OSDN Git Service

GCC 4.7 Solaris updates to install.texi
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / doc / rtl.texi
1 @c Copyright (C) 1988, 1989, 1992, 1994, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002,
2 @c 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2010, 2011
3 @c Free Software Foundation, Inc.
4 @c This is part of the GCC manual.
5 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
6
7 @node RTL
8 @chapter RTL Representation
9 @cindex RTL representation
10 @cindex representation of RTL
11 @cindex Register Transfer Language (RTL)
12
13 The last part of the compiler work is done on a low-level intermediate
14 representation called Register Transfer Language.  In this language, the
15 instructions to be output are described, pretty much one by one, in an
16 algebraic form that describes what the instruction does.
17
18 RTL is inspired by Lisp lists.  It has both an internal form, made up of
19 structures that point at other structures, and a textual form that is used
20 in the machine description and in printed debugging dumps.  The textual
21 form uses nested parentheses to indicate the pointers in the internal form.
22
23 @menu
24 * RTL Objects::       Expressions vs vectors vs strings vs integers.
25 * RTL Classes::       Categories of RTL expression objects, and their structure.
26 * Accessors::         Macros to access expression operands or vector elts.
27 * Special Accessors:: Macros to access specific annotations on RTL.
28 * Flags::             Other flags in an RTL expression.
29 * Machine Modes::     Describing the size and format of a datum.
30 * Constants::         Expressions with constant values.
31 * Regs and Memory::   Expressions representing register contents or memory.
32 * Arithmetic::        Expressions representing arithmetic on other expressions.
33 * Comparisons::       Expressions representing comparison of expressions.
34 * Bit-Fields::        Expressions representing bit-fields in memory or reg.
35 * Vector Operations:: Expressions involving vector datatypes.
36 * Conversions::       Extending, truncating, floating or fixing.
37 * RTL Declarations::  Declaring volatility, constancy, etc.
38 * Side Effects::      Expressions for storing in registers, etc.
39 * Incdec::            Embedded side-effects for autoincrement addressing.
40 * Assembler::         Representing @code{asm} with operands.
41 * Debug Information:: Expressions representing debugging information.
42 * Insns::             Expression types for entire insns.
43 * Calls::             RTL representation of function call insns.
44 * Sharing::           Some expressions are unique; others *must* be copied.
45 * Reading RTL::       Reading textual RTL from a file.
46 @end menu
47
48 @node RTL Objects
49 @section RTL Object Types
50 @cindex RTL object types
51
52 @cindex RTL integers
53 @cindex RTL strings
54 @cindex RTL vectors
55 @cindex RTL expression
56 @cindex RTX (See RTL)
57 RTL uses five kinds of objects: expressions, integers, wide integers,
58 strings and vectors.  Expressions are the most important ones.  An RTL
59 expression (``RTX'', for short) is a C structure, but it is usually
60 referred to with a pointer; a type that is given the typedef name
61 @code{rtx}.
62
63 An integer is simply an @code{int}; their written form uses decimal
64 digits.  A wide integer is an integral object whose type is
65 @code{HOST_WIDE_INT}; their written form uses decimal digits.
66
67 A string is a sequence of characters.  In core it is represented as a
68 @code{char *} in usual C fashion, and it is written in C syntax as well.
69 However, strings in RTL may never be null.  If you write an empty string in
70 a machine description, it is represented in core as a null pointer rather
71 than as a pointer to a null character.  In certain contexts, these null
72 pointers instead of strings are valid.  Within RTL code, strings are most
73 commonly found inside @code{symbol_ref} expressions, but they appear in
74 other contexts in the RTL expressions that make up machine descriptions.
75
76 In a machine description, strings are normally written with double
77 quotes, as you would in C@.  However, strings in machine descriptions may
78 extend over many lines, which is invalid C, and adjacent string
79 constants are not concatenated as they are in C@.  Any string constant
80 may be surrounded with a single set of parentheses.  Sometimes this
81 makes the machine description easier to read.
82
83 There is also a special syntax for strings, which can be useful when C
84 code is embedded in a machine description.  Wherever a string can
85 appear, it is also valid to write a C-style brace block.  The entire
86 brace block, including the outermost pair of braces, is considered to be
87 the string constant.  Double quote characters inside the braces are not
88 special.  Therefore, if you write string constants in the C code, you
89 need not escape each quote character with a backslash.
90
91 A vector contains an arbitrary number of pointers to expressions.  The
92 number of elements in the vector is explicitly present in the vector.
93 The written form of a vector consists of square brackets
94 (@samp{[@dots{}]}) surrounding the elements, in sequence and with
95 whitespace separating them.  Vectors of length zero are not created;
96 null pointers are used instead.
97
98 @cindex expression codes
99 @cindex codes, RTL expression
100 @findex GET_CODE
101 @findex PUT_CODE
102 Expressions are classified by @dfn{expression codes} (also called RTX
103 codes).  The expression code is a name defined in @file{rtl.def}, which is
104 also (in uppercase) a C enumeration constant.  The possible expression
105 codes and their meanings are machine-independent.  The code of an RTX can
106 be extracted with the macro @code{GET_CODE (@var{x})} and altered with
107 @code{PUT_CODE (@var{x}, @var{newcode})}.
108
109 The expression code determines how many operands the expression contains,
110 and what kinds of objects they are.  In RTL, unlike Lisp, you cannot tell
111 by looking at an operand what kind of object it is.  Instead, you must know
112 from its context---from the expression code of the containing expression.
113 For example, in an expression of code @code{subreg}, the first operand is
114 to be regarded as an expression and the second operand as an integer.  In
115 an expression of code @code{plus}, there are two operands, both of which
116 are to be regarded as expressions.  In a @code{symbol_ref} expression,
117 there is one operand, which is to be regarded as a string.
118
119 Expressions are written as parentheses containing the name of the
120 expression type, its flags and machine mode if any, and then the operands
121 of the expression (separated by spaces).
122
123 Expression code names in the @samp{md} file are written in lowercase,
124 but when they appear in C code they are written in uppercase.  In this
125 manual, they are shown as follows: @code{const_int}.
126
127 @cindex (nil)
128 @cindex nil
129 In a few contexts a null pointer is valid where an expression is normally
130 wanted.  The written form of this is @code{(nil)}.
131
132 @node RTL Classes
133 @section RTL Classes and Formats
134 @cindex RTL classes
135 @cindex classes of RTX codes
136 @cindex RTX codes, classes of
137 @findex GET_RTX_CLASS
138
139 The various expression codes are divided into several @dfn{classes},
140 which are represented by single characters.  You can determine the class
141 of an RTX code with the macro @code{GET_RTX_CLASS (@var{code})}.
142 Currently, @file{rtl.def} defines these classes:
143
144 @table @code
145 @item RTX_OBJ
146 An RTX code that represents an actual object, such as a register
147 (@code{REG}) or a memory location (@code{MEM}, @code{SYMBOL_REF}).
148 @code{LO_SUM}) is also included; instead, @code{SUBREG} and
149 @code{STRICT_LOW_PART} are not in this class, but in class @code{x}.
150
151 @item RTX_CONST_OBJ
152 An RTX code that represents a constant object.  @code{HIGH} is also
153 included in this class.
154
155 @item RTX_COMPARE
156 An RTX code for a non-symmetric comparison, such as @code{GEU} or
157 @code{LT}.
158
159 @item RTX_COMM_COMPARE
160 An RTX code for a symmetric (commutative) comparison, such as @code{EQ}
161 or @code{ORDERED}.
162
163 @item RTX_UNARY
164 An RTX code for a unary arithmetic operation, such as @code{NEG},
165 @code{NOT}, or @code{ABS}.  This category also includes value extension
166 (sign or zero) and conversions between integer and floating point.
167
168 @item RTX_COMM_ARITH
169 An RTX code for a commutative binary operation, such as @code{PLUS} or
170 @code{AND}.  @code{NE} and @code{EQ} are comparisons, so they have class
171 @code{<}.
172
173 @item RTX_BIN_ARITH
174 An RTX code for a non-commutative binary operation, such as @code{MINUS},
175 @code{DIV}, or @code{ASHIFTRT}.
176
177 @item RTX_BITFIELD_OPS
178 An RTX code for a bit-field operation.  Currently only
179 @code{ZERO_EXTRACT} and @code{SIGN_EXTRACT}.  These have three inputs
180 and are lvalues (so they can be used for insertion as well).
181 @xref{Bit-Fields}.
182
183 @item RTX_TERNARY
184 An RTX code for other three input operations.  Currently only
185 @code{IF_THEN_ELSE},  @code{VEC_MERGE}, @code{SIGN_EXTRACT},
186 @code{ZERO_EXTRACT}, and @code{FMA}.
187
188 @item RTX_INSN
189 An RTX code for an entire instruction:  @code{INSN}, @code{JUMP_INSN}, and
190 @code{CALL_INSN}.  @xref{Insns}.
191
192 @item RTX_MATCH
193 An RTX code for something that matches in insns, such as
194 @code{MATCH_DUP}.  These only occur in machine descriptions.
195
196 @item RTX_AUTOINC
197 An RTX code for an auto-increment addressing mode, such as
198 @code{POST_INC}.
199
200 @item RTX_EXTRA
201 All other RTX codes.  This category includes the remaining codes used
202 only in machine descriptions (@code{DEFINE_*}, etc.).  It also includes
203 all the codes describing side effects (@code{SET}, @code{USE},
204 @code{CLOBBER}, etc.) and the non-insns that may appear on an insn
205 chain, such as @code{NOTE}, @code{BARRIER}, and @code{CODE_LABEL}.
206 @code{SUBREG} is also part of this class.
207 @end table
208
209 @cindex RTL format
210 For each expression code, @file{rtl.def} specifies the number of
211 contained objects and their kinds using a sequence of characters
212 called the @dfn{format} of the expression code.  For example,
213 the format of @code{subreg} is @samp{ei}.
214
215 @cindex RTL format characters
216 These are the most commonly used format characters:
217
218 @table @code
219 @item e
220 An expression (actually a pointer to an expression).
221
222 @item i
223 An integer.
224
225 @item w
226 A wide integer.
227
228 @item s
229 A string.
230
231 @item E
232 A vector of expressions.
233 @end table
234
235 A few other format characters are used occasionally:
236
237 @table @code
238 @item u
239 @samp{u} is equivalent to @samp{e} except that it is printed differently
240 in debugging dumps.  It is used for pointers to insns.
241
242 @item n
243 @samp{n} is equivalent to @samp{i} except that it is printed differently
244 in debugging dumps.  It is used for the line number or code number of a
245 @code{note} insn.
246
247 @item S
248 @samp{S} indicates a string which is optional.  In the RTL objects in
249 core, @samp{S} is equivalent to @samp{s}, but when the object is read,
250 from an @samp{md} file, the string value of this operand may be omitted.
251 An omitted string is taken to be the null string.
252
253 @item V
254 @samp{V} indicates a vector which is optional.  In the RTL objects in
255 core, @samp{V} is equivalent to @samp{E}, but when the object is read
256 from an @samp{md} file, the vector value of this operand may be omitted.
257 An omitted vector is effectively the same as a vector of no elements.
258
259 @item B
260 @samp{B} indicates a pointer to basic block structure.
261
262 @item 0
263 @samp{0} means a slot whose contents do not fit any normal category.
264 @samp{0} slots are not printed at all in dumps, and are often used in
265 special ways by small parts of the compiler.
266 @end table
267
268 There are macros to get the number of operands and the format
269 of an expression code:
270
271 @table @code
272 @findex GET_RTX_LENGTH
273 @item GET_RTX_LENGTH (@var{code})
274 Number of operands of an RTX of code @var{code}.
275
276 @findex GET_RTX_FORMAT
277 @item GET_RTX_FORMAT (@var{code})
278 The format of an RTX of code @var{code}, as a C string.
279 @end table
280
281 Some classes of RTX codes always have the same format.  For example, it
282 is safe to assume that all comparison operations have format @code{ee}.
283
284 @table @code
285 @item 1
286 All codes of this class have format @code{e}.
287
288 @item <
289 @itemx c
290 @itemx 2
291 All codes of these classes have format @code{ee}.
292
293 @item b
294 @itemx 3
295 All codes of these classes have format @code{eee}.
296
297 @item i
298 All codes of this class have formats that begin with @code{iuueiee}.
299 @xref{Insns}.  Note that not all RTL objects linked onto an insn chain
300 are of class @code{i}.
301
302 @item o
303 @itemx m
304 @itemx x
305 You can make no assumptions about the format of these codes.
306 @end table
307
308 @node Accessors
309 @section Access to Operands
310 @cindex accessors
311 @cindex access to operands
312 @cindex operand access
313
314 @findex XEXP
315 @findex XINT
316 @findex XWINT
317 @findex XSTR
318 Operands of expressions are accessed using the macros @code{XEXP},
319 @code{XINT}, @code{XWINT} and @code{XSTR}.  Each of these macros takes
320 two arguments: an expression-pointer (RTX) and an operand number
321 (counting from zero).  Thus,
322
323 @smallexample
324 XEXP (@var{x}, 2)
325 @end smallexample
326
327 @noindent
328 accesses operand 2 of expression @var{x}, as an expression.
329
330 @smallexample
331 XINT (@var{x}, 2)
332 @end smallexample
333
334 @noindent
335 accesses the same operand as an integer.  @code{XSTR}, used in the same
336 fashion, would access it as a string.
337
338 Any operand can be accessed as an integer, as an expression or as a string.
339 You must choose the correct method of access for the kind of value actually
340 stored in the operand.  You would do this based on the expression code of
341 the containing expression.  That is also how you would know how many
342 operands there are.
343
344 For example, if @var{x} is a @code{subreg} expression, you know that it has
345 two operands which can be correctly accessed as @code{XEXP (@var{x}, 0)}
346 and @code{XINT (@var{x}, 1)}.  If you did @code{XINT (@var{x}, 0)}, you
347 would get the address of the expression operand but cast as an integer;
348 that might occasionally be useful, but it would be cleaner to write
349 @code{(int) XEXP (@var{x}, 0)}.  @code{XEXP (@var{x}, 1)} would also
350 compile without error, and would return the second, integer operand cast as
351 an expression pointer, which would probably result in a crash when
352 accessed.  Nothing stops you from writing @code{XEXP (@var{x}, 28)} either,
353 but this will access memory past the end of the expression with
354 unpredictable results.
355
356 Access to operands which are vectors is more complicated.  You can use the
357 macro @code{XVEC} to get the vector-pointer itself, or the macros
358 @code{XVECEXP} and @code{XVECLEN} to access the elements and length of a
359 vector.
360
361 @table @code
362 @findex XVEC
363 @item XVEC (@var{exp}, @var{idx})
364 Access the vector-pointer which is operand number @var{idx} in @var{exp}.
365
366 @findex XVECLEN
367 @item XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})
368 Access the length (number of elements) in the vector which is
369 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an @code{int}.
370
371 @findex XVECEXP
372 @item XVECEXP (@var{exp}, @var{idx}, @var{eltnum})
373 Access element number @var{eltnum} in the vector which is
374 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an RTX@.
375
376 It is up to you to make sure that @var{eltnum} is not negative
377 and is less than @code{XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})}.
378 @end table
379
380 All the macros defined in this section expand into lvalues and therefore
381 can be used to assign the operands, lengths and vector elements as well as
382 to access them.
383
384 @node Special Accessors
385 @section Access to Special Operands
386 @cindex access to special operands
387
388 Some RTL nodes have special annotations associated with them.
389
390 @table @code
391 @item MEM
392 @table @code
393 @findex MEM_ALIAS_SET
394 @item MEM_ALIAS_SET (@var{x})
395 If 0, @var{x} is not in any alias set, and may alias anything.  Otherwise,
396 @var{x} can only alias @code{MEM}s in a conflicting alias set.  This value
397 is set in a language-dependent manner in the front-end, and should not be
398 altered in the back-end.  In some front-ends, these numbers may correspond
399 in some way to types, or other language-level entities, but they need not,
400 and the back-end makes no such assumptions.
401 These set numbers are tested with @code{alias_sets_conflict_p}.
402
403 @findex MEM_EXPR
404 @item MEM_EXPR (@var{x})
405 If this register is known to hold the value of some user-level
406 declaration, this is that tree node.  It may also be a
407 @code{COMPONENT_REF}, in which case this is some field reference,
408 and @code{TREE_OPERAND (@var{x}, 0)} contains the declaration,
409 or another @code{COMPONENT_REF}, or null if there is no compile-time
410 object associated with the reference.
411
412 @findex MEM_OFFSET_KNOWN_P
413 @item MEM_OFFSET_KNOWN_P (@var{x})
414 True if the offset of the memory reference from @code{MEM_EXPR} is known.
415 @samp{MEM_OFFSET (@var{x})} provides the offset if so.
416
417 @findex MEM_OFFSET
418 @item MEM_OFFSET (@var{x})
419 The offset from the start of @code{MEM_EXPR}.  The value is only valid if
420 @samp{MEM_OFFSET_KNOWN_P (@var{x})} is true.
421
422 @findex MEM_SIZE_KNOWN_P
423 @item MEM_SIZE_KNOWN_P (@var{x})
424 True if the size of the memory reference is known.
425 @samp{MEM_SIZE (@var{x})} provides its size if so.
426
427 @findex MEM_SIZE
428 @item MEM_SIZE (@var{x})
429 The size in bytes of the memory reference.
430 This is mostly relevant for @code{BLKmode} references as otherwise
431 the size is implied by the mode.  The value is only valid if
432 @samp{MEM_SIZE_KNOWN_P (@var{x})} is true.
433
434 @findex MEM_ALIGN
435 @item MEM_ALIGN (@var{x})
436 The known alignment in bits of the memory reference.
437
438 @findex MEM_ADDR_SPACE
439 @item MEM_ADDR_SPACE (@var{x})
440 The address space of the memory reference.  This will commonly be zero
441 for the generic address space.
442 @end table
443
444 @item REG
445 @table @code
446 @findex ORIGINAL_REGNO
447 @item ORIGINAL_REGNO (@var{x})
448 This field holds the number the register ``originally'' had; for a
449 pseudo register turned into a hard reg this will hold the old pseudo
450 register number.
451
452 @findex REG_EXPR
453 @item REG_EXPR (@var{x})
454 If this register is known to hold the value of some user-level
455 declaration, this is that tree node.
456
457 @findex REG_OFFSET
458 @item REG_OFFSET (@var{x})
459 If this register is known to hold the value of some user-level
460 declaration, this is the offset into that logical storage.
461 @end table
462
463 @item SYMBOL_REF
464 @table @code
465 @findex SYMBOL_REF_DECL
466 @item SYMBOL_REF_DECL (@var{x})
467 If the @code{symbol_ref} @var{x} was created for a @code{VAR_DECL} or
468 a @code{FUNCTION_DECL}, that tree is recorded here.  If this value is
469 null, then @var{x} was created by back end code generation routines,
470 and there is no associated front end symbol table entry.
471
472 @code{SYMBOL_REF_DECL} may also point to a tree of class @code{'c'},
473 that is, some sort of constant.  In this case, the @code{symbol_ref}
474 is an entry in the per-file constant pool; again, there is no associated
475 front end symbol table entry.
476
477 @findex SYMBOL_REF_CONSTANT
478 @item SYMBOL_REF_CONSTANT (@var{x})
479 If @samp{CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})} is true, this is the constant
480 pool entry for @var{x}.  It is null otherwise.
481
482 @findex SYMBOL_REF_DATA
483 @item SYMBOL_REF_DATA (@var{x})
484 A field of opaque type used to store @code{SYMBOL_REF_DECL} or
485 @code{SYMBOL_REF_CONSTANT}.
486
487 @findex SYMBOL_REF_FLAGS
488 @item SYMBOL_REF_FLAGS (@var{x})
489 In a @code{symbol_ref}, this is used to communicate various predicates
490 about the symbol.  Some of these are common enough to be computed by
491 common code, some are specific to the target.  The common bits are:
492
493 @table @code
494 @findex SYMBOL_REF_FUNCTION_P
495 @findex SYMBOL_FLAG_FUNCTION
496 @item SYMBOL_FLAG_FUNCTION
497 Set if the symbol refers to a function.
498
499 @findex SYMBOL_REF_LOCAL_P
500 @findex SYMBOL_FLAG_LOCAL
501 @item SYMBOL_FLAG_LOCAL
502 Set if the symbol is local to this ``module''.
503 See @code{TARGET_BINDS_LOCAL_P}.
504
505 @findex SYMBOL_REF_EXTERNAL_P
506 @findex SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
507 @item SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
508 Set if this symbol is not defined in this translation unit.
509 Note that this is not the inverse of @code{SYMBOL_FLAG_LOCAL}.
510
511 @findex SYMBOL_REF_SMALL_P
512 @findex SYMBOL_FLAG_SMALL
513 @item SYMBOL_FLAG_SMALL
514 Set if the symbol is located in the small data section.
515 See @code{TARGET_IN_SMALL_DATA_P}.
516
517 @findex SYMBOL_FLAG_TLS_SHIFT
518 @findex SYMBOL_REF_TLS_MODEL
519 @item SYMBOL_REF_TLS_MODEL (@var{x})
520 This is a multi-bit field accessor that returns the @code{tls_model}
521 to be used for a thread-local storage symbol.  It returns zero for
522 non-thread-local symbols.
523
524 @findex SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P
525 @findex SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
526 @item SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
527 Set if the symbol has @code{SYMBOL_REF_BLOCK} and
528 @code{SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET} fields.
529
530 @findex SYMBOL_REF_ANCHOR_P
531 @findex SYMBOL_FLAG_ANCHOR
532 @cindex @option{-fsection-anchors}
533 @item SYMBOL_FLAG_ANCHOR
534 Set if the symbol is used as a section anchor.  ``Section anchors''
535 are symbols that have a known position within an @code{object_block}
536 and that can be used to access nearby members of that block.
537 They are used to implement @option{-fsection-anchors}.
538
539 If this flag is set, then @code{SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO} will be too.
540 @end table
541
542 Bits beginning with @code{SYMBOL_FLAG_MACH_DEP} are available for
543 the target's use.
544 @end table
545
546 @findex SYMBOL_REF_BLOCK
547 @item SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})
548 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the
549 @samp{object_block} structure to which the symbol belongs,
550 or @code{NULL} if it has not been assigned a block.
551
552 @findex SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET
553 @item SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET (@var{x})
554 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the offset of @var{x}
555 from the first object in @samp{SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})}.  The value is
556 negative if @var{x} has not yet been assigned to a block, or it has not
557 been given an offset within that block.
558 @end table
559
560 @node Flags
561 @section Flags in an RTL Expression
562 @cindex flags in RTL expression
563
564 RTL expressions contain several flags (one-bit bit-fields)
565 that are used in certain types of expression.  Most often they
566 are accessed with the following macros, which expand into lvalues.
567
568 @table @code
569 @findex CONSTANT_POOL_ADDRESS_P
570 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/u}
571 @cindex @code{unchanging}, in @code{symbol_ref}
572 @item CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
573 Nonzero in a @code{symbol_ref} if it refers to part of the current
574 function's constant pool.  For most targets these addresses are in a
575 @code{.rodata} section entirely separate from the function, but for
576 some targets the addresses are close to the beginning of the function.
577 In either case GCC assumes these addresses can be addressed directly,
578 perhaps with the help of base registers.
579 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
580
581 @findex RTL_CONST_CALL_P
582 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
583 @cindex @code{unchanging}, in @code{call_insn}
584 @item RTL_CONST_CALL_P (@var{x})
585 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a call to a
586 const function.  Stored in the @code{unchanging} field and printed as
587 @samp{/u}.
588
589 @findex RTL_PURE_CALL_P
590 @cindex @code{call_insn} and @samp{/i}
591 @cindex @code{return_val}, in @code{call_insn}
592 @item RTL_PURE_CALL_P (@var{x})
593 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a call to a
594 pure function.  Stored in the @code{return_val} field and printed as
595 @samp{/i}.
596
597 @findex RTL_CONST_OR_PURE_CALL_P
598 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u} or @samp{/i}
599 @item RTL_CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
600 In a @code{call_insn}, true if @code{RTL_CONST_CALL_P} or
601 @code{RTL_PURE_CALL_P} is true.
602
603 @findex RTL_LOOPING_CONST_OR_PURE_CALL_P
604 @cindex @code{call_insn} and @samp{/c}
605 @cindex @code{call}, in @code{call_insn}
606 @item RTL_LOOPING_CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
607 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a possibly
608 infinite looping call to a const or pure function.  Stored in the
609 @code{call} field and printed as @samp{/c}.  Only true if one of
610 @code{RTL_CONST_CALL_P} or @code{RTL_PURE_CALL_P} is true.
611
612 @findex INSN_ANNULLED_BRANCH_P
613 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/u}
614 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
615 @cindex @code{insn} and @samp{/u}
616 @cindex @code{unchanging}, in @code{jump_insn}, @code{call_insn} and @code{insn}
617 @item INSN_ANNULLED_BRANCH_P (@var{x})
618 In a @code{jump_insn}, @code{call_insn}, or @code{insn} indicates
619 that the branch is an annulling one.  See the discussion under
620 @code{sequence} below.  Stored in the @code{unchanging} field and
621 printed as @samp{/u}.
622
623 @findex INSN_DELETED_P
624 @cindex @code{insn} and @samp{/v}
625 @cindex @code{call_insn} and @samp{/v}
626 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/v}
627 @cindex @code{code_label} and @samp{/v}
628 @cindex @code{barrier} and @samp{/v}
629 @cindex @code{note} and @samp{/v}
630 @cindex @code{volatil}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label}, @code{barrier}, and @code{note}
631 @item INSN_DELETED_P (@var{x})
632 In an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label},
633 @code{barrier}, or @code{note},
634 nonzero if the insn has been deleted.  Stored in the
635 @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
636
637 @findex INSN_FROM_TARGET_P
638 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
639 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
640 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
641 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn} and @code{jump_insn} and @code{call_insn}
642 @item INSN_FROM_TARGET_P (@var{x})
643 In an @code{insn} or @code{jump_insn} or @code{call_insn} in a delay
644 slot of a branch, indicates that the insn
645 is from the target of the branch.  If the branch insn has
646 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} set, this insn will only be executed if
647 the branch is taken.  For annulled branches with
648 @code{INSN_FROM_TARGET_P} clear, the insn will be executed only if the
649 branch is not taken.  When @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is not set,
650 this insn will always be executed.  Stored in the @code{in_struct}
651 field and printed as @samp{/s}.
652
653 @findex LABEL_PRESERVE_P
654 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
655 @cindex @code{note} and @samp{/i}
656 @cindex @code{in_struct}, in @code{code_label} and @code{note}
657 @item LABEL_PRESERVE_P (@var{x})
658 In a @code{code_label} or @code{note}, indicates that the label is referenced by
659 code or data not visible to the RTL of a given function.
660 Labels referenced by a non-local goto will have this bit set.  Stored
661 in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
662
663 @findex LABEL_REF_NONLOCAL_P
664 @cindex @code{label_ref} and @samp{/v}
665 @cindex @code{reg_label} and @samp{/v}
666 @cindex @code{volatil}, in @code{label_ref} and @code{reg_label}
667 @item LABEL_REF_NONLOCAL_P (@var{x})
668 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, nonzero if this is
669 a reference to a non-local label.
670 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
671
672 @findex MEM_KEEP_ALIAS_SET_P
673 @cindex @code{mem} and @samp{/j}
674 @cindex @code{jump}, in @code{mem}
675 @item MEM_KEEP_ALIAS_SET_P (@var{x})
676 In @code{mem} expressions, 1 if we should keep the alias set for this
677 mem unchanged when we access a component.  Set to 1, for example, when we
678 are already in a non-addressable component of an aggregate.
679 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
680
681 @findex MEM_VOLATILE_P
682 @cindex @code{mem} and @samp{/v}
683 @cindex @code{asm_input} and @samp{/v}
684 @cindex @code{asm_operands} and @samp{/v}
685 @cindex @code{volatil}, in @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input}
686 @item MEM_VOLATILE_P (@var{x})
687 In @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input} expressions,
688 nonzero for volatile memory references.
689 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
690
691 @findex MEM_NOTRAP_P
692 @cindex @code{mem} and @samp{/c}
693 @cindex @code{call}, in @code{mem}
694 @item MEM_NOTRAP_P (@var{x})
695 In @code{mem}, nonzero for memory references that will not trap.
696 Stored in the @code{call} field and printed as @samp{/c}.
697
698 @findex MEM_POINTER
699 @cindex @code{mem} and @samp{/f}
700 @cindex @code{frame_related}, in @code{mem}
701 @item MEM_POINTER (@var{x})
702 Nonzero in a @code{mem} if the memory reference holds a pointer.
703 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
704
705 @findex REG_FUNCTION_VALUE_P
706 @cindex @code{reg} and @samp{/i}
707 @cindex @code{return_val}, in @code{reg}
708 @item REG_FUNCTION_VALUE_P (@var{x})
709 Nonzero in a @code{reg} if it is the place in which this function's
710 value is going to be returned.  (This happens only in a hard
711 register.)  Stored in the @code{return_val} field and printed as
712 @samp{/i}.
713
714 @findex REG_POINTER
715 @cindex @code{reg} and @samp{/f}
716 @cindex @code{frame_related}, in @code{reg}
717 @item REG_POINTER (@var{x})
718 Nonzero in a @code{reg} if the register holds a pointer.  Stored in the
719 @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
720
721 @findex REG_USERVAR_P
722 @cindex @code{reg} and @samp{/v}
723 @cindex @code{volatil}, in @code{reg}
724 @item REG_USERVAR_P (@var{x})
725 In a @code{reg}, nonzero if it corresponds to a variable present in
726 the user's source code.  Zero for temporaries generated internally by
727 the compiler.  Stored in the @code{volatil} field and printed as
728 @samp{/v}.
729
730 The same hard register may be used also for collecting the values of
731 functions called by this one, but @code{REG_FUNCTION_VALUE_P} is zero
732 in this kind of use.
733
734 @findex RTX_FRAME_RELATED_P
735 @cindex @code{insn} and @samp{/f}
736 @cindex @code{call_insn} and @samp{/f}
737 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/f}
738 @cindex @code{barrier} and @samp{/f}
739 @cindex @code{set} and @samp{/f}
740 @cindex @code{frame_related}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{barrier}, and @code{set}
741 @item RTX_FRAME_RELATED_P (@var{x})
742 Nonzero in an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn},
743 @code{barrier}, or @code{set} which is part of a function prologue
744 and sets the stack pointer, sets the frame pointer, or saves a register.
745 This flag should also be set on an instruction that sets up a temporary
746 register to use in place of the frame pointer.
747 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
748
749 In particular, on RISC targets where there are limits on the sizes of
750 immediate constants, it is sometimes impossible to reach the register
751 save area directly from the stack pointer.  In that case, a temporary
752 register is used that is near enough to the register save area, and the
753 Canonical Frame Address, i.e., DWARF2's logical frame pointer, register
754 must (temporarily) be changed to be this temporary register.  So, the
755 instruction that sets this temporary register must be marked as
756 @code{RTX_FRAME_RELATED_P}.
757
758 If the marked instruction is overly complex (defined in terms of what
759 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle), you will also have to
760 create a @code{REG_FRAME_RELATED_EXPR} note and attach it to the
761 instruction.  This note should contain a simple expression of the
762 computation performed by this instruction, i.e., one that
763 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle.
764
765 This flag is required for exception handling support on targets with RTL
766 prologues.
767
768 @findex MEM_READONLY_P
769 @cindex @code{mem} and @samp{/u}
770 @cindex @code{unchanging}, in @code{mem}
771 @item MEM_READONLY_P (@var{x})
772 Nonzero in a @code{mem}, if the memory is statically allocated and read-only.
773
774 Read-only in this context means never modified during the lifetime of the
775 program, not necessarily in ROM or in write-disabled pages.  A common
776 example of the later is a shared library's global offset table.  This
777 table is initialized by the runtime loader, so the memory is technically
778 writable, but after control is transfered from the runtime loader to the
779 application, this memory will never be subsequently modified.
780
781 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
782
783 @findex SCHED_GROUP_P
784 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
785 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
786 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
787 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}, @code{jump_insn} and @code{call_insn}
788 @item SCHED_GROUP_P (@var{x})
789 During instruction scheduling, in an @code{insn}, @code{call_insn} or
790 @code{jump_insn}, indicates that the
791 previous insn must be scheduled together with this insn.  This is used to
792 ensure that certain groups of instructions will not be split up by the
793 instruction scheduling pass, for example, @code{use} insns before
794 a @code{call_insn} may not be separated from the @code{call_insn}.
795 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
796
797 @findex SET_IS_RETURN_P
798 @cindex @code{insn} and @samp{/j}
799 @cindex @code{jump}, in @code{insn}
800 @item SET_IS_RETURN_P (@var{x})
801 For a @code{set}, nonzero if it is for a return.
802 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
803
804 @findex SIBLING_CALL_P
805 @cindex @code{call_insn} and @samp{/j}
806 @cindex @code{jump}, in @code{call_insn}
807 @item SIBLING_CALL_P (@var{x})
808 For a @code{call_insn}, nonzero if the insn is a sibling call.
809 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
810
811 @findex STRING_POOL_ADDRESS_P
812 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/f}
813 @cindex @code{frame_related}, in @code{symbol_ref}
814 @item STRING_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
815 For a @code{symbol_ref} expression, nonzero if it addresses this function's
816 string constant pool.
817 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
818
819 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
820 @cindex @code{subreg} and @samp{/u} and @samp{/v}
821 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
822 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
823 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P (@var{x})
824 Returns a value greater then zero for a @code{subreg} that has
825 @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} nonzero if the object being referenced is kept
826 zero-extended, zero if it is kept sign-extended, and less then zero if it is
827 extended some other way via the @code{ptr_extend} instruction.
828 Stored in the @code{unchanging}
829 field and @code{volatil} field, printed as @samp{/u} and @samp{/v}.
830 This macro may only be used to get the value it may not be used to change
831 the value.  Use @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET} to change the value.
832
833 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET
834 @cindex @code{subreg} and @samp{/u}
835 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
836 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
837 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET (@var{x})
838 Set the @code{unchanging} and @code{volatil} fields in a @code{subreg}
839 to reflect zero, sign, or other extension.  If @code{volatil} is
840 zero, then @code{unchanging} as nonzero means zero extension and as
841 zero means sign extension.  If @code{volatil} is nonzero then some
842 other type of extension was done via the @code{ptr_extend} instruction.
843
844 @findex SUBREG_PROMOTED_VAR_P
845 @cindex @code{subreg} and @samp{/s}
846 @cindex @code{in_struct}, in @code{subreg}
847 @item SUBREG_PROMOTED_VAR_P (@var{x})
848 Nonzero in a @code{subreg} if it was made when accessing an object that
849 was promoted to a wider mode in accord with the @code{PROMOTED_MODE} machine
850 description macro (@pxref{Storage Layout}).  In this case, the mode of
851 the @code{subreg} is the declared mode of the object and the mode of
852 @code{SUBREG_REG} is the mode of the register that holds the object.
853 Promoted variables are always either sign- or zero-extended to the wider
854 mode on every assignment.  Stored in the @code{in_struct} field and
855 printed as @samp{/s}.
856
857 @findex SYMBOL_REF_USED
858 @cindex @code{used}, in @code{symbol_ref}
859 @item SYMBOL_REF_USED (@var{x})
860 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been used.  This is
861 normally only used to ensure that @var{x} is only declared external
862 once.  Stored in the @code{used} field.
863
864 @findex SYMBOL_REF_WEAK
865 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/i}
866 @cindex @code{return_val}, in @code{symbol_ref}
867 @item SYMBOL_REF_WEAK (@var{x})
868 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been declared weak.
869 Stored in the @code{return_val} field and printed as @samp{/i}.
870
871 @findex SYMBOL_REF_FLAG
872 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/v}
873 @cindex @code{volatil}, in @code{symbol_ref}
874 @item SYMBOL_REF_FLAG (@var{x})
875 In a @code{symbol_ref}, this is used as a flag for machine-specific purposes.
876 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
877
878 Most uses of @code{SYMBOL_REF_FLAG} are historic and may be subsumed
879 by @code{SYMBOL_REF_FLAGS}.  Certainly use of @code{SYMBOL_REF_FLAGS}
880 is mandatory if the target requires more than one bit of storage.
881
882 @findex PREFETCH_SCHEDULE_BARRIER_P
883 @cindex @code{prefetch} and @samp{/v}
884 @cindex @code{volatile}, in @code{prefetch}
885 @item PREFETCH_SCHEDULE_BARRIER_P (@var{x})
886 In a @code{prefetch}, indicates that the prefetch is a scheduling barrier.
887 No other INSNs will be moved over it.
888 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
889 @end table
890
891 These are the fields to which the above macros refer:
892
893 @table @code
894 @findex call
895 @cindex @samp{/c} in RTL dump
896 @item call
897 In a @code{mem}, 1 means that the memory reference will not trap.
898
899 In a @code{call}, 1 means that this pure or const call may possibly
900 infinite loop.
901
902 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/c}.
903
904 @findex frame_related
905 @cindex @samp{/f} in RTL dump
906 @item frame_related
907 In an @code{insn} or @code{set} expression, 1 means that it is part of
908 a function prologue and sets the stack pointer, sets the frame pointer,
909 saves a register, or sets up a temporary register to use in place of the
910 frame pointer.
911
912 In @code{reg} expressions, 1 means that the register holds a pointer.
913
914 In @code{mem} expressions, 1 means that the memory reference holds a pointer.
915
916 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means that the reference addresses
917 this function's string constant pool.
918
919 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/f}.
920
921 @findex in_struct
922 @cindex @samp{/s} in RTL dump
923 @item in_struct
924 In @code{reg} expressions, it is 1 if the register has its entire life
925 contained within the test expression of some loop.
926
927 In @code{subreg} expressions, 1 means that the @code{subreg} is accessing
928 an object that has had its mode promoted from a wider mode.
929
930 In @code{label_ref} expressions, 1 means that the referenced label is
931 outside the innermost loop containing the insn in which the @code{label_ref}
932 was found.
933
934 In @code{code_label} expressions, it is 1 if the label may never be deleted.
935 This is used for labels which are the target of non-local gotos.  Such a
936 label that would have been deleted is replaced with a @code{note} of type
937 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
938
939 In an @code{insn} during dead-code elimination, 1 means that the insn is
940 dead code.
941
942 In an @code{insn} or @code{jump_insn} during reorg for an insn in the
943 delay slot of a branch,
944 1 means that this insn is from the target of the branch.
945
946 In an @code{insn} during instruction scheduling, 1 means that this insn
947 must be scheduled as part of a group together with the previous insn.
948
949 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/s}.
950
951 @findex return_val
952 @cindex @samp{/i} in RTL dump
953 @item return_val
954 In @code{reg} expressions, 1 means the register contains
955 the value to be returned by the current function.  On
956 machines that pass parameters in registers, the same register number
957 may be used for parameters as well, but this flag is not set on such
958 uses.
959
960 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means the referenced symbol is weak.
961
962 In @code{call} expressions, 1 means the call is pure.
963
964 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/i}.
965
966 @findex jump
967 @cindex @samp{/j} in RTL dump
968 @item jump
969 In a @code{mem} expression, 1 means we should keep the alias set for this
970 mem unchanged when we access a component.
971
972 In a @code{set}, 1 means it is for a return.
973
974 In a @code{call_insn}, 1 means it is a sibling call.
975
976 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/j}.
977
978 @findex unchanging
979 @cindex @samp{/u} in RTL dump
980 @item unchanging
981 In @code{reg} and @code{mem} expressions, 1 means
982 that the value of the expression never changes.
983
984 In @code{subreg} expressions, it is 1 if the @code{subreg} references an
985 unsigned object whose mode has been promoted to a wider mode.
986
987 In an @code{insn} or @code{jump_insn} in the delay slot of a branch
988 instruction, 1 means an annulling branch should be used.
989
990 In a @code{symbol_ref} expression, 1 means that this symbol addresses
991 something in the per-function constant pool.
992
993 In a @code{call_insn} 1 means that this instruction is a call to a const
994 function.
995
996 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/u}.
997
998 @findex used
999 @item used
1000 This flag is used directly (without an access macro) at the end of RTL
1001 generation for a function, to count the number of times an expression
1002 appears in insns.  Expressions that appear more than once are copied,
1003 according to the rules for shared structure (@pxref{Sharing}).
1004
1005 For a @code{reg}, it is used directly (without an access macro) by the
1006 leaf register renumbering code to ensure that each register is only
1007 renumbered once.
1008
1009 In a @code{symbol_ref}, it indicates that an external declaration for
1010 the symbol has already been written.
1011
1012 @findex volatil
1013 @cindex @samp{/v} in RTL dump
1014 @item volatil
1015 @cindex volatile memory references
1016 In a @code{mem}, @code{asm_operands}, or @code{asm_input}
1017 expression, it is 1 if the memory
1018 reference is volatile.  Volatile memory references may not be deleted,
1019 reordered or combined.
1020
1021 In a @code{symbol_ref} expression, it is used for machine-specific
1022 purposes.
1023
1024 In a @code{reg} expression, it is 1 if the value is a user-level variable.
1025 0 indicates an internal compiler temporary.
1026
1027 In an @code{insn}, 1 means the insn has been deleted.
1028
1029 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, 1 means a reference
1030 to a non-local label.
1031
1032 In @code{prefetch} expressions, 1 means that the containing insn is a
1033 scheduling barrier.
1034
1035 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/v}.
1036 @end table
1037
1038 @node Machine Modes
1039 @section Machine Modes
1040 @cindex machine modes
1041
1042 @findex enum machine_mode
1043 A machine mode describes a size of data object and the representation used
1044 for it.  In the C code, machine modes are represented by an enumeration
1045 type, @code{enum machine_mode}, defined in @file{machmode.def}.  Each RTL
1046 expression has room for a machine mode and so do certain kinds of tree
1047 expressions (declarations and types, to be precise).
1048
1049 In debugging dumps and machine descriptions, the machine mode of an RTL
1050 expression is written after the expression code with a colon to separate
1051 them.  The letters @samp{mode} which appear at the end of each machine mode
1052 name are omitted.  For example, @code{(reg:SI 38)} is a @code{reg}
1053 expression with machine mode @code{SImode}.  If the mode is
1054 @code{VOIDmode}, it is not written at all.
1055
1056 Here is a table of machine modes.  The term ``byte'' below refers to an
1057 object of @code{BITS_PER_UNIT} bits (@pxref{Storage Layout}).
1058
1059 @table @code
1060 @findex BImode
1061 @item BImode
1062 ``Bit'' mode represents a single bit, for predicate registers.
1063
1064 @findex QImode
1065 @item QImode
1066 ``Quarter-Integer'' mode represents a single byte treated as an integer.
1067
1068 @findex HImode
1069 @item HImode
1070 ``Half-Integer'' mode represents a two-byte integer.
1071
1072 @findex PSImode
1073 @item PSImode
1074 ``Partial Single Integer'' mode represents an integer which occupies
1075 four bytes but which doesn't really use all four.  On some machines,
1076 this is the right mode to use for pointers.
1077
1078 @findex SImode
1079 @item SImode
1080 ``Single Integer'' mode represents a four-byte integer.
1081
1082 @findex PDImode
1083 @item PDImode
1084 ``Partial Double Integer'' mode represents an integer which occupies
1085 eight bytes but which doesn't really use all eight.  On some machines,
1086 this is the right mode to use for certain pointers.
1087
1088 @findex DImode
1089 @item DImode
1090 ``Double Integer'' mode represents an eight-byte integer.
1091
1092 @findex TImode
1093 @item TImode
1094 ``Tetra Integer'' (?) mode represents a sixteen-byte integer.
1095
1096 @findex OImode
1097 @item OImode
1098 ``Octa Integer'' (?) mode represents a thirty-two-byte integer.
1099
1100 @findex QFmode
1101 @item QFmode
1102 ``Quarter-Floating'' mode represents a quarter-precision (single byte)
1103 floating point number.
1104
1105 @findex HFmode
1106 @item HFmode
1107 ``Half-Floating'' mode represents a half-precision (two byte) floating
1108 point number.
1109
1110 @findex TQFmode
1111 @item TQFmode
1112 ``Three-Quarter-Floating'' (?) mode represents a three-quarter-precision
1113 (three byte) floating point number.
1114
1115 @findex SFmode
1116 @item SFmode
1117 ``Single Floating'' mode represents a four byte floating point number.
1118 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1119 this is a single-precision IEEE floating point number; it can also be
1120 used for double-precision (on processors with 16-bit bytes) and
1121 single-precision VAX and IBM types.
1122
1123 @findex DFmode
1124 @item DFmode
1125 ``Double Floating'' mode represents an eight byte floating point number.
1126 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1127 this is a double-precision IEEE floating point number.
1128
1129 @findex XFmode
1130 @item XFmode
1131 ``Extended Floating'' mode represents an IEEE extended floating point
1132 number.  This mode only has 80 meaningful bits (ten bytes).  Some
1133 processors require such numbers to be padded to twelve bytes, others
1134 to sixteen; this mode is used for either.
1135
1136 @findex SDmode
1137 @item SDmode
1138 ``Single Decimal Floating'' mode represents a four byte decimal
1139 floating point number (as distinct from conventional binary floating
1140 point).
1141
1142 @findex DDmode
1143 @item DDmode
1144 ``Double Decimal Floating'' mode represents an eight byte decimal
1145 floating point number.
1146
1147 @findex TDmode
1148 @item TDmode
1149 ``Tetra Decimal Floating'' mode represents a sixteen byte decimal
1150 floating point number all 128 of whose bits are meaningful.
1151
1152 @findex TFmode
1153 @item TFmode
1154 ``Tetra Floating'' mode represents a sixteen byte floating point number
1155 all 128 of whose bits are meaningful.  One common use is the
1156 IEEE quad-precision format.
1157
1158 @findex QQmode
1159 @item QQmode
1160 ``Quarter-Fractional'' mode represents a single byte treated as a signed
1161 fractional number.  The default format is ``s.7''.
1162
1163 @findex HQmode
1164 @item HQmode
1165 ``Half-Fractional'' mode represents a two-byte signed fractional number.
1166 The default format is ``s.15''.
1167
1168 @findex SQmode
1169 @item SQmode
1170 ``Single Fractional'' mode represents a four-byte signed fractional number.
1171 The default format is ``s.31''.
1172
1173 @findex DQmode
1174 @item DQmode
1175 ``Double Fractional'' mode represents an eight-byte signed fractional number.
1176 The default format is ``s.63''.
1177
1178 @findex TQmode
1179 @item TQmode
1180 ``Tetra Fractional'' mode represents a sixteen-byte signed fractional number.
1181 The default format is ``s.127''.
1182
1183 @findex UQQmode
1184 @item UQQmode
1185 ``Unsigned Quarter-Fractional'' mode represents a single byte treated as an
1186 unsigned fractional number.  The default format is ``.8''.
1187
1188 @findex UHQmode
1189 @item UHQmode
1190 ``Unsigned Half-Fractional'' mode represents a two-byte unsigned fractional
1191 number.  The default format is ``.16''.
1192
1193 @findex USQmode
1194 @item USQmode
1195 ``Unsigned Single Fractional'' mode represents a four-byte unsigned fractional
1196 number.  The default format is ``.32''.
1197
1198 @findex UDQmode
1199 @item UDQmode
1200 ``Unsigned Double Fractional'' mode represents an eight-byte unsigned
1201 fractional number.  The default format is ``.64''.
1202
1203 @findex UTQmode
1204 @item UTQmode
1205 ``Unsigned Tetra Fractional'' mode represents a sixteen-byte unsigned
1206 fractional number.  The default format is ``.128''.
1207
1208 @findex HAmode
1209 @item HAmode
1210 ``Half-Accumulator'' mode represents a two-byte signed accumulator.
1211 The default format is ``s8.7''.
1212
1213 @findex SAmode
1214 @item SAmode
1215 ``Single Accumulator'' mode represents a four-byte signed accumulator.
1216 The default format is ``s16.15''.
1217
1218 @findex DAmode
1219 @item DAmode
1220 ``Double Accumulator'' mode represents an eight-byte signed accumulator.
1221 The default format is ``s32.31''.
1222
1223 @findex TAmode
1224 @item TAmode
1225 ``Tetra Accumulator'' mode represents a sixteen-byte signed accumulator.
1226 The default format is ``s64.63''.
1227
1228 @findex UHAmode
1229 @item UHAmode
1230 ``Unsigned Half-Accumulator'' mode represents a two-byte unsigned accumulator.
1231 The default format is ``8.8''.
1232
1233 @findex USAmode
1234 @item USAmode
1235 ``Unsigned Single Accumulator'' mode represents a four-byte unsigned
1236 accumulator.  The default format is ``16.16''.
1237
1238 @findex UDAmode
1239 @item UDAmode
1240 ``Unsigned Double Accumulator'' mode represents an eight-byte unsigned
1241 accumulator.  The default format is ``32.32''.
1242
1243 @findex UTAmode
1244 @item UTAmode
1245 ``Unsigned Tetra Accumulator'' mode represents a sixteen-byte unsigned
1246 accumulator.  The default format is ``64.64''.
1247
1248 @findex CCmode
1249 @item CCmode
1250 ``Condition Code'' mode represents the value of a condition code, which
1251 is a machine-specific set of bits used to represent the result of a
1252 comparison operation.  Other machine-specific modes may also be used for
1253 the condition code.  These modes are not used on machines that use
1254 @code{cc0} (@pxref{Condition Code}).
1255
1256 @findex BLKmode
1257 @item BLKmode
1258 ``Block'' mode represents values that are aggregates to which none of
1259 the other modes apply.  In RTL, only memory references can have this mode,
1260 and only if they appear in string-move or vector instructions.  On machines
1261 which have no such instructions, @code{BLKmode} will not appear in RTL@.
1262
1263 @findex VOIDmode
1264 @item VOIDmode
1265 Void mode means the absence of a mode or an unspecified mode.
1266 For example, RTL expressions of code @code{const_int} have mode
1267 @code{VOIDmode} because they can be taken to have whatever mode the context
1268 requires.  In debugging dumps of RTL, @code{VOIDmode} is expressed by
1269 the absence of any mode.
1270
1271 @findex QCmode
1272 @findex HCmode
1273 @findex SCmode
1274 @findex DCmode
1275 @findex XCmode
1276 @findex TCmode
1277 @item QCmode, HCmode, SCmode, DCmode, XCmode, TCmode
1278 These modes stand for a complex number represented as a pair of floating
1279 point values.  The floating point values are in @code{QFmode},
1280 @code{HFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode}, @code{XFmode}, and
1281 @code{TFmode}, respectively.
1282
1283 @findex CQImode
1284 @findex CHImode
1285 @findex CSImode
1286 @findex CDImode
1287 @findex CTImode
1288 @findex COImode
1289 @item CQImode, CHImode, CSImode, CDImode, CTImode, COImode
1290 These modes stand for a complex number represented as a pair of integer
1291 values.  The integer values are in @code{QImode}, @code{HImode},
1292 @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and @code{OImode},
1293 respectively.
1294 @end table
1295
1296 The machine description defines @code{Pmode} as a C macro which expands
1297 into the machine mode used for addresses.  Normally this is the mode
1298 whose size is @code{BITS_PER_WORD}, @code{SImode} on 32-bit machines.
1299
1300 The only modes which a machine description @i{must} support are
1301 @code{QImode}, and the modes corresponding to @code{BITS_PER_WORD},
1302 @code{FLOAT_TYPE_SIZE} and @code{DOUBLE_TYPE_SIZE}.
1303 The compiler will attempt to use @code{DImode} for 8-byte structures and
1304 unions, but this can be prevented by overriding the definition of
1305 @code{MAX_FIXED_MODE_SIZE}.  Alternatively, you can have the compiler
1306 use @code{TImode} for 16-byte structures and unions.  Likewise, you can
1307 arrange for the C type @code{short int} to avoid using @code{HImode}.
1308
1309 @cindex mode classes
1310 Very few explicit references to machine modes remain in the compiler and
1311 these few references will soon be removed.  Instead, the machine modes
1312 are divided into mode classes.  These are represented by the enumeration
1313 type @code{enum mode_class} defined in @file{machmode.h}.  The possible
1314 mode classes are:
1315
1316 @table @code
1317 @findex MODE_INT
1318 @item MODE_INT
1319 Integer modes.  By default these are @code{BImode}, @code{QImode},
1320 @code{HImode}, @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and
1321 @code{OImode}.
1322
1323 @findex MODE_PARTIAL_INT
1324 @item MODE_PARTIAL_INT
1325 The ``partial integer'' modes, @code{PQImode}, @code{PHImode},
1326 @code{PSImode} and @code{PDImode}.
1327
1328 @findex MODE_FLOAT
1329 @item MODE_FLOAT
1330 Floating point modes.  By default these are @code{QFmode},
1331 @code{HFmode}, @code{TQFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode},
1332 @code{XFmode} and @code{TFmode}.
1333
1334 @findex MODE_DECIMAL_FLOAT
1335 @item MODE_DECIMAL_FLOAT
1336 Decimal floating point modes.  By default these are @code{SDmode},
1337 @code{DDmode} and @code{TDmode}.
1338
1339 @findex MODE_FRACT
1340 @item MODE_FRACT
1341 Signed fractional modes.  By default these are @code{QQmode}, @code{HQmode},
1342 @code{SQmode}, @code{DQmode} and @code{TQmode}.
1343
1344 @findex MODE_UFRACT
1345 @item MODE_UFRACT
1346 Unsigned fractional modes.  By default these are @code{UQQmode}, @code{UHQmode},
1347 @code{USQmode}, @code{UDQmode} and @code{UTQmode}.
1348
1349 @findex MODE_ACCUM
1350 @item MODE_ACCUM
1351 Signed accumulator modes.  By default these are @code{HAmode},
1352 @code{SAmode}, @code{DAmode} and @code{TAmode}.
1353
1354 @findex MODE_UACCUM
1355 @item MODE_UACCUM
1356 Unsigned accumulator modes.  By default these are @code{UHAmode},
1357 @code{USAmode}, @code{UDAmode} and @code{UTAmode}.
1358
1359 @findex MODE_COMPLEX_INT
1360 @item MODE_COMPLEX_INT
1361 Complex integer modes.  (These are not currently implemented).
1362
1363 @findex MODE_COMPLEX_FLOAT
1364 @item MODE_COMPLEX_FLOAT
1365 Complex floating point modes.  By default these are @code{QCmode},
1366 @code{HCmode}, @code{SCmode}, @code{DCmode}, @code{XCmode}, and
1367 @code{TCmode}.
1368
1369 @findex MODE_FUNCTION
1370 @item MODE_FUNCTION
1371 Algol or Pascal function variables including a static chain.
1372 (These are not currently implemented).
1373
1374 @findex MODE_CC
1375 @item MODE_CC
1376 Modes representing condition code values.  These are @code{CCmode} plus
1377 any @code{CC_MODE} modes listed in the @file{@var{machine}-modes.def}.
1378 @xref{Jump Patterns},
1379 also see @ref{Condition Code}.
1380
1381 @findex MODE_RANDOM
1382 @item MODE_RANDOM
1383 This is a catchall mode class for modes which don't fit into the above
1384 classes.  Currently @code{VOIDmode} and @code{BLKmode} are in
1385 @code{MODE_RANDOM}.
1386 @end table
1387
1388 Here are some C macros that relate to machine modes:
1389
1390 @table @code
1391 @findex GET_MODE
1392 @item GET_MODE (@var{x})
1393 Returns the machine mode of the RTX @var{x}.
1394
1395 @findex PUT_MODE
1396 @item PUT_MODE (@var{x}, @var{newmode})
1397 Alters the machine mode of the RTX @var{x} to be @var{newmode}.
1398
1399 @findex NUM_MACHINE_MODES
1400 @item NUM_MACHINE_MODES
1401 Stands for the number of machine modes available on the target
1402 machine.  This is one greater than the largest numeric value of any
1403 machine mode.
1404
1405 @findex GET_MODE_NAME
1406 @item GET_MODE_NAME (@var{m})
1407 Returns the name of mode @var{m} as a string.
1408
1409 @findex GET_MODE_CLASS
1410 @item GET_MODE_CLASS (@var{m})
1411 Returns the mode class of mode @var{m}.
1412
1413 @findex GET_MODE_WIDER_MODE
1414 @item GET_MODE_WIDER_MODE (@var{m})
1415 Returns the next wider natural mode.  For example, the expression
1416 @code{GET_MODE_WIDER_MODE (QImode)} returns @code{HImode}.
1417
1418 @findex GET_MODE_SIZE
1419 @item GET_MODE_SIZE (@var{m})
1420 Returns the size in bytes of a datum of mode @var{m}.
1421
1422 @findex GET_MODE_BITSIZE
1423 @item GET_MODE_BITSIZE (@var{m})
1424 Returns the size in bits of a datum of mode @var{m}.
1425
1426 @findex GET_MODE_IBIT
1427 @item GET_MODE_IBIT (@var{m})
1428 Returns the number of integral bits of a datum of fixed-point mode @var{m}.
1429
1430 @findex GET_MODE_FBIT
1431 @item GET_MODE_FBIT (@var{m})
1432 Returns the number of fractional bits of a datum of fixed-point mode @var{m}.
1433
1434 @findex GET_MODE_MASK
1435 @item GET_MODE_MASK (@var{m})
1436 Returns a bitmask containing 1 for all bits in a word that fit within
1437 mode @var{m}.  This macro can only be used for modes whose bitsize is
1438 less than or equal to @code{HOST_BITS_PER_INT}.
1439
1440 @findex GET_MODE_ALIGNMENT
1441 @item GET_MODE_ALIGNMENT (@var{m})
1442 Return the required alignment, in bits, for an object of mode @var{m}.
1443
1444 @findex GET_MODE_UNIT_SIZE
1445 @item GET_MODE_UNIT_SIZE (@var{m})
1446 Returns the size in bytes of the subunits of a datum of mode @var{m}.
1447 This is the same as @code{GET_MODE_SIZE} except in the case of complex
1448 modes.  For them, the unit size is the size of the real or imaginary
1449 part.
1450
1451 @findex GET_MODE_NUNITS
1452 @item GET_MODE_NUNITS (@var{m})
1453 Returns the number of units contained in a mode, i.e.,
1454 @code{GET_MODE_SIZE} divided by @code{GET_MODE_UNIT_SIZE}.
1455
1456 @findex GET_CLASS_NARROWEST_MODE
1457 @item GET_CLASS_NARROWEST_MODE (@var{c})
1458 Returns the narrowest mode in mode class @var{c}.
1459 @end table
1460
1461 @findex byte_mode
1462 @findex word_mode
1463 The global variables @code{byte_mode} and @code{word_mode} contain modes
1464 whose classes are @code{MODE_INT} and whose bitsizes are either
1465 @code{BITS_PER_UNIT} or @code{BITS_PER_WORD}, respectively.  On 32-bit
1466 machines, these are @code{QImode} and @code{SImode}, respectively.
1467
1468 @node Constants
1469 @section Constant Expression Types
1470 @cindex RTL constants
1471 @cindex RTL constant expression types
1472
1473 The simplest RTL expressions are those that represent constant values.
1474
1475 @table @code
1476 @findex const_int
1477 @item (const_int @var{i})
1478 This type of expression represents the integer value @var{i}.  @var{i}
1479 is customarily accessed with the macro @code{INTVAL} as in
1480 @code{INTVAL (@var{exp})}, which is equivalent to @code{XWINT (@var{exp}, 0)}.
1481
1482 Constants generated for modes with fewer bits than @code{HOST_WIDE_INT}
1483 must be sign extended to full width (e.g., with @code{gen_int_mode}).
1484
1485 @findex const0_rtx
1486 @findex const1_rtx
1487 @findex const2_rtx
1488 @findex constm1_rtx
1489 There is only one expression object for the integer value zero; it is
1490 the value of the variable @code{const0_rtx}.  Likewise, the only
1491 expression for integer value one is found in @code{const1_rtx}, the only
1492 expression for integer value two is found in @code{const2_rtx}, and the
1493 only expression for integer value negative one is found in
1494 @code{constm1_rtx}.  Any attempt to create an expression of code
1495 @code{const_int} and value zero, one, two or negative one will return
1496 @code{const0_rtx}, @code{const1_rtx}, @code{const2_rtx} or
1497 @code{constm1_rtx} as appropriate.
1498
1499 @findex const_true_rtx
1500 Similarly, there is only one object for the integer whose value is
1501 @code{STORE_FLAG_VALUE}.  It is found in @code{const_true_rtx}.  If
1502 @code{STORE_FLAG_VALUE} is one, @code{const_true_rtx} and
1503 @code{const1_rtx} will point to the same object.  If
1504 @code{STORE_FLAG_VALUE} is @minus{}1, @code{const_true_rtx} and
1505 @code{constm1_rtx} will point to the same object.
1506
1507 @findex const_double
1508 @item (const_double:@var{m} @var{i0} @var{i1} @dots{})
1509 Represents either a floating-point constant of mode @var{m} or an
1510 integer constant too large to fit into @code{HOST_BITS_PER_WIDE_INT}
1511 bits but small enough to fit within twice that number of bits (GCC
1512 does not provide a mechanism to represent even larger constants).  In
1513 the latter case, @var{m} will be @code{VOIDmode}.
1514
1515 @findex CONST_DOUBLE_LOW
1516 If @var{m} is @code{VOIDmode}, the bits of the value are stored in
1517 @var{i0} and @var{i1}.  @var{i0} is customarily accessed with the macro
1518 @code{CONST_DOUBLE_LOW} and @var{i1} with @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.
1519
1520 If the constant is floating point (regardless of its precision), then
1521 the number of integers used to store the value depends on the size of
1522 @code{REAL_VALUE_TYPE} (@pxref{Floating Point}).  The integers
1523 represent a floating point number, but not precisely in the target
1524 machine's or host machine's floating point format.  To convert them to
1525 the precise bit pattern used by the target machine, use the macro
1526 @code{REAL_VALUE_TO_TARGET_DOUBLE} and friends (@pxref{Data Output}).
1527
1528 @findex const_fixed
1529 @item (const_fixed:@var{m} @dots{})
1530 Represents a fixed-point constant of mode @var{m}.
1531 The operand is a data structure of type @code{struct fixed_value} and
1532 is accessed with the macro @code{CONST_FIXED_VALUE}.  The high part of
1533 data is accessed with @code{CONST_FIXED_VALUE_HIGH}; the low part is
1534 accessed with @code{CONST_FIXED_VALUE_LOW}.
1535
1536 @findex const_vector
1537 @item (const_vector:@var{m} [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
1538 Represents a vector constant.  The square brackets stand for the vector
1539 containing the constant elements.  @var{x0}, @var{x1} and so on are
1540 the @code{const_int}, @code{const_double} or @code{const_fixed} elements.
1541
1542 The number of units in a @code{const_vector} is obtained with the macro
1543 @code{CONST_VECTOR_NUNITS} as in @code{CONST_VECTOR_NUNITS (@var{v})}.
1544
1545 Individual elements in a vector constant are accessed with the macro
1546 @code{CONST_VECTOR_ELT} as in @code{CONST_VECTOR_ELT (@var{v}, @var{n})}
1547 where @var{v} is the vector constant and @var{n} is the element
1548 desired.
1549
1550 @findex const_string
1551 @item (const_string @var{str})
1552 Represents a constant string with value @var{str}.  Currently this is
1553 used only for insn attributes (@pxref{Insn Attributes}) since constant
1554 strings in C are placed in memory.
1555
1556 @findex symbol_ref
1557 @item (symbol_ref:@var{mode} @var{symbol})
1558 Represents the value of an assembler label for data.  @var{symbol} is
1559 a string that describes the name of the assembler label.  If it starts
1560 with a @samp{*}, the label is the rest of @var{symbol} not including
1561 the @samp{*}.  Otherwise, the label is @var{symbol}, usually prefixed
1562 with @samp{_}.
1563
1564 The @code{symbol_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1565 Usually that is the only mode for which a symbol is directly valid.
1566
1567 @findex label_ref
1568 @item (label_ref:@var{mode} @var{label})
1569 Represents the value of an assembler label for code.  It contains one
1570 operand, an expression, which must be a @code{code_label} or a @code{note}
1571 of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} that appears in the instruction
1572 sequence to identify the place where the label should go.
1573
1574 The reason for using a distinct expression type for code label
1575 references is so that jump optimization can distinguish them.
1576
1577 The @code{label_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1578 Usually that is the only mode for which a label is directly valid.
1579
1580 @findex const
1581 @item (const:@var{m} @var{exp})
1582 Represents a constant that is the result of an assembly-time
1583 arithmetic computation.  The operand, @var{exp}, is an expression that
1584 contains only constants (@code{const_int}, @code{symbol_ref} and
1585 @code{label_ref} expressions) combined with @code{plus} and
1586 @code{minus}.  However, not all combinations are valid, since the
1587 assembler cannot do arbitrary arithmetic on relocatable symbols.
1588
1589 @var{m} should be @code{Pmode}.
1590
1591 @findex high
1592 @item (high:@var{m} @var{exp})
1593 Represents the high-order bits of @var{exp}, usually a
1594 @code{symbol_ref}.  The number of bits is machine-dependent and is
1595 normally the number of bits specified in an instruction that initializes
1596 the high order bits of a register.  It is used with @code{lo_sum} to
1597 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines to
1598 reference a global memory location.
1599
1600 @var{m} should be @code{Pmode}.
1601 @end table
1602
1603 @findex CONST0_RTX
1604 @findex CONST1_RTX
1605 @findex CONST2_RTX
1606 The macro @code{CONST0_RTX (@var{mode})} refers to an expression with
1607 value 0 in mode @var{mode}.  If mode @var{mode} is of mode class
1608 @code{MODE_INT}, it returns @code{const0_rtx}.  If mode @var{mode} is of
1609 mode class @code{MODE_FLOAT}, it returns a @code{CONST_DOUBLE}
1610 expression in mode @var{mode}.  Otherwise, it returns a
1611 @code{CONST_VECTOR} expression in mode @var{mode}.  Similarly, the macro
1612 @code{CONST1_RTX (@var{mode})} refers to an expression with value 1 in
1613 mode @var{mode} and similarly for @code{CONST2_RTX}.  The
1614 @code{CONST1_RTX} and @code{CONST2_RTX} macros are undefined
1615 for vector modes.
1616
1617 @node Regs and Memory
1618 @section Registers and Memory
1619 @cindex RTL register expressions
1620 @cindex RTL memory expressions
1621
1622 Here are the RTL expression types for describing access to machine
1623 registers and to main memory.
1624
1625 @table @code
1626 @findex reg
1627 @cindex hard registers
1628 @cindex pseudo registers
1629 @item (reg:@var{m} @var{n})
1630 For small values of the integer @var{n} (those that are less than
1631 @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER}), this stands for a reference to machine
1632 register number @var{n}: a @dfn{hard register}.  For larger values of
1633 @var{n}, it stands for a temporary value or @dfn{pseudo register}.
1634 The compiler's strategy is to generate code assuming an unlimited
1635 number of such pseudo registers, and later convert them into hard
1636 registers or into memory references.
1637
1638 @var{m} is the machine mode of the reference.  It is necessary because
1639 machines can generally refer to each register in more than one mode.
1640 For example, a register may contain a full word but there may be
1641 instructions to refer to it as a half word or as a single byte, as
1642 well as instructions to refer to it as a floating point number of
1643 various precisions.
1644
1645 Even for a register that the machine can access in only one mode,
1646 the mode must always be specified.
1647
1648 The symbol @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER} is defined by the machine
1649 description, since the number of hard registers on the machine is an
1650 invariant characteristic of the machine.  Note, however, that not
1651 all of the machine registers must be general registers.  All the
1652 machine registers that can be used for storage of data are given
1653 hard register numbers, even those that can be used only in certain
1654 instructions or can hold only certain types of data.
1655
1656 A hard register may be accessed in various modes throughout one
1657 function, but each pseudo register is given a natural mode
1658 and is accessed only in that mode.  When it is necessary to describe
1659 an access to a pseudo register using a nonnatural mode, a @code{subreg}
1660 expression is used.
1661
1662 A @code{reg} expression with a machine mode that specifies more than
1663 one word of data may actually stand for several consecutive registers.
1664 If in addition the register number specifies a hardware register, then
1665 it actually represents several consecutive hardware registers starting
1666 with the specified one.
1667
1668 Each pseudo register number used in a function's RTL code is
1669 represented by a unique @code{reg} expression.
1670
1671 @findex FIRST_VIRTUAL_REGISTER
1672 @findex LAST_VIRTUAL_REGISTER
1673 Some pseudo register numbers, those within the range of
1674 @code{FIRST_VIRTUAL_REGISTER} to @code{LAST_VIRTUAL_REGISTER} only
1675 appear during the RTL generation phase and are eliminated before the
1676 optimization phases.  These represent locations in the stack frame that
1677 cannot be determined until RTL generation for the function has been
1678 completed.  The following virtual register numbers are defined:
1679
1680 @table @code
1681 @findex VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1682 @item VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1683 This points to the first word of the incoming arguments passed on the
1684 stack.  Normally these arguments are placed there by the caller, but the
1685 callee may have pushed some arguments that were previously passed in
1686 registers.
1687
1688 @cindex @code{FIRST_PARM_OFFSET} and virtual registers
1689 @cindex @code{ARG_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1690 When RTL generation is complete, this virtual register is replaced
1691 by the sum of the register given by @code{ARG_POINTER_REGNUM} and the
1692 value of @code{FIRST_PARM_OFFSET}.
1693
1694 @findex VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1695 @cindex @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} and virtual registers
1696 @item VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1697 If @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} is defined to a nonzero value, this points
1698 to immediately above the first variable on the stack.  Otherwise, it points
1699 to the first variable on the stack.
1700
1701 @cindex @code{STARTING_FRAME_OFFSET} and virtual registers
1702 @cindex @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1703 @code{VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM} is replaced with the sum of the
1704 register given by @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and the value
1705 @code{STARTING_FRAME_OFFSET}.
1706
1707 @findex VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1708 @item VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1709 This points to the location of dynamically allocated memory on the stack
1710 immediately after the stack pointer has been adjusted by the amount of
1711 memory desired.
1712
1713 @cindex @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET} and virtual registers
1714 @cindex @code{STACK_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1715 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1716 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET}.
1717
1718 @findex VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1719 @item VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1720 This points to the location in the stack at which outgoing arguments
1721 should be written when the stack is pre-pushed (arguments pushed using
1722 push insns should always use @code{STACK_POINTER_REGNUM}).
1723
1724 @cindex @code{STACK_POINTER_OFFSET} and virtual registers
1725 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1726 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_POINTER_OFFSET}.
1727 @end table
1728
1729 @findex subreg
1730 @item (subreg:@var{m1} @var{reg:m2} @var{bytenum})
1731
1732 @code{subreg} expressions are used to refer to a register in a machine
1733 mode other than its natural one, or to refer to one register of
1734 a multi-part @code{reg} that actually refers to several registers.
1735
1736 Each pseudo register has a natural mode.  If it is necessary to
1737 operate on it in a different mode, the register must be
1738 enclosed in a @code{subreg}.
1739
1740 There are currently three supported types for the first operand of a
1741 @code{subreg}:
1742 @itemize
1743 @item pseudo registers
1744 This is the most common case.  Most @code{subreg}s have pseudo
1745 @code{reg}s as their first operand.
1746
1747 @item mem
1748 @code{subreg}s of @code{mem} were common in earlier versions of GCC and
1749 are still supported.  During the reload pass these are replaced by plain
1750 @code{mem}s.  On machines that do not do instruction scheduling, use of
1751 @code{subreg}s of @code{mem} are still used, but this is no longer
1752 recommended.  Such @code{subreg}s are considered to be
1753 @code{register_operand}s rather than @code{memory_operand}s before and
1754 during reload.  Because of this, the scheduling passes cannot properly
1755 schedule instructions with @code{subreg}s of @code{mem}, so for machines
1756 that do scheduling, @code{subreg}s of @code{mem} should never be used.
1757 To support this, the combine and recog passes have explicit code to
1758 inhibit the creation of @code{subreg}s of @code{mem} when
1759 @code{INSN_SCHEDULING} is defined.
1760
1761 The use of @code{subreg}s of @code{mem} after the reload pass is an area
1762 that is not well understood and should be avoided.  There is still some
1763 code in the compiler to support this, but this code has possibly rotted.
1764 This use of @code{subreg}s is discouraged and will most likely not be
1765 supported in the future.
1766
1767 @item hard registers
1768 It is seldom necessary to wrap hard registers in @code{subreg}s; such
1769 registers would normally reduce to a single @code{reg} rtx.  This use of
1770 @code{subreg}s is discouraged and may not be supported in the future.
1771
1772 @end itemize
1773
1774 @code{subreg}s of @code{subreg}s are not supported.  Using
1775 @code{simplify_gen_subreg} is the recommended way to avoid this problem.
1776
1777 @code{subreg}s come in two distinct flavors, each having its own
1778 usage and rules:
1779
1780 @table @asis
1781 @item Paradoxical subregs
1782 When @var{m1} is strictly wider than @var{m2}, the @code{subreg}
1783 expression is called @dfn{paradoxical}.  The canonical test for this
1784 class of @code{subreg} is:
1785
1786 @smallexample
1787 GET_MODE_SIZE (@var{m1}) > GET_MODE_SIZE (@var{m2})
1788 @end smallexample
1789
1790 Paradoxical @code{subreg}s can be used as both lvalues and rvalues.
1791 When used as an lvalue, the low-order bits of the source value
1792 are stored in @var{reg} and the high-order bits are discarded.
1793 When used as an rvalue, the low-order bits of the @code{subreg} are
1794 taken from @var{reg} while the high-order bits may or may not be
1795 defined.
1796
1797 The high-order bits of rvalues are in the following circumstances:
1798
1799 @itemize
1800 @item @code{subreg}s of @code{mem}
1801 When @var{m2} is smaller than a word, the macro @code{LOAD_EXTEND_OP},
1802 can control how the high-order bits are defined.
1803
1804 @item @code{subreg} of @code{reg}s
1805 The upper bits are defined when @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} is true.
1806 @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P} describes what the upper bits hold.
1807 Such subregs usually represent local variables, register variables
1808 and parameter pseudo variables that have been promoted to a wider mode.
1809
1810 @end itemize
1811
1812 @var{bytenum} is always zero for a paradoxical @code{subreg}, even on
1813 big-endian targets.
1814
1815 For example, the paradoxical @code{subreg}:
1816
1817 @smallexample
1818 (set (subreg:SI (reg:HI @var{x}) 0) @var{y})
1819 @end smallexample
1820
1821 stores the lower 2 bytes of @var{y} in @var{x} and discards the upper
1822 2 bytes.  A subsequent:
1823
1824 @smallexample
1825 (set @var{z} (subreg:SI (reg:HI @var{x}) 0))
1826 @end smallexample
1827
1828 would set the lower two bytes of @var{z} to @var{y} and set the upper
1829 two bytes to an unknown value assuming @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} is
1830 false.
1831
1832 @item Normal subregs
1833 When @var{m1} is at least as narrow as @var{m2} the @code{subreg}
1834 expression is called @dfn{normal}.
1835
1836 Normal @code{subreg}s restrict consideration to certain bits of
1837 @var{reg}.  There are two cases.  If @var{m1} is smaller than a word,
1838 the @code{subreg} refers to the least-significant part (or
1839 @dfn{lowpart}) of one word of @var{reg}.  If @var{m1} is word-sized or
1840 greater, the @code{subreg} refers to one or more complete words.
1841
1842 When used as an lvalue, @code{subreg} is a word-based accessor.
1843 Storing to a @code{subreg} modifies all the words of @var{reg} that
1844 overlap the @code{subreg}, but it leaves the other words of @var{reg}
1845 alone.
1846
1847 When storing to a normal @code{subreg} that is smaller than a word,
1848 the other bits of the referenced word are usually left in an undefined
1849 state.  This laxity makes it easier to generate efficient code for
1850 such instructions.  To represent an instruction that preserves all the
1851 bits outside of those in the @code{subreg}, use @code{strict_low_part}
1852 or @code{zero_extract} around the @code{subreg}.
1853
1854 @var{bytenum} must identify the offset of the first byte of the
1855 @code{subreg} from the start of @var{reg}, assuming that @var{reg} is
1856 laid out in memory order.  The memory order of bytes is defined by
1857 two target macros, @code{WORDS_BIG_ENDIAN} and @code{BYTES_BIG_ENDIAN}:
1858
1859 @itemize
1860 @item
1861 @cindex @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1862 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says that byte number zero is
1863 part of the most significant word; otherwise, it is part of the least
1864 significant word.
1865
1866 @item
1867 @cindex @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1868 @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says that byte number zero is
1869 the most significant byte within a word; otherwise, it is the least
1870 significant byte within a word.
1871 @end itemize
1872
1873 @cindex @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}, (lack of) effect on @code{subreg}
1874 On a few targets, @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN} disagrees with
1875 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}.  However, most parts of the compiler treat
1876 floating point values as if they had the same endianness as integer
1877 values.  This works because they handle them solely as a collection of
1878 integer values, with no particular numerical value.  Only real.c and
1879 the runtime libraries care about @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}.
1880
1881 Thus,
1882
1883 @smallexample
1884 (subreg:HI (reg:SI @var{x}) 2)
1885 @end smallexample
1886
1887 on a @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, @samp{UNITS_PER_WORD == 4} target is the same as
1888
1889 @smallexample
1890 (subreg:HI (reg:SI @var{x}) 0)
1891 @end smallexample
1892
1893 on a little-endian, @samp{UNITS_PER_WORD == 4} target.  Both
1894 @code{subreg}s access the lower two bytes of register @var{x}.
1895
1896 @end table
1897
1898 A @code{MODE_PARTIAL_INT} mode behaves as if it were as wide as the
1899 corresponding @code{MODE_INT} mode, except that it has an unknown
1900 number of undefined bits.  For example:
1901
1902 @smallexample
1903 (subreg:PSI (reg:SI 0) 0)
1904 @end smallexample
1905
1906 accesses the whole of @samp{(reg:SI 0)}, but the exact relationship
1907 between the @code{PSImode} value and the @code{SImode} value is not
1908 defined.  If we assume @samp{UNITS_PER_WORD <= 4}, then the following
1909 two @code{subreg}s:
1910
1911 @smallexample
1912 (subreg:PSI (reg:DI 0) 0)
1913 (subreg:PSI (reg:DI 0) 4)
1914 @end smallexample
1915
1916 represent independent 4-byte accesses to the two halves of
1917 @samp{(reg:DI 0)}.  Both @code{subreg}s have an unknown number
1918 of undefined bits.
1919
1920 If @samp{UNITS_PER_WORD <= 2} then these two @code{subreg}s:
1921
1922 @smallexample
1923 (subreg:HI (reg:PSI 0) 0)
1924 (subreg:HI (reg:PSI 0) 2)
1925 @end smallexample
1926
1927 represent independent 2-byte accesses that together span the whole
1928 of @samp{(reg:PSI 0)}.  Storing to the first @code{subreg} does not
1929 affect the value of the second, and vice versa.  @samp{(reg:PSI 0)}
1930 has an unknown number of undefined bits, so the assignment:
1931
1932 @smallexample
1933 (set (subreg:HI (reg:PSI 0) 0) (reg:HI 4))
1934 @end smallexample
1935
1936 does not guarantee that @samp{(subreg:HI (reg:PSI 0) 0)} has the
1937 value @samp{(reg:HI 4)}.
1938
1939 @cindex @code{CANNOT_CHANGE_MODE_CLASS} and subreg semantics
1940 The rules above apply to both pseudo @var{reg}s and hard @var{reg}s.
1941 If the semantics are not correct for particular combinations of
1942 @var{m1}, @var{m2} and hard @var{reg}, the target-specific code
1943 must ensure that those combinations are never used.  For example:
1944
1945 @smallexample
1946 CANNOT_CHANGE_MODE_CLASS (@var{m2}, @var{m1}, @var{class})
1947 @end smallexample
1948
1949 must be true for every class @var{class} that includes @var{reg}.
1950
1951 @findex SUBREG_REG
1952 @findex SUBREG_BYTE
1953 The first operand of a @code{subreg} expression is customarily accessed
1954 with the @code{SUBREG_REG} macro and the second operand is customarily
1955 accessed with the @code{SUBREG_BYTE} macro.
1956
1957 It has been several years since a platform in which
1958 @code{BYTES_BIG_ENDIAN} not equal to @code{WORDS_BIG_ENDIAN} has
1959 been tested.  Anyone wishing to support such a platform in the future
1960 may be confronted with code rot.
1961
1962 @findex scratch
1963 @cindex scratch operands
1964 @item (scratch:@var{m})
1965 This represents a scratch register that will be required for the
1966 execution of a single instruction and not used subsequently.  It is
1967 converted into a @code{reg} by either the local register allocator or
1968 the reload pass.
1969
1970 @code{scratch} is usually present inside a @code{clobber} operation
1971 (@pxref{Side Effects}).
1972
1973 @findex cc0
1974 @cindex condition code register
1975 @item (cc0)
1976 This refers to the machine's condition code register.  It has no
1977 operands and may not have a machine mode.  There are two ways to use it:
1978
1979 @itemize @bullet
1980 @item
1981 To stand for a complete set of condition code flags.  This is best on
1982 most machines, where each comparison sets the entire series of flags.
1983
1984 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1985 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1986 instructions) and in comparison operators comparing against zero
1987 (@code{const_int} with value zero; that is to say, @code{const0_rtx}).
1988
1989 @item
1990 To stand for a single flag that is the result of a single condition.
1991 This is useful on machines that have only a single flag bit, and in
1992 which comparison instructions must specify the condition to test.
1993
1994 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1995 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1996 instructions) where the source is a comparison operator, and as the
1997 first operand of @code{if_then_else} (in a conditional branch).
1998 @end itemize
1999
2000 @findex cc0_rtx
2001 There is only one expression object of code @code{cc0}; it is the
2002 value of the variable @code{cc0_rtx}.  Any attempt to create an
2003 expression of code @code{cc0} will return @code{cc0_rtx}.
2004
2005 Instructions can set the condition code implicitly.  On many machines,
2006 nearly all instructions set the condition code based on the value that
2007 they compute or store.  It is not necessary to record these actions
2008 explicitly in the RTL because the machine description includes a
2009 prescription for recognizing the instructions that do so (by means of
2010 the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}).  @xref{Condition Code}.  Only
2011 instructions whose sole purpose is to set the condition code, and
2012 instructions that use the condition code, need mention @code{(cc0)}.
2013
2014 On some machines, the condition code register is given a register number
2015 and a @code{reg} is used instead of @code{(cc0)}.  This is usually the
2016 preferable approach if only a small subset of instructions modify the
2017 condition code.  Other machines store condition codes in general
2018 registers; in such cases a pseudo register should be used.
2019
2020 Some machines, such as the SPARC and RS/6000, have two sets of
2021 arithmetic instructions, one that sets and one that does not set the
2022 condition code.  This is best handled by normally generating the
2023 instruction that does not set the condition code, and making a pattern
2024 that both performs the arithmetic and sets the condition code register
2025 (which would not be @code{(cc0)} in this case).  For examples, search
2026 for @samp{addcc} and @samp{andcc} in @file{sparc.md}.
2027
2028 @findex pc
2029 @item (pc)
2030 @cindex program counter
2031 This represents the machine's program counter.  It has no operands and
2032 may not have a machine mode.  @code{(pc)} may be validly used only in
2033 certain specific contexts in jump instructions.
2034
2035 @findex pc_rtx
2036 There is only one expression object of code @code{pc}; it is the value
2037 of the variable @code{pc_rtx}.  Any attempt to create an expression of
2038 code @code{pc} will return @code{pc_rtx}.
2039
2040 All instructions that do not jump alter the program counter implicitly
2041 by incrementing it, but there is no need to mention this in the RTL@.
2042
2043 @findex mem
2044 @item (mem:@var{m} @var{addr} @var{alias})
2045 This RTX represents a reference to main memory at an address
2046 represented by the expression @var{addr}.  @var{m} specifies how large
2047 a unit of memory is accessed.  @var{alias} specifies an alias set for the
2048 reference.  In general two items are in different alias sets if they cannot
2049 reference the same memory address.
2050
2051 The construct @code{(mem:BLK (scratch))} is considered to alias all
2052 other memories.  Thus it may be used as a memory barrier in epilogue
2053 stack deallocation patterns.
2054
2055 @findex concat
2056 @item (concat@var{m} @var{rtx} @var{rtx})
2057 This RTX represents the concatenation of two other RTXs.  This is used
2058 for complex values.  It should only appear in the RTL attached to
2059 declarations and during RTL generation.  It should not appear in the
2060 ordinary insn chain.
2061
2062 @findex concatn
2063 @item (concatn@var{m} [@var{rtx} @dots{}])
2064 This RTX represents the concatenation of all the @var{rtx} to make a
2065 single value.  Like @code{concat}, this should only appear in
2066 declarations, and not in the insn chain.
2067 @end table
2068
2069 @node Arithmetic
2070 @section RTL Expressions for Arithmetic
2071 @cindex arithmetic, in RTL
2072 @cindex math, in RTL
2073 @cindex RTL expressions for arithmetic
2074
2075 Unless otherwise specified, all the operands of arithmetic expressions
2076 must be valid for mode @var{m}.  An operand is valid for mode @var{m}
2077 if it has mode @var{m}, or if it is a @code{const_int} or
2078 @code{const_double} and @var{m} is a mode of class @code{MODE_INT}.
2079
2080 For commutative binary operations, constants should be placed in the
2081 second operand.
2082
2083 @table @code
2084 @findex plus
2085 @findex ss_plus
2086 @findex us_plus
2087 @cindex RTL sum
2088 @cindex RTL addition
2089 @cindex RTL addition with signed saturation
2090 @cindex RTL addition with unsigned saturation
2091 @item (plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2092 @itemx (ss_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2093 @itemx (us_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2094
2095 These three expressions all represent the sum of the values
2096 represented by @var{x} and @var{y} carried out in machine mode
2097 @var{m}.  They differ in their behavior on overflow of integer modes.
2098 @code{plus} wraps round modulo the width of @var{m}; @code{ss_plus}
2099 saturates at the maximum signed value representable in @var{m};
2100 @code{us_plus} saturates at the maximum unsigned value.
2101
2102 @c ??? What happens on overflow of floating point modes?
2103
2104 @findex lo_sum
2105 @item (lo_sum:@var{m} @var{x} @var{y})
2106
2107 This expression represents the sum of @var{x} and the low-order bits
2108 of @var{y}.  It is used with @code{high} (@pxref{Constants}) to
2109 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines
2110 to reference a global memory location.
2111
2112 The number of low order bits is machine-dependent but is
2113 normally the number of bits in a @code{Pmode} item minus the number of
2114 bits set by @code{high}.
2115
2116 @var{m} should be @code{Pmode}.
2117
2118 @findex minus
2119 @findex ss_minus
2120 @findex us_minus
2121 @cindex RTL difference
2122 @cindex RTL subtraction
2123 @cindex RTL subtraction with signed saturation
2124 @cindex RTL subtraction with unsigned saturation
2125 @item (minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2126 @itemx (ss_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2127 @itemx (us_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2128
2129 These three expressions represent the result of subtracting @var{y}
2130 from @var{x}, carried out in mode @var{M}.  Behavior on overflow is
2131 the same as for the three variants of @code{plus} (see above).
2132
2133 @findex compare
2134 @cindex RTL comparison
2135 @item (compare:@var{m} @var{x} @var{y})
2136 Represents the result of subtracting @var{y} from @var{x} for purposes
2137 of comparison.  The result is computed without overflow, as if with
2138 infinite precision.
2139
2140 Of course, machines can't really subtract with infinite precision.
2141 However, they can pretend to do so when only the sign of the result will
2142 be used, which is the case when the result is stored in the condition
2143 code.  And that is the @emph{only} way this kind of expression may
2144 validly be used: as a value to be stored in the condition codes, either
2145 @code{(cc0)} or a register.  @xref{Comparisons}.
2146
2147 The mode @var{m} is not related to the modes of @var{x} and @var{y}, but
2148 instead is the mode of the condition code value.  If @code{(cc0)} is
2149 used, it is @code{VOIDmode}.  Otherwise it is some mode in class
2150 @code{MODE_CC}, often @code{CCmode}.  @xref{Condition Code}.  If @var{m}
2151 is @code{VOIDmode} or @code{CCmode}, the operation returns sufficient
2152 information (in an unspecified format) so that any comparison operator
2153 can be applied to the result of the @code{COMPARE} operation.  For other
2154 modes in class @code{MODE_CC}, the operation only returns a subset of
2155 this information.
2156
2157 Normally, @var{x} and @var{y} must have the same mode.  Otherwise,
2158 @code{compare} is valid only if the mode of @var{x} is in class
2159 @code{MODE_INT} and @var{y} is a @code{const_int} or
2160 @code{const_double} with mode @code{VOIDmode}.  The mode of @var{x}
2161 determines what mode the comparison is to be done in; thus it must not
2162 be @code{VOIDmode}.
2163
2164 If one of the operands is a constant, it should be placed in the
2165 second operand and the comparison code adjusted as appropriate.
2166
2167 A @code{compare} specifying two @code{VOIDmode} constants is not valid
2168 since there is no way to know in what mode the comparison is to be
2169 performed; the comparison must either be folded during the compilation
2170 or the first operand must be loaded into a register while its mode is
2171 still known.
2172
2173 @findex neg
2174 @findex ss_neg
2175 @findex us_neg
2176 @cindex negation
2177 @cindex negation with signed saturation
2178 @cindex negation with unsigned saturation
2179 @item (neg:@var{m} @var{x})
2180 @itemx (ss_neg:@var{m} @var{x})
2181 @itemx (us_neg:@var{m} @var{x})
2182 These two expressions represent the negation (subtraction from zero) of
2183 the value represented by @var{x}, carried out in mode @var{m}.  They
2184 differ in the behavior on overflow of integer modes.  In the case of
2185 @code{neg}, the negation of the operand may be a number not representable
2186 in mode @var{m}, in which case it is truncated to @var{m}.  @code{ss_neg}
2187 and @code{us_neg} ensure that an out-of-bounds result saturates to the
2188 maximum or minimum signed or unsigned value.
2189
2190 @findex mult
2191 @findex ss_mult
2192 @findex us_mult
2193 @cindex multiplication
2194 @cindex product
2195 @cindex multiplication with signed saturation
2196 @cindex multiplication with unsigned saturation
2197 @item (mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2198 @itemx (ss_mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2199 @itemx (us_mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2200 Represents the signed product of the values represented by @var{x} and
2201 @var{y} carried out in machine mode @var{m}.
2202 @code{ss_mult} and @code{us_mult} ensure that an out-of-bounds result
2203 saturates to the maximum or minimum signed or unsigned value.
2204
2205 Some machines support a multiplication that generates a product wider
2206 than the operands.  Write the pattern for this as
2207
2208 @smallexample
2209 (mult:@var{m} (sign_extend:@var{m} @var{x}) (sign_extend:@var{m} @var{y}))
2210 @end smallexample
2211
2212 where @var{m} is wider than the modes of @var{x} and @var{y}, which need
2213 not be the same.
2214
2215 For unsigned widening multiplication, use the same idiom, but with
2216 @code{zero_extend} instead of @code{sign_extend}.
2217
2218 @findex fma
2219 @item (fma:@var{m} @var{x} @var{y} @var{z})
2220 Represents the @code{fma}, @code{fmaf}, and @code{fmal} builtin
2221 functions that do a combined multiply of @var{x} and @var{y} and then
2222 adding to@var{z} without doing an intermediate rounding step.
2223
2224 @findex div
2225 @findex ss_div
2226 @cindex division
2227 @cindex signed division
2228 @cindex signed division with signed saturation
2229 @cindex quotient
2230 @item (div:@var{m} @var{x} @var{y})
2231 @itemx (ss_div:@var{m} @var{x} @var{y})
2232 Represents the quotient in signed division of @var{x} by @var{y},
2233 carried out in machine mode @var{m}.  If @var{m} is a floating point
2234 mode, it represents the exact quotient; otherwise, the integerized
2235 quotient.
2236 @code{ss_div} ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum
2237 or minimum signed value.
2238
2239 Some machines have division instructions in which the operands and
2240 quotient widths are not all the same; you should represent
2241 such instructions using @code{truncate} and @code{sign_extend} as in,
2242
2243 @smallexample
2244 (truncate:@var{m1} (div:@var{m2} @var{x} (sign_extend:@var{m2} @var{y})))
2245 @end smallexample
2246
2247 @findex udiv
2248 @cindex unsigned division
2249 @cindex unsigned division with unsigned saturation
2250 @cindex division
2251 @item (udiv:@var{m} @var{x} @var{y})
2252 @itemx (us_div:@var{m} @var{x} @var{y})
2253 Like @code{div} but represents unsigned division.
2254 @code{us_div} ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum
2255 or minimum unsigned value.
2256
2257 @findex mod
2258 @findex umod
2259 @cindex remainder
2260 @cindex division
2261 @item (mod:@var{m} @var{x} @var{y})
2262 @itemx (umod:@var{m} @var{x} @var{y})
2263 Like @code{div} and @code{udiv} but represent the remainder instead of
2264 the quotient.
2265
2266 @findex smin
2267 @findex smax
2268 @cindex signed minimum
2269 @cindex signed maximum
2270 @item (smin:@var{m} @var{x} @var{y})
2271 @itemx (smax:@var{m} @var{x} @var{y})
2272 Represents the smaller (for @code{smin}) or larger (for @code{smax}) of
2273 @var{x} and @var{y}, interpreted as signed values in mode @var{m}.
2274 When used with floating point, if both operands are zeros, or if either
2275 operand is @code{NaN}, then it is unspecified which of the two operands
2276 is returned as the result.
2277
2278 @findex umin
2279 @findex umax
2280 @cindex unsigned minimum and maximum
2281 @item (umin:@var{m} @var{x} @var{y})
2282 @itemx (umax:@var{m} @var{x} @var{y})
2283 Like @code{smin} and @code{smax}, but the values are interpreted as unsigned
2284 integers.
2285
2286 @findex not
2287 @cindex complement, bitwise
2288 @cindex bitwise complement
2289 @item (not:@var{m} @var{x})
2290 Represents the bitwise complement of the value represented by @var{x},
2291 carried out in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2292
2293 @findex and
2294 @cindex logical-and, bitwise
2295 @cindex bitwise logical-and
2296 @item (and:@var{m} @var{x} @var{y})
2297 Represents the bitwise logical-and of the values represented by
2298 @var{x} and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be
2299 a fixed-point machine mode.
2300
2301 @findex ior
2302 @cindex inclusive-or, bitwise
2303 @cindex bitwise inclusive-or
2304 @item (ior:@var{m} @var{x} @var{y})
2305 Represents the bitwise inclusive-or of the values represented by @var{x}
2306 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2307 fixed-point mode.
2308
2309 @findex xor
2310 @cindex exclusive-or, bitwise
2311 @cindex bitwise exclusive-or
2312 @item (xor:@var{m} @var{x} @var{y})
2313 Represents the bitwise exclusive-or of the values represented by @var{x}
2314 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2315 fixed-point mode.
2316
2317 @findex ashift
2318 @findex ss_ashift
2319 @findex us_ashift
2320 @cindex left shift
2321 @cindex shift
2322 @cindex arithmetic shift
2323 @cindex arithmetic shift with signed saturation
2324 @cindex arithmetic shift with unsigned saturation
2325 @item (ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2326 @itemx (ss_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2327 @itemx (us_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2328 These three expressions represent the result of arithmetically shifting @var{x}
2329 left by @var{c} places.  They differ in their behavior on overflow of integer
2330 modes.  An @code{ashift} operation is a plain shift with no special behavior
2331 in case of a change in the sign bit; @code{ss_ashift} and @code{us_ashift}
2332 saturates to the minimum or maximum representable value if any of the bits
2333 shifted out differs from the final sign bit.
2334
2335 @var{x} have mode @var{m}, a fixed-point machine mode.  @var{c}
2336 be a fixed-point mode or be a constant with mode @code{VOIDmode}; which
2337 mode is determined by the mode called for in the machine description
2338 entry for the left-shift instruction.  For example, on the VAX, the mode
2339 of @var{c} is @code{QImode} regardless of @var{m}.
2340
2341 @findex lshiftrt
2342 @cindex right shift
2343 @findex ashiftrt
2344 @item (lshiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2345 @itemx (ashiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2346 Like @code{ashift} but for right shift.  Unlike the case for left shift,
2347 these two operations are distinct.
2348
2349 @findex rotate
2350 @cindex rotate
2351 @cindex left rotate
2352 @findex rotatert
2353 @cindex right rotate
2354 @item (rotate:@var{m} @var{x} @var{c})
2355 @itemx (rotatert:@var{m} @var{x} @var{c})
2356 Similar but represent left and right rotate.  If @var{c} is a constant,
2357 use @code{rotate}.
2358
2359 @findex abs
2360 @findex ss_abs
2361 @cindex absolute value
2362 @item (abs:@var{m} @var{x})
2363 @item (ss_abs:@var{m} @var{x})
2364 Represents the absolute value of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2365 @code{ss_abs} ensures that an out-of-bounds result saturates to the
2366 maximum signed value.
2367
2368
2369 @findex sqrt
2370 @cindex square root
2371 @item (sqrt:@var{m} @var{x})
2372 Represents the square root of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2373 Most often @var{m} will be a floating point mode.
2374
2375 @findex ffs
2376 @item (ffs:@var{m} @var{x})
2377 Represents one plus the index of the least significant 1-bit in
2378 @var{x}, represented as an integer of mode @var{m}.  (The value is
2379 zero if @var{x} is zero.)  The mode of @var{x} must be @var{m}
2380 or @code{VOIDmode}.
2381
2382 @findex clrsb
2383 @item (clrsb:@var{m} @var{x})
2384 Represents the number of redundant leading sign bits in @var{x},
2385 represented as an integer of mode @var{m}, starting at the most
2386 significant bit position.  This is one less than the number of leading
2387 sign bits (either 0 or 1), with no special cases.  The mode of @var{x}
2388 must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2389
2390 @findex clz
2391 @item (clz:@var{m} @var{x})
2392 Represents the number of leading 0-bits in @var{x}, represented as an
2393 integer of mode @var{m}, starting at the most significant bit position.
2394 If @var{x} is zero, the value is determined by
2395 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}).  Note that this is one of
2396 the few expressions that is not invariant under widening.  The mode of
2397 @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2398
2399 @findex ctz
2400 @item (ctz:@var{m} @var{x})
2401 Represents the number of trailing 0-bits in @var{x}, represented as an
2402 integer of mode @var{m}, starting at the least significant bit position.
2403 If @var{x} is zero, the value is determined by
2404 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}).  Except for this case,
2405 @code{ctz(x)} is equivalent to @code{ffs(@var{x}) - 1}.  The mode of
2406 @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2407
2408 @findex popcount
2409 @item (popcount:@var{m} @var{x})
2410 Represents the number of 1-bits in @var{x}, represented as an integer of
2411 mode @var{m}.  The mode of @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2412
2413 @findex parity
2414 @item (parity:@var{m} @var{x})
2415 Represents the number of 1-bits modulo 2 in @var{x}, represented as an
2416 integer of mode @var{m}.  The mode of @var{x} must be @var{m} or
2417 @code{VOIDmode}.
2418
2419 @findex bswap
2420 @item (bswap:@var{m} @var{x})
2421 Represents the value @var{x} with the order of bytes reversed, carried out
2422 in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2423 The mode of @var{x} must be @var{m} or @code{VOIDmode}.
2424 @end table
2425
2426 @node Comparisons
2427 @section Comparison Operations
2428 @cindex RTL comparison operations
2429
2430 Comparison operators test a relation on two operands and are considered
2431 to represent a machine-dependent nonzero value described by, but not
2432 necessarily equal to, @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2433 if the relation holds, or zero if it does not, for comparison operators
2434 whose results have a `MODE_INT' mode,
2435 @code{FLOAT_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}) if the relation holds, or
2436 zero if it does not, for comparison operators that return floating-point
2437 values, and a vector of either @code{VECTOR_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2438 if the relation holds, or of zeros if it does not, for comparison operators
2439 that return vector results.
2440 The mode of the comparison operation is independent of the mode
2441 of the data being compared.  If the comparison operation is being tested
2442 (e.g., the first operand of an @code{if_then_else}), the mode must be
2443 @code{VOIDmode}.
2444
2445 @cindex condition codes
2446 There are two ways that comparison operations may be used.  The
2447 comparison operators may be used to compare the condition codes
2448 @code{(cc0)} against zero, as in @code{(eq (cc0) (const_int 0))}.  Such
2449 a construct actually refers to the result of the preceding instruction
2450 in which the condition codes were set.  The instruction setting the
2451 condition code must be adjacent to the instruction using the condition
2452 code; only @code{note} insns may separate them.
2453
2454 Alternatively, a comparison operation may directly compare two data
2455 objects.  The mode of the comparison is determined by the operands; they
2456 must both be valid for a common machine mode.  A comparison with both
2457 operands constant would be invalid as the machine mode could not be
2458 deduced from it, but such a comparison should never exist in RTL due to
2459 constant folding.
2460
2461 In the example above, if @code{(cc0)} were last set to
2462 @code{(compare @var{x} @var{y})}, the comparison operation is
2463 identical to @code{(eq @var{x} @var{y})}.  Usually only one style
2464 of comparisons is supported on a particular machine, but the combine
2465 pass will try to merge the operations to produce the @code{eq} shown
2466 in case it exists in the context of the particular insn involved.
2467
2468 Inequality comparisons come in two flavors, signed and unsigned.  Thus,
2469 there are distinct expression codes @code{gt} and @code{gtu} for signed and
2470 unsigned greater-than.  These can produce different results for the same
2471 pair of integer values: for example, 1 is signed greater-than @minus{}1 but not
2472 unsigned greater-than, because @minus{}1 when regarded as unsigned is actually
2473 @code{0xffffffff} which is greater than 1.
2474
2475 The signed comparisons are also used for floating point values.  Floating
2476 point comparisons are distinguished by the machine modes of the operands.
2477
2478 @table @code
2479 @findex eq
2480 @cindex equal
2481 @item (eq:@var{m} @var{x} @var{y})
2482 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2483 are equal, otherwise 0.
2484
2485 @findex ne
2486 @cindex not equal
2487 @item (ne:@var{m} @var{x} @var{y})
2488 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2489 are not equal, otherwise 0.
2490
2491 @findex gt
2492 @cindex greater than
2493 @item (gt:@var{m} @var{x} @var{y})
2494 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the @var{x} is greater than @var{y}.  If they
2495 are fixed-point, the comparison is done in a signed sense.
2496
2497 @findex gtu
2498 @cindex greater than
2499 @cindex unsigned greater than
2500 @item (gtu:@var{m} @var{x} @var{y})
2501 Like @code{gt} but does unsigned comparison, on fixed-point numbers only.
2502
2503 @findex lt
2504 @cindex less than
2505 @findex ltu
2506 @cindex unsigned less than
2507 @item (lt:@var{m} @var{x} @var{y})
2508 @itemx (ltu:@var{m} @var{x} @var{y})
2509 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than''.
2510
2511 @findex ge
2512 @cindex greater than
2513 @findex geu
2514 @cindex unsigned greater than
2515 @item (ge:@var{m} @var{x} @var{y})
2516 @itemx (geu:@var{m} @var{x} @var{y})
2517 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``greater than or equal''.
2518
2519 @findex le
2520 @cindex less than or equal
2521 @findex leu
2522 @cindex unsigned less than
2523 @item (le:@var{m} @var{x} @var{y})
2524 @itemx (leu:@var{m} @var{x} @var{y})
2525 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than or equal''.
2526
2527 @findex if_then_else
2528 @item (if_then_else @var{cond} @var{then} @var{else})
2529 This is not a comparison operation but is listed here because it is
2530 always used in conjunction with a comparison operation.  To be
2531 precise, @var{cond} is a comparison expression.  This expression
2532 represents a choice, according to @var{cond}, between the value
2533 represented by @var{then} and the one represented by @var{else}.
2534
2535 On most machines, @code{if_then_else} expressions are valid only
2536 to express conditional jumps.
2537
2538 @findex cond
2539 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @var{test2} @var{value2} @dots{}] @var{default})
2540 Similar to @code{if_then_else}, but more general.  Each of @var{test1},
2541 @var{test2}, @dots{} is performed in turn.  The result of this expression is
2542 the @var{value} corresponding to the first nonzero test, or @var{default} if
2543 none of the tests are nonzero expressions.
2544
2545 This is currently not valid for instruction patterns and is supported only
2546 for insn attributes.  @xref{Insn Attributes}.
2547 @end table
2548
2549 @node Bit-Fields
2550 @section Bit-Fields
2551 @cindex bit-fields
2552
2553 Special expression codes exist to represent bit-field instructions.
2554
2555 @table @code
2556 @findex sign_extract
2557 @cindex @code{BITS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{sign_extract}
2558 @item (sign_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2559 This represents a reference to a sign-extended bit-field contained or
2560 starting in @var{loc} (a memory or register reference).  The bit-field
2561 is @var{size} bits wide and starts at bit @var{pos}.  The compilation
2562 option @code{BITS_BIG_ENDIAN} says which end of the memory unit
2563 @var{pos} counts from.
2564
2565 If @var{loc} is in memory, its mode must be a single-byte integer mode.
2566 If @var{loc} is in a register, the mode to use is specified by the
2567 operand of the @code{insv} or @code{extv} pattern
2568 (@pxref{Standard Names}) and is usually a full-word integer mode,
2569 which is the default if none is specified.
2570
2571 The mode of @var{pos} is machine-specific and is also specified
2572 in the @code{insv} or @code{extv} pattern.
2573
2574 The mode @var{m} is the same as the mode that would be used for
2575 @var{loc} if it were a register.
2576
2577 A @code{sign_extract} can not appear as an lvalue, or part thereof,
2578 in RTL.
2579
2580 @findex zero_extract
2581 @item (zero_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2582 Like @code{sign_extract} but refers to an unsigned or zero-extended
2583 bit-field.  The same sequence of bits are extracted, but they
2584 are filled to an entire word with zeros instead of by sign-extension.
2585
2586 Unlike @code{sign_extract}, this type of expressions can be lvalues
2587 in RTL; they may appear on the left side of an assignment, indicating
2588 insertion of a value into the specified bit-field.
2589 @end table
2590
2591 @node Vector Operations
2592 @section Vector Operations
2593 @cindex vector operations
2594
2595 All normal RTL expressions can be used with vector modes; they are
2596 interpreted as operating on each part of the vector independently.
2597 Additionally, there are a few new expressions to describe specific vector
2598 operations.
2599
2600 @table @code
2601 @findex vec_merge
2602 @item (vec_merge:@var{m} @var{vec1} @var{vec2} @var{items})
2603 This describes a merge operation between two vectors.  The result is a vector
2604 of mode @var{m}; its elements are selected from either @var{vec1} or
2605 @var{vec2}.  Which elements are selected is described by @var{items}, which
2606 is a bit mask represented by a @code{const_int}; a zero bit indicates the
2607 corresponding element in the result vector is taken from @var{vec2} while
2608 a set bit indicates it is taken from @var{vec1}.
2609
2610 @findex vec_select
2611 @item (vec_select:@var{m} @var{vec1} @var{selection})
2612 This describes an operation that selects parts of a vector.  @var{vec1} is
2613 the source vector, and @var{selection} is a @code{parallel} that contains a
2614 @code{const_int} for each of the subparts of the result vector, giving the
2615 number of the source subpart that should be stored into it.
2616 The result mode @var{m} is either the submode for a single element of
2617 @var{vec1} (if only one subpart is selected), or another vector mode
2618 with that element submode (if multiple subparts are selected).
2619
2620 @findex vec_concat
2621 @item (vec_concat:@var{m} @var{vec1} @var{vec2})
2622 Describes a vector concat operation.  The result is a concatenation of the
2623 vectors @var{vec1} and @var{vec2}; its length is the sum of the lengths of
2624 the two inputs.
2625
2626 @findex vec_duplicate
2627 @item (vec_duplicate:@var{m} @var{vec})
2628 This operation converts a small vector into a larger one by duplicating the
2629 input values.  The output vector mode must have the same submodes as the
2630 input vector mode, and the number of output parts must be an integer multiple
2631 of the number of input parts.
2632
2633 @end table
2634
2635 @node Conversions
2636 @section Conversions
2637 @cindex conversions
2638 @cindex machine mode conversions
2639
2640 All conversions between machine modes must be represented by
2641 explicit conversion operations.  For example, an expression
2642 which is the sum of a byte and a full word cannot be written as
2643 @code{(plus:SI (reg:QI 34) (reg:SI 80))} because the @code{plus}
2644 operation requires two operands of the same machine mode.
2645 Therefore, the byte-sized operand is enclosed in a conversion
2646 operation, as in
2647
2648 @smallexample
2649 (plus:SI (sign_extend:SI (reg:QI 34)) (reg:SI 80))
2650 @end smallexample
2651
2652 The conversion operation is not a mere placeholder, because there
2653 may be more than one way of converting from a given starting mode
2654 to the desired final mode.  The conversion operation code says how
2655 to do it.
2656
2657 For all conversion operations, @var{x} must not be @code{VOIDmode}
2658 because the mode in which to do the conversion would not be known.
2659 The conversion must either be done at compile-time or @var{x}
2660 must be placed into a register.
2661
2662 @table @code
2663 @findex sign_extend
2664 @item (sign_extend:@var{m} @var{x})
2665 Represents the result of sign-extending the value @var{x}
2666 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2667 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2668
2669 @findex zero_extend
2670 @item (zero_extend:@var{m} @var{x})
2671 Represents the result of zero-extending the value @var{x}
2672 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2673 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2674
2675 @findex float_extend
2676 @item (float_extend:@var{m} @var{x})
2677 Represents the result of extending the value @var{x}
2678 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2679 and @var{x} a floating point value of a mode narrower than @var{m}.
2680
2681 @findex truncate
2682 @item (truncate:@var{m} @var{x})
2683 Represents the result of truncating the value @var{x}
2684 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2685 and @var{x} a fixed-point value of a mode wider than @var{m}.
2686
2687 @findex ss_truncate
2688 @item (ss_truncate:@var{m} @var{x})
2689 Represents the result of truncating the value @var{x}
2690 to machine mode @var{m}, using signed saturation in the case of
2691 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2692 modes.
2693
2694 @findex us_truncate
2695 @item (us_truncate:@var{m} @var{x})
2696 Represents the result of truncating the value @var{x}
2697 to machine mode @var{m}, using unsigned saturation in the case of
2698 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2699 modes.
2700
2701 @findex float_truncate
2702 @item (float_truncate:@var{m} @var{x})
2703 Represents the result of truncating the value @var{x}
2704 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2705 and @var{x} a floating point value of a mode wider than @var{m}.
2706
2707 @findex float
2708 @item (float:@var{m} @var{x})
2709 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2710 regarded as signed, to floating point mode @var{m}.
2711
2712 @findex unsigned_float
2713 @item (unsigned_float:@var{m} @var{x})
2714 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2715 regarded as unsigned, to floating point mode @var{m}.
2716
2717 @findex fix
2718 @item (fix:@var{m} @var{x})
2719 When @var{m} is a floating-point mode, represents the result of
2720 converting floating point value @var{x} (valid for mode @var{m}) to an
2721 integer, still represented in floating point mode @var{m}, by rounding
2722 towards zero.
2723
2724 When @var{m} is a fixed-point mode, represents the result of
2725 converting floating point value @var{x} to mode @var{m}, regarded as
2726 signed.  How rounding is done is not specified, so this operation may
2727 be used validly in compiling C code only for integer-valued operands.
2728
2729 @findex unsigned_fix
2730 @item (unsigned_fix:@var{m} @var{x})
2731 Represents the result of converting floating point value @var{x} to
2732 fixed point mode @var{m}, regarded as unsigned.  How rounding is done
2733 is not specified.
2734
2735 @findex fract_convert
2736 @item (fract_convert:@var{m} @var{x})
2737 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2738 fixed-point mode @var{m}, signed integer value @var{x} to
2739 fixed-point mode @var{m}, floating-point value @var{x} to
2740 fixed-point mode @var{m}, fixed-point value @var{x} to integer mode @var{m}
2741 regarded as signed, or fixed-point value @var{x} to floating-point mode @var{m}.
2742 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
2743
2744 @findex sat_fract
2745 @item (sat_fract:@var{m} @var{x})
2746 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2747 fixed-point mode @var{m}, signed integer value @var{x} to
2748 fixed-point mode @var{m}, or floating-point value @var{x} to
2749 fixed-point mode @var{m}.
2750 When overflows or underflows happen, the results are saturated to the
2751 maximum or the minimum.
2752
2753 @findex unsigned_fract_convert
2754 @item (unsigned_fract_convert:@var{m} @var{x})
2755 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2756 integer mode @var{m} regarded as unsigned, or unsigned integer value @var{x} to
2757 fixed-point mode @var{m}.
2758 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
2759
2760 @findex unsigned_sat_fract
2761 @item (unsigned_sat_fract:@var{m} @var{x})
2762 Represents the result of converting unsigned integer value @var{x} to
2763 fixed-point mode @var{m}.
2764 When overflows or underflows happen, the results are saturated to the
2765 maximum or the minimum.
2766 @end table
2767
2768 @node RTL Declarations
2769 @section Declarations
2770 @cindex RTL declarations
2771 @cindex declarations, RTL
2772
2773 Declaration expression codes do not represent arithmetic operations
2774 but rather state assertions about their operands.
2775
2776 @table @code
2777 @findex strict_low_part
2778 @cindex @code{subreg}, in @code{strict_low_part}
2779 @item (strict_low_part (subreg:@var{m} (reg:@var{n} @var{r}) 0))
2780 This expression code is used in only one context: as the destination operand of a
2781 @code{set} expression.  In addition, the operand of this expression
2782 must be a non-paradoxical @code{subreg} expression.
2783
2784 The presence of @code{strict_low_part} says that the part of the
2785 register which is meaningful in mode @var{n}, but is not part of
2786 mode @var{m}, is not to be altered.  Normally, an assignment to such
2787 a subreg is allowed to have undefined effects on the rest of the
2788 register when @var{m} is less than a word.
2789 @end table
2790
2791 @node Side Effects
2792 @section Side Effect Expressions
2793 @cindex RTL side effect expressions
2794
2795 The expression codes described so far represent values, not actions.
2796 But machine instructions never produce values; they are meaningful
2797 only for their side effects on the state of the machine.  Special
2798 expression codes are used to represent side effects.
2799
2800 The body of an instruction is always one of these side effect codes;
2801 the codes described above, which represent values, appear only as
2802 the operands of these.
2803
2804 @table @code
2805 @findex set
2806 @item (set @var{lval} @var{x})
2807 Represents the action of storing the value of @var{x} into the place
2808 represented by @var{lval}.  @var{lval} must be an expression
2809 representing a place that can be stored in: @code{reg} (or @code{subreg},
2810 @code{strict_low_part} or @code{zero_extract}), @code{mem}, @code{pc},
2811 @code{parallel}, or @code{cc0}.
2812
2813 If @var{lval} is a @code{reg}, @code{subreg} or @code{mem}, it has a
2814 machine mode; then @var{x} must be valid for that mode.
2815
2816 If @var{lval} is a @code{reg} whose machine mode is less than the full
2817 width of the register, then it means that the part of the register
2818 specified by the machine mode is given the specified value and the
2819 rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
2820 @var{lval} is a @code{subreg} whose machine mode is narrower than
2821 the mode of the register, the rest of the register can be changed in
2822 an undefined way.
2823
2824 If @var{lval} is a @code{strict_low_part} of a subreg, then the part
2825 of the register specified by the machine mode of the @code{subreg} is
2826 given the value @var{x} and the rest of the register is not changed.
2827
2828 If @var{lval} is a @code{zero_extract}, then the referenced part of
2829 the bit-field (a memory or register reference) specified by the
2830 @code{zero_extract} is given the value @var{x} and the rest of the
2831 bit-field is not changed.  Note that @code{sign_extract} can not
2832 appear in @var{lval}.
2833
2834 If @var{lval} is @code{(cc0)}, it has no machine mode, and @var{x} may
2835 be either a @code{compare} expression or a value that may have any mode.
2836 The latter case represents a ``test'' instruction.  The expression
2837 @code{(set (cc0) (reg:@var{m} @var{n}))} is equivalent to
2838 @code{(set (cc0) (compare (reg:@var{m} @var{n}) (const_int 0)))}.
2839 Use the former expression to save space during the compilation.
2840
2841 If @var{lval} is a @code{parallel}, it is used to represent the case of
2842 a function returning a structure in multiple registers.  Each element
2843 of the @code{parallel} is an @code{expr_list} whose first operand is a
2844 @code{reg} and whose second operand is a @code{const_int} representing the
2845 offset (in bytes) into the structure at which the data in that register
2846 corresponds.  The first element may be null to indicate that the structure
2847 is also passed partly in memory.
2848
2849 @cindex jump instructions and @code{set}
2850 @cindex @code{if_then_else} usage
2851 If @var{lval} is @code{(pc)}, we have a jump instruction, and the
2852 possibilities for @var{x} are very limited.  It may be a
2853 @code{label_ref} expression (unconditional jump).  It may be an
2854 @code{if_then_else} (conditional jump), in which case either the
2855 second or the third operand must be @code{(pc)} (for the case which
2856 does not jump) and the other of the two must be a @code{label_ref}
2857 (for the case which does jump).  @var{x} may also be a @code{mem} or
2858 @code{(plus:SI (pc) @var{y})}, where @var{y} may be a @code{reg} or a
2859 @code{mem}; these unusual patterns are used to represent jumps through
2860 branch tables.
2861
2862 If @var{lval} is neither @code{(cc0)} nor @code{(pc)}, the mode of
2863 @var{lval} must not be @code{VOIDmode} and the mode of @var{x} must be
2864 valid for the mode of @var{lval}.
2865
2866 @findex SET_DEST
2867 @findex SET_SRC
2868 @var{lval} is customarily accessed with the @code{SET_DEST} macro and
2869 @var{x} with the @code{SET_SRC} macro.
2870
2871 @findex return
2872 @item (return)
2873 As the sole expression in a pattern, represents a return from the
2874 current function, on machines where this can be done with one
2875 instruction, such as VAXen.  On machines where a multi-instruction
2876 ``epilogue'' must be executed in order to return from the function,
2877 returning is done by jumping to a label which precedes the epilogue, and
2878 the @code{return} expression code is never used.
2879
2880 Inside an @code{if_then_else} expression, represents the value to be
2881 placed in @code{pc} to return to the caller.
2882
2883 Note that an insn pattern of @code{(return)} is logically equivalent to
2884 @code{(set (pc) (return))}, but the latter form is never used.
2885
2886 @findex simple_return
2887 @item (simple_return)
2888 Like @code{(return)}, but truly represents only a function return, while
2889 @code{(return)} may represent an insn that also performs other functions
2890 of the function epilogue.  Like @code{(return)}, this may also occur in
2891 conditional jumps.
2892
2893 @findex call
2894 @item (call @var{function} @var{nargs})
2895 Represents a function call.  @var{function} is a @code{mem} expression
2896 whose address is the address of the function to be called.
2897 @var{nargs} is an expression which can be used for two purposes: on
2898 some machines it represents the number of bytes of stack argument; on
2899 others, it represents the number of argument registers.
2900
2901 Each machine has a standard machine mode which @var{function} must
2902 have.  The machine description defines macro @code{FUNCTION_MODE} to
2903 expand into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
2904 specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
2905 allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
2906 addressed.
2907
2908 @findex clobber
2909 @item (clobber @var{x})
2910 Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
2911 undescribed value into @var{x}, which must be a @code{reg},
2912 @code{scratch}, @code{parallel} or @code{mem} expression.
2913
2914 One place this is used is in string instructions that store standard
2915 values into particular hard registers.  It may not be worth the
2916 trouble to describe the values that are stored, but it is essential to
2917 inform the compiler that the registers will be altered, lest it
2918 attempt to keep data in them across the string instruction.
2919
2920 If @var{x} is @code{(mem:BLK (const_int 0))} or
2921 @code{(mem:BLK (scratch))}, it means that all memory
2922 locations must be presumed clobbered.  If @var{x} is a @code{parallel},
2923 it has the same meaning as a @code{parallel} in a @code{set} expression.
2924
2925 Note that the machine description classifies certain hard registers as
2926 ``call-clobbered''.  All function call instructions are assumed by
2927 default to clobber these registers, so there is no need to use
2928 @code{clobber} expressions to indicate this fact.  Also, each function
2929 call is assumed to have the potential to alter any memory location,
2930 unless the function is declared @code{const}.
2931
2932 If the last group of expressions in a @code{parallel} are each a
2933 @code{clobber} expression whose arguments are @code{reg} or
2934 @code{match_scratch} (@pxref{RTL Template}) expressions, the combiner
2935 phase can add the appropriate @code{clobber} expressions to an insn it
2936 has constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
2937
2938 This feature can be used, for example, on a machine that whose multiply
2939 and add instructions don't use an MQ register but which has an
2940 add-accumulate instruction that does clobber the MQ register.  Similarly,
2941 a combined instruction might require a temporary register while the
2942 constituent instructions might not.
2943
2944 When a @code{clobber} expression for a register appears inside a
2945 @code{parallel} with other side effects, the register allocator
2946 guarantees that the register is unoccupied both before and after that
2947 insn if it is a hard register clobber.  For pseudo-register clobber,
2948 the register allocator and the reload pass do not assign the same hard
2949 register to the clobber and the input operands if there is an insn
2950 alternative containing the @samp{&} constraint (@pxref{Modifiers}) for
2951 the clobber and the hard register is in register classes of the
2952 clobber in the alternative.  You can clobber either a specific hard
2953 register, a pseudo register, or a @code{scratch} expression; in the
2954 latter two cases, GCC will allocate a hard register that is available
2955 there for use as a temporary.
2956
2957 For instructions that require a temporary register, you should use
2958 @code{scratch} instead of a pseudo-register because this will allow the
2959 combiner phase to add the @code{clobber} when required.  You do this by
2960 coding (@code{clobber} (@code{match_scratch} @dots{})).  If you do
2961 clobber a pseudo register, use one which appears nowhere else---generate
2962 a new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE@.
2963
2964 There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
2965 @code{parallel}: when one of the input operands of the insn is also
2966 clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo register in
2967 the clobber and elsewhere in the insn produces the expected results.
2968
2969 @findex use
2970 @item (use @var{x})
2971 Represents the use of the value of @var{x}.  It indicates that the
2972 value in @var{x} at this point in the program is needed, even though
2973 it may not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will
2974 not attempt to delete previous instructions whose only effect is to
2975 store a value in @var{x}.  @var{x} must be a @code{reg} expression.
2976
2977 In some situations, it may be tempting to add a @code{use} of a
2978 register in a @code{parallel} to describe a situation where the value
2979 of a special register will modify the behavior of the instruction.
2980 A hypothetical example might be a pattern for an addition that can
2981 either wrap around or use saturating addition depending on the value
2982 of a special control register:
2983
2984 @smallexample
2985 (parallel [(set (reg:SI 2) (unspec:SI [(reg:SI 3)
2986                                        (reg:SI 4)] 0))
2987            (use (reg:SI 1))])
2988 @end smallexample
2989
2990 @noindent
2991
2992 This will not work, several of the optimizers only look at expressions
2993 locally; it is very likely that if you have multiple insns with
2994 identical inputs to the @code{unspec}, they will be optimized away even
2995 if register 1 changes in between.
2996
2997 This means that @code{use} can @emph{only} be used to describe
2998 that the register is live.  You should think twice before adding
2999 @code{use} statements, more often you will want to use @code{unspec}
3000 instead.  The @code{use} RTX is most commonly useful to describe that
3001 a fixed register is implicitly used in an insn.  It is also safe to use
3002 in patterns where the compiler knows for other reasons that the result
3003 of the whole pattern is variable, such as @samp{movmem@var{m}} or
3004 @samp{call} patterns.
3005
3006 During the reload phase, an insn that has a @code{use} as pattern
3007 can carry a reg_equal note.  These @code{use} insns will be deleted
3008 before the reload phase exits.
3009
3010 During the delayed branch scheduling phase, @var{x} may be an insn.
3011 This indicates that @var{x} previously was located at this place in the
3012 code and its data dependencies need to be taken into account.  These
3013 @code{use} insns will be deleted before the delayed branch scheduling
3014 phase exits.
3015
3016 @findex parallel
3017 @item (parallel [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
3018 Represents several side effects performed in parallel.  The square
3019 brackets stand for a vector; the operand of @code{parallel} is a
3020 vector of expressions.  @var{x0}, @var{x1} and so on are individual
3021 side effect expressions---expressions of code @code{set}, @code{call},
3022 @code{return}, @code{simple_return}, @code{clobber} or @code{use}.
3023
3024 ``In parallel'' means that first all the values used in the individual
3025 side-effects are computed, and second all the actual side-effects are
3026 performed.  For example,
3027
3028 @smallexample
3029 (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
3030            (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
3031 @end smallexample
3032
3033 @noindent
3034 says unambiguously that the values of hard register 1 and the memory
3035 location addressed by it are interchanged.  In both places where
3036 @code{(reg:SI 1)} appears as a memory address it refers to the value
3037 in register 1 @emph{before} the execution of the insn.
3038
3039 It follows that it is @emph{incorrect} to use @code{parallel} and
3040 expect the result of one @code{set} to be available for the next one.
3041 For example, people sometimes attempt to represent a jump-if-zero
3042 instruction this way:
3043
3044 @smallexample
3045 (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
3046            (set (pc) (if_then_else
3047                         (eq (cc0) (const_int 0))
3048                         (label_ref @dots{})
3049                         (pc)))])
3050 @end smallexample
3051
3052 @noindent
3053 But this is incorrect, because it says that the jump condition depends
3054 on the condition code value @emph{before} this instruction, not on the
3055 new value that is set by this instruction.
3056
3057 @cindex peephole optimization, RTL representation
3058 Peephole optimization, which takes place together with final assembly
3059 code output, can produce insns whose patterns consist of a @code{parallel}
3060 whose elements are the operands needed to output the resulting
3061 assembler code---often @code{reg}, @code{mem} or constant expressions.
3062 This would not be well-formed RTL at any other stage in compilation,
3063 but it is ok then because no further optimization remains to be done.
3064 However, the definition of the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}, if
3065 any, must deal with such insns if you define any peephole optimizations.
3066
3067 @findex cond_exec
3068 @item (cond_exec [@var{cond} @var{expr}])
3069 Represents a conditionally executed expression.  The @var{expr} is
3070 executed only if the @var{cond} is nonzero.  The @var{cond} expression
3071 must not have side-effects, but the @var{expr} may very well have
3072 side-effects.
3073
3074 @findex sequence
3075 @item (sequence [@var{insns} @dots{}])
3076 Represents a sequence of insns.  Each of the @var{insns} that appears
3077 in the vector is suitable for appearing in the chain of insns, so it
3078 must be an @code{insn}, @code{jump_insn}, @code{call_insn},
3079 @code{code_label}, @code{barrier} or @code{note}.
3080
3081 A @code{sequence} RTX is never placed in an actual insn during RTL
3082 generation.  It represents the sequence of insns that result from a
3083 @code{define_expand} @emph{before} those insns are passed to
3084 @code{emit_insn} to insert them in the chain of insns.  When actually
3085 inserted, the individual sub-insns are separated out and the
3086 @code{sequence} is forgotten.
3087
3088 After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the insns that
3089 reside in its delay slots are grouped together into a @code{sequence}.
3090 The insn requiring the delay slot is the first insn in the vector;
3091 subsequent insns are to be placed in the delay slot.
3092
3093 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is set on an insn in a delay slot to
3094 indicate that a branch insn should be used that will conditionally annul
3095 the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
3096 @code{INSN_FROM_TARGET_P} indicates that the insn is from the target of
3097 the branch and should be executed only if the branch is taken; otherwise
3098 the insn should be executed only if the branch is not taken.
3099 @xref{Delay Slots}.
3100 @end table
3101
3102 These expression codes appear in place of a side effect, as the body of
3103 an insn, though strictly speaking they do not always describe side
3104 effects as such:
3105
3106 @table @code
3107 @findex asm_input
3108 @item (asm_input @var{s})
3109 Represents literal assembler code as described by the string @var{s}.
3110
3111 @findex unspec
3112 @findex unspec_volatile
3113 @item (unspec [@var{operands} @dots{}] @var{index})
3114 @itemx (unspec_volatile [@var{operands} @dots{}] @var{index})
3115 Represents a machine-specific operation on @var{operands}.  @var{index}
3116 selects between multiple machine-specific operations.
3117 @code{unspec_volatile} is used for volatile operations and operations
3118 that may trap; @code{unspec} is used for other operations.
3119
3120 These codes may appear inside a @code{pattern} of an
3121 insn, inside a @code{parallel}, or inside an expression.
3122
3123 @findex addr_vec
3124 @item (addr_vec:@var{m} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
3125 Represents a table of jump addresses.  The vector elements @var{lr0},
3126 etc., are @code{label_ref} expressions.  The mode @var{m} specifies
3127 how much space is given to each address; normally @var{m} would be
3128 @code{Pmode}.
3129
3130 @findex addr_diff_vec
3131 @item (addr_diff_vec:@var{m} @var{base} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}] @var{min} @var{max} @var{flags})
3132 Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
3133 @var{base}.  The vector elements @var{lr0}, etc., are @code{label_ref}
3134 expressions and so is @var{base}.  The mode @var{m} specifies how much
3135 space is given to each address-difference.  @var{min} and @var{max}
3136 are set up by branch shortening and hold a label with a minimum and a
3137 maximum address, respectively.  @var{flags} indicates the relative
3138 position of @var{base}, @var{min} and @var{max} to the containing insn
3139 and of @var{min} and @var{max} to @var{base}.  See rtl.def for details.
3140
3141 @findex prefetch
3142 @item (prefetch:@var{m} @var{addr} @var{rw} @var{locality})
3143 Represents prefetch of memory at address @var{addr}.
3144 Operand @var{rw} is 1 if the prefetch is for data to be written, 0 otherwise;
3145 targets that do not support write prefetches should treat this as a normal
3146 prefetch.
3147 Operand @var{locality} specifies the amount of temporal locality; 0 if there
3148 is none or 1, 2, or 3 for increasing levels of temporal locality;
3149 targets that do not support locality hints should ignore this.
3150
3151 This insn is used to minimize cache-miss latency by moving data into a
3152 cache before it is accessed.  It should use only non-faulting data prefetch
3153 instructions.
3154 @end table
3155
3156 @node Incdec
3157 @section Embedded Side-Effects on Addresses
3158 @cindex RTL preincrement
3159 @cindex RTL postincrement
3160 @cindex RTL predecrement
3161 @cindex RTL postdecrement
3162
3163 Six special side-effect expression codes appear as memory addresses.
3164
3165 @table @code
3166 @findex pre_dec
3167 @item (pre_dec:@var{m} @var{x})
3168 Represents the side effect of decrementing @var{x} by a standard
3169 amount and represents also the value that @var{x} has after being
3170 decremented.  @var{x} must be a @code{reg} or @code{mem}, but most
3171 machines allow only a @code{reg}.  @var{m} must be the machine mode
3172 for pointers on the machine in use.  The amount @var{x} is decremented
3173 by is the length in bytes of the machine mode of the containing memory
3174 reference of which this expression serves as the address.  Here is an
3175 example of its use:
3176
3177 @smallexample
3178 (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
3179 @end smallexample
3180
3181 @noindent
3182 This says to decrement pseudo register 39 by the length of a @code{DFmode}
3183 value and use the result to address a @code{DFmode} value.
3184
3185 @findex pre_inc
3186 @item (pre_inc:@var{m} @var{x})
3187 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
3188
3189 @findex post_dec
3190 @item (post_dec:@var{m} @var{x})
3191 Represents the same side effect as @code{pre_dec} but a different
3192 value.  The value represented here is the value @var{x} has @i{before}
3193 being decremented.
3194
3195 @findex post_inc
3196 @item (post_inc:@var{m} @var{x})
3197 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
3198
3199 @findex post_modify
3200 @item (post_modify:@var{m} @var{x} @var{y})
3201
3202 Represents the side effect of setting @var{x} to @var{y} and
3203 represents @var{x} before @var{x} is modified.  @var{x} must be a
3204 @code{reg} or @code{mem}, but most machines allow only a @code{reg}.
3205 @var{m} must be the machine mode for pointers on the machine in use.
3206
3207 The expression @var{y} must be one of three forms:
3208 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{z})},
3209 @code{(minus:@var{m} @var{x} @var{z})}, or
3210 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{i})},
3211 where @var{z} is an index register and @var{i} is a constant.
3212
3213 Here is an example of its use:
3214
3215 @smallexample
3216 (mem:SF (post_modify:SI (reg:SI 42) (plus (reg:SI 42)
3217                                           (reg:SI 48))))
3218 @end smallexample
3219
3220 This says to modify pseudo register 42 by adding the contents of pseudo
3221 register 48 to it, after the use of what ever 42 points to.
3222
3223 @findex pre_modify
3224 @item (pre_modify:@var{m} @var{x} @var{expr})
3225 Similar except side effects happen before the use.
3226 @end table
3227
3228 These embedded side effect expressions must be used with care.  Instruction
3229 patterns may not use them.  Until the @samp{flow} pass of the compiler,
3230 they may occur only to represent pushes onto the stack.  The @samp{flow}
3231 pass finds cases where registers are incremented or decremented in one
3232 instruction and used as an address shortly before or after; these cases are
3233 then transformed to use pre- or post-increment or -decrement.
3234
3235 If a register used as the operand of these expressions is used in
3236 another address in an insn, the original value of the register is used.
3237 Uses of the register outside of an address are not permitted within the
3238 same insn as a use in an embedded side effect expression because such
3239 insns behave differently on different machines and hence must be treated
3240 as ambiguous and disallowed.
3241
3242 An instruction that can be represented with an embedded side effect
3243 could also be represented using @code{parallel} containing an additional
3244 @code{set} to describe how the address register is altered.  This is not
3245 done because machines that allow these operations at all typically
3246 allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
3247 additional parallel stores would require doubling the number of entries
3248 in the machine description.
3249
3250 @node Assembler
3251 @section Assembler Instructions as Expressions
3252 @cindex assembler instructions in RTL
3253
3254 @cindex @code{asm_operands}, usage
3255 The RTX code @code{asm_operands} represents a value produced by a
3256 user-specified assembler instruction.  It is used to represent
3257 an @code{asm} statement with arguments.  An @code{asm} statement with
3258 a single output operand, like this:
3259
3260 @smallexample
3261 asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
3262 @end smallexample
3263
3264 @noindent
3265 is represented using a single @code{asm_operands} RTX which represents
3266 the value that is stored in @code{outputvar}:
3267
3268 @smallexample
3269 (set @var{rtx-for-outputvar}
3270      (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
3271                    [@var{rtx-for-addition-result} @var{rtx-for-*z}]
3272                    [(asm_input:@var{m1} "g")
3273                     (asm_input:@var{m2} "di")]))
3274 @end smallexample
3275
3276 @noindent
3277 Here the operands of the @code{asm_operands} RTX are the assembler
3278 template string, the output-operand's constraint, the index-number of the
3279 output operand among the output operands specified, a vector of input
3280 operand RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The
3281 mode @var{m1} is the mode of the sum @code{x+y}; @var{m2} is that of
3282 @code{*z}.
3283
3284 When an @code{asm} statement has multiple output values, its insn has
3285 several such @code{set} RTX's inside of a @code{parallel}.  Each @code{set}
3286 contains an @code{asm_operands}; all of these share the same assembler
3287 template and vectors, but each contains the constraint for the respective
3288 output operand.  They are also distinguished by the output-operand index
3289 number, which is 0, 1, @dots{} for successive output operands.
3290
3291 @node Debug Information
3292 @section Variable Location Debug Information in RTL
3293 @cindex Variable Location Debug Information in RTL
3294
3295 Variable tracking relies on @code{MEM_EXPR} and @code{REG_EXPR}
3296 annotations to determine what user variables memory and register
3297 references refer to.
3298
3299 Variable tracking at assignments uses these notes only when they refer
3300 to variables that live at fixed locations (e.g., addressable
3301 variables, global non-automatic variables).  For variables whose
3302 location may vary, it relies on the following types of notes.
3303
3304 @table @code
3305 @findex var_location
3306 @item (var_location:@var{mode} @var{var} @var{exp} @var{stat})
3307 Binds variable @code{var}, a tree, to value @var{exp}, an RTL
3308 expression.  It appears only in @code{NOTE_INSN_VAR_LOCATION} and
3309 @code{DEBUG_INSN}s, with slightly different meanings.  @var{mode}, if
3310 present, represents the mode of @var{exp}, which is useful if it is a
3311 modeless expression.  @var{stat} is only meaningful in notes,
3312 indicating whether the variable is known to be initialized or
3313 uninitialized.
3314
3315 @findex debug_expr
3316 @item (debug_expr:@var{mode} @var{decl})
3317 Stands for the value bound to the @code{DEBUG_EXPR_DECL} @var{decl},
3318 that points back to it, within value expressions in
3319 @code{VAR_LOCATION} nodes.
3320
3321 @end table
3322
3323 @node Insns
3324 @section Insns
3325 @cindex insns
3326
3327 The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
3328 chain of objects called @dfn{insns}.  Insns are expressions with
3329 special codes that are used for no other purpose.  Some insns are
3330 actual instructions; others represent dispatch tables for @code{switch}
3331 statements; others represent labels to jump to or various sorts of
3332 declarative information.
3333
3334 In addition to its own specific data, each insn must have a unique
3335 id-number that distinguishes it from all other insns in the current
3336 function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
3337 same id-number may be present in multiple places in a function, but
3338 these copies will always be identical and will only appear inside a
3339 @code{sequence}), and chain pointers to the preceding and following
3340 insns.  These three fields occupy the same position in every insn,
3341 independent of the expression code of the insn.  They could be accessed
3342 with @code{XEXP} and @code{XINT}, but instead three special macros are
3343 always used:
3344
3345 @table @code
3346 @findex INSN_UID
3347 @item INSN_UID (@var{i})
3348 Accesses the unique id of insn @var{i}.
3349
3350 @findex PREV_INSN
3351 @item PREV_INSN (@var{i})
3352 Accesses the chain pointer to the insn preceding @var{i}.
3353 If @var{i} is the first insn, this is a null pointer.
3354
3355 @findex NEXT_INSN
3356 @item NEXT_INSN (@var{i})
3357 Accesses the chain pointer to the insn following @var{i}.
3358 If @var{i} is the last insn, this is a null pointer.
3359 @end table
3360
3361 @findex get_insns
3362 @findex get_last_insn
3363 The first insn in the chain is obtained by calling @code{get_insns}; the
3364 last insn is the result of calling @code{get_last_insn}.  Within the
3365 chain delimited by these insns, the @code{NEXT_INSN} and
3366 @code{PREV_INSN} pointers must always correspond: if @var{insn} is not
3367 the first insn,
3368
3369 @smallexample
3370 NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
3371 @end smallexample
3372
3373 @noindent
3374 is always true and if @var{insn} is not the last insn,
3375
3376 @smallexample
3377 PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
3378 @end smallexample
3379
3380 @noindent
3381 is always true.
3382
3383 After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
3384 @code{sequence} expressions, which contain a vector of insns.  The value
3385 of @code{NEXT_INSN} in all but the last of these insns is the next insn
3386 in the vector; the value of @code{NEXT_INSN} of the last insn in the vector
3387 is the same as the value of @code{NEXT_INSN} for the @code{sequence} in
3388 which it is contained.  Similar rules apply for @code{PREV_INSN}.
3389
3390 This means that the above invariants are not necessarily true for insns
3391 inside @code{sequence} expressions.  Specifically, if @var{insn} is the
3392 first insn in a @code{sequence}, @code{NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn}))}
3393 is the insn containing the @code{sequence} expression, as is the value
3394 of @code{PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn}))} if @var{insn} is the last
3395 insn in the @code{sequence} expression.  You can use these expressions
3396 to find the containing @code{sequence} expression.
3397
3398 Every insn has one of the following expression codes:
3399
3400 @table @code
3401 @findex insn
3402 @item insn
3403 The expression code @code{insn} is used for instructions that do not jump
3404 and do not do function calls.  @code{sequence} expressions are always
3405 contained in insns with code @code{insn} even if one of those insns
3406 should jump or do function calls.
3407
3408 Insns with code @code{insn} have four additional fields beyond the three
3409 mandatory ones listed above.  These four are described in a table below.
3410
3411 @findex jump_insn
3412 @item jump_insn
3413 The expression code @code{jump_insn} is used for instructions that may
3414 jump (or, more generally, may contain @code{label_ref} expressions to
3415 which @code{pc} can be set in that instruction).  If there is an
3416 instruction to return from the current function, it is recorded as a
3417 @code{jump_insn}.
3418
3419 @findex JUMP_LABEL
3420 @code{jump_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3421 accessed in the same way and in addition contain a field
3422 @code{JUMP_LABEL} which is defined once jump optimization has completed.
3423
3424 For simple conditional and unconditional jumps, this field contains
3425 the @code{code_label} to which this insn will (possibly conditionally)
3426 branch.  In a more complex jump, @code{JUMP_LABEL} records one of the
3427 labels that the insn refers to; other jump target labels are recorded
3428 as @code{REG_LABEL_TARGET} notes.  The exception is @code{addr_vec}
3429 and @code{addr_diff_vec}, where @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}
3430 and the only way to find the labels is to scan the entire body of the
3431 insn.
3432
3433 Return insns count as jumps, but since they do not refer to any
3434 labels, their @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}.
3435
3436 @findex call_insn
3437 @item call_insn
3438 The expression code @code{call_insn} is used for instructions that may do
3439 function calls.  It is important to distinguish these instructions because
3440 they imply that certain registers and memory locations may be altered
3441 unpredictably.
3442
3443 @findex CALL_INSN_FUNCTION_USAGE
3444 @code{call_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3445 accessed in the same way and in addition contain a field
3446 @code{CALL_INSN_FUNCTION_USAGE}, which contains a list (chain of
3447 @code{expr_list} expressions) containing @code{use} and @code{clobber}
3448 expressions that denote hard registers and @code{MEM}s used or
3449 clobbered by the called function.
3450
3451 A @code{MEM} generally points to a stack slots in which arguments passed
3452 to the libcall by reference (@pxref{Register Arguments,
3453 TARGET_PASS_BY_REFERENCE}) are stored.  If the argument is
3454 caller-copied (@pxref{Register Arguments, TARGET_CALLEE_COPIES}),
3455 the stack slot will be mentioned in @code{CLOBBER} and @code{USE}
3456 entries; if it's callee-copied, only a @code{USE} will appear, and the
3457 @code{MEM} may point to addresses that are not stack slots.
3458
3459 @code{CLOBBER}ed registers in this list augment registers specified in
3460 @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register Basics}).
3461
3462 @findex code_label
3463 @findex CODE_LABEL_NUMBER
3464 @item code_label
3465 A @code{code_label} insn represents a label that a jump insn can jump
3466 to.  It contains two special fields of data in addition to the three
3467 standard ones.  @code{CODE_LABEL_NUMBER} is used to hold the @dfn{label
3468 number}, a number that identifies this label uniquely among all the
3469 labels in the compilation (not just in the current function).
3470 Ultimately, the label is represented in the assembler output as an
3471 assembler label, usually of the form @samp{L@var{n}} where @var{n} is
3472 the label number.
3473
3474 When a @code{code_label} appears in an RTL expression, it normally
3475 appears within a @code{label_ref} which represents the address of
3476 the label, as a number.
3477
3478 Besides as a @code{code_label}, a label can also be represented as a
3479 @code{note} of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
3480
3481 @findex LABEL_NUSES
3482 The field @code{LABEL_NUSES} is only defined once the jump optimization
3483 phase is completed.  It contains the number of times this label is
3484 referenced in the current function.
3485
3486 @findex LABEL_KIND
3487 @findex SET_LABEL_KIND
3488 @findex LABEL_ALT_ENTRY_P
3489 @cindex alternate entry points
3490 The field @code{LABEL_KIND} differentiates four different types of
3491 labels: @code{LABEL_NORMAL}, @code{LABEL_STATIC_ENTRY},
3492 @code{LABEL_GLOBAL_ENTRY}, and @code{LABEL_WEAK_ENTRY}.  The only labels
3493 that do not have type @code{LABEL_NORMAL} are @dfn{alternate entry
3494 points} to the current function.  These may be static (visible only in
3495 the containing translation unit), global (exposed to all translation
3496 units), or weak (global, but can be overridden by another symbol with the
3497 same name).
3498
3499 Much of the compiler treats all four kinds of label identically.  Some
3500 of it needs to know whether or not a label is an alternate entry point;
3501 for this purpose, the macro @code{LABEL_ALT_ENTRY_P} is provided.  It is
3502 equivalent to testing whether @samp{LABEL_KIND (label) == LABEL_NORMAL}.
3503 The only place that cares about the distinction between static, global,
3504 and weak alternate entry points, besides the front-end code that creates
3505 them, is the function @code{output_alternate_entry_point}, in
3506 @file{final.c}.
3507
3508 To set the kind of a label, use the @code{SET_LABEL_KIND} macro.
3509
3510 @findex barrier
3511 @item barrier
3512 Barriers are placed in the instruction stream when control cannot flow
3513 past them.  They are placed after unconditional jump instructions to
3514 indicate that the jumps are unconditional and after calls to
3515 @code{volatile} functions, which do not return (e.g., @code{exit}).
3516 They contain no information beyond the three standard fields.
3517
3518 @findex note
3519 @findex NOTE_LINE_NUMBER
3520 @findex NOTE_SOURCE_FILE
3521 @item note
3522 @code{note} insns are used to represent additional debugging and
3523 declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
3524 integer which is accessed with the macro @code{NOTE_LINE_NUMBER} and a
3525 string accessed with @code{NOTE_SOURCE_FILE}.
3526
3527 If @code{NOTE_LINE_NUMBER} is positive, the note represents the
3528 position of a source line and @code{NOTE_SOURCE_FILE} is the source file name
3529 that the line came from.  These notes control generation of line
3530 number data in the assembler output.
3531
3532 Otherwise, @code{NOTE_LINE_NUMBER} is not really a line number but a
3533 code with one of the following values (and @code{NOTE_SOURCE_FILE}
3534 must contain a null pointer):
3535
3536 @table @code
3537 @findex NOTE_INSN_DELETED
3538 @item NOTE_INSN_DELETED
3539 Such a note is completely ignorable.  Some passes of the compiler
3540 delete insns by altering them into notes of this kind.
3541
3542 @findex NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3543 @item NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3544 This marks what used to be a @code{code_label}, but was not used for other
3545 purposes than taking its address and was transformed to mark that no
3546 code jumps to it.
3547
3548 @findex NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3549 @findex NOTE_INSN_BLOCK_END
3550 @item NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3551 @itemx NOTE_INSN_BLOCK_END
3552 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3553 of a level of scoping of variable names.  They control the output
3554 of debugging information.
3555
3556 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3557 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_END
3558 @item NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3559 @itemx NOTE_INSN_EH_REGION_END
3560 These types of notes indicate the position of the beginning and end of a
3561 level of scoping for exception handling.  @code{NOTE_BLOCK_NUMBER}
3562 identifies which @code{CODE_LABEL} or @code{note} of type
3563 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} is associated with the given region.
3564
3565 @findex NOTE_INSN_LOOP_BEG
3566 @findex NOTE_INSN_LOOP_END
3567 @item NOTE_INSN_LOOP_BEG
3568 @itemx NOTE_INSN_LOOP_END
3569 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3570 of a @code{while} or @code{for} loop.  They enable the loop optimizer
3571 to find loops quickly.
3572
3573 @findex NOTE_INSN_LOOP_CONT
3574 @item NOTE_INSN_LOOP_CONT
3575 Appears at the place in a loop that @code{continue} statements jump to.
3576
3577 @findex NOTE_INSN_LOOP_VTOP
3578 @item NOTE_INSN_LOOP_VTOP
3579 This note indicates the place in a loop where the exit test begins for
3580 those loops in which the exit test has been duplicated.  This position
3581 becomes another virtual start of the loop when considering loop
3582 invariants.
3583
3584 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3585 @item NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3586 Appears at the start of the function body, after the function
3587 prologue.
3588
3589 @findex NOTE_INSN_VAR_LOCATION
3590 @findex NOTE_VAR_LOCATION
3591 @item NOTE_INSN_VAR_LOCATION
3592 This note is used to generate variable location debugging information.
3593 It indicates that the user variable in its @code{VAR_LOCATION} operand
3594 is at the location given in the RTL expression, or holds a value that
3595 can be computed by evaluating the RTL expression from that static
3596 point in the program up to the next such note for the same user
3597 variable.
3598
3599 @end table
3600
3601 These codes are printed symbolically when they appear in debugging dumps.
3602
3603 @findex debug_insn
3604 @findex INSN_VAR_LOCATION
3605 @item debug_insn
3606 The expression code @code{debug_insn} is used for pseudo-instructions
3607 that hold debugging information for variable tracking at assignments
3608 (see @option{-fvar-tracking-assignments} option).  They are the RTL
3609 representation of @code{GIMPLE_DEBUG} statements
3610 (@ref{@code{GIMPLE_DEBUG}}), with a @code{VAR_LOCATION} operand that
3611 binds a user variable tree to an RTL representation of the
3612 @code{value} in the corresponding statement.  A @code{DEBUG_EXPR} in
3613 it stands for the value bound to the corresponding
3614 @code{DEBUG_EXPR_DECL}.
3615
3616 Throughout optimization passes, binding information is kept in
3617 pseudo-instruction form, so that, unlike notes, it gets the same
3618 treatment and adjustments that regular instructions would.  It is the
3619 variable tracking pass that turns these pseudo-instructions into var
3620 location notes, analyzing control flow, value equivalences and changes
3621 to registers and memory referenced in value expressions, propagating
3622 the values of debug temporaries and determining expressions that can
3623 be used to compute the value of each user variable at as many points
3624 (ranges, actually) in the program as possible.
3625
3626 Unlike @code{NOTE_INSN_VAR_LOCATION}, the value expression in an
3627 @code{INSN_VAR_LOCATION} denotes a value at that specific point in the
3628 program, rather than an expression that can be evaluated at any later
3629 point before an overriding @code{VAR_LOCATION} is encountered.  E.g.,
3630 if a user variable is bound to a @code{REG} and then a subsequent insn
3631 modifies the @code{REG}, the note location would keep mapping the user
3632 variable to the register across the insn, whereas the insn location
3633 would keep the variable bound to the value, so that the variable
3634 tracking pass would emit another location note for the variable at the
3635 point in which the register is modified.
3636
3637 @end table
3638
3639 @cindex @code{TImode}, in @code{insn}
3640 @cindex @code{HImode}, in @code{insn}
3641 @cindex @code{QImode}, in @code{insn}
3642 The machine mode of an insn is normally @code{VOIDmode}, but some
3643 phases use the mode for various purposes.
3644
3645 The common subexpression elimination pass sets the mode of an insn to
3646 @code{QImode} when it is the first insn in a block that has already
3647 been processed.
3648
3649 The second Haifa scheduling pass, for targets that can multiple issue,
3650 sets the mode of an insn to @code{TImode} when it is believed that the
3651 instruction begins an issue group.  That is, when the instruction
3652 cannot issue simultaneously with the previous.  This may be relied on
3653 by later passes, in particular machine-dependent reorg.
3654
3655 Here is a table of the extra fields of @code{insn}, @code{jump_insn}
3656 and @code{call_insn} insns:
3657
3658 @table @code
3659 @findex PATTERN
3660 @item PATTERN (@var{i})
3661 An expression for the side effect performed by this insn.  This must
3662 be one of the following codes: @code{set}, @code{call}, @code{use},
3663 @code{clobber}, @code{return}, @code{simple_return}, @code{asm_input},
3664 @code{asm_output}, @code{addr_vec}, @code{addr_diff_vec},
3665 @code{trap_if}, @code{unspec}, @code{unspec_volatile},
3666 @code{parallel}, @code{cond_exec}, or @code{sequence}.  If it is a
3667 @code{parallel}, each element of the @code{parallel} must be one these
3668 codes, except that @code{parallel} expressions cannot be nested and
3669 @code{addr_vec} and @code{addr_diff_vec} are not permitted inside a
3670 @code{parallel} expression.
3671
3672 @findex INSN_CODE
3673 @item INSN_CODE (@var{i})
3674 An integer that says which pattern in the machine description matches
3675 this insn, or @minus{}1 if the matching has not yet been attempted.
3676
3677 Such matching is never attempted and this field remains @minus{}1 on an insn
3678 whose pattern consists of a single @code{use}, @code{clobber},
3679 @code{asm_input}, @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} expression.
3680
3681 @findex asm_noperands
3682 Matching is also never attempted on insns that result from an @code{asm}
3683 statement.  These contain at least one @code{asm_operands} expression.
3684 The function @code{asm_noperands} returns a non-negative value for
3685 such insns.
3686
3687 In the debugging output, this field is printed as a number followed by
3688 a symbolic representation that locates the pattern in the @file{md}
3689 file as some small positive or negative offset from a named pattern.
3690
3691 @findex LOG_LINKS
3692 @item LOG_LINKS (@var{i})
3693 A list (chain of @code{insn_list} expressions) giving information about
3694 dependencies between instructions within a basic block.  Neither a jump
3695 nor a label may come between the related insns.  These are only used by
3696 the schedulers and by combine.  This is a deprecated data structure.
3697 Def-use and use-def chains are now preferred.
3698
3699 @findex REG_NOTES
3700 @item REG_NOTES (@var{i})
3701 A list (chain of @code{expr_list} and @code{insn_list} expressions)
3702 giving miscellaneous information about the insn.  It is often
3703 information pertaining to the registers used in this insn.
3704 @end table
3705
3706 The @code{LOG_LINKS} field of an insn is a chain of @code{insn_list}
3707 expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn,
3708 and the second is another @code{insn_list} expression (the next one in
3709 the chain).  The last @code{insn_list} in the chain has a null pointer
3710 as second operand.  The significant thing about the chain is which
3711 insns appear in it (as first operands of @code{insn_list}
3712 expressions).  Their order is not significant.
3713
3714 This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a null
3715 pointer until then.  Flow only adds links for those data dependencies
3716 which can be used for instruction combination.  For each insn, the flow
3717 analysis pass adds a link to insns which store into registers values
3718 that are used for the first time in this insn.
3719
3720 The @code{REG_NOTES} field of an insn is a chain similar to the
3721 @code{LOG_LINKS} field but it includes @code{expr_list} expressions in
3722 addition to @code{insn_list} expressions.  There are several kinds of
3723 register notes, which are distinguished by the machine mode, which in a
3724 register note is really understood as being an @code{enum reg_note}.
3725 The first operand @var{op} of the note is data whose meaning depends on
3726 the kind of note.
3727
3728 @findex REG_NOTE_KIND
3729 @findex PUT_REG_NOTE_KIND
3730 The macro @code{REG_NOTE_KIND (@var{x})} returns the kind of
3731 register note.  Its counterpart, the macro @code{PUT_REG_NOTE_KIND
3732 (@var{x}, @var{newkind})} sets the register note type of @var{x} to be
3733 @var{newkind}.
3734
3735 Register notes are of three classes: They may say something about an
3736 input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
3737 they may create a linkage between two insns.  There are also a set
3738 of values that are only used in @code{LOG_LINKS}.
3739
3740 These register notes annotate inputs to an insn:
3741
3742 @table @code
3743 @findex REG_DEAD
3744 @item REG_DEAD
3745 The value in @var{op} dies in this insn; that is to say, altering the
3746 value immediately after this insn would not affect the future behavior
3747 of the program.
3748
3749 It does not follow that the register @var{op} has no useful value after
3750 this insn since @var{op} is not necessarily modified by this insn.
3751 Rather, no subsequent instruction uses the contents of @var{op}.
3752
3753 @findex REG_UNUSED
3754 @item REG_UNUSED
3755 The register @var{op} being set by this insn will not be used in a
3756 subsequent insn.  This differs from a @code{REG_DEAD} note, which
3757 indicates that the value in an input will not be used subsequently.
3758 These two notes are independent; both may be present for the same
3759 register.
3760
3761 @findex REG_INC
3762 @item REG_INC
3763 The register @var{op} is incremented (or decremented; at this level
3764 there is no distinction) by an embedded side effect inside this insn.
3765 This means it appears in a @code{post_inc}, @code{pre_inc},
3766 @code{post_dec} or @code{pre_dec} expression.
3767
3768 @findex REG_NONNEG
3769 @item REG_NONNEG
3770 The register @var{op} is known to have a nonnegative value when this
3771 insn is reached.  This is used so that decrement and branch until zero
3772 instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
3773
3774 The @code{REG_NONNEG} note is added to insns only if the machine
3775 description has a @samp{decrement_and_branch_until_zero} pattern.
3776
3777 @findex REG_LABEL_OPERAND
3778 @item REG_LABEL_OPERAND
3779 This insn uses @var{op}, a @code{code_label} or a @code{note} of type
3780 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}, but is not a @code{jump_insn}, or it
3781 is a @code{jump_insn} that refers to the operand as an ordinary
3782 operand.  The label may still eventually be a jump target, but if so
3783 in an indirect jump in a subsequent insn.  The presence of this note
3784 allows jump optimization to be aware that @var{op} is, in fact, being
3785 used, and flow optimization to build an accurate flow graph.
3786
3787 @findex REG_LABEL_TARGET
3788 @item REG_LABEL_TARGET
3789 This insn is a @code{jump_insn} but not an @code{addr_vec} or
3790 @code{addr_diff_vec}.  It uses @var{op}, a @code{code_label} as a
3791 direct or indirect jump target.  Its purpose is similar to that of
3792 @code{REG_LABEL_OPERAND}.  This note is only present if the insn has
3793 multiple targets; the last label in the insn (in the highest numbered
3794 insn-field) goes into the @code{JUMP_LABEL} field and does not have a
3795 @code{REG_LABEL_TARGET} note.  @xref{Insns, JUMP_LABEL}.
3796
3797 @findex REG_CROSSING_JUMP
3798 @item REG_CROSSING_JUMP
3799 This insn is a branching instruction (either an unconditional jump or
3800 an indirect jump) which crosses between hot and cold sections, which
3801 could potentially be very far apart in the executable.  The presence
3802 of this note indicates to other optimizations that this branching
3803 instruction should not be ``collapsed'' into a simpler branching
3804 construct.  It is used when the optimization to partition basic blocks
3805 into hot and cold sections is turned on.
3806
3807 @findex REG_SETJMP
3808 @item REG_SETJMP
3809 Appears attached to each @code{CALL_INSN} to @code{setjmp} or a
3810 related function.
3811 @end table
3812
3813 The following notes describe attributes of outputs of an insn:
3814
3815 @table @code
3816 @findex REG_EQUIV
3817 @findex REG_EQUAL
3818 @item REG_EQUIV
3819 @itemx REG_EQUAL
3820 This note is only valid on an insn that sets only one register and
3821 indicates that that register will be equal to @var{op} at run time; the
3822 scope of this equivalence differs between the two types of notes.  The
3823 value which the insn explicitly copies into the register may look
3824 different from @var{op}, but they will be equal at run time.  If the
3825 output of the single @code{set} is a @code{strict_low_part} expression,
3826 the note refers to the register that is contained in @code{SUBREG_REG}
3827 of the @code{subreg} expression.
3828
3829 For @code{REG_EQUIV}, the register is equivalent to @var{op} throughout
3830 the entire function, and could validly be replaced in all its
3831 occurrences by @var{op}.  (``Validly'' here refers to the data flow of
3832 the program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
3833 example, when a constant is loaded into a register that is never
3834 assigned any other value, this kind of note is used.
3835
3836 When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a function,
3837 a note of this kind records that the register is equivalent to the stack
3838 slot where the parameter was passed.  Although in this case the register
3839 may be set by other insns, it is still valid to replace the register
3840 by the stack slot throughout the function.
3841
3842 A @code{REG_EQUIV} note is also used on an instruction which copies a
3843 register parameter into a pseudo-register at entry to a function, if
3844 there is a stack slot where that parameter could be stored.  Although
3845 other insns may set the pseudo-register, it is valid for the compiler to
3846 replace the pseudo-register by stack slot throughout the function,
3847 provided the compiler ensures that the stack slot is properly
3848 initialized by making the replacement in the initial copy instruction as
3849 well.  This is used on machines for which the calling convention
3850 allocates stack space for register parameters.  See
3851 @code{REG_PARM_STACK_SPACE} in @ref{Stack Arguments}.
3852
3853 In the case of @code{REG_EQUAL}, the register that is set by this insn
3854 will be equal to @var{op} at run time at the end of this insn but not
3855 necessarily elsewhere in the function.  In this case, @var{op}
3856 is typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence of
3857 insns such as a library call is used to perform an arithmetic operation,
3858 this kind of note is attached to the insn that produces or copies the
3859 final value.
3860
3861 These two notes are used in different ways by the compiler passes.
3862 @code{REG_EQUAL} is used by passes prior to register allocation (such as
3863 common subexpression elimination and loop optimization) to tell them how
3864 to think of that value.  @code{REG_EQUIV} notes are used by register
3865 allocation to indicate that there is an available substitute expression
3866 (either a constant or a @code{mem} expression for the location of a
3867 parameter on the stack) that may be used in place of a register if
3868 insufficient registers are available.
3869
3870 Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
3871 @code{REG_EQUIV} note and are not useful to the early optimization
3872 passes and pseudo registers that are equivalent to a memory location
3873 throughout their entire life, which is not detected until later in
3874 the compilation, all equivalences are initially indicated by an attached
3875 @code{REG_EQUAL} note.  In the early stages of register allocation, a
3876 @code{REG_EQUAL} note is changed into a @code{REG_EQUIV} note if
3877 @var{op} is a constant and the insn represents the only set of its
3878 destination register.
3879
3880 Thus, compiler passes prior to register allocation need only check for
3881 @code{REG_EQUAL} notes and passes subsequent to register allocation
3882 need only check for @code{REG_EQUIV} notes.
3883 @end table
3884
3885 These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs: one
3886 insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which has
3887 the inverse note pointing back to the first insn.
3888
3889 @table @code
3890 @findex REG_CC_SETTER
3891 @findex REG_CC_USER
3892 @item REG_CC_SETTER
3893 @itemx REG_CC_USER
3894 On machines that use @code{cc0}, the insns which set and use @code{cc0}
3895 set and use @code{cc0} are adjacent.  However, when branch delay slot
3896 filling is done, this may no longer be true.  In this case a
3897 @code{REG_CC_USER} note will be placed on the insn setting @code{cc0} to
3898 point to the insn using @code{cc0} and a @code{REG_CC_SETTER} note will
3899 be placed on the insn using @code{cc0} to point to the insn setting
3900 @code{cc0}.
3901 @end table
3902
3903 These values are only used in the @code{LOG_LINKS} field, and indicate
3904 the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
3905 a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
3906 they simply have mode @code{VOIDmode}, and are printed without any
3907 descriptive text.
3908
3909 @table @code
3910 @findex REG_DEP_TRUE
3911 @item REG_DEP_TRUE
3912 This indicates a true dependence (a read after write dependence).
3913
3914 @findex REG_DEP_OUTPUT
3915 @item REG_DEP_OUTPUT
3916 This indicates an output dependence (a write after write dependence).
3917
3918 @findex REG_DEP_ANTI
3919 @item REG_DEP_ANTI
3920 This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
3921
3922 @end table
3923
3924 These notes describe information gathered from gcov profile data.  They
3925 are stored in the @code{REG_NOTES} field of an insn as an
3926 @code{expr_list}.
3927
3928 @table @code
3929 @findex REG_BR_PROB
3930 @item REG_BR_PROB
3931 This is used to specify the ratio of branches to non-branches of a
3932 branch insn according to the profile data.  The value is stored as a
3933 value between 0 and REG_BR_PROB_BASE; larger values indicate a higher
3934 probability that the branch will be taken.
3935
3936 @findex REG_BR_PRED
3937 @item REG_BR_PRED
3938 These notes are found in JUMP insns after delayed branch scheduling
3939 has taken place.  They indicate both the direction and the likelihood
3940 of the JUMP@.  The format is a bitmask of ATTR_FLAG_* values.
3941
3942 @findex REG_FRAME_RELATED_EXPR
3943 @item REG_FRAME_RELATED_EXPR
3944 This is used on an RTX_FRAME_RELATED_P insn wherein the attached expression
3945 is used in place of the actual insn pattern.  This is done in cases where
3946 the pattern is either complex or misleading.
3947 @end table
3948
3949 For convenience, the machine mode in an @code{insn_list} or
3950 @code{expr_list} is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
3951
3952 @findex insn_list
3953 @findex expr_list
3954 The only difference between the expression codes @code{insn_list} and
3955 @code{expr_list} is that the first operand of an @code{insn_list} is
3956 assumed to be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's
3957 unique id; the first operand of an @code{expr_list} is printed in the
3958 ordinary way as an expression.
3959
3960 @node Calls
3961 @section RTL Representation of Function-Call Insns
3962 @cindex calling functions in RTL
3963 @cindex RTL function-call insns
3964 @cindex function-call insns
3965
3966 Insns that call subroutines have the RTL expression code @code{call_insn}.
3967 These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a special
3968 RTL expression code, @code{call}.
3969
3970 @cindex @code{call} usage
3971 A @code{call} expression has two operands, as follows:
3972
3973 @smallexample
3974 (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes})
3975 @end smallexample
3976
3977 @noindent
3978 Here @var{nbytes} is an operand that represents the number of bytes of
3979 argument data being passed to the subroutine, @var{fm} is a machine mode
3980 (which must equal as the definition of the @code{FUNCTION_MODE} macro in
3981 the machine description) and @var{addr} represents the address of the
3982 subroutine.
3983
3984 For a subroutine that returns no value, the @code{call} expression as
3985 shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
3986 also contain @code{use} or @code{clobber} expressions.
3987
3988 @cindex @code{BLKmode}, and function return values
3989 For a subroutine that returns a value whose mode is not @code{BLKmode},
3990 the value is returned in a hard register.  If this register's number is
3991 @var{r}, then the body of the call insn looks like this:
3992
3993 @smallexample
3994 (set (reg:@var{m} @var{r})
3995      (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes}))
3996 @end smallexample
3997
3998 @noindent
3999 This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
4000 appropriate register receives a useful value in this insn.
4001
4002 When a subroutine returns a @code{BLKmode} value, it is handled by
4003 passing to the subroutine the address of a place to store the value.
4004 So the call insn itself does not ``return'' any value, and it has the
4005 same RTL form as a call that returns nothing.
4006
4007 On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
4008 for example to contain the return address.  @code{call_insn} insns
4009 on these machines should have a body which is a @code{parallel}
4010 that contains both the @code{call} expression and @code{clobber}
4011 expressions that indicate which registers are destroyed.  Similarly,
4012 if the call instruction requires some register other than the stack
4013 pointer that is not explicitly mentioned in its RTL, a @code{use}
4014 subexpression should mention that register.
4015
4016 Functions that are called are assumed to modify all registers listed in
4017 the configuration macro @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
4018 Basics}) and, with the exception of @code{const} functions and library
4019 calls, to modify all of memory.
4020
4021 Insns containing just @code{use} expressions directly precede the
4022 @code{call_insn} insn to indicate which registers contain inputs to the
4023 function.  Similarly, if registers other than those in
4024 @code{CALL_USED_REGISTERS} are clobbered by the called function, insns
4025 containing a single @code{clobber} follow immediately after the call to
4026 indicate which registers.
4027
4028 @node Sharing
4029 @section Structure Sharing Assumptions
4030 @cindex sharing of RTL components
4031 @cindex RTL structure sharing assumptions
4032
4033 The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are unique;
4034 there do not exist two distinct objects representing the same value.
4035 In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL expression
4036 object of a certain kind appears in more than one place in the
4037 containing structure.
4038
4039 These assumptions refer to a single function; except for the RTL
4040 objects that describe global variables and external functions,
4041 and a few standard objects such as small integer constants,
4042 no RTL objects are common to two functions.
4043
4044 @itemize @bullet
4045 @cindex @code{reg}, RTL sharing
4046 @item
4047 Each pseudo-register has only a single @code{reg} object to represent it,
4048 and therefore only a single machine mode.
4049
4050 @cindex symbolic label
4051 @cindex @code{symbol_ref}, RTL sharing
4052 @item
4053 For any symbolic label, there is only one @code{symbol_ref} object
4054 referring to it.
4055
4056 @cindex @code{const_int}, RTL sharing
4057 @item
4058 All @code{const_int} expressions with equal values are shared.
4059
4060 @cindex @code{pc}, RTL sharing
4061 @item
4062 There is only one @code{pc} expression.
4063
4064 @cindex @code{cc0}, RTL sharing
4065 @item
4066 There is only one @code{cc0} expression.
4067
4068 @cindex @code{const_double}, RTL sharing
4069 @item
4070 There is only one @code{const_double} expression with value 0 for
4071 each floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
4072
4073 @cindex @code{const_vector}, RTL sharing
4074 @item
4075 There is only one @code{const_vector} expression with value 0 for
4076 each vector mode, be it an integer or a double constant vector.
4077
4078 @cindex @code{label_ref}, RTL sharing
4079 @cindex @code{scratch}, RTL sharing
4080 @item
4081 No @code{label_ref} or @code{scratch} appears in more than one place in
4082 the RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
4083 the insns in the function and assume that each time a @code{label_ref}
4084 or @code{scratch} is seen it is distinct from all others that are seen.
4085
4086 @cindex @code{mem}, RTL sharing
4087 @item
4088 Only one @code{mem} object is normally created for each static
4089 variable or stack slot, so these objects are frequently shared in all
4090 the places they appear.  However, separate but equal objects for these
4091 variables are occasionally made.
4092
4093 @cindex @code{asm_operands}, RTL sharing
4094 @item
4095 When a single @code{asm} statement has multiple output operands, a
4096 distinct @code{asm_operands} expression is made for each output operand.
4097 However, these all share the vector which contains the sequence of input
4098 operands.  This sharing is used later on to test whether two
4099 @code{asm_operands} expressions come from the same statement, so all
4100 optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
4101 vector at all.
4102
4103 @item
4104 No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
4105 except as described above.  Many passes of the compiler rely on this
4106 by assuming that they can modify RTL objects in place without unwanted
4107 side-effects on other insns.
4108
4109 @findex unshare_all_rtl
4110 @item
4111 During initial RTL generation, shared structure is freely introduced.
4112 After all the RTL for a function has been generated, all shared
4113 structure is copied by @code{unshare_all_rtl} in @file{emit-rtl.c},
4114 after which the above rules are guaranteed to be followed.
4115
4116 @findex copy_rtx_if_shared
4117 @item
4118 During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
4119 temporarily.  However, the shared structure is copied before the
4120 combiner is finished with the insn.  This is done by calling
4121 @code{copy_rtx_if_shared}, which is a subroutine of
4122 @code{unshare_all_rtl}.
4123 @end itemize
4124
4125 @node Reading RTL
4126 @section Reading RTL
4127
4128 To read an RTL object from a file, call @code{read_rtx}.  It takes one
4129 argument, a stdio stream, and returns a single RTL object.  This routine
4130 is defined in @file{read-rtl.c}.  It is not available in the compiler
4131 itself, only the various programs that generate the compiler back end
4132 from the machine description.
4133
4134 People frequently have the idea of using RTL stored as text in a file as
4135 an interface between a language front end and the bulk of GCC@.  This
4136 idea is not feasible.
4137
4138 GCC was designed to use RTL internally only.  Correct RTL for a given
4139 program is very dependent on the particular target machine.  And the RTL
4140 does not contain all the information about the program.
4141
4142 The proper way to interface GCC to a new language front end is with
4143 the ``tree'' data structure, described in the files @file{tree.h} and
4144 @file{tree.def}.  The documentation for this structure (@pxref{GENERIC})
4145 is incomplete.