OSDN Git Service

4cb51eec1aa5bfe050cc57f6a3b056e727cfafeb
[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, 2006, 2007, 2008, 2010, 2011
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 The last part of the compiler work is done on a low-level intermediate
14 representation called Register Transfer Language.  In this language, the
15 instructions to be output are described, pretty much one by one, in an
16 algebraic form that 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 * Debug Information:: Expressions representing debugging information.
42 * Insns::             Expression types for entire insns.
43 * Calls::             RTL representation of function call insns.
44 * Sharing::           Some expressions are unique; others *must* be copied.
45 * Reading RTL::       Reading textual RTL from a file.
46 @end menu
47
48 @node RTL Objects
49 @section RTL Object Types
50 @cindex RTL object types
51
52 @cindex RTL integers
53 @cindex RTL strings
54 @cindex RTL vectors
55 @cindex RTL expression
56 @cindex RTX (See RTL)
57 RTL uses five kinds of objects: expressions, integers, wide integers,
58 strings and vectors.  Expressions are the most important ones.  An RTL
59 expression (``RTX'', for short) is a C structure, but it is usually
60 referred to with a pointer; a type that is given the typedef name
61 @code{rtx}.
62
63 An integer is simply an @code{int}; their written form uses decimal
64 digits.  A wide integer is an integral object whose type is
65 @code{HOST_WIDE_INT}; their written form uses decimal digits.
66
67 A string is a sequence of characters.  In core it is represented as a
68 @code{char *} in usual C fashion, and it is written in C syntax as well.
69 However, strings in RTL may never be null.  If you write an empty string in
70 a machine description, it is represented in core as a null pointer rather
71 than as a pointer to a null character.  In certain contexts, these null
72 pointers instead of strings are valid.  Within RTL code, strings are most
73 commonly found inside @code{symbol_ref} expressions, but they appear in
74 other contexts in the RTL expressions that make up machine descriptions.
75
76 In a machine description, strings are normally written with double
77 quotes, as you would in C@.  However, strings in machine descriptions may
78 extend over many lines, which is invalid C, and adjacent string
79 constants are not concatenated as they are in C@.  Any string constant
80 may be surrounded with a single set of parentheses.  Sometimes this
81 makes the machine description easier to read.
82
83 There is also a special syntax for strings, which can be useful when C
84 code is embedded in a machine description.  Wherever a string can
85 appear, it is also valid to write a C-style brace block.  The entire
86 brace block, including the outermost pair of braces, is considered to be
87 the string constant.  Double quote characters inside the braces are not
88 special.  Therefore, if you write string constants in the C code, you
89 need not escape each quote character with a backslash.
90
91 A vector contains an arbitrary number of pointers to expressions.  The
92 number of elements in the vector is explicitly present in the vector.
93 The written form of a vector consists of square brackets
94 (@samp{[@dots{}]}) surrounding the elements, in sequence and with
95 whitespace separating them.  Vectors of length zero are not created;
96 null pointers are used instead.
97
98 @cindex expression codes
99 @cindex codes, RTL expression
100 @findex GET_CODE
101 @findex PUT_CODE
102 Expressions are classified by @dfn{expression codes} (also called RTX
103 codes).  The expression code is a name defined in @file{rtl.def}, which is
104 also (in uppercase) a C enumeration constant.  The possible expression
105 codes and their meanings are machine-independent.  The code of an RTX can
106 be extracted with the macro @code{GET_CODE (@var{x})} and altered with
107 @code{PUT_CODE (@var{x}, @var{newcode})}.
108
109 The expression code determines how many operands the expression contains,
110 and what kinds of objects they are.  In RTL, unlike Lisp, you cannot tell
111 by looking at an operand what kind of object it is.  Instead, you must know
112 from its context---from the expression code of the containing expression.
113 For example, in an expression of code @code{subreg}, the first operand is
114 to be regarded as an expression and the second operand as an integer.  In
115 an expression of code @code{plus}, there are two operands, both of which
116 are to be regarded as expressions.  In a @code{symbol_ref} expression,
117 there is one operand, which is to be regarded as a string.
118
119 Expressions are written as parentheses containing the name of the
120 expression type, its flags and machine mode if any, and then the operands
121 of the expression (separated by spaces).
122
123 Expression code names in the @samp{md} file are written in lowercase,
124 but when they appear in C code they are written in uppercase.  In this
125 manual, they are shown as follows: @code{const_int}.
126
127 @cindex (nil)
128 @cindex nil
129 In a few contexts a null pointer is valid where an expression is normally
130 wanted.  The written form of this is @code{(nil)}.
131
132 @node RTL Classes
133 @section RTL Classes and Formats
134 @cindex RTL classes
135 @cindex classes of RTX codes
136 @cindex RTX codes, classes of
137 @findex GET_RTX_CLASS
138
139 The various expression codes are divided into several @dfn{classes},
140 which are represented by single characters.  You can determine the class
141 of an RTX code with the macro @code{GET_RTX_CLASS (@var{code})}.
142 Currently, @file{rtl.def} defines these classes:
143
144 @table @code
145 @item RTX_OBJ
146 An RTX code that represents an actual object, such as a register
147 (@code{REG}) or a memory location (@code{MEM}, @code{SYMBOL_REF}).
148 @code{LO_SUM}) is also included; instead, @code{SUBREG} and
149 @code{STRICT_LOW_PART} are not in this class, but in class @code{x}.
150
151 @item RTX_CONST_OBJ
152 An RTX code that represents a constant object.  @code{HIGH} is also
153 included in this class.
154
155 @item RTX_COMPARE
156 An RTX code for a non-symmetric comparison, such as @code{GEU} or
157 @code{LT}.
158
159 @item RTX_COMM_COMPARE
160 An RTX code for a symmetric (commutative) comparison, such as @code{EQ}
161 or @code{ORDERED}.
162
163 @item RTX_UNARY
164 An RTX code for a unary arithmetic operation, such as @code{NEG},
165 @code{NOT}, or @code{ABS}.  This category also includes value extension
166 (sign or zero) and conversions between integer and floating point.
167
168 @item RTX_COMM_ARITH
169 An RTX code for a commutative binary operation, such as @code{PLUS} or
170 @code{AND}.  @code{NE} and @code{EQ} are comparisons, so they have class
171 @code{<}.
172
173 @item RTX_BIN_ARITH
174 An RTX code for a non-commutative binary operation, such as @code{MINUS},
175 @code{DIV}, or @code{ASHIFTRT}.
176
177 @item RTX_BITFIELD_OPS
178 An RTX code for a bit-field operation.  Currently only
179 @code{ZERO_EXTRACT} and @code{SIGN_EXTRACT}.  These have three inputs
180 and are lvalues (so they can be used for insertion as well).
181 @xref{Bit-Fields}.
182
183 @item RTX_TERNARY
184 An RTX code for other three input operations.  Currently only
185 @code{IF_THEN_ELSE},  @code{VEC_MERGE}, @code{SIGN_EXTRACT},
186 @code{ZERO_EXTRACT}, and @code{FMA}.
187
188 @item RTX_INSN
189 An RTX code for an entire instruction:  @code{INSN}, @code{JUMP_INSN}, and
190 @code{CALL_INSN}.  @xref{Insns}.
191
192 @item RTX_MATCH
193 An RTX code for something that matches in insns, such as
194 @code{MATCH_DUP}.  These only occur in machine descriptions.
195
196 @item RTX_AUTOINC
197 An RTX code for an auto-increment addressing mode, such as
198 @code{POST_INC}.
199
200 @item RTX_EXTRA
201 All other RTX codes.  This category includes the remaining codes used
202 only in machine descriptions (@code{DEFINE_*}, etc.).  It also includes
203 all the codes describing side effects (@code{SET}, @code{USE},
204 @code{CLOBBER}, etc.) and the non-insns that may appear on an insn
205 chain, such as @code{NOTE}, @code{BARRIER}, and @code{CODE_LABEL}.
206 @code{SUBREG} is also part of this class.
207 @end table
208
209 @cindex RTL format
210 For each expression code, @file{rtl.def} specifies the number of
211 contained objects and their kinds using a sequence of characters
212 called the @dfn{format} of the expression code.  For example,
213 the format of @code{subreg} is @samp{ei}.
214
215 @cindex RTL format characters
216 These are the most commonly used format characters:
217
218 @table @code
219 @item e
220 An expression (actually a pointer to an expression).
221
222 @item i
223 An integer.
224
225 @item w
226 A wide integer.
227
228 @item s
229 A string.
230
231 @item E
232 A vector of expressions.
233 @end table
234
235 A few other format characters are used occasionally:
236
237 @table @code
238 @item u
239 @samp{u} is equivalent to @samp{e} except that it is printed differently
240 in debugging dumps.  It is used for pointers to insns.
241
242 @item n
243 @samp{n} is equivalent to @samp{i} except that it is printed differently
244 in debugging dumps.  It is used for the line number or code number of a
245 @code{note} insn.
246
247 @item S
248 @samp{S} indicates a string which is optional.  In the RTL objects in
249 core, @samp{S} is equivalent to @samp{s}, but when the object is read,
250 from an @samp{md} file, the string value of this operand may be omitted.
251 An omitted string is taken to be the null string.
252
253 @item V
254 @samp{V} indicates a vector which is optional.  In the RTL objects in
255 core, @samp{V} is equivalent to @samp{E}, but when the object is read
256 from an @samp{md} file, the vector value of this operand may be omitted.
257 An omitted vector is effectively the same as a vector of no elements.
258
259 @item B
260 @samp{B} indicates a pointer to basic block structure.
261
262 @item 0
263 @samp{0} means a slot whose contents do not fit any normal category.
264 @samp{0} slots are not printed at all in dumps, and are often used in
265 special ways by small parts of the compiler.
266 @end table
267
268 There are macros to get the number of operands and the format
269 of an expression code:
270
271 @table @code
272 @findex GET_RTX_LENGTH
273 @item GET_RTX_LENGTH (@var{code})
274 Number of operands of an RTX of code @var{code}.
275
276 @findex GET_RTX_FORMAT
277 @item GET_RTX_FORMAT (@var{code})
278 The format of an RTX of code @var{code}, as a C string.
279 @end table
280
281 Some classes of RTX codes always have the same format.  For example, it
282 is safe to assume that all comparison operations have format @code{ee}.
283
284 @table @code
285 @item 1
286 All codes of this class have format @code{e}.
287
288 @item <
289 @itemx c
290 @itemx 2
291 All codes of these classes have format @code{ee}.
292
293 @item b
294 @itemx 3
295 All codes of these classes have format @code{eee}.
296
297 @item i
298 All codes of this class have formats that begin with @code{iuueiee}.
299 @xref{Insns}.  Note that not all RTL objects linked onto an insn chain
300 are of class @code{i}.
301
302 @item o
303 @itemx m
304 @itemx x
305 You can make no assumptions about the format of these codes.
306 @end table
307
308 @node Accessors
309 @section Access to Operands
310 @cindex accessors
311 @cindex access to operands
312 @cindex operand access
313
314 @findex XEXP
315 @findex XINT
316 @findex XWINT
317 @findex XSTR
318 Operands of expressions are accessed using the macros @code{XEXP},
319 @code{XINT}, @code{XWINT} and @code{XSTR}.  Each of these macros takes
320 two arguments: an expression-pointer (RTX) and an operand number
321 (counting from zero).  Thus,
322
323 @smallexample
324 XEXP (@var{x}, 2)
325 @end smallexample
326
327 @noindent
328 accesses operand 2 of expression @var{x}, as an expression.
329
330 @smallexample
331 XINT (@var{x}, 2)
332 @end smallexample
333
334 @noindent
335 accesses the same operand as an integer.  @code{XSTR}, used in the same
336 fashion, would access it as a string.
337
338 Any operand can be accessed as an integer, as an expression or as a string.
339 You must choose the correct method of access for the kind of value actually
340 stored in the operand.  You would do this based on the expression code of
341 the containing expression.  That is also how you would know how many
342 operands there are.
343
344 For example, if @var{x} is a @code{subreg} expression, you know that it has
345 two operands which can be correctly accessed as @code{XEXP (@var{x}, 0)}
346 and @code{XINT (@var{x}, 1)}.  If you did @code{XINT (@var{x}, 0)}, you
347 would get the address of the expression operand but cast as an integer;
348 that might occasionally be useful, but it would be cleaner to write
349 @code{(int) XEXP (@var{x}, 0)}.  @code{XEXP (@var{x}, 1)} would also
350 compile without error, and would return the second, integer operand cast as
351 an expression pointer, which would probably result in a crash when
352 accessed.  Nothing stops you from writing @code{XEXP (@var{x}, 28)} either,
353 but this will access memory past the end of the expression with
354 unpredictable results.
355
356 Access to operands which are vectors is more complicated.  You can use the
357 macro @code{XVEC} to get the vector-pointer itself, or the macros
358 @code{XVECEXP} and @code{XVECLEN} to access the elements and length of a
359 vector.
360
361 @table @code
362 @findex XVEC
363 @item XVEC (@var{exp}, @var{idx})
364 Access the vector-pointer which is operand number @var{idx} in @var{exp}.
365
366 @findex XVECLEN
367 @item XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})
368 Access the length (number of elements) in the vector which is
369 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an @code{int}.
370
371 @findex XVECEXP
372 @item XVECEXP (@var{exp}, @var{idx}, @var{eltnum})
373 Access element number @var{eltnum} in the vector which is
374 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an RTX@.
375
376 It is up to you to make sure that @var{eltnum} is not negative
377 and is less than @code{XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})}.
378 @end table
379
380 All the macros defined in this section expand into lvalues and therefore
381 can be used to assign the operands, lengths and vector elements as well as
382 to access them.
383
384 @node Special Accessors
385 @section Access to Special Operands
386 @cindex access to special operands
387
388 Some RTL nodes have special annotations associated with them.
389
390 @table @code
391 @item MEM
392 @table @code
393 @findex MEM_ALIAS_SET
394 @item MEM_ALIAS_SET (@var{x})
395 If 0, @var{x} is not in any alias set, and may alias anything.  Otherwise,
396 @var{x} can only alias @code{MEM}s in a conflicting alias set.  This value
397 is set in a language-dependent manner in the front-end, and should not be
398 altered in the back-end.  In some front-ends, these numbers may correspond
399 in some way to types, or other language-level entities, but they need not,
400 and the back-end makes no such assumptions.
401 These set numbers are tested with @code{alias_sets_conflict_p}.
402
403 @findex MEM_EXPR
404 @item MEM_EXPR (@var{x})
405 If this register is known to hold the value of some user-level
406 declaration, this is that tree node.  It may also be a
407 @code{COMPONENT_REF}, in which case this is some field reference,
408 and @code{TREE_OPERAND (@var{x}, 0)} contains the declaration,
409 or another @code{COMPONENT_REF}, or null if there is no compile-time
410 object associated with the reference.
411
412 @findex MEM_OFFSET_KNOWN_P
413 @item MEM_OFFSET_KNOWN_P (@var{x})
414 True if the offset of the memory reference from @code{MEM_EXPR} is known.
415 @samp{MEM_OFFSET (@var{x})} provides the offset if so.
416
417 @findex MEM_OFFSET
418 @item MEM_OFFSET (@var{x})
419 The offset from the start of @code{MEM_EXPR}.  The value is only valid if
420 @samp{MEM_OFFSET_KNOWN_P (@var{x})} is true.
421
422 @findex MEM_SIZE_KNOWN_P
423 @item MEM_SIZE_KNOWN_P (@var{x})
424 True if the size of the memory reference is known.
425 @samp{MEM_SIZE (@var{x})} provides its size if so.
426
427 @findex MEM_SIZE
428 @item MEM_SIZE (@var{x})
429 The size in bytes of the memory reference.
430 This is mostly relevant for @code{BLKmode} references as otherwise
431 the size is implied by the mode.  The value is only valid if
432 @samp{MEM_SIZE_KNOWN_P (@var{x})} is true.
433
434 @findex MEM_ALIGN
435 @item MEM_ALIGN (@var{x})
436 The known alignment in bits of the memory reference.
437
438 @findex MEM_ADDR_SPACE
439 @item MEM_ADDR_SPACE (@var{x})
440 The address space of the memory reference.  This will commonly be zero
441 for the generic address space.
442 @end table
443
444 @item REG
445 @table @code
446 @findex ORIGINAL_REGNO
447 @item ORIGINAL_REGNO (@var{x})
448 This field holds the number the register ``originally'' had; for a
449 pseudo register turned into a hard reg this will hold the old pseudo
450 register number.
451
452 @findex REG_EXPR
453 @item REG_EXPR (@var{x})
454 If this register is known to hold the value of some user-level
455 declaration, this is that tree node.
456
457 @findex REG_OFFSET
458 @item REG_OFFSET (@var{x})
459 If this register is known to hold the value of some user-level
460 declaration, this is the offset into that logical storage.
461 @end table
462
463 @item SYMBOL_REF
464 @table @code
465 @findex SYMBOL_REF_DECL
466 @item SYMBOL_REF_DECL (@var{x})
467 If the @code{symbol_ref} @var{x} was created for a @code{VAR_DECL} or
468 a @code{FUNCTION_DECL}, that tree is recorded here.  If this value is
469 null, then @var{x} was created by back end code generation routines,
470 and there is no associated front end symbol table entry.
471
472 @code{SYMBOL_REF_DECL} may also point to a tree of class @code{'c'},
473 that is, some sort of constant.  In this case, the @code{symbol_ref}
474 is an entry in the per-file constant pool; again, there is no associated
475 front end symbol table entry.
476
477 @findex SYMBOL_REF_CONSTANT
478 @item SYMBOL_REF_CONSTANT (@var{x})
479 If @samp{CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})} is true, this is the constant
480 pool entry for @var{x}.  It is null otherwise.
481
482 @findex SYMBOL_REF_DATA
483 @item SYMBOL_REF_DATA (@var{x})
484 A field of opaque type used to store @code{SYMBOL_REF_DECL} or
485 @code{SYMBOL_REF_CONSTANT}.
486
487 @findex SYMBOL_REF_FLAGS
488 @item SYMBOL_REF_FLAGS (@var{x})
489 In a @code{symbol_ref}, this is used to communicate various predicates
490 about the symbol.  Some of these are common enough to be computed by
491 common code, some are specific to the target.  The common bits are:
492
493 @table @code
494 @findex SYMBOL_REF_FUNCTION_P
495 @findex SYMBOL_FLAG_FUNCTION
496 @item SYMBOL_FLAG_FUNCTION
497 Set if the symbol refers to a function.
498
499 @findex SYMBOL_REF_LOCAL_P
500 @findex SYMBOL_FLAG_LOCAL
501 @item SYMBOL_FLAG_LOCAL
502 Set if the symbol is local to this ``module''.
503 See @code{TARGET_BINDS_LOCAL_P}.
504
505 @findex SYMBOL_REF_EXTERNAL_P
506 @findex SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
507 @item SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
508 Set if this symbol is not defined in this translation unit.
509 Note that this is not the inverse of @code{SYMBOL_FLAG_LOCAL}.
510
511 @findex SYMBOL_REF_SMALL_P
512 @findex SYMBOL_FLAG_SMALL
513 @item SYMBOL_FLAG_SMALL
514 Set if the symbol is located in the small data section.
515 See @code{TARGET_IN_SMALL_DATA_P}.
516
517 @findex SYMBOL_FLAG_TLS_SHIFT
518 @findex SYMBOL_REF_TLS_MODEL
519 @item SYMBOL_REF_TLS_MODEL (@var{x})
520 This is a multi-bit field accessor that returns the @code{tls_model}
521 to be used for a thread-local storage symbol.  It returns zero for
522 non-thread-local symbols.
523
524 @findex SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P
525 @findex SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
526 @item SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
527 Set if the symbol has @code{SYMBOL_REF_BLOCK} and
528 @code{SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET} fields.
529
530 @findex SYMBOL_REF_ANCHOR_P
531 @findex SYMBOL_FLAG_ANCHOR
532 @cindex @option{-fsection-anchors}
533 @item SYMBOL_FLAG_ANCHOR
534 Set if the symbol is used as a section anchor.  ``Section anchors''
535 are symbols that have a known position within an @code{object_block}
536 and that can be used to access nearby members of that block.
537 They are used to implement @option{-fsection-anchors}.
538
539 If this flag is set, then @code{SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO} will be too.
540 @end table
541
542 Bits beginning with @code{SYMBOL_FLAG_MACH_DEP} are available for
543 the target's use.
544 @end table
545
546 @findex SYMBOL_REF_BLOCK
547 @item SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})
548 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the
549 @samp{object_block} structure to which the symbol belongs,
550 or @code{NULL} if it has not been assigned a block.
551
552 @findex SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET
553 @item SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET (@var{x})
554 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the offset of @var{x}
555 from the first object in @samp{SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})}.  The value is
556 negative if @var{x} has not yet been assigned to a block, or it has not
557 been given an offset within that block.
558 @end table
559
560 @node Flags
561 @section Flags in an RTL Expression
562 @cindex flags in RTL expression
563
564 RTL expressions contain several flags (one-bit bit-fields)
565 that are used in certain types of expression.  Most often they
566 are accessed with the following macros, which expand into lvalues.
567
568 @table @code
569 @findex CONSTANT_POOL_ADDRESS_P
570 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/u}
571 @cindex @code{unchanging}, in @code{symbol_ref}
572 @item CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
573 Nonzero in a @code{symbol_ref} if it refers to part of the current
574 function's constant pool.  For most targets these addresses are in a
575 @code{.rodata} section entirely separate from the function, but for
576 some targets the addresses are close to the beginning of the function.
577 In either case GCC assumes these addresses can be addressed directly,
578 perhaps with the help of base registers.
579 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
580
581 @findex RTL_CONST_CALL_P
582 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
583 @cindex @code{unchanging}, in @code{call_insn}
584 @item RTL_CONST_CALL_P (@var{x})
585 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a call to a
586 const function.  Stored in the @code{unchanging} field and printed as
587 @samp{/u}.
588
589 @findex RTL_PURE_CALL_P
590 @cindex @code{call_insn} and @samp{/i}
591 @cindex @code{return_val}, in @code{call_insn}
592 @item RTL_PURE_CALL_P (@var{x})
593 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a call to a
594 pure function.  Stored in the @code{return_val} field and printed as
595 @samp{/i}.
596
597 @findex RTL_CONST_OR_PURE_CALL_P
598 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u} or @samp{/i}
599 @item RTL_CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
600 In a @code{call_insn}, true if @code{RTL_CONST_CALL_P} or
601 @code{RTL_PURE_CALL_P} is true.
602
603 @findex RTL_LOOPING_CONST_OR_PURE_CALL_P
604 @cindex @code{call_insn} and @samp{/c}
605 @cindex @code{call}, in @code{call_insn}
606 @item RTL_LOOPING_CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
607 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a possibly
608 infinite looping call to a const or pure function.  Stored in the
609 @code{call} field and printed as @samp{/c}.  Only true if one of
610 @code{RTL_CONST_CALL_P} or @code{RTL_PURE_CALL_P} is true.
611
612 @findex INSN_ANNULLED_BRANCH_P
613 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/u}
614 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
615 @cindex @code{insn} and @samp{/u}
616 @cindex @code{unchanging}, in @code{jump_insn}, @code{call_insn} and @code{insn}
617 @item INSN_ANNULLED_BRANCH_P (@var{x})
618 In a @code{jump_insn}, @code{call_insn}, or @code{insn} indicates
619 that the branch is an annulling one.  See the discussion under
620 @code{sequence} below.  Stored in the @code{unchanging} field and
621 printed as @samp{/u}.
622
623 @findex INSN_DELETED_P
624 @cindex @code{insn} and @samp{/v}
625 @cindex @code{call_insn} and @samp{/v}
626 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/v}
627 @cindex @code{code_label} and @samp{/v}
628 @cindex @code{barrier} and @samp{/v}
629 @cindex @code{note} and @samp{/v}
630 @cindex @code{volatil}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label}, @code{barrier}, and @code{note}
631 @item INSN_DELETED_P (@var{x})
632 In an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label},
633 @code{barrier}, or @code{note},
634 nonzero if the insn has been deleted.  Stored in the
635 @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
636
637 @findex INSN_FROM_TARGET_P
638 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
639 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
640 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
641 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn} and @code{jump_insn} and @code{call_insn}
642 @item INSN_FROM_TARGET_P (@var{x})
643 In an @code{insn} or @code{jump_insn} or @code{call_insn} in a delay
644 slot of a branch, indicates that the insn
645 is from the target of the branch.  If the branch insn has
646 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} set, this insn will only be executed if
647 the branch is taken.  For annulled branches with
648 @code{INSN_FROM_TARGET_P} clear, the insn will be executed only if the
649 branch is not taken.  When @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is not set,
650 this insn will always be executed.  Stored in the @code{in_struct}
651 field and printed as @samp{/s}.
652
653 @findex LABEL_PRESERVE_P
654 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
655 @cindex @code{note} and @samp{/i}
656 @cindex @code{in_struct}, in @code{code_label} and @code{note}
657 @item LABEL_PRESERVE_P (@var{x})
658 In a @code{code_label} or @code{note}, indicates that the label is referenced by
659 code or data not visible to the RTL of a given function.
660 Labels referenced by a non-local goto will have this bit set.  Stored
661 in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
662
663 @findex LABEL_REF_NONLOCAL_P
664 @cindex @code{label_ref} and @samp{/v}
665 @cindex @code{reg_label} and @samp{/v}
666 @cindex @code{volatil}, in @code{label_ref} and @code{reg_label}
667 @item LABEL_REF_NONLOCAL_P (@var{x})
668 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, nonzero if this is
669 a reference to a non-local label.
670 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
671
672 @findex MEM_IN_STRUCT_P
673 @cindex @code{mem} and @samp{/s}
674 @cindex @code{in_struct}, in @code{mem}
675 @item MEM_IN_STRUCT_P (@var{x})
676 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to an entire structure,
677 union or array, or to a component of one.  Zero for references to a
678 scalar variable or through a pointer to a scalar.  If both this flag and
679 @code{MEM_SCALAR_P} are clear, then we don't know whether this @code{mem}
680 is in a structure or not.  Both flags should never be simultaneously set.
681 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
682
683 @findex MEM_KEEP_ALIAS_SET_P
684 @cindex @code{mem} and @samp{/j}
685 @cindex @code{jump}, in @code{mem}
686 @item MEM_KEEP_ALIAS_SET_P (@var{x})
687 In @code{mem} expressions, 1 if we should keep the alias set for this
688 mem unchanged when we access a component.  Set to 1, for example, when we
689 are already in a non-addressable component of an aggregate.
690 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
691
692 @findex MEM_SCALAR_P
693 @cindex @code{mem} and @samp{/i}
694 @cindex @code{return_val}, in @code{mem}
695 @item MEM_SCALAR_P (@var{x})
696 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to a scalar known not
697 to be a member of a structure, union, or array.  Zero for such
698 references and for indirections through pointers, even pointers pointing
699 to scalar types.  If both this flag and @code{MEM_IN_STRUCT_P} are clear,
700 then we don't know whether this @code{mem} is in a structure or not.
701 Both flags should never be simultaneously set.
702 Stored in the @code{return_val} field and printed as @samp{/i}.
703
704 @findex MEM_VOLATILE_P
705 @cindex @code{mem} and @samp{/v}
706 @cindex @code{asm_input} and @samp{/v}
707 @cindex @code{asm_operands} and @samp{/v}
708 @cindex @code{volatil}, in @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input}
709 @item MEM_VOLATILE_P (@var{x})
710 In @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input} expressions,
711 nonzero for volatile memory references.
712 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
713
714 @findex MEM_NOTRAP_P
715 @cindex @code{mem} and @samp{/c}
716 @cindex @code{call}, in @code{mem}
717 @item MEM_NOTRAP_P (@var{x})
718 In @code{mem}, nonzero for memory references that will not trap.
719 Stored in the @code{call} field and printed as @samp{/c}.
720
721 @findex MEM_POINTER
722 @cindex @code{mem} and @samp{/f}
723 @cindex @code{frame_related}, in @code{mem}
724 @item MEM_POINTER (@var{x})
725 Nonzero in a @code{mem} if the memory reference holds a pointer.
726 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
727
728 @findex REG_FUNCTION_VALUE_P
729 @cindex @code{reg} and @samp{/i}
730 @cindex @code{return_val}, in @code{reg}
731 @item REG_FUNCTION_VALUE_P (@var{x})
732 Nonzero in a @code{reg} if it is the place in which this function's
733 value is going to be returned.  (This happens only in a hard
734 register.)  Stored in the @code{return_val} field and printed as
735 @samp{/i}.
736
737 @findex REG_POINTER
738 @cindex @code{reg} and @samp{/f}
739 @cindex @code{frame_related}, in @code{reg}
740 @item REG_POINTER (@var{x})
741 Nonzero in a @code{reg} if the register holds a pointer.  Stored in the
742 @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
743
744 @findex REG_USERVAR_P
745 @cindex @code{reg} and @samp{/v}
746 @cindex @code{volatil}, in @code{reg}
747 @item REG_USERVAR_P (@var{x})
748 In a @code{reg}, nonzero if it corresponds to a variable present in
749 the user's source code.  Zero for temporaries generated internally by
750 the compiler.  Stored in the @code{volatil} field and printed as
751 @samp{/v}.
752
753 The same hard register may be used also for collecting the values of
754 functions called by this one, but @code{REG_FUNCTION_VALUE_P} is zero
755 in this kind of use.
756
757 @findex RTX_FRAME_RELATED_P
758 @cindex @code{insn} and @samp{/f}
759 @cindex @code{call_insn} and @samp{/f}
760 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/f}
761 @cindex @code{barrier} and @samp{/f}
762 @cindex @code{set} and @samp{/f}
763 @cindex @code{frame_related}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{barrier}, and @code{set}
764 @item RTX_FRAME_RELATED_P (@var{x})
765 Nonzero in an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn},
766 @code{barrier}, or @code{set} which is part of a function prologue
767 and sets the stack pointer, sets the frame pointer, or saves a register.
768 This flag should also be set on an instruction that sets up a temporary
769 register to use in place of the frame pointer.
770 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
771
772 In particular, on RISC targets where there are limits on the sizes of
773 immediate constants, it is sometimes impossible to reach the register
774 save area directly from the stack pointer.  In that case, a temporary
775 register is used that is near enough to the register save area, and the
776 Canonical Frame Address, i.e., DWARF2's logical frame pointer, register
777 must (temporarily) be changed to be this temporary register.  So, the
778 instruction that sets this temporary register must be marked as
779 @code{RTX_FRAME_RELATED_P}.
780
781 If the marked instruction is overly complex (defined in terms of what
782 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle), you will also have to
783 create a @code{REG_FRAME_RELATED_EXPR} note and attach it to the
784 instruction.  This note should contain a simple expression of the
785 computation performed by this instruction, i.e., one that
786 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle.
787
788 This flag is required for exception handling support on targets with RTL
789 prologues.
790
791 @findex MEM_READONLY_P
792 @cindex @code{mem} and @samp{/u}
793 @cindex @code{unchanging}, in @code{mem}
794 @item MEM_READONLY_P (@var{x})
795 Nonzero in a @code{mem}, if the memory is statically allocated and read-only.
796
797 Read-only in this context means never modified during the lifetime of the
798 program, not necessarily in ROM or in write-disabled pages.  A common
799 example of the later is a shared library's global offset table.  This
800 table is initialized by the runtime loader, so the memory is technically
801 writable, but after control is transfered from the runtime loader to the
802 application, this memory will never be subsequently modified.
803
804 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
805
806 @findex SCHED_GROUP_P
807 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
808 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
809 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
810 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}, @code{jump_insn} and @code{call_insn}
811 @item SCHED_GROUP_P (@var{x})
812 During instruction scheduling, in an @code{insn}, @code{call_insn} or
813 @code{jump_insn}, indicates that the
814 previous insn must be scheduled together with this insn.  This is used to
815 ensure that certain groups of instructions will not be split up by the
816 instruction scheduling pass, for example, @code{use} insns before
817 a @code{call_insn} may not be separated from the @code{call_insn}.
818 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
819
820 @findex SET_IS_RETURN_P
821 @cindex @code{insn} and @samp{/j}
822 @cindex @code{jump}, in @code{insn}
823 @item SET_IS_RETURN_P (@var{x})
824 For a @code{set}, nonzero if it is for a return.
825 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
826
827 @findex SIBLING_CALL_P
828 @cindex @code{call_insn} and @samp{/j}
829 @cindex @code{jump}, in @code{call_insn}
830 @item SIBLING_CALL_P (@var{x})
831 For a @code{call_insn}, nonzero if the insn is a sibling call.
832 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
833
834 @findex STRING_POOL_ADDRESS_P
835 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/f}
836 @cindex @code{frame_related}, in @code{symbol_ref}
837 @item STRING_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
838 For a @code{symbol_ref} expression, nonzero if it addresses this function's
839 string constant pool.
840 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
841
842 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
843 @cindex @code{subreg} and @samp{/u} and @samp{/v}
844 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
845 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
846 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P (@var{x})
847 Returns a value greater then zero for a @code{subreg} that has
848 @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} nonzero if the object being referenced is kept
849 zero-extended, zero if it is kept sign-extended, and less then zero if it is
850 extended some other way via the @code{ptr_extend} instruction.
851 Stored in the @code{unchanging}
852 field and @code{volatil} field, printed as @samp{/u} and @samp{/v}.
853 This macro may only be used to get the value it may not be used to change
854 the value.  Use @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET} to change the value.
855
856 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET
857 @cindex @code{subreg} and @samp{/u}
858 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
859 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
860 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET (@var{x})
861 Set the @code{unchanging} and @code{volatil} fields in a @code{subreg}
862 to reflect zero, sign, or other extension.  If @code{volatil} is
863 zero, then @code{unchanging} as nonzero means zero extension and as
864 zero means sign extension.  If @code{volatil} is nonzero then some
865 other type of extension was done via the @code{ptr_extend} instruction.
866
867 @findex SUBREG_PROMOTED_VAR_P
868 @cindex @code{subreg} and @samp{/s}
869 @cindex @code{in_struct}, in @code{subreg}
870 @item SUBREG_PROMOTED_VAR_P (@var{x})
871 Nonzero in a @code{subreg} if it was made when accessing an object that
872 was promoted to a wider mode in accord with the @code{PROMOTED_MODE} machine
873 description macro (@pxref{Storage Layout}).  In this case, the mode of
874 the @code{subreg} is the declared mode of the object and the mode of
875 @code{SUBREG_REG} is the mode of the register that holds the object.
876 Promoted variables are always either sign- or zero-extended to the wider
877 mode on every assignment.  Stored in the @code{in_struct} field and
878 printed as @samp{/s}.
879
880 @findex SYMBOL_REF_USED
881 @cindex @code{used}, in @code{symbol_ref}
882 @item SYMBOL_REF_USED (@var{x})
883 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been used.  This is
884 normally only used to ensure that @var{x} is only declared external
885 once.  Stored in the @code{used} field.
886
887 @findex SYMBOL_REF_WEAK
888 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/i}
889 @cindex @code{return_val}, in @code{symbol_ref}
890 @item SYMBOL_REF_WEAK (@var{x})
891 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been declared weak.
892 Stored in the @code{return_val} field and printed as @samp{/i}.
893
894 @findex SYMBOL_REF_FLAG
895 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/v}
896 @cindex @code{volatil}, in @code{symbol_ref}
897 @item SYMBOL_REF_FLAG (@var{x})
898 In a @code{symbol_ref}, this is used as a flag for machine-specific purposes.
899 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
900
901 Most uses of @code{SYMBOL_REF_FLAG} are historic and may be subsumed
902 by @code{SYMBOL_REF_FLAGS}.  Certainly use of @code{SYMBOL_REF_FLAGS}
903 is mandatory if the target requires more than one bit of storage.
904
905 @findex PREFETCH_SCHEDULE_BARRIER_P
906 @cindex @code{prefetch} and @samp{/v}
907 @cindex @code{volatile}, in @code{prefetch}
908 @item PREFETCH_SCHEDULE_BARRIER_P (@var{x})
909 In a @code{prefetch}, indicates that the prefetch is a scheduling barrier.
910 No other INSNs will be moved over it.
911 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
912 @end table
913
914 These are the fields to which the above macros refer:
915
916 @table @code
917 @findex call
918 @cindex @samp{/c} in RTL dump
919 @item call
920 In a @code{mem}, 1 means that the memory reference will not trap.
921
922 In a @code{call}, 1 means that this pure or const call may possibly
923 infinite loop.
924
925 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/c}.
926
927 @findex frame_related
928 @cindex @samp{/f} in RTL dump
929 @item frame_related
930 In an @code{insn} or @code{set} expression, 1 means that it is part of
931 a function prologue and sets the stack pointer, sets the frame pointer,
932 saves a register, or sets up a temporary register to use in place of the
933 frame pointer.
934
935 In @code{reg} expressions, 1 means that the register holds a pointer.
936
937 In @code{mem} expressions, 1 means that the memory reference holds a pointer.
938
939 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means that the reference addresses
940 this function's string constant pool.
941
942 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/f}.
943
944 @findex in_struct
945 @cindex @samp{/s} in RTL dump
946 @item in_struct
947 In @code{mem} expressions, it is 1 if the memory datum referred to is
948 all or part of a structure or array; 0 if it is (or might be) a scalar
949 variable.  A reference through a C pointer has 0 because the pointer
950 might point to a scalar variable.  This information allows the compiler
951 to determine something about possible cases of aliasing.
952
953 In @code{reg} expressions, it is 1 if the register has its entire life
954 contained within the test expression of some loop.
955
956 In @code{subreg} expressions, 1 means that the @code{subreg} is accessing
957 an object that has had its mode promoted from a wider mode.
958
959 In @code{label_ref} expressions, 1 means that the referenced label is
960 outside the innermost loop containing the insn in which the @code{label_ref}
961 was found.
962
963 In @code{code_label} expressions, it is 1 if the label may never be deleted.
964 This is used for labels which are the target of non-local gotos.  Such a
965 label that would have been deleted is replaced with a @code{note} of type
966 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
967
968 In an @code{insn} during dead-code elimination, 1 means that the insn is
969 dead code.
970
971 In an @code{insn} or @code{jump_insn} during reorg for an insn in the
972 delay slot of a branch,
973 1 means that this insn is from the target of the branch.
974
975 In an @code{insn} during instruction scheduling, 1 means that this insn
976 must be scheduled as part of a group together with the previous insn.
977
978 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/s}.
979
980 @findex return_val
981 @cindex @samp{/i} in RTL dump
982 @item return_val
983 In @code{reg} expressions, 1 means the register contains
984 the value to be returned by the current function.  On
985 machines that pass parameters in registers, the same register number
986 may be used for parameters as well, but this flag is not set on such
987 uses.
988
989 In @code{mem} expressions, 1 means the memory reference is to a scalar
990 known not to be a member of a structure, union, or array.
991
992 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means the referenced symbol is weak.
993
994 In @code{call} expressions, 1 means the call is pure.
995
996 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/i}.
997
998 @findex jump
999 @cindex @samp{/j} in RTL dump
1000 @item jump
1001 In a @code{mem} expression, 1 means we should keep the alias set for this
1002 mem unchanged when we access a component.
1003
1004 In a @code{set}, 1 means it is for a return.
1005
1006 In a @code{call_insn}, 1 means it is a sibling call.
1007
1008 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/j}.
1009
1010 @findex unchanging
1011 @cindex @samp{/u} in RTL dump
1012 @item unchanging
1013 In @code{reg} and @code{mem} expressions, 1 means
1014 that the value of the expression never changes.
1015
1016 In @code{subreg} expressions, it is 1 if the @code{subreg} references an
1017 unsigned object whose mode has been promoted to a wider mode.
1018
1019 In an @code{insn} or @code{jump_insn} in the delay slot of a branch
1020 instruction, 1 means an annulling branch should be used.
1021
1022 In a @code{symbol_ref} expression, 1 means that this symbol addresses
1023 something in the per-function constant pool.
1024
1025 In a @code{call_insn} 1 means that this instruction is a call to a const
1026 function.
1027
1028 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/u}.
1029
1030 @findex used
1031 @item used
1032 This flag is used directly (without an access macro) at the end of RTL
1033 generation for a function, to count the number of times an expression
1034 appears in insns.  Expressions that appear more than once are copied,
1035 according to the rules for shared structure (@pxref{Sharing}).
1036
1037 For a @code{reg}, it is used directly (without an access macro) by the
1038 leaf register renumbering code to ensure that each register is only
1039 renumbered once.
1040
1041 In a @code{symbol_ref}, it indicates that an external declaration for
1042 the symbol has already been written.
1043
1044 @findex volatil
1045 @cindex @samp{/v} in RTL dump
1046 @item volatil
1047 @cindex volatile memory references
1048 In a @code{mem}, @code{asm_operands}, or @code{asm_input}
1049 expression, it is 1 if the memory
1050 reference is volatile.  Volatile memory references may not be deleted,
1051 reordered or combined.
1052
1053 In a @code{symbol_ref} expression, it is used for machine-specific
1054 purposes.
1055
1056 In a @code{reg} expression, it is 1 if the value is a user-level variable.
1057 0 indicates an internal compiler temporary.
1058
1059 In an @code{insn}, 1 means the insn has been deleted.
1060
1061 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, 1 means a reference
1062 to a non-local label.
1063
1064 In @code{prefetch} expressions, 1 means that the containing insn is a
1065 scheduling barrier.
1066
1067 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/v}.
1068 @end table
1069
1070 @node Machine Modes
1071 @section Machine Modes
1072 @cindex machine modes
1073
1074 @findex enum machine_mode
1075 A machine mode describes a size of data object and the representation used
1076 for it.  In the C code, machine modes are represented by an enumeration
1077 type, @code{enum machine_mode}, defined in @file{machmode.def}.  Each RTL
1078 expression has room for a machine mode and so do certain kinds of tree
1079 expressions (declarations and types, to be precise).
1080
1081 In debugging dumps and machine descriptions, the machine mode of an RTL
1082 expression is written after the expression code with a colon to separate
1083 them.  The letters @samp{mode} which appear at the end of each machine mode
1084 name are omitted.  For example, @code{(reg:SI 38)} is a @code{reg}
1085 expression with machine mode @code{SImode}.  If the mode is
1086 @code{VOIDmode}, it is not written at all.
1087
1088 Here is a table of machine modes.  The term ``byte'' below refers to an
1089 object of @code{BITS_PER_UNIT} bits (@pxref{Storage Layout}).
1090
1091 @table @code
1092 @findex BImode
1093 @item BImode
1094 ``Bit'' mode represents a single bit, for predicate registers.
1095
1096 @findex QImode
1097 @item QImode
1098 ``Quarter-Integer'' mode represents a single byte treated as an integer.
1099
1100 @findex HImode
1101 @item HImode
1102 ``Half-Integer'' mode represents a two-byte integer.
1103
1104 @findex PSImode
1105 @item PSImode
1106 ``Partial Single Integer'' mode represents an integer which occupies
1107 four bytes but which doesn't really use all four.  On some machines,
1108 this is the right mode to use for pointers.
1109
1110 @findex SImode
1111 @item SImode
1112 ``Single Integer'' mode represents a four-byte integer.
1113
1114 @findex PDImode
1115 @item PDImode
1116 ``Partial Double Integer'' mode represents an integer which occupies
1117 eight bytes but which doesn't really use all eight.  On some machines,
1118 this is the right mode to use for certain pointers.
1119
1120 @findex DImode
1121 @item DImode
1122 ``Double Integer'' mode represents an eight-byte integer.
1123
1124 @findex TImode
1125 @item TImode
1126 ``Tetra Integer'' (?) mode represents a sixteen-byte integer.
1127
1128 @findex OImode
1129 @item OImode
1130 ``Octa Integer'' (?) mode represents a thirty-two-byte integer.
1131
1132 @findex QFmode
1133 @item QFmode
1134 ``Quarter-Floating'' mode represents a quarter-precision (single byte)
1135 floating point number.
1136
1137 @findex HFmode
1138 @item HFmode
1139 ``Half-Floating'' mode represents a half-precision (two byte) floating
1140 point number.
1141
1142 @findex TQFmode
1143 @item TQFmode
1144 ``Three-Quarter-Floating'' (?) mode represents a three-quarter-precision
1145 (three byte) floating point number.
1146
1147 @findex SFmode
1148 @item SFmode
1149 ``Single Floating'' mode represents a four byte floating point number.
1150 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1151 this is a single-precision IEEE floating point number; it can also be
1152 used for double-precision (on processors with 16-bit bytes) and
1153 single-precision VAX and IBM types.
1154
1155 @findex DFmode
1156 @item DFmode
1157 ``Double Floating'' mode represents an eight byte floating point number.
1158 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1159 this is a double-precision IEEE floating point number.
1160
1161 @findex XFmode
1162 @item XFmode
1163 ``Extended Floating'' mode represents an IEEE extended floating point
1164 number.  This mode only has 80 meaningful bits (ten bytes).  Some
1165 processors require such numbers to be padded to twelve bytes, others
1166 to sixteen; this mode is used for either.
1167
1168 @findex SDmode
1169 @item SDmode
1170 ``Single Decimal Floating'' mode represents a four byte decimal
1171 floating point number (as distinct from conventional binary floating
1172 point).
1173
1174 @findex DDmode
1175 @item DDmode
1176 ``Double Decimal Floating'' mode represents an eight byte decimal
1177 floating point number.
1178
1179 @findex TDmode
1180 @item TDmode
1181 ``Tetra Decimal Floating'' mode represents a sixteen byte decimal
1182 floating point number all 128 of whose bits are meaningful.
1183
1184 @findex TFmode
1185 @item TFmode
1186 ``Tetra Floating'' mode represents a sixteen byte floating point number
1187 all 128 of whose bits are meaningful.  One common use is the
1188 IEEE quad-precision format.
1189
1190 @findex QQmode
1191 @item QQmode
1192 ``Quarter-Fractional'' mode represents a single byte treated as a signed
1193 fractional number.  The default format is ``s.7''.
1194
1195 @findex HQmode
1196 @item HQmode
1197 ``Half-Fractional'' mode represents a two-byte signed fractional number.
1198 The default format is ``s.15''.
1199
1200 @findex SQmode
1201 @item SQmode
1202 ``Single Fractional'' mode represents a four-byte signed fractional number.
1203 The default format is ``s.31''.
1204
1205 @findex DQmode
1206 @item DQmode
1207 ``Double Fractional'' mode represents an eight-byte signed fractional number.
1208 The default format is ``s.63''.
1209
1210 @findex TQmode
1211 @item TQmode
1212 ``Tetra Fractional'' mode represents a sixteen-byte signed fractional number.
1213 The default format is ``s.127''.
1214
1215 @findex UQQmode
1216 @item UQQmode
1217 ``Unsigned Quarter-Fractional'' mode represents a single byte treated as an
1218 unsigned fractional number.  The default format is ``.8''.
1219
1220 @findex UHQmode
1221 @item UHQmode
1222 ``Unsigned Half-Fractional'' mode represents a two-byte unsigned fractional
1223 number.  The default format is ``.16''.
1224
1225 @findex USQmode
1226 @item USQmode
1227 ``Unsigned Single Fractional'' mode represents a four-byte unsigned fractional
1228 number.  The default format is ``.32''.
1229
1230 @findex UDQmode
1231 @item UDQmode
1232 ``Unsigned Double Fractional'' mode represents an eight-byte unsigned
1233 fractional number.  The default format is ``.64''.
1234
1235 @findex UTQmode
1236 @item UTQmode
1237 ``Unsigned Tetra Fractional'' mode represents a sixteen-byte unsigned
1238 fractional number.  The default format is ``.128''.
1239
1240 @findex HAmode
1241 @item HAmode
1242 ``Half-Accumulator'' mode represents a two-byte signed accumulator.
1243 The default format is ``s8.7''.
1244
1245 @findex SAmode
1246 @item SAmode
1247 ``Single Accumulator'' mode represents a four-byte signed accumulator.
1248 The default format is ``s16.15''.
1249
1250 @findex DAmode
1251 @item DAmode
1252 ``Double Accumulator'' mode represents an eight-byte signed accumulator.
1253 The default format is ``s32.31''.
1254
1255 @findex TAmode
1256 @item TAmode
1257 ``Tetra Accumulator'' mode represents a sixteen-byte signed accumulator.
1258 The default format is ``s64.63''.
1259
1260 @findex UHAmode
1261 @item UHAmode
1262 ``Unsigned Half-Accumulator'' mode represents a two-byte unsigned accumulator.
1263 The default format is ``8.8''.
1264
1265 @findex USAmode
1266 @item USAmode
1267 ``Unsigned Single Accumulator'' mode represents a four-byte unsigned
1268 accumulator.  The default format is ``16.16''.
1269
1270 @findex UDAmode
1271 @item UDAmode
1272 ``Unsigned Double Accumulator'' mode represents an eight-byte unsigned
1273 accumulator.  The default format is ``32.32''.
1274
1275 @findex UTAmode
1276 @item UTAmode
1277 ``Unsigned Tetra Accumulator'' mode represents a sixteen-byte unsigned
1278 accumulator.  The default format is ``64.64''.
1279
1280 @findex CCmode
1281 @item CCmode
1282 ``Condition Code'' mode represents the value of a condition code, which
1283 is a machine-specific set of bits used to represent the result of a
1284 comparison operation.  Other machine-specific modes may also be used for
1285 the condition code.  These modes are not used on machines that use
1286 @code{cc0} (@pxref{Condition Code}).
1287
1288 @findex BLKmode
1289 @item BLKmode
1290 ``Block'' mode represents values that are aggregates to which none of
1291 the other modes apply.  In RTL, only memory references can have this mode,
1292 and only if they appear in string-move or vector instructions.  On machines
1293 which have no such instructions, @code{BLKmode} will not appear in RTL@.
1294
1295 @findex VOIDmode
1296 @item VOIDmode
1297 Void mode means the absence of a mode or an unspecified mode.
1298 For example, RTL expressions of code @code{const_int} have mode
1299 @code{VOIDmode} because they can be taken to have whatever mode the context
1300 requires.  In debugging dumps of RTL, @code{VOIDmode} is expressed by
1301 the absence of any mode.
1302
1303 @findex QCmode
1304 @findex HCmode
1305 @findex SCmode
1306 @findex DCmode
1307 @findex XCmode
1308 @findex TCmode
1309 @item QCmode, HCmode, SCmode, DCmode, XCmode, TCmode
1310 These modes stand for a complex number represented as a pair of floating
1311 point values.  The floating point values are in @code{QFmode},
1312 @code{HFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode}, @code{XFmode}, and
1313 @code{TFmode}, respectively.
1314
1315 @findex CQImode
1316 @findex CHImode
1317 @findex CSImode
1318 @findex CDImode
1319 @findex CTImode
1320 @findex COImode
1321 @item CQImode, CHImode, CSImode, CDImode, CTImode, COImode
1322 These modes stand for a complex number represented as a pair of integer
1323 values.  The integer values are in @code{QImode}, @code{HImode},
1324 @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and @code{OImode},
1325 respectively.
1326 @end table
1327
1328 The machine description defines @code{Pmode} as a C macro which expands
1329 into the machine mode used for addresses.  Normally this is the mode
1330 whose size is @code{BITS_PER_WORD}, @code{SImode} on 32-bit machines.
1331
1332 The only modes which a machine description @i{must} support are
1333 @code{QImode}, and the modes corresponding to @code{BITS_PER_WORD},
1334 @code{FLOAT_TYPE_SIZE} and @code{DOUBLE_TYPE_SIZE}.
1335 The compiler will attempt to use @code{DImode} for 8-byte structures and
1336 unions, but this can be prevented by overriding the definition of
1337 @code{MAX_FIXED_MODE_SIZE}.  Alternatively, you can have the compiler
1338 use @code{TImode} for 16-byte structures and unions.  Likewise, you can
1339 arrange for the C type @code{short int} to avoid using @code{HImode}.
1340
1341 @cindex mode classes
1342 Very few explicit references to machine modes remain in the compiler and
1343 these few references will soon be removed.  Instead, the machine modes
1344 are divided into mode classes.  These are represented by the enumeration
1345 type @code{enum mode_class} defined in @file{machmode.h}.  The possible
1346 mode classes are:
1347
1348 @table @code
1349 @findex MODE_INT
1350 @item MODE_INT
1351 Integer modes.  By default these are @code{BImode}, @code{QImode},
1352 @code{HImode}, @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and
1353 @code{OImode}.
1354
1355 @findex MODE_PARTIAL_INT
1356 @item MODE_PARTIAL_INT
1357 The ``partial integer'' modes, @code{PQImode}, @code{PHImode},
1358 @code{PSImode} and @code{PDImode}.
1359
1360 @findex MODE_FLOAT
1361 @item MODE_FLOAT
1362 Floating point modes.  By default these are @code{QFmode},
1363 @code{HFmode}, @code{TQFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode},
1364 @code{XFmode} and @code{TFmode}.
1365
1366 @findex MODE_DECIMAL_FLOAT
1367 @item MODE_DECIMAL_FLOAT
1368 Decimal floating point modes.  By default these are @code{SDmode},
1369 @code{DDmode} and @code{TDmode}.
1370
1371 @findex MODE_FRACT
1372 @item MODE_FRACT
1373 Signed fractional modes.  By default these are @code{QQmode}, @code{HQmode},
1374 @code{SQmode}, @code{DQmode} and @code{TQmode}.
1375
1376 @findex MODE_UFRACT
1377 @item MODE_UFRACT
1378 Unsigned fractional modes.  By default these are @code{UQQmode}, @code{UHQmode},
1379 @code{USQmode}, @code{UDQmode} and @code{UTQmode}.
1380
1381 @findex MODE_ACCUM
1382 @item MODE_ACCUM
1383 Signed accumulator modes.  By default these are @code{HAmode},
1384 @code{SAmode}, @code{DAmode} and @code{TAmode}.
1385
1386 @findex MODE_UACCUM
1387 @item MODE_UACCUM
1388 Unsigned accumulator modes.  By default these are @code{UHAmode},
1389 @code{USAmode}, @code{UDAmode} and @code{UTAmode}.
1390
1391 @findex MODE_COMPLEX_INT
1392 @item MODE_COMPLEX_INT
1393 Complex integer modes.  (These are not currently implemented).
1394
1395 @findex MODE_COMPLEX_FLOAT
1396 @item MODE_COMPLEX_FLOAT
1397 Complex floating point modes.  By default these are @code{QCmode},
1398 @code{HCmode}, @code{SCmode}, @code{DCmode}, @code{XCmode}, and
1399 @code{TCmode}.
1400
1401 @findex MODE_FUNCTION
1402 @item MODE_FUNCTION
1403 Algol or Pascal function variables including a static chain.
1404 (These are not currently implemented).
1405
1406 @findex MODE_CC
1407 @item MODE_CC
1408 Modes representing condition code values.  These are @code{CCmode} plus
1409 any @code{CC_MODE} modes listed in the @file{@var{machine}-modes.def}.
1410 @xref{Jump Patterns},
1411 also see @ref{Condition Code}.
1412
1413 @findex MODE_RANDOM
1414 @item MODE_RANDOM
1415 This is a catchall mode class for modes which don't fit into the above
1416 classes.  Currently @code{VOIDmode} and @code{BLKmode} are in
1417 @code{MODE_RANDOM}.
1418 @end table
1419
1420 Here are some C macros that relate to machine modes:
1421
1422 @table @code
1423 @findex GET_MODE
1424 @item GET_MODE (@var{x})
1425 Returns the machine mode of the RTX @var{x}.
1426
1427 @findex PUT_MODE
1428 @item PUT_MODE (@var{x}, @var{newmode})
1429 Alters the machine mode of the RTX @var{x} to be @var{newmode}.
1430
1431 @findex NUM_MACHINE_MODES
1432 @item NUM_MACHINE_MODES
1433 Stands for the number of machine modes available on the target
1434 machine.  This is one greater than the largest numeric value of any
1435 machine mode.
1436
1437 @findex GET_MODE_NAME
1438 @item GET_MODE_NAME (@var{m})
1439 Returns the name of mode @var{m} as a string.
1440
1441 @findex GET_MODE_CLASS
1442 @item GET_MODE_CLASS (@var{m})
1443 Returns the mode class of mode @var{m}.
1444
1445 @findex GET_MODE_WIDER_MODE
1446 @item GET_MODE_WIDER_MODE (@var{m})
1447 Returns the next wider natural mode.  For example, the expression
1448 @code{GET_MODE_WIDER_MODE (QImode)} returns @code{HImode}.
1449
1450 @findex GET_MODE_SIZE
1451 @item GET_MODE_SIZE (@var{m})
1452 Returns the size in bytes of a datum of mode @var{m}.
1453
1454 @findex GET_MODE_BITSIZE
1455 @item GET_MODE_BITSIZE (@var{m})
1456 Returns the size in bits of a datum of mode @var{m}.
1457
1458 @findex GET_MODE_IBIT
1459 @item GET_MODE_IBIT (@var{m})
1460 Returns the number of integral bits of a datum of fixed-point mode @var{m}.
1461
1462 @findex GET_MODE_FBIT
1463 @item GET_MODE_FBIT (@var{m})
1464 Returns the number of fractional bits of a datum of fixed-point mode @var{m}.
1465
1466 @findex GET_MODE_MASK
1467 @item GET_MODE_MASK (@var{m})
1468 Returns a bitmask containing 1 for all bits in a word that fit within
1469 mode @var{m}.  This macro can only be used for modes whose bitsize is
1470 less than or equal to @code{HOST_BITS_PER_INT}.
1471
1472 @findex GET_MODE_ALIGNMENT
1473 @item GET_MODE_ALIGNMENT (@var{m})
1474 Return the required alignment, in bits, for an object of mode @var{m}.
1475
1476 @findex GET_MODE_UNIT_SIZE
1477 @item GET_MODE_UNIT_SIZE (@var{m})
1478 Returns the size in bytes of the subunits of a datum of mode @var{m}.
1479 This is the same as @code{GET_MODE_SIZE} except in the case of complex
1480 modes.  For them, the unit size is the size of the real or imaginary
1481 part.
1482
1483 @findex GET_MODE_NUNITS
1484 @item GET_MODE_NUNITS (@var{m})
1485 Returns the number of units contained in a mode, i.e.,
1486 @code{GET_MODE_SIZE} divided by @code{GET_MODE_UNIT_SIZE}.
1487
1488 @findex GET_CLASS_NARROWEST_MODE
1489 @item GET_CLASS_NARROWEST_MODE (@var{c})
1490 Returns the narrowest mode in mode class @var{c}.
1491 @end table
1492
1493 @findex byte_mode
1494 @findex word_mode
1495 The global variables @code{byte_mode} and @code{word_mode} contain modes
1496 whose classes are @code{MODE_INT} and whose bitsizes are either
1497 @code{BITS_PER_UNIT} or @code{BITS_PER_WORD}, respectively.  On 32-bit
1498 machines, these are @code{QImode} and @code{SImode}, respectively.
1499
1500 @node Constants
1501 @section Constant Expression Types
1502 @cindex RTL constants
1503 @cindex RTL constant expression types
1504
1505 The simplest RTL expressions are those that represent constant values.
1506
1507 @table @code
1508 @findex const_int
1509 @item (const_int @var{i})
1510 This type of expression represents the integer value @var{i}.  @var{i}
1511 is customarily accessed with the macro @code{INTVAL} as in
1512 @code{INTVAL (@var{exp})}, which is equivalent to @code{XWINT (@var{exp}, 0)}.
1513
1514 Constants generated for modes with fewer bits than @code{HOST_WIDE_INT}
1515 must be sign extended to full width (e.g., with @code{gen_int_mode}).
1516
1517 @findex const0_rtx
1518 @findex const1_rtx
1519 @findex const2_rtx
1520 @findex constm1_rtx
1521 There is only one expression object for the integer value zero; it is
1522 the value of the variable @code{const0_rtx}.  Likewise, the only
1523 expression for integer value one is found in @code{const1_rtx}, the only
1524 expression for integer value two is found in @code{const2_rtx}, and the
1525 only expression for integer value negative one is found in
1526 @code{constm1_rtx}.  Any attempt to create an expression of code
1527 @code{const_int} and value zero, one, two or negative one will return
1528 @code{const0_rtx}, @code{const1_rtx}, @code{const2_rtx} or
1529 @code{constm1_rtx} as appropriate.
1530
1531 @findex const_true_rtx
1532 Similarly, there is only one object for the integer whose value is
1533 @code{STORE_FLAG_VALUE}.  It is found in @code{const_true_rtx}.  If
1534 @code{STORE_FLAG_VALUE} is one, @code{const_true_rtx} and
1535 @code{const1_rtx} will point to the same object.  If
1536 @code{STORE_FLAG_VALUE} is @minus{}1, @code{const_true_rtx} and
1537 @code{constm1_rtx} will point to the same object.
1538
1539 @findex const_double
1540 @item (const_double:@var{m} @var{i0} @var{i1} @dots{})
1541 Represents either a floating-point constant of mode @var{m} or an
1542 integer constant too large to fit into @code{HOST_BITS_PER_WIDE_INT}
1543 bits but small enough to fit within twice that number of bits (GCC
1544 does not provide a mechanism to represent even larger constants).  In
1545 the latter case, @var{m} will be @code{VOIDmode}.
1546
1547 @findex CONST_DOUBLE_LOW
1548 If @var{m} is @code{VOIDmode}, the bits of the value are stored in
1549 @var{i0} and @var{i1}.  @var{i0} is customarily accessed with the macro
1550 @code{CONST_DOUBLE_LOW} and @var{i1} with @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.
1551
1552 If the constant is floating point (regardless of its precision), then
1553 the number of integers used to store the value depends on the size of
1554 @code{REAL_VALUE_TYPE} (@pxref{Floating Point}).  The integers
1555 represent a floating point number, but not precisely in the target
1556 machine's or host machine's floating point format.  To convert them to
1557 the precise bit pattern used by the target machine, use the macro
1558 @code{REAL_VALUE_TO_TARGET_DOUBLE} and friends (@pxref{Data Output}).
1559
1560 @findex const_fixed
1561 @item (const_fixed:@var{m} @dots{})
1562 Represents a fixed-point constant of mode @var{m}.
1563 The operand is a data structure of type @code{struct fixed_value} and
1564 is accessed with the macro @code{CONST_FIXED_VALUE}.  The high part of
1565 data is accessed with @code{CONST_FIXED_VALUE_HIGH}; the low part is
1566 accessed with @code{CONST_FIXED_VALUE_LOW}.
1567
1568 @findex const_vector
1569 @item (const_vector:@var{m} [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
1570 Represents a vector constant.  The square brackets stand for the vector
1571 containing the constant elements.  @var{x0}, @var{x1} and so on are
1572 the @code{const_int}, @code{const_double} or @code{const_fixed} elements.
1573
1574 The number of units in a @code{const_vector} is obtained with the macro
1575 @code{CONST_VECTOR_NUNITS} as in @code{CONST_VECTOR_NUNITS (@var{v})}.
1576
1577 Individual elements in a vector constant are accessed with the macro
1578 @code{CONST_VECTOR_ELT} as in @code{CONST_VECTOR_ELT (@var{v}, @var{n})}
1579 where @var{v} is the vector constant and @var{n} is the element
1580 desired.
1581
1582 @findex const_string
1583 @item (const_string @var{str})
1584 Represents a constant string with value @var{str}.  Currently this is
1585 used only for insn attributes (@pxref{Insn Attributes}) since constant
1586 strings in C are placed in memory.
1587
1588 @findex symbol_ref
1589 @item (symbol_ref:@var{mode} @var{symbol})
1590 Represents the value of an assembler label for data.  @var{symbol} is
1591 a string that describes the name of the assembler label.  If it starts
1592 with a @samp{*}, the label is the rest of @var{symbol} not including
1593 the @samp{*}.  Otherwise, the label is @var{symbol}, usually prefixed
1594 with @samp{_}.
1595
1596 The @code{symbol_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1597 Usually that is the only mode for which a symbol is directly valid.
1598
1599 @findex label_ref
1600 @item (label_ref:@var{mode} @var{label})
1601 Represents the value of an assembler label for code.  It contains one
1602 operand, an expression, which must be a @code{code_label} or a @code{note}
1603 of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} that appears in the instruction
1604 sequence to identify the place where the label should go.
1605
1606 The reason for using a distinct expression type for code label
1607 references is so that jump optimization can distinguish them.
1608
1609 The @code{label_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1610 Usually that is the only mode for which a label is directly valid.
1611
1612 @findex const
1613 @item (const:@var{m} @var{exp})
1614 Represents a constant that is the result of an assembly-time
1615 arithmetic computation.  The operand, @var{exp}, is an expression that
1616 contains only constants (@code{const_int}, @code{symbol_ref} and
1617 @code{label_ref} expressions) combined with @code{plus} and
1618 @code{minus}.  However, not all combinations are valid, since the
1619 assembler cannot do arbitrary arithmetic on relocatable symbols.
1620
1621 @var{m} should be @code{Pmode}.
1622
1623 @findex high
1624 @item (high:@var{m} @var{exp})
1625 Represents the high-order bits of @var{exp}, usually a
1626 @code{symbol_ref}.  The number of bits is machine-dependent and is
1627 normally the number of bits specified in an instruction that initializes
1628 the high order bits of a register.  It is used with @code{lo_sum} to
1629 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines to
1630 reference a global memory location.
1631
1632 @var{m} should be @code{Pmode}.
1633 @end table
1634
1635 @findex CONST0_RTX
1636 @findex CONST1_RTX
1637 @findex CONST2_RTX
1638 The macro @code{CONST0_RTX (@var{mode})} refers to an expression with
1639 value 0 in mode @var{mode}.  If mode @var{mode} is of mode class
1640 @code{MODE_INT}, it returns @code{const0_rtx}.  If mode @var{mode} is of
1641 mode class @code{MODE_FLOAT}, it returns a @code{CONST_DOUBLE}
1642 expression in mode @var{mode}.  Otherwise, it returns a
1643 @code{CONST_VECTOR} expression in mode @var{mode}.  Similarly, the macro
1644 @code{CONST1_RTX (@var{mode})} refers to an expression with value 1 in
1645 mode @var{mode} and similarly for @code{CONST2_RTX}.  The
1646 @code{CONST1_RTX} and @code{CONST2_RTX} macros are undefined
1647 for vector modes.
1648
1649 @node Regs and Memory
1650 @section Registers and Memory
1651 @cindex RTL register expressions
1652 @cindex RTL memory expressions
1653
1654 Here are the RTL expression types for describing access to machine
1655 registers and to main memory.
1656
1657 @table @code
1658 @findex reg
1659 @cindex hard registers
1660 @cindex pseudo registers
1661 @item (reg:@var{m} @var{n})
1662 For small values of the integer @var{n} (those that are less than
1663 @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER}), this stands for a reference to machine
1664 register number @var{n}: a @dfn{hard register}.  For larger values of
1665 @var{n}, it stands for a temporary value or @dfn{pseudo register}.
1666 The compiler's strategy is to generate code assuming an unlimited
1667 number of such pseudo registers, and later convert them into hard
1668 registers or into memory references.
1669
1670 @var{m} is the machine mode of the reference.  It is necessary because
1671 machines can generally refer to each register in more than one mode.
1672 For example, a register may contain a full word but there may be
1673 instructions to refer to it as a half word or as a single byte, as
1674 well as instructions to refer to it as a floating point number of
1675 various precisions.
1676
1677 Even for a register that the machine can access in only one mode,
1678 the mode must always be specified.
1679
1680 The symbol @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER} is defined by the machine
1681 description, since the number of hard registers on the machine is an
1682 invariant characteristic of the machine.  Note, however, that not
1683 all of the machine registers must be general registers.  All the
1684 machine registers that can be used for storage of data are given
1685 hard register numbers, even those that can be used only in certain
1686 instructions or can hold only certain types of data.
1687
1688 A hard register may be accessed in various modes throughout one
1689 function, but each pseudo register is given a natural mode
1690 and is accessed only in that mode.  When it is necessary to describe
1691 an access to a pseudo register using a nonnatural mode, a @code{subreg}
1692 expression is used.
1693
1694 A @code{reg} expression with a machine mode that specifies more than
1695 one word of data may actually stand for several consecutive registers.
1696 If in addition the register number specifies a hardware register, then
1697 it actually represents several consecutive hardware registers starting
1698 with the specified one.
1699
1700 Each pseudo register number used in a function's RTL code is
1701 represented by a unique @code{reg} expression.
1702
1703 @findex FIRST_VIRTUAL_REGISTER
1704 @findex LAST_VIRTUAL_REGISTER
1705 Some pseudo register numbers, those within the range of
1706 @code{FIRST_VIRTUAL_REGISTER} to @code{LAST_VIRTUAL_REGISTER} only
1707 appear during the RTL generation phase and are eliminated before the
1708 optimization phases.  These represent locations in the stack frame that
1709 cannot be determined until RTL generation for the function has been
1710 completed.  The following virtual register numbers are defined:
1711
1712 @table @code
1713 @findex VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1714 @item VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1715 This points to the first word of the incoming arguments passed on the
1716 stack.  Normally these arguments are placed there by the caller, but the
1717 callee may have pushed some arguments that were previously passed in
1718 registers.
1719
1720 @cindex @code{FIRST_PARM_OFFSET} and virtual registers
1721 @cindex @code{ARG_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1722 When RTL generation is complete, this virtual register is replaced
1723 by the sum of the register given by @code{ARG_POINTER_REGNUM} and the
1724 value of @code{FIRST_PARM_OFFSET}.
1725
1726 @findex VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1727 @cindex @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} and virtual registers
1728 @item VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1729 If @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} is defined to a nonzero value, this points
1730 to immediately above the first variable on the stack.  Otherwise, it points
1731 to the first variable on the stack.
1732
1733 @cindex @code{STARTING_FRAME_OFFSET} and virtual registers
1734 @cindex @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1735 @code{VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM} is replaced with the sum of the
1736 register given by @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and the value
1737 @code{STARTING_FRAME_OFFSET}.
1738
1739 @findex VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1740 @item VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1741 This points to the location of dynamically allocated memory on the stack
1742 immediately after the stack pointer has been adjusted by the amount of
1743 memory desired.
1744
1745 @cindex @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET} and virtual registers
1746 @cindex @code{STACK_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1747 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1748 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET}.
1749
1750 @findex VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1751 @item VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1752 This points to the location in the stack at which outgoing arguments
1753 should be written when the stack is pre-pushed (arguments pushed using
1754 push insns should always use @code{STACK_POINTER_REGNUM}).
1755
1756 @cindex @code{STACK_POINTER_OFFSET} and virtual registers
1757 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1758 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_POINTER_OFFSET}.
1759 @end table
1760
1761 @findex subreg
1762 @item (subreg:@var{m1} @var{reg:m2} @var{bytenum})
1763
1764 @code{subreg} expressions are used to refer to a register in a machine
1765 mode other than its natural one, or to refer to one register of
1766 a multi-part @code{reg} that actually refers to several registers.
1767
1768 Each pseudo register has a natural mode.  If it is necessary to
1769 operate on it in a different mode, the register must be
1770 enclosed in a @code{subreg}.
1771
1772 There are currently three supported types for the first operand of a
1773 @code{subreg}:
1774 @itemize
1775 @item pseudo registers
1776 This is the most common case.  Most @code{subreg}s have pseudo
1777 @code{reg}s as their first operand.
1778
1779 @item mem
1780 @code{subreg}s of @code{mem} were common in earlier versions of GCC and
1781 are still supported.  During the reload pass these are replaced by plain
1782 @code{mem}s.  On machines that do not do instruction scheduling, use of
1783 @code{subreg}s of @code{mem} are still used, but this is no longer
1784 recommended.  Such @code{subreg}s are considered to be
1785 @code{register_operand}s rather than @code{memory_operand}s before and
1786 during reload.  Because of this, the scheduling passes cannot properly
1787 schedule instructions with @code{subreg}s of @code{mem}, so for machines
1788 that do scheduling, @code{subreg}s of @code{mem} should never be used.
1789 To support this, the combine and recog passes have explicit code to
1790 inhibit the creation of @code{subreg}s of @code{mem} when
1791 @code{INSN_SCHEDULING} is defined.
1792
1793 The use of @code{subreg}s of @code{mem} after the reload pass is an area
1794 that is not well understood and should be avoided.  There is still some
1795 code in the compiler to support this, but this code has possibly rotted.
1796 This use of @code{subreg}s is discouraged and will most likely not be
1797 supported in the future.
1798
1799 @item hard registers
1800 It is seldom necessary to wrap hard registers in @code{subreg}s; such
1801 registers would normally reduce to a single @code{reg} rtx.  This use of
1802 @code{subreg}s is discouraged and may not be supported in the future.
1803
1804 @end itemize
1805
1806 @code{subreg}s of @code{subreg}s are not supported.  Using
1807 @code{simplify_gen_subreg} is the recommended way to avoid this problem.
1808
1809 @code{subreg}s come in two distinct flavors, each having its own
1810 usage and rules:
1811
1812 @table @asis
1813 @item Paradoxical subregs
1814 When @var{m1} is strictly wider than @var{m2}, the @code{subreg}
1815 expression is called @dfn{paradoxical}.  The canonical test for this
1816 class of @code{subreg} is:
1817
1818 @smallexample
1819 GET_MODE_SIZE (@var{m1}) > GET_MODE_SIZE (@var{m2})
1820 @end smallexample
1821
1822 Paradoxical @code{subreg}s can be used as both lvalues and rvalues.
1823 When used as an lvalue, the low-order bits of the source value
1824 are stored in @var{reg} and the high-order bits are discarded.
1825 When used as an rvalue, the low-order bits of the @code{subreg} are
1826 taken from @var{reg} while the high-order bits may or may not be
1827 defined.
1828
1829 The high-order bits of rvalues are in the following circumstances:
1830
1831 @itemize
1832 @item @code{subreg}s of @code{mem}
1833 When @var{m2} is smaller than a word, the macro @code{LOAD_EXTEND_OP},
1834 can control how the high-order bits are defined.
1835
1836 @item @code{subreg} of @code{reg}s
1837 The upper bits are defined when @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} is true.
1838 @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P} describes what the upper bits hold.
1839 Such subregs usually represent local variables, register variables
1840 and parameter pseudo variables that have been promoted to a wider mode.
1841
1842 @end itemize
1843
1844 @var{bytenum} is always zero for a paradoxical @code{subreg}, even on
1845 big-endian targets.
1846
1847 For example, the paradoxical @code{subreg}:
1848
1849 @smallexample
1850 (set (subreg:SI (reg:HI @var{x}) 0) @var{y})
1851 @end smallexample
1852
1853 stores the lower 2 bytes of @var{y} in @var{x} and discards the upper
1854 2 bytes.  A subsequent:
1855
1856 @smallexample
1857 (set @var{z} (subreg:SI (reg:HI @var{x}) 0))
1858 @end smallexample
1859
1860 would set the lower two bytes of @var{z} to @var{y} and set the upper
1861 two bytes to an unknown value assuming @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} is
1862 false.
1863
1864 @item Normal subregs
1865 When @var{m1} is at least as narrow as @var{m2} the @code{subreg}
1866 expression is called @dfn{normal}.
1867
1868 Normal @code{subreg}s restrict consideration to certain bits of
1869 @var{reg}.  There are two cases.  If @var{m1} is smaller than a word,
1870 the @code{subreg} refers to the least-significant part (or
1871 @dfn{lowpart}) of one word of @var{reg}.  If @var{m1} is word-sized or
1872 greater, the @code{subreg} refers to one or more complete words.
1873
1874 When used as an lvalue, @code{subreg} is a word-based accessor.
1875 Storing to a @code{subreg} modifies all the words of @var{reg} that
1876 overlap the @code{subreg}, but it leaves the other words of @var{reg}
1877 alone.
1878
1879 When storing to a normal @code{subreg} that is smaller than a word,
1880 the other bits of the referenced word are usually left in an undefined
1881 state.  This laxity makes it easier to generate efficient code for
1882 such instructions.  To represent an instruction that preserves all the
1883 bits outside of those in the @code{subreg}, use @code{strict_low_part}
1884 or @code{zero_extract} around the @code{subreg}.
1885
1886 @var{bytenum} must identify the offset of the first byte of the
1887 @code{subreg} from the start of @var{reg}, assuming that @var{reg} is
1888 laid out in memory order.  The memory order of bytes is defined by
1889 two target macros, @code{WORDS_BIG_ENDIAN} and @code{BYTES_BIG_ENDIAN}:
1890
1891 @itemize
1892 @item
1893 @cindex @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1894 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says that byte number zero is
1895 part of the most significant word; otherwise, it is part of the least
1896 significant word.
1897
1898 @item
1899 @cindex @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1900 @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says that byte number zero is
1901 the most significant byte within a word; otherwise, it is the least
1902 significant byte within a word.
1903 @end itemize
1904
1905 @cindex @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}, (lack of) effect on @code{subreg}
1906 On a few targets, @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN} disagrees with
1907 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}.  However, most parts of the compiler treat
1908 floating point values as if they had the same endianness as integer
1909 values.  This works because they handle them solely as a collection of
1910 integer values, with no particular numerical value.  Only real.c and
1911 the runtime libraries care about @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}.
1912
1913 Thus,
1914
1915 @smallexample
1916 (subreg:HI (reg:SI @var{x}) 2)
1917 @end smallexample
1918
1919 on a @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, @samp{UNITS_PER_WORD == 4} target is the same as
1920
1921 @smallexample
1922 (subreg:HI (reg:SI @var{x}) 0)
1923 @end smallexample
1924
1925 on a little-endian, @samp{UNITS_PER_WORD == 4} target.  Both
1926 @code{subreg}s access the lower two bytes of register @var{x}.
1927
1928 @end table
1929
1930 A @code{MODE_PARTIAL_INT} mode behaves as if it were as wide as the
1931 corresponding @code{MODE_INT} mode, except that it has an unknown
1932 number of undefined bits.  For example:
1933
1934 @smallexample
1935 (subreg:PSI (reg:SI 0) 0)
1936 @end smallexample
1937
1938 accesses the whole of @samp{(reg:SI 0)}, but the exact relationship
1939 between the @code{PSImode} value and the @code{SImode} value is not
1940 defined.  If we assume @samp{UNITS_PER_WORD <= 4}, then the following
1941 two @code{subreg}s:
1942
1943 @smallexample
1944 (subreg:PSI (reg:DI 0) 0)
1945 (subreg:PSI (reg:DI 0) 4)
1946 @end smallexample
1947
1948 represent independent 4-byte accesses to the two halves of
1949 @samp{(reg:DI 0)}.  Both @code{subreg}s have an unknown number
1950 of undefined bits.
1951
1952 If @samp{UNITS_PER_WORD <= 2} then these two @code{subreg}s:
1953
1954 @smallexample
1955 (subreg:HI (reg:PSI 0) 0)
1956 (subreg:HI (reg:PSI 0) 2)
1957 @end smallexample
1958
1959 represent independent 2-byte accesses that together span the whole
1960 of @samp{(reg:PSI 0)}.  Storing to the first @code{subreg} does not
1961 affect the value of the second, and vice versa.  @samp{(reg:PSI 0)}
1962 has an unknown number of undefined bits, so the assignment:
1963
1964 @smallexample
1965 (set (subreg:HI (reg:PSI 0) 0) (reg:HI 4))
1966 @end smallexample
1967
1968 does not guarantee that @samp{(subreg:HI (reg:PSI 0) 0)} has the
1969 value @samp{(reg:HI 4)}.
1970
1971 @cindex @code{CANNOT_CHANGE_MODE_CLASS} and subreg semantics
1972 The rules above apply to both pseudo @var{reg}s and hard @var{reg}s.
1973 If the semantics are not correct for particular combinations of
1974 @var{m1}, @var{m2} and hard @var{reg}, the target-specific code
1975 must ensure that those combinations are never used.  For example:
1976
1977 @smallexample
1978 CANNOT_CHANGE_MODE_CLASS (@var{m2}, @var{m1}, @var{class})
1979 @end smallexample
1980
1981 must be true for every class @var{class} that includes @var{reg}.
1982
1983 @findex SUBREG_REG
1984 @findex SUBREG_BYTE
1985 The first operand of a @code{subreg} expression is customarily accessed
1986 with the @code{SUBREG_REG} macro and the second operand is customarily
1987 accessed with the @code{SUBREG_BYTE} macro.
1988
1989 It has been several years since a platform in which
1990 @code{BYTES_BIG_ENDIAN} not equal to @code{WORDS_BIG_ENDIAN} has
1991 been tested.  Anyone wishing to support such a platform in the future
1992 may be confronted with code rot.
1993
1994 @findex scratch
1995 @cindex scratch operands
1996 @item (scratch:@var{m})
1997 This represents a scratch register that will be required for the
1998 execution of a single instruction and not used subsequently.  It is
1999 converted into a @code{reg} by either the local register allocator or
2000 the reload pass.
2001
2002 @code{scratch} is usually present inside a @code{clobber} operation
2003 (@pxref{Side Effects}).
2004
2005 @findex cc0
2006 @cindex condition code register
2007 @item (cc0)
2008 This refers to the machine's condition code register.  It has no
2009 operands and may not have a machine mode.  There are two ways to use it:
2010
2011 @itemize @bullet
2012 @item
2013 To stand for a complete set of condition code flags.  This is best on
2014 most machines, where each comparison sets the entire series of flags.
2015
2016 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
2017 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
2018 instructions) and in comparison operators comparing against zero
2019 (@code{const_int} with value zero; that is to say, @code{const0_rtx}).
2020
2021 @item
2022 To stand for a single flag that is the result of a single condition.
2023 This is useful on machines that have only a single flag bit, and in
2024 which comparison instructions must specify the condition to test.
2025
2026 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
2027 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
2028 instructions) where the source is a comparison operator, and as the
2029 first operand of @code{if_then_else} (in a conditional branch).
2030 @end itemize
2031
2032 @findex cc0_rtx
2033 There is only one expression object of code @code{cc0}; it is the
2034 value of the variable @code{cc0_rtx}.  Any attempt to create an
2035 expression of code @code{cc0} will return @code{cc0_rtx}.
2036
2037 Instructions can set the condition code implicitly.  On many machines,
2038 nearly all instructions set the condition code based on the value that
2039 they compute or store.  It is not necessary to record these actions
2040 explicitly in the RTL because the machine description includes a
2041 prescription for recognizing the instructions that do so (by means of
2042 the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}).  @xref{Condition Code}.  Only
2043 instructions whose sole purpose is to set the condition code, and
2044 instructions that use the condition code, need mention @code{(cc0)}.
2045
2046 On some machines, the condition code register is given a register number
2047 and a @code{reg} is used instead of @code{(cc0)}.  This is usually the
2048 preferable approach if only a small subset of instructions modify the
2049 condition code.  Other machines store condition codes in general
2050 registers; in such cases a pseudo register should be used.
2051
2052 Some machines, such as the SPARC and RS/6000, have two sets of
2053 arithmetic instructions, one that sets and one that does not set the
2054 condition code.  This is best handled by normally generating the
2055 instruction that does not set the condition code, and making a pattern
2056 that both performs the arithmetic and sets the condition code register
2057 (which would not be @code{(cc0)} in this case).  For examples, search
2058 for @samp{addcc} and @samp{andcc} in @file{sparc.md}.
2059
2060 @findex pc
2061 @item (pc)
2062 @cindex program counter
2063 This represents the machine's program counter.  It has no operands and
2064 may not have a machine mode.  @code{(pc)} may be validly used only in
2065 certain specific contexts in jump instructions.
2066
2067 @findex pc_rtx
2068 There is only one expression object of code @code{pc}; it is the value
2069 of the variable @code{pc_rtx}.  Any attempt to create an expression of
2070 code @code{pc} will return @code{pc_rtx}.
2071
2072 All instructions that do not jump alter the program counter implicitly
2073 by incrementing it, but there is no need to mention this in the RTL@.
2074
2075 @findex mem
2076 @item (mem:@var{m} @var{addr} @var{alias})
2077 This RTX represents a reference to main memory at an address
2078 represented by the expression @var{addr}.  @var{m} specifies how large
2079 a unit of memory is accessed.  @var{alias} specifies an alias set for the
2080 reference.  In general two items are in different alias sets if they cannot
2081 reference the same memory address.
2082
2083 The construct @code{(mem:BLK (scratch))} is considered to alias all
2084 other memories.  Thus it may be used as a memory barrier in epilogue
2085 stack deallocation patterns.
2086
2087 @findex concat
2088 @item (concat@var{m} @var{rtx} @var{rtx})
2089 This RTX represents the concatenation of two other RTXs.  This is used
2090 for complex values.  It should only appear in the RTL attached to
2091 declarations and during RTL generation.  It should not appear in the
2092 ordinary insn chain.
2093
2094 @findex concatn
2095 @item (concatn@var{m} [@var{rtx} @dots{}])
2096 This RTX represents the concatenation of all the @var{rtx} to make a
2097 single value.  Like @code{concat}, this should only appear in
2098 declarations, and not in the insn chain.
2099 @end table
2100
2101 @node Arithmetic
2102 @section RTL Expressions for Arithmetic
2103 @cindex arithmetic, in RTL
2104 @cindex math, in RTL
2105 @cindex RTL expressions for arithmetic
2106
2107 Unless otherwise specified, all the operands of arithmetic expressions
2108 must be valid for mode @var{m}.  An operand is valid for mode @var{m}
2109 if it has mode @var{m}, or if it is a @code{const_int} or
2110 @code{const_double} and @var{m} is a mode of class @code{MODE_INT}.
2111
2112 For commutative binary operations, constants should be placed in the
2113 second operand.
2114
2115 @table @code
2116 @findex plus
2117 @findex ss_plus
2118 @findex us_plus
2119 @cindex RTL sum
2120 @cindex RTL addition
2121 @cindex RTL addition with signed saturation
2122 @cindex RTL addition with unsigned saturation
2123 @item (plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2124 @itemx (ss_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2125 @itemx (us_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2126
2127 These three expressions all represent the sum of the values
2128 represented by @var{x} and @var{y} carried out in machine mode
2129 @var{m}.  They differ in their behavior on overflow of integer modes.
2130 @code{plus} wraps round modulo the width of @var{m}; @code{ss_plus}
2131 saturates at the maximum signed value representable in @var{m};
2132 @code{us_plus} saturates at the maximum unsigned value.
2133
2134 @c ??? What happens on overflow of floating point modes?
2135
2136 @findex lo_sum
2137 @item (lo_sum:@var{m} @var{x} @var{y})
2138
2139 This expression represents the sum of @var{x} and the low-order bits
2140 of @var{y}.  It is used with @code{high} (@pxref{Constants}) to
2141 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines
2142 to reference a global memory location.
2143
2144 The number of low order bits is machine-dependent but is
2145 normally the number of bits in a @code{Pmode} item minus the number of
2146 bits set by @code{high}.
2147
2148 @var{m} should be @code{Pmode}.
2149
2150 @findex minus
2151 @findex ss_minus
2152 @findex us_minus
2153 @cindex RTL difference
2154 @cindex RTL subtraction
2155 @cindex RTL subtraction with signed saturation
2156 @cindex RTL subtraction with unsigned saturation
2157 @item (minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2158 @itemx (ss_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2159 @itemx (us_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2160
2161 These three expressions represent the result of subtracting @var{y}
2162 from @var{x}, carried out in mode @var{M}.  Behavior on overflow is
2163 the same as for the three variants of @code{plus} (see above).
2164
2165 @findex compare
2166 @cindex RTL comparison
2167 @item (compare:@var{m} @var{x} @var{y})
2168 Represents the result of subtracting @var{y} from @var{x} for purposes
2169 of comparison.  The result is computed without overflow, as if with
2170 infinite precision.
2171
2172 Of course, machines can't really subtract with infinite precision.
2173 However, they can pretend to do so when only the sign of the result will
2174 be used, which is the case when the result is stored in the condition
2175 code.  And that is the @emph{only} way this kind of expression may
2176 validly be used: as a value to be stored in the condition codes, either
2177 @code{(cc0)} or a register.  @xref{Comparisons}.
2178
2179 The mode @var{m} is not related to the modes of @var{x} and @var{y}, but
2180 instead is the mode of the condition code value.  If @code{(cc0)} is
2181 used, it is @code{VOIDmode}.  Otherwise it is some mode in class
2182 @code{MODE_CC}, often @code{CCmode}.  @xref{Condition Code}.  If @var{m}
2183 is @code{VOIDmode} or @code{CCmode}, the operation returns sufficient
2184 information (in an unspecified format) so that any comparison operator
2185 can be applied to the result of the @code{COMPARE} operation.  For other
2186 modes in class @code{MODE_CC}, the operation only returns a subset of
2187 this information.
2188
2189 Normally, @var{x} and @var{y} must have the same mode.  Otherwise,
2190 @code{compare} is valid only if the mode of @var{x} is in class
2191 @code{MODE_INT} and @var{y} is a @code{const_int} or
2192 @code{const_double} with mode @code{VOIDmode}.  The mode of @var{x}
2193 determines what mode the comparison is to be done in; thus it must not
2194 be @code{VOIDmode}.
2195
2196 If one of the operands is a constant, it should be placed in the
2197 second operand and the comparison code adjusted as appropriate.
2198
2199 A @code{compare} specifying two @code{VOIDmode} constants is not valid
2200 since there is no way to know in what mode the comparison is to be
2201 performed; the comparison must either be folded during the compilation
2202 or the first operand must be loaded into a register while its mode is
2203 still known.
2204
2205 @findex neg
2206 @findex ss_neg
2207 @findex us_neg
2208 @cindex negation
2209 @cindex negation with signed saturation
2210 @cindex negation with unsigned saturation
2211 @item (neg:@var{m} @var{x})
2212 @itemx (ss_neg:@var{m} @var{x})
2213 @itemx (us_neg:@var{m} @var{x})
2214 These two expressions represent the negation (subtraction from zero) of
2215 the value represented by @var{x}, carried out in mode @var{m}.  They
2216 differ in the behavior on overflow of integer modes.  In the case of
2217 @code{neg}, the negation of the operand may be a number not representable
2218 in mode @var{m}, in which case it is truncated to @var{m}.  @code{ss_neg}
2219 and @code{us_neg} ensure that an out-of-bounds result saturates to the
2220 maximum or minimum signed or unsigned value.
2221
2222 @findex mult
2223 @findex ss_mult
2224 @findex us_mult
2225 @cindex multiplication
2226 @cindex product
2227 @cindex multiplication with signed saturation
2228 @cindex multiplication with unsigned saturation
2229 @item (mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2230 @itemx (ss_mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2231 @itemx (us_mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2232 Represents the signed product of the values represented by @var{x} and
2233 @var{y} carried out in machine mode @var{m}.
2234 @code{ss_mult} and @code{us_mult} ensure that an out-of-bounds result
2235 saturates to the maximum or minimum signed or unsigned value.
2236
2237 Some machines support a multiplication that generates a product wider
2238 than the operands.  Write the pattern for this as
2239
2240 @smallexample
2241 (mult:@var{m} (sign_extend:@var{m} @var{x}) (sign_extend:@var{m} @var{y}))
2242 @end smallexample
2243
2244 where @var{m} is wider than the modes of @var{x} and @var{y}, which need
2245 not be the same.
2246
2247 For unsigned widening multiplication, use the same idiom, but with
2248 @code{zero_extend} instead of @code{sign_extend}.
2249
2250 @findex fma
2251 @item (fma:@var{m} @var{x} @var{y} @var{z})
2252 Represents the @code{fma}, @code{fmaf}, and @code{fmal} builtin
2253 functions that do a combined multiply of @var{x} and @var{y} and then
2254 adding to@var{z} without doing an intermediate rounding step.
2255
2256 @findex div
2257 @findex ss_div
2258 @cindex division
2259 @cindex signed division
2260 @cindex signed division with signed saturation
2261 @cindex quotient
2262 @item (div:@var{m} @var{x} @var{y})
2263 @itemx (ss_div:@var{m} @var{x} @var{y})
2264 Represents the quotient in signed division of @var{x} by @var{y},
2265 carried out in machine mode @var{m}.  If @var{m} is a floating point
2266 mode, it represents the exact quotient; otherwise, the integerized
2267 quotient.
2268 @code{ss_div} ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum
2269 or minimum signed value.
2270
2271 Some machines have division instructions in which the operands and
2272 quotient widths are not all the same; you should represent
2273 such instructions using @code{truncate} and @code{sign_extend} as in,
2274
2275 @smallexample
2276 (truncate:@var{m1} (div:@var{m2} @var{x} (sign_extend:@var{m2} @var{y})))
2277 @end smallexample
2278
2279 @findex udiv
2280 @cindex unsigned division
2281 @cindex unsigned division with unsigned saturation
2282 @cindex division
2283 @item (udiv:@var{m} @var{x} @var{y})
2284 @itemx (us_div:@var{m} @var{x} @var{y})
2285 Like @code{div} but represents unsigned division.
2286 @code{us_div} ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum
2287 or minimum unsigned value.
2288
2289 @findex mod
2290 @findex umod
2291 @cindex remainder
2292 @cindex division
2293 @item (mod:@var{m} @var{x} @var{y})
2294 @itemx (umod:@var{m} @var{x} @var{y})
2295 Like @code{div} and @code{udiv} but represent the remainder instead of
2296 the quotient.
2297
2298 @findex smin
2299 @findex smax
2300 @cindex signed minimum
2301 @cindex signed maximum
2302 @item (smin:@var{m} @var{x} @var{y})
2303 @itemx (smax:@var{m} @var{x} @var{y})
2304 Represents the smaller (for @code{smin}) or larger (for @code{smax}) of
2305 @var{x} and @var{y}, interpreted as signed values in mode @var{m}.
2306 When used with floating point, if both operands are zeros, or if either
2307 operand is @code{NaN}, then it is unspecified which of the two operands
2308 is returned as the result.
2309
2310 @findex umin
2311 @findex umax
2312 @cindex unsigned minimum and maximum
2313 @item (umin:@var{m} @var{x} @var{y})
2314 @itemx (umax:@var{m} @var{x} @var{y})
2315 Like @code{smin} and @code{smax}, but the values are interpreted as unsigned
2316 integers.
2317
2318 @findex not
2319 @cindex complement, bitwise
2320 @cindex bitwise complement
2321 @item (not:@var{m} @var{x})
2322 Represents the bitwise complement of the value represented by @var{x},
2323 carried out in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2324
2325 @findex and
2326 @cindex logical-and, bitwise
2327 @cindex bitwise logical-and
2328 @item (and:@var{m} @var{x} @var{y})
2329 Represents the bitwise logical-and of the values represented by
2330 @var{x} and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be
2331 a fixed-point machine mode.
2332
2333 @findex ior
2334 @cindex inclusive-or, bitwise
2335 @cindex bitwise inclusive-or
2336 @item (ior:@var{m} @var{x} @var{y})
2337 Represents the bitwise inclusive-or of the values represented by @var{x}
2338 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2339 fixed-point mode.
2340
2341 @findex xor
2342 @cindex exclusive-or, bitwise
2343 @cindex bitwise exclusive-or
2344 @item (xor:@var{m} @var{x} @var{y})
2345 Represents the bitwise exclusive-or of the values represented by @var{x}
2346 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2347 fixed-point mode.
2348
2349 @findex ashift
2350 @findex ss_ashift
2351 @findex us_ashift
2352 @cindex left shift
2353 @cindex shift
2354 @cindex arithmetic shift
2355 @cindex arithmetic shift with signed saturation
2356 @cindex arithmetic shift with unsigned saturation
2357 @item (ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2358 @itemx (ss_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2359 @itemx (us_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2360 These three expressions represent the result of arithmetically shifting @var{x}
2361 left by @var{c} places.  They differ in their behavior on overflow of integer
2362 modes.  An @code{ashift} operation is a plain shift with no special behavior
2363 in case of a change in the sign bit; @code{ss_ashift} and @code{us_ashift}
2364 saturates to the minimum or maximum representable value if any of the bits
2365 shifted out differs from the final sign bit.
2366
2367 @var{x} have mode @var{m}, a fixed-point machine mode.  @var{c}
2368 be a fixed-point mode or be a constant with mode @code{VOIDmode}; which
2369 mode is determined by the mode called for in the machine description
2370 entry for the left-shift instruction.  For example, on the VAX, the mode
2371 of @var{c} is @code{QImode} regardless of @var{m}.
2372
2373 @findex lshiftrt
2374 @cindex right shift
2375 @findex ashiftrt
2376 @item (lshiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2377 @itemx (ashiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2378 Like @code{ashift} but for right shift.  Unlike the case for left shift,
2379 these two operations are distinct.
2380
2381 @findex rotate
2382 @cindex rotate
2383 @cindex left rotate
2384 @findex rotatert
2385 @cindex right rotate
2386 @item (rotate:@var{m} @var{x} @var{c})
2387 @itemx (rotatert:@var{m} @var{x} @var{c})
2388 Similar but represent left and right rotate.  If @var{c} is a constant,
2389 use @code{rotate}.
2390
2391 @findex abs
2392 @findex ss_abs
2393 @cindex absolute value
2394 @item (abs:@var{m} @var{x})
2395 @item (ss_abs:@var{m} @var{x})
2396 Represents the absolute value of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2397 @code{ss_abs} ensures that an out-of-bounds result saturates to the
2398 maximum signed value.
2399
2400
2401 @findex sqrt
2402 @cindex square root
2403 @item (sqrt:@var{m} @var{x})
2404 Represents the square root of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2405 Most often @var{m} will be a floating point mode.
2406
2407 @findex ffs
2408 @item (ffs:@var{m} @var{x})
2409 Represents one plus the index of the least significant 1-bit in
2410 @var{x}, represented as an integer of mode @var{m}.  (The value is
2411 zero if @var{x} is zero.)  The mode of @var{x} must be @var{m}
2412 or @code{VOIDmode}.
2413
2414 @findex clrsb
2415 @item (clrsb:@var{m} @var{x})
2416 Represents the number of redundant leading sign bits in @var{x},
2417 represented as an integer of mode @var{m}, starting at the most
2418 significant bit position.  This is one less than the number of leading
2419 sign bits (either 0 or 1), with no special cases.  The mode of @var{x}
2420 must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2421
2422 @findex clz
2423 @item (clz:@var{m} @var{x})
2424 Represents the number of leading 0-bits in @var{x}, represented as an
2425 integer of mode @var{m}, starting at the most significant bit position.
2426 If @var{x} is zero, the value is determined by
2427 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}).  Note that this is one of
2428 the few expressions that is not invariant under widening.  The mode of
2429 @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2430
2431 @findex ctz
2432 @item (ctz:@var{m} @var{x})
2433 Represents the number of trailing 0-bits in @var{x}, represented as an
2434 integer of mode @var{m}, starting at the least significant bit position.
2435 If @var{x} is zero, the value is determined by
2436 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}).  Except for this case,
2437 @code{ctz(x)} is equivalent to @code{ffs(@var{x}) - 1}.  The mode of
2438 @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2439
2440 @findex popcount
2441 @item (popcount:@var{m} @var{x})
2442 Represents the number of 1-bits in @var{x}, represented as an integer of
2443 mode @var{m}.  The mode of @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2444
2445 @findex parity
2446 @item (parity:@var{m} @var{x})
2447 Represents the number of 1-bits modulo 2 in @var{x}, represented as an
2448 integer of mode @var{m}.  The mode of @var{x} must be @var{m} or
2449 @code{VOIDmode}.
2450
2451 @findex bswap
2452 @item (bswap:@var{m} @var{x})
2453 Represents the value @var{x} with the order of bytes reversed, carried out
2454 in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2455 The mode of @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2456 @end table
2457
2458 @node Comparisons
2459 @section Comparison Operations
2460 @cindex RTL comparison operations
2461
2462 Comparison operators test a relation on two operands and are considered
2463 to represent a machine-dependent nonzero value described by, but not
2464 necessarily equal to, @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2465 if the relation holds, or zero if it does not, for comparison operators
2466 whose results have a `MODE_INT' mode,
2467 @code{FLOAT_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}) if the relation holds, or
2468 zero if it does not, for comparison operators that return floating-point
2469 values, and a vector of either @code{VECTOR_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2470 if the relation holds, or of zeros if it does not, for comparison operators
2471 that return vector results.
2472 The mode of the comparison operation is independent of the mode
2473 of the data being compared.  If the comparison operation is being tested
2474 (e.g., the first operand of an @code{if_then_else}), the mode must be
2475 @code{VOIDmode}.
2476
2477 @cindex condition codes
2478 There are two ways that comparison operations may be used.  The
2479 comparison operators may be used to compare the condition codes
2480 @code{(cc0)} against zero, as in @code{(eq (cc0) (const_int 0))}.  Such
2481 a construct actually refers to the result of the preceding instruction
2482 in which the condition codes were set.  The instruction setting the
2483 condition code must be adjacent to the instruction using the condition
2484 code; only @code{note} insns may separate them.
2485
2486 Alternatively, a comparison operation may directly compare two data
2487 objects.  The mode of the comparison is determined by the operands; they
2488 must both be valid for a common machine mode.  A comparison with both
2489 operands constant would be invalid as the machine mode could not be
2490 deduced from it, but such a comparison should never exist in RTL due to
2491 constant folding.
2492
2493 In the example above, if @code{(cc0)} were last set to
2494 @code{(compare @var{x} @var{y})}, the comparison operation is
2495 identical to @code{(eq @var{x} @var{y})}.  Usually only one style
2496 of comparisons is supported on a particular machine, but the combine
2497 pass will try to merge the operations to produce the @code{eq} shown
2498 in case it exists in the context of the particular insn involved.
2499
2500 Inequality comparisons come in two flavors, signed and unsigned.  Thus,
2501 there are distinct expression codes @code{gt} and @code{gtu} for signed and
2502 unsigned greater-than.  These can produce different results for the same
2503 pair of integer values: for example, 1 is signed greater-than @minus{}1 but not
2504 unsigned greater-than, because @minus{}1 when regarded as unsigned is actually
2505 @code{0xffffffff} which is greater than 1.
2506
2507 The signed comparisons are also used for floating point values.  Floating
2508 point comparisons are distinguished by the machine modes of the operands.
2509
2510 @table @code
2511 @findex eq
2512 @cindex equal
2513 @item (eq:@var{m} @var{x} @var{y})
2514 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2515 are equal, otherwise 0.
2516
2517 @findex ne
2518 @cindex not equal
2519 @item (ne:@var{m} @var{x} @var{y})
2520 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2521 are not equal, otherwise 0.
2522
2523 @findex gt
2524 @cindex greater than
2525 @item (gt:@var{m} @var{x} @var{y})
2526 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the @var{x} is greater than @var{y}.  If they
2527 are fixed-point, the comparison is done in a signed sense.
2528
2529 @findex gtu
2530 @cindex greater than
2531 @cindex unsigned greater than
2532 @item (gtu:@var{m} @var{x} @var{y})
2533 Like @code{gt} but does unsigned comparison, on fixed-point numbers only.
2534
2535 @findex lt
2536 @cindex less than
2537 @findex ltu
2538 @cindex unsigned less than
2539 @item (lt:@var{m} @var{x} @var{y})
2540 @itemx (ltu:@var{m} @var{x} @var{y})
2541 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than''.
2542
2543 @findex ge
2544 @cindex greater than
2545 @findex geu
2546 @cindex unsigned greater than
2547 @item (ge:@var{m} @var{x} @var{y})
2548 @itemx (geu:@var{m} @var{x} @var{y})
2549 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``greater than or equal''.
2550
2551 @findex le
2552 @cindex less than or equal
2553 @findex leu
2554 @cindex unsigned less than
2555 @item (le:@var{m} @var{x} @var{y})
2556 @itemx (leu:@var{m} @var{x} @var{y})
2557 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than or equal''.
2558
2559 @findex if_then_else
2560 @item (if_then_else @var{cond} @var{then} @var{else})
2561 This is not a comparison operation but is listed here because it is
2562 always used in conjunction with a comparison operation.  To be
2563 precise, @var{cond} is a comparison expression.  This expression
2564 represents a choice, according to @var{cond}, between the value
2565 represented by @var{then} and the one represented by @var{else}.
2566
2567 On most machines, @code{if_then_else} expressions are valid only
2568 to express conditional jumps.
2569
2570 @findex cond
2571 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @var{test2} @var{value2} @dots{}] @var{default})
2572 Similar to @code{if_then_else}, but more general.  Each of @var{test1},
2573 @var{test2}, @dots{} is performed in turn.  The result of this expression is
2574 the @var{value} corresponding to the first nonzero test, or @var{default} if
2575 none of the tests are nonzero expressions.
2576
2577 This is currently not valid for instruction patterns and is supported only
2578 for insn attributes.  @xref{Insn Attributes}.
2579 @end table
2580
2581 @node Bit-Fields
2582 @section Bit-Fields
2583 @cindex bit-fields
2584
2585 Special expression codes exist to represent bit-field instructions.
2586
2587 @table @code
2588 @findex sign_extract
2589 @cindex @code{BITS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{sign_extract}
2590 @item (sign_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2591 This represents a reference to a sign-extended bit-field contained or
2592 starting in @var{loc} (a memory or register reference).  The bit-field
2593 is @var{size} bits wide and starts at bit @var{pos}.  The compilation
2594 option @code{BITS_BIG_ENDIAN} says which end of the memory unit
2595 @var{pos} counts from.
2596
2597 If @var{loc} is in memory, its mode must be a single-byte integer mode.
2598 If @var{loc} is in a register, the mode to use is specified by the
2599 operand of the @code{insv} or @code{extv} pattern
2600 (@pxref{Standard Names}) and is usually a full-word integer mode,
2601 which is the default if none is specified.
2602
2603 The mode of @var{pos} is machine-specific and is also specified
2604 in the @code{insv} or @code{extv} pattern.
2605
2606 The mode @var{m} is the same as the mode that would be used for
2607 @var{loc} if it were a register.
2608
2609 A @code{sign_extract} can not appear as an lvalue, or part thereof,
2610 in RTL.
2611
2612 @findex zero_extract
2613 @item (zero_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2614 Like @code{sign_extract} but refers to an unsigned or zero-extended
2615 bit-field.  The same sequence of bits are extracted, but they
2616 are filled to an entire word with zeros instead of by sign-extension.
2617
2618 Unlike @code{sign_extract}, this type of expressions can be lvalues
2619 in RTL; they may appear on the left side of an assignment, indicating
2620 insertion of a value into the specified bit-field.
2621 @end table
2622
2623 @node Vector Operations
2624 @section Vector Operations
2625 @cindex vector operations
2626
2627 All normal RTL expressions can be used with vector modes; they are
2628 interpreted as operating on each part of the vector independently.
2629 Additionally, there are a few new expressions to describe specific vector
2630 operations.
2631
2632 @table @code
2633 @findex vec_merge
2634 @item (vec_merge:@var{m} @var{vec1} @var{vec2} @var{items})
2635 This describes a merge operation between two vectors.  The result is a vector
2636 of mode @var{m}; its elements are selected from either @var{vec1} or
2637 @var{vec2}.  Which elements are selected is described by @var{items}, which
2638 is a bit mask represented by a @code{const_int}; a zero bit indicates the
2639 corresponding element in the result vector is taken from @var{vec2} while
2640 a set bit indicates it is taken from @var{vec1}.
2641
2642 @findex vec_select
2643 @item (vec_select:@var{m} @var{vec1} @var{selection})
2644 This describes an operation that selects parts of a vector.  @var{vec1} is
2645 the source vector, and @var{selection} is a @code{parallel} that contains a
2646 @code{const_int} for each of the subparts of the result vector, giving the
2647 number of the source subpart that should be stored into it.
2648 The result mode @var{m} is either the submode for a single element of
2649 @var{vec1} (if only one subpart is selected), or another vector mode
2650 with that element submode (if multiple subparts are selected).
2651
2652 @findex vec_concat
2653 @item (vec_concat:@var{m} @var{vec1} @var{vec2})
2654 Describes a vector concat operation.  The result is a concatenation of the
2655 vectors @var{vec1} and @var{vec2}; its length is the sum of the lengths of
2656 the two inputs.
2657
2658 @findex vec_duplicate
2659 @item (vec_duplicate:@var{m} @var{vec})
2660 This operation converts a small vector into a larger one by duplicating the
2661 input values.  The output vector mode must have the same submodes as the
2662 input vector mode, and the number of output parts must be an integer multiple
2663 of the number of input parts.
2664
2665 @end table
2666
2667 @node Conversions
2668 @section Conversions
2669 @cindex conversions
2670 @cindex machine mode conversions
2671
2672 All conversions between machine modes must be represented by
2673 explicit conversion operations.  For example, an expression
2674 which is the sum of a byte and a full word cannot be written as
2675 @code{(plus:SI (reg:QI 34) (reg:SI 80))} because the @code{plus}
2676 operation requires two operands of the same machine mode.
2677 Therefore, the byte-sized operand is enclosed in a conversion
2678 operation, as in
2679
2680 @smallexample
2681 (plus:SI (sign_extend:SI (reg:QI 34)) (reg:SI 80))
2682 @end smallexample
2683
2684 The conversion operation is not a mere placeholder, because there
2685 may be more than one way of converting from a given starting mode
2686 to the desired final mode.  The conversion operation code says how
2687 to do it.
2688
2689 For all conversion operations, @var{x} must not be @code{VOIDmode}
2690 because the mode in which to do the conversion would not be known.
2691 The conversion must either be done at compile-time or @var{x}
2692 must be placed into a register.
2693
2694 @table @code
2695 @findex sign_extend
2696 @item (sign_extend:@var{m} @var{x})
2697 Represents the result of sign-extending the value @var{x}
2698 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2699 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2700
2701 @findex zero_extend
2702 @item (zero_extend:@var{m} @var{x})
2703 Represents the result of zero-extending the value @var{x}
2704 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2705 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2706
2707 @findex float_extend
2708 @item (float_extend:@var{m} @var{x})
2709 Represents the result of extending the value @var{x}
2710 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2711 and @var{x} a floating point value of a mode narrower than @var{m}.
2712
2713 @findex truncate
2714 @item (truncate:@var{m} @var{x})
2715 Represents the result of truncating the value @var{x}
2716 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2717 and @var{x} a fixed-point value of a mode wider than @var{m}.
2718
2719 @findex ss_truncate
2720 @item (ss_truncate:@var{m} @var{x})
2721 Represents the result of truncating the value @var{x}
2722 to machine mode @var{m}, using signed saturation in the case of
2723 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2724 modes.
2725
2726 @findex us_truncate
2727 @item (us_truncate:@var{m} @var{x})
2728 Represents the result of truncating the value @var{x}
2729 to machine mode @var{m}, using unsigned saturation in the case of
2730 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2731 modes.
2732
2733 @findex float_truncate
2734 @item (float_truncate:@var{m} @var{x})
2735 Represents the result of truncating the value @var{x}
2736 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2737 and @var{x} a floating point value of a mode wider than @var{m}.
2738
2739 @findex float
2740 @item (float:@var{m} @var{x})
2741 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2742 regarded as signed, to floating point mode @var{m}.
2743
2744 @findex unsigned_float
2745 @item (unsigned_float:@var{m} @var{x})
2746 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2747 regarded as unsigned, to floating point mode @var{m}.
2748
2749 @findex fix
2750 @item (fix:@var{m} @var{x})
2751 When @var{m} is a floating-point mode, represents the result of
2752 converting floating point value @var{x} (valid for mode @var{m}) to an
2753 integer, still represented in floating point mode @var{m}, by rounding
2754 towards zero.
2755
2756 When @var{m} is a fixed-point mode, represents the result of
2757 converting floating point value @var{x} to mode @var{m}, regarded as
2758 signed.  How rounding is done is not specified, so this operation may
2759 be used validly in compiling C code only for integer-valued operands.
2760
2761 @findex unsigned_fix
2762 @item (unsigned_fix:@var{m} @var{x})
2763 Represents the result of converting floating point value @var{x} to
2764 fixed point mode @var{m}, regarded as unsigned.  How rounding is done
2765 is not specified.
2766
2767 @findex fract_convert
2768 @item (fract_convert:@var{m} @var{x})
2769 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2770 fixed-point mode @var{m}, signed integer value @var{x} to
2771 fixed-point mode @var{m}, floating-point value @var{x} to
2772 fixed-point mode @var{m}, fixed-point value @var{x} to integer mode @var{m}
2773 regarded as signed, or fixed-point value @var{x} to floating-point mode @var{m}.
2774 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
2775
2776 @findex sat_fract
2777 @item (sat_fract:@var{m} @var{x})
2778 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2779 fixed-point mode @var{m}, signed integer value @var{x} to
2780 fixed-point mode @var{m}, or floating-point value @var{x} to
2781 fixed-point mode @var{m}.
2782 When overflows or underflows happen, the results are saturated to the
2783 maximum or the minimum.
2784
2785 @findex unsigned_fract_convert
2786 @item (unsigned_fract_convert:@var{m} @var{x})
2787 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2788 integer mode @var{m} regarded as unsigned, or unsigned integer value @var{x} to
2789 fixed-point mode @var{m}.
2790 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
2791
2792 @findex unsigned_sat_fract
2793 @item (unsigned_sat_fract:@var{m} @var{x})
2794 Represents the result of converting unsigned integer value @var{x} to
2795 fixed-point mode @var{m}.
2796 When overflows or underflows happen, the results are saturated to the
2797 maximum or the minimum.
2798 @end table
2799
2800 @node RTL Declarations
2801 @section Declarations
2802 @cindex RTL declarations
2803 @cindex declarations, RTL
2804
2805 Declaration expression codes do not represent arithmetic operations
2806 but rather state assertions about their operands.
2807
2808 @table @code
2809 @findex strict_low_part
2810 @cindex @code{subreg}, in @code{strict_low_part}
2811 @item (strict_low_part (subreg:@var{m} (reg:@var{n} @var{r}) 0))
2812 This expression code is used in only one context: as the destination operand of a
2813 @code{set} expression.  In addition, the operand of this expression
2814 must be a non-paradoxical @code{subreg} expression.
2815
2816 The presence of @code{strict_low_part} says that the part of the
2817 register which is meaningful in mode @var{n}, but is not part of
2818 mode @var{m}, is not to be altered.  Normally, an assignment to such
2819 a subreg is allowed to have undefined effects on the rest of the
2820 register when @var{m} is less than a word.
2821 @end table
2822
2823 @node Side Effects
2824 @section Side Effect Expressions
2825 @cindex RTL side effect expressions
2826
2827 The expression codes described so far represent values, not actions.
2828 But machine instructions never produce values; they are meaningful
2829 only for their side effects on the state of the machine.  Special
2830 expression codes are used to represent side effects.
2831
2832 The body of an instruction is always one of these side effect codes;
2833 the codes described above, which represent values, appear only as
2834 the operands of these.
2835
2836 @table @code
2837 @findex set
2838 @item (set @var{lval} @var{x})
2839 Represents the action of storing the value of @var{x} into the place
2840 represented by @var{lval}.  @var{lval} must be an expression
2841 representing a place that can be stored in: @code{reg} (or @code{subreg},
2842 @code{strict_low_part} or @code{zero_extract}), @code{mem}, @code{pc},
2843 @code{parallel}, or @code{cc0}.
2844
2845 If @var{lval} is a @code{reg}, @code{subreg} or @code{mem}, it has a
2846 machine mode; then @var{x} must be valid for that mode.
2847
2848 If @var{lval} is a @code{reg} whose machine mode is less than the full
2849 width of the register, then it means that the part of the register
2850 specified by the machine mode is given the specified value and the
2851 rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
2852 @var{lval} is a @code{subreg} whose machine mode is narrower than
2853 the mode of the register, the rest of the register can be changed in
2854 an undefined way.
2855
2856 If @var{lval} is a @code{strict_low_part} of a subreg, then the part
2857 of the register specified by the machine mode of the @code{subreg} is
2858 given the value @var{x} and the rest of the register is not changed.
2859
2860 If @var{lval} is a @code{zero_extract}, then the referenced part of
2861 the bit-field (a memory or register reference) specified by the
2862 @code{zero_extract} is given the value @var{x} and the rest of the
2863 bit-field is not changed.  Note that @code{sign_extract} can not
2864 appear in @var{lval}.
2865
2866 If @var{lval} is @code{(cc0)}, it has no machine mode, and @var{x} may
2867 be either a @code{compare} expression or a value that may have any mode.
2868 The latter case represents a ``test'' instruction.  The expression
2869 @code{(set (cc0) (reg:@var{m} @var{n}))} is equivalent to
2870 @code{(set (cc0) (compare (reg:@var{m} @var{n}) (const_int 0)))}.
2871 Use the former expression to save space during the compilation.
2872
2873 If @var{lval} is a @code{parallel}, it is used to represent the case of
2874 a function returning a structure in multiple registers.  Each element
2875 of the @code{parallel} is an @code{expr_list} whose first operand is a
2876 @code{reg} and whose second operand is a @code{const_int} representing the
2877 offset (in bytes) into the structure at which the data in that register
2878 corresponds.  The first element may be null to indicate that the structure
2879 is also passed partly in memory.
2880
2881 @cindex jump instructions and @code{set}
2882 @cindex @code{if_then_else} usage
2883 If @var{lval} is @code{(pc)}, we have a jump instruction, and the
2884 possibilities for @var{x} are very limited.  It may be a
2885 @code{label_ref} expression (unconditional jump).  It may be an
2886 @code{if_then_else} (conditional jump), in which case either the
2887 second or the third operand must be @code{(pc)} (for the case which
2888 does not jump) and the other of the two must be a @code{label_ref}
2889 (for the case which does jump).  @var{x} may also be a @code{mem} or
2890 @code{(plus:SI (pc) @var{y})}, where @var{y} may be a @code{reg} or a
2891 @code{mem}; these unusual patterns are used to represent jumps through
2892 branch tables.
2893
2894 If @var{lval} is neither @code{(cc0)} nor @code{(pc)}, the mode of
2895 @var{lval} must not be @code{VOIDmode} and the mode of @var{x} must be
2896 valid for the mode of @var{lval}.
2897
2898 @findex SET_DEST
2899 @findex SET_SRC
2900 @var{lval} is customarily accessed with the @code{SET_DEST} macro and
2901 @var{x} with the @code{SET_SRC} macro.
2902
2903 @findex return
2904 @item (return)
2905 As the sole expression in a pattern, represents a return from the
2906 current function, on machines where this can be done with one
2907 instruction, such as VAXen.  On machines where a multi-instruction
2908 ``epilogue'' must be executed in order to return from the function,
2909 returning is done by jumping to a label which precedes the epilogue, and
2910 the @code{return} expression code is never used.
2911
2912 Inside an @code{if_then_else} expression, represents the value to be
2913 placed in @code{pc} to return to the caller.
2914
2915 Note that an insn pattern of @code{(return)} is logically equivalent to
2916 @code{(set (pc) (return))}, but the latter form is never used.
2917
2918 @findex simple_return
2919 @item (simple_return)
2920 Like @code{(return)}, but truly represents only a function return, while
2921 @code{(return)} may represent an insn that also performs other functions
2922 of the function epilogue.  Like @code{(return)}, this may also occur in
2923 conditional jumps.
2924
2925 @findex call
2926 @item (call @var{function} @var{nargs})
2927 Represents a function call.  @var{function} is a @code{mem} expression
2928 whose address is the address of the function to be called.
2929 @var{nargs} is an expression which can be used for two purposes: on
2930 some machines it represents the number of bytes of stack argument; on
2931 others, it represents the number of argument registers.
2932
2933 Each machine has a standard machine mode which @var{function} must
2934 have.  The machine description defines macro @code{FUNCTION_MODE} to
2935 expand into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
2936 specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
2937 allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
2938 addressed.
2939
2940 @findex clobber
2941 @item (clobber @var{x})
2942 Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
2943 undescribed value into @var{x}, which must be a @code{reg},
2944 @code{scratch}, @code{parallel} or @code{mem} expression.
2945
2946 One place this is used is in string instructions that store standard
2947 values into particular hard registers.  It may not be worth the
2948 trouble to describe the values that are stored, but it is essential to
2949 inform the compiler that the registers will be altered, lest it
2950 attempt to keep data in them across the string instruction.
2951
2952 If @var{x} is @code{(mem:BLK (const_int 0))} or
2953 @code{(mem:BLK (scratch))}, it means that all memory
2954 locations must be presumed clobbered.  If @var{x} is a @code{parallel},
2955 it has the same meaning as a @code{parallel} in a @code{set} expression.
2956
2957 Note that the machine description classifies certain hard registers as
2958 ``call-clobbered''.  All function call instructions are assumed by
2959 default to clobber these registers, so there is no need to use
2960 @code{clobber} expressions to indicate this fact.  Also, each function
2961 call is assumed to have the potential to alter any memory location,
2962 unless the function is declared @code{const}.
2963
2964 If the last group of expressions in a @code{parallel} are each a
2965 @code{clobber} expression whose arguments are @code{reg} or
2966 @code{match_scratch} (@pxref{RTL Template}) expressions, the combiner
2967 phase can add the appropriate @code{clobber} expressions to an insn it
2968 has constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
2969
2970 This feature can be used, for example, on a machine that whose multiply
2971 and add instructions don't use an MQ register but which has an
2972 add-accumulate instruction that does clobber the MQ register.  Similarly,
2973 a combined instruction might require a temporary register while the
2974 constituent instructions might not.
2975
2976 When a @code{clobber} expression for a register appears inside a
2977 @code{parallel} with other side effects, the register allocator
2978 guarantees that the register is unoccupied both before and after that
2979 insn if it is a hard register clobber.  For pseudo-register clobber,
2980 the register allocator and the reload pass do not assign the same hard
2981 register to the clobber and the input operands if there is an insn
2982 alternative containing the @samp{&} constraint (@pxref{Modifiers}) for
2983 the clobber and the hard register is in register classes of the
2984 clobber in the alternative.  You can clobber either a specific hard
2985 register, a pseudo register, or a @code{scratch} expression; in the
2986 latter two cases, GCC will allocate a hard register that is available
2987 there for use as a temporary.
2988
2989 For instructions that require a temporary register, you should use
2990 @code{scratch} instead of a pseudo-register because this will allow the
2991 combiner phase to add the @code{clobber} when required.  You do this by
2992 coding (@code{clobber} (@code{match_scratch} @dots{})).  If you do
2993 clobber a pseudo register, use one which appears nowhere else---generate
2994 a new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE@.
2995
2996 There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
2997 @code{parallel}: when one of the input operands of the insn is also
2998 clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo register in
2999 the clobber and elsewhere in the insn produces the expected results.
3000
3001 @findex use
3002 @item (use @var{x})
3003 Represents the use of the value of @var{x}.  It indicates that the
3004 value in @var{x} at this point in the program is needed, even though
3005 it may not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will
3006 not attempt to delete previous instructions whose only effect is to
3007 store a value in @var{x}.  @var{x} must be a @code{reg} expression.
3008
3009 In some situations, it may be tempting to add a @code{use} of a
3010 register in a @code{parallel} to describe a situation where the value
3011 of a special register will modify the behavior of the instruction.
3012 A hypothetical example might be a pattern for an addition that can
3013 either wrap around or use saturating addition depending on the value
3014 of a special control register:
3015
3016 @smallexample
3017 (parallel [(set (reg:SI 2) (unspec:SI [(reg:SI 3)
3018                                        (reg:SI 4)] 0))
3019            (use (reg:SI 1))])
3020 @end smallexample
3021
3022 @noindent
3023
3024 This will not work, several of the optimizers only look at expressions
3025 locally; it is very likely that if you have multiple insns with
3026 identical inputs to the @code{unspec}, they will be optimized away even
3027 if register 1 changes in between.
3028
3029 This means that @code{use} can @emph{only} be used to describe
3030 that the register is live.  You should think twice before adding
3031 @code{use} statements, more often you will want to use @code{unspec}
3032 instead.  The @code{use} RTX is most commonly useful to describe that
3033 a fixed register is implicitly used in an insn.  It is also safe to use
3034 in patterns where the compiler knows for other reasons that the result
3035 of the whole pattern is variable, such as @samp{movmem@var{m}} or
3036 @samp{call} patterns.
3037
3038 During the reload phase, an insn that has a @code{use} as pattern
3039 can carry a reg_equal note.  These @code{use} insns will be deleted
3040 before the reload phase exits.
3041
3042 During the delayed branch scheduling phase, @var{x} may be an insn.
3043 This indicates that @var{x} previously was located at this place in the
3044 code and its data dependencies need to be taken into account.  These
3045 @code{use} insns will be deleted before the delayed branch scheduling
3046 phase exits.
3047
3048 @findex parallel
3049 @item (parallel [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
3050 Represents several side effects performed in parallel.  The square
3051 brackets stand for a vector; the operand of @code{parallel} is a
3052 vector of expressions.  @var{x0}, @var{x1} and so on are individual
3053 side effect expressions---expressions of code @code{set}, @code{call},
3054 @code{return}, @code{simple_return}, @code{clobber} or @code{use}.
3055
3056 ``In parallel'' means that first all the values used in the individual
3057 side-effects are computed, and second all the actual side-effects are
3058 performed.  For example,
3059
3060 @smallexample
3061 (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
3062            (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
3063 @end smallexample
3064
3065 @noindent
3066 says unambiguously that the values of hard register 1 and the memory
3067 location addressed by it are interchanged.  In both places where
3068 @code{(reg:SI 1)} appears as a memory address it refers to the value
3069 in register 1 @emph{before} the execution of the insn.
3070
3071 It follows that it is @emph{incorrect} to use @code{parallel} and
3072 expect the result of one @code{set} to be available for the next one.
3073 For example, people sometimes attempt to represent a jump-if-zero
3074 instruction this way:
3075
3076 @smallexample
3077 (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
3078            (set (pc) (if_then_else
3079                         (eq (cc0) (const_int 0))
3080                         (label_ref @dots{})
3081                         (pc)))])
3082 @end smallexample
3083
3084 @noindent
3085 But this is incorrect, because it says that the jump condition depends
3086 on the condition code value @emph{before} this instruction, not on the
3087 new value that is set by this instruction.
3088
3089 @cindex peephole optimization, RTL representation
3090 Peephole optimization, which takes place together with final assembly
3091 code output, can produce insns whose patterns consist of a @code{parallel}
3092 whose elements are the operands needed to output the resulting
3093 assembler code---often @code{reg}, @code{mem} or constant expressions.
3094 This would not be well-formed RTL at any other stage in compilation,
3095 but it is ok then because no further optimization remains to be done.
3096 However, the definition of the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}, if
3097 any, must deal with such insns if you define any peephole optimizations.
3098
3099 @findex cond_exec
3100 @item (cond_exec [@var{cond} @var{expr}])
3101 Represents a conditionally executed expression.  The @var{expr} is
3102 executed only if the @var{cond} is nonzero.  The @var{cond} expression
3103 must not have side-effects, but the @var{expr} may very well have
3104 side-effects.
3105
3106 @findex sequence
3107 @item (sequence [@var{insns} @dots{}])
3108 Represents a sequence of insns.  Each of the @var{insns} that appears
3109 in the vector is suitable for appearing in the chain of insns, so it
3110 must be an @code{insn}, @code{jump_insn}, @code{call_insn},
3111 @code{code_label}, @code{barrier} or @code{note}.
3112
3113 A @code{sequence} RTX is never placed in an actual insn during RTL
3114 generation.  It represents the sequence of insns that result from a
3115 @code{define_expand} @emph{before} those insns are passed to
3116 @code{emit_insn} to insert them in the chain of insns.  When actually
3117 inserted, the individual sub-insns are separated out and the
3118 @code{sequence} is forgotten.
3119
3120 After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the insns that
3121 reside in its delay slots are grouped together into a @code{sequence}.
3122 The insn requiring the delay slot is the first insn in the vector;
3123 subsequent insns are to be placed in the delay slot.
3124
3125 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is set on an insn in a delay slot to
3126 indicate that a branch insn should be used that will conditionally annul
3127 the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
3128 @code{INSN_FROM_TARGET_P} indicates that the insn is from the target of
3129 the branch and should be executed only if the branch is taken; otherwise
3130 the insn should be executed only if the branch is not taken.
3131 @xref{Delay Slots}.
3132 @end table
3133
3134 These expression codes appear in place of a side effect, as the body of
3135 an insn, though strictly speaking they do not always describe side
3136 effects as such:
3137
3138 @table @code
3139 @findex asm_input
3140 @item (asm_input @var{s})
3141 Represents literal assembler code as described by the string @var{s}.
3142
3143 @findex unspec
3144 @findex unspec_volatile
3145 @item (unspec [@var{operands} @dots{}] @var{index})
3146 @itemx (unspec_volatile [@var{operands} @dots{}] @var{index})
3147 Represents a machine-specific operation on @var{operands}.  @var{index}
3148 selects between multiple machine-specific operations.
3149 @code{unspec_volatile} is used for volatile operations and operations
3150 that may trap; @code{unspec} is used for other operations.
3151
3152 These codes may appear inside a @code{pattern} of an
3153 insn, inside a @code{parallel}, or inside an expression.
3154
3155 @findex addr_vec
3156 @item (addr_vec:@var{m} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
3157 Represents a table of jump addresses.  The vector elements @var{lr0},
3158 etc., are @code{label_ref} expressions.  The mode @var{m} specifies
3159 how much space is given to each address; normally @var{m} would be
3160 @code{Pmode}.
3161
3162 @findex addr_diff_vec
3163 @item (addr_diff_vec:@var{m} @var{base} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}] @var{min} @var{max} @var{flags})
3164 Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
3165 @var{base}.  The vector elements @var{lr0}, etc., are @code{label_ref}
3166 expressions and so is @var{base}.  The mode @var{m} specifies how much
3167 space is given to each address-difference.  @var{min} and @var{max}
3168 are set up by branch shortening and hold a label with a minimum and a
3169 maximum address, respectively.  @var{flags} indicates the relative
3170 position of @var{base}, @var{min} and @var{max} to the containing insn
3171 and of @var{min} and @var{max} to @var{base}.  See rtl.def for details.
3172
3173 @findex prefetch
3174 @item (prefetch:@var{m} @var{addr} @var{rw} @var{locality})
3175 Represents prefetch of memory at address @var{addr}.
3176 Operand @var{rw} is 1 if the prefetch is for data to be written, 0 otherwise;
3177 targets that do not support write prefetches should treat this as a normal
3178 prefetch.
3179 Operand @var{locality} specifies the amount of temporal locality; 0 if there
3180 is none or 1, 2, or 3 for increasing levels of temporal locality;
3181 targets that do not support locality hints should ignore this.
3182
3183 This insn is used to minimize cache-miss latency by moving data into a
3184 cache before it is accessed.  It should use only non-faulting data prefetch
3185 instructions.
3186 @end table
3187
3188 @node Incdec
3189 @section Embedded Side-Effects on Addresses
3190 @cindex RTL preincrement
3191 @cindex RTL postincrement
3192 @cindex RTL predecrement
3193 @cindex RTL postdecrement
3194
3195 Six special side-effect expression codes appear as memory addresses.
3196
3197 @table @code
3198 @findex pre_dec
3199 @item (pre_dec:@var{m} @var{x})
3200 Represents the side effect of decrementing @var{x} by a standard
3201 amount and represents also the value that @var{x} has after being
3202 decremented.  @var{x} must be a @code{reg} or @code{mem}, but most
3203 machines allow only a @code{reg}.  @var{m} must be the machine mode
3204 for pointers on the machine in use.  The amount @var{x} is decremented
3205 by is the length in bytes of the machine mode of the containing memory
3206 reference of which this expression serves as the address.  Here is an
3207 example of its use:
3208
3209 @smallexample
3210 (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
3211 @end smallexample
3212
3213 @noindent
3214 This says to decrement pseudo register 39 by the length of a @code{DFmode}
3215 value and use the result to address a @code{DFmode} value.
3216
3217 @findex pre_inc
3218 @item (pre_inc:@var{m} @var{x})
3219 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
3220
3221 @findex post_dec
3222 @item (post_dec:@var{m} @var{x})
3223 Represents the same side effect as @code{pre_dec} but a different
3224 value.  The value represented here is the value @var{x} has @i{before}
3225 being decremented.
3226
3227 @findex post_inc
3228 @item (post_inc:@var{m} @var{x})
3229 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
3230
3231 @findex post_modify
3232 @item (post_modify:@var{m} @var{x} @var{y})
3233
3234 Represents the side effect of setting @var{x} to @var{y} and
3235 represents @var{x} before @var{x} is modified.  @var{x} must be a
3236 @code{reg} or @code{mem}, but most machines allow only a @code{reg}.
3237 @var{m} must be the machine mode for pointers on the machine in use.
3238
3239 The expression @var{y} must be one of three forms:
3240 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{z})},
3241 @code{(minus:@var{m} @var{x} @var{z})}, or
3242 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{i})},
3243 where @var{z} is an index register and @var{i} is a constant.
3244
3245 Here is an example of its use:
3246
3247 @smallexample
3248 (mem:SF (post_modify:SI (reg:SI 42) (plus (reg:SI 42)
3249                                           (reg:SI 48))))
3250 @end smallexample
3251
3252 This says to modify pseudo register 42 by adding the contents of pseudo
3253 register 48 to it, after the use of what ever 42 points to.
3254
3255 @findex pre_modify
3256 @item (pre_modify:@var{m} @var{x} @var{expr})
3257 Similar except side effects happen before the use.
3258 @end table
3259
3260 These embedded side effect expressions must be used with care.  Instruction
3261 patterns may not use them.  Until the @samp{flow} pass of the compiler,
3262 they may occur only to represent pushes onto the stack.  The @samp{flow}
3263 pass finds cases where registers are incremented or decremented in one
3264 instruction and used as an address shortly before or after; these cases are
3265 then transformed to use pre- or post-increment or -decrement.
3266
3267 If a register used as the operand of these expressions is used in
3268 another address in an insn, the original value of the register is used.
3269 Uses of the register outside of an address are not permitted within the
3270 same insn as a use in an embedded side effect expression because such
3271 insns behave differently on different machines and hence must be treated
3272 as ambiguous and disallowed.
3273
3274 An instruction that can be represented with an embedded side effect
3275 could also be represented using @code{parallel} containing an additional
3276 @code{set} to describe how the address register is altered.  This is not
3277 done because machines that allow these operations at all typically
3278 allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
3279 additional parallel stores would require doubling the number of entries
3280 in the machine description.
3281
3282 @node Assembler
3283 @section Assembler Instructions as Expressions
3284 @cindex assembler instructions in RTL
3285
3286 @cindex @code{asm_operands}, usage
3287 The RTX code @code{asm_operands} represents a value produced by a
3288 user-specified assembler instruction.  It is used to represent
3289 an @code{asm} statement with arguments.  An @code{asm} statement with
3290 a single output operand, like this:
3291
3292 @smallexample
3293 asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
3294 @end smallexample
3295
3296 @noindent
3297 is represented using a single @code{asm_operands} RTX which represents
3298 the value that is stored in @code{outputvar}:
3299
3300 @smallexample
3301 (set @var{rtx-for-outputvar}
3302      (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
3303                    [@var{rtx-for-addition-result} @var{rtx-for-*z}]
3304                    [(asm_input:@var{m1} "g")
3305                     (asm_input:@var{m2} "di")]))
3306 @end smallexample
3307
3308 @noindent
3309 Here the operands of the @code{asm_operands} RTX are the assembler
3310 template string, the output-operand's constraint, the index-number of the
3311 output operand among the output operands specified, a vector of input
3312 operand RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The
3313 mode @var{m1} is the mode of the sum @code{x+y}; @var{m2} is that of
3314 @code{*z}.
3315
3316 When an @code{asm} statement has multiple output values, its insn has
3317 several such @code{set} RTX's inside of a @code{parallel}.  Each @code{set}
3318 contains an @code{asm_operands}; all of these share the same assembler
3319 template and vectors, but each contains the constraint for the respective
3320 output operand.  They are also distinguished by the output-operand index
3321 number, which is 0, 1, @dots{} for successive output operands.
3322
3323 @node Debug Information
3324 @section Variable Location Debug Information in RTL
3325 @cindex Variable Location Debug Information in RTL
3326
3327 Variable tracking relies on @code{MEM_EXPR} and @code{REG_EXPR}
3328 annotations to determine what user variables memory and register
3329 references refer to.
3330
3331 Variable tracking at assignments uses these notes only when they refer
3332 to variables that live at fixed locations (e.g., addressable
3333 variables, global non-automatic variables).  For variables whose
3334 location may vary, it relies on the following types of notes.
3335
3336 @table @code
3337 @findex var_location
3338 @item (var_location:@var{mode} @var{var} @var{exp} @var{stat})
3339 Binds variable @code{var}, a tree, to value @var{exp}, an RTL
3340 expression.  It appears only in @code{NOTE_INSN_VAR_LOCATION} and
3341 @code{DEBUG_INSN}s, with slightly different meanings.  @var{mode}, if
3342 present, represents the mode of @var{exp}, which is useful if it is a
3343 modeless expression.  @var{stat} is only meaningful in notes,
3344 indicating whether the variable is known to be initialized or
3345 uninitialized.
3346
3347 @findex debug_expr
3348 @item (debug_expr:@var{mode} @var{decl})
3349 Stands for the value bound to the @code{DEBUG_EXPR_DECL} @var{decl},
3350 that points back to it, within value expressions in
3351 @code{VAR_LOCATION} nodes.
3352
3353 @end table
3354
3355 @node Insns
3356 @section Insns
3357 @cindex insns
3358
3359 The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
3360 chain of objects called @dfn{insns}.  Insns are expressions with
3361 special codes that are used for no other purpose.  Some insns are
3362 actual instructions; others represent dispatch tables for @code{switch}
3363 statements; others represent labels to jump to or various sorts of
3364 declarative information.
3365
3366 In addition to its own specific data, each insn must have a unique
3367 id-number that distinguishes it from all other insns in the current
3368 function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
3369 same id-number may be present in multiple places in a function, but
3370 these copies will always be identical and will only appear inside a
3371 @code{sequence}), and chain pointers to the preceding and following
3372 insns.  These three fields occupy the same position in every insn,
3373 independent of the expression code of the insn.  They could be accessed
3374 with @code{XEXP} and @code{XINT}, but instead three special macros are
3375 always used:
3376
3377 @table @code
3378 @findex INSN_UID
3379 @item INSN_UID (@var{i})
3380 Accesses the unique id of insn @var{i}.
3381
3382 @findex PREV_INSN
3383 @item PREV_INSN (@var{i})
3384 Accesses the chain pointer to the insn preceding @var{i}.
3385 If @var{i} is the first insn, this is a null pointer.
3386
3387 @findex NEXT_INSN
3388 @item NEXT_INSN (@var{i})
3389 Accesses the chain pointer to the insn following @var{i}.
3390 If @var{i} is the last insn, this is a null pointer.
3391 @end table
3392
3393 @findex get_insns
3394 @findex get_last_insn
3395 The first insn in the chain is obtained by calling @code{get_insns}; the
3396 last insn is the result of calling @code{get_last_insn}.  Within the
3397 chain delimited by these insns, the @code{NEXT_INSN} and
3398 @code{PREV_INSN} pointers must always correspond: if @var{insn} is not
3399 the first insn,
3400
3401 @smallexample
3402 NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
3403 @end smallexample
3404
3405 @noindent
3406 is always true and if @var{insn} is not the last insn,
3407
3408 @smallexample
3409 PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
3410 @end smallexample
3411
3412 @noindent
3413 is always true.
3414
3415 After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
3416 @code{sequence} expressions, which contain a vector of insns.  The value
3417 of @code{NEXT_INSN} in all but the last of these insns is the next insn
3418 in the vector; the value of @code{NEXT_INSN} of the last insn in the vector
3419 is the same as the value of @code{NEXT_INSN} for the @code{sequence} in
3420 which it is contained.  Similar rules apply for @code{PREV_INSN}.
3421
3422 This means that the above invariants are not necessarily true for insns
3423 inside @code{sequence} expressions.  Specifically, if @var{insn} is the
3424 first insn in a @code{sequence}, @code{NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn}))}
3425 is the insn containing the @code{sequence} expression, as is the value
3426 of @code{PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn}))} if @var{insn} is the last
3427 insn in the @code{sequence} expression.  You can use these expressions
3428 to find the containing @code{sequence} expression.
3429
3430 Every insn has one of the following expression codes:
3431
3432 @table @code
3433 @findex insn
3434 @item insn
3435 The expression code @code{insn} is used for instructions that do not jump
3436 and do not do function calls.  @code{sequence} expressions are always
3437 contained in insns with code @code{insn} even if one of those insns
3438 should jump or do function calls.
3439
3440 Insns with code @code{insn} have four additional fields beyond the three
3441 mandatory ones listed above.  These four are described in a table below.
3442
3443 @findex jump_insn
3444 @item jump_insn
3445 The expression code @code{jump_insn} is used for instructions that may
3446 jump (or, more generally, may contain @code{label_ref} expressions to
3447 which @code{pc} can be set in that instruction).  If there is an
3448 instruction to return from the current function, it is recorded as a
3449 @code{jump_insn}.
3450
3451 @findex JUMP_LABEL
3452 @code{jump_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3453 accessed in the same way and in addition contain a field
3454 @code{JUMP_LABEL} which is defined once jump optimization has completed.
3455
3456 For simple conditional and unconditional jumps, this field contains
3457 the @code{code_label} to which this insn will (possibly conditionally)
3458 branch.  In a more complex jump, @code{JUMP_LABEL} records one of the
3459 labels that the insn refers to; other jump target labels are recorded
3460 as @code{REG_LABEL_TARGET} notes.  The exception is @code{addr_vec}
3461 and @code{addr_diff_vec}, where @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}
3462 and the only way to find the labels is to scan the entire body of the
3463 insn.
3464
3465 Return insns count as jumps, but since they do not refer to any
3466 labels, their @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}.
3467
3468 @findex call_insn
3469 @item call_insn
3470 The expression code @code{call_insn} is used for instructions that may do
3471 function calls.  It is important to distinguish these instructions because
3472 they imply that certain registers and memory locations may be altered
3473 unpredictably.
3474
3475 @findex CALL_INSN_FUNCTION_USAGE
3476 @code{call_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3477 accessed in the same way and in addition contain a field
3478 @code{CALL_INSN_FUNCTION_USAGE}, which contains a list (chain of
3479 @code{expr_list} expressions) containing @code{use} and @code{clobber}
3480 expressions that denote hard registers and @code{MEM}s used or
3481 clobbered by the called function.
3482
3483 A @code{MEM} generally points to a stack slots in which arguments passed
3484 to the libcall by reference (@pxref{Register Arguments,
3485 TARGET_PASS_BY_REFERENCE}) are stored.  If the argument is
3486 caller-copied (@pxref{Register Arguments, TARGET_CALLEE_COPIES}),
3487 the stack slot will be mentioned in @code{CLOBBER} and @code{USE}
3488 entries; if it's callee-copied, only a @code{USE} will appear, and the
3489 @code{MEM} may point to addresses that are not stack slots.
3490
3491 @code{CLOBBER}ed registers in this list augment registers specified in
3492 @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register Basics}).
3493
3494 @findex code_label
3495 @findex CODE_LABEL_NUMBER
3496 @item code_label
3497 A @code{code_label} insn represents a label that a jump insn can jump
3498 to.  It contains two special fields of data in addition to the three
3499 standard ones.  @code{CODE_LABEL_NUMBER} is used to hold the @dfn{label
3500 number}, a number that identifies this label uniquely among all the
3501 labels in the compilation (not just in the current function).
3502 Ultimately, the label is represented in the assembler output as an
3503 assembler label, usually of the form @samp{L@var{n}} where @var{n} is
3504 the label number.
3505
3506 When a @code{code_label} appears in an RTL expression, it normally
3507 appears within a @code{label_ref} which represents the address of
3508 the label, as a number.
3509
3510 Besides as a @code{code_label}, a label can also be represented as a
3511 @code{note} of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
3512
3513 @findex LABEL_NUSES
3514 The field @code{LABEL_NUSES} is only defined once the jump optimization
3515 phase is completed.  It contains the number of times this label is
3516 referenced in the current function.
3517
3518 @findex LABEL_KIND
3519 @findex SET_LABEL_KIND
3520 @findex LABEL_ALT_ENTRY_P
3521 @cindex alternate entry points
3522 The field @code{LABEL_KIND} differentiates four different types of
3523 labels: @code{LABEL_NORMAL}, @code{LABEL_STATIC_ENTRY},
3524 @code{LABEL_GLOBAL_ENTRY}, and @code{LABEL_WEAK_ENTRY}.  The only labels
3525 that do not have type @code{LABEL_NORMAL} are @dfn{alternate entry
3526 points} to the current function.  These may be static (visible only in
3527 the containing translation unit), global (exposed to all translation
3528 units), or weak (global, but can be overridden by another symbol with the
3529 same name).
3530
3531 Much of the compiler treats all four kinds of label identically.  Some
3532 of it needs to know whether or not a label is an alternate entry point;
3533 for this purpose, the macro @code{LABEL_ALT_ENTRY_P} is provided.  It is
3534 equivalent to testing whether @samp{LABEL_KIND (label) == LABEL_NORMAL}.
3535 The only place that cares about the distinction between static, global,
3536 and weak alternate entry points, besides the front-end code that creates
3537 them, is the function @code{output_alternate_entry_point}, in
3538 @file{final.c}.
3539
3540 To set the kind of a label, use the @code{SET_LABEL_KIND} macro.
3541
3542 @findex barrier
3543 @item barrier
3544 Barriers are placed in the instruction stream when control cannot flow
3545 past them.  They are placed after unconditional jump instructions to
3546 indicate that the jumps are unconditional and after calls to
3547 @code{volatile} functions, which do not return (e.g., @code{exit}).
3548 They contain no information beyond the three standard fields.
3549
3550 @findex note
3551 @findex NOTE_LINE_NUMBER
3552 @findex NOTE_SOURCE_FILE
3553 @item note
3554 @code{note} insns are used to represent additional debugging and
3555 declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
3556 integer which is accessed with the macro @code{NOTE_LINE_NUMBER} and a
3557 string accessed with @code{NOTE_SOURCE_FILE}.
3558
3559 If @code{NOTE_LINE_NUMBER} is positive, the note represents the
3560 position of a source line and @code{NOTE_SOURCE_FILE} is the source file name
3561 that the line came from.  These notes control generation of line
3562 number data in the assembler output.
3563
3564 Otherwise, @code{NOTE_LINE_NUMBER} is not really a line number but a
3565 code with one of the following values (and @code{NOTE_SOURCE_FILE}
3566 must contain a null pointer):
3567
3568 @table @code
3569 @findex NOTE_INSN_DELETED
3570 @item NOTE_INSN_DELETED
3571 Such a note is completely ignorable.  Some passes of the compiler
3572 delete insns by altering them into notes of this kind.
3573
3574 @findex NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3575 @item NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3576 This marks what used to be a @code{code_label}, but was not used for other
3577 purposes than taking its address and was transformed to mark that no
3578 code jumps to it.
3579
3580 @findex NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3581 @findex NOTE_INSN_BLOCK_END
3582 @item NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3583 @itemx NOTE_INSN_BLOCK_END
3584 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3585 of a level of scoping of variable names.  They control the output
3586 of debugging information.
3587
3588 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3589 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_END
3590 @item NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3591 @itemx NOTE_INSN_EH_REGION_END
3592 These types of notes indicate the position of the beginning and end of a
3593 level of scoping for exception handling.  @code{NOTE_BLOCK_NUMBER}
3594 identifies which @code{CODE_LABEL} or @code{note} of type
3595 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} is associated with the given region.
3596
3597 @findex NOTE_INSN_LOOP_BEG
3598 @findex NOTE_INSN_LOOP_END
3599 @item NOTE_INSN_LOOP_BEG
3600 @itemx NOTE_INSN_LOOP_END
3601 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3602 of a @code{while} or @code{for} loop.  They enable the loop optimizer
3603 to find loops quickly.
3604
3605 @findex NOTE_INSN_LOOP_CONT
3606 @item NOTE_INSN_LOOP_CONT
3607 Appears at the place in a loop that @code{continue} statements jump to.
3608
3609 @findex NOTE_INSN_LOOP_VTOP
3610 @item NOTE_INSN_LOOP_VTOP
3611 This note indicates the place in a loop where the exit test begins for
3612 those loops in which the exit test has been duplicated.  This position
3613 becomes another virtual start of the loop when considering loop
3614 invariants.
3615
3616 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3617 @item NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3618 Appears at the start of the function body, after the function
3619 prologue.
3620
3621 @findex NOTE_INSN_VAR_LOCATION
3622 @findex NOTE_VAR_LOCATION
3623 @item NOTE_INSN_VAR_LOCATION
3624 This note is used to generate variable location debugging information.
3625 It indicates that the user variable in its @code{VAR_LOCATION} operand
3626 is at the location given in the RTL expression, or holds a value that
3627 can be computed by evaluating the RTL expression from that static
3628 point in the program up to the next such note for the same user
3629 variable.
3630
3631 @end table
3632
3633 These codes are printed symbolically when they appear in debugging dumps.
3634
3635 @findex debug_insn
3636 @findex INSN_VAR_LOCATION
3637 @item debug_insn
3638 The expression code @code{debug_insn} is used for pseudo-instructions
3639 that hold debugging information for variable tracking at assignments
3640 (see @option{-fvar-tracking-assignments} option).  They are the RTL
3641 representation of @code{GIMPLE_DEBUG} statements
3642 (@ref{@code{GIMPLE_DEBUG}}), with a @code{VAR_LOCATION} operand that
3643 binds a user variable tree to an RTL representation of the
3644 @code{value} in the corresponding statement.  A @code{DEBUG_EXPR} in
3645 it stands for the value bound to the corresponding
3646 @code{DEBUG_EXPR_DECL}.
3647
3648 Throughout optimization passes, binding information is kept in
3649 pseudo-instruction form, so that, unlike notes, it gets the same
3650 treatment and adjustments that regular instructions would.  It is the
3651 variable tracking pass that turns these pseudo-instructions into var
3652 location notes, analyzing control flow, value equivalences and changes
3653 to registers and memory referenced in value expressions, propagating
3654 the values of debug temporaries and determining expressions that can
3655 be used to compute the value of each user variable at as many points
3656 (ranges, actually) in the program as possible.
3657
3658 Unlike @code{NOTE_INSN_VAR_LOCATION}, the value expression in an
3659 @code{INSN_VAR_LOCATION} denotes a value at that specific point in the
3660 program, rather than an expression that can be evaluated at any later
3661 point before an overriding @code{VAR_LOCATION} is encountered.  E.g.,
3662 if a user variable is bound to a @code{REG} and then a subsequent insn
3663 modifies the @code{REG}, the note location would keep mapping the user
3664 variable to the register across the insn, whereas the insn location
3665 would keep the variable bound to the value, so that the variable
3666 tracking pass would emit another location note for the variable at the
3667 point in which the register is modified.
3668
3669 @end table
3670
3671 @cindex @code{TImode}, in @code{insn}
3672 @cindex @code{HImode}, in @code{insn}
3673 @cindex @code{QImode}, in @code{insn}
3674 The machine mode of an insn is normally @code{VOIDmode}, but some
3675 phases use the mode for various purposes.
3676
3677 The common subexpression elimination pass sets the mode of an insn to
3678 @code{QImode} when it is the first insn in a block that has already
3679 been processed.
3680
3681 The second Haifa scheduling pass, for targets that can multiple issue,
3682 sets the mode of an insn to @code{TImode} when it is believed that the
3683 instruction begins an issue group.  That is, when the instruction
3684 cannot issue simultaneously with the previous.  This may be relied on
3685 by later passes, in particular machine-dependent reorg.
3686
3687 Here is a table of the extra fields of @code{insn}, @code{jump_insn}
3688 and @code{call_insn} insns:
3689
3690 @table @code
3691 @findex PATTERN
3692 @item PATTERN (@var{i})
3693 An expression for the side effect performed by this insn.  This must
3694 be one of the following codes: @code{set}, @code{call}, @code{use},
3695 @code{clobber}, @code{return}, @code{simple_return}, @code{asm_input},
3696 @code{asm_output}, @code{addr_vec}, @code{addr_diff_vec},
3697 @code{trap_if}, @code{unspec}, @code{unspec_volatile},
3698 @code{parallel}, @code{cond_exec}, or @code{sequence}.  If it is a
3699 @code{parallel}, each element of the @code{parallel} must be one these
3700 codes, except that @code{parallel} expressions cannot be nested and
3701 @code{addr_vec} and @code{addr_diff_vec} are not permitted inside a
3702 @code{parallel} expression.
3703
3704 @findex INSN_CODE
3705 @item INSN_CODE (@var{i})
3706 An integer that says which pattern in the machine description matches
3707 this insn, or @minus{}1 if the matching has not yet been attempted.
3708
3709 Such matching is never attempted and this field remains @minus{}1 on an insn
3710 whose pattern consists of a single @code{use}, @code{clobber},
3711 @code{asm_input}, @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} expression.
3712
3713 @findex asm_noperands
3714 Matching is also never attempted on insns that result from an @code{asm}
3715 statement.  These contain at least one @code{asm_operands} expression.
3716 The function @code{asm_noperands} returns a non-negative value for
3717 such insns.
3718
3719 In the debugging output, this field is printed as a number followed by
3720 a symbolic representation that locates the pattern in the @file{md}
3721 file as some small positive or negative offset from a named pattern.
3722
3723 @findex LOG_LINKS
3724 @item LOG_LINKS (@var{i})
3725 A list (chain of @code{insn_list} expressions) giving information about
3726 dependencies between instructions within a basic block.  Neither a jump
3727 nor a label may come between the related insns.  These are only used by
3728 the schedulers and by combine.  This is a deprecated data structure.
3729 Def-use and use-def chains are now preferred.
3730
3731 @findex REG_NOTES
3732 @item REG_NOTES (@var{i})
3733 A list (chain of @code{expr_list} and @code{insn_list} expressions)
3734 giving miscellaneous information about the insn.  It is often
3735 information pertaining to the registers used in this insn.
3736 @end table
3737
3738 The @code{LOG_LINKS} field of an insn is a chain of @code{insn_list}
3739 expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn,
3740 and the second is another @code{insn_list} expression (the next one in
3741 the chain).  The last @code{insn_list} in the chain has a null pointer
3742 as second operand.  The significant thing about the chain is which
3743 insns appear in it (as first operands of @code{insn_list}
3744 expressions).  Their order is not significant.
3745
3746 This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a null
3747 pointer until then.  Flow only adds links for those data dependencies
3748 which can be used for instruction combination.  For each insn, the flow
3749 analysis pass adds a link to insns which store into registers values
3750 that are used for the first time in this insn.
3751
3752 The @code{REG_NOTES} field of an insn is a chain similar to the
3753 @code{LOG_LINKS} field but it includes @code{expr_list} expressions in
3754 addition to @code{insn_list} expressions.  There are several kinds of
3755 register notes, which are distinguished by the machine mode, which in a
3756 register note is really understood as being an @code{enum reg_note}.
3757 The first operand @var{op} of the note is data whose meaning depends on
3758 the kind of note.
3759
3760 @findex REG_NOTE_KIND
3761 @findex PUT_REG_NOTE_KIND
3762 The macro @code{REG_NOTE_KIND (@var{x})} returns the kind of
3763 register note.  Its counterpart, the macro @code{PUT_REG_NOTE_KIND
3764 (@var{x}, @var{newkind})} sets the register note type of @var{x} to be
3765 @var{newkind}.
3766
3767 Register notes are of three classes: They may say something about an
3768 input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
3769 they may create a linkage between two insns.  There are also a set
3770 of values that are only used in @code{LOG_LINKS}.
3771
3772 These register notes annotate inputs to an insn:
3773
3774 @table @code
3775 @findex REG_DEAD
3776 @item REG_DEAD
3777 The value in @var{op} dies in this insn; that is to say, altering the
3778 value immediately after this insn would not affect the future behavior
3779 of the program.
3780
3781 It does not follow that the register @var{op} has no useful value after
3782 this insn since @var{op} is not necessarily modified by this insn.
3783 Rather, no subsequent instruction uses the contents of @var{op}.
3784
3785 @findex REG_UNUSED
3786 @item REG_UNUSED
3787 The register @var{op} being set by this insn will not be used in a
3788 subsequent insn.  This differs from a @code{REG_DEAD} note, which
3789 indicates that the value in an input will not be used subsequently.
3790 These two notes are independent; both may be present for the same
3791 register.
3792
3793 @findex REG_INC
3794 @item REG_INC
3795 The register @var{op} is incremented (or decremented; at this level
3796 there is no distinction) by an embedded side effect inside this insn.
3797 This means it appears in a @code{post_inc}, @code{pre_inc},
3798 @code{post_dec} or @code{pre_dec} expression.
3799
3800 @findex REG_NONNEG
3801 @item REG_NONNEG
3802 The register @var{op} is known to have a nonnegative value when this
3803 insn is reached.  This is used so that decrement and branch until zero
3804 instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
3805
3806 The @code{REG_NONNEG} note is added to insns only if the machine
3807 description has a @samp{decrement_and_branch_until_zero} pattern.
3808
3809 @findex REG_LABEL_OPERAND
3810 @item REG_LABEL_OPERAND
3811 This insn uses @var{op}, a @code{code_label} or a @code{note} of type
3812 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}, but is not a @code{jump_insn}, or it
3813 is a @code{jump_insn} that refers to the operand as an ordinary
3814 operand.  The label may still eventually be a jump target, but if so
3815 in an indirect jump in a subsequent insn.  The presence of this note
3816 allows jump optimization to be aware that @var{op} is, in fact, being
3817 used, and flow optimization to build an accurate flow graph.
3818
3819 @findex REG_LABEL_TARGET
3820 @item REG_LABEL_TARGET
3821 This insn is a @code{jump_insn} but not an @code{addr_vec} or
3822 @code{addr_diff_vec}.  It uses @var{op}, a @code{code_label} as a
3823 direct or indirect jump target.  Its purpose is similar to that of
3824 @code{REG_LABEL_OPERAND}.  This note is only present if the insn has
3825 multiple targets; the last label in the insn (in the highest numbered
3826 insn-field) goes into the @code{JUMP_LABEL} field and does not have a
3827 @code{REG_LABEL_TARGET} note.  @xref{Insns, JUMP_LABEL}.
3828
3829 @findex REG_CROSSING_JUMP
3830 @item REG_CROSSING_JUMP
3831 This insn is a branching instruction (either an unconditional jump or
3832 an indirect jump) which crosses between hot and cold sections, which
3833 could potentially be very far apart in the executable.  The presence
3834 of this note indicates to other optimizations that this branching
3835 instruction should not be ``collapsed'' into a simpler branching
3836 construct.  It is used when the optimization to partition basic blocks
3837 into hot and cold sections is turned on.
3838
3839 @findex REG_SETJMP
3840 @item REG_SETJMP
3841 Appears attached to each @code{CALL_INSN} to @code{setjmp} or a
3842 related function.
3843 @end table
3844
3845 The following notes describe attributes of outputs of an insn:
3846
3847 @table @code
3848 @findex REG_EQUIV
3849 @findex REG_EQUAL
3850 @item REG_EQUIV
3851 @itemx REG_EQUAL
3852 This note is only valid on an insn that sets only one register and
3853 indicates that that register will be equal to @var{op} at run time; the
3854 scope of this equivalence differs between the two types of notes.  The
3855 value which the insn explicitly copies into the register may look
3856 different from @var{op}, but they will be equal at run time.  If the
3857 output of the single @code{set} is a @code{strict_low_part} expression,
3858 the note refers to the register that is contained in @code{SUBREG_REG}
3859 of the @code{subreg} expression.
3860
3861 For @code{REG_EQUIV}, the register is equivalent to @var{op} throughout
3862 the entire function, and could validly be replaced in all its
3863 occurrences by @var{op}.  (``Validly'' here refers to the data flow of
3864 the program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
3865 example, when a constant is loaded into a register that is never
3866 assigned any other value, this kind of note is used.
3867
3868 When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a function,
3869 a note of this kind records that the register is equivalent to the stack
3870 slot where the parameter was passed.  Although in this case the register
3871 may be set by other insns, it is still valid to replace the register
3872 by the stack slot throughout the function.
3873
3874 A @code{REG_EQUIV} note is also used on an instruction which copies a
3875 register parameter into a pseudo-register at entry to a function, if
3876 there is a stack slot where that parameter could be stored.  Although
3877 other insns may set the pseudo-register, it is valid for the compiler to
3878 replace the pseudo-register by stack slot throughout the function,
3879 provided the compiler ensures that the stack slot is properly
3880 initialized by making the replacement in the initial copy instruction as
3881 well.  This is used on machines for which the calling convention
3882 allocates stack space for register parameters.  See
3883 @code{REG_PARM_STACK_SPACE} in @ref{Stack Arguments}.
3884
3885 In the case of @code{REG_EQUAL}, the register that is set by this insn
3886 will be equal to @var{op} at run time at the end of this insn but not
3887 necessarily elsewhere in the function.  In this case, @var{op}
3888 is typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence of
3889 insns such as a library call is used to perform an arithmetic operation,
3890 this kind of note is attached to the insn that produces or copies the
3891 final value.
3892
3893 These two notes are used in different ways by the compiler passes.
3894 @code{REG_EQUAL} is used by passes prior to register allocation (such as
3895 common subexpression elimination and loop optimization) to tell them how
3896 to think of that value.  @code{REG_EQUIV} notes are used by register
3897 allocation to indicate that there is an available substitute expression
3898 (either a constant or a @code{mem} expression for the location of a
3899 parameter on the stack) that may be used in place of a register if
3900 insufficient registers are available.
3901
3902 Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
3903 @code{REG_EQUIV} note and are not useful to the early optimization
3904 passes and pseudo registers that are equivalent to a memory location
3905 throughout their entire life, which is not detected until later in
3906 the compilation, all equivalences are initially indicated by an attached
3907 @code{REG_EQUAL} note.  In the early stages of register allocation, a
3908 @code{REG_EQUAL} note is changed into a @code{REG_EQUIV} note if
3909 @var{op} is a constant and the insn represents the only set of its
3910 destination register.
3911
3912 Thus, compiler passes prior to register allocation need only check for
3913 @code{REG_EQUAL} notes and passes subsequent to register allocation
3914 need only check for @code{REG_EQUIV} notes.
3915 @end table
3916
3917 These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs: one
3918 insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which has
3919 the inverse note pointing back to the first insn.
3920
3921 @table @code
3922 @findex REG_CC_SETTER
3923 @findex REG_CC_USER
3924 @item REG_CC_SETTER
3925 @itemx REG_CC_USER
3926 On machines that use @code{cc0}, the insns which set and use @code{cc0}
3927 set and use @code{cc0} are adjacent.  However, when branch delay slot
3928 filling is done, this may no longer be true.  In this case a
3929 @code{REG_CC_USER} note will be placed on the insn setting @code{cc0} to
3930 point to the insn using @code{cc0} and a @code{REG_CC_SETTER} note will
3931 be placed on the insn using @code{cc0} to point to the insn setting
3932 @code{cc0}.
3933 @end table
3934
3935 These values are only used in the @code{LOG_LINKS} field, and indicate
3936 the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
3937 a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
3938 they simply have mode @code{VOIDmode}, and are printed without any
3939 descriptive text.
3940
3941 @table @code
3942 @findex REG_DEP_TRUE
3943 @item REG_DEP_TRUE
3944 This indicates a true dependence (a read after write dependence).
3945
3946 @findex REG_DEP_OUTPUT
3947 @item REG_DEP_OUTPUT
3948 This indicates an output dependence (a write after write dependence).
3949
3950 @findex REG_DEP_ANTI
3951 @item REG_DEP_ANTI
3952 This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
3953
3954 @end table
3955
3956 These notes describe information gathered from gcov profile data.  They
3957 are stored in the @code{REG_NOTES} field of an insn as an
3958 @code{expr_list}.
3959
3960 @table @code
3961 @findex REG_BR_PROB
3962 @item REG_BR_PROB
3963 This is used to specify the ratio of branches to non-branches of a
3964 branch insn according to the profile data.  The value is stored as a
3965 value between 0 and REG_BR_PROB_BASE; larger values indicate a higher
3966 probability that the branch will be taken.
3967
3968 @findex REG_BR_PRED
3969 @item REG_BR_PRED
3970 These notes are found in JUMP insns after delayed branch scheduling
3971 has taken place.  They indicate both the direction and the likelihood
3972 of the JUMP@.  The format is a bitmask of ATTR_FLAG_* values.
3973
3974 @findex REG_FRAME_RELATED_EXPR
3975 @item REG_FRAME_RELATED_EXPR
3976 This is used on an RTX_FRAME_RELATED_P insn wherein the attached expression
3977 is used in place of the actual insn pattern.  This is done in cases where
3978 the pattern is either complex or misleading.
3979 @end table
3980
3981 For convenience, the machine mode in an @code{insn_list} or
3982 @code{expr_list} is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
3983
3984 @findex insn_list
3985 @findex expr_list
3986 The only difference between the expression codes @code{insn_list} and
3987 @code{expr_list} is that the first operand of an @code{insn_list} is
3988 assumed to be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's
3989 unique id; the first operand of an @code{expr_list} is printed in the
3990 ordinary way as an expression.
3991
3992 @node Calls
3993 @section RTL Representation of Function-Call Insns
3994 @cindex calling functions in RTL
3995 @cindex RTL function-call insns
3996 @cindex function-call insns
3997
3998 Insns that call subroutines have the RTL expression code @code{call_insn}.
3999 These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a special
4000 RTL expression code, @code{call}.
4001
4002 @cindex @code{call} usage
4003 A @code{call} expression has two operands, as follows:
4004
4005 @smallexample
4006 (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes})
4007 @end smallexample
4008
4009 @noindent
4010 Here @var{nbytes} is an operand that represents the number of bytes of
4011 argument data being passed to the subroutine, @var{fm} is a machine mode
4012 (which must equal as the definition of the @code{FUNCTION_MODE} macro in
4013 the machine description) and @var{addr} represents the address of the
4014 subroutine.
4015
4016 For a subroutine that returns no value, the @code{call} expression as
4017 shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
4018 also contain @code{use} or @code{clobber} expressions.
4019
4020 @cindex @code{BLKmode}, and function return values
4021 For a subroutine that returns a value whose mode is not @code{BLKmode},
4022 the value is returned in a hard register.  If this register's number is
4023 @var{r}, then the body of the call insn looks like this:
4024
4025 @smallexample
4026 (set (reg:@var{m} @var{r})
4027      (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes}))
4028 @end smallexample
4029
4030 @noindent
4031 This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
4032 appropriate register receives a useful value in this insn.
4033
4034 When a subroutine returns a @code{BLKmode} value, it is handled by
4035 passing to the subroutine the address of a place to store the value.
4036 So the call insn itself does not ``return'' any value, and it has the
4037 same RTL form as a call that returns nothing.
4038
4039 On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
4040 for example to contain the return address.  @code{call_insn} insns
4041 on these machines should have a body which is a @code{parallel}
4042 that contains both the @code{call} expression and @code{clobber}
4043 expressions that indicate which registers are destroyed.  Similarly,
4044 if the call instruction requires some register other than the stack
4045 pointer that is not explicitly mentioned in its RTL, a @code{use}
4046 subexpression should mention that register.
4047
4048 Functions that are called are assumed to modify all registers listed in
4049 the configuration macro @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
4050 Basics}) and, with the exception of @code{const} functions and library
4051 calls, to modify all of memory.
4052
4053 Insns containing just @code{use} expressions directly precede the
4054 @code{call_insn} insn to indicate which registers contain inputs to the
4055 function.  Similarly, if registers other than those in
4056 @code{CALL_USED_REGISTERS} are clobbered by the called function, insns
4057 containing a single @code{clobber} follow immediately after the call to
4058 indicate which registers.
4059
4060 @node Sharing
4061 @section Structure Sharing Assumptions
4062 @cindex sharing of RTL components
4063 @cindex RTL structure sharing assumptions
4064
4065 The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are unique;
4066 there do not exist two distinct objects representing the same value.
4067 In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL expression
4068 object of a certain kind appears in more than one place in the
4069 containing structure.
4070
4071 These assumptions refer to a single function; except for the RTL
4072 objects that describe global variables and external functions,
4073 and a few standard objects such as small integer constants,
4074 no RTL objects are common to two functions.
4075
4076 @itemize @bullet
4077 @cindex @code{reg}, RTL sharing
4078 @item
4079 Each pseudo-register has only a single @code{reg} object to represent it,
4080 and therefore only a single machine mode.
4081
4082 @cindex symbolic label
4083 @cindex @code{symbol_ref}, RTL sharing
4084 @item
4085 For any symbolic label, there is only one @code{symbol_ref} object
4086 referring to it.
4087
4088 @cindex @code{const_int}, RTL sharing
4089 @item
4090 All @code{const_int} expressions with equal values are shared.
4091
4092 @cindex @code{pc}, RTL sharing
4093 @item
4094 There is only one @code{pc} expression.
4095
4096 @cindex @code{cc0}, RTL sharing
4097 @item
4098 There is only one @code{cc0} expression.
4099
4100 @cindex @code{const_double}, RTL sharing
4101 @item
4102 There is only one @code{const_double} expression with value 0 for
4103 each floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
4104
4105 @cindex @code{const_vector}, RTL sharing
4106 @item
4107 There is only one @code{const_vector} expression with value 0 for
4108 each vector mode, be it an integer or a double constant vector.
4109
4110 @cindex @code{label_ref}, RTL sharing
4111 @cindex @code{scratch}, RTL sharing
4112 @item
4113 No @code{label_ref} or @code{scratch} appears in more than one place in
4114 the RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
4115 the insns in the function and assume that each time a @code{label_ref}
4116 or @code{scratch} is seen it is distinct from all others that are seen.
4117
4118 @cindex @code{mem}, RTL sharing
4119 @item
4120 Only one @code{mem} object is normally created for each static
4121 variable or stack slot, so these objects are frequently shared in all
4122 the places they appear.  However, separate but equal objects for these
4123 variables are occasionally made.
4124
4125 @cindex @code{asm_operands}, RTL sharing
4126 @item
4127 When a single @code{asm} statement has multiple output operands, a
4128 distinct @code{asm_operands} expression is made for each output operand.
4129 However, these all share the vector which contains the sequence of input
4130 operands.  This sharing is used later on to test whether two
4131 @code{asm_operands} expressions come from the same statement, so all
4132 optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
4133 vector at all.
4134
4135 @item
4136 No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
4137 except as described above.  Many passes of the compiler rely on this
4138 by assuming that they can modify RTL objects in place without unwanted
4139 side-effects on other insns.
4140
4141 @findex unshare_all_rtl
4142 @item
4143 During initial RTL generation, shared structure is freely introduced.
4144 After all the RTL for a function has been generated, all shared
4145 structure is copied by @code{unshare_all_rtl} in @file{emit-rtl.c},
4146 after which the above rules are guaranteed to be followed.
4147
4148 @findex copy_rtx_if_shared
4149 @item
4150 During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
4151 temporarily.  However, the shared structure is copied before the
4152 combiner is finished with the insn.  This is done by calling
4153 @code{copy_rtx_if_shared}, which is a subroutine of
4154 @code{unshare_all_rtl}.
4155 @end itemize
4156
4157 @node Reading RTL
4158 @section Reading RTL
4159
4160 To read an RTL object from a file, call @code{read_rtx}.  It takes one
4161 argument, a stdio stream, and returns a single RTL object.  This routine
4162 is defined in @file{read-rtl.c}.  It is not available in the compiler
4163 itself, only the various programs that generate the compiler back end
4164 from the machine description.
4165
4166 People frequently have the idea of using RTL stored as text in a file as
4167 an interface between a language front end and the bulk of GCC@.  This
4168 idea is not feasible.
4169
4170 GCC was designed to use RTL internally only.  Correct RTL for a given
4171 program is very dependent on the particular target machine.  And the RTL
4172 does not contain all the information about the program.
4173
4174 The proper way to interface GCC to a new language front end is with
4175 the ``tree'' data structure, described in the files @file{tree.h} and
4176 @file{tree.def}.  The documentation for this structure (@pxref{GENERIC})
4177 is incomplete.