OSDN Git Service

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