OSDN Git Service

79c7deb47e16393766ed535241dc628774b516ba
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / doc / rtl.texi
1 @c Copyright (C) 1988, 1989, 1992, 1994, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001
2 @c Free Software Foundation, Inc.
3 @c This is part of the GCC manual.
4 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
5
6 @node RTL
7 @chapter RTL Representation
8 @cindex RTL representation
9 @cindex representation of RTL
10 @cindex Register Transfer Language (RTL)
11
12 Most of the work of the compiler is done on an intermediate representation
13 called register transfer language.  In this language, the instructions to be
14 output are described, pretty much one by one, in an algebraic form that
15 describes what the instruction does.
16
17 RTL is inspired by Lisp lists.  It has both an internal form, made up of
18 structures that point at other structures, and a textual form that is used
19 in the machine description and in printed debugging dumps.  The textual
20 form uses nested parentheses to indicate the pointers in the internal form.
21
22 @menu
23 * RTL Objects::       Expressions vs vectors vs strings vs integers.
24 * RTL Classes::       Categories of RTL expression objects, and their structure.
25 * Accessors::         Macros to access expression operands or vector elts.
26 * Flags::             Other flags in an RTL expression.
27 * Machine Modes::     Describing the size and format of a datum.
28 * Constants::         Expressions with constant values.
29 * Regs and Memory::   Expressions representing register contents or memory.
30 * Arithmetic::        Expressions representing arithmetic on other expressions.
31 * Comparisons::       Expressions representing comparison of expressions.
32 * Bit-Fields::        Expressions representing bit-fields in memory or reg.
33 * Vector Operations:: Expressions involving vector datatypes.
34 * Conversions::       Extending, truncating, floating or fixing.
35 * RTL Declarations::  Declaring volatility, constancy, etc.
36 * Side Effects::      Expressions for storing in registers, etc.
37 * Incdec::            Embedded side-effects for autoincrement addressing.
38 * Assembler::         Representing @code{asm} with operands.
39 * Insns::             Expression types for entire insns.
40 * Calls::             RTL representation of function call insns.
41 * Sharing::           Some expressions are unique; others *must* be copied.
42 * Reading RTL::       Reading textual RTL from a file.
43 @end menu
44
45 @node RTL Objects
46 @section RTL Object Types
47 @cindex RTL object types
48
49 @cindex RTL integers
50 @cindex RTL strings
51 @cindex RTL vectors
52 @cindex RTL expression
53 @cindex RTX (See RTL)
54 RTL uses five kinds of objects: expressions, integers, wide integers,
55 strings and vectors.  Expressions are the most important ones.  An RTL
56 expression (``RTX'', for short) is a C structure, but it is usually
57 referred to with a pointer; a type that is given the typedef name
58 @code{rtx}.
59
60 An integer is simply an @code{int}; their written form uses decimal digits.
61 A wide integer is an integral object whose type is @code{HOST_WIDE_INT}
62 (@pxref{Config}); their written form uses decimal digits.
63
64 A string is a sequence of characters.  In core it is represented as a
65 @code{char *} in usual C fashion, and it is written in C syntax as well.
66 However, strings in RTL may never be null.  If you write an empty string in
67 a machine description, it is represented in core as a null pointer rather
68 than as a pointer to a null character.  In certain contexts, these null
69 pointers instead of strings are valid.  Within RTL code, strings are most
70 commonly found inside @code{symbol_ref} expressions, but they appear in
71 other contexts in the RTL expressions that make up machine descriptions.
72
73 In a machine description, strings are normally written with double
74 quotes, as you would in C.  However, strings in machine descriptions may
75 extend over many lines, which is invalid C, and adjacent string
76 constants are not concatenated as they are in C.  Any string constant
77 may be surrounded with a single set of parentheses.  Sometimes this
78 makes the machine description easier to read.
79
80 There is also a special syntax for strings, which can be useful when C
81 code is embedded in a machine description.  Wherever a string can
82 appear, it is also valid to write a C-style brace block.  The entire
83 brace block, including the outermost pair of braces, is considered to be
84 the string constant.  Double quote characters inside the braces are not
85 special.  Therefore, if you write string constants in the C code, you
86 need not escape each quote character with a backslash.
87
88 A vector contains an arbitrary number of pointers to expressions.  The
89 number of elements in the vector is explicitly present in the vector.
90 The written form of a vector consists of square brackets
91 (@samp{[@dots{}]}) surrounding the elements, in sequence and with
92 whitespace separating them.  Vectors of length zero are not created;
93 null pointers are used instead.
94
95 @cindex expression codes
96 @cindex codes, RTL expression
97 @findex GET_CODE
98 @findex PUT_CODE
99 Expressions are classified by @dfn{expression codes} (also called RTX
100 codes).  The expression code is a name defined in @file{rtl.def}, which is
101 also (in upper case) a C enumeration constant.  The possible expression
102 codes and their meanings are machine-independent.  The code of an RTX can
103 be extracted with the macro @code{GET_CODE (@var{x})} and altered with
104 @code{PUT_CODE (@var{x}, @var{newcode})}.
105
106 The expression code determines how many operands the expression contains,
107 and what kinds of objects they are.  In RTL, unlike Lisp, you cannot tell
108 by looking at an operand what kind of object it is.  Instead, you must know
109 from its context---from the expression code of the containing expression.
110 For example, in an expression of code @code{subreg}, the first operand is
111 to be regarded as an expression and the second operand as an integer.  In
112 an expression of code @code{plus}, there are two operands, both of which
113 are to be regarded as expressions.  In a @code{symbol_ref} expression,
114 there is one operand, which is to be regarded as a string.
115
116 Expressions are written as parentheses containing the name of the
117 expression type, its flags and machine mode if any, and then the operands
118 of the expression (separated by spaces).
119
120 Expression code names in the @samp{md} file are written in lower case,
121 but when they appear in C code they are written in upper case.  In this
122 manual, they are shown as follows: @code{const_int}.
123
124 @cindex (nil)
125 @cindex nil
126 In a few contexts a null pointer is valid where an expression is normally
127 wanted.  The written form of this is @code{(nil)}.
128
129 @node RTL Classes
130 @section RTL Classes and Formats
131 @cindex RTL classes
132 @cindex classes of RTX codes
133 @cindex RTX codes, classes of
134 @findex GET_RTX_CLASS
135
136 The various expression codes are divided into several @dfn{classes},
137 which are represented by single characters.  You can determine the class
138 of an RTX code with the macro @code{GET_RTX_CLASS (@var{code})}.
139 Currently, @file{rtx.def} defines these classes:
140
141 @table @code
142 @item o
143 An RTX code that represents an actual object, such as a register
144 (@code{REG}) or a memory location (@code{MEM}, @code{SYMBOL_REF}).
145 Constants and basic transforms on objects (@code{ADDRESSOF},
146 @code{HIGH}, @code{LO_SUM}) are also included.  Note that @code{SUBREG}
147 and @code{STRICT_LOW_PART} are not in this class, but in class @code{x}.
148
149 @item <
150 An RTX code for a comparison, such as @code{NE} or @code{LT}.
151
152 @item 1
153 An RTX code for a unary arithmetic operation, such as @code{NEG},
154 @code{NOT}, or @code{ABS}.  This category also includes value extension
155 (sign or zero) and conversions between integer and floating point.
156
157 @item c
158 An RTX code for a commutative binary operation, such as @code{PLUS} or
159 @code{AND}.  @code{NE} and @code{EQ} are comparisons, so they have class
160 @code{<}.
161
162 @item 2
163 An RTX code for a non-commutative binary operation, such as @code{MINUS},
164 @code{DIV}, or @code{ASHIFTRT}.
165
166 @item b
167 An RTX code for a bit-field operation.  Currently only
168 @code{ZERO_EXTRACT} and @code{SIGN_EXTRACT}.  These have three inputs
169 and are lvalues (so they can be used for insertion as well).
170 @xref{Bit-Fields}.
171
172 @item 3
173 An RTX code for other three input operations.  Currently only
174 @code{IF_THEN_ELSE}.
175
176 @item i
177 An RTX code for an entire instruction:  @code{INSN}, @code{JUMP_INSN}, and
178 @code{CALL_INSN}.  @xref{Insns}.
179
180 @item m
181 An RTX code for something that matches in insns, such as
182 @code{MATCH_DUP}.  These only occur in machine descriptions.
183
184 @item a
185 An RTX code for an auto-increment addressing mode, such as
186 @code{POST_INC}.
187
188 @item x
189 All other RTX codes.  This category includes the remaining codes used
190 only in machine descriptions (@code{DEFINE_*}, etc.).  It also includes
191 all the codes describing side effects (@code{SET}, @code{USE},
192 @code{CLOBBER}, etc.) and the non-insns that may appear on an insn
193 chain, such as @code{NOTE}, @code{BARRIER}, and @code{CODE_LABEL}.
194 @end table
195
196 @cindex RTL format
197 For each expression code, @file{rtl.def} specifies the number of
198 contained objects and their kinds using a sequence of characters
199 called the @dfn{format} of the expression code.  For example,
200 the format of @code{subreg} is @samp{ei}.
201
202 @cindex RTL format characters
203 These are the most commonly used format characters:
204
205 @table @code
206 @item e
207 An expression (actually a pointer to an expression).
208
209 @item i
210 An integer.
211
212 @item w
213 A wide integer.
214
215 @item s
216 A string.
217
218 @item E
219 A vector of expressions.
220 @end table
221
222 A few other format characters are used occasionally:
223
224 @table @code
225 @item u
226 @samp{u} is equivalent to @samp{e} except that it is printed differently
227 in debugging dumps.  It is used for pointers to insns.
228
229 @item n
230 @samp{n} is equivalent to @samp{i} except that it is printed differently
231 in debugging dumps.  It is used for the line number or code number of a
232 @code{note} insn.
233
234 @item S
235 @samp{S} indicates a string which is optional.  In the RTL objects in
236 core, @samp{S} is equivalent to @samp{s}, but when the object is read,
237 from an @samp{md} file, the string value of this operand may be omitted.
238 An omitted string is taken to be the null string.
239
240 @item V
241 @samp{V} indicates a vector which is optional.  In the RTL objects in
242 core, @samp{V} is equivalent to @samp{E}, but when the object is read
243 from an @samp{md} file, the vector value of this operand may be omitted.
244 An omitted vector is effectively the same as a vector of no elements.
245
246 @item 0
247 @samp{0} means a slot whose contents do not fit any normal category.
248 @samp{0} slots are not printed at all in dumps, and are often used in
249 special ways by small parts of the compiler.
250 @end table
251
252 There are macros to get the number of operands and the format
253 of an expression code:
254
255 @table @code
256 @findex GET_RTX_LENGTH
257 @item GET_RTX_LENGTH (@var{code})
258 Number of operands of an RTX of code @var{code}.
259
260 @findex GET_RTX_FORMAT
261 @item GET_RTX_FORMAT (@var{code})
262 The format of an RTX of code @var{code}, as a C string.
263 @end table
264
265 Some classes of RTX codes always have the same format.  For example, it
266 is safe to assume that all comparison operations have format @code{ee}.
267
268 @table @code
269 @item 1
270 All codes of this class have format @code{e}.
271
272 @item <
273 @itemx c
274 @itemx 2
275 All codes of these classes have format @code{ee}.
276
277 @item b
278 @itemx 3
279 All codes of these classes have format @code{eee}.
280
281 @item i
282 All codes of this class have formats that begin with @code{iuueiee}.
283 @xref{Insns}.  Note that not all RTL objects linked onto an insn chain
284 are of class @code{i}.
285
286 @item o
287 @itemx m
288 @itemx x
289 You can make no assumptions about the format of these codes.
290 @end table
291
292 @node Accessors
293 @section Access to Operands
294 @cindex accessors
295 @cindex access to operands
296 @cindex operand access
297
298 @findex XEXP
299 @findex XINT
300 @findex XWINT
301 @findex XSTR
302 Operands of expressions are accessed using the macros @code{XEXP},
303 @code{XINT}, @code{XWINT} and @code{XSTR}.  Each of these macros takes
304 two arguments: an expression-pointer (RTX) and an operand number
305 (counting from zero).  Thus,
306
307 @example
308 XEXP (@var{x}, 2)
309 @end example
310
311 @noindent
312 accesses operand 2 of expression @var{x}, as an expression.
313
314 @example
315 XINT (@var{x}, 2)
316 @end example
317
318 @noindent
319 accesses the same operand as an integer.  @code{XSTR}, used in the same
320 fashion, would access it as a string.
321
322 Any operand can be accessed as an integer, as an expression or as a string.
323 You must choose the correct method of access for the kind of value actually
324 stored in the operand.  You would do this based on the expression code of
325 the containing expression.  That is also how you would know how many
326 operands there are.
327
328 For example, if @var{x} is a @code{subreg} expression, you know that it has
329 two operands which can be correctly accessed as @code{XEXP (@var{x}, 0)}
330 and @code{XINT (@var{x}, 1)}.  If you did @code{XINT (@var{x}, 0)}, you
331 would get the address of the expression operand but cast as an integer;
332 that might occasionally be useful, but it would be cleaner to write
333 @code{(int) XEXP (@var{x}, 0)}.  @code{XEXP (@var{x}, 1)} would also
334 compile without error, and would return the second, integer operand cast as
335 an expression pointer, which would probably result in a crash when
336 accessed.  Nothing stops you from writing @code{XEXP (@var{x}, 28)} either,
337 but this will access memory past the end of the expression with
338 unpredictable results.
339
340 Access to operands which are vectors is more complicated.  You can use the
341 macro @code{XVEC} to get the vector-pointer itself, or the macros
342 @code{XVECEXP} and @code{XVECLEN} to access the elements and length of a
343 vector.
344
345 @table @code
346 @findex XVEC
347 @item XVEC (@var{exp}, @var{idx})
348 Access the vector-pointer which is operand number @var{idx} in @var{exp}.
349
350 @findex XVECLEN
351 @item XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})
352 Access the length (number of elements) in the vector which is
353 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an @code{int}.
354
355 @findex XVECEXP
356 @item XVECEXP (@var{exp}, @var{idx}, @var{eltnum})
357 Access element number @var{eltnum} in the vector which is
358 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an RTX@.
359
360 It is up to you to make sure that @var{eltnum} is not negative
361 and is less than @code{XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})}.
362 @end table
363
364 All the macros defined in this section expand into lvalues and therefore
365 can be used to assign the operands, lengths and vector elements as well as
366 to access them.
367
368 @node Flags
369 @section Flags in an RTL Expression
370 @cindex flags in RTL expression
371
372 RTL expressions contain several flags (one-bit bit-fields) and other
373 values that are used in certain types of expression.  Most often they
374 are accessed with the following macros:
375
376 @table @code
377 @findex MEM_VOLATILE_P
378 @cindex @code{mem} and @samp{/v}
379 @cindex @code{volatil}, in @code{mem}
380 @cindex @samp{/v} in RTL dump
381 @item MEM_VOLATILE_P (@var{x})
382 In @code{mem} expressions, nonzero for volatile memory references.
383 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
384
385 @findex MEM_IN_STRUCT_P
386 @cindex @code{mem} and @samp{/s}
387 @cindex @code{in_struct}, in @code{mem}
388 @cindex @samp{/s} in RTL dump
389 @item MEM_IN_STRUCT_P (@var{x})
390 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to an entire structure,
391 union or array, or to a component of one.  Zero for references to a
392 scalar variable or through a pointer to a scalar.  Stored in the
393 @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.  If both this flag and
394 MEM_SCALAR_P are clear, then we don't know whether this MEM is in a
395 structure or not.  Both flags should never be simultaneously set.
396
397 @findex MEM_SCALAR_P
398 @cindex @code{mem} and @samp{/f}
399 @cindex @code{frame_related}, in@code{mem}
400 @cindex @samp{/f} in RTL dump
401 @item MEM_SCALAR_P (@var{x})
402 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to a scalar known not
403 to be a member of a structure, union, or array.  Zero for such
404 references and for indirections through pointers, even pointers pointing
405 to scalar types.  If both this flag and MEM_STRUCT_P are clear, then we
406 don't know whether this MEM is in a structure or not.  Both flags should
407 never be simultaneously set.
408
409 @findex MEM_ALIAS_SET
410 @item MEM_ALIAS_SET (@var{x})
411 In @code{mem} expressions, the alias set to which @var{x} belongs.  If
412 zero, @var{x} is not in any alias set, and may alias anything.  If
413 nonzero, @var{x} may only alias objects in the same alias set.  This
414 value is set (in a language-specific manner) by the front end.  This
415 field is not a bit-field; it is in an integer, found as the second
416 argument to the @code{mem}.
417
418 @findex REG_LOOP_TEST_P
419 @cindex @code{reg} and @samp{/s}
420 @cindex @code{in_struct}, in @code{reg}
421 @item REG_LOOP_TEST_P
422 In @code{reg} expressions, nonzero if this register's entire life is
423 contained in the exit test code for some loop.  Stored in the
424 @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
425
426 @findex REG_USERVAR_P
427 @cindex @code{reg} and @samp{/v}
428 @cindex @code{volatil}, in @code{reg}
429 @item REG_USERVAR_P (@var{x})
430 In a @code{reg}, nonzero if it corresponds to a variable present in
431 the user's source code.  Zero for temporaries generated internally by
432 the compiler.  Stored in the @code{volatil} field and printed as
433 @samp{/v}.
434
435 @cindex @samp{/i} in RTL dump
436 @findex REG_FUNCTION_VALUE_P
437 @cindex @code{reg} and @samp{/i}
438 @cindex @code{integrated}, in @code{reg}
439 @item REG_FUNCTION_VALUE_P (@var{x})
440 Nonzero in a @code{reg} if it is the place in which this function's
441 value is going to be returned.  (This happens only in a hard
442 register.)  Stored in the @code{integrated} field and printed as
443 @samp{/i}.
444
445 The same hard register may be used also for collecting the values of
446 functions called by this one, but @code{REG_FUNCTION_VALUE_P} is zero
447 in this kind of use.
448
449 @cindex @samp{/f} in RTL dump
450 @findex REG_POINTER
451 @cindex @code{reg} and @samp{/f}
452 @cindex @code{frame_related}, in @code{reg}
453 @item REG_POINTER (@var{x})
454 Nonzero in a @code{reg} if the register holds a pointer.  Stored in the
455 @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
456
457 @findex SUBREG_PROMOTED_VAR_P
458 @cindex @code{subreg} and @samp{/s}
459 @cindex @code{in_struct}, in @code{subreg}
460 @item SUBREG_PROMOTED_VAR_P
461 Nonzero in a @code{subreg} if it was made when accessing an object that
462 was promoted to a wider mode in accord with the @code{PROMOTED_MODE} machine
463 description macro (@pxref{Storage Layout}).  In this case, the mode of
464 the @code{subreg} is the declared mode of the object and the mode of
465 @code{SUBREG_REG} is the mode of the register that holds the object.
466 Promoted variables are always either sign- or zero-extended to the wider
467 mode on every assignment.  Stored in the @code{in_struct} field and
468 printed as @samp{/s}.
469
470 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
471 @cindex @code{subreg} and @samp{/u}
472 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
473 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
474 Nonzero in a @code{subreg} that has @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} nonzero
475 if the object being referenced is kept zero-extended and zero if it
476 is kept sign-extended.  Stored in the @code{unchanging} field and
477 printed as @samp{/u}.
478
479 @findex RTX_UNCHANGING_P
480 @cindex @code{reg} and @samp{/u}
481 @cindex @code{mem} and @samp{/u}
482 @cindex @code{unchanging}, in @code{reg} and @code{mem}
483 @cindex @samp{/u} in RTL dump
484 @item RTX_UNCHANGING_P (@var{x})
485 Nonzero in a @code{reg} or @code{mem} if the value is not changed.
486 (This flag is not set for memory references via pointers to constants.
487 Such pointers only guarantee that the object will not be changed
488 explicitly by the current function.  The object might be changed by
489 other functions or by aliasing.)  Stored in the
490 @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
491
492 @findex RTX_INTEGRATED_P
493 @cindex @code{integrated}, in @code{insn}
494 @item RTX_INTEGRATED_P (@var{insn})
495 Nonzero in an insn if it resulted from an in-line function call.
496 Stored in the @code{integrated} field and printed as @samp{/i}.
497
498 @findex RTX_FRAME_RELATED_P
499 @item RTX_FRAME_RELATED_P (@var{x})
500 Nonzero in an insn or expression which is part of a function prologue
501 and sets the stack pointer, sets the frame pointer, or saves a register.
502 This flag should also be set on an instruction that sets up a temporary
503 register to use in place of the frame pointer.
504
505 In particular, on RISC targets where there are limits on the sizes of
506 immediate constants, it is sometimes impossible to reach the register
507 save area directly from the stack pointer.  In that case, a temporary
508 register is used that is near enough to the register save area, and the
509 Canonical Frame Address, i.e., DWARF2's logical frame pointer, register
510 must (temporarily) be changed to be this temporary register.  So, the
511 instruction that sets this temporary register must be marked as
512 @code{RTX_FRAME_RELATED_P}.
513
514 If the marked instruction is overly complex (defined in terms of what
515 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle), you will also have to
516 create a @code{REG_FRAME_RELATED_EXPR} note and attach it to the
517 instruction.  This note should contain a simple expression of the
518 computation performed by this instruction, i.e., one that
519 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle.
520
521 This flag is required for exception handling support on targets with RTL
522 prologues.
523
524 @findex SYMBOL_REF_USED
525 @cindex @code{used}, in @code{symbol_ref}
526 @item SYMBOL_REF_USED (@var{x})
527 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been used.  This is
528 normally only used to ensure that @var{x} is only declared external
529 once.  Stored in the @code{used} field.
530
531 @findex SYMBOL_REF_FLAG
532 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/v}
533 @cindex @code{volatil}, in @code{symbol_ref}
534 @item SYMBOL_REF_FLAG (@var{x})
535 In a @code{symbol_ref}, this is used as a flag for machine-specific purposes.
536 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
537
538 @findex SYMBOL_REF_WEAK
539 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/i}
540 @cindex @code{integrated}, in @code{symbol_ref}
541 @item SYMBOL_REF_WEAK (@var{x})
542 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been declared weak.
543 Stored in the @code{integrated} field and printed as @samp{/i}.
544
545 @findex LABEL_OUTSIDE_LOOP_P
546 @cindex @code{label_ref} and @samp{/s}
547 @cindex @code{in_struct}, in @code{label_ref}
548 @item LABEL_OUTSIDE_LOOP_P
549 In @code{label_ref} expressions, nonzero if this is a reference to a
550 label that is outside the innermost loop containing the reference to the
551 label.  Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
552
553 @findex INSN_DELETED_P
554 @cindex @code{volatil}, in @code{insn}
555 @item INSN_DELETED_P (@var{insn})
556 In an insn, nonzero if the insn has been deleted.  Stored in the
557 @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
558
559 @findex INSN_ANNULLED_BRANCH_P
560 @cindex @code{insn} and @samp{/u}
561 @cindex @code{unchanging}, in @code{insn}
562 @item INSN_ANNULLED_BRANCH_P (@var{insn})
563 In an @code{insn} in the delay slot of a branch insn, indicates that an
564 annulling branch should be used.  See the discussion under
565 @code{sequence} below.  Stored in the @code{unchanging} field and printed
566 as @samp{/u}.
567
568 @findex INSN_FROM_TARGET_P
569 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
570 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}
571 @cindex @samp{/s} in RTL dump
572 @item INSN_FROM_TARGET_P (@var{insn})
573 In an @code{insn} in a delay slot of a branch, indicates that the insn
574 is from the target of the branch.  If the branch insn has
575 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} set, this insn will only be executed if
576 the branch is taken.  For annulled branches with
577 @code{INSN_FROM_TARGET_P} clear, the insn will be executed only if the
578 branch is not taken.  When @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is not set,
579 this insn will always be executed.  Stored in the @code{in_struct}
580 field and printed as @samp{/s}.
581
582 @findex CONSTANT_POOL_ADDRESS_P
583 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/u}
584 @cindex @code{unchanging}, in @code{symbol_ref}
585 @item CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
586 Nonzero in a @code{symbol_ref} if it refers to part of the current
587 function's ``constants pool''.  These are addresses close to the
588 beginning of the function, and GCC assumes they can be addressed
589 directly (perhaps with the help of base registers).  Stored in the
590 @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
591
592 @findex CONST_CALL_P
593 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
594 @cindex @code{unchanging}, in @code{call_insn}
595 @item CONST_CALL_P (@var{x})
596 In a @code{call_insn}, indicates that the insn represents a call to a const
597 function.  Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
598
599 @findex LABEL_PRESERVE_P
600 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
601 @cindex @code{in_struct}, in @code{code_label}
602 @item LABEL_PRESERVE_P (@var{x})
603 In a @code{code_label}, indicates that the label can never be deleted.
604 Labels referenced by a non-local goto will have this bit set.  Stored
605 in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
606
607 @findex SCHED_GROUP_P
608 @cindex @code{insn} and @samp{/i}
609 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}
610 @item SCHED_GROUP_P (@var{insn})
611 During instruction scheduling, in an insn, indicates that the previous insn
612 must be scheduled together with this insn.  This is used to ensure that
613 certain groups of instructions will not be split up by the instruction
614 scheduling pass, for example, @code{use} insns before a @code{call_insn} may
615 not be separated from the @code{call_insn}.  Stored in the @code{in_struct}
616 field and printed as @samp{/s}.
617 @end table
618
619 These are the fields which the above macros refer to:
620
621 @table @code
622 @findex used
623 @item used
624 Normally, this flag is used only momentarily, at the end of RTL
625 generation for a function, to count the number of times an expression
626 appears in insns.  Expressions that appear more than once are copied,
627 according to the rules for shared structure (@pxref{Sharing}).
628
629 In a @code{symbol_ref}, it indicates that an external declaration for
630 the symbol has already been written.
631
632 In a @code{reg}, it is used by the leaf register renumbering code to ensure
633 that each register is only renumbered once.
634
635 @findex volatil
636 @item volatil
637 This flag is used in @code{mem}, @code{symbol_ref} and @code{reg}
638 expressions and in insns.  In RTL dump files, it is printed as
639 @samp{/v}.
640
641 @cindex volatile memory references
642 In a @code{mem} expression, it is 1 if the memory reference is volatile.
643 Volatile memory references may not be deleted, reordered or combined.
644
645 In a @code{symbol_ref} expression, it is used for machine-specific
646 purposes.
647
648 In a @code{reg} expression, it is 1 if the value is a user-level variable.
649 0 indicates an internal compiler temporary.
650
651 In an insn, 1 means the insn has been deleted.
652
653 @findex in_struct
654 @item in_struct
655 In @code{mem} expressions, it is 1 if the memory datum referred to is
656 all or part of a structure or array; 0 if it is (or might be) a scalar
657 variable.  A reference through a C pointer has 0 because the pointer
658 might point to a scalar variable.  This information allows the compiler
659 to determine something about possible cases of aliasing.
660
661 In an insn in the delay slot of a branch, 1 means that this insn is from
662 the target of the branch.
663
664 During instruction scheduling, in an insn, 1 means that this insn must be
665 scheduled as part of a group together with the previous insn.
666
667 In @code{reg} expressions, it is 1 if the register has its entire life
668 contained within the test expression of some loop.
669
670 In @code{subreg} expressions, 1 means that the @code{subreg} is accessing
671 an object that has had its mode promoted from a wider mode.
672
673 In @code{label_ref} expressions, 1 means that the referenced label is
674 outside the innermost loop containing the insn in which the @code{label_ref}
675 was found.
676
677 In @code{code_label} expressions, it is 1 if the label may never be deleted.
678 This is used for labels which are the target of non-local gotos.  Such a
679 label that would have been deleted is replaced with a @code{note} of type
680 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
681
682 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/s}.
683
684 @findex unchanging
685 @item unchanging
686 In @code{reg} and @code{mem} expressions, 1 means
687 that the value of the expression never changes.
688
689 In @code{subreg} expressions, it is 1 if the @code{subreg} references an
690 unsigned object whose mode has been promoted to a wider mode.
691
692 In an insn, 1 means that this is an annulling branch.
693
694 In a @code{symbol_ref} expression, 1 means that this symbol addresses
695 something in the per-function constants pool.
696
697 In a @code{call_insn}, 1 means that this instruction is a call to a
698 const function.
699
700 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/u}.
701
702 @findex integrated
703 @item integrated
704 In some kinds of expressions, including insns, this flag means the
705 rtl was produced by procedure integration.
706
707 In a @code{reg} expression, this flag indicates the register
708 containing the value to be returned by the current function.  On
709 machines that pass parameters in registers, the same register number
710 may be used for parameters as well, but this flag is not set on such
711 uses.
712 @end table
713
714 @node Machine Modes
715 @section Machine Modes
716 @cindex machine modes
717
718 @findex enum machine_mode
719 A machine mode describes a size of data object and the representation used
720 for it.  In the C code, machine modes are represented by an enumeration
721 type, @code{enum machine_mode}, defined in @file{machmode.def}.  Each RTL
722 expression has room for a machine mode and so do certain kinds of tree
723 expressions (declarations and types, to be precise).
724
725 In debugging dumps and machine descriptions, the machine mode of an RTL
726 expression is written after the expression code with a colon to separate
727 them.  The letters @samp{mode} which appear at the end of each machine mode
728 name are omitted.  For example, @code{(reg:SI 38)} is a @code{reg}
729 expression with machine mode @code{SImode}.  If the mode is
730 @code{VOIDmode}, it is not written at all.
731
732 Here is a table of machine modes.  The term ``byte'' below refers to an
733 object of @code{BITS_PER_UNIT} bits (@pxref{Storage Layout}).
734
735 @table @code
736 @findex BImode
737 @item BImode
738 ``Bit'' mode represents a single bit, for predicate registers.
739
740 @findex QImode
741 @item QImode
742 ``Quarter-Integer'' mode represents a single byte treated as an integer.
743
744 @findex HImode
745 @item HImode
746 ``Half-Integer'' mode represents a two-byte integer.
747
748 @findex PSImode
749 @item PSImode
750 ``Partial Single Integer'' mode represents an integer which occupies
751 four bytes but which doesn't really use all four.  On some machines,
752 this is the right mode to use for pointers.
753
754 @findex SImode
755 @item SImode
756 ``Single Integer'' mode represents a four-byte integer.
757
758 @findex PDImode
759 @item PDImode
760 ``Partial Double Integer'' mode represents an integer which occupies
761 eight bytes but which doesn't really use all eight.  On some machines,
762 this is the right mode to use for certain pointers.
763
764 @findex DImode
765 @item DImode
766 ``Double Integer'' mode represents an eight-byte integer.
767
768 @findex TImode
769 @item TImode
770 ``Tetra Integer'' (?) mode represents a sixteen-byte integer.
771
772 @findex OImode
773 @item OImode
774 ``Octa Integer'' (?) mode represents a thirty-two-byte integer.
775
776 @findex QFmode
777 @item QFmode
778 ``Quarter-Floating'' mode represents a quarter-precision (single byte)
779 floating point number.
780
781 @findex HFmode
782 @item HFmode
783 ``Half-Floating'' mode represents a half-precision (two byte) floating
784 point number.
785
786 @findex TQFmode
787 @item TQFmode
788 ``Three-Quarter-Floating'' (?) mode represents a three-quarter-precision
789 (three byte) floating point number.
790
791 @findex SFmode
792 @item SFmode
793 ``Single Floating'' mode represents a four byte floating point number.
794 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
795 this is a single-precision IEEE floating point number; it can also be
796 used for double-precision (on processors with 16-bit bytes) and
797 single-precision VAX and IBM types.
798
799 @findex DFmode
800 @item DFmode
801 ``Double Floating'' mode represents an eight byte floating point number.
802 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
803 this is a double-precision IEEE floating point number.
804
805 @findex XFmode
806 @item XFmode
807 ``Extended Floating'' mode represents a twelve byte floating point
808 number.  This mode is used for IEEE extended floating point.  On some
809 systems not all bits within these bytes will actually be used.
810
811 @findex TFmode
812 @item TFmode
813 ``Tetra Floating'' mode represents a sixteen byte floating point number.
814 This gets used for both the 96-bit extended IEEE floating-point types
815 padded to 128 bits, and true 128-bit extended IEEE floating-point types.
816
817 @findex CCmode
818 @item CCmode
819 ``Condition Code'' mode represents the value of a condition code, which
820 is a machine-specific set of bits used to represent the result of a
821 comparison operation.  Other machine-specific modes may also be used for
822 the condition code.  These modes are not used on machines that use
823 @code{cc0} (see @pxref{Condition Code}).
824
825 @findex BLKmode
826 @item BLKmode
827 ``Block'' mode represents values that are aggregates to which none of
828 the other modes apply.  In RTL, only memory references can have this mode,
829 and only if they appear in string-move or vector instructions.  On machines
830 which have no such instructions, @code{BLKmode} will not appear in RTL@.
831
832 @findex VOIDmode
833 @item VOIDmode
834 Void mode means the absence of a mode or an unspecified mode.
835 For example, RTL expressions of code @code{const_int} have mode
836 @code{VOIDmode} because they can be taken to have whatever mode the context
837 requires.  In debugging dumps of RTL, @code{VOIDmode} is expressed by
838 the absence of any mode.
839
840 @findex QCmode
841 @findex HCmode
842 @findex SCmode
843 @findex DCmode
844 @findex XCmode
845 @findex TCmode
846 @item QCmode, HCmode, SCmode, DCmode, XCmode, TCmode
847 These modes stand for a complex number represented as a pair of floating
848 point values.  The floating point values are in @code{QFmode},
849 @code{HFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode}, @code{XFmode}, and
850 @code{TFmode}, respectively.
851
852 @findex CQImode
853 @findex CHImode
854 @findex CSImode
855 @findex CDImode
856 @findex CTImode
857 @findex COImode
858 @item CQImode, CHImode, CSImode, CDImode, CTImode, COImode
859 These modes stand for a complex number represented as a pair of integer
860 values.  The integer values are in @code{QImode}, @code{HImode},
861 @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and @code{OImode},
862 respectively.
863 @end table
864
865 The machine description defines @code{Pmode} as a C macro which expands
866 into the machine mode used for addresses.  Normally this is the mode
867 whose size is @code{BITS_PER_WORD}, @code{SImode} on 32-bit machines.
868
869 The only modes which a machine description @i{must} support are
870 @code{QImode}, and the modes corresponding to @code{BITS_PER_WORD},
871 @code{FLOAT_TYPE_SIZE} and @code{DOUBLE_TYPE_SIZE}.
872 The compiler will attempt to use @code{DImode} for 8-byte structures and
873 unions, but this can be prevented by overriding the definition of
874 @code{MAX_FIXED_MODE_SIZE}.  Alternatively, you can have the compiler
875 use @code{TImode} for 16-byte structures and unions.  Likewise, you can
876 arrange for the C type @code{short int} to avoid using @code{HImode}.
877
878 @cindex mode classes
879 Very few explicit references to machine modes remain in the compiler and
880 these few references will soon be removed.  Instead, the machine modes
881 are divided into mode classes.  These are represented by the enumeration
882 type @code{enum mode_class} defined in @file{machmode.h}.  The possible
883 mode classes are:
884
885 @table @code
886 @findex MODE_INT
887 @item MODE_INT
888 Integer modes.  By default these are @code{BImode}, @code{QImode},
889 @code{HImode}, @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and
890 @code{OImode}.
891
892 @findex MODE_PARTIAL_INT
893 @item MODE_PARTIAL_INT
894 The ``partial integer'' modes, @code{PQImode}, @code{PHImode},
895 @code{PSImode} and @code{PDImode}.
896
897 @findex MODE_FLOAT
898 @item MODE_FLOAT
899 Floating point modes.  By default these are @code{QFmode},
900 @code{HFmode}, @code{TQFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode},
901 @code{XFmode} and @code{TFmode}.
902
903 @findex MODE_COMPLEX_INT
904 @item MODE_COMPLEX_INT
905 Complex integer modes.  (These are not currently implemented).
906
907 @findex MODE_COMPLEX_FLOAT
908 @item MODE_COMPLEX_FLOAT
909 Complex floating point modes.  By default these are @code{QCmode},
910 @code{HCmode}, @code{SCmode}, @code{DCmode}, @code{XCmode}, and
911 @code{TCmode}.
912
913 @findex MODE_FUNCTION
914 @item MODE_FUNCTION
915 Algol or Pascal function variables including a static chain.
916 (These are not currently implemented).
917
918 @findex MODE_CC
919 @item MODE_CC
920 Modes representing condition code values.  These are @code{CCmode} plus
921 any modes listed in the @code{EXTRA_CC_MODES} macro.  @xref{Jump Patterns},
922 also see @ref{Condition Code}.
923
924 @findex MODE_RANDOM
925 @item MODE_RANDOM
926 This is a catchall mode class for modes which don't fit into the above
927 classes.  Currently @code{VOIDmode} and @code{BLKmode} are in
928 @code{MODE_RANDOM}.
929 @end table
930
931 Here are some C macros that relate to machine modes:
932
933 @table @code
934 @findex GET_MODE
935 @item GET_MODE (@var{x})
936 Returns the machine mode of the RTX @var{x}.
937
938 @findex PUT_MODE
939 @item PUT_MODE (@var{x}, @var{newmode})
940 Alters the machine mode of the RTX @var{x} to be @var{newmode}.
941
942 @findex NUM_MACHINE_MODES
943 @item NUM_MACHINE_MODES
944 Stands for the number of machine modes available on the target
945 machine.  This is one greater than the largest numeric value of any
946 machine mode.
947
948 @findex GET_MODE_NAME
949 @item GET_MODE_NAME (@var{m})
950 Returns the name of mode @var{m} as a string.
951
952 @findex GET_MODE_CLASS
953 @item GET_MODE_CLASS (@var{m})
954 Returns the mode class of mode @var{m}.
955
956 @findex GET_MODE_WIDER_MODE
957 @item GET_MODE_WIDER_MODE (@var{m})
958 Returns the next wider natural mode.  For example, the expression
959 @code{GET_MODE_WIDER_MODE (QImode)} returns @code{HImode}.
960
961 @findex GET_MODE_SIZE
962 @item GET_MODE_SIZE (@var{m})
963 Returns the size in bytes of a datum of mode @var{m}.
964
965 @findex GET_MODE_BITSIZE
966 @item GET_MODE_BITSIZE (@var{m})
967 Returns the size in bits of a datum of mode @var{m}.
968
969 @findex GET_MODE_MASK
970 @item GET_MODE_MASK (@var{m})
971 Returns a bitmask containing 1 for all bits in a word that fit within
972 mode @var{m}.  This macro can only be used for modes whose bitsize is
973 less than or equal to @code{HOST_BITS_PER_INT}.
974
975 @findex GET_MODE_ALIGNMENT
976 @item GET_MODE_ALIGNMENT (@var{m})
977 Return the required alignment, in bits, for an object of mode @var{m}.
978
979 @findex GET_MODE_UNIT_SIZE
980 @item GET_MODE_UNIT_SIZE (@var{m})
981 Returns the size in bytes of the subunits of a datum of mode @var{m}.
982 This is the same as @code{GET_MODE_SIZE} except in the case of complex
983 modes.  For them, the unit size is the size of the real or imaginary
984 part.
985
986 @findex GET_MODE_NUNITS
987 @item GET_MODE_NUNITS (@var{m})
988 Returns the number of units contained in a mode, i.e.,
989 @code{GET_MODE_SIZE} divided by @code{GET_MODE_UNIT_SIZE}.
990
991 @findex GET_CLASS_NARROWEST_MODE
992 @item GET_CLASS_NARROWEST_MODE (@var{c})
993 Returns the narrowest mode in mode class @var{c}.
994 @end table
995
996 @findex byte_mode
997 @findex word_mode
998 The global variables @code{byte_mode} and @code{word_mode} contain modes
999 whose classes are @code{MODE_INT} and whose bitsizes are either
1000 @code{BITS_PER_UNIT} or @code{BITS_PER_WORD}, respectively.  On 32-bit
1001 machines, these are @code{QImode} and @code{SImode}, respectively.
1002
1003 @node Constants
1004 @section Constant Expression Types
1005 @cindex RTL constants
1006 @cindex RTL constant expression types
1007
1008 The simplest RTL expressions are those that represent constant values.
1009
1010 @table @code
1011 @findex const_int
1012 @item (const_int @var{i})
1013 This type of expression represents the integer value @var{i}.  @var{i}
1014 is customarily accessed with the macro @code{INTVAL} as in
1015 @code{INTVAL (@var{exp})}, which is equivalent to @code{XWINT (@var{exp}, 0)}.
1016
1017 @findex const0_rtx
1018 @findex const1_rtx
1019 @findex const2_rtx
1020 @findex constm1_rtx
1021 There is only one expression object for the integer value zero; it is
1022 the value of the variable @code{const0_rtx}.  Likewise, the only
1023 expression for integer value one is found in @code{const1_rtx}, the only
1024 expression for integer value two is found in @code{const2_rtx}, and the
1025 only expression for integer value negative one is found in
1026 @code{constm1_rtx}.  Any attempt to create an expression of code
1027 @code{const_int} and value zero, one, two or negative one will return
1028 @code{const0_rtx}, @code{const1_rtx}, @code{const2_rtx} or
1029 @code{constm1_rtx} as appropriate.
1030
1031 @findex const_true_rtx
1032 Similarly, there is only one object for the integer whose value is
1033 @code{STORE_FLAG_VALUE}.  It is found in @code{const_true_rtx}.  If
1034 @code{STORE_FLAG_VALUE} is one, @code{const_true_rtx} and
1035 @code{const1_rtx} will point to the same object.  If
1036 @code{STORE_FLAG_VALUE} is @minus{}1, @code{const_true_rtx} and
1037 @code{constm1_rtx} will point to the same object.
1038
1039 @findex const_double
1040 @item (const_double:@var{m} @var{addr} @var{i0} @var{i1} @dots{})
1041 Represents either a floating-point constant of mode @var{m} or an
1042 integer constant too large to fit into @code{HOST_BITS_PER_WIDE_INT}
1043 bits but small enough to fit within twice that number of bits (GCC
1044 does not provide a mechanism to represent even larger constants).  In
1045 the latter case, @var{m} will be @code{VOIDmode}.
1046
1047 @findex CONST_DOUBLE_MEM
1048 @findex CONST_DOUBLE_CHAIN
1049 @var{addr} is used to contain the @code{mem} expression that corresponds
1050 to the location in memory that at which the constant can be found.  If
1051 it has not been allocated a memory location, but is on the chain of all
1052 @code{const_double} expressions in this compilation (maintained using an
1053 undisplayed field), @var{addr} contains @code{const0_rtx}.  If it is not
1054 on the chain, @var{addr} contains @code{cc0_rtx}.  @var{addr} is
1055 customarily accessed with the macro @code{CONST_DOUBLE_MEM} and the
1056 chain field via @code{CONST_DOUBLE_CHAIN}.
1057
1058 @findex CONST_DOUBLE_LOW
1059 If @var{m} is @code{VOIDmode}, the bits of the value are stored in
1060 @var{i0} and @var{i1}.  @var{i0} is customarily accessed with the macro
1061 @code{CONST_DOUBLE_LOW} and @var{i1} with @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.
1062
1063 If the constant is floating point (regardless of its precision), then
1064 the number of integers used to store the value depends on the size of
1065 @code{REAL_VALUE_TYPE} (@pxref{Cross-compilation}).  The integers
1066 represent a floating point number, but not precisely in the target
1067 machine's or host machine's floating point format.  To convert them to
1068 the precise bit pattern used by the target machine, use the macro
1069 @code{REAL_VALUE_TO_TARGET_DOUBLE} and friends (@pxref{Data Output}).
1070
1071 @findex CONST0_RTX
1072 @findex CONST1_RTX
1073 @findex CONST2_RTX
1074 The macro @code{CONST0_RTX (@var{mode})} refers to an expression with
1075 value 0 in mode @var{mode}.  If mode @var{mode} is of mode class
1076 @code{MODE_INT}, it returns @code{const0_rtx}.  Otherwise, it returns a
1077 @code{CONST_DOUBLE} expression in mode @var{mode}.  Similarly, the macro
1078 @code{CONST1_RTX (@var{mode})} refers to an expression with value 1 in
1079 mode @var{mode} and similarly for @code{CONST2_RTX}.
1080
1081 @findex const_string
1082 @item (const_string @var{str})
1083 Represents a constant string with value @var{str}.  Currently this is
1084 used only for insn attributes (@pxref{Insn Attributes}) since constant
1085 strings in C are placed in memory.
1086
1087 @findex symbol_ref
1088 @item (symbol_ref:@var{mode} @var{symbol})
1089 Represents the value of an assembler label for data.  @var{symbol} is
1090 a string that describes the name of the assembler label.  If it starts
1091 with a @samp{*}, the label is the rest of @var{symbol} not including
1092 the @samp{*}.  Otherwise, the label is @var{symbol}, usually prefixed
1093 with @samp{_}.
1094
1095 The @code{symbol_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1096 Usually that is the only mode for which a symbol is directly valid.
1097
1098 @findex label_ref
1099 @item (label_ref @var{label})
1100 Represents the value of an assembler label for code.  It contains one
1101 operand, an expression, which must be a @code{code_label} or a @code{note}
1102 of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} that appears in the instruction
1103 sequence to identify the place where the label should go.
1104
1105 The reason for using a distinct expression type for code label
1106 references is so that jump optimization can distinguish them.
1107
1108 @item (const:@var{m} @var{exp})
1109 Represents a constant that is the result of an assembly-time
1110 arithmetic computation.  The operand, @var{exp}, is an expression that
1111 contains only constants (@code{const_int}, @code{symbol_ref} and
1112 @code{label_ref} expressions) combined with @code{plus} and
1113 @code{minus}.  However, not all combinations are valid, since the
1114 assembler cannot do arbitrary arithmetic on relocatable symbols.
1115
1116 @var{m} should be @code{Pmode}.
1117
1118 @findex high
1119 @item (high:@var{m} @var{exp})
1120 Represents the high-order bits of @var{exp}, usually a
1121 @code{symbol_ref}.  The number of bits is machine-dependent and is
1122 normally the number of bits specified in an instruction that initializes
1123 the high order bits of a register.  It is used with @code{lo_sum} to
1124 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines to
1125 reference a global memory location.
1126
1127 @var{m} should be @code{Pmode}.
1128 @end table
1129
1130 @node Regs and Memory
1131 @section Registers and Memory
1132 @cindex RTL register expressions
1133 @cindex RTL memory expressions
1134
1135 Here are the RTL expression types for describing access to machine
1136 registers and to main memory.
1137
1138 @table @code
1139 @findex reg
1140 @cindex hard registers
1141 @cindex pseudo registers
1142 @item (reg:@var{m} @var{n})
1143 For small values of the integer @var{n} (those that are less than
1144 @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER}), this stands for a reference to machine
1145 register number @var{n}: a @dfn{hard register}.  For larger values of
1146 @var{n}, it stands for a temporary value or @dfn{pseudo register}.
1147 The compiler's strategy is to generate code assuming an unlimited
1148 number of such pseudo registers, and later convert them into hard
1149 registers or into memory references.
1150
1151 @var{m} is the machine mode of the reference.  It is necessary because
1152 machines can generally refer to each register in more than one mode.
1153 For example, a register may contain a full word but there may be
1154 instructions to refer to it as a half word or as a single byte, as
1155 well as instructions to refer to it as a floating point number of
1156 various precisions.
1157
1158 Even for a register that the machine can access in only one mode,
1159 the mode must always be specified.
1160
1161 The symbol @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER} is defined by the machine
1162 description, since the number of hard registers on the machine is an
1163 invariant characteristic of the machine.  Note, however, that not
1164 all of the machine registers must be general registers.  All the
1165 machine registers that can be used for storage of data are given
1166 hard register numbers, even those that can be used only in certain
1167 instructions or can hold only certain types of data.
1168
1169 A hard register may be accessed in various modes throughout one
1170 function, but each pseudo register is given a natural mode
1171 and is accessed only in that mode.  When it is necessary to describe
1172 an access to a pseudo register using a nonnatural mode, a @code{subreg}
1173 expression is used.
1174
1175 A @code{reg} expression with a machine mode that specifies more than
1176 one word of data may actually stand for several consecutive registers.
1177 If in addition the register number specifies a hardware register, then
1178 it actually represents several consecutive hardware registers starting
1179 with the specified one.
1180
1181 Each pseudo register number used in a function's RTL code is
1182 represented by a unique @code{reg} expression.
1183
1184 @findex FIRST_VIRTUAL_REGISTER
1185 @findex LAST_VIRTUAL_REGISTER
1186 Some pseudo register numbers, those within the range of
1187 @code{FIRST_VIRTUAL_REGISTER} to @code{LAST_VIRTUAL_REGISTER} only
1188 appear during the RTL generation phase and are eliminated before the
1189 optimization phases.  These represent locations in the stack frame that
1190 cannot be determined until RTL generation for the function has been
1191 completed.  The following virtual register numbers are defined:
1192
1193 @table @code
1194 @findex VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1195 @item VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1196 This points to the first word of the incoming arguments passed on the
1197 stack.  Normally these arguments are placed there by the caller, but the
1198 callee may have pushed some arguments that were previously passed in
1199 registers.
1200
1201 @cindex @code{FIRST_PARM_OFFSET} and virtual registers
1202 @cindex @code{ARG_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1203 When RTL generation is complete, this virtual register is replaced
1204 by the sum of the register given by @code{ARG_POINTER_REGNUM} and the
1205 value of @code{FIRST_PARM_OFFSET}.
1206
1207 @findex VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1208 @cindex @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} and virtual registers
1209 @item VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1210 If @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} is defined, this points to immediately
1211 above the first variable on the stack.  Otherwise, it points to the
1212 first variable on the stack.
1213
1214 @cindex @code{STARTING_FRAME_OFFSET} and virtual registers
1215 @cindex @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1216 @code{VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM} is replaced with the sum of the
1217 register given by @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and the value
1218 @code{STARTING_FRAME_OFFSET}.
1219
1220 @findex VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1221 @item VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1222 This points to the location of dynamically allocated memory on the stack
1223 immediately after the stack pointer has been adjusted by the amount of
1224 memory desired.
1225
1226 @cindex @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET} and virtual registers
1227 @cindex @code{STACK_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1228 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1229 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET}.
1230
1231 @findex VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1232 @item VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1233 This points to the location in the stack at which outgoing arguments
1234 should be written when the stack is pre-pushed (arguments pushed using
1235 push insns should always use @code{STACK_POINTER_REGNUM}).
1236
1237 @cindex @code{STACK_POINTER_OFFSET} and virtual registers
1238 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1239 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_POINTER_OFFSET}.
1240 @end table
1241
1242 @findex subreg
1243 @item (subreg:@var{m} @var{reg} @var{bytenum})
1244 @code{subreg} expressions are used to refer to a register in a machine
1245 mode other than its natural one, or to refer to one register of
1246 a multi-part @code{reg} that actually refers to several registers.
1247
1248 Each pseudo-register has a natural mode.  If it is necessary to
1249 operate on it in a different mode---for example, to perform a fullword
1250 move instruction on a pseudo-register that contains a single
1251 byte---the pseudo-register must be enclosed in a @code{subreg}.  In
1252 such a case, @var{bytenum} is zero.
1253
1254 Usually @var{m} is at least as narrow as the mode of @var{reg}, in which
1255 case it is restricting consideration to only the bits of @var{reg} that
1256 are in @var{m}.
1257
1258 Sometimes @var{m} is wider than the mode of @var{reg}.  These
1259 @code{subreg} expressions are often called @dfn{paradoxical}.  They are
1260 used in cases where we want to refer to an object in a wider mode but do
1261 not care what value the additional bits have.  The reload pass ensures
1262 that paradoxical references are only made to hard registers.
1263
1264 The other use of @code{subreg} is to extract the individual registers of
1265 a multi-register value.  Machine modes such as @code{DImode} and
1266 @code{TImode} can indicate values longer than a word, values which
1267 usually require two or more consecutive registers.  To access one of the
1268 registers, use a @code{subreg} with mode @code{SImode} and a
1269 @var{bytenum} offset that says which register.
1270
1271 Storing in a non-paradoxical @code{subreg} has undefined results for
1272 bits belonging to the same word as the @code{subreg}.  This laxity makes
1273 it easier to generate efficient code for such instructions.  To
1274 represent an instruction that preserves all the bits outside of those in
1275 the @code{subreg}, use @code{strict_low_part} around the @code{subreg}.
1276
1277 @cindex @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1278 The compilation parameter @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says
1279 that byte number zero is part of the most significant word; otherwise,
1280 it is part of the least significant word.
1281
1282 @cindex @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1283 The compilation parameter @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says
1284 that byte number zero is the most significant byte within a word;
1285 otherwise, it is the least significant byte within a word.
1286
1287 @cindex @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}, (lack of) effect on @code{subreg}
1288 On a few targets, @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN} disagrees with
1289 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}.
1290 However, most parts of the compiler treat floating point values as if
1291 they had the same endianness as integer values.  This works because
1292 they handle them solely as a collection of integer values, with no
1293 particular numerical value.  Only real.c and the runtime libraries
1294 care about @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}.
1295
1296 @cindex combiner pass
1297 @cindex reload pass
1298 @cindex @code{subreg}, special reload handling
1299 Between the combiner pass and the reload pass, it is possible to have a
1300 paradoxical @code{subreg} which contains a @code{mem} instead of a
1301 @code{reg} as its first operand.  After the reload pass, it is also
1302 possible to have a non-paradoxical @code{subreg} which contains a
1303 @code{mem}; this usually occurs when the @code{mem} is a stack slot
1304 which replaced a pseudo register.
1305
1306 Note that it is not valid to access a @code{DFmode} value in @code{SFmode}
1307 using a @code{subreg}.  On some machines the most significant part of a
1308 @code{DFmode} value does not have the same format as a single-precision
1309 floating value.
1310
1311 It is also not valid to access a single word of a multi-word value in a
1312 hard register when less registers can hold the value than would be
1313 expected from its size.  For example, some 32-bit machines have
1314 floating-point registers that can hold an entire @code{DFmode} value.
1315 If register 10 were such a register @code{(subreg:SI (reg:DF 10) 1)}
1316 would be invalid because there is no way to convert that reference to
1317 a single machine register.  The reload pass prevents @code{subreg}
1318 expressions such as these from being formed.
1319
1320 @findex SUBREG_REG
1321 @findex SUBREG_BYTE
1322 The first operand of a @code{subreg} expression is customarily accessed
1323 with the @code{SUBREG_REG} macro and the second operand is customarily
1324 accessed with the @code{SUBREG_BYTE} macro.
1325
1326 @findex scratch
1327 @cindex scratch operands
1328 @item (scratch:@var{m})
1329 This represents a scratch register that will be required for the
1330 execution of a single instruction and not used subsequently.  It is
1331 converted into a @code{reg} by either the local register allocator or
1332 the reload pass.
1333
1334 @code{scratch} is usually present inside a @code{clobber} operation
1335 (@pxref{Side Effects}).
1336
1337 @findex cc0
1338 @cindex condition code register
1339 @item (cc0)
1340 This refers to the machine's condition code register.  It has no
1341 operands and may not have a machine mode.  There are two ways to use it:
1342
1343 @itemize @bullet
1344 @item
1345 To stand for a complete set of condition code flags.  This is best on
1346 most machines, where each comparison sets the entire series of flags.
1347
1348 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1349 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1350 instructions) and in comparison operators comparing against zero
1351 (@code{const_int} with value zero; that is to say, @code{const0_rtx}).
1352
1353 @item
1354 To stand for a single flag that is the result of a single condition.
1355 This is useful on machines that have only a single flag bit, and in
1356 which comparison instructions must specify the condition to test.
1357
1358 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1359 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1360 instructions) where the source is a comparison operator, and as the
1361 first operand of @code{if_then_else} (in a conditional branch).
1362 @end itemize
1363
1364 @findex cc0_rtx
1365 There is only one expression object of code @code{cc0}; it is the
1366 value of the variable @code{cc0_rtx}.  Any attempt to create an
1367 expression of code @code{cc0} will return @code{cc0_rtx}.
1368
1369 Instructions can set the condition code implicitly.  On many machines,
1370 nearly all instructions set the condition code based on the value that
1371 they compute or store.  It is not necessary to record these actions
1372 explicitly in the RTL because the machine description includes a
1373 prescription for recognizing the instructions that do so (by means of
1374 the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}).  @xref{Condition Code}.  Only
1375 instructions whose sole purpose is to set the condition code, and
1376 instructions that use the condition code, need mention @code{(cc0)}.
1377
1378 On some machines, the condition code register is given a register number
1379 and a @code{reg} is used instead of @code{(cc0)}.  This is usually the
1380 preferable approach if only a small subset of instructions modify the
1381 condition code.  Other machines store condition codes in general
1382 registers; in such cases a pseudo register should be used.
1383
1384 Some machines, such as the Sparc and RS/6000, have two sets of
1385 arithmetic instructions, one that sets and one that does not set the
1386 condition code.  This is best handled by normally generating the
1387 instruction that does not set the condition code, and making a pattern
1388 that both performs the arithmetic and sets the condition code register
1389 (which would not be @code{(cc0)} in this case).  For examples, search
1390 for @samp{addcc} and @samp{andcc} in @file{sparc.md}.
1391
1392 @findex pc
1393 @item (pc)
1394 @cindex program counter
1395 This represents the machine's program counter.  It has no operands and
1396 may not have a machine mode.  @code{(pc)} may be validly used only in
1397 certain specific contexts in jump instructions.
1398
1399 @findex pc_rtx
1400 There is only one expression object of code @code{pc}; it is the value
1401 of the variable @code{pc_rtx}.  Any attempt to create an expression of
1402 code @code{pc} will return @code{pc_rtx}.
1403
1404 All instructions that do not jump alter the program counter implicitly
1405 by incrementing it, but there is no need to mention this in the RTL@.
1406
1407 @findex mem
1408 @item (mem:@var{m} @var{addr} @var{alias})
1409 This RTX represents a reference to main memory at an address
1410 represented by the expression @var{addr}.  @var{m} specifies how large
1411 a unit of memory is accessed.  @var{alias} specifies an alias set for the
1412 reference.  In general two items are in different alias sets if they cannot
1413 reference the same memory address.
1414
1415 @findex addressof
1416 @item (addressof:@var{m} @var{reg})
1417 This RTX represents a request for the address of register @var{reg}.  Its mode
1418 is always @code{Pmode}.  If there are any @code{addressof}
1419 expressions left in the function after CSE, @var{reg} is forced into the
1420 stack and the @code{addressof} expression is replaced with a @code{plus}
1421 expression for the address of its stack slot.
1422 @end table
1423
1424 @node Arithmetic
1425 @section RTL Expressions for Arithmetic
1426 @cindex arithmetic, in RTL
1427 @cindex math, in RTL
1428 @cindex RTL expressions for arithmetic
1429
1430 Unless otherwise specified, all the operands of arithmetic expressions
1431 must be valid for mode @var{m}.  An operand is valid for mode @var{m}
1432 if it has mode @var{m}, or if it is a @code{const_int} or
1433 @code{const_double} and @var{m} is a mode of class @code{MODE_INT}.
1434
1435 For commutative binary operations, constants should be placed in the
1436 second operand.
1437
1438 @table @code
1439 @findex plus
1440 @cindex RTL addition
1441 @cindex RTL sum
1442 @item (plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1443 Represents the sum of the values represented by @var{x} and @var{y}
1444 carried out in machine mode @var{m}.
1445
1446 @findex lo_sum
1447 @item (lo_sum:@var{m} @var{x} @var{y})
1448 Like @code{plus}, except that it represents that sum of @var{x} and the
1449 low-order bits of @var{y}.  The number of low order bits is
1450 machine-dependent but is normally the number of bits in a @code{Pmode}
1451 item minus the number of bits set by the @code{high} code
1452 (@pxref{Constants}).
1453
1454 @var{m} should be @code{Pmode}.
1455
1456 @findex minus
1457 @cindex RTL subtraction
1458 @cindex RTL difference
1459 @item (minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1460 Like @code{plus} but represents subtraction.
1461
1462 @findex ss_plus
1463 @cindex RTL addition with signed saturation
1464 @item (ss_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1465
1466 Like @code{plus}, but using signed saturation in case of an overflow.
1467
1468 @findex us_plus
1469 @cindex RTL addition with unsigned saturation
1470 @item (us_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1471
1472 Like @code{plus}, but using unsigned saturation in case of an overflow.
1473
1474 @findex ss_minus
1475 @cindex RTL addition with signed saturation
1476 @item (ss_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1477
1478 Like @code{minus}, but using signed saturation in case of an overflow.
1479
1480 @findex us_minus
1481 @cindex RTL addition with unsigned saturation
1482 @item (us_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1483
1484 Like @code{minus}, but using unsigned saturation in case of an overflow.
1485
1486 @findex compare
1487 @cindex RTL comparison
1488 @item (compare:@var{m} @var{x} @var{y})
1489 Represents the result of subtracting @var{y} from @var{x} for purposes
1490 of comparison.  The result is computed without overflow, as if with
1491 infinite precision.
1492
1493 Of course, machines can't really subtract with infinite precision.
1494 However, they can pretend to do so when only the sign of the result will
1495 be used, which is the case when the result is stored in the condition
1496 code.  And that is the @emph{only} way this kind of expression may
1497 validly be used: as a value to be stored in the condition codes, either
1498 @code{(cc0)} or a register.  @xref{Comparisons}.
1499
1500 The mode @var{m} is not related to the modes of @var{x} and @var{y}, but
1501 instead is the mode of the condition code value.  If @code{(cc0)} is
1502 used, it is @code{VOIDmode}.  Otherwise it is some mode in class
1503 @code{MODE_CC}, often @code{CCmode}.  @xref{Condition Code}.  If @var{m}
1504 is @code{VOIDmode} or @code{CCmode}, the operation returns sufficient
1505 information (in an unspecified format) so that any comparison operator
1506 can be applied to the result of the @code{COMPARE} operation.  For other
1507 modes in class @code{MODE_CC}, the operation only returns a subset of
1508 this information.
1509
1510 Normally, @var{x} and @var{y} must have the same mode.  Otherwise,
1511 @code{compare} is valid only if the mode of @var{x} is in class
1512 @code{MODE_INT} and @var{y} is a @code{const_int} or
1513 @code{const_double} with mode @code{VOIDmode}.  The mode of @var{x}
1514 determines what mode the comparison is to be done in; thus it must not
1515 be @code{VOIDmode}.
1516
1517 If one of the operands is a constant, it should be placed in the
1518 second operand and the comparison code adjusted as appropriate.
1519
1520 A @code{compare} specifying two @code{VOIDmode} constants is not valid
1521 since there is no way to know in what mode the comparison is to be
1522 performed; the comparison must either be folded during the compilation
1523 or the first operand must be loaded into a register while its mode is
1524 still known.
1525
1526 @findex neg
1527 @item (neg:@var{m} @var{x})
1528 Represents the negation (subtraction from zero) of the value represented
1529 by @var{x}, carried out in mode @var{m}.
1530
1531 @findex mult
1532 @cindex multiplication
1533 @cindex product
1534 @item (mult:@var{m} @var{x} @var{y})
1535 Represents the signed product of the values represented by @var{x} and
1536 @var{y} carried out in machine mode @var{m}.
1537
1538 Some machines support a multiplication that generates a product wider
1539 than the operands.  Write the pattern for this as
1540
1541 @example
1542 (mult:@var{m} (sign_extend:@var{m} @var{x}) (sign_extend:@var{m} @var{y}))
1543 @end example
1544
1545 where @var{m} is wider than the modes of @var{x} and @var{y}, which need
1546 not be the same.
1547
1548 For unsigned widening multiplication, use the same idiom, but with
1549 @code{zero_extend} instead of @code{sign_extend}.
1550
1551 @findex div
1552 @cindex division
1553 @cindex signed division
1554 @cindex quotient
1555 @item (div:@var{m} @var{x} @var{y})
1556 Represents the quotient in signed division of @var{x} by @var{y},
1557 carried out in machine mode @var{m}.  If @var{m} is a floating point
1558 mode, it represents the exact quotient; otherwise, the integerized
1559 quotient.
1560
1561 Some machines have division instructions in which the operands and
1562 quotient widths are not all the same; you should represent
1563 such instructions using @code{truncate} and @code{sign_extend} as in,
1564
1565 @example
1566 (truncate:@var{m1} (div:@var{m2} @var{x} (sign_extend:@var{m2} @var{y})))
1567 @end example
1568
1569 @findex udiv
1570 @cindex unsigned division
1571 @cindex division
1572 @item (udiv:@var{m} @var{x} @var{y})
1573 Like @code{div} but represents unsigned division.
1574
1575 @findex mod
1576 @findex umod
1577 @cindex remainder
1578 @cindex division
1579 @item (mod:@var{m} @var{x} @var{y})
1580 @itemx (umod:@var{m} @var{x} @var{y})
1581 Like @code{div} and @code{udiv} but represent the remainder instead of
1582 the quotient.
1583
1584 @findex smin
1585 @findex smax
1586 @cindex signed minimum
1587 @cindex signed maximum
1588 @item (smin:@var{m} @var{x} @var{y})
1589 @itemx (smax:@var{m} @var{x} @var{y})
1590 Represents the smaller (for @code{smin}) or larger (for @code{smax}) of
1591 @var{x} and @var{y}, interpreted as signed integers in mode @var{m}.
1592
1593 @findex umin
1594 @findex umax
1595 @cindex unsigned minimum and maximum
1596 @item (umin:@var{m} @var{x} @var{y})
1597 @itemx (umax:@var{m} @var{x} @var{y})
1598 Like @code{smin} and @code{smax}, but the values are interpreted as unsigned
1599 integers.
1600
1601 @findex not
1602 @cindex complement, bitwise
1603 @cindex bitwise complement
1604 @item (not:@var{m} @var{x})
1605 Represents the bitwise complement of the value represented by @var{x},
1606 carried out in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
1607
1608 @findex and
1609 @cindex logical-and, bitwise
1610 @cindex bitwise logical-and
1611 @item (and:@var{m} @var{x} @var{y})
1612 Represents the bitwise logical-and of the values represented by
1613 @var{x} and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be
1614 a fixed-point machine mode.
1615
1616 @findex ior
1617 @cindex inclusive-or, bitwise
1618 @cindex bitwise inclusive-or
1619 @item (ior:@var{m} @var{x} @var{y})
1620 Represents the bitwise inclusive-or of the values represented by @var{x}
1621 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
1622 fixed-point mode.
1623
1624 @findex xor
1625 @cindex exclusive-or, bitwise
1626 @cindex bitwise exclusive-or
1627 @item (xor:@var{m} @var{x} @var{y})
1628 Represents the bitwise exclusive-or of the values represented by @var{x}
1629 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
1630 fixed-point mode.
1631
1632 @findex ashift
1633 @cindex left shift
1634 @cindex shift
1635 @cindex arithmetic shift
1636 @item (ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
1637 Represents the result of arithmetically shifting @var{x} left by @var{c}
1638 places.  @var{x} have mode @var{m}, a fixed-point machine mode.  @var{c}
1639 be a fixed-point mode or be a constant with mode @code{VOIDmode}; which
1640 mode is determined by the mode called for in the machine description
1641 entry for the left-shift instruction.  For example, on the VAX, the mode
1642 of @var{c} is @code{QImode} regardless of @var{m}.
1643
1644 @findex lshiftrt
1645 @cindex right shift
1646 @findex ashiftrt
1647 @item (lshiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
1648 @itemx (ashiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
1649 Like @code{ashift} but for right shift.  Unlike the case for left shift,
1650 these two operations are distinct.
1651
1652 @findex rotate
1653 @cindex rotate
1654 @cindex left rotate
1655 @findex rotatert
1656 @cindex right rotate
1657 @item (rotate:@var{m} @var{x} @var{c})
1658 @itemx (rotatert:@var{m} @var{x} @var{c})
1659 Similar but represent left and right rotate.  If @var{c} is a constant,
1660 use @code{rotate}.
1661
1662 @findex abs
1663 @cindex absolute value
1664 @item (abs:@var{m} @var{x})
1665 Represents the absolute value of @var{x}, computed in mode @var{m}.
1666
1667 @findex sqrt
1668 @cindex square root
1669 @item (sqrt:@var{m} @var{x})
1670 Represents the square root of @var{x}, computed in mode @var{m}.
1671 Most often @var{m} will be a floating point mode.
1672
1673 @findex ffs
1674 @item (ffs:@var{m} @var{x})
1675 Represents one plus the index of the least significant 1-bit in
1676 @var{x}, represented as an integer of mode @var{m}.  (The value is
1677 zero if @var{x} is zero.)  The mode of @var{x} need not be @var{m};
1678 depending on the target machine, various mode combinations may be
1679 valid.
1680 @end table
1681
1682 @node Comparisons
1683 @section Comparison Operations
1684 @cindex RTL comparison operations
1685
1686 Comparison operators test a relation on two operands and are considered
1687 to represent a machine-dependent nonzero value described by, but not
1688 necessarily equal to, @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
1689 if the relation holds, or zero if it does not.  The mode of the
1690 comparison operation is independent of the mode of the data being
1691 compared.  If the comparison operation is being tested (e.g., the first
1692 operand of an @code{if_then_else}), the mode must be @code{VOIDmode}.
1693 If the comparison operation is producing data to be stored in some
1694 variable, the mode must be in class @code{MODE_INT}.  All comparison
1695 operations producing data must use the same mode, which is
1696 machine-specific.
1697
1698 @cindex condition codes
1699 There are two ways that comparison operations may be used.  The
1700 comparison operators may be used to compare the condition codes
1701 @code{(cc0)} against zero, as in @code{(eq (cc0) (const_int 0))}.  Such
1702 a construct actually refers to the result of the preceding instruction
1703 in which the condition codes were set.  The instruction setting the
1704 condition code must be adjacent to the instruction using the condition
1705 code; only @code{note} insns may separate them.
1706
1707 Alternatively, a comparison operation may directly compare two data
1708 objects.  The mode of the comparison is determined by the operands; they
1709 must both be valid for a common machine mode.  A comparison with both
1710 operands constant would be invalid as the machine mode could not be
1711 deduced from it, but such a comparison should never exist in RTL due to
1712 constant folding.
1713
1714 In the example above, if @code{(cc0)} were last set to
1715 @code{(compare @var{x} @var{y})}, the comparison operation is
1716 identical to @code{(eq @var{x} @var{y})}.  Usually only one style
1717 of comparisons is supported on a particular machine, but the combine
1718 pass will try to merge the operations to produce the @code{eq} shown
1719 in case it exists in the context of the particular insn involved.
1720
1721 Inequality comparisons come in two flavors, signed and unsigned.  Thus,
1722 there are distinct expression codes @code{gt} and @code{gtu} for signed and
1723 unsigned greater-than.  These can produce different results for the same
1724 pair of integer values: for example, 1 is signed greater-than @minus{}1 but not
1725 unsigned greater-than, because @minus{}1 when regarded as unsigned is actually
1726 @code{0xffffffff} which is greater than 1.
1727
1728 The signed comparisons are also used for floating point values.  Floating
1729 point comparisons are distinguished by the machine modes of the operands.
1730
1731 @table @code
1732 @findex eq
1733 @cindex equal
1734 @item (eq:@var{m} @var{x} @var{y})
1735 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
1736 are equal, otherwise 0.
1737
1738 @findex ne
1739 @cindex not equal
1740 @item (ne:@var{m} @var{x} @var{y})
1741 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
1742 are not equal, otherwise 0.
1743
1744 @findex gt
1745 @cindex greater than
1746 @item (gt:@var{m} @var{x} @var{y})
1747 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the @var{x} is greater than @var{y}.  If they
1748 are fixed-point, the comparison is done in a signed sense.
1749
1750 @findex gtu
1751 @cindex greater than
1752 @cindex unsigned greater than
1753 @item (gtu:@var{m} @var{x} @var{y})
1754 Like @code{gt} but does unsigned comparison, on fixed-point numbers only.
1755
1756 @findex lt
1757 @cindex less than
1758 @findex ltu
1759 @cindex unsigned less than
1760 @item (lt:@var{m} @var{x} @var{y})
1761 @itemx (ltu:@var{m} @var{x} @var{y})
1762 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than''.
1763
1764 @findex ge
1765 @cindex greater than
1766 @findex geu
1767 @cindex unsigned greater than
1768 @item (ge:@var{m} @var{x} @var{y})
1769 @itemx (geu:@var{m} @var{x} @var{y})
1770 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``greater than or equal''.
1771
1772 @findex le
1773 @cindex less than or equal
1774 @findex leu
1775 @cindex unsigned less than
1776 @item (le:@var{m} @var{x} @var{y})
1777 @itemx (leu:@var{m} @var{x} @var{y})
1778 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than or equal''.
1779
1780 @findex if_then_else
1781 @item (if_then_else @var{cond} @var{then} @var{else})
1782 This is not a comparison operation but is listed here because it is
1783 always used in conjunction with a comparison operation.  To be
1784 precise, @var{cond} is a comparison expression.  This expression
1785 represents a choice, according to @var{cond}, between the value
1786 represented by @var{then} and the one represented by @var{else}.
1787
1788 On most machines, @code{if_then_else} expressions are valid only
1789 to express conditional jumps.
1790
1791 @findex cond
1792 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @var{test2} @var{value2} @dots{}] @var{default})
1793 Similar to @code{if_then_else}, but more general.  Each of @var{test1},
1794 @var{test2}, @dots{} is performed in turn.  The result of this expression is
1795 the @var{value} corresponding to the first nonzero test, or @var{default} if
1796 none of the tests are nonzero expressions.
1797
1798 This is currently not valid for instruction patterns and is supported only
1799 for insn attributes.  @xref{Insn Attributes}.
1800 @end table
1801
1802 @node Bit-Fields
1803 @section Bit-Fields
1804 @cindex bit-fields
1805
1806 Special expression codes exist to represent bit-field instructions.
1807 These types of expressions are lvalues in RTL; they may appear
1808 on the left side of an assignment, indicating insertion of a value
1809 into the specified bit-field.
1810
1811 @table @code
1812 @findex sign_extract
1813 @cindex @code{BITS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{sign_extract}
1814 @item (sign_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
1815 This represents a reference to a sign-extended bit-field contained or
1816 starting in @var{loc} (a memory or register reference).  The bit-field
1817 is @var{size} bits wide and starts at bit @var{pos}.  The compilation
1818 option @code{BITS_BIG_ENDIAN} says which end of the memory unit
1819 @var{pos} counts from.
1820
1821 If @var{loc} is in memory, its mode must be a single-byte integer mode.
1822 If @var{loc} is in a register, the mode to use is specified by the
1823 operand of the @code{insv} or @code{extv} pattern
1824 (@pxref{Standard Names}) and is usually a full-word integer mode,
1825 which is the default if none is specified.
1826
1827 The mode of @var{pos} is machine-specific and is also specified
1828 in the @code{insv} or @code{extv} pattern.
1829
1830 The mode @var{m} is the same as the mode that would be used for
1831 @var{loc} if it were a register.
1832
1833 @findex zero_extract
1834 @item (zero_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
1835 Like @code{sign_extract} but refers to an unsigned or zero-extended
1836 bit-field.  The same sequence of bits are extracted, but they
1837 are filled to an entire word with zeros instead of by sign-extension.
1838 @end table
1839
1840 @node Vector Operations
1841 @section Vector Operations
1842 @cindex vector operations
1843
1844 All normal RTL expressions can be used with vector modes; they are
1845 interpreted as operating on each part of the vector independently.
1846 Additionally, there are a few new expressions to describe specific vector
1847 operations.
1848
1849 @table @code
1850 @findex vec_merge
1851 @item (vec_merge:@var{m} @var{vec1} @var{vec2} @var{items})
1852 This describes a merge operation between two vectors.  The result is a vector
1853 of mode @var{m}; its elements are selected from either @var{vec1} or
1854 @var{vec2}.  Which elements are selected is described by @var{items}, which
1855 is a bit mask represented by a @code{const_int}; a zero bit indicates the
1856 corresponding element in the result vector is taken from @var{vec2} while
1857 a set bit indicates it is taken from @var{vec1}.
1858
1859 @findex vec_select
1860 @item (vec_select:@var{m} @var{vec1} @var{selection})
1861 This describes an operation that selects parts of a vector.  @var{vec1} is
1862 the source vector, @var{selection} is a @code{parallel} that contains a
1863 @code{const_int} for each of the subparts of the result vector, giving the
1864 number of the source subpart that should be stored into it.
1865
1866 @findex vec_concat
1867 @item (vec_concat:@var{m} @var{vec1} @var{vec2})
1868 Describes a vector concat operation.  The result is a concatenation of the
1869 vectors @var{vec1} and @var{vec2}; its length is the sum of the lengths of
1870 the two inputs.
1871
1872 @findex vec_const
1873 @item (vec_const:@var{m} @var{subparts})
1874 This describes a constant vector.  @var{subparts} is a @code{parallel} that
1875 contains a constant for each of the subparts of the vector.
1876
1877 @findex vec_duplicate
1878 @item (vec_duplicate:@var{m} @var{vec})
1879 This operation converts a small vector into a larger one by duplicating the
1880 input values.  The output vector mode must have the same submodes as the
1881 input vector mode, and the number of output parts must be an integer multiple
1882 of the number of input parts.
1883
1884 @end table
1885
1886 @node Conversions
1887 @section Conversions
1888 @cindex conversions
1889 @cindex machine mode conversions
1890
1891 All conversions between machine modes must be represented by
1892 explicit conversion operations.  For example, an expression
1893 which is the sum of a byte and a full word cannot be written as
1894 @code{(plus:SI (reg:QI 34) (reg:SI 80))} because the @code{plus}
1895 operation requires two operands of the same machine mode.
1896 Therefore, the byte-sized operand is enclosed in a conversion
1897 operation, as in
1898
1899 @example
1900 (plus:SI (sign_extend:SI (reg:QI 34)) (reg:SI 80))
1901 @end example
1902
1903 The conversion operation is not a mere placeholder, because there
1904 may be more than one way of converting from a given starting mode
1905 to the desired final mode.  The conversion operation code says how
1906 to do it.
1907
1908 For all conversion operations, @var{x} must not be @code{VOIDmode}
1909 because the mode in which to do the conversion would not be known.
1910 The conversion must either be done at compile-time or @var{x}
1911 must be placed into a register.
1912
1913 @table @code
1914 @findex sign_extend
1915 @item (sign_extend:@var{m} @var{x})
1916 Represents the result of sign-extending the value @var{x}
1917 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
1918 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
1919
1920 @findex zero_extend
1921 @item (zero_extend:@var{m} @var{x})
1922 Represents the result of zero-extending the value @var{x}
1923 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
1924 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
1925
1926 @findex float_extend
1927 @item (float_extend:@var{m} @var{x})
1928 Represents the result of extending the value @var{x}
1929 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
1930 and @var{x} a floating point value of a mode narrower than @var{m}.
1931
1932 @findex truncate
1933 @item (truncate:@var{m} @var{x})
1934 Represents the result of truncating the value @var{x}
1935 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
1936 and @var{x} a fixed-point value of a mode wider than @var{m}.
1937
1938 @findex ss_truncate
1939 @item (ss_truncate:@var{m} @var{x})
1940 Represents the result of truncating the value @var{x}
1941 to machine mode @var{m}, using signed saturation in the case of
1942 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
1943 modes.
1944
1945 @findex us_truncate
1946 @item (us_truncate:@var{m} @var{x})
1947 Represents the result of truncating the value @var{x}
1948 to machine mode @var{m}, using unsigned saturation in the case of
1949 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
1950 modes.
1951
1952 @findex float_truncate
1953 @item (float_truncate:@var{m} @var{x})
1954 Represents the result of truncating the value @var{x}
1955 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
1956 and @var{x} a floating point value of a mode wider than @var{m}.
1957
1958 @findex float
1959 @item (float:@var{m} @var{x})
1960 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
1961 regarded as signed, to floating point mode @var{m}.
1962
1963 @findex unsigned_float
1964 @item (unsigned_float:@var{m} @var{x})
1965 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
1966 regarded as unsigned, to floating point mode @var{m}.
1967
1968 @findex fix
1969 @item (fix:@var{m} @var{x})
1970 When @var{m} is a fixed point mode, represents the result of
1971 converting floating point value @var{x} to mode @var{m}, regarded as
1972 signed.  How rounding is done is not specified, so this operation may
1973 be used validly in compiling C code only for integer-valued operands.
1974
1975 @findex unsigned_fix
1976 @item (unsigned_fix:@var{m} @var{x})
1977 Represents the result of converting floating point value @var{x} to
1978 fixed point mode @var{m}, regarded as unsigned.  How rounding is done
1979 is not specified.
1980
1981 @findex fix
1982 @item (fix:@var{m} @var{x})
1983 When @var{m} is a floating point mode, represents the result of
1984 converting floating point value @var{x} (valid for mode @var{m}) to an
1985 integer, still represented in floating point mode @var{m}, by rounding
1986 towards zero.
1987 @end table
1988
1989 @node RTL Declarations
1990 @section Declarations
1991 @cindex RTL declarations
1992 @cindex declarations, RTL
1993
1994 Declaration expression codes do not represent arithmetic operations
1995 but rather state assertions about their operands.
1996
1997 @table @code
1998 @findex strict_low_part
1999 @cindex @code{subreg}, in @code{strict_low_part}
2000 @item (strict_low_part (subreg:@var{m} (reg:@var{n} @var{r}) 0))
2001 This expression code is used in only one context: as the destination operand of a
2002 @code{set} expression.  In addition, the operand of this expression
2003 must be a non-paradoxical @code{subreg} expression.
2004
2005 The presence of @code{strict_low_part} says that the part of the
2006 register which is meaningful in mode @var{n}, but is not part of
2007 mode @var{m}, is not to be altered.  Normally, an assignment to such
2008 a subreg is allowed to have undefined effects on the rest of the
2009 register when @var{m} is less than a word.
2010 @end table
2011
2012 @node Side Effects
2013 @section Side Effect Expressions
2014 @cindex RTL side effect expressions
2015
2016 The expression codes described so far represent values, not actions.
2017 But machine instructions never produce values; they are meaningful
2018 only for their side effects on the state of the machine.  Special
2019 expression codes are used to represent side effects.
2020
2021 The body of an instruction is always one of these side effect codes;
2022 the codes described above, which represent values, appear only as
2023 the operands of these.
2024
2025 @table @code
2026 @findex set
2027 @item (set @var{lval} @var{x})
2028 Represents the action of storing the value of @var{x} into the place
2029 represented by @var{lval}.  @var{lval} must be an expression
2030 representing a place that can be stored in: @code{reg} (or @code{subreg}
2031 or @code{strict_low_part}), @code{mem}, @code{pc}, @code{parallel}, or
2032 @code{cc0}.
2033
2034 If @var{lval} is a @code{reg}, @code{subreg} or @code{mem}, it has a
2035 machine mode; then @var{x} must be valid for that mode.
2036
2037 If @var{lval} is a @code{reg} whose machine mode is less than the full
2038 width of the register, then it means that the part of the register
2039 specified by the machine mode is given the specified value and the
2040 rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
2041 @var{lval} is a @code{subreg} whose machine mode is narrower than
2042 the mode of the register, the rest of the register can be changed in
2043 an undefined way.
2044
2045 If @var{lval} is a @code{strict_low_part} of a @code{subreg}, then the
2046 part of the register specified by the machine mode of the
2047 @code{subreg} is given the value @var{x} and the rest of the register
2048 is not changed.
2049
2050 If @var{lval} is @code{(cc0)}, it has no machine mode, and @var{x} may
2051 be either a @code{compare} expression or a value that may have any mode.
2052 The latter case represents a ``test'' instruction.  The expression
2053 @code{(set (cc0) (reg:@var{m} @var{n}))} is equivalent to
2054 @code{(set (cc0) (compare (reg:@var{m} @var{n}) (const_int 0)))}.
2055 Use the former expression to save space during the compilation.
2056
2057 If @var{lval} is a @code{parallel}, it is used to represent the case of
2058 a function returning a structure in multiple registers.  Each element
2059 of the @code{parallel} is an @code{expr_list} whose first operand is a
2060 @code{reg} and whose second operand is a @code{const_int} representing the
2061 offset (in bytes) into the structure at which the data in that register
2062 corresponds.  The first element may be null to indicate that the structure
2063 is also passed partly in memory.
2064
2065 @cindex jump instructions and @code{set}
2066 @cindex @code{if_then_else} usage
2067 If @var{lval} is @code{(pc)}, we have a jump instruction, and the
2068 possibilities for @var{x} are very limited.  It may be a
2069 @code{label_ref} expression (unconditional jump).  It may be an
2070 @code{if_then_else} (conditional jump), in which case either the
2071 second or the third operand must be @code{(pc)} (for the case which
2072 does not jump) and the other of the two must be a @code{label_ref}
2073 (for the case which does jump).  @var{x} may also be a @code{mem} or
2074 @code{(plus:SI (pc) @var{y})}, where @var{y} may be a @code{reg} or a
2075 @code{mem}; these unusual patterns are used to represent jumps through
2076 branch tables.
2077
2078 If @var{lval} is neither @code{(cc0)} nor @code{(pc)}, the mode of
2079 @var{lval} must not be @code{VOIDmode} and the mode of @var{x} must be
2080 valid for the mode of @var{lval}.
2081
2082 @findex SET_DEST
2083 @findex SET_SRC
2084 @var{lval} is customarily accessed with the @code{SET_DEST} macro and
2085 @var{x} with the @code{SET_SRC} macro.
2086
2087 @findex return
2088 @item (return)
2089 As the sole expression in a pattern, represents a return from the
2090 current function, on machines where this can be done with one
2091 instruction, such as VAXen.  On machines where a multi-instruction
2092 ``epilogue'' must be executed in order to return from the function,
2093 returning is done by jumping to a label which precedes the epilogue, and
2094 the @code{return} expression code is never used.
2095
2096 Inside an @code{if_then_else} expression, represents the value to be
2097 placed in @code{pc} to return to the caller.
2098
2099 Note that an insn pattern of @code{(return)} is logically equivalent to
2100 @code{(set (pc) (return))}, but the latter form is never used.
2101
2102 @findex call
2103 @item (call @var{function} @var{nargs})
2104 Represents a function call.  @var{function} is a @code{mem} expression
2105 whose address is the address of the function to be called.
2106 @var{nargs} is an expression which can be used for two purposes: on
2107 some machines it represents the number of bytes of stack argument; on
2108 others, it represents the number of argument registers.
2109
2110 Each machine has a standard machine mode which @var{function} must
2111 have.  The machine description defines macro @code{FUNCTION_MODE} to
2112 expand into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
2113 specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
2114 allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
2115 addressed.
2116
2117 @findex clobber
2118 @item (clobber @var{x})
2119 Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
2120 undescribed value into @var{x}, which must be a @code{reg},
2121 @code{scratch}, @code{parallel} or @code{mem} expression.
2122
2123 One place this is used is in string instructions that store standard
2124 values into particular hard registers.  It may not be worth the
2125 trouble to describe the values that are stored, but it is essential to
2126 inform the compiler that the registers will be altered, lest it
2127 attempt to keep data in them across the string instruction.
2128
2129 If @var{x} is @code{(mem:BLK (const_int 0))}, it means that all memory
2130 locations must be presumed clobbered.  If @var{x} is a @code{parallel},
2131 it has the same meaning as a @code{parallel} in a @code{set} expression.
2132
2133 Note that the machine description classifies certain hard registers as
2134 ``call-clobbered''.  All function call instructions are assumed by
2135 default to clobber these registers, so there is no need to use
2136 @code{clobber} expressions to indicate this fact.  Also, each function
2137 call is assumed to have the potential to alter any memory location,
2138 unless the function is declared @code{const}.
2139
2140 If the last group of expressions in a @code{parallel} are each a
2141 @code{clobber} expression whose arguments are @code{reg} or
2142 @code{match_scratch} (@pxref{RTL Template}) expressions, the combiner
2143 phase can add the appropriate @code{clobber} expressions to an insn it
2144 has constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
2145
2146 This feature can be used, for example, on a machine that whose multiply
2147 and add instructions don't use an MQ register but which has an
2148 add-accumulate instruction that does clobber the MQ register.  Similarly,
2149 a combined instruction might require a temporary register while the
2150 constituent instructions might not.
2151
2152 When a @code{clobber} expression for a register appears inside a
2153 @code{parallel} with other side effects, the register allocator
2154 guarantees that the register is unoccupied both before and after that
2155 insn.  However, the reload phase may allocate a register used for one of
2156 the inputs unless the @samp{&} constraint is specified for the selected
2157 alternative (@pxref{Modifiers}).  You can clobber either a specific hard
2158 register, a pseudo register, or a @code{scratch} expression; in the
2159 latter two cases, GCC will allocate a hard register that is available
2160 there for use as a temporary.
2161
2162 For instructions that require a temporary register, you should use
2163 @code{scratch} instead of a pseudo-register because this will allow the
2164 combiner phase to add the @code{clobber} when required.  You do this by
2165 coding (@code{clobber} (@code{match_scratch} @dots{})).  If you do
2166 clobber a pseudo register, use one which appears nowhere else---generate
2167 a new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE@.
2168
2169 There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
2170 @code{parallel}: when one of the input operands of the insn is also
2171 clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo register in
2172 the clobber and elsewhere in the insn produces the expected results.
2173
2174 @findex use
2175 @item (use @var{x})
2176 Represents the use of the value of @var{x}.  It indicates that the
2177 value in @var{x} at this point in the program is needed, even though
2178 it may not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will
2179 not attempt to delete previous instructions whose only effect is to
2180 store a value in @var{x}.  @var{x} must be a @code{reg} expression.
2181
2182 In some situations, it may be tempting to add a @code{use} of a
2183 register in a @code{parallel} to describe a situation where the value
2184 of a special register will modify the behaviour of the instruction.
2185 An hypothetical example might be a pattern for an addition that can
2186 either wrap around or use saturating addition depending on the value
2187 of a special control register:
2188
2189 @example
2190 (parallel [(set (reg:SI 2) (unspec:SI [(reg:SI 3) 
2191                                        (reg:SI 4)] 0))
2192            (use (reg:SI 1))])
2193 @end example
2194
2195 @noindent
2196
2197 This will not work, several of the optimizers only look at expressions
2198 locally; it is very likely that if you have multiple insns with
2199 identical inputs to the @code{unspec}, they will be optimized away even
2200 if register 1 changes in between.
2201
2202 This means that @code{use} can @emph{only} be used to describe
2203 that the register is live.  You should think twice before adding
2204 @code{use} statements, more often you will want to use @code{unspec}
2205 instead.  The @code{use} RTX is most commonly useful to describe that
2206 a fixed register is implicitly used in an insn.  It is also safe to use
2207 in patterns where the compiler knows for other reasons that the result
2208 of the whole pattern is variable, such as @samp{movstr@var{m}} or
2209 @samp{call} patterns.
2210
2211 During the reload phase, an insn that has a @code{use} as pattern
2212 can carry a reg_equal note.  These @code{use} insns will be deleted
2213 before the reload phase exits.
2214
2215 During the delayed branch scheduling phase, @var{x} may be an insn.
2216 This indicates that @var{x} previously was located at this place in the
2217 code and its data dependencies need to be taken into account.  These
2218 @code{use} insns will be deleted before the delayed branch scheduling
2219 phase exits.
2220
2221 @findex parallel
2222 @item (parallel [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
2223 Represents several side effects performed in parallel.  The square
2224 brackets stand for a vector; the operand of @code{parallel} is a
2225 vector of expressions.  @var{x0}, @var{x1} and so on are individual
2226 side effect expressions---expressions of code @code{set}, @code{call},
2227 @code{return}, @code{clobber} or @code{use}.
2228
2229 ``In parallel'' means that first all the values used in the individual
2230 side-effects are computed, and second all the actual side-effects are
2231 performed.  For example,
2232
2233 @example
2234 (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
2235            (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
2236 @end example
2237
2238 @noindent
2239 says unambiguously that the values of hard register 1 and the memory
2240 location addressed by it are interchanged.  In both places where
2241 @code{(reg:SI 1)} appears as a memory address it refers to the value
2242 in register 1 @emph{before} the execution of the insn.
2243
2244 It follows that it is @emph{incorrect} to use @code{parallel} and
2245 expect the result of one @code{set} to be available for the next one.
2246 For example, people sometimes attempt to represent a jump-if-zero
2247 instruction this way:
2248
2249 @example
2250 (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
2251            (set (pc) (if_then_else
2252                         (eq (cc0) (const_int 0))
2253                         (label_ref @dots{})
2254                         (pc)))])
2255 @end example
2256
2257 @noindent
2258 But this is incorrect, because it says that the jump condition depends
2259 on the condition code value @emph{before} this instruction, not on the
2260 new value that is set by this instruction.
2261
2262 @cindex peephole optimization, RTL representation
2263 Peephole optimization, which takes place together with final assembly
2264 code output, can produce insns whose patterns consist of a @code{parallel}
2265 whose elements are the operands needed to output the resulting
2266 assembler code---often @code{reg}, @code{mem} or constant expressions.
2267 This would not be well-formed RTL at any other stage in compilation,
2268 but it is ok then because no further optimization remains to be done.
2269 However, the definition of the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}, if
2270 any, must deal with such insns if you define any peephole optimizations.
2271
2272 @findex cond_exec
2273 @item (cond_exec [@var{cond} @var{expr}])
2274 Represents a conditionally executed expression.  The @var{expr} is
2275 executed only if the @var{cond} is nonzero.  The @var{cond} expression
2276 must not have side-effects, but the @var{expr} may very well have
2277 side-effects.
2278
2279 @findex sequence
2280 @item (sequence [@var{insns} @dots{}])
2281 Represents a sequence of insns.  Each of the @var{insns} that appears
2282 in the vector is suitable for appearing in the chain of insns, so it
2283 must be an @code{insn}, @code{jump_insn}, @code{call_insn},
2284 @code{code_label}, @code{barrier} or @code{note}.
2285
2286 A @code{sequence} RTX is never placed in an actual insn during RTL
2287 generation.  It represents the sequence of insns that result from a
2288 @code{define_expand} @emph{before} those insns are passed to
2289 @code{emit_insn} to insert them in the chain of insns.  When actually
2290 inserted, the individual sub-insns are separated out and the
2291 @code{sequence} is forgotten.
2292
2293 After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the insns that
2294 reside in its delay slots are grouped together into a @code{sequence}.
2295 The insn requiring the delay slot is the first insn in the vector;
2296 subsequent insns are to be placed in the delay slot.
2297
2298 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is set on an insn in a delay slot to
2299 indicate that a branch insn should be used that will conditionally annul
2300 the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
2301 @code{INSN_FROM_TARGET_P} indicates that the insn is from the target of
2302 the branch and should be executed only if the branch is taken; otherwise
2303 the insn should be executed only if the branch is not taken.
2304 @xref{Delay Slots}.
2305 @end table
2306
2307 These expression codes appear in place of a side effect, as the body of
2308 an insn, though strictly speaking they do not always describe side
2309 effects as such:
2310
2311 @table @code
2312 @findex asm_input
2313 @item (asm_input @var{s})
2314 Represents literal assembler code as described by the string @var{s}.
2315
2316 @findex unspec
2317 @findex unspec_volatile
2318 @item (unspec [@var{operands} @dots{}] @var{index})
2319 @itemx (unspec_volatile [@var{operands} @dots{}] @var{index})
2320 Represents a machine-specific operation on @var{operands}.  @var{index}
2321 selects between multiple machine-specific operations.
2322 @code{unspec_volatile} is used for volatile operations and operations
2323 that may trap; @code{unspec} is used for other operations.
2324
2325 These codes may appear inside a @code{pattern} of an
2326 insn, inside a @code{parallel}, or inside an expression.
2327
2328 @findex addr_vec
2329 @item (addr_vec:@var{m} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
2330 Represents a table of jump addresses.  The vector elements @var{lr0},
2331 etc., are @code{label_ref} expressions.  The mode @var{m} specifies
2332 how much space is given to each address; normally @var{m} would be
2333 @code{Pmode}.
2334
2335 @findex addr_diff_vec
2336 @item (addr_diff_vec:@var{m} @var{base} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}] @var{min} @var{max} @var{flags})
2337 Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
2338 @var{base}.  The vector elements @var{lr0}, etc., are @code{label_ref}
2339 expressions and so is @var{base}.  The mode @var{m} specifies how much
2340 space is given to each address-difference.  @var{min} and @var{max}
2341 are set up by branch shortening and hold a label with a minimum and a
2342 maximum address, respectively.  @var{flags} indicates the relative
2343 position of @var{base}, @var{min} and @var{max} to the containing insn
2344 and of @var{min} and @var{max} to @var{base}.  See rtl.def for details.
2345
2346 @findex prefetch
2347 @item (prefetch:@var{m} @var{addr} @var{rw} @var{locality})
2348 Represents prefetch of memory at address @var{addr}.
2349 Operand @var{rw} is 1 if the prefetch is for data to be written, 0 otherwise;
2350 targets that do not support write prefetches should treat this as a normal
2351 prefetch.
2352 Operand @var{locality} specifies the amount of temporal locality; 0 if there
2353 is none or 1, 2, or 3 for increasing levels of temporal locality;
2354 targets that do not support locality hints should ignore this.
2355
2356 This insn is used to minimize cache-miss latency by moving data into a
2357 cache before it is accessed.  It should use only non-faulting data prefetch
2358 instructions.
2359 @end table
2360
2361 @node Incdec
2362 @section Embedded Side-Effects on Addresses
2363 @cindex RTL preincrement
2364 @cindex RTL postincrement
2365 @cindex RTL predecrement
2366 @cindex RTL postdecrement
2367
2368 Six special side-effect expression codes appear as memory addresses.
2369
2370 @table @code
2371 @findex pre_dec
2372 @item (pre_dec:@var{m} @var{x})
2373 Represents the side effect of decrementing @var{x} by a standard
2374 amount and represents also the value that @var{x} has after being
2375 decremented.  @var{x} must be a @code{reg} or @code{mem}, but most
2376 machines allow only a @code{reg}.  @var{m} must be the machine mode
2377 for pointers on the machine in use.  The amount @var{x} is decremented
2378 by is the length in bytes of the machine mode of the containing memory
2379 reference of which this expression serves as the address.  Here is an
2380 example of its use:
2381
2382 @example
2383 (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
2384 @end example
2385
2386 @noindent
2387 This says to decrement pseudo register 39 by the length of a @code{DFmode}
2388 value and use the result to address a @code{DFmode} value.
2389
2390 @findex pre_inc
2391 @item (pre_inc:@var{m} @var{x})
2392 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2393
2394 @findex post_dec
2395 @item (post_dec:@var{m} @var{x})
2396 Represents the same side effect as @code{pre_dec} but a different
2397 value.  The value represented here is the value @var{x} has @i{before}
2398 being decremented.
2399
2400 @findex post_inc
2401 @item (post_inc:@var{m} @var{x})
2402 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2403
2404 @findex post_modify
2405 @item (post_modify:@var{m} @var{x} @var{y})
2406
2407 Represents the side effect of setting @var{x} to @var{y} and
2408 represents @var{x} before @var{x} is modified.  @var{x} must be a
2409 @code{reg} or @code{mem}, but most machines allow only a @code{reg}.
2410 @var{m} must be the machine mode for pointers on the machine in use.
2411 The amount @var{x} is decremented by is the length in bytes of the
2412 machine mode of the containing memory reference of which this expression
2413 serves as the address.  Note that this is not currently implemented.
2414
2415 The expression @var{y} must be one of three forms:
2416 @table @code
2417 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{z})},
2418 @code{(minus:@var{m} @var{x} @var{z})}, or
2419 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{i})},
2420 @end table
2421 where @var{z} is an index register and @var{i} is a constant.
2422
2423 Here is an example of its use:
2424
2425 @example
2426 (mem:SF (post_modify:SI (reg:SI 42) (plus (reg:SI 42)
2427                                           (reg:SI 48))))
2428 @end example
2429
2430 This says to modify pseudo register 42 by adding the contents of pseudo
2431 register 48 to it, after the use of what ever 42 points to.
2432
2433 @findex post_modify
2434 @item (pre_modify:@var{m} @var{x} @var{expr})
2435 Similar except side effects happen before the use.
2436 @end table
2437
2438 These embedded side effect expressions must be used with care.  Instruction
2439 patterns may not use them.  Until the @samp{flow} pass of the compiler,
2440 they may occur only to represent pushes onto the stack.  The @samp{flow}
2441 pass finds cases where registers are incremented or decremented in one
2442 instruction and used as an address shortly before or after; these cases are
2443 then transformed to use pre- or post-increment or -decrement.
2444
2445 If a register used as the operand of these expressions is used in
2446 another address in an insn, the original value of the register is used.
2447 Uses of the register outside of an address are not permitted within the
2448 same insn as a use in an embedded side effect expression because such
2449 insns behave differently on different machines and hence must be treated
2450 as ambiguous and disallowed.
2451
2452 An instruction that can be represented with an embedded side effect
2453 could also be represented using @code{parallel} containing an additional
2454 @code{set} to describe how the address register is altered.  This is not
2455 done because machines that allow these operations at all typically
2456 allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
2457 additional parallel stores would require doubling the number of entries
2458 in the machine description.
2459
2460 @node Assembler
2461 @section Assembler Instructions as Expressions
2462 @cindex assembler instructions in RTL
2463
2464 @cindex @code{asm_operands}, usage
2465 The RTX code @code{asm_operands} represents a value produced by a
2466 user-specified assembler instruction.  It is used to represent
2467 an @code{asm} statement with arguments.  An @code{asm} statement with
2468 a single output operand, like this:
2469
2470 @smallexample
2471 asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
2472 @end smallexample
2473
2474 @noindent
2475 is represented using a single @code{asm_operands} RTX which represents
2476 the value that is stored in @code{outputvar}:
2477
2478 @smallexample
2479 (set @var{rtx-for-outputvar}
2480      (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
2481                    [@var{rtx-for-addition-result} @var{rtx-for-*z}]
2482                    [(asm_input:@var{m1} "g")
2483                     (asm_input:@var{m2} "di")]))
2484 @end smallexample
2485
2486 @noindent
2487 Here the operands of the @code{asm_operands} RTX are the assembler
2488 template string, the output-operand's constraint, the index-number of the
2489 output operand among the output operands specified, a vector of input
2490 operand RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The
2491 mode @var{m1} is the mode of the sum @code{x+y}; @var{m2} is that of
2492 @code{*z}.
2493
2494 When an @code{asm} statement has multiple output values, its insn has
2495 several such @code{set} RTX's inside of a @code{parallel}.  Each @code{set}
2496 contains a @code{asm_operands}; all of these share the same assembler
2497 template and vectors, but each contains the constraint for the respective
2498 output operand.  They are also distinguished by the output-operand index
2499 number, which is 0, 1, @dots{} for successive output operands.
2500
2501 @node Insns
2502 @section Insns
2503 @cindex insns
2504
2505 The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
2506 chain of objects called @dfn{insns}.  Insns are expressions with
2507 special codes that are used for no other purpose.  Some insns are
2508 actual instructions; others represent dispatch tables for @code{switch}
2509 statements; others represent labels to jump to or various sorts of
2510 declarative information.
2511
2512 In addition to its own specific data, each insn must have a unique
2513 id-number that distinguishes it from all other insns in the current
2514 function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
2515 same id-number may be present in multiple places in a function, but
2516 these copies will always be identical and will only appear inside a
2517 @code{sequence}), and chain pointers to the preceding and following
2518 insns.  These three fields occupy the same position in every insn,
2519 independent of the expression code of the insn.  They could be accessed
2520 with @code{XEXP} and @code{XINT}, but instead three special macros are
2521 always used:
2522
2523 @table @code
2524 @findex INSN_UID
2525 @item INSN_UID (@var{i})
2526 Accesses the unique id of insn @var{i}.
2527
2528 @findex PREV_INSN
2529 @item PREV_INSN (@var{i})
2530 Accesses the chain pointer to the insn preceding @var{i}.
2531 If @var{i} is the first insn, this is a null pointer.
2532
2533 @findex NEXT_INSN
2534 @item NEXT_INSN (@var{i})
2535 Accesses the chain pointer to the insn following @var{i}.
2536 If @var{i} is the last insn, this is a null pointer.
2537 @end table
2538
2539 @findex get_insns
2540 @findex get_last_insn
2541 The first insn in the chain is obtained by calling @code{get_insns}; the
2542 last insn is the result of calling @code{get_last_insn}.  Within the
2543 chain delimited by these insns, the @code{NEXT_INSN} and
2544 @code{PREV_INSN} pointers must always correspond: if @var{insn} is not
2545 the first insn,
2546
2547 @example
2548 NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2549 @end example
2550
2551 @noindent
2552 is always true and if @var{insn} is not the last insn,
2553
2554 @example
2555 PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2556 @end example
2557
2558 @noindent
2559 is always true.
2560
2561 After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
2562 @code{sequence} expressions, which contain a vector of insns.  The value
2563 of @code{NEXT_INSN} in all but the last of these insns is the next insn
2564 in the vector; the value of @code{NEXT_INSN} of the last insn in the vector
2565 is the same as the value of @code{NEXT_INSN} for the @code{sequence} in
2566 which it is contained.  Similar rules apply for @code{PREV_INSN}.
2567
2568 This means that the above invariants are not necessarily true for insns
2569 inside @code{sequence} expressions.  Specifically, if @var{insn} is the
2570 first insn in a @code{sequence}, @code{NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn}))}
2571 is the insn containing the @code{sequence} expression, as is the value
2572 of @code{PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn}))} is @var{insn} is the last
2573 insn in the @code{sequence} expression.  You can use these expressions
2574 to find the containing @code{sequence} expression.
2575
2576 Every insn has one of the following six expression codes:
2577
2578 @table @code
2579 @findex insn
2580 @item insn
2581 The expression code @code{insn} is used for instructions that do not jump
2582 and do not do function calls.  @code{sequence} expressions are always
2583 contained in insns with code @code{insn} even if one of those insns
2584 should jump or do function calls.
2585
2586 Insns with code @code{insn} have four additional fields beyond the three
2587 mandatory ones listed above.  These four are described in a table below.
2588
2589 @findex jump_insn
2590 @item jump_insn
2591 The expression code @code{jump_insn} is used for instructions that may
2592 jump (or, more generally, may contain @code{label_ref} expressions).  If
2593 there is an instruction to return from the current function, it is
2594 recorded as a @code{jump_insn}.
2595
2596 @findex JUMP_LABEL
2597 @code{jump_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
2598 accessed in the same way and in addition contain a field
2599 @code{JUMP_LABEL} which is defined once jump optimization has completed.
2600
2601 For simple conditional and unconditional jumps, this field contains
2602 the @code{code_label} to which this insn will (possibly conditionally)
2603 branch.  In a more complex jump, @code{JUMP_LABEL} records one of the
2604 labels that the insn refers to; the only way to find the others is to
2605 scan the entire body of the insn.  In an @code{addr_vec},
2606 @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}.
2607
2608 Return insns count as jumps, but since they do not refer to any
2609 labels, their @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}.
2610
2611 @findex call_insn
2612 @item call_insn
2613 The expression code @code{call_insn} is used for instructions that may do
2614 function calls.  It is important to distinguish these instructions because
2615 they imply that certain registers and memory locations may be altered
2616 unpredictably.
2617
2618 @findex CALL_INSN_FUNCTION_USAGE
2619 @code{call_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
2620 accessed in the same way and in addition contain a field
2621 @code{CALL_INSN_FUNCTION_USAGE}, which contains a list (chain of
2622 @code{expr_list} expressions) containing @code{use} and @code{clobber}
2623 expressions that denote hard registers and @code{MEM}s used or
2624 clobbered by the called function.
2625
2626 A @code{MEM} generally points to a stack slots in which arguments passed
2627 to the libcall by reference (@pxref{Register Arguments,
2628 FUNCTION_ARG_PASS_BY_REFERENCE}) are stored.  If the argument is
2629 caller-copied (@pxref{Register Arguments, FUNCTION_ARG_CALLEE_COPIES}),
2630 the stack slot will be mentioned in @code{CLOBBER} and @code{USE}
2631 entries; if it's callee-copied, only a @code{USE} will appear, and the
2632 @code{MEM} may point to addresses that are not stack slots.  These
2633 @code{MEM}s are used only in libcalls, because, unlike regular function
2634 calls, @code{CONST_CALL}s (which libcalls generally are, @pxref{Flags,
2635 CONST_CALL_P}) aren't assumed to read and write all memory, so flow
2636 would consider the stores dead and remove them.  Note that, since a
2637 libcall must never return values in memory (@pxref{Aggregate Return,
2638 RETURN_IN_MEMORY}), there will never be a @code{CLOBBER} for a memory
2639 address holding a return value.
2640
2641 @code{CLOBBER}ed registers in this list augment registers specified in
2642 @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register Basics}).
2643
2644 @findex code_label
2645 @findex CODE_LABEL_NUMBER
2646 @item code_label
2647 A @code{code_label} insn represents a label that a jump insn can jump
2648 to.  It contains two special fields of data in addition to the three
2649 standard ones.  @code{CODE_LABEL_NUMBER} is used to hold the @dfn{label
2650 number}, a number that identifies this label uniquely among all the
2651 labels in the compilation (not just in the current function).
2652 Ultimately, the label is represented in the assembler output as an
2653 assembler label, usually of the form @samp{L@var{n}} where @var{n} is
2654 the label number.
2655
2656 When a @code{code_label} appears in an RTL expression, it normally
2657 appears within a @code{label_ref} which represents the address of
2658 the label, as a number.
2659
2660 Besides as a @code{code_label}, a label can also be represented as a
2661 @code{note} of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
2662
2663 @findex LABEL_NUSES
2664 The field @code{LABEL_NUSES} is only defined once the jump optimization
2665 phase is completed and contains the number of times this label is
2666 referenced in the current function.
2667
2668 @findex LABEL_ALTERNATE_NAME
2669 The field @code{LABEL_ALTERNATE_NAME} is used to associate a name with
2670 a @code{code_label}.  If this field is defined, the alternate name will
2671 be emitted instead of an internally generated label name.
2672
2673 @findex barrier
2674 @item barrier
2675 Barriers are placed in the instruction stream when control cannot flow
2676 past them.  They are placed after unconditional jump instructions to
2677 indicate that the jumps are unconditional and after calls to
2678 @code{volatile} functions, which do not return (e.g., @code{exit}).
2679 They contain no information beyond the three standard fields.
2680
2681 @findex note
2682 @findex NOTE_LINE_NUMBER
2683 @findex NOTE_SOURCE_FILE
2684 @item note
2685 @code{note} insns are used to represent additional debugging and
2686 declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
2687 integer which is accessed with the macro @code{NOTE_LINE_NUMBER} and a
2688 string accessed with @code{NOTE_SOURCE_FILE}.
2689
2690 If @code{NOTE_LINE_NUMBER} is positive, the note represents the
2691 position of a source line and @code{NOTE_SOURCE_FILE} is the source file name
2692 that the line came from.  These notes control generation of line
2693 number data in the assembler output.
2694
2695 Otherwise, @code{NOTE_LINE_NUMBER} is not really a line number but a
2696 code with one of the following values (and @code{NOTE_SOURCE_FILE}
2697 must contain a null pointer):
2698
2699 @table @code
2700 @findex NOTE_INSN_DELETED
2701 @item NOTE_INSN_DELETED
2702 Such a note is completely ignorable.  Some passes of the compiler
2703 delete insns by altering them into notes of this kind.
2704
2705 @findex NOTE_INSN_DELETED_LABEL
2706 @item NOTE_INSN_DELETED_LABEL
2707 This marks what used to be a @code{code_label}, but was not used for other
2708 purposes than taking its address and was transformed to mark that no
2709 code jumps to it.
2710
2711 @findex NOTE_INSN_BLOCK_BEG
2712 @findex NOTE_INSN_BLOCK_END
2713 @item NOTE_INSN_BLOCK_BEG
2714 @itemx NOTE_INSN_BLOCK_END
2715 These types of notes indicate the position of the beginning and end
2716 of a level of scoping of variable names.  They control the output
2717 of debugging information.
2718
2719 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
2720 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_END
2721 @item NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
2722 @itemx NOTE_INSN_EH_REGION_END
2723 These types of notes indicate the position of the beginning and end of a
2724 level of scoping for exception handling.  @code{NOTE_BLOCK_NUMBER}
2725 identifies which @code{CODE_LABEL} or @code{note} of type
2726 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} is associated with the given region.
2727
2728 @findex NOTE_INSN_LOOP_BEG
2729 @findex NOTE_INSN_LOOP_END
2730 @item NOTE_INSN_LOOP_BEG
2731 @itemx NOTE_INSN_LOOP_END
2732 These types of notes indicate the position of the beginning and end
2733 of a @code{while} or @code{for} loop.  They enable the loop optimizer
2734 to find loops quickly.
2735
2736 @findex NOTE_INSN_LOOP_CONT
2737 @item NOTE_INSN_LOOP_CONT
2738 Appears at the place in a loop that @code{continue} statements jump to.
2739
2740 @findex NOTE_INSN_LOOP_VTOP
2741 @item NOTE_INSN_LOOP_VTOP
2742 This note indicates the place in a loop where the exit test begins for
2743 those loops in which the exit test has been duplicated.  This position
2744 becomes another virtual start of the loop when considering loop
2745 invariants.
2746
2747 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_END
2748 @item NOTE_INSN_FUNCTION_END
2749 Appears near the end of the function body, just before the label that
2750 @code{return} statements jump to (on machine where a single instruction
2751 does not suffice for returning).  This note may be deleted by jump
2752 optimization.
2753
2754 @findex NOTE_INSN_SETJMP
2755 @item NOTE_INSN_SETJMP
2756 Appears following each call to @code{setjmp} or a related function.
2757 @end table
2758
2759 These codes are printed symbolically when they appear in debugging dumps.
2760 @end table
2761
2762 @cindex @code{TImode}, in @code{insn}
2763 @cindex @code{HImode}, in @code{insn}
2764 @cindex @code{QImode}, in @code{insn}
2765 The machine mode of an insn is normally @code{VOIDmode}, but some
2766 phases use the mode for various purposes.
2767
2768 The common subexpression elimination pass sets the mode of an insn to
2769 @code{QImode} when it is the first insn in a block that has already
2770 been processed.
2771
2772 The second Haifa scheduling pass, for targets that can multiple issue,
2773 sets the mode of an insn to @code{TImode} when it is believed that the
2774 instruction begins an issue group.  That is, when the instruction
2775 cannot issue simultaneously with the previous.  This may be relied on
2776 by later passes, in particular machine-dependent reorg.
2777
2778 Here is a table of the extra fields of @code{insn}, @code{jump_insn}
2779 and @code{call_insn} insns:
2780
2781 @table @code
2782 @findex PATTERN
2783 @item PATTERN (@var{i})
2784 An expression for the side effect performed by this insn.  This must be
2785 one of the following codes: @code{set}, @code{call}, @code{use},
2786 @code{clobber}, @code{return}, @code{asm_input}, @code{asm_output},
2787 @code{addr_vec}, @code{addr_diff_vec}, @code{trap_if}, @code{unspec},
2788 @code{unspec_volatile}, @code{parallel}, @code{cond_exec}, or @code{sequence}.  If it is a @code{parallel},
2789 each element of the @code{parallel} must be one these codes, except that
2790 @code{parallel} expressions cannot be nested and @code{addr_vec} and
2791 @code{addr_diff_vec} are not permitted inside a @code{parallel} expression.
2792
2793 @findex INSN_CODE
2794 @item INSN_CODE (@var{i})
2795 An integer that says which pattern in the machine description matches
2796 this insn, or @minus{}1 if the matching has not yet been attempted.
2797
2798 Such matching is never attempted and this field remains @minus{}1 on an insn
2799 whose pattern consists of a single @code{use}, @code{clobber},
2800 @code{asm_input}, @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} expression.
2801
2802 @findex asm_noperands
2803 Matching is also never attempted on insns that result from an @code{asm}
2804 statement.  These contain at least one @code{asm_operands} expression.
2805 The function @code{asm_noperands} returns a non-negative value for
2806 such insns.
2807
2808 In the debugging output, this field is printed as a number followed by
2809 a symbolic representation that locates the pattern in the @file{md}
2810 file as some small positive or negative offset from a named pattern.
2811
2812 @findex LOG_LINKS
2813 @item LOG_LINKS (@var{i})
2814 A list (chain of @code{insn_list} expressions) giving information about
2815 dependencies between instructions within a basic block.  Neither a jump
2816 nor a label may come between the related insns.
2817
2818 @findex REG_NOTES
2819 @item REG_NOTES (@var{i})
2820 A list (chain of @code{expr_list} and @code{insn_list} expressions)
2821 giving miscellaneous information about the insn.  It is often
2822 information pertaining to the registers used in this insn.
2823 @end table
2824
2825 The @code{LOG_LINKS} field of an insn is a chain of @code{insn_list}
2826 expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn,
2827 and the second is another @code{insn_list} expression (the next one in
2828 the chain).  The last @code{insn_list} in the chain has a null pointer
2829 as second operand.  The significant thing about the chain is which
2830 insns appear in it (as first operands of @code{insn_list}
2831 expressions).  Their order is not significant.
2832
2833 This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a null
2834 pointer until then.  Flow only adds links for those data dependencies
2835 which can be used for instruction combination.  For each insn, the flow
2836 analysis pass adds a link to insns which store into registers values
2837 that are used for the first time in this insn.  The instruction
2838 scheduling pass adds extra links so that every dependence will be
2839 represented.  Links represent data dependencies, antidependencies and
2840 output dependencies; the machine mode of the link distinguishes these
2841 three types: antidependencies have mode @code{REG_DEP_ANTI}, output
2842 dependencies have mode @code{REG_DEP_OUTPUT}, and data dependencies have
2843 mode @code{VOIDmode}.
2844
2845 The @code{REG_NOTES} field of an insn is a chain similar to the
2846 @code{LOG_LINKS} field but it includes @code{expr_list} expressions in
2847 addition to @code{insn_list} expressions.  There are several kinds of
2848 register notes, which are distinguished by the machine mode, which in a
2849 register note is really understood as being an @code{enum reg_note}.
2850 The first operand @var{op} of the note is data whose meaning depends on
2851 the kind of note.
2852
2853 @findex REG_NOTE_KIND
2854 @findex PUT_REG_NOTE_KIND
2855 The macro @code{REG_NOTE_KIND (@var{x})} returns the kind of
2856 register note.  Its counterpart, the macro @code{PUT_REG_NOTE_KIND
2857 (@var{x}, @var{newkind})} sets the register note type of @var{x} to be
2858 @var{newkind}.
2859
2860 Register notes are of three classes: They may say something about an
2861 input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
2862 they may create a linkage between two insns.  There are also a set
2863 of values that are only used in @code{LOG_LINKS}.
2864
2865 These register notes annotate inputs to an insn:
2866
2867 @table @code
2868 @findex REG_DEAD
2869 @item REG_DEAD
2870 The value in @var{op} dies in this insn; that is to say, altering the
2871 value immediately after this insn would not affect the future behavior
2872 of the program.
2873
2874 It does not follow that the register @var{op} has no useful value after
2875 this insn since @var{op} is not necessarily modified by this insn.
2876 Rather, no subsequent instruction uses the contents of @var{op}.
2877
2878 @findex REG_UNUSED
2879 @item REG_UNUSED
2880 The register @var{op} being set by this insn will not be used in a
2881 subsequent insn.  This differs from a @code{REG_DEAD} note, which
2882 indicates that the value in an input will not be used subsequently.
2883 These two notes are independent; both may be present for the same
2884 register.
2885
2886 @findex REG_INC
2887 @item REG_INC
2888 The register @var{op} is incremented (or decremented; at this level
2889 there is no distinction) by an embedded side effect inside this insn.
2890 This means it appears in a @code{post_inc}, @code{pre_inc},
2891 @code{post_dec} or @code{pre_dec} expression.
2892
2893 @findex REG_NONNEG
2894 @item REG_NONNEG
2895 The register @var{op} is known to have a nonnegative value when this
2896 insn is reached.  This is used so that decrement and branch until zero
2897 instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
2898
2899 The @code{REG_NONNEG} note is added to insns only if the machine
2900 description has a @samp{decrement_and_branch_until_zero} pattern.
2901
2902 @findex REG_NO_CONFLICT
2903 @item REG_NO_CONFLICT
2904 This insn does not cause a conflict between @var{op} and the item
2905 being set by this insn even though it might appear that it does.
2906 In other words, if the destination register and @var{op} could
2907 otherwise be assigned the same register, this insn does not
2908 prevent that assignment.
2909
2910 Insns with this note are usually part of a block that begins with a
2911 @code{clobber} insn specifying a multi-word pseudo register (which will
2912 be the output of the block), a group of insns that each set one word of
2913 the value and have the @code{REG_NO_CONFLICT} note attached, and a final
2914 insn that copies the output to itself with an attached @code{REG_EQUAL}
2915 note giving the expression being computed.  This block is encapsulated
2916 with @code{REG_LIBCALL} and @code{REG_RETVAL} notes on the first and
2917 last insns, respectively.
2918
2919 @findex REG_LABEL
2920 @item REG_LABEL
2921 This insn uses @var{op}, a @code{code_label} or a @code{note} of type
2922 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}, but is not a
2923 @code{jump_insn}, or it is a @code{jump_insn} that required the label to
2924 be held in a register.  The presence of this note allows jump
2925 optimization to be aware that @var{op} is, in fact, being used, and flow
2926 optimization to build an accurate flow graph.
2927 @end table
2928
2929 The following notes describe attributes of outputs of an insn:
2930
2931 @table @code
2932 @findex REG_EQUIV
2933 @findex REG_EQUAL
2934 @item REG_EQUIV
2935 @itemx REG_EQUAL
2936 This note is only valid on an insn that sets only one register and
2937 indicates that that register will be equal to @var{op} at run time; the
2938 scope of this equivalence differs between the two types of notes.  The
2939 value which the insn explicitly copies into the register may look
2940 different from @var{op}, but they will be equal at run time.  If the
2941 output of the single @code{set} is a @code{strict_low_part} expression,
2942 the note refers to the register that is contained in @code{SUBREG_REG}
2943 of the @code{subreg} expression.
2944
2945 For @code{REG_EQUIV}, the register is equivalent to @var{op} throughout
2946 the entire function, and could validly be replaced in all its
2947 occurrences by @var{op}.  (``Validly'' here refers to the data flow of
2948 the program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
2949 example, when a constant is loaded into a register that is never
2950 assigned any other value, this kind of note is used.
2951
2952 When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a function,
2953 a note of this kind records that the register is equivalent to the stack
2954 slot where the parameter was passed.  Although in this case the register
2955 may be set by other insns, it is still valid to replace the register
2956 by the stack slot throughout the function.
2957
2958 A @code{REG_EQUIV} note is also used on an instruction which copies a
2959 register parameter into a pseudo-register at entry to a function, if
2960 there is a stack slot where that parameter could be stored.  Although
2961 other insns may set the pseudo-register, it is valid for the compiler to
2962 replace the pseudo-register by stack slot throughout the function,
2963 provided the compiler ensures that the stack slot is properly
2964 initialized by making the replacement in the initial copy instruction as
2965 well.  This is used on machines for which the calling convention
2966 allocates stack space for register parameters.  See
2967 @code{REG_PARM_STACK_SPACE} in @ref{Stack Arguments}.
2968
2969 In the case of @code{REG_EQUAL}, the register that is set by this insn
2970 will be equal to @var{op} at run time at the end of this insn but not
2971 necessarily elsewhere in the function.  In this case, @var{op}
2972 is typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence of
2973 insns such as a library call is used to perform an arithmetic operation,
2974 this kind of note is attached to the insn that produces or copies the
2975 final value.
2976
2977 These two notes are used in different ways by the compiler passes.
2978 @code{REG_EQUAL} is used by passes prior to register allocation (such as
2979 common subexpression elimination and loop optimization) to tell them how
2980 to think of that value.  @code{REG_EQUIV} notes are used by register
2981 allocation to indicate that there is an available substitute expression
2982 (either a constant or a @code{mem} expression for the location of a
2983 parameter on the stack) that may be used in place of a register if
2984 insufficient registers are available.
2985
2986 Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
2987 @code{REG_EQUIV} note and are not useful to the early optimization
2988 passes and pseudo registers that are equivalent to a memory location
2989 throughout there entire life, which is not detected until later in
2990 the compilation, all equivalences are initially indicated by an attached
2991 @code{REG_EQUAL} note.  In the early stages of register allocation, a
2992 @code{REG_EQUAL} note is changed into a @code{REG_EQUIV} note if
2993 @var{op} is a constant and the insn represents the only set of its
2994 destination register.
2995
2996 Thus, compiler passes prior to register allocation need only check for
2997 @code{REG_EQUAL} notes and passes subsequent to register allocation
2998 need only check for @code{REG_EQUIV} notes.
2999
3000 @findex REG_WAS_0
3001 @item REG_WAS_0
3002 The single output of this insn contained zero before this insn.
3003 @var{op} is the insn that set it to zero.  You can rely on this note if
3004 it is present and @var{op} has not been deleted or turned into a @code{note};
3005 its absence implies nothing.
3006 @end table
3007
3008 These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs: one
3009 insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which has
3010 the inverse note pointing back to the first insn.
3011
3012 @table @code
3013 @findex REG_RETVAL
3014 @item REG_RETVAL
3015 This insn copies the value of a multi-insn sequence (for example, a
3016 library call), and @var{op} is the first insn of the sequence (for a
3017 library call, the first insn that was generated to set up the arguments
3018 for the library call).
3019
3020 Loop optimization uses this note to treat such a sequence as a single
3021 operation for code motion purposes and flow analysis uses this note to
3022 delete such sequences whose results are dead.
3023
3024 A @code{REG_EQUAL} note will also usually be attached to this insn to
3025 provide the expression being computed by the sequence.
3026
3027 These notes will be deleted after reload, since they are no longer
3028 accurate or useful.
3029
3030 @findex REG_LIBCALL
3031 @item REG_LIBCALL
3032 This is the inverse of @code{REG_RETVAL}: it is placed on the first
3033 insn of a multi-insn sequence, and it points to the last one.
3034
3035 These notes are deleted after reload, since they are no longer useful or
3036 accurate.
3037
3038 @findex REG_CC_SETTER
3039 @findex REG_CC_USER
3040 @item REG_CC_SETTER
3041 @itemx REG_CC_USER
3042 On machines that use @code{cc0}, the insns which set and use @code{cc0}
3043 set and use @code{cc0} are adjacent.  However, when branch delay slot
3044 filling is done, this may no longer be true.  In this case a
3045 @code{REG_CC_USER} note will be placed on the insn setting @code{cc0} to
3046 point to the insn using @code{cc0} and a @code{REG_CC_SETTER} note will
3047 be placed on the insn using @code{cc0} to point to the insn setting
3048 @code{cc0}.
3049 @end table
3050
3051 These values are only used in the @code{LOG_LINKS} field, and indicate
3052 the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
3053 a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
3054 they simply have mode @code{VOIDmode}, and are printed without any
3055 descriptive text.
3056
3057 @table @code
3058 @findex REG_DEP_ANTI
3059 @item REG_DEP_ANTI
3060 This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
3061
3062 @findex REG_DEP_OUTPUT
3063 @item REG_DEP_OUTPUT
3064 This indicates an output dependence (a write after write dependence).
3065 @end table
3066
3067 These notes describe information gathered from gcov profile data.  They
3068 are stored in the @code{REG_NOTES} field of an insn as an
3069 @code{expr_list}.
3070
3071 @table @code
3072 @findex REG_EXEC_COUNT
3073 @item REG_EXEC_COUNT
3074 This is used to indicate the number of times a basic block was executed
3075 according to the profile data.  The note is attached to the first insn in
3076 the basic block.
3077
3078 @findex REG_BR_PROB
3079 @item REG_BR_PROB
3080 This is used to specify the ratio of branches to non-branches of a
3081 branch insn according to the profile data.  The value is stored as a
3082 value between 0 and REG_BR_PROB_BASE; larger values indicate a higher
3083 probability that the branch will be taken.
3084
3085 @findex REG_BR_PRED
3086 @item REG_BR_PRED
3087 These notes are found in JUMP insns after delayed branch scheduling
3088 has taken place.  They indicate both the direction and the likelihood
3089 of the JUMP@.  The format is a bitmask of ATTR_FLAG_* values.
3090
3091 @findex REG_FRAME_RELATED_EXPR
3092 @item REG_FRAME_RELATED_EXPR
3093 This is used on an RTX_FRAME_RELATED_P insn wherein the attached expression
3094 is used in place of the actual insn pattern.  This is done in cases where
3095 the pattern is either complex or misleading.
3096 @end table
3097
3098 For convenience, the machine mode in an @code{insn_list} or
3099 @code{expr_list} is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
3100
3101 @findex insn_list
3102 @findex expr_list
3103 The only difference between the expression codes @code{insn_list} and
3104 @code{expr_list} is that the first operand of an @code{insn_list} is
3105 assumed to be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's
3106 unique id; the first operand of an @code{expr_list} is printed in the
3107 ordinary way as an expression.
3108
3109 @node Calls
3110 @section RTL Representation of Function-Call Insns
3111 @cindex calling functions in RTL
3112 @cindex RTL function-call insns
3113 @cindex function-call insns
3114
3115 Insns that call subroutines have the RTL expression code @code{call_insn}.
3116 These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a special
3117 RTL expression code, @code{call}.
3118
3119 @cindex @code{call} usage
3120 A @code{call} expression has two operands, as follows:
3121
3122 @example
3123 (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes})
3124 @end example
3125
3126 @noindent
3127 Here @var{nbytes} is an operand that represents the number of bytes of
3128 argument data being passed to the subroutine, @var{fm} is a machine mode
3129 (which must equal as the definition of the @code{FUNCTION_MODE} macro in
3130 the machine description) and @var{addr} represents the address of the
3131 subroutine.
3132
3133 For a subroutine that returns no value, the @code{call} expression as
3134 shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
3135 also contain @code{use} or @code{clobber} expressions.
3136
3137 @cindex @code{BLKmode}, and function return values
3138 For a subroutine that returns a value whose mode is not @code{BLKmode},
3139 the value is returned in a hard register.  If this register's number is
3140 @var{r}, then the body of the call insn looks like this:
3141
3142 @example
3143 (set (reg:@var{m} @var{r})
3144      (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes}))
3145 @end example
3146
3147 @noindent
3148 This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
3149 appropriate register receives a useful value in this insn.
3150
3151 When a subroutine returns a @code{BLKmode} value, it is handled by
3152 passing to the subroutine the address of a place to store the value.
3153 So the call insn itself does not ``return'' any value, and it has the
3154 same RTL form as a call that returns nothing.
3155
3156 On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
3157 for example to contain the return address.  @code{call_insn} insns
3158 on these machines should have a body which is a @code{parallel}
3159 that contains both the @code{call} expression and @code{clobber}
3160 expressions that indicate which registers are destroyed.  Similarly,
3161 if the call instruction requires some register other than the stack
3162 pointer that is not explicitly mentioned it its RTL, a @code{use}
3163 subexpression should mention that register.
3164
3165 Functions that are called are assumed to modify all registers listed in
3166 the configuration macro @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
3167 Basics}) and, with the exception of @code{const} functions and library
3168 calls, to modify all of memory.
3169
3170 Insns containing just @code{use} expressions directly precede the
3171 @code{call_insn} insn to indicate which registers contain inputs to the
3172 function.  Similarly, if registers other than those in
3173 @code{CALL_USED_REGISTERS} are clobbered by the called function, insns
3174 containing a single @code{clobber} follow immediately after the call to
3175 indicate which registers.
3176
3177 @node Sharing
3178 @section Structure Sharing Assumptions
3179 @cindex sharing of RTL components
3180 @cindex RTL structure sharing assumptions
3181
3182 The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are unique;
3183 there do not exist two distinct objects representing the same value.
3184 In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL expression
3185 object of a certain kind appears in more than one place in the
3186 containing structure.
3187
3188 These assumptions refer to a single function; except for the RTL
3189 objects that describe global variables and external functions,
3190 and a few standard objects such as small integer constants,
3191 no RTL objects are common to two functions.
3192
3193 @itemize @bullet
3194 @cindex @code{reg}, RTL sharing
3195 @item
3196 Each pseudo-register has only a single @code{reg} object to represent it,
3197 and therefore only a single machine mode.
3198
3199 @cindex symbolic label
3200 @cindex @code{symbol_ref}, RTL sharing
3201 @item
3202 For any symbolic label, there is only one @code{symbol_ref} object
3203 referring to it.
3204
3205 @cindex @code{const_int}, RTL sharing
3206 @item
3207 All @code{const_int} expressions with equal values are shared.
3208
3209 @cindex @code{pc}, RTL sharing
3210 @item
3211 There is only one @code{pc} expression.
3212
3213 @cindex @code{cc0}, RTL sharing
3214 @item
3215 There is only one @code{cc0} expression.
3216
3217 @cindex @code{const_double}, RTL sharing
3218 @item
3219 There is only one @code{const_double} expression with value 0 for
3220 each floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
3221
3222 @cindex @code{label_ref}, RTL sharing
3223 @cindex @code{scratch}, RTL sharing
3224 @item
3225 No @code{label_ref} or @code{scratch} appears in more than one place in
3226 the RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
3227 the insns in the function and assume that each time a @code{label_ref}
3228 or @code{scratch} is seen it is distinct from all others that are seen.
3229
3230 @cindex @code{mem}, RTL sharing
3231 @item
3232 Only one @code{mem} object is normally created for each static
3233 variable or stack slot, so these objects are frequently shared in all
3234 the places they appear.  However, separate but equal objects for these
3235 variables are occasionally made.
3236
3237 @cindex @code{asm_operands}, RTL sharing
3238 @item
3239 When a single @code{asm} statement has multiple output operands, a
3240 distinct @code{asm_operands} expression is made for each output operand.
3241 However, these all share the vector which contains the sequence of input
3242 operands.  This sharing is used later on to test whether two
3243 @code{asm_operands} expressions come from the same statement, so all
3244 optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
3245 vector at all.
3246
3247 @item
3248 No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
3249 except as described above.  Many passes of the compiler rely on this
3250 by assuming that they can modify RTL objects in place without unwanted
3251 side-effects on other insns.
3252
3253 @findex unshare_all_rtl
3254 @item
3255 During initial RTL generation, shared structure is freely introduced.
3256 After all the RTL for a function has been generated, all shared
3257 structure is copied by @code{unshare_all_rtl} in @file{emit-rtl.c},
3258 after which the above rules are guaranteed to be followed.
3259
3260 @findex copy_rtx_if_shared
3261 @item
3262 During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
3263 temporarily.  However, the shared structure is copied before the
3264 combiner is finished with the insn.  This is done by calling
3265 @code{copy_rtx_if_shared}, which is a subroutine of
3266 @code{unshare_all_rtl}.
3267 @end itemize
3268
3269 @node Reading RTL
3270 @section Reading RTL
3271
3272 To read an RTL object from a file, call @code{read_rtx}.  It takes one
3273 argument, a stdio stream, and returns a single RTL object.  This routine
3274 is defined in @file{read-rtl.c}.  It is not available in the compiler
3275 itself, only the various programs that generate the compiler back end
3276 from the machine description.
3277
3278 People frequently have the idea of using RTL stored as text in a file as
3279 an interface between a language front end and the bulk of GCC@.  This
3280 idea is not feasible.
3281
3282 GCC was designed to use RTL internally only.  Correct RTL for a given
3283 program is very dependent on the particular target machine.  And the RTL
3284 does not contain all the information about the program.
3285
3286 The proper way to interface GCC to a new language front end is with
3287 the ``tree'' data structure, described in the files @file{tree.h} and
3288 @file{tree.def}.  The documentation for this structure (@pxref{Trees})
3289 is incomplete.