
1896 @itemx (ss_neg:@var{m} @var{x})
1897 These two expressions represent the negation (subtraction from zero) of
1898 the value represented by @var{x}, carried out in mode @var{m}.  They
1899 differ in the behaviour on overflow of integer modes.  In the case of
1900 @code{neg}, the negation of the operand may be a number not representable
1901 in mode @var{m}, in which case it is truncated to @var{m}.  @code{ss_neg}
1902 ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum or minimum
1903 representable value.
1904
1905 @findex mult
1906 @cindex multiplication
1907 @cindex product
1908 @item (mult:@var{m} @var{x} @var{y})
1909 Represents the signed product of the values represented by @var{x} and
1910 @var{y} carried out in machine mode @var{m}.
1911
1912 Some machines support a multiplication that generates a product wider
1913 than the operands.  Write the pattern for this as
1914
1915 @smallexample
1916 (mult:@var{m} (sign_extend:@var{m} @var{x}) (sign_extend:@var{m} @var{y}))
1917 @end smallexample
1918
1919 where @var{m} is wider than the modes of @var{x} and @var{y}, which need
1920 not be the same.
1921
1922 For unsigned widening multiplication, use the same idiom, but with
1923 @code{zero_extend} instead of @code{sign_extend}.
1924
1925 @findex div
1926 @cindex division
1927 @cindex signed division
1928 @cindex quotient
1929 @item (div:@var{m} @var{x} @var{y})
1930 Represents the quotient in signed division of @var{x} by @var{y},
1931 carried out in machine mode @var{m}.  If @var{m} is a floating point
1932 mode, it represents the exact quotient; otherwise, the integerized
1933 quotient.
1934
1935 Some machines have division instructions in which the operands and
1936 quotient widths are not all the same; you should represent
1937 such instructions using @code{truncate} and @code{sign_extend} as in,
1938
1939 @smallexample
1940 (truncate:@var{m1} (div:@var{m2} @var{x} (sign_extend:@var{m2} @var{y})))
1941 @end smallexample
1942
1943 @findex udiv
1944 @cindex unsigned division
1945 @cindex division
1946 @item (udiv:@var{m} @var{x} @var{y})
1947 Like @code{div} but represents unsigned division.
1948
1949 @findex mod
1950 @findex umod
1951 @cindex remainder
1952 @cindex division
1953 @item (mod:@var{m} @var{x} @var{y})
1954 @itemx (umod:@var{m} @var{x} @var{y})
1955 Like @code{div} and @code{udiv} but represent the remainder instead of
1956 the quotient.
1957
1958 @findex smin
1959 @findex smax
1960 @cindex signed minimum
1961 @cindex signed maximum
1962 @item (smin:@var{m} @var{x} @var{y})
1963 @itemx (smax:@var{m} @var{x} @var{y})
1964 Represents the smaller (for @code{smin}) or larger (for @code{smax}) of
1965 @var{x} and @var{y}, interpreted as signed values in mode @var{m}.
1966 When used with floating point, if both operands are zeros, or if either
1967 operand is @code{NaN}, then it is unspecified which of the two operands
1968 is returned as the result.
1969
1970 @findex umin
1971 @findex umax
1972 @cindex unsigned minimum and maximum
1973 @item (umin:@var{m} @var{x} @var{y})
1974 @itemx (umax:@var{m} @var{x} @var{y})
1975 Like @code{smin} and @code{smax}, but the values are interpreted as unsigned
1976 integers.
1977
1978 @findex not
1979 @cindex complement, bitwise
1980 @cindex bitwise complement
1981 @item (not:@var{m} @var{x})
1982 Represents the bitwise complement of the value represented by @var{x},
1983 carried out in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
1984
1985 @findex and
1986 @cindex logical-and, bitwise
1987 @cindex bitwise logical-and
1988 @item (and:@var{m} @var{x} @var{y})
1989 Represents the bitwise logical-and of the values represented by
1990 @var{x} and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be
1991 a fixed-point machine mode.
1992
1993 @findex ior
1994 @cindex inclusive-or, bitwise
1995 @cindex bitwise inclusive-or
1996 @item (ior:@var{m} @var{x} @var{y})
1997 Represents the bitwise inclusive-or of the values represented by @var{x}
1998 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
1999 fixed-point mode.
2000
2001 @findex xor
2002 @cindex exclusive-or, bitwise
2003 @cindex bitwise exclusive-or
2004 @item (xor:@var{m} @var{x} @var{y})
2005 Represents the bitwise exclusive-or of the values represented by @var{x}
2006 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2007 fixed-point mode.
2008
2009 @findex ashift
2010 @findex ss_ashift
2011 @cindex left shift
2012 @cindex shift
2013 @cindex arithmetic shift
2014 @cindex arithmetic shift with signed saturation
2015 @item (ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2016 @itemx (ss_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2017 These two expressions represent the result of arithmetically shifting @var{x}
2018 left by @var{c} places.  They differ in their behavior on overflow of integer
2019 modes.  An @code{ashift} operation is a plain shift with no special behaviour
2020 in case of a change in the sign bit; @code{ss_ashift} saturates to the minimum
2021 or maximum representable value if any of the bits shifted out differs from the
2022 final sign bit.
2023
2024 @var{x} have mode @var{m}, a fixed-point machine mode.  @var{c}
2025 be a fixed-point mode or be a constant with mode @code{VOIDmode}; which
2026 mode is determined by the mode called for in the machine description
2027 entry for the left-shift instruction.  For example, on the VAX, the mode
2028 of @var{c} is @code{QImode} regardless of @var{m}.
2029
2030 @findex lshiftrt
2031 @cindex right shift
2032 @findex ashiftrt
2033 @item (lshiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2034 @itemx (ashiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2035 Like @code{ashift} but for right shift.  Unlike the case for left shift,
2036 these two operations are distinct.
2037
2038 @findex rotate
2039 @cindex rotate
2040 @cindex left rotate
2041 @findex rotatert
2042 @cindex right rotate
2043 @item (rotate:@var{m} @var{x} @var{c})
2044 @itemx (rotatert:@var{m} @var{x} @var{c})
2045 Similar but represent left and right rotate.  If @var{c} is a constant,
2046 use @code{rotate}.
2047
2048 @findex abs
2049 @cindex absolute value
2050 @item (abs:@var{m} @var{x})
2051 Represents the absolute value of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2052
2053 @findex sqrt
2054 @cindex square root
2055 @item (sqrt:@var{m} @var{x})
2056 Represents the square root of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2057 Most often @var{m} will be a floating point mode.
2058
2059 @findex ffs
2060 @item (ffs:@var{m} @var{x})
2061 Represents one plus the index of the least significant 1-bit in
2062 @var{x}, represented as an integer of mode @var{m}.  (The value is
2063 zero if @var{x} is zero.)  The mode of @var{x} need not be @var{m};
2064 depending on the target machine, various mode combinations may be
2065 valid.
2066
2067 @findex clz
2068 @item (clz:@var{m} @var{x})
2069 Represents the number of leading 0-bits in @var{x}, represented as an
2070 integer of mode @var{m}, starting at the most significant bit position.
2071 If @var{x} is zero, the value is determined by
2072 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO}.  Note that this is one of
2073 the few expressions that is not invariant under widening.  The mode of
2074 @var{x} will usually be an integer mode.
2075
2076 @findex ctz
2077 @item (ctz:@var{m} @var{x})
2078 Represents the number of trailing 0-bits in @var{x}, represented as an
2079 integer of mode @var{m}, starting at the least significant bit position.
2080 If @var{x} is zero, the value is determined by
2081 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO}.  Except for this case,
2082 @code{ctz(x)} is equivalent to @code{ffs(@var{x}) - 1}.  The mode of
2083 @var{x} will usually be an integer mode.
2084
2085 @findex popcount
2086 @item (popcount:@var{m} @var{x})
2087 Represents the number of 1-bits in @var{x}, represented as an integer of
2088 mode @var{m}.  The mode of @var{x} will usually be an integer mode.
2089
2090 @findex parity
2091 @item (parity:@var{m} @var{x})
2092 Represents the number of 1-bits modulo 2 in @var{x}, represented as an
2093 integer of mode @var{m}.  The mode of @var{x} will usually be an integer
2094 mode.
2095 @end table
2096
2097 @node Comparisons
2098 @section Comparison Operations
2099 @cindex RTL comparison operations
2100
2101 Comparison operators test a relation on two operands and are considered
2102 to represent a machine-dependent nonzero value described by, but not
2103 necessarily equal to, @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2104 if the relation holds, or zero if it does not, for comparison operators
2105 whose results have a `MODE_INT' mode,
2106 @code{FLOAT_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}) if the relation holds, or
2107 zero if it does not, for comparison operators that return floating-point
2108 values, and a vector of either @code{VECTOR_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2109 if the relation holds, or of zeros if it does not, for comparison operators
2110 that return vector results.
2111 The mode of the comparison operation is independent of the mode
2112 of the data being compared.  If the comparison operation is being tested
2113 (e.g., the first operand of an @code{if_then_else}), the mode must be
2114 @code{VOIDmode}.
2115
2116 @cindex condition codes
2117 There are two ways that comparison operations may be used.  The
2118 comparison operators may be used to compare the condition codes
2119 @code{(cc0)} against zero, as in @code{(eq (cc0) (const_int 0))}.  Such
2120 a construct actually refers to the result of the preceding instruction
2121 in which the condition codes were set.  The instruction setting the
2122 condition code must be adjacent to the instruction using the condition
2123 code; only @code{note} insns may separate them.
2124
2125 Alternatively, a comparison operation may directly compare two data
2126 objects.  The mode of the comparison is determined by the operands; they
2127 must both be valid for a common machine mode.  A comparison with both
2128 operands constant would be invalid as the machine mode could not be
2129 deduced from it, but such a comparison should never exist in RTL due to
2130 constant folding.
2131
2132 In the example above, if @code{(cc0)} were last set to
2133 @code{(compare @var{x} @var{y})}, the comparison operation is
2134 identical to @code{(eq @var{x} @var{y})}.  Usually only one style
2135 of comparisons is supported on a particular machine, but the combine
2136 pass will try to merge the operations to produce the @code{eq} shown
2137 in case it exists in the context of the particular insn involved.
2138
2139 Inequality comparisons come in two flavors, signed and unsigned.  Thus,
2140 there are distinct expression codes @code{gt} and @code{gtu} for signed and
2141 unsigned greater-than.  These can produce different results for the same
2142 pair of integer values: for example, 1 is signed greater-than @minus{}1 but not
2143 unsigned greater-than, because @minus{}1 when regarded as unsigned is actually
2144 @code{0xffffffff} which is greater than 1.
2145
2146 The signed comparisons are also used for floating point values.  Floating
2147 point comparisons are distinguished by the machine modes of the operands.
2148
2149 @table @code
2150 @findex eq
2151 @cindex equal
2152 @item (eq:@var{m} @var{x} @var{y})
2153 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2154 are equal, otherwise 0.
2155
2156 @findex ne
2157 @cindex not equal
2158 @item (ne:@var{m} @var{x} @var{y})
2159 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2160 are not equal, otherwise 0.
2161
2162 @findex gt
2163 @cindex greater than
2164 @item (gt:@var{m} @var{x} @var{y})
2165 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the @var{x} is greater than @var{y}.  If they
2166 are fixed-point, the comparison is done in a signed sense.
2167
2168 @findex gtu
2169 @cindex greater than
2170 @cindex unsigned greater than
2171 @item (gtu:@var{m} @var{x} @var{y})
2172 Like @code{gt} but does unsigned comparison, on fixed-point numbers only.
2173
2174 @findex lt
2175 @cindex less than
2176 @findex ltu
2177 @cindex unsigned less than
2178 @item (lt:@var{m} @var{x} @var{y})
2179 @itemx (ltu:@var{m} @var{x} @var{y})
2180 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than''.
2181
2182 @findex ge
2183 @cindex greater than
2184 @findex geu
2185 @cindex unsigned greater than
2186 @item (ge:@var{m} @var{x} @var{y})
2187 @itemx (geu:@var{m} @var{x} @var{y})
2188 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``greater than or equal''.
2189
2190 @findex le
2191 @cindex less than or equal
2192 @findex leu
2193 @cindex unsigned less than
2194 @item (le:@var{m} @var{x} @var{y})
2195 @itemx (leu:@var{m} @var{x} @var{y})
2196 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than or equal''.
2197
2198 @findex if_then_else
2199 @item (if_then_else @var{cond} @var{then} @var{else})
2200 This is not a comparison operation but is listed here because it is
2201 always used in conjunction with a comparison operation.  To be
2202 precise, @var{cond} is a comparison expression.  This expression
2203 represents a choice, according to @var{cond}, between the value
2204 represented by @var{then} and the one represented by @var{else}.
2205
2206 On most machines, @code{if_then_else} expressions are valid only
2207 to express conditional jumps.
2208
2209 @findex cond
2210 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @var{test2} @var{value2} @dots{}] @var{default})
2211 Similar to @code{if_then_else}, but more general.  Each of @var{test1},
2212 @var{test2}, @dots{} is performed in turn.  The result of this expression is
2213 the @var{value} corresponding to the first nonzero test, or @var{default} if
2214 none of the tests are nonzero expressions.
2215
2216 This is currently not valid for instruction patterns and is supported only
2217 for insn attributes.  @xref{Insn Attributes}.
2218 @end table
2219
2220 @node Bit-Fields
2221 @section Bit-Fields
2222 @cindex bit-fields
2223
2224 Special expression codes exist to represent bit-field instructions.
2225
2226 @table @code
2227 @findex sign_extract
2228 @cindex @code{BITS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{sign_extract}
2229 @item (sign_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2230 This represents a reference to a sign-extended bit-field contained or
2231 starting in @var{loc} (a memory or register reference).  The bit-field
2232 is @var{size} bits wide and starts at bit @var{pos}.  The compilation
2233 option @code{BITS_BIG_ENDIAN} says which end of the memory unit
2234 @var{pos} counts from.
2235
2236 If @var{loc} is in memory, its mode must be a single-byte integer mode.
2237 If @var{loc} is in a register, the mode to use is specified by the
2238 operand of the @code{insv} or @code{extv} pattern
2239 (@pxref{Standard Names}) and is usually a full-word integer mode,
2240 which is the default if none is specified.
2241
2242 The mode of @var{pos} is machine-specific and is also specified
2243 in the @code{insv} or @code{extv} pattern.
2244
2245 The mode @var{m} is the same as the mode that would be used for
2246 @var{loc} if it were a register.
2247
2248 A @code{sign_extract} can not appear as an lvalue, or part thereof,
2249 in RTL.
2250
2251 @findex zero_extract
2252 @item (zero_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2253 Like @code{sign_extract} but refers to an unsigned or zero-extended
2254 bit-field.  The same sequence of bits are extracted, but they
2255 are filled to an entire word with zeros instead of by sign-extension.
2256
2257 Unlike @code{sign_extract}, this type of expressions can be lvalues
2258 in RTL; they may appear on the left side of an assignment, indicating
2259 insertion of a value into the specified bit-field.
2260 @end table
2261
2262 @node Vector Operations
2263 @section Vector Operations
2264 @cindex vector operations
2265
2266 All normal RTL expressions can be used with vector modes; they are
2267 interpreted as operating on each part of the vector independently.
2268 Additionally, there are a few new expressions to describe specific vector
2269 operations.
2270
2271 @table @code
2272 @findex vec_merge
2273 @item (vec_merge:@var{m} @var{vec1} @var{vec2} @var{items})
2274 This describes a merge operation between two vectors.  The result is a vector
2275 of mode @var{m}; its elements are selected from either @var{vec1} or
2276 @var{vec2}.  Which elements are selected is described by @var{items}, which
2277 is a bit mask represented by a @code{const_int}; a zero bit indicates the
2278 corresponding element in the result vector is taken from @var{vec2} while
2279 a set bit indicates it is taken from @var{vec1}.
2280
2281 @findex vec_select
2282 @item (vec_select:@var{m} @var{vec1} @var{selection})
2283 This describes an operation that selects parts of a vector.  @var{vec1} is
2284 the source vector, @var{selection} is a @code{parallel} that contains a
2285 @code{const_int} for each of the subparts of the result vector, giving the
2286 number of the source subpart that should be stored into it.
2287
2288 @findex vec_concat
2289 @item (vec_concat:@var{m} @var{vec1} @var{vec2})
2290 Describes a vector concat operation.  The result is a concatenation of the
2291 vectors @var{vec1} and @var{vec2}; its length is the sum of the lengths of
2292 the two inputs.
2293
2294 @findex vec_duplicate
2295 @item (vec_duplicate:@var{m} @var{vec})
2296 This operation converts a small vector into a larger one by duplicating the
2297 input values.  The output vector mode must have the same submodes as the
2298 input vector mode, and the number of output parts must be an integer multiple
2299 of the number of input parts.
2300
2301 @end table
2302
2303 @node Conversions
2304 @section Conversions
2305 @cindex conversions
2306 @cindex machine mode conversions
2307
2308 All conversions between machine modes must be represented by
2309 explicit conversion operations.  For example, an expression
2310 which is the sum of a byte and a full word cannot be written as
2311 @code{(plus:SI (reg:QI 34) (reg:SI 80))} because the @code{plus}
2312 operation requires two operands of the same machine mode.
2313 Therefore, the byte-sized operand is enclosed in a conversion
2314 operation, as in
2315
2316 @smallexample
2317 (plus:SI (sign_extend:SI (reg:QI 34)) (reg:SI 80))
2318 @end smallexample
2319
2320 The conversion operation is not a mere placeholder, because there
2321 may be more than one way of converting from a given starting mode
2322 to the desired final mode.  The conversion operation code says how
2323 to do it.
2324
2325 For all conversion operations, @var{x} must not be @code{VOIDmode}
2326 because the mode in which to do the conversion would not be known.
2327 The conversion must either be done at compile-time or @var{x}
2328 must be placed into a register.
2329
2330 @table @code
2331 @findex sign_extend
2332 @item (sign_extend:@var{m} @var{x})
2333 Represents the result of sign-extending the value @var{x}
2334 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2335 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2336
2337 @findex zero_extend
2338 @item (zero_extend:@var{m} @var{x})
2339 Represents the result of zero-extending the value @var{x}
2340 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2341 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2342
2343 @findex float_extend
2344 @item (float_extend:@var{m} @var{x})
2345 Represents the result of extending the value @var{x}
2346 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2347 and @var{x} a floating point value of a mode narrower than @var{m}.
2348
2349 @findex truncate
2350 @item (truncate:@var{m} @var{x})
2351 Represents the result of truncating the value @var{x}
2352 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2353 and @var{x} a fixed-point value of a mode wider than @var{m}.
2354
2355 @findex ss_truncate
2356 @item (ss_truncate:@var{m} @var{x})
2357 Represents the result of truncating the value @var{x}
2358 to machine mode @var{m}, using signed saturation in the case of
2359 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2360 modes.
2361
2362 @findex us_truncate
2363 @item (us_truncate:@var{m} @var{x})
2364 Represents the result of truncating the value @var{x}
2365 to machine mode @var{m}, using unsigned saturation in the case of
2366 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2367 modes.
2368
2369 @findex float_truncate
2370 @item (float_truncate:@var{m} @var{x})
2371 Represents the result of truncating the value @var{x}
2372 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2373 and @var{x} a floating point value of a mode wider than @var{m}.
2374
2375 @findex float
2376 @item (float:@var{m} @var{x})
2377 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2378 regarded as signed, to floating point mode @var{m}.
2379
2380 @findex unsigned_float
2381 @item (unsigned_float:@var{m} @var{x})
2382 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2383 regarded as unsigned, to floating point mode @var{m}.
2384
2385 @findex fix
2386 @item (fix:@var{m} @var{x})
2387 When @var{m} is a fixed point mode, represents the result of
2388 converting floating point value @var{x} to mode @var{m}, regarded as
2389 signed.  How rounding is done is not specified, so this operation may
2390 be used validly in compiling C code only for integer-valued operands.
2391
2392 @findex unsigned_fix
2393 @item (unsigned_fix:@var{m} @var{x})
2394 Represents the result of converting floating point value @var{x} to
2395 fixed point mode @var{m}, regarded as unsigned.  How rounding is done
2396 is not specified.
2397
2398 @findex fix
2399 @item (fix:@var{m} @var{x})
2400 When @var{m} is a floating point mode, represents the result of
2401 converting floating point value @var{x} (valid for mode @var{m}) to an
2402 integer, still represented in floating point mode @var{m}, by rounding
2403 towards zero.
2404 @end table
2405
2406 @node RTL Declarations
2407 @section Declarations
2408 @cindex RTL declarations
2409 @cindex declarations, RTL
2410
2411 Declaration expression codes do not represent arithmetic operations
2412 but rather state assertions about their operands.
2413
2414 @table @code
2415 @findex strict_low_part
2416 @cindex @code{subreg}, in @code{strict_low_part}
2417 @item (strict_low_part (subreg:@var{m} (reg:@var{n} @var{r}) 0))
2418 This expression code is used in only one context: as the destination operand of a
2419 @code{set} expression.  In addition, the operand of this expression
2420 must be a non-paradoxical @code{subreg} expression.
2421
2422 The presence of @code{strict_low_part} says that the part of the
2423 register which is meaningful in mode @var{n}, but is not part of
2424 mode @var{m}, is not to be altered.  Normally, an assignment to such
2425 a subreg is allowed to have undefined effects on the rest of the
2426 register when @var{m} is less than a word.
2427 @end table
2428
2429 @node Side Effects
2430 @section Side Effect Expressions
2431 @cindex RTL side effect expressions
2432
2433 The expression codes described so far represent values, not actions.
2434 But machine instructions never produce values; they are meaningful
2435 only for their side effects on the state of the machine.  Special
2436 expression codes are used to represent side effects.
2437
2438 The body of an instruction is always one of these side effect codes;
2439 the codes described above, which represent values, appear only as
2440 the operands of these.
2441
2442 @table @code
2443 @findex set
2444 @item (set @var{lval} @var{x})
2445 Represents the action of storing the value of @var{x} into the place
2446 represented by @var{lval}.  @var{lval} must be an expression
2447 representing a place that can be stored in: @code{reg} (or @code{subreg},
2448 @code{strict_low_part} or @code{zero_extract}), @code{mem}, @code{pc},
2449 @code{parallel}, or @code{cc0}.
2450
2451 If @var{lval} is a @code{reg}, @code{subreg} or @code{mem}, it has a
2452 machine mode; then @var{x} must be valid for that mode.
2453
2454 If @var{lval} is a @code{reg} whose machine mode is less than the full
2455 width of the register, then it means that the part of the register
2456 specified by the machine mode is given the specified value and the
2457 rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
2458 @var{lval} is a @code{subreg} whose machine mode is narrower than
2459 the mode of the register, the rest of the register can be changed in
2460 an undefined way.
2461
2462 If @var{lval} is a @code{strict_low_part} of a subreg, then the part
2463 of the register specified by the machine mode of the @code{subreg} is
2464 given the value @var{x} and the rest of the register is not changed.
2465
2466 If @var{lval} is a @code{zero_extract}, then the referenced part of
2467 the bit-field (a memory or register reference) specified by the
2468 @code{zero_extract} is given the value @var{x} and the rest of the
2469 bit-field is not changed.  Note that @code{sign_extract} can not
2470 appear in @var{lval}.
2471
2472 If @var{lval} is @code{(cc0)}, it has no machine mode, and @var{x} may
2473 be either a @code{compare} expression or a value that may have any mode.
2474 The latter case represents a ``test'' instruction.  The expression
2475 @code{(set (cc0) (reg:@var{m} @var{n}))} is equivalent to
2476 @code{(set (cc0) (compare (reg:@var{m} @var{n}) (const_int 0)))}.
2477 Use the former expression to save space during the compilation.
2478
2479 If @var{lval} is a @code{parallel}, it is used to represent the case of
2480 a function returning a structure in multiple registers.  Each element
2481 of the @code{parallel} is an @code{expr_list} whose first operand is a
2482 @code{reg} and whose second operand is a @code{const_int} representing the
2483 offset (in bytes) into the structure at which the data in that register
2484 corresponds.  The first element may be null to indicate that the structure
2485 is also passed partly in memory.
2486
2487 @cindex jump instructions and @code{set}
2488 @cindex @code{if_then_else} usage
2489 If @var{lval} is @code{(pc)}, we have a jump instruction, and the
2490 possibilities for @var{x} are very limited.  It may be a
2491 @code{label_ref} expression (unconditional jump).  It may be an
2492 @code{if_then_else} (conditional jump), in which case either the
2493 second or the third operand must be @code{(pc)} (for the case which
2494 does not jump) and the other of the two must be a @code{label_ref}
2495 (for the case which does jump).  @var{x} may also be a @code{mem} or
2496 @code{(plus:SI (pc) @var{y})}, where @var{y} may be a @code{reg} or a
2497 @code{mem}; these unusual patterns are used to represent jumps through
2498 branch tables.
2499
2500 If @var{lval} is neither @code{(cc0)} nor @code{(pc)}, the mode of
2501 @var{lval} must not be @code{VOIDmode} and the mode of @var{x} must be
2502 valid for the mode of @var{lval}.
2503
2504 @findex SET_DEST
2505 @findex SET_SRC
2506 @var{lval} is customarily accessed with the @code{SET_DEST} macro and
2507 @var{x} with the @code{SET_SRC} macro.
2508
2509 @findex return
2510 @item (return)
2511 As the sole expression in a pattern, represents a return from the
2512 current function, on machines where this can be done with one
2513 instruction, such as VAXen.  On machines where a multi-instruction
2514 ``epilogue'' must be executed in order to return from the function,
2515 returning is done by jumping to a label which precedes the epilogue, and
2516 the @code{return} expression code is never used.
2517
2518 Inside an @code{if_then_else} expression, represents the value to be
2519 placed in @code{pc} to return to the caller.
2520
2521 Note that an insn pattern of @code{(return)} is logically equivalent to
2522 @code{(set (pc) (return))}, but the latter form is never used.
2523
2524 @findex call
2525 @item (call @var{function} @var{nargs})
2526 Represents a function call.  @var{function} is a @code{mem} expression
2527 whose address is the address of the function to be called.
2528 @var{nargs} is an expression which can be used for two purposes: on
2529 some machines it represents the number of bytes of stack argument; on
2530 others, it represents the number of argument registers.
2531
2532 Each machine has a standard machine mode which @var{function} must
2533 have.  The machine description defines macro @code{FUNCTION_MODE} to
2534 expand into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
2535 specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
2536 allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
2537 addressed.
2538
2539 @findex clobber
2540 @item (clobber @var{x})
2541 Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
2542 undescribed value into @var{x}, which must be a @code{reg},
2543 @code{scratch}, @code{parallel} or @code{mem} expression.
2544
2545 One place this is used is in string instructions that store standard
2546 values into particular hard registers.  It may not be worth the
2547 trouble to describe the values that are stored, but it is essential to
2548 inform the compiler that the registers will be altered, lest it
2549 attempt to keep data in them across the string instruction.
2550
2551 If @var{x} is @code{(mem:BLK (const_int 0))} or
2552 @code{(mem:BLK (scratch))}, it means that all memory
2553 locations must be presumed clobbered.  If @var{x} is a @code{parallel},
2554 it has the same meaning as a @code{parallel} in a @code{set} expression.
2555
2556 Note that the machine description classifies certain hard registers as
2557 ``call-clobbered''.  All function call instructions are assumed by
2558 default to clobber these registers, so there is no need to use
2559 @code{clobber} expressions to indicate this fact.  Also, each function
2560 call is assumed to have the potential to alter any memory location,
2561 unless the function is declared @code{const}.
2562
2563 If the last group of expressions in a @code{parallel} are each a
2564 @code{clobber} expression whose arguments are @code{reg} or
2565 @code{match_scratch} (@pxref{RTL Template}) expressions, the combiner
2566 phase can add the appropriate @code{clobber} expressions to an insn it
2567 has constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
2568
2569 This feature can be used, for example, on a machine that whose multiply
2570 and add instructions don't use an MQ register but which has an
2571 add-accumulate instruction that does clobber the MQ register.  Similarly,
2572 a combined instruction might require a temporary register while the
2573 constituent instructions might not.
2574
2575 When a @code{clobber} expression for a register appears inside a
2576 @code{parallel} with other side effects, the register allocator
2577 guarantees that the register is unoccupied both before and after that
2578 insn.  However, the reload phase may allocate a register used for one of
2579 the inputs unless the @samp{&} constraint is specified for the selected
2580 alternative (@pxref{Modifiers}).  You can clobber either a specific hard
2581 register, a pseudo register, or a @code{scratch} expression; in the
2582 latter two cases, GCC will allocate a hard register that is available
2583 there for use as a temporary.
2584
2585 For instructions that require a temporary register, you should use
2586 @code{scratch} instead of a pseudo-register because this will allow the
2587 combiner phase to add the @code{clobber} when required.  You do this by
2588 coding (@code{clobber} (@code{match_scratch} @dots{})).  If you do
2589 clobber a pseudo register, use one which appears nowhere else---generate
2590 a new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE@.
2591
2592 There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
2593 @code{parallel}: when one of the input operands of the insn is also
2594 clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo register in
2595 the clobber and elsewhere in the insn produces the expected results.
2596
2597 @findex use
2598 @item (use @var{x})
2599 Represents the use of the value of @var{x}.  It indicates that the
2600 value in @var{x} at this point in the program is needed, even though
2601 it may not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will
2602 not attempt to delete previous instructions whose only effect is to
2603 store a value in @var{x}.  @var{x} must be a @code{reg} expression.
2604
2605 In some situations, it may be tempting to add a @code{use} of a
2606 register in a @code{parallel} to describe a situation where the value
2607 of a special register will modify the behavior of the instruction.
2608 An hypothetical example might be a pattern for an addition that can
2609 either wrap around or use saturating addition depending on the value
2610 of a special control register:
2611
2612 @smallexample
2613 (parallel [(set (reg:SI 2) (unspec:SI [(reg:SI 3)
2614                                        (reg:SI 4)] 0))
2615            (use (reg:SI 1))])
2616 @end smallexample
2617
2618 @noindent
2619
2620 This will not work, several of the optimizers only look at expressions
2621 locally; it is very likely that if you have multiple insns with
2622 identical inputs to the @code{unspec}, they will be optimized away even
2623 if register 1 changes in between.
2624
2625 This means that @code{use} can @emph{only} be used to describe
2626 that the register is live.  You should think twice before adding
2627 @code{use} statements, more often you will want to use @code{unspec}
2628 instead.  The @code{use} RTX is most commonly useful to describe that
2629 a fixed register is implicitly used in an insn.  It is also safe to use
2630 in patterns where the compiler knows for other reasons that the result
2631 of the whole pattern is variable, such as @samp{movmem@var{m}} or
2632 @samp{call} patterns.
2633
2634 During the reload phase, an insn that has a @code{use} as pattern
2635 can carry a reg_equal note.  These @code{use} insns will be deleted
2636 before the reload phase exits.
2637
2638 During the delayed branch scheduling phase, @var{x} may be an insn.
2639 This indicates that @var{x} previously was located at this place in the
2640 code and its data dependencies need to be taken into account.  These
2641 @code{use} insns will be deleted before the delayed branch scheduling
2642 phase exits.
2643
2644 @findex parallel
2645 @item (parallel [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
2646 Represents several side effects performed in parallel.  The square
2647 brackets stand for a vector; the operand of @code{parallel} is a
2648 vector of expressions.  @var{x0}, @var{x1} and so on are individual
2649 side effect expressions---expressions of code @code{set}, @code{call},
2650 @code{return}, @code{clobber} or @code{use}.
2651
2652 ``In parallel'' means that first all the values used in the individual
2653 side-effects are computed, and second all the actual side-effects are
2654 performed.  For example,
2655
2656 @smallexample
2657 (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
2658            (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
2659 @end smallexample
2660
2661 @noindent
2662 says unambiguously that the values of hard register 1 and the memory
2663 location addressed by it are interchanged.  In both places where
2664 @code{(reg:SI 1)} appears as a memory address it refers to the value
2665 in register 1 @emph{before} the execution of the insn.
2666
2667 It follows that it is @emph{incorrect} to use @code{parallel} and
2668 expect the result of one @code{set} to be available for the next one.
2669 For example, people sometimes attempt to represent a jump-if-zero
2670 instruction this way:
2671
2672 @smallexample
2673 (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
2674            (set (pc) (if_then_else
2675                         (eq (cc0) (const_int 0))
2676                         (label_ref @dots{})
2677                         (pc)))])
2678 @end smallexample
2679
2680 @noindent
2681 But this is incorrect, because it says that the jump condition depends
2682 on the condition code value @emph{before} this instruction, not on the
2683 new value that is set by this instruction.
2684
2685 @cindex peephole optimization, RTL representation
2686 Peephole optimization, which takes place together with final assembly
2687 code output, can produce insns whose patterns consist of a @code{parallel}
2688 whose elements are the operands needed to output the resulting
2689 assembler code---often @code{reg}, @code{mem} or constant expressions.
2690 This would not be well-formed RTL at any other stage in compilation,
2691 but it is ok then because no further optimization remains to be done.
2692 However, the definition of the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}, if
2693 any, must deal with such insns if you define any peephole optimizations.
2694
2695 @findex cond_exec
2696 @item (cond_exec [@var{cond} @var{expr}])
2697 Represents a conditionally executed expression.  The @var{expr} is
2698 executed only if the @var{cond} is nonzero.  The @var{cond} expression
2699 must not have side-effects, but the @var{expr} may very well have
2700 side-effects.
2701
2702 @findex sequence
2703 @item (sequence [@var{insns} @dots{}])
2704 Represents a sequence of insns.  Each of the @var{insns} that appears
2705 in the vector is suitable for appearing in the chain of insns, so it
2706 must be an @code{insn}, @code{jump_insn}, @code{call_insn},
2707 @code{code_label}, @code{barrier} or @code{note}.
2708
2709 A @code{sequence} RTX is never placed in an actual insn during RTL
2710 generation.  It represents the sequence of insns that result from a
2711 @code{define_expand} @emph{before} those insns are passed to
2712 @code{emit_insn} to insert them in the chain of insns.  When actually
2713 inserted, the individual sub-insns are separated out and the
2714 @code{sequence} is forgotten.
2715
2716 After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the insns that
2717 reside in its delay slots are grouped together into a @code{sequence}.
2718 The insn requiring the delay slot is the first insn in the vector;
2719 subsequent insns are to be placed in the delay slot.
2720
2721 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is set on an insn in a delay slot to
2722 indicate that a branch insn should be used that will conditionally annul
2723 the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
2724 @code{INSN_FROM_TARGET_P} indicates that the insn is from the target of
2725 the branch and should be executed only if the branch is taken; otherwise
2726 the insn should be executed only if the branch is not taken.
2727 @xref{Delay Slots}.
2728 @end table
2729
2730 These expression codes appear in place of a side effect, as the body of
2731 an insn, though strictly speaking they do not always describe side
2732 effects as such:
2733
2734 @table @code
2735 @findex asm_input
2736 @item (asm_input @var{s})
2737 Represents literal assembler code as described by the string @var{s}.
2738
2739 @findex unspec
2740 @findex unspec_volatile
2741 @item (unspec [@var{operands} @dots{}] @var{index})
2742 @itemx (unspec_volatile [@var{operands} @dots{}] @var{index})
2743 Represents a machine-specific operation on @var{operands}.  @var{index}
2744 selects between multiple machine-specific operations.
2745 @code{unspec_volatile} is used for volatile operations and operations
2746 that may trap; @code{unspec} is used for other operations.
2747
2748 These codes may appear inside a @code{pattern} of an
2749 insn, inside a @code{parallel}, or inside an expression.
2750
2751 @findex addr_vec
2752 @item (addr_vec:@var{m} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
2753 Represents a table of jump addresses.  The vector elements @var{lr0},
2754 etc., are @code{label_ref} expressions.  The mode @var{m} specifies
2755 how much space is given to each address; normally @var{m} would be
2756 @code{Pmode}.
2757
2758 @findex addr_diff_vec
2759 @item (addr_diff_vec:@var{m} @var{base} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}] @var{min} @var{max} @var{flags})
2760 Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
2761 @var{base}.  The vector elements @var{lr0}, etc., are @code{label_ref}
2762 expressions and so is @var{base}.  The mode @var{m} specifies how much
2763 space is given to each address-difference.  @var{min} and @var{max}
2764 are set up by branch shortening and hold a label with a minimum and a
2765 maximum address, respectively.  @var{flags} indicates the relative
2766 position of @var{base}, @var{min} and @var{max} to the containing insn
2767 and of @var{min} and @var{max} to @var{base}.  See rtl.def for details.
2768
2769 @findex prefetch
2770 @item (prefetch:@var{m} @var{addr} @var{rw} @var{locality})
2771 Represents prefetch of memory at address @var{addr}.
2772 Operand @var{rw} is 1 if the prefetch is for data to be written, 0 otherwise;
2773 targets that do not support write prefetches should treat this as a normal
2774 prefetch.
2775 Operand @var{locality} specifies the amount of temporal locality; 0 if there
2776 is none or 1, 2, or 3 for increasing levels of temporal locality;
2777 targets that do not support locality hints should ignore this.
2778
2779 This insn is used to minimize cache-miss latency by moving data into a
2780 cache before it is accessed.  It should use only non-faulting data prefetch
2781 instructions.
2782 @end table
2783
2784 @node Incdec
2785 @section Embedded Side-Effects on Addresses
2786 @cindex RTL preincrement
2787 @cindex RTL postincrement
2788 @cindex RTL predecrement
2789 @cindex RTL postdecrement
2790
2791 Six special side-effect expression codes appear as memory addresses.
2792
2793 @table @code
2794 @findex pre_dec
2795 @item (pre_dec:@var{m} @var{x})
2796 Represents the side effect of decrementing @var{x} by a standard
2797 amount and represents also the value that @var{x} has after being
2798 decremented.  @var{x} must be a @code{reg} or @code{mem}, but most
2799 machines allow only a @code{reg}.  @var{m} must be the machine mode
2800 for pointers on the machine in use.  The amount @var{x} is decremented
2801 by is the length in bytes of the machine mode of the containing memory
2802 reference of which this expression serves as the address.  Here is an
2803 example of its use:
2804
2805 @smallexample
2806 (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
2807 @end smallexample
2808
2809 @noindent
2810 This says to decrement pseudo register 39 by the length of a @code{DFmode}
2811 value and use the result to address a @code{DFmode} value.
2812
2813 @findex pre_inc
2814 @item (pre_inc:@var{m} @var{x})
2815 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2816
2817 @findex post_dec
2818 @item (post_dec:@var{m} @var{x})
2819 Represents the same side effect as @code{pre_dec} but a different
2820 value.  The value represented here is the value @var{x} has @i{before}
2821 being decremented.
2822
2823 @findex post_inc
2824 @item (post_inc:@var{m} @var{x})
2825 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2826
2827 @findex post_modify
2828 @item (post_modify:@var{m} @var{x} @var{y})
2829
2830 Represents the side effect of setting @var{x} to @var{y} and
2831 represents @var{x} before @var{x} is modified.  @var{x} must be a
2832 @code{reg} or @code{mem}, but most machines allow only a @code{reg}.
2833 @var{m} must be the machine mode for pointers on the machine in use.
2834
2835 The expression @var{y} must be one of three forms:
2836 @table @code
2837 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{z})},
2838 @code{(minus:@var{m} @var{x} @var{z})}, or
2839 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{i})},
2840 @end table
2841 where @var{z} is an index register and @var{i} is a constant.
2842
2843 Here is an example of its use:
2844
2845 @smallexample
2846 (mem:SF (post_modify:SI (reg:SI 42) (plus (reg:SI 42)
2847                                           (reg:SI 48))))
2848 @end smallexample
2849
2850 This says to modify pseudo register 42 by adding the contents of pseudo
2851 register 48 to it, after the use of what ever 42 points to.
2852
2853 @findex pre_modify
2854 @item (pre_modify:@var{m} @var{x} @var{expr})
2855 Similar except side effects happen before the use.
2856 @end table
2857
2858 These embedded side effect expressions must be used with care.  Instruction
2859 patterns may not use them.  Until the @samp{flow} pass of the compiler,
2860 they may occur only to represent pushes onto the stack.  The @samp{flow}
2861 pass finds cases where registers are incremented or decremented in one
2862 instruction and used as an address shortly before or after; these cases are
2863 then transformed to use pre- or post-increment or -decrement.
2864
2865 If a register used as the operand of these expressions is used in
2866 another address in an insn, the original value of the register is used.
2867 Uses of the register outside of an address are not permitted within the
2868 same insn as a use in an embedded side effect expression because such
2869 insns behave differently on different machines and hence must be treated
2870 as ambiguous and disallowed.
2871
2872 An instruction that can be represented with an embedded side effect
2873 could also be represented using @code{parallel} containing an additional
2874 @code{set} to describe how the address register is altered.  This is not
2875 done because machines that allow these operations at all typically
2876 allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
2877 additional parallel stores would require doubling the number of entries
2878 in the machine description.
2879
2880 @node Assembler
2881 @section Assembler Instructions as Expressions
2882 @cindex assembler instructions in RTL
2883
2884 @cindex @code{asm_operands}, usage
2885 The RTX code @code{asm_operands} represents a value produced by a
2886 user-specified assembler instruction.  It is used to represent
2887 an @code{asm} statement with arguments.  An @code{asm} statement with
2888 a single output operand, like this:
2889
2890 @smallexample
2891 asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
2892 @end smallexample
2893
2894 @noindent
2895 is represented using a single @code{asm_operands} RTX which represents
2896 the value that is stored in @code{outputvar}:
2897
2898 @smallexample
2899 (set @var{rtx-for-outputvar}
2900      (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
2901                    [@var{rtx-for-addition-result} @var{rtx-for-*z}]
2902                    [(asm_input:@var{m1} "g")
2903                     (asm_input:@var{m2} "di")]))
2904 @end smallexample
2905
2906 @noindent
2907 Here the operands of the @code{asm_operands} RTX are the assembler
2908 template string, the output-operand's constraint, the index-number of the
2909 output operand among the output operands specified, a vector of input
2910 operand RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The
2911 mode @var{m1} is the mode of the sum @code{x+y}; @var{m2} is that of
2912 @code{*z}.
2913
2914 When an @code{asm} statement has multiple output values, its insn has
2915 several such @code{set} RTX's inside of a @code{parallel}.  Each @code{set}
2916 contains a @code{asm_operands}; all of these share the same assembler
2917 template and vectors, but each contains the constraint for the respective
2918 output operand.  They are also distinguished by the output-operand index
2919 number, which is 0, 1, @dots{} for successive output operands.
2920
2921 @node Insns
2922 @section Insns
2923 @cindex insns
2924
2925 The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
2926 chain of objects called @dfn{insns}.  Insns are expressions with
2927 special codes that are used for no other purpose.  Some insns are
2928 actual instructions; others represent dispatch tables for @code{switch}
2929 statements; others represent labels to jump to or various sorts of
2930 declarative information.
2931
2932 In addition to its own specific data, each insn must have a unique
2933 id-number that distinguishes it from all other insns in the current
2934 function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
2935 same id-number may be present in multiple places in a function, but
2936 these copies will always be identical and will only appear inside a
2937 @code{sequence}), and chain pointers to the preceding and following
2938 insns.  These three fields occupy the same position in every insn,
2939 independent of the expression code of the insn.  They could be accessed
2940 with @code{XEXP} and @code{XINT}, but instead three special macros are
2941 always used:
2942
2943 @table @code
2944 @findex INSN_UID
2945 @item INSN_UID (@var{i})
2946 Accesses the unique id of insn @var{i}.
2947
2948 @findex PREV_INSN
2949 @item PREV_INSN (@var{i})
2950 Accesses the chain pointer to the insn preceding @var{i}.
2951 If @var{i} is the first insn, this is a null pointer.
2952
2953 @findex NEXT_INSN
2954 @item NEXT_INSN (@var{i})
2955 Accesses the chain pointer to the insn following @var{i}.
2956 If @var{i} is the last insn, this is a null pointer.
2957 @end table
2958
2959 @findex get_insns
2960 @findex get_last_insn
2961 The first insn in the chain is obtained by calling @code{get_insns}; the
2962 last insn is the result of calling @code{get_last_insn}.  Within the
2963 chain delimited by these insns, the @code{NEXT_INSN} and
2964 @code{PREV_INSN} pointers must always correspond: if @var{insn} is not
2965 the first insn,
2966
2967 @smallexample
2968 NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2969 @end smallexample
2970
2971 @noindent
2972 is always true and if @var{insn} is not the last insn,
2973
2974 @smallexample
2975 PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2976 @end smallexample
2977
2978 @noindent
2979 is always true.
2980
2981 After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
2982 @code{sequence} expressions, which contain a vector of insns.  The value
2983 of @code{NEXT_INSN} in all but the last of these insns is the next insn
2984 in the vector; the value of @code{NEXT_INSN} of the last insn in the vector
2985 is the same as the value of @code{NEXT_INSN} for the @code{sequence} in
2986 which it is contained.  Similar rules apply for @code{PREV_INSN}.
2987
2988 This means that the above invariants are not necessarily true for insns
2989 inside @code{sequence} expressions.  Specifically, if @var{insn} is the
2990 first insn in a @code{sequence}, @code{NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn}))}
2991 is the insn containing the @code{sequence} expression, as is the value
2992 of @code{PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn}))} if @var{insn} is the last
2993 insn in the @code{sequence} expression.  You can use these expressions
2994 to find the containing @code{sequence} expression.
2995
2996 Every insn has one of the following six expression codes:
2997
2998 @table @code
2999 @findex insn
3000 @item insn
3001 The expression code @code{insn} is used for instructions that do not jump
3002 and do not do function calls.  @code{sequence} expressions are always
3003 contained in insns with code @code{insn} even if one of those insns
3004 should jump or do function calls.
3005
3006 Insns with code @code{insn} have four additional fields beyond the three
3007 mandatory ones listed above.  These four are described in a table below.
3008
3009 @findex jump_insn
3010 @item jump_insn
3011 The expression code @code{jump_insn} is used for instructions that may
3012 jump (or, more generally, may contain @code{label_ref} expressions).  If
3013 there is an instruction to return from the current function, it is
3014 recorded as a @code{jump_insn}.
3015
3016 @findex JUMP_LABEL
3017 @code{jump_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3018 accessed in the same way and in addition contain a field
3019 @code{JUMP_LABEL} which is defined once jump optimization has completed.
3020
3021 For simple conditional and unconditional jumps, this field contains
3022 the @code{code_label} to which this insn will (possibly conditionally)
3023 branch.  In a more complex jump, @code{JUMP_LABEL} records one of the
3024 labels that the insn refers to; the only way to find the others is to
3025 scan the entire body of the insn.  In an @code{addr_vec},
3026 @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}.
3027
3028 Return insns count as jumps, but since they do not refer to any
3029 labels, their @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}.
3030
3031 @findex call_insn
3032 @item call_insn
3033 The expression code @code{call_insn} is used for instructions that may do
3034 function calls.  It is important to distinguish these instructions because
3035 they imply that certain registers and memory locations may be altered
3036 unpredictably.
3037
3038 @findex CALL_INSN_FUNCTION_USAGE
3039 @code{call_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3040 accessed in the same way and in addition contain a field
3041 @code{CALL_INSN_FUNCTION_USAGE}, which contains a list (chain of
3042 @code{expr_list} expressions) containing @code{use} and @code{clobber}
3043 expressions that denote hard registers and @code{MEM}s used or
3044 clobbered by the called function.
3045
3046 A @code{MEM} generally points to a stack slots in which arguments passed
3047 to the libcall by reference (@pxref{Register Arguments,
3048 TARGET_PASS_BY_REFERENCE}) are stored.  If the argument is
3049 caller-copied (@pxref{Register Arguments, TARGET_CALLEE_COPIES}),
3050 the stack slot will be mentioned in @code{CLOBBER} and @code{USE}
3051 entries; if it's callee-copied, only a @code{USE} will appear, and the
3052 @code{MEM} may point to addresses that are not stack slots.
3053
3054 @code{CLOBBER}ed registers in this list augment registers specified in
3055 @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register Basics}).
3056
3057 @findex code_label
3058 @findex CODE_LABEL_NUMBER
3059 @item code_label
3060 A @code{code_label} insn represents a label that a jump insn can jump
3061 to.  It contains two special fields of data in addition to the three
3062 standard ones.  @code{CODE_LABEL_NUMBER} is used to hold the @dfn{label
3063 number}, a number that identifies this label uniquely among all the
3064 labels in the compilation (not just in the current function).
3065 Ultimately, the label is represented in the assembler output as an
3066 assembler label, usually of the form @samp{L@var{n}} where @var{n} is
3067 the label number.
3068
3069 When a @code{code_label} appears in an RTL expression, it normally
3070 appears within a @code{label_ref} which represents the address of
3071 the label, as a number.
3072
3073 Besides as a @code{code_label}, a label can also be represented as a
3074 @code{note} of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
3075
3076 @findex LABEL_NUSES
3077 The field @code{LABEL_NUSES} is only defined once the jump optimization
3078 phase is completed.  It contains the number of times this label is
3079 referenced in the current function.
3080
3081 @findex LABEL_KIND
3082 @findex SET_LABEL_KIND
3083 @findex LABEL_ALT_ENTRY_P
3084 @cindex alternate entry points
3085 The field @code{LABEL_KIND} differentiates four different types of
3086 labels: @code{LABEL_NORMAL}, @code{LABEL_STATIC_ENTRY},
3087 @code{LABEL_GLOBAL_ENTRY}, and @code{LABEL_WEAK_ENTRY}.  The only labels
3088 that do not have type @code{LABEL_NORMAL} are @dfn{alternate entry
3089 points} to the current function.  These may be static (visible only in
3090 the containing translation unit), global (exposed to all translation
3091 units), or weak (global, but can be overridden by another symbol with the
3092 same name).
3093
3094 Much of the compiler treats all four kinds of label identically.  Some
3095 of it needs to know whether or not a label is an alternate entry point;
3096 for this purpose, the macro @code{LABEL_ALT_ENTRY_P} is provided.  It is
3097 equivalent to testing whether @samp{LABEL_KIND (label) == LABEL_NORMAL}.
3098 The only place that cares about the distinction between static, global,
3099 and weak alternate entry points, besides the front-end code that creates
3100 them, is the function @code{output_alternate_entry_point}, in
3101 @file{final.c}.
3102
3103 To set the kind of a label, use the @code{SET_LABEL_KIND} macro.
3104
3105 @findex barrier
3106 @item barrier
3107 Barriers are placed in the instruction stream when control cannot flow
3108 past them.  They are placed after unconditional jump instructions to
3109 indicate that the jumps are unconditional and after calls to
3110 @code{volatile} functions, which do not return (e.g., @code{exit}).
3111 They contain no information beyond the three standard fields.
3112
3113 @findex note
3114 @findex NOTE_LINE_NUMBER
3115 @findex NOTE_SOURCE_FILE
3116 @item note
3117 @code{note} insns are used to represent additional debugging and
3118 declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
3119 integer which is accessed with the macro @code{NOTE_LINE_NUMBER} and a
3120 string accessed with @code{NOTE_SOURCE_FILE}.
3121
3122 If @code{NOTE_LINE_NUMBER} is positive, the note represents the
3123 position of a source line and @code{NOTE_SOURCE_FILE} is the source file name
3124 that the line came from.  These notes control generation of line
3125 number data in the assembler output.
3126
3127 Otherwise, @code{NOTE_LINE_NUMBER} is not really a line number but a
3128 code with one of the following values (and @code{NOTE_SOURCE_FILE}
3129 must contain a null pointer):
3130
3131 @table @code
3132 @findex NOTE_INSN_DELETED
3133 @item NOTE_INSN_DELETED
3134 Such a note is completely ignorable.  Some passes of the compiler
3135 delete insns by altering them into notes of this kind.
3136
3137 @findex NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3138 @item NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3139 This marks what used to be a @code{code_label}, but was not used for other
3140 purposes than taking its address and was transformed to mark that no
3141 code jumps to it.
3142
3143 @findex NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3144 @findex NOTE_INSN_BLOCK_END
3145 @item NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3146 @itemx NOTE_INSN_BLOCK_END
3147 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3148 of a level of scoping of variable names.  They control the output
3149 of debugging information.
3150
3151 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3152 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_END
3153 @item NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3154 @itemx NOTE_INSN_EH_REGION_END
3155 These types of notes indicate the position of the beginning and end of a
3156 level of scoping for exception handling.  @code{NOTE_BLOCK_NUMBER}
3157 identifies which @code{CODE_LABEL} or @code{note} of type
3158 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} is associated with the given region.
3159
3160 @findex NOTE_INSN_LOOP_BEG
3161 @findex NOTE_INSN_LOOP_END
3162 @item NOTE_INSN_LOOP_BEG
3163 @itemx NOTE_INSN_LOOP_END
3164 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3165 of a @code{while} or @code{for} loop.  They enable the loop optimizer
3166 to find loops quickly.
3167
3168 @findex NOTE_INSN_LOOP_CONT
3169 @item NOTE_INSN_LOOP_CONT
3170 Appears at the place in a loop that @code{continue} statements jump to.
3171
3172 @findex NOTE_INSN_LOOP_VTOP
3173 @item NOTE_INSN_LOOP_VTOP
3174 This note indicates the place in a loop where the exit test begins for
3175 those loops in which the exit test has been duplicated.  This position
3176 becomes another virtual start of the loop when considering loop
3177 invariants.
3178
3179 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3180 @item NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3181 Appears at the start of the function body, after the function
3182 prologue.
3183
3184 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_END
3185 @item NOTE_INSN_FUNCTION_END
3186 Appears near the end of the function body, just before the label that
3187 @code{return} statements jump to (on machine where a single instruction
3188 does not suffice for returning).  This note may be deleted by jump
3189 optimization.
3190
3191 @end table
3192
3193 These codes are printed symbolically when they appear in debugging dumps.
3194 @end table
3195
3196 @cindex @code{TImode}, in @code{insn}
3197 @cindex @code{HImode}, in @code{insn}
3198 @cindex @code{QImode}, in @code{insn}
3199 The machine mode of an insn is normally @code{VOIDmode}, but some
3200 phases use the mode for various purposes.
3201
3202 The common subexpression elimination pass sets the mode of an insn to
3203 @code{QImode} when it is the first insn in a block that has already
3204 been processed.
3205
3206 The second Haifa scheduling pass, for targets that can multiple issue,
3207 sets the mode of an insn to @code{TImode} when it is believed that the
3208 instruction begins an issue group.  That is, when the instruction
3209 cannot issue simultaneously with the previous.  This may be relied on
3210 by later passes, in particular machine-dependent reorg.
3211
3212 Here is a table of the extra fields of @code{insn}, @code{jump_insn}
3213 and @code{call_insn} insns:
3214
3215 @table @code
3216 @findex PATTERN
3217 @item PATTERN (@var{i})
3218 An expression for the side effect performed by this insn.  This must be
3219 one of the following codes: @code{set}, @code{call}, @code{use},
3220 @code{clobber}, @code{return}, @code{asm_input}, @code{asm_output},
3221 @code{addr_vec}, @code{addr_diff_vec}, @code{trap_if}, @code{unspec},
3222 @code{unspec_volatile}, @code{parallel}, @code{cond_exec}, or @code{sequence}.  If it is a @code{parallel},
3223 each element of the @code{parallel} must be one these codes, except that
3224 @code{parallel} expressions cannot be nested and @code{addr_vec} and
3225 @code{addr_diff_vec} are not permitted inside a @code{parallel} expression.
3226
3227 @findex INSN_CODE
3228 @item INSN_CODE (@var{i})
3229 An integer that says which pattern in the machine description matches
3230 this insn, or @minus{}1 if the matching has not yet been attempted.
3231
3232 Such matching is never attempted and this field remains @minus{}1 on an insn
3233 whose pattern consists of a single @code{use}, @code{clobber},
3234 @code{asm_input}, @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} expression.
3235
3236 @findex asm_noperands
3237 Matching is also never attempted on insns that result from an @code{asm}
3238 statement.  These contain at least one @code{asm_operands} expression.
3239 The function @code{asm_noperands} returns a non-negative value for
3240 such insns.
3241
3242 In the debugging output, this field is printed as a number followed by
3243 a symbolic representation that locates the pattern in the @file{md}
3244 file as some small positive or negative offset from a named pattern.
3245
3246 @findex LOG_LINKS
3247 @item LOG_LINKS (@var{i})
3248 A list (chain of @code{insn_list} expressions) giving information about
3249 dependencies between instructions within a basic block.  Neither a jump
3250 nor a label may come between the related insns.
3251
3252 @findex REG_NOTES
3253 @item REG_NOTES (@var{i})
3254 A list (chain of @code{expr_list} and @code{insn_list} expressions)
3255 giving miscellaneous information about the insn.  It is often
3256 information pertaining to the registers used in this insn.
3257 @end table
3258
3259 The @code{LOG_LINKS} field of an insn is a chain of @code{insn_list}
3260 expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn,
3261 and the second is another @code{insn_list} expression (the next one in
3262 the chain).  The last @code{insn_list} in the chain has a null pointer
3263 as second operand.  The significant thing about the chain is which
3264 insns appear in it (as first operands of @code{insn_list}
3265 expressions).  Their order is not significant.
3266
3267 This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a null
3268 pointer until then.  Flow only adds links for those data dependencies
3269 which can be used for instruction combination.  For each insn, the flow
3270 analysis pass adds a link to insns which store into registers values
3271 that are used for the first time in this insn.  The instruction
3272 scheduling pass adds extra links so that every dependence will be
3273 represented.  Links represent data dependencies, antidependencies and
3274 output dependencies; the machine mode of the link distinguishes these
3275 three types: antidependencies have mode @code{REG_DEP_ANTI}, output
3276 dependencies have mode @code{REG_DEP_OUTPUT}, and data dependencies have
3277 mode @code{VOIDmode}.
3278
3279 The @code{REG_NOTES} field of an insn is a chain similar to the
3280 @code{LOG_LINKS} field but it includes @code{expr_list} expressions in
3281 addition to @code{insn_list} expressions.  There are several kinds of
3282 register notes, which are distinguished by the machine mode, which in a
3283 register note is really understood as being an @code{enum reg_note}.
3284 The first operand @var{op} of the note is data whose meaning depends on
3285 the kind of note.
3286
3287 @findex REG_NOTE_KIND
3288 @findex PUT_REG_NOTE_KIND
3289 The macro @code{REG_NOTE_KIND (@var{x})} returns the kind of
3290 register note.  Its counterpart, the macro @code{PUT_REG_NOTE_KIND
3291 (@var{x}, @var{newkind})} sets the register note type of @var{x} to be
3292 @var{newkind}.
3293
3294 Register notes are of three classes: They may say something about an
3295 input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
3296 they may create a linkage between two insns.  There are also a set
3297 of values that are only used in @code{LOG_LINKS}.
3298
3299 These register notes annotate inputs to an insn:
3300
3301 @table @code
3302 @findex REG_DEAD
3303 @item REG_DEAD
3304 The value in @var{op} dies in this insn; that is to say, altering the
3305 value immediately after this insn would not affect the future behavior
3306 of the program.
3307
3308 It does not follow that the register @var{op} has no useful value after
3309 this insn since @var{op} is not necessarily modified by this insn.
3310 Rather, no subsequent instruction uses the contents of @var{op}.
3311
3312 @findex REG_UNUSED
3313 @item REG_UNUSED
3314 The register @var{op} being set by this insn will not be used in a
3315 subsequent insn.  This differs from a @code{REG_DEAD} note, which
3316 indicates that the value in an input will not be used subsequently.
3317 These two notes are independent; both may be present for the same
3318 register.
3319
3320 @findex REG_INC
3321 @item REG_INC
3322 The register @var{op} is incremented (or decremented; at this level
3323 there is no distinction) by an embedded side effect inside this insn.
3324 This means it appears in a @code{post_inc}, @code{pre_inc},
3325 @code{post_dec} or @code{pre_dec} expression.
3326
3327 @findex REG_NONNEG
3328 @item REG_NONNEG
3329 The register @var{op} is known to have a nonnegative value when this
3330 insn is reached.  This is used so that decrement and branch until zero
3331 instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
3332
3333 The @code{REG_NONNEG} note is added to insns only if the machine
3334 description has a @samp{decrement_and_branch_until_zero} pattern.
3335
3336 @findex REG_NO_CONFLICT
3337 @item REG_NO_CONFLICT
3338 This insn does not cause a conflict between @var{op} and the item
3339 being set by this insn even though it might appear that it does.
3340 In other words, if the destination register and @var{op} could
3341 otherwise be assigned the same register, this insn does not
3342 prevent that assignment.
3343
3344 Insns with this note are usually part of a block that begins with a
3345 @code{clobber} insn specifying a multi-word pseudo register (which will
3346 be the output of the block), a group of insns that each set one word of
3347 the value and have the @code{REG_NO_CONFLICT} note attached, and a final
3348 insn that copies the output to itself with an attached @code{REG_EQUAL}
3349 note giving the expression being computed.  This block is encapsulated
3350 with @code{REG_LIBCALL} and @code{REG_RETVAL} notes on the first and
3351 last insns, respectively.
3352
3353 @findex REG_LABEL
3354 @item REG_LABEL
3355 This insn uses @var{op}, a @code{code_label} or a @code{note} of type
3356 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}, but is not a
3357 @code{jump_insn}, or it is a @code{jump_insn} that required the label to
3358 be held in a register.  The presence of this note allows jump
3359 optimization to be aware that @var{op} is, in fact, being used, and flow
3360 optimization to build an accurate flow graph.
3361
3362 @findex REG_CROSSING_JUMP
3363 @item REG_CROSSING_JUMP
3364 This insn is an branching instruction (either an unconditional jump or
3365 an indirect jump) which crosses between hot and cold sections, which
3366 could potentially be very far apart in the executable.  The presence
3367 of this note indicates to other optimizations that this this branching
3368 instruction should not be ``collapsed'' into a simpler branching
3369 construct.  It is used when the optimization to partition basic blocks
3370 into hot and cold sections is turned on.
3371
3372 @findex REG_SETJMP
3373 @item REG_SETJMP 
3374 Appears attached to each @code{CALL_INSN} to @code{setjmp} or a 
3375 related function.
3376 @end table
3377
3378 The following notes describe attributes of outputs of an insn:
3379
3380 @table @code
3381 @findex REG_EQUIV
3382 @findex REG_EQUAL
3383 @item REG_EQUIV
3384 @itemx REG_EQUAL
3385 This note is only valid on an insn that sets only one register and
3386 indicates that that register will be equal to @var{op} at run time; the
3387 scope of this equivalence differs between the two types of notes.  The
3388 value which the insn explicitly copies into the register may look
3389 different from @var{op}, but they will be equal at run time.  If the
3390 output of the single @code{set} is a @code{strict_low_part} expression,
3391 the note refers to the register that is contained in @code{SUBREG_REG}
3392 of the @code{subreg} expression.
3393
3394 For @code{REG_EQUIV}, the register is equivalent to @var{op} throughout
3395 the entire function, and could validly be replaced in all its
3396 occurrences by @var{op}.  (``Validly'' here refers to the data flow of
3397 the program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
3398 example, when a constant is loaded into a register that is never
3399 assigned any other value, this kind of note is used.
3400
3401 When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a function,
3402 a note of this kind records that the register is equivalent to the stack
3403 slot where the parameter was passed.  Although in this case the register
3404 may be set by other insns, it is still valid to replace the register
3405 by the stack slot throughout the function.
3406
3407 A @code{REG_EQUIV} note is also used on an instruction which copies a
3408 register parameter into a pseudo-register at entry to a function, if
3409 there is a stack slot where that parameter could be stored.  Although
3410 other insns may set the pseudo-register, it is valid for the compiler to
3411 replace the pseudo-register by stack slot throughout the function,
3412 provided the compiler ensures that the stack slot is properly
3413 initialized by making the replacement in the initial copy instruction as
3414 well.  This is used on machines for which the calling convention
3415 allocates stack space for register parameters.  See
3416 @code{REG_PARM_STACK_SPACE} in @ref{Stack Arguments}.
3417
3418 In the case of @code{REG_EQUAL}, the register that is set by this insn
3419 will be equal to @var{op} at run time at the end of this insn but not
3420 necessarily elsewhere in the function.  In this case, @var{op}
3421 is typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence of
3422 insns such as a library call is used to perform an arithmetic operation,
3423 this kind of note is attached to the insn that produces or copies the
3424 final value.
3425
3426 These two notes are used in different ways by the compiler passes.
3427 @code{REG_EQUAL} is used by passes prior to register allocation (such as
3428 common subexpression elimination and loop optimization) to tell them how
3429 to think of that value.  @code{REG_EQUIV} notes are used by register
3430 allocation to indicate that there is an available substitute expression
3431 (either a constant or a @code{mem} expression for the location of a
3432 parameter on the stack) that may be used in place of a register if
3433 insufficient registers are available.
3434
3435 Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
3436 @code{REG_EQUIV} note and are not useful to the early optimization
3437 passes and pseudo registers that are equivalent to a memory location
3438 throughout their entire life, which is not detected until later in
3439 the compilation, all equivalences are initially indicated by an attached
3440 @code{REG_EQUAL} note.  In the early stages of register allocation, a
3441 @code{REG_EQUAL} note is changed into a @code{REG_EQUIV} note if
3442 @var{op} is a constant and the insn represents the only set of its
3443 destination register.
3444
3445 Thus, compiler passes prior to register allocation need only check for
3446 @code{REG_EQUAL} notes and passes subsequent to register allocation
3447 need only check for @code{REG_EQUIV} notes.
3448 @end table
3449
3450 These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs: one
3451 insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which has
3452 the inverse note pointing back to the first insn.
3453
3454 @table @code
3455 @findex REG_RETVAL
3456 @item REG_RETVAL
3457 This insn copies the value of a multi-insn sequence (for example, a
3458 library call), and @var{op} is the first insn of the sequence (for a
3459 library call, the first insn that was generated to set up the arguments
3460 for the library call).
3461
3462 Loop optimization uses this note to treat such a sequence as a single
3463 operation for code motion purposes and flow analysis uses this note to
3464 delete such sequences whose results are dead.
3465
3466 A @code{REG_EQUAL} note will also usually be attached to this insn to
3467 provide the expression being computed by the sequence.
3468
3469 These notes will be deleted after reload, since they are no longer
3470 accurate or useful.
3471
3472 @findex REG_LIBCALL
3473 @item REG_LIBCALL
3474 This is the inverse of @code{REG_RETVAL}: it is placed on the first
3475 insn of a multi-insn sequence, and it points to the last one.
3476
3477 These notes are deleted after reload, since they are no longer useful or
3478 accurate.
3479
3480 @findex REG_CC_SETTER
3481 @findex REG_CC_USER
3482 @item REG_CC_SETTER
3483 @itemx REG_CC_USER
3484 On machines that use @code{cc0}, the insns which set and use @code{cc0}
3485 set and use @code{cc0} are adjacent.  However, when branch delay slot
3486 filling is done, this may no longer be true.  In this case a
3487 @code{REG_CC_USER} note will be placed on the insn setting @code{cc0} to
3488 point to the insn using @code{cc0} and a @code{REG_CC_SETTER} note will
3489 be placed on the insn using @code{cc0} to point to the insn setting
3490 @code{cc0}.
3491 @end table
3492
3493 These values are only used in the @code{LOG_LINKS} field, and indicate
3494 the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
3495 a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
3496 they simply have mode @code{VOIDmode}, and are printed without any
3497 descriptive text.
3498
3499 @table @code
3500 @findex REG_DEP_ANTI
3501 @item REG_DEP_ANTI
3502 This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
3503
3504 @findex REG_DEP_OUTPUT
3505 @item REG_DEP_OUTPUT
3506 This indicates an output dependence (a write after write dependence).
3507 @end table
3508
3509 These notes describe information gathered from gcov profile data.  They
3510 are stored in the @code{REG_NOTES} field of an insn as an
3511 @code{expr_list}.
3512
3513 @table @code
3514 @findex REG_BR_PROB
3515 @item REG_BR_PROB
3516 This is used to specify the ratio of branches to non-branches of a
3517 branch insn according to the profile data.  The value is stored as a
3518 value between 0 and REG_BR_PROB_BASE; larger values indicate a higher
3519 probability that the branch will be taken.
3520
3521 @findex REG_BR_PRED
3522 @item REG_BR_PRED
3523 These notes are found in JUMP insns after delayed branch scheduling
3524 has taken place.  They indicate both the direction and the likelihood
3525 of the JUMP@.  The format is a bitmask of ATTR_FLAG_* values.
3526
3527 @findex REG_FRAME_RELATED_EXPR
3528 @item REG_FRAME_RELATED_EXPR
3529 This is used on an RTX_FRAME_RELATED_P insn wherein the attached expression
3530 is used in place of the actual insn pattern.  This is done in cases where
3531 the pattern is either complex or misleading.
3532 @end table
3533
3534 For convenience, the machine mode in an @code{insn_list} or
3535 @code{expr_list} is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
3536
3537 @findex insn_list
3538 @findex expr_list
3539 The only difference between the expression codes @code{insn_list} and
3540 @code{expr_list} is that the first operand of an @code{insn_list} is
3541 assumed to be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's
3542 unique id; the first operand of an @code{expr_list} is printed in the
3543 ordinary way as an expression.
3544
3545 @node Calls
3546 @section RTL Representation of Function-Call Insns
3547 @cindex calling functions in RTL
3548 @cindex RTL function-call insns
3549 @cindex function-call insns
3550
3551 Insns that call subroutines have the RTL expression code @code{call_insn}.
3552 These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a special
3553 RTL expression code, @code{call}.
3554
3555 @cindex @code{call} usage
3556 A @code{call} expression has two operands, as follows:
3557
3558 @smallexample
3559 (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes})
3560 @end smallexample
3561
3562 @noindent
3563 Here @var{nbytes} is an operand that represents the number of bytes of
3564 argument data being passed to the subroutine, @var{fm} is a machine mode
3565 (which must equal as the definition of the @code{FUNCTION_MODE} macro in
3566 the machine description) and @var{addr} represents the address of the
3567 subroutine.
3568
3569 For a subroutine that returns no value, the @code{call} expression as
3570 shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
3571 also contain @code{use} or @code{clobber} expressions.
3572
3573 @cindex @code{BLKmode}, and function return values
3574 For a subroutine that returns a value whose mode is not @code{BLKmode},
3575 the value is returned in a hard register.  If this register's number is
3576 @var{r}, then the body of the call insn looks like this:
3577
3578 @smallexample
3579 (set (reg:@var{m} @var{r})
3580      (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes}))
3581 @end smallexample
3582
3583 @noindent
3584 This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
3585 appropriate register receives a useful value in this insn.
3586
3587 When a subroutine returns a @code{BLKmode} value, it is handled by
3588 passing to the subroutine the address of a place to store the value.
3589 So the call insn itself does not ``return'' any value, and it has the
3590 same RTL form as a call that returns nothing.
3591
3592 On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
3593 for example to contain the return address.  @code{call_insn} insns
3594 on these machines should have a body which is a @code{parallel}
3595 that contains both the @code{call} expression and @code{clobber}
3596 expressions that indicate which registers are destroyed.  Similarly,
3597 if the call instruction requires some register other than the stack
3598 pointer that is not explicitly mentioned in its RTL, a @code{use}
3599 subexpression should mention that register.
3600
3601 Functions that are called are assumed to modify all registers listed in
3602 the configuration macro @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
3603 Basics}) and, with the exception of @code{const} functions and library
3604 calls, to modify all of memory.
3605
3606 Insns containing just @code{use} expressions directly precede the
3607 @code{call_insn} insn to indicate which registers contain inputs to the
3608 function.  Similarly, if registers other than those in
3609 @code{CALL_USED_REGISTERS} are clobbered by the called function, insns
3610 containing a single @code{clobber} follow immediately after the call to
3611 indicate which registers.
3612
3613 @node Sharing
3614 @section Structure Sharing Assumptions
3615 @cindex sharing of RTL components
3616 @cindex RTL structure sharing assumptions
3617
3618 The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are unique;
3619 there do not exist two distinct objects representing the same value.
3620 In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL expression
3621 object of a certain kind appears in more than one place in the
3622 containing structure.
3623
3624 These assumptions refer to a single function; except for the RTL
3625 objects that describe global variables and external functions,
3626 and a few standard objects such as small integer constants,
3627 no RTL objects are common to two functions.
3628
3629 @itemize @bullet
3630 @cindex @code{reg}, RTL sharing
3631 @item
3632 Each pseudo-register has only a single @code{reg} object to represent it,
3633 and therefore only a single machine mode.
3634
3635 @cindex symbolic label
3636 @cindex @code{symbol_ref}, RTL sharing
3637 @item
3638 For any symbolic label, there is only one @code{symbol_ref} object
3639 referring to it.
3640
3641 @cindex @code{const_int}, RTL sharing
3642 @item
3643 All @code{const_int} expressions with equal values are shared.
3644
3645 @cindex @code{pc}, RTL sharing
3646 @item
3647 There is only one @code{pc} expression.
3648
3649 @cindex @code{cc0}, RTL sharing
3650 @item
3651 There is only one @code{cc0} expression.
3652
3653 @cindex @code{const_double}, RTL sharing
3654 @item
3655 There is only one @code{const_double} expression with value 0 for
3656 each floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
3657
3658 @cindex @code{const_vector}, RTL sharing
3659 @item
3660 There is only one @code{const_vector} expression with value 0 for
3661 each vector mode, be it an integer or a double constant vector.
3662
3663 @cindex @code{label_ref}, RTL sharing
3664 @cindex @code{scratch}, RTL sharing
3665 @item
3666 No @code{label_ref} or @code{scratch} appears in more than one place in
3667 the RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
3668 the insns in the function and assume that each time a @code{label_ref}
3669 or @code{scratch} is seen it is distinct from all others that are seen.
3670
3671 @cindex @code{mem}, RTL sharing
3672 @item
3673 Only one @code{mem} object is normally created for each static
3674 variable or stack slot, so these objects are frequently shared in all
3675 the places they appear.  However, separate but equal objects for these
3676 variables are occasionally made.
3677
3678 @cindex @code{asm_operands}, RTL sharing
3679 @item
3680 When a single @code{asm} statement has multiple output operands, a
3681 distinct @code{asm_operands} expression is made for each output operand.
3682 However, these all share the vector which contains the sequence of input
3683 operands.  This sharing is used later on to test whether two
3684 @code{asm_operands} expressions come from the same statement, so all
3685 optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
3686 vector at all.
3687
3688 @item
3689 No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
3690 except as described above.  Many passes of the compiler rely on this
3691 by assuming that they can modify RTL objects in place without unwanted
3692 side-effects on other insns.
3693
3694 @findex unshare_all_rtl
3695 @item
3696 During initial RTL generation, shared structure is freely introduced.
3697 After all the RTL for a function has been generated, all shared
3698 structure is copied by @code{unshare_all_rtl} in @file{emit-rtl.c},
3699 after which the above rules are guaranteed to be followed.
3700
3701 @findex copy_rtx_if_shared
3702 @item
3703 During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
3704 temporarily.  However, the shared structure is copied before the
3705 combiner is finished with the insn.  This is done by calling
3706 @code{copy_rtx_if_shared}, which is a subroutine of
3707 @code{unshare_all_rtl}.
3708 @end itemize
3709
3710 @node Reading RTL
3711 @section Reading RTL
3712
3713 To read an RTL object from a file, call @code{read_rtx}.  It takes one
3714 argument, a stdio stream, and returns a single RTL object.  This routine
3715 is defined in @file{read-rtl.c}.  It is not available in the compiler
3716 itself, only the various programs that generate the compiler back end
3717 from the machine description.
3718
3719 People frequently have the idea of using RTL stored as text in a file as
3720 an interface between a language front end and the bulk of GCC@.  This
3721 idea is not feasible.
3722
3723 GCC was designed to use RTL internally only.  Correct RTL for a given
3724 program is very dependent on the particular target machine.  And the RTL
3725 does not contain all the information about the program.
3726
3727 The proper way to interface GCC to a new language front end is with
3728 the ``tree'' data structure, described in the files @file{tree.h} and
3729 @file{tree.def}.  The documentation for this structure (@pxref{Trees})
3730 is incomplete.