OSDN Git Service

e28d52382275ae38299a0ff7bf644f13f6818b09
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / doc / rtl.texi
1 @c Copyright (C) 1988, 1989, 1992, 1994, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002,
2 @c 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008
3 @c Free Software Foundation, Inc.
4 @c This is part of the GCC manual.
5 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
6
7 @node RTL
8 @chapter RTL Representation
9 @cindex RTL representation
10 @cindex representation of RTL
11 @cindex Register Transfer Language (RTL)
12
13 Most of the work of the compiler is done on an intermediate representation
14 called register transfer language.  In this language, the instructions to be
15 output are described, pretty much one by one, in an algebraic form that
16 describes what the instruction does.
17
18 RTL is inspired by Lisp lists.  It has both an internal form, made up of
19 structures that point at other structures, and a textual form that is used
20 in the machine description and in printed debugging dumps.  The textual
21 form uses nested parentheses to indicate the pointers in the internal form.
22
23 @menu
24 * RTL Objects::       Expressions vs vectors vs strings vs integers.
25 * RTL Classes::       Categories of RTL expression objects, and their structure.
26 * Accessors::         Macros to access expression operands or vector elts.
27 * Special Accessors:: Macros to access specific annotations on RTL.
28 * Flags::             Other flags in an RTL expression.
29 * Machine Modes::     Describing the size and format of a datum.
30 * Constants::         Expressions with constant values.
31 * Regs and Memory::   Expressions representing register contents or memory.
32 * Arithmetic::        Expressions representing arithmetic on other expressions.
33 * Comparisons::       Expressions representing comparison of expressions.
34 * Bit-Fields::        Expressions representing bit-fields in memory or reg.
35 * Vector Operations:: Expressions involving vector datatypes.
36 * Conversions::       Extending, truncating, floating or fixing.
37 * RTL Declarations::  Declaring volatility, constancy, etc.
38 * Side Effects::      Expressions for storing in registers, etc.
39 * Incdec::            Embedded side-effects for autoincrement addressing.
40 * Assembler::         Representing @code{asm} with operands.
41 * Insns::             Expression types for entire insns.
42 * Calls::             RTL representation of function call insns.
43 * Sharing::           Some expressions are unique; others *must* be copied.
44 * Reading RTL::       Reading textual RTL from a file.
45 @end menu
46
47 @node RTL Objects
48 @section RTL Object Types
49 @cindex RTL object types
50
51 @cindex RTL integers
52 @cindex RTL strings
53 @cindex RTL vectors
54 @cindex RTL expression
55 @cindex RTX (See RTL)
56 RTL uses five kinds of objects: expressions, integers, wide integers,
57 strings and vectors.  Expressions are the most important ones.  An RTL
58 expression (``RTX'', for short) is a C structure, but it is usually
59 referred to with a pointer; a type that is given the typedef name
60 @code{rtx}.
61
62 An integer is simply an @code{int}; their written form uses decimal
63 digits.  A wide integer is an integral object whose type is
64 @code{HOST_WIDE_INT}; their written form uses decimal digits.
65
66 A string is a sequence of characters.  In core it is represented as a
67 @code{char *} in usual C fashion, and it is written in C syntax as well.
68 However, strings in RTL may never be null.  If you write an empty string in
69 a machine description, it is represented in core as a null pointer rather
70 than as a pointer to a null character.  In certain contexts, these null
71 pointers instead of strings are valid.  Within RTL code, strings are most
72 commonly found inside @code{symbol_ref} expressions, but they appear in
73 other contexts in the RTL expressions that make up machine descriptions.
74
75 In a machine description, strings are normally written with double
76 quotes, as you would in C@.  However, strings in machine descriptions may
77 extend over many lines, which is invalid C, and adjacent string
78 constants are not concatenated as they are in C@.  Any string constant
79 may be surrounded with a single set of parentheses.  Sometimes this
80 makes the machine description easier to read.
81
82 There is also a special syntax for strings, which can be useful when C
83 code is embedded in a machine description.  Wherever a string can
84 appear, it is also valid to write a C-style brace block.  The entire
85 brace block, including the outermost pair of braces, is considered to be
86 the string constant.  Double quote characters inside the braces are not
87 special.  Therefore, if you write string constants in the C code, you
88 need not escape each quote character with a backslash.
89
90 A vector contains an arbitrary number of pointers to expressions.  The
91 number of elements in the vector is explicitly present in the vector.
92 The written form of a vector consists of square brackets
93 (@samp{[@dots{}]}) surrounding the elements, in sequence and with
94 whitespace separating them.  Vectors of length zero are not created;
95 null pointers are used instead.
96
97 @cindex expression codes
98 @cindex codes, RTL expression
99 @findex GET_CODE
100 @findex PUT_CODE
101 Expressions are classified by @dfn{expression codes} (also called RTX
102 codes).  The expression code is a name defined in @file{rtl.def}, which is
103 also (in uppercase) a C enumeration constant.  The possible expression
104 codes and their meanings are machine-independent.  The code of an RTX can
105 be extracted with the macro @code{GET_CODE (@var{x})} and altered with
106 @code{PUT_CODE (@var{x}, @var{newcode})}.
107
108 The expression code determines how many operands the expression contains,
109 and what kinds of objects they are.  In RTL, unlike Lisp, you cannot tell
110 by looking at an operand what kind of object it is.  Instead, you must know
111 from its context---from the expression code of the containing expression.
112 For example, in an expression of code @code{subreg}, the first operand is
113 to be regarded as an expression and the second operand as an integer.  In
114 an expression of code @code{plus}, there are two operands, both of which
115 are to be regarded as expressions.  In a @code{symbol_ref} expression,
116 there is one operand, which is to be regarded as a string.
117
118 Expressions are written as parentheses containing the name of the
119 expression type, its flags and machine mode if any, and then the operands
120 of the expression (separated by spaces).
121
122 Expression code names in the @samp{md} file are written in lowercase,
123 but when they appear in C code they are written in uppercase.  In this
124 manual, they are shown as follows: @code{const_int}.
125
126 @cindex (nil)
127 @cindex nil
128 In a few contexts a null pointer is valid where an expression is normally
129 wanted.  The written form of this is @code{(nil)}.
130
131 @node RTL Classes
132 @section RTL Classes and Formats
133 @cindex RTL classes
134 @cindex classes of RTX codes
135 @cindex RTX codes, classes of
136 @findex GET_RTX_CLASS
137
138 The various expression codes are divided into several @dfn{classes},
139 which are represented by single characters.  You can determine the class
140 of an RTX code with the macro @code{GET_RTX_CLASS (@var{code})}.
141 Currently, @file{rtl.def} defines these classes:
142
143 @table @code
144 @item RTX_OBJ
145 An RTX code that represents an actual object, such as a register
146 (@code{REG}) or a memory location (@code{MEM}, @code{SYMBOL_REF}).
147 @code{LO_SUM}) is also included; instead, @code{SUBREG} and
148 @code{STRICT_LOW_PART} are not in this class, but in class @code{x}.
149
150 @item RTX_CONST_OBJ
151 An RTX code that represents a constant object.  @code{HIGH} is also
152 included in this class.
153
154 @item RTX_COMPARE
155 An RTX code for a non-symmetric comparison, such as @code{GEU} or
156 @code{LT}.
157
158 @item RTX_COMM_COMPARE
159 An RTX code for a symmetric (commutative) comparison, such as @code{EQ}
160 or @code{ORDERED}.
161
162 @item RTX_UNARY
163 An RTX code for a unary arithmetic operation, such as @code{NEG},
164 @code{NOT}, or @code{ABS}.  This category also includes value extension
165 (sign or zero) and conversions between integer and floating point.
166
167 @item RTX_COMM_ARITH
168 An RTX code for a commutative binary operation, such as @code{PLUS} or
169 @code{AND}.  @code{NE} and @code{EQ} are comparisons, so they have class
170 @code{<}.
171
172 @item RTX_BIN_ARITH
173 An RTX code for a non-commutative binary operation, such as @code{MINUS},
174 @code{DIV}, or @code{ASHIFTRT}.
175
176 @item RTX_BITFIELD_OPS
177 An RTX code for a bit-field operation.  Currently only
178 @code{ZERO_EXTRACT} and @code{SIGN_EXTRACT}.  These have three inputs
179 and are lvalues (so they can be used for insertion as well).
180 @xref{Bit-Fields}.
181
182 @item RTX_TERNARY
183 An RTX code for other three input operations.  Currently only
184 @code{IF_THEN_ELSE} and @code{VEC_MERGE}.
185
186 @item RTX_INSN
187 An RTX code for an entire instruction:  @code{INSN}, @code{JUMP_INSN}, and
188 @code{CALL_INSN}.  @xref{Insns}.
189
190 @item RTX_MATCH
191 An RTX code for something that matches in insns, such as
192 @code{MATCH_DUP}.  These only occur in machine descriptions.
193
194 @item RTX_AUTOINC
195 An RTX code for an auto-increment addressing mode, such as
196 @code{POST_INC}.
197
198 @item RTX_EXTRA
199 All other RTX codes.  This category includes the remaining codes used
200 only in machine descriptions (@code{DEFINE_*}, etc.).  It also includes
201 all the codes describing side effects (@code{SET}, @code{USE},
202 @code{CLOBBER}, etc.) and the non-insns that may appear on an insn
203 chain, such as @code{NOTE}, @code{BARRIER}, and @code{CODE_LABEL}.
204 @code{SUBREG} is also part of this class.
205 @end table
206
207 @cindex RTL format
208 For each expression code, @file{rtl.def} specifies the number of
209 contained objects and their kinds using a sequence of characters
210 called the @dfn{format} of the expression code.  For example,
211 the format of @code{subreg} is @samp{ei}.
212
213 @cindex RTL format characters
214 These are the most commonly used format characters:
215
216 @table @code
217 @item e
218 An expression (actually a pointer to an expression).
219
220 @item i
221 An integer.
222
223 @item w
224 A wide integer.
225
226 @item s
227 A string.
228
229 @item E
230 A vector of expressions.
231 @end table
232
233 A few other format characters are used occasionally:
234
235 @table @code
236 @item u
237 @samp{u} is equivalent to @samp{e} except that it is printed differently
238 in debugging dumps.  It is used for pointers to insns.
239
240 @item n
241 @samp{n} is equivalent to @samp{i} except that it is printed differently
242 in debugging dumps.  It is used for the line number or code number of a
243 @code{note} insn.
244
245 @item S
246 @samp{S} indicates a string which is optional.  In the RTL objects in
247 core, @samp{S} is equivalent to @samp{s}, but when the object is read,
248 from an @samp{md} file, the string value of this operand may be omitted.
249 An omitted string is taken to be the null string.
250
251 @item V
252 @samp{V} indicates a vector which is optional.  In the RTL objects in
253 core, @samp{V} is equivalent to @samp{E}, but when the object is read
254 from an @samp{md} file, the vector value of this operand may be omitted.
255 An omitted vector is effectively the same as a vector of no elements.
256
257 @item B
258 @samp{B} indicates a pointer to basic block structure.
259
260 @item 0
261 @samp{0} means a slot whose contents do not fit any normal category.
262 @samp{0} slots are not printed at all in dumps, and are often used in
263 special ways by small parts of the compiler.
264 @end table
265
266 There are macros to get the number of operands and the format
267 of an expression code:
268
269 @table @code
270 @findex GET_RTX_LENGTH
271 @item GET_RTX_LENGTH (@var{code})
272 Number of operands of an RTX of code @var{code}.
273
274 @findex GET_RTX_FORMAT
275 @item GET_RTX_FORMAT (@var{code})
276 The format of an RTX of code @var{code}, as a C string.
277 @end table
278
279 Some classes of RTX codes always have the same format.  For example, it
280 is safe to assume that all comparison operations have format @code{ee}.
281
282 @table @code
283 @item 1
284 All codes of this class have format @code{e}.
285
286 @item <
287 @itemx c
288 @itemx 2
289 All codes of these classes have format @code{ee}.
290
291 @item b
292 @itemx 3
293 All codes of these classes have format @code{eee}.
294
295 @item i
296 All codes of this class have formats that begin with @code{iuueiee}.
297 @xref{Insns}.  Note that not all RTL objects linked onto an insn chain
298 are of class @code{i}.
299
300 @item o
301 @itemx m
302 @itemx x
303 You can make no assumptions about the format of these codes.
304 @end table
305
306 @node Accessors
307 @section Access to Operands
308 @cindex accessors
309 @cindex access to operands
310 @cindex operand access
311
312 @findex XEXP
313 @findex XINT
314 @findex XWINT
315 @findex XSTR
316 Operands of expressions are accessed using the macros @code{XEXP},
317 @code{XINT}, @code{XWINT} and @code{XSTR}.  Each of these macros takes
318 two arguments: an expression-pointer (RTX) and an operand number
319 (counting from zero).  Thus,
320
321 @smallexample
322 XEXP (@var{x}, 2)
323 @end smallexample
324
325 @noindent
326 accesses operand 2 of expression @var{x}, as an expression.
327
328 @smallexample
329 XINT (@var{x}, 2)
330 @end smallexample
331
332 @noindent
333 accesses the same operand as an integer.  @code{XSTR}, used in the same
334 fashion, would access it as a string.
335
336 Any operand can be accessed as an integer, as an expression or as a string.
337 You must choose the correct method of access for the kind of value actually
338 stored in the operand.  You would do this based on the expression code of
339 the containing expression.  That is also how you would know how many
340 operands there are.
341
342 For example, if @var{x} is a @code{subreg} expression, you know that it has
343 two operands which can be correctly accessed as @code{XEXP (@var{x}, 0)}
344 and @code{XINT (@var{x}, 1)}.  If you did @code{XINT (@var{x}, 0)}, you
345 would get the address of the expression operand but cast as an integer;
346 that might occasionally be useful, but it would be cleaner to write
347 @code{(int) XEXP (@var{x}, 0)}.  @code{XEXP (@var{x}, 1)} would also
348 compile without error, and would return the second, integer operand cast as
349 an expression pointer, which would probably result in a crash when
350 accessed.  Nothing stops you from writing @code{XEXP (@var{x}, 28)} either,
351 but this will access memory past the end of the expression with
352 unpredictable results.
353
354 Access to operands which are vectors is more complicated.  You can use the
355 macro @code{XVEC} to get the vector-pointer itself, or the macros
356 @code{XVECEXP} and @code{XVECLEN} to access the elements and length of a
357 vector.
358
359 @table @code
360 @findex XVEC
361 @item XVEC (@var{exp}, @var{idx})
362 Access the vector-pointer which is operand number @var{idx} in @var{exp}.
363
364 @findex XVECLEN
365 @item XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})
366 Access the length (number of elements) in the vector which is
367 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an @code{int}.
368
369 @findex XVECEXP
370 @item XVECEXP (@var{exp}, @var{idx}, @var{eltnum})
371 Access element number @var{eltnum} in the vector which is
372 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an RTX@.
373
374 It is up to you to make sure that @var{eltnum} is not negative
375 and is less than @code{XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})}.
376 @end table
377
378 All the macros defined in this section expand into lvalues and therefore
379 can be used to assign the operands, lengths and vector elements as well as
380 to access them.
381
382 @node Special Accessors
383 @section Access to Special Operands
384 @cindex access to special operands
385
386 Some RTL nodes have special annotations associated with them.
387
388 @table @code
389 @item MEM
390 @table @code
391 @findex MEM_ALIAS_SET
392 @item MEM_ALIAS_SET (@var{x})
393 If 0, @var{x} is not in any alias set, and may alias anything.  Otherwise,
394 @var{x} can only alias @code{MEM}s in a conflicting alias set.  This value
395 is set in a language-dependent manner in the front-end, and should not be
396 altered in the back-end.  In some front-ends, these numbers may correspond
397 in some way to types, or other language-level entities, but they need not,
398 and the back-end makes no such assumptions.
399 These set numbers are tested with @code{alias_sets_conflict_p}.
400
401 @findex MEM_EXPR
402 @item MEM_EXPR (@var{x})
403 If this register is known to hold the value of some user-level
404 declaration, this is that tree node.  It may also be a
405 @code{COMPONENT_REF}, in which case this is some field reference,
406 and @code{TREE_OPERAND (@var{x}, 0)} contains the declaration,
407 or another @code{COMPONENT_REF}, or null if there is no compile-time
408 object associated with the reference.
409
410 @findex MEM_OFFSET
411 @item MEM_OFFSET (@var{x})
412 The offset from the start of @code{MEM_EXPR} as a @code{CONST_INT} rtx.
413
414 @findex MEM_SIZE
415 @item MEM_SIZE (@var{x})
416 The size in bytes of the memory reference as a @code{CONST_INT} rtx.
417 This is mostly relevant for @code{BLKmode} references as otherwise
418 the size is implied by the mode.
419
420 @findex MEM_ALIGN
421 @item MEM_ALIGN (@var{x})
422 The known alignment in bits of the memory reference.
423 @end table
424
425 @item REG
426 @table @code
427 @findex ORIGINAL_REGNO
428 @item ORIGINAL_REGNO (@var{x})
429 This field holds the number the register ``originally'' had; for a
430 pseudo register turned into a hard reg this will hold the old pseudo
431 register number.
432
433 @findex REG_EXPR
434 @item REG_EXPR (@var{x})
435 If this register is known to hold the value of some user-level
436 declaration, this is that tree node.
437
438 @findex REG_OFFSET
439 @item REG_OFFSET (@var{x})
440 If this register is known to hold the value of some user-level
441 declaration, this is the offset into that logical storage.
442 @end table
443
444 @item SYMBOL_REF
445 @table @code
446 @findex SYMBOL_REF_DECL
447 @item SYMBOL_REF_DECL (@var{x})
448 If the @code{symbol_ref} @var{x} was created for a @code{VAR_DECL} or
449 a @code{FUNCTION_DECL}, that tree is recorded here.  If this value is
450 null, then @var{x} was created by back end code generation routines,
451 and there is no associated front end symbol table entry.
452
453 @code{SYMBOL_REF_DECL} may also point to a tree of class @code{'c'},
454 that is, some sort of constant.  In this case, the @code{symbol_ref}
455 is an entry in the per-file constant pool; again, there is no associated
456 front end symbol table entry.
457
458 @findex SYMBOL_REF_CONSTANT
459 @item SYMBOL_REF_CONSTANT (@var{x})
460 If @samp{CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})} is true, this is the constant
461 pool entry for @var{x}.  It is null otherwise.
462
463 @findex SYMBOL_REF_DATA
464 @item SYMBOL_REF_DATA (@var{x})
465 A field of opaque type used to store @code{SYMBOL_REF_DECL} or
466 @code{SYMBOL_REF_CONSTANT}.
467
468 @findex SYMBOL_REF_FLAGS
469 @item SYMBOL_REF_FLAGS (@var{x})
470 In a @code{symbol_ref}, this is used to communicate various predicates
471 about the symbol.  Some of these are common enough to be computed by
472 common code, some are specific to the target.  The common bits are:
473
474 @table @code
475 @findex SYMBOL_REF_FUNCTION_P
476 @findex SYMBOL_FLAG_FUNCTION
477 @item SYMBOL_FLAG_FUNCTION
478 Set if the symbol refers to a function.
479
480 @findex SYMBOL_REF_LOCAL_P
481 @findex SYMBOL_FLAG_LOCAL
482 @item SYMBOL_FLAG_LOCAL
483 Set if the symbol is local to this ``module''.
484 See @code{TARGET_BINDS_LOCAL_P}.
485
486 @findex SYMBOL_REF_EXTERNAL_P
487 @findex SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
488 @item SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
489 Set if this symbol is not defined in this translation unit.
490 Note that this is not the inverse of @code{SYMBOL_FLAG_LOCAL}.
491
492 @findex SYMBOL_REF_SMALL_P
493 @findex SYMBOL_FLAG_SMALL
494 @item SYMBOL_FLAG_SMALL
495 Set if the symbol is located in the small data section.
496 See @code{TARGET_IN_SMALL_DATA_P}.
497
498 @findex SYMBOL_FLAG_TLS_SHIFT
499 @findex SYMBOL_REF_TLS_MODEL
500 @item SYMBOL_REF_TLS_MODEL (@var{x})
501 This is a multi-bit field accessor that returns the @code{tls_model}
502 to be used for a thread-local storage symbol.  It returns zero for
503 non-thread-local symbols.
504
505 @findex SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P
506 @findex SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
507 @item SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
508 Set if the symbol has @code{SYMBOL_REF_BLOCK} and
509 @code{SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET} fields.
510
511 @findex SYMBOL_REF_ANCHOR_P
512 @findex SYMBOL_FLAG_ANCHOR
513 @cindex @option{-fsection-anchors}
514 @item SYMBOL_FLAG_ANCHOR
515 Set if the symbol is used as a section anchor.  ``Section anchors''
516 are symbols that have a known position within an @code{object_block}
517 and that can be used to access nearby members of that block.
518 They are used to implement @option{-fsection-anchors}.
519
520 If this flag is set, then @code{SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO} will be too.
521 @end table
522
523 Bits beginning with @code{SYMBOL_FLAG_MACH_DEP} are available for
524 the target's use.
525 @end table
526
527 @findex SYMBOL_REF_BLOCK
528 @item SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})
529 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the
530 @samp{object_block} structure to which the symbol belongs,
531 or @code{NULL} if it has not been assigned a block.
532
533 @findex SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET
534 @item SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET (@var{x})
535 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the offset of @var{x}
536 from the first object in @samp{SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})}.  The value is
537 negative if @var{x} has not yet been assigned to a block, or it has not
538 been given an offset within that block.
539 @end table
540
541 @node Flags
542 @section Flags in an RTL Expression
543 @cindex flags in RTL expression
544
545 RTL expressions contain several flags (one-bit bit-fields)
546 that are used in certain types of expression.  Most often they
547 are accessed with the following macros, which expand into lvalues.
548
549 @table @code
550 @findex CONSTANT_POOL_ADDRESS_P
551 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/u}
552 @cindex @code{unchanging}, in @code{symbol_ref}
553 @item CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
554 Nonzero in a @code{symbol_ref} if it refers to part of the current
555 function's constant pool.  For most targets these addresses are in a
556 @code{.rodata} section entirely separate from the function, but for
557 some targets the addresses are close to the beginning of the function.
558 In either case GCC assumes these addresses can be addressed directly,
559 perhaps with the help of base registers.
560 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
561
562 @findex RTL_CONST_CALL_P
563 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
564 @cindex @code{unchanging}, in @code{call_insn}
565 @item RTL_CONST_CALL_P (@var{x})
566 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a call to a
567 const function.  Stored in the @code{unchanging} field and printed as
568 @samp{/u}.
569
570 @findex RTL_PURE_CALL_P
571 @cindex @code{call_insn} and @samp{/i}
572 @cindex @code{return_val}, in @code{call_insn}
573 @item RTL_PURE_CALL_P (@var{x})
574 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a call to a
575 pure function.  Stored in the @code{return_val} field and printed as
576 @samp{/i}.
577
578 @findex RTL_CONST_OR_PURE_CALL_P
579 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u} or @samp{/i}
580 @item RTL_CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
581 In a @code{call_insn}, true if @code{RTL_CONST_CALL_P} or
582 @code{RTL_PURE_CALL_P} is true.
583
584 @findex RTL_LOOPING_CONST_OR_PURE_CALL_P
585 @cindex @code{call_insn} and @samp{/c}
586 @cindex @code{call}, in @code{call_insn}
587 @item RTL_LOOPING_CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
588 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a possibly
589 infinite looping call to a const or pure function.  Stored in the
590 @code{call} field and printed as @samp{/c}.  Only true if one of
591 @code{RTL_CONST_CALL_P} or @code{RTL_PURE_CALL_P} is true.
592
593 @findex INSN_ANNULLED_BRANCH_P
594 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/u}
595 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
596 @cindex @code{insn} and @samp{/u}
597 @cindex @code{unchanging}, in @code{jump_insn}, @code{call_insn} and @code{insn}
598 @item INSN_ANNULLED_BRANCH_P (@var{x})
599 In a @code{jump_insn}, @code{call_insn}, or @code{insn} indicates
600 that the branch is an annulling one.  See the discussion under
601 @code{sequence} below.  Stored in the @code{unchanging} field and
602 printed as @samp{/u}.
603
604 @findex INSN_DELETED_P
605 @cindex @code{insn} and @samp{/v}
606 @cindex @code{call_insn} and @samp{/v}
607 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/v}
608 @cindex @code{code_label} and @samp{/v}
609 @cindex @code{barrier} and @samp{/v}
610 @cindex @code{note} and @samp{/v}
611 @cindex @code{volatil}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label}, @code{barrier}, and @code{note}
612 @item INSN_DELETED_P (@var{x})
613 In an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label},
614 @code{barrier}, or @code{note},
615 nonzero if the insn has been deleted.  Stored in the
616 @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
617
618 @findex INSN_FROM_TARGET_P
619 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
620 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
621 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
622 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn} and @code{jump_insn} and @code{call_insn}
623 @item INSN_FROM_TARGET_P (@var{x})
624 In an @code{insn} or @code{jump_insn} or @code{call_insn} in a delay
625 slot of a branch, indicates that the insn
626 is from the target of the branch.  If the branch insn has
627 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} set, this insn will only be executed if
628 the branch is taken.  For annulled branches with
629 @code{INSN_FROM_TARGET_P} clear, the insn will be executed only if the
630 branch is not taken.  When @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is not set,
631 this insn will always be executed.  Stored in the @code{in_struct}
632 field and printed as @samp{/s}.
633
634 @findex LABEL_PRESERVE_P
635 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
636 @cindex @code{note} and @samp{/i}
637 @cindex @code{in_struct}, in @code{code_label} and @code{note}
638 @item LABEL_PRESERVE_P (@var{x})
639 In a @code{code_label} or @code{note}, indicates that the label is referenced by
640 code or data not visible to the RTL of a given function.
641 Labels referenced by a non-local goto will have this bit set.  Stored
642 in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
643
644 @findex LABEL_REF_NONLOCAL_P
645 @cindex @code{label_ref} and @samp{/v}
646 @cindex @code{reg_label} and @samp{/v}
647 @cindex @code{volatil}, in @code{label_ref} and @code{reg_label}
648 @item LABEL_REF_NONLOCAL_P (@var{x})
649 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, nonzero if this is
650 a reference to a non-local label.
651 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
652
653 @findex MEM_IN_STRUCT_P
654 @cindex @code{mem} and @samp{/s}
655 @cindex @code{in_struct}, in @code{mem}
656 @item MEM_IN_STRUCT_P (@var{x})
657 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to an entire structure,
658 union or array, or to a component of one.  Zero for references to a
659 scalar variable or through a pointer to a scalar.  If both this flag and
660 @code{MEM_SCALAR_P} are clear, then we don't know whether this @code{mem}
661 is in a structure or not.  Both flags should never be simultaneously set.
662 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
663
664 @findex MEM_KEEP_ALIAS_SET_P
665 @cindex @code{mem} and @samp{/j}
666 @cindex @code{jump}, in @code{mem}
667 @item MEM_KEEP_ALIAS_SET_P (@var{x})
668 In @code{mem} expressions, 1 if we should keep the alias set for this
669 mem unchanged when we access a component.  Set to 1, for example, when we
670 are already in a non-addressable component of an aggregate.
671 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
672
673 @findex MEM_SCALAR_P
674 @cindex @code{mem} and @samp{/i}
675 @cindex @code{return_val}, in @code{mem}
676 @item MEM_SCALAR_P (@var{x})
677 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to a scalar known not
678 to be a member of a structure, union, or array.  Zero for such
679 references and for indirections through pointers, even pointers pointing
680 to scalar types.  If both this flag and @code{MEM_IN_STRUCT_P} are clear,
681 then we don't know whether this @code{mem} is in a structure or not.
682 Both flags should never be simultaneously set.
683 Stored in the @code{return_val} field and printed as @samp{/i}.
684
685 @findex MEM_VOLATILE_P
686 @cindex @code{mem} and @samp{/v}
687 @cindex @code{asm_input} and @samp{/v}
688 @cindex @code{asm_operands} and @samp{/v}
689 @cindex @code{volatil}, in @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input}
690 @item MEM_VOLATILE_P (@var{x})
691 In @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input} expressions,
692 nonzero for volatile memory references.
693 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
694
695 @findex MEM_NOTRAP_P
696 @cindex @code{mem} and @samp{/c}
697 @cindex @code{call}, in @code{mem}
698 @item MEM_NOTRAP_P (@var{x})
699 In @code{mem}, nonzero for memory references that will not trap.
700 Stored in the @code{call} field and printed as @samp{/c}.
701
702 @findex MEM_POINTER
703 @cindex @code{mem} and @samp{/f}
704 @cindex @code{frame_related}, in @code{mem}
705 @item MEM_POINTER (@var{x})
706 Nonzero in a @code{mem} if the memory reference holds a pointer.
707 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
708
709 @findex REG_FUNCTION_VALUE_P
710 @cindex @code{reg} and @samp{/i}
711 @cindex @code{return_val}, in @code{reg}
712 @item REG_FUNCTION_VALUE_P (@var{x})
713 Nonzero in a @code{reg} if it is the place in which this function's
714 value is going to be returned.  (This happens only in a hard
715 register.)  Stored in the @code{return_val} field and printed as
716 @samp{/i}.
717
718 @findex REG_POINTER
719 @cindex @code{reg} and @samp{/f}
720 @cindex @code{frame_related}, in @code{reg}
721 @item REG_POINTER (@var{x})
722 Nonzero in a @code{reg} if the register holds a pointer.  Stored in the
723 @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
724
725 @findex REG_USERVAR_P
726 @cindex @code{reg} and @samp{/v}
727 @cindex @code{volatil}, in @code{reg}
728 @item REG_USERVAR_P (@var{x})
729 In a @code{reg}, nonzero if it corresponds to a variable present in
730 the user's source code.  Zero for temporaries generated internally by
731 the compiler.  Stored in the @code{volatil} field and printed as
732 @samp{/v}.
733
734 The same hard register may be used also for collecting the values of
735 functions called by this one, but @code{REG_FUNCTION_VALUE_P} is zero
736 in this kind of use.
737
738 @findex RTX_FRAME_RELATED_P
739 @cindex @code{insn} and @samp{/f}
740 @cindex @code{call_insn} and @samp{/f}
741 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/f}
742 @cindex @code{barrier} and @samp{/f}
743 @cindex @code{set} and @samp{/f}
744 @cindex @code{frame_related}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{barrier}, and @code{set}
745 @item RTX_FRAME_RELATED_P (@var{x})
746 Nonzero in an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn},
747 @code{barrier}, or @code{set} which is part of a function prologue
748 and sets the stack pointer, sets the frame pointer, or saves a register.
749 This flag should also be set on an instruction that sets up a temporary
750 register to use in place of the frame pointer.
751 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
752
753 In particular, on RISC targets where there are limits on the sizes of
754 immediate constants, it is sometimes impossible to reach the register
755 save area directly from the stack pointer.  In that case, a temporary
756 register is used that is near enough to the register save area, and the
757 Canonical Frame Address, i.e., DWARF2's logical frame pointer, register
758 must (temporarily) be changed to be this temporary register.  So, the
759 instruction that sets this temporary register must be marked as
760 @code{RTX_FRAME_RELATED_P}.
761
762 If the marked instruction is overly complex (defined in terms of what
763 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle), you will also have to
764 create a @code{REG_FRAME_RELATED_EXPR} note and attach it to the
765 instruction.  This note should contain a simple expression of the
766 computation performed by this instruction, i.e., one that
767 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle.
768
769 This flag is required for exception handling support on targets with RTL
770 prologues.
771
772 @findex MEM_READONLY_P
773 @cindex @code{mem} and @samp{/u}
774 @cindex @code{unchanging}, in @code{mem}
775 @item MEM_READONLY_P (@var{x})
776 Nonzero in a @code{mem}, if the memory is statically allocated and read-only.
777
778 Read-only in this context means never modified during the lifetime of the
779 program, not necessarily in ROM or in write-disabled pages.  A common
780 example of the later is a shared library's global offset table.  This
781 table is initialized by the runtime loader, so the memory is technically
782 writable, but after control is transfered from the runtime loader to the
783 application, this memory will never be subsequently modified.
784
785 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
786
787 @findex SCHED_GROUP_P
788 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
789 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
790 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
791 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}, @code{jump_insn} and @code{call_insn}
792 @item SCHED_GROUP_P (@var{x})
793 During instruction scheduling, in an @code{insn}, @code{call_insn} or
794 @code{jump_insn}, indicates that the
795 previous insn must be scheduled together with this insn.  This is used to
796 ensure that certain groups of instructions will not be split up by the
797 instruction scheduling pass, for example, @code{use} insns before
798 a @code{call_insn} may not be separated from the @code{call_insn}.
799 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
800
801 @findex SET_IS_RETURN_P
802 @cindex @code{insn} and @samp{/j}
803 @cindex @code{jump}, in @code{insn}
804 @item SET_IS_RETURN_P (@var{x})
805 For a @code{set}, nonzero if it is for a return.
806 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
807
808 @findex SIBLING_CALL_P
809 @cindex @code{call_insn} and @samp{/j}
810 @cindex @code{jump}, in @code{call_insn}
811 @item SIBLING_CALL_P (@var{x})
812 For a @code{call_insn}, nonzero if the insn is a sibling call.
813 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
814
815 @findex STRING_POOL_ADDRESS_P
816 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/f}
817 @cindex @code{frame_related}, in @code{symbol_ref}
818 @item STRING_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
819 For a @code{symbol_ref} expression, nonzero if it addresses this function's
820 string constant pool.
821 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
822
823 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
824 @cindex @code{subreg} and @samp{/u} and @samp{/v}
825 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
826 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
827 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P (@var{x})
828 Returns a value greater then zero for a @code{subreg} that has
829 @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} nonzero if the object being referenced is kept
830 zero-extended, zero if it is kept sign-extended, and less then zero if it is
831 extended some other way via the @code{ptr_extend} instruction.
832 Stored in the @code{unchanging}
833 field and @code{volatil} field, printed as @samp{/u} and @samp{/v}.
834 This macro may only be used to get the value it may not be used to change
835 the value.  Use @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET} to change the value.
836
837 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET
838 @cindex @code{subreg} and @samp{/u}
839 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
840 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
841 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET (@var{x})
842 Set the @code{unchanging} and @code{volatil} fields in a @code{subreg}
843 to reflect zero, sign, or other extension.  If @code{volatil} is
844 zero, then @code{unchanging} as nonzero means zero extension and as
845 zero means sign extension.  If @code{volatil} is nonzero then some
846 other type of extension was done via the @code{ptr_extend} instruction.
847
848 @findex SUBREG_PROMOTED_VAR_P
849 @cindex @code{subreg} and @samp{/s}
850 @cindex @code{in_struct}, in @code{subreg}
851 @item SUBREG_PROMOTED_VAR_P (@var{x})
852 Nonzero in a @code{subreg} if it was made when accessing an object that
853 was promoted to a wider mode in accord with the @code{PROMOTED_MODE} machine
854 description macro (@pxref{Storage Layout}).  In this case, the mode of
855 the @code{subreg} is the declared mode of the object and the mode of
856 @code{SUBREG_REG} is the mode of the register that holds the object.
857 Promoted variables are always either sign- or zero-extended to the wider
858 mode on every assignment.  Stored in the @code{in_struct} field and
859 printed as @samp{/s}.
860
861 @findex SYMBOL_REF_USED
862 @cindex @code{used}, in @code{symbol_ref}
863 @item SYMBOL_REF_USED (@var{x})
864 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been used.  This is
865 normally only used to ensure that @var{x} is only declared external
866 once.  Stored in the @code{used} field.
867
868 @findex SYMBOL_REF_WEAK
869 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/i}
870 @cindex @code{return_val}, in @code{symbol_ref}
871 @item SYMBOL_REF_WEAK (@var{x})
872 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been declared weak.
873 Stored in the @code{return_val} field and printed as @samp{/i}.
874
875 @findex SYMBOL_REF_FLAG
876 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/v}
877 @cindex @code{volatil}, in @code{symbol_ref}
878 @item SYMBOL_REF_FLAG (@var{x})
879 In a @code{symbol_ref}, this is used as a flag for machine-specific purposes.
880 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
881
882 Most uses of @code{SYMBOL_REF_FLAG} are historic and may be subsumed
883 by @code{SYMBOL_REF_FLAGS}.  Certainly use of @code{SYMBOL_REF_FLAGS}
884 is mandatory if the target requires more than one bit of storage.
885 @end table
886
887 These are the fields to which the above macros refer:
888
889 @table @code
890 @findex call
891 @cindex @samp{/c} in RTL dump
892 @item call
893 In a @code{mem}, 1 means that the memory reference will not trap.
894
895 In a @code{call}, 1 means that this pure or const call may possibly
896 infinite loop.
897
898 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/c}.
899
900 @findex frame_related
901 @cindex @samp{/f} in RTL dump
902 @item frame_related
903 In an @code{insn} or @code{set} expression, 1 means that it is part of
904 a function prologue and sets the stack pointer, sets the frame pointer,
905 saves a register, or sets up a temporary register to use in place of the
906 frame pointer.
907
908 In @code{reg} expressions, 1 means that the register holds a pointer.
909
910 In @code{mem} expressions, 1 means that the memory reference holds a pointer.
911
912 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means that the reference addresses
913 this function's string constant pool.
914
915 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/f}.
916
917 @findex in_struct
918 @cindex @samp{/s} in RTL dump
919 @item in_struct
920 In @code{mem} expressions, it is 1 if the memory datum referred to is
921 all or part of a structure or array; 0 if it is (or might be) a scalar
922 variable.  A reference through a C pointer has 0 because the pointer
923 might point to a scalar variable.  This information allows the compiler
924 to determine something about possible cases of aliasing.
925
926 In @code{reg} expressions, it is 1 if the register has its entire life
927 contained within the test expression of some loop.
928
929 In @code{subreg} expressions, 1 means that the @code{subreg} is accessing
930 an object that has had its mode promoted from a wider mode.
931
932 In @code{label_ref} expressions, 1 means that the referenced label is
933 outside the innermost loop containing the insn in which the @code{label_ref}
934 was found.
935
936 In @code{code_label} expressions, it is 1 if the label may never be deleted.
937 This is used for labels which are the target of non-local gotos.  Such a
938 label that would have been deleted is replaced with a @code{note} of type
939 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
940
941 In an @code{insn} during dead-code elimination, 1 means that the insn is
942 dead code.
943
944 In an @code{insn} or @code{jump_insn} during reorg for an insn in the
945 delay slot of a branch,
946 1 means that this insn is from the target of the branch.
947
948 In an @code{insn} during instruction scheduling, 1 means that this insn
949 must be scheduled as part of a group together with the previous insn.
950
951 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/s}.
952
953 @findex return_val
954 @cindex @samp{/i} in RTL dump
955 @item return_val
956 In @code{reg} expressions, 1 means the register contains
957 the value to be returned by the current function.  On
958 machines that pass parameters in registers, the same register number
959 may be used for parameters as well, but this flag is not set on such
960 uses.
961
962 In @code{mem} expressions, 1 means the memory reference is to a scalar
963 known not to be a member of a structure, union, or array.
964
965 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means the referenced symbol is weak.
966
967 In @code{call} expressions, 1 means the call is pure.
968
969 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/i}.
970
971 @findex jump
972 @cindex @samp{/j} in RTL dump
973 @item jump
974 In a @code{mem} expression, 1 means we should keep the alias set for this
975 mem unchanged when we access a component.
976
977 In a @code{set}, 1 means it is for a return.
978
979 In a @code{call_insn}, 1 means it is a sibling call.
980
981 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/j}.
982
983 @findex unchanging
984 @cindex @samp{/u} in RTL dump
985 @item unchanging
986 In @code{reg} and @code{mem} expressions, 1 means
987 that the value of the expression never changes.
988
989 In @code{subreg} expressions, it is 1 if the @code{subreg} references an
990 unsigned object whose mode has been promoted to a wider mode.
991
992 In an @code{insn} or @code{jump_insn} in the delay slot of a branch
993 instruction, 1 means an annulling branch should be used.
994
995 In a @code{symbol_ref} expression, 1 means that this symbol addresses
996 something in the per-function constant pool.
997
998 In a @code{call_insn} 1 means that this instruction is a call to a const
999 function.
1000
1001 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/u}.
1002
1003 @findex used
1004 @item used
1005 This flag is used directly (without an access macro) at the end of RTL
1006 generation for a function, to count the number of times an expression
1007 appears in insns.  Expressions that appear more than once are copied,
1008 according to the rules for shared structure (@pxref{Sharing}).
1009
1010 For a @code{reg}, it is used directly (without an access macro) by the
1011 leaf register renumbering code to ensure that each register is only
1012 renumbered once.
1013
1014 In a @code{symbol_ref}, it indicates that an external declaration for
1015 the symbol has already been written.
1016
1017 @findex volatil
1018 @cindex @samp{/v} in RTL dump
1019 @item volatil
1020 @cindex volatile memory references
1021 In a @code{mem}, @code{asm_operands}, or @code{asm_input}
1022 expression, it is 1 if the memory
1023 reference is volatile.  Volatile memory references may not be deleted,
1024 reordered or combined.
1025
1026 In a @code{symbol_ref} expression, it is used for machine-specific
1027 purposes.
1028
1029 In a @code{reg} expression, it is 1 if the value is a user-level variable.
1030 0 indicates an internal compiler temporary.
1031
1032 In an @code{insn}, 1 means the insn has been deleted.
1033
1034 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, 1 means a reference
1035 to a non-local label.
1036
1037 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/v}.
1038 @end table
1039
1040 @node Machine Modes
1041 @section Machine Modes
1042 @cindex machine modes
1043
1044 @findex enum machine_mode
1045 A machine mode describes a size of data object and the representation used
1046 for it.  In the C code, machine modes are represented by an enumeration
1047 type, @code{enum machine_mode}, defined in @file{machmode.def}.  Each RTL
1048 expression has room for a machine mode and so do certain kinds of tree
1049 expressions (declarations and types, to be precise).
1050
1051 In debugging dumps and machine descriptions, the machine mode of an RTL
1052 expression is written after the expression code with a colon to separate
1053 them.  The letters @samp{mode} which appear at the end of each machine mode
1054 name are omitted.  For example, @code{(reg:SI 38)} is a @code{reg}
1055 expression with machine mode @code{SImode}.  If the mode is
1056 @code{VOIDmode}, it is not written at all.
1057
1058 Here is a table of machine modes.  The term ``byte'' below refers to an
1059 object of @code{BITS_PER_UNIT} bits (@pxref{Storage Layout}).
1060
1061 @table @code
1062 @findex BImode
1063 @item BImode
1064 ``Bit'' mode represents a single bit, for predicate registers.
1065
1066 @findex QImode
1067 @item QImode
1068 ``Quarter-Integer'' mode represents a single byte treated as an integer.
1069
1070 @findex HImode
1071 @item HImode
1072 ``Half-Integer'' mode represents a two-byte integer.
1073
1074 @findex PSImode
1075 @item PSImode
1076 ``Partial Single Integer'' mode represents an integer which occupies
1077 four bytes but which doesn't really use all four.  On some machines,
1078 this is the right mode to use for pointers.
1079
1080 @findex SImode
1081 @item SImode
1082 ``Single Integer'' mode represents a four-byte integer.
1083
1084 @findex PDImode
1085 @item PDImode
1086 ``Partial Double Integer'' mode represents an integer which occupies
1087 eight bytes but which doesn't really use all eight.  On some machines,
1088 this is the right mode to use for certain pointers.
1089
1090 @findex DImode
1091 @item DImode
1092 ``Double Integer'' mode represents an eight-byte integer.
1093
1094 @findex TImode
1095 @item TImode
1096 ``Tetra Integer'' (?) mode represents a sixteen-byte integer.
1097
1098 @findex OImode
1099 @item OImode
1100 ``Octa Integer'' (?) mode represents a thirty-two-byte integer.
1101
1102 @findex QFmode
1103 @item QFmode
1104 ``Quarter-Floating'' mode represents a quarter-precision (single byte)
1105 floating point number.
1106
1107 @findex HFmode
1108 @item HFmode
1109 ``Half-Floating'' mode represents a half-precision (two byte) floating
1110 point number.
1111
1112 @findex TQFmode
1113 @item TQFmode
1114 ``Three-Quarter-Floating'' (?) mode represents a three-quarter-precision
1115 (three byte) floating point number.
1116
1117 @findex SFmode
1118 @item SFmode
1119 ``Single Floating'' mode represents a four byte floating point number.
1120 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1121 this is a single-precision IEEE floating point number; it can also be
1122 used for double-precision (on processors with 16-bit bytes) and
1123 single-precision VAX and IBM types.
1124
1125 @findex DFmode
1126 @item DFmode
1127 ``Double Floating'' mode represents an eight byte floating point number.
1128 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1129 this is a double-precision IEEE floating point number.
1130
1131 @findex XFmode
1132 @item XFmode
1133 ``Extended Floating'' mode represents an IEEE extended floating point
1134 number.  This mode only has 80 meaningful bits (ten bytes).  Some
1135 processors require such numbers to be padded to twelve bytes, others
1136 to sixteen; this mode is used for either.
1137
1138 @findex SDmode
1139 @item SDmode
1140 ``Single Decimal Floating'' mode represents a four byte decimal
1141 floating point number (as distinct from conventional binary floating
1142 point).
1143
1144 @findex DDmode
1145 @item DDmode
1146 ``Double Decimal Floating'' mode represents an eight byte decimal
1147 floating point number.
1148
1149 @findex TDmode
1150 @item TDmode
1151 ``Tetra Decimal Floating'' mode represents a sixteen byte decimal
1152 floating point number all 128 of whose bits are meaningful.
1153
1154 @findex TFmode
1155 @item TFmode
1156 ``Tetra Floating'' mode represents a sixteen byte floating point number
1157 all 128 of whose bits are meaningful.  One common use is the
1158 IEEE quad-precision format.
1159
1160 @findex QQmode
1161 @item QQmode
1162 ``Quarter-Fractional'' mode represents a single byte treated as a signed
1163 fractional number.  The default format is ``s.7''.
1164
1165 @findex HQmode
1166 @item HQmode
1167 ``Half-Fractional'' mode represents a two-byte signed fractional number.
1168 The default format is ``s.15''.
1169
1170 @findex SQmode
1171 @item SQmode
1172 ``Single Fractional'' mode represents a four-byte signed fractional number.
1173 The default format is ``s.31''.
1174
1175 @findex DQmode
1176 @item DQmode
1177 ``Double Fractional'' mode represents an eight-byte signed fractional number.
1178 The default format is ``s.63''.
1179
1180 @findex TQmode
1181 @item TQmode
1182 ``Tetra Fractional'' mode represents a sixteen-byte signed fractional number.
1183 The default format is ``s.127''.
1184
1185 @findex UQQmode
1186 @item UQQmode
1187 ``Unsigned Quarter-Fractional'' mode represents a single byte treated as an
1188 unsigned fractional number.  The default format is ``.8''.
1189
1190 @findex UHQmode
1191 @item UHQmode
1192 ``Unsigned Half-Fractional'' mode represents a two-byte unsigned fractional
1193 number.  The default format is ``.16''.
1194
1195 @findex USQmode
1196 @item USQmode
1197 ``Unsigned Single Fractional'' mode represents a four-byte unsigned fractional
1198 number.  The default format is ``.32''.
1199
1200 @findex UDQmode
1201 @item UDQmode
1202 ``Unsigned Double Fractional'' mode represents an eight-byte unsigned
1203 fractional number.  The default format is ``.64''.
1204
1205 @findex UTQmode
1206 @item UTQmode
1207 ``Unsigned Tetra Fractional'' mode represents a sixteen-byte unsigned
1208 fractional number.  The default format is ``.128''.
1209
1210 @findex HAmode
1211 @item HAmode
1212 ``Half-Accumulator'' mode represents a two-byte signed accumulator.
1213 The default format is ``s8.7''.
1214
1215 @findex SAmode
1216 @item SAmode
1217 ``Single Accumulator'' mode represents a four-byte signed accumulator.
1218 The default format is ``s16.15''.
1219
1220 @findex DAmode
1221 @item DAmode
1222 ``Double Accumulator'' mode represents an eight-byte signed accumulator.
1223 The default format is ``s32.31''.
1224
1225 @findex TAmode
1226 @item TAmode
1227 ``Tetra Accumulator'' mode represents a sixteen-byte signed accumulator.
1228 The default format is ``s64.63''.
1229
1230 @findex UHAmode
1231 @item UHAmode
1232 ``Unsigned Half-Accumulator'' mode represents a two-byte unsigned accumulator.
1233 The default format is ``8.8''.
1234
1235 @findex USAmode
1236 @item USAmode
1237 ``Unsigned Single Accumulator'' mode represents a four-byte unsigned
1238 accumulator.  The default format is ``16.16''.
1239
1240 @findex UDAmode
1241 @item UDAmode
1242 ``Unsigned Double Accumulator'' mode represents an eight-byte unsigned
1243 accumulator.  The default format is ``32.32''.
1244
1245 @findex UTAmode
1246 @item UTAmode
1247 ``Unsigned Tetra Accumulator'' mode represents a sixteen-byte unsigned
1248 accumulator.  The default format is ``64.64''.
1249
1250 @findex CCmode
1251 @item CCmode
1252 ``Condition Code'' mode represents the value of a condition code, which
1253 is a machine-specific set of bits used to represent the result of a
1254 comparison operation.  Other machine-specific modes may also be used for
1255 the condition code.  These modes are not used on machines that use
1256 @code{cc0} (see @pxref{Condition Code}).
1257
1258 @findex BLKmode
1259 @item BLKmode
1260 ``Block'' mode represents values that are aggregates to which none of
1261 the other modes apply.  In RTL, only memory references can have this mode,
1262 and only if they appear in string-move or vector instructions.  On machines
1263 which have no such instructions, @code{BLKmode} will not appear in RTL@.
1264
1265 @findex VOIDmode
1266 @item VOIDmode
1267 Void mode means the absence of a mode or an unspecified mode.
1268 For example, RTL expressions of code @code{const_int} have mode
1269 @code{VOIDmode} because they can be taken to have whatever mode the context
1270 requires.  In debugging dumps of RTL, @code{VOIDmode} is expressed by
1271 the absence of any mode.
1272
1273 @findex QCmode
1274 @findex HCmode
1275 @findex SCmode
1276 @findex DCmode
1277 @findex XCmode
1278 @findex TCmode
1279 @item QCmode, HCmode, SCmode, DCmode, XCmode, TCmode
1280 These modes stand for a complex number represented as a pair of floating
1281 point values.  The floating point values are in @code{QFmode},
1282 @code{HFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode}, @code{XFmode}, and
1283 @code{TFmode}, respectively.
1284
1285 @findex CQImode
1286 @findex CHImode
1287 @findex CSImode
1288 @findex CDImode
1289 @findex CTImode
1290 @findex COImode
1291 @item CQImode, CHImode, CSImode, CDImode, CTImode, COImode
1292 These modes stand for a complex number represented as a pair of integer
1293 values.  The integer values are in @code{QImode}, @code{HImode},
1294 @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and @code{OImode},
1295 respectively.
1296 @end table
1297
1298 The machine description defines @code{Pmode} as a C macro which expands
1299 into the machine mode used for addresses.  Normally this is the mode
1300 whose size is @code{BITS_PER_WORD}, @code{SImode} on 32-bit machines.
1301
1302 The only modes which a machine description @i{must} support are
1303 @code{QImode}, and the modes corresponding to @code{BITS_PER_WORD},
1304 @code{FLOAT_TYPE_SIZE} and @code{DOUBLE_TYPE_SIZE}.
1305 The compiler will attempt to use @code{DImode} for 8-byte structures and
1306 unions, but this can be prevented by overriding the definition of
1307 @code{MAX_FIXED_MODE_SIZE}.  Alternatively, you can have the compiler
1308 use @code{TImode} for 16-byte structures and unions.  Likewise, you can
1309 arrange for the C type @code{short int} to avoid using @code{HImode}.
1310
1311 @cindex mode classes
1312 Very few explicit references to machine modes remain in the compiler and
1313 these few references will soon be removed.  Instead, the machine modes
1314 are divided into mode classes.  These are represented by the enumeration
1315 type @code{enum mode_class} defined in @file{machmode.h}.  The possible
1316 mode classes are:
1317
1318 @table @code
1319 @findex MODE_INT
1320 @item MODE_INT
1321 Integer modes.  By default these are @code{BImode}, @code{QImode},
1322 @code{HImode}, @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and
1323 @code{OImode}.
1324
1325 @findex MODE_PARTIAL_INT
1326 @item MODE_PARTIAL_INT
1327 The ``partial integer'' modes, @code{PQImode}, @code{PHImode},
1328 @code{PSImode} and @code{PDImode}.
1329
1330 @findex MODE_FLOAT
1331 @item MODE_FLOAT
1332 Floating point modes.  By default these are @code{QFmode},
1333 @code{HFmode}, @code{TQFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode},
1334 @code{XFmode} and @code{TFmode}.
1335
1336 @findex MODE_DECIMAL_FLOAT
1337 @item MODE_DECIMAL_FLOAT
1338 Decimal floating point modes.  By default these are @code{SDmode},
1339 @code{DDmode} and @code{TDmode}.
1340
1341 @findex MODE_FRACT
1342 @item MODE_FRACT
1343 Signed fractional modes.  By default these are @code{QQmode}, @code{HQmode},
1344 @code{SQmode}, @code{DQmode} and @code{TQmode}.
1345
1346 @findex MODE_UFRACT
1347 @item MODE_UFRACT
1348 Unsigned fractional modes.  By default these are @code{UQQmode}, @code{UHQmode},
1349 @code{USQmode}, @code{UDQmode} and @code{UTQmode}.
1350
1351 @findex MODE_ACCUM
1352 @item MODE_ACCUM
1353 Signed accumulator modes.  By default these are @code{HAmode},
1354 @code{SAmode}, @code{DAmode} and @code{TAmode}.
1355
1356 @findex MODE_UACCUM
1357 @item MODE_UACCUM
1358 Unsigned accumulator modes.  By default these are @code{UHAmode},
1359 @code{USAmode}, @code{UDAmode} and @code{UTAmode}.
1360
1361 @findex MODE_COMPLEX_INT
1362 @item MODE_COMPLEX_INT
1363 Complex integer modes.  (These are not currently implemented).
1364
1365 @findex MODE_COMPLEX_FLOAT
1366 @item MODE_COMPLEX_FLOAT
1367 Complex floating point modes.  By default these are @code{QCmode},
1368 @code{HCmode}, @code{SCmode}, @code{DCmode}, @code{XCmode}, and
1369 @code{TCmode}.
1370
1371 @findex MODE_FUNCTION
1372 @item MODE_FUNCTION
1373 Algol or Pascal function variables including a static chain.
1374 (These are not currently implemented).
1375
1376 @findex MODE_CC
1377 @item MODE_CC
1378 Modes representing condition code values.  These are @code{CCmode} plus
1379 any @code{CC_MODE} modes listed in the @file{@var{machine}-modes.def}.  
1380 @xref{Jump Patterns},
1381 also see @ref{Condition Code}.
1382
1383 @findex MODE_RANDOM
1384 @item MODE_RANDOM
1385 This is a catchall mode class for modes which don't fit into the above
1386 classes.  Currently @code{VOIDmode} and @code{BLKmode} are in
1387 @code{MODE_RANDOM}.
1388 @end table
1389
1390 Here are some C macros that relate to machine modes:
1391
1392 @table @code
1393 @findex GET_MODE
1394 @item GET_MODE (@var{x})
1395 Returns the machine mode of the RTX @var{x}.
1396
1397 @findex PUT_MODE
1398 @item PUT_MODE (@var{x}, @var{newmode})
1399 Alters the machine mode of the RTX @var{x} to be @var{newmode}.
1400
1401 @findex NUM_MACHINE_MODES
1402 @item NUM_MACHINE_MODES
1403 Stands for the number of machine modes available on the target
1404 machine.  This is one greater than the largest numeric value of any
1405 machine mode.
1406
1407 @findex GET_MODE_NAME
1408 @item GET_MODE_NAME (@var{m})
1409 Returns the name of mode @var{m} as a string.
1410
1411 @findex GET_MODE_CLASS
1412 @item GET_MODE_CLASS (@var{m})
1413 Returns the mode class of mode @var{m}.
1414
1415 @findex GET_MODE_WIDER_MODE
1416 @item GET_MODE_WIDER_MODE (@var{m})
1417 Returns the next wider natural mode.  For example, the expression
1418 @code{GET_MODE_WIDER_MODE (QImode)} returns @code{HImode}.
1419
1420 @findex GET_MODE_SIZE
1421 @item GET_MODE_SIZE (@var{m})
1422 Returns the size in bytes of a datum of mode @var{m}.
1423
1424 @findex GET_MODE_BITSIZE
1425 @item GET_MODE_BITSIZE (@var{m})
1426 Returns the size in bits of a datum of mode @var{m}.
1427
1428 @findex GET_MODE_IBIT
1429 @item GET_MODE_IBIT (@var{m})
1430 Returns the number of integral bits of a datum of fixed-point mode @var{m}.
1431
1432 @findex GET_MODE_FBIT
1433 @item GET_MODE_FBIT (@var{m})
1434 Returns the number of fractional bits of a datum of fixed-point mode @var{m}.
1435
1436 @findex GET_MODE_MASK
1437 @item GET_MODE_MASK (@var{m})
1438 Returns a bitmask containing 1 for all bits in a word that fit within
1439 mode @var{m}.  This macro can only be used for modes whose bitsize is
1440 less than or equal to @code{HOST_BITS_PER_INT}.
1441
1442 @findex GET_MODE_ALIGNMENT
1443 @item GET_MODE_ALIGNMENT (@var{m})
1444 Return the required alignment, in bits, for an object of mode @var{m}.
1445
1446 @findex GET_MODE_UNIT_SIZE
1447 @item GET_MODE_UNIT_SIZE (@var{m})
1448 Returns the size in bytes of the subunits of a datum of mode @var{m}.
1449 This is the same as @code{GET_MODE_SIZE} except in the case of complex
1450 modes.  For them, the unit size is the size of the real or imaginary
1451 part.
1452
1453 @findex GET_MODE_NUNITS
1454 @item GET_MODE_NUNITS (@var{m})
1455 Returns the number of units contained in a mode, i.e.,
1456 @code{GET_MODE_SIZE} divided by @code{GET_MODE_UNIT_SIZE}.
1457
1458 @findex GET_CLASS_NARROWEST_MODE
1459 @item GET_CLASS_NARROWEST_MODE (@var{c})
1460 Returns the narrowest mode in mode class @var{c}.
1461 @end table
1462
1463 @findex byte_mode
1464 @findex word_mode
1465 The global variables @code{byte_mode} and @code{word_mode} contain modes
1466 whose classes are @code{MODE_INT} and whose bitsizes are either
1467 @code{BITS_PER_UNIT} or @code{BITS_PER_WORD}, respectively.  On 32-bit
1468 machines, these are @code{QImode} and @code{SImode}, respectively.
1469
1470 @node Constants
1471 @section Constant Expression Types
1472 @cindex RTL constants
1473 @cindex RTL constant expression types
1474
1475 The simplest RTL expressions are those that represent constant values.
1476
1477 @table @code
1478 @findex const_int
1479 @item (const_int @var{i})
1480 This type of expression represents the integer value @var{i}.  @var{i}
1481 is customarily accessed with the macro @code{INTVAL} as in
1482 @code{INTVAL (@var{exp})}, which is equivalent to @code{XWINT (@var{exp}, 0)}.
1483
1484 Constants generated for modes with fewer bits than @code{HOST_WIDE_INT}
1485 must be sign extended to full width (e.g., with @code{gen_int_mode}).
1486
1487 @findex const0_rtx
1488 @findex const1_rtx
1489 @findex const2_rtx
1490 @findex constm1_rtx
1491 There is only one expression object for the integer value zero; it is
1492 the value of the variable @code{const0_rtx}.  Likewise, the only
1493 expression for integer value one is found in @code{const1_rtx}, the only
1494 expression for integer value two is found in @code{const2_rtx}, and the
1495 only expression for integer value negative one is found in
1496 @code{constm1_rtx}.  Any attempt to create an expression of code
1497 @code{const_int} and value zero, one, two or negative one will return
1498 @code{const0_rtx}, @code{const1_rtx}, @code{const2_rtx} or
1499 @code{constm1_rtx} as appropriate.
1500
1501 @findex const_true_rtx
1502 Similarly, there is only one object for the integer whose value is
1503 @code{STORE_FLAG_VALUE}.  It is found in @code{const_true_rtx}.  If
1504 @code{STORE_FLAG_VALUE} is one, @code{const_true_rtx} and
1505 @code{const1_rtx} will point to the same object.  If
1506 @code{STORE_FLAG_VALUE} is @minus{}1, @code{const_true_rtx} and
1507 @code{constm1_rtx} will point to the same object.
1508
1509 @findex const_double
1510 @item (const_double:@var{m} @var{addr} @var{i0} @var{i1} @dots{})
1511 Represents either a floating-point constant of mode @var{m} or an
1512 integer constant too large to fit into @code{HOST_BITS_PER_WIDE_INT}
1513 bits but small enough to fit within twice that number of bits (GCC
1514 does not provide a mechanism to represent even larger constants).  In
1515 the latter case, @var{m} will be @code{VOIDmode}.
1516
1517 @findex const_fixed
1518 @item (const_fixed:@var{m} @var{addr})
1519 Represents a fixed-point constant of mode @var{m}.
1520 The data structure, which contains data with the size of two
1521 @code{HOST_BITS_PER_WIDE_INT} and the associated fixed-point mode,
1522 is access with the macro @code{CONST_FIXED_VALUE}.  The high part of data
1523 is accessed with @code{CONST_FIXED_VALUE_HIGH}; the low part is accessed
1524 with @code{CONST_FIXED_VALUE_LOW}.
1525
1526 @findex const_vector
1527 @item (const_vector:@var{m} [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
1528 Represents a vector constant.  The square brackets stand for the vector
1529 containing the constant elements.  @var{x0}, @var{x1} and so on are
1530 the @code{const_int}, @code{const_double} or @code{const_fixed} elements.
1531
1532 The number of units in a @code{const_vector} is obtained with the macro
1533 @code{CONST_VECTOR_NUNITS} as in @code{CONST_VECTOR_NUNITS (@var{v})}.
1534
1535 Individual elements in a vector constant are accessed with the macro
1536 @code{CONST_VECTOR_ELT} as in @code{CONST_VECTOR_ELT (@var{v}, @var{n})}
1537 where @var{v} is the vector constant and @var{n} is the element
1538 desired.
1539
1540 @findex CONST_DOUBLE_MEM
1541 @findex CONST_DOUBLE_CHAIN
1542 @var{addr} is used to contain the @code{mem} expression that corresponds
1543 to the location in memory that at which the constant can be found.  If
1544 it has not been allocated a memory location, but is on the chain of all
1545 @code{const_double} expressions in this compilation (maintained using an
1546 undisplayed field), @var{addr} contains @code{const0_rtx}.  If it is not
1547 on the chain, @var{addr} contains @code{cc0_rtx}.  @var{addr} is
1548 customarily accessed with the macro @code{CONST_DOUBLE_MEM} and the
1549 chain field via @code{CONST_DOUBLE_CHAIN}.
1550
1551 @findex CONST_DOUBLE_LOW
1552 If @var{m} is @code{VOIDmode}, the bits of the value are stored in
1553 @var{i0} and @var{i1}.  @var{i0} is customarily accessed with the macro
1554 @code{CONST_DOUBLE_LOW} and @var{i1} with @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.
1555
1556 If the constant is floating point (regardless of its precision), then
1557 the number of integers used to store the value depends on the size of
1558 @code{REAL_VALUE_TYPE} (@pxref{Floating Point}).  The integers
1559 represent a floating point number, but not precisely in the target
1560 machine's or host machine's floating point format.  To convert them to
1561 the precise bit pattern used by the target machine, use the macro
1562 @code{REAL_VALUE_TO_TARGET_DOUBLE} and friends (@pxref{Data Output}).
1563
1564 @findex CONST0_RTX
1565 @findex CONST1_RTX
1566 @findex CONST2_RTX
1567 The macro @code{CONST0_RTX (@var{mode})} refers to an expression with
1568 value 0 in mode @var{mode}.  If mode @var{mode} is of mode class
1569 @code{MODE_INT}, it returns @code{const0_rtx}.  If mode @var{mode} is of
1570 mode class @code{MODE_FLOAT}, it returns a @code{CONST_DOUBLE}
1571 expression in mode @var{mode}.  Otherwise, it returns a
1572 @code{CONST_VECTOR} expression in mode @var{mode}.  Similarly, the macro
1573 @code{CONST1_RTX (@var{mode})} refers to an expression with value 1 in
1574 mode @var{mode} and similarly for @code{CONST2_RTX}.  The
1575 @code{CONST1_RTX} and @code{CONST2_RTX} macros are undefined
1576 for vector modes.
1577
1578 @findex const_string
1579 @item (const_string @var{str})
1580 Represents a constant string with value @var{str}.  Currently this is
1581 used only for insn attributes (@pxref{Insn Attributes}) since constant
1582 strings in C are placed in memory.
1583
1584 @findex symbol_ref
1585 @item (symbol_ref:@var{mode} @var{symbol})
1586 Represents the value of an assembler label for data.  @var{symbol} is
1587 a string that describes the name of the assembler label.  If it starts
1588 with a @samp{*}, the label is the rest of @var{symbol} not including
1589 the @samp{*}.  Otherwise, the label is @var{symbol}, usually prefixed
1590 with @samp{_}.
1591
1592 The @code{symbol_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1593 Usually that is the only mode for which a symbol is directly valid.
1594
1595 @findex label_ref
1596 @item (label_ref:@var{mode} @var{label})
1597 Represents the value of an assembler label for code.  It contains one
1598 operand, an expression, which must be a @code{code_label} or a @code{note}
1599 of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} that appears in the instruction
1600 sequence to identify the place where the label should go.
1601
1602 The reason for using a distinct expression type for code label
1603 references is so that jump optimization can distinguish them.
1604
1605 The @code{label_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1606 Usually that is the only mode for which a label is directly valid.
1607
1608 @item (const:@var{m} @var{exp})
1609 Represents a constant that is the result of an assembly-time
1610 arithmetic computation.  The operand, @var{exp}, is an expression that
1611 contains only constants (@code{const_int}, @code{symbol_ref} and
1612 @code{label_ref} expressions) combined with @code{plus} and
1613 @code{minus}.  However, not all combinations are valid, since the
1614 assembler cannot do arbitrary arithmetic on relocatable symbols.
1615
1616 @var{m} should be @code{Pmode}.
1617
1618 @findex high
1619 @item (high:@var{m} @var{exp})
1620 Represents the high-order bits of @var{exp}, usually a
1621 @code{symbol_ref}.  The number of bits is machine-dependent and is
1622 normally the number of bits specified in an instruction that initializes
1623 the high order bits of a register.  It is used with @code{lo_sum} to
1624 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines to
1625 reference a global memory location.
1626
1627 @var{m} should be @code{Pmode}.
1628 @end table
1629
1630 @node Regs and Memory
1631 @section Registers and Memory
1632 @cindex RTL register expressions
1633 @cindex RTL memory expressions
1634
1635 Here are the RTL expression types for describing access to machine
1636 registers and to main memory.
1637
1638 @table @code
1639 @findex reg
1640 @cindex hard registers
1641 @cindex pseudo registers
1642 @item (reg:@var{m} @var{n})
1643 For small values of the integer @var{n} (those that are less than
1644 @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER}), this stands for a reference to machine
1645 register number @var{n}: a @dfn{hard register}.  For larger values of
1646 @var{n}, it stands for a temporary value or @dfn{pseudo register}.
1647 The compiler's strategy is to generate code assuming an unlimited
1648 number of such pseudo registers, and later convert them into hard
1649 registers or into memory references.
1650
1651 @var{m} is the machine mode of the reference.  It is necessary because
1652 machines can generally refer to each register in more than one mode.
1653 For example, a register may contain a full word but there may be
1654 instructions to refer to it as a half word or as a single byte, as
1655 well as instructions to refer to it as a floating point number of
1656 various precisions.
1657
1658 Even for a register that the machine can access in only one mode,
1659 the mode must always be specified.
1660
1661 The symbol @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER} is defined by the machine
1662 description, since the number of hard registers on the machine is an
1663 invariant characteristic of the machine.  Note, however, that not
1664 all of the machine registers must be general registers.  All the
1665 machine registers that can be used for storage of data are given
1666 hard register numbers, even those that can be used only in certain
1667 instructions or can hold only certain types of data.
1668
1669 A hard register may be accessed in various modes throughout one
1670 function, but each pseudo register is given a natural mode
1671 and is accessed only in that mode.  When it is necessary to describe
1672 an access to a pseudo register using a nonnatural mode, a @code{subreg}
1673 expression is used.
1674
1675 A @code{reg} expression with a machine mode that specifies more than
1676 one word of data may actually stand for several consecutive registers.
1677 If in addition the register number specifies a hardware register, then
1678 it actually represents several consecutive hardware registers starting
1679 with the specified one.
1680
1681 Each pseudo register number used in a function's RTL code is
1682 represented by a unique @code{reg} expression.
1683
1684 @findex FIRST_VIRTUAL_REGISTER
1685 @findex LAST_VIRTUAL_REGISTER
1686 Some pseudo register numbers, those within the range of
1687 @code{FIRST_VIRTUAL_REGISTER} to @code{LAST_VIRTUAL_REGISTER} only
1688 appear during the RTL generation phase and are eliminated before the
1689 optimization phases.  These represent locations in the stack frame that
1690 cannot be determined until RTL generation for the function has been
1691 completed.  The following virtual register numbers are defined:
1692
1693 @table @code
1694 @findex VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1695 @item VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1696 This points to the first word of the incoming arguments passed on the
1697 stack.  Normally these arguments are placed there by the caller, but the
1698 callee may have pushed some arguments that were previously passed in
1699 registers.
1700
1701 @cindex @code{FIRST_PARM_OFFSET} and virtual registers
1702 @cindex @code{ARG_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1703 When RTL generation is complete, this virtual register is replaced
1704 by the sum of the register given by @code{ARG_POINTER_REGNUM} and the
1705 value of @code{FIRST_PARM_OFFSET}.
1706
1707 @findex VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1708 @cindex @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} and virtual registers
1709 @item VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1710 If @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} is defined to a nonzero value, this points
1711 to immediately above the first variable on the stack.  Otherwise, it points
1712 to the first variable on the stack.
1713
1714 @cindex @code{STARTING_FRAME_OFFSET} and virtual registers
1715 @cindex @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1716 @code{VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM} is replaced with the sum of the
1717 register given by @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and the value
1718 @code{STARTING_FRAME_OFFSET}.
1719
1720 @findex VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1721 @item VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1722 This points to the location of dynamically allocated memory on the stack
1723 immediately after the stack pointer has been adjusted by the amount of
1724 memory desired.
1725
1726 @cindex @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET} and virtual registers
1727 @cindex @code{STACK_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1728 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1729 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET}.
1730
1731 @findex VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1732 @item VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1733 This points to the location in the stack at which outgoing arguments
1734 should be written when the stack is pre-pushed (arguments pushed using
1735 push insns should always use @code{STACK_POINTER_REGNUM}).
1736
1737 @cindex @code{STACK_POINTER_OFFSET} and virtual registers
1738 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1739 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_POINTER_OFFSET}.
1740 @end table
1741
1742 @findex subreg
1743 @item (subreg:@var{m1} @var{reg:m2} @var{bytenum})
1744
1745 @code{subreg} expressions are used to refer to a register in a machine
1746 mode other than its natural one, or to refer to one register of
1747 a multi-part @code{reg} that actually refers to several registers.
1748
1749 Each pseudo register has a natural mode.  If it is necessary to
1750 operate on it in a different mode, the register must be
1751 enclosed in a @code{subreg}.  
1752
1753 There are currently three supported types for the first operand of a
1754 @code{subreg}:
1755 @itemize
1756 @item pseudo registers
1757 This is the most common case.  Most @code{subreg}s have pseudo
1758 @code{reg}s as their first operand.
1759
1760 @item mem
1761 @code{subreg}s of @code{mem} were common in earlier versions of GCC and
1762 are still supported.  During the reload pass these are replaced by plain
1763 @code{mem}s.  On machines that do not do instruction scheduling, use of
1764 @code{subreg}s of @code{mem} are still used, but this is no longer
1765 recommended.  Such @code{subreg}s are considered to be
1766 @code{register_operand}s rather than @code{memory_operand}s before and
1767 during reload.  Because of this, the scheduling passes cannot properly
1768 schedule instructions with @code{subreg}s of @code{mem}, so for machines
1769 that do scheduling, @code{subreg}s of @code{mem} should never be used.
1770 To support this, the combine and recog passes have explicit code to
1771 inhibit the creation of @code{subreg}s of @code{mem} when
1772 @code{INSN_SCHEDULING} is defined.
1773
1774 The use of @code{subreg}s of @code{mem} after the reload pass is an area
1775 that is not well understood and should be avoided.  There is still some
1776 code in the compiler to support this, but this code has possibly rotted.
1777 This use of @code{subreg}s is discouraged and will most likely not be
1778 supported in the future.
1779
1780 @item hard registers
1781 It is seldom necessary to wrap hard registers in @code{subreg}s; such
1782 registers would normally reduce to a single @code{reg} rtx.  This use of
1783 @code{subreg}s is discouraged and may not be supported in the future.
1784
1785 @end itemize
1786
1787 @code{subreg}s of @code{subreg}s are not supported.  Using
1788 @code{simplify_gen_subreg} is the recommended way to avoid this problem.
1789
1790 @code{subreg}s come in two distinct flavors, each having its own
1791 usage and rules:
1792
1793 @table @asis
1794 @item Paradoxical subregs
1795 When @var{m1} is strictly wider than @var{m2}, the @code{subreg}
1796 expression is called @dfn{paradoxical}.  The canonical test for this
1797 class of @code{subreg} is:
1798
1799 @smallexample
1800 GET_MODE_SIZE (@var{m1}) > GET_MODE_SIZE (@var{m2})
1801 @end smallexample
1802
1803 Paradoxical @code{subreg}s can be used as both lvalues and rvalues.
1804 When used as an lvalue, the low-order bits of the source value
1805 are stored in @var{reg} and the high-order bits are discarded.
1806 When used as an rvalue, the low-order bits of the @code{subreg} are
1807 taken from @var{reg} while the high-order bits may or may not be
1808 defined.  
1809
1810 The high-order bits of rvalues are in the following circumstances:
1811
1812 @itemize
1813 @item @code{subreg}s of @code{mem}
1814 When @var{m2} is smaller than a word, the macro @code{LOAD_EXTEND_OP},
1815 can control how the high-order bits are defined.
1816
1817 @item @code{subreg} of @code{reg}s
1818 The upper bits are defined when @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} is true.
1819 @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P} describes what the upper bits hold.
1820 Such subregs usually represent local variables, register variables
1821 and parameter pseudo variables that have been promoted to a wider mode.
1822
1823 @end itemize
1824
1825 @var{bytenum} is always zero for a paradoxical @code{subreg}, even on
1826 big-endian targets.
1827
1828 For example, the paradoxical @code{subreg}:
1829
1830 @smallexample
1831 (set (subreg:SI (reg:HI @var{x}) 0) @var{y})
1832 @end smallexample
1833
1834 stores the lower 2 bytes of @var{y} in @var{x} and discards the upper
1835 2 bytes.  A subsequent:
1836
1837 @smallexample
1838 (set @var{z} (subreg:SI (reg:HI @var{x}) 0))
1839 @end smallexample
1840
1841 would set the lower two bytes of @var{z} to @var{y} and set the upper
1842 two bytes to an unknown value assuming @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} is
1843 false.
1844
1845 @item Normal subregs 
1846 When @var{m1} is at least as narrow as @var{m2} the @code{subreg}
1847 expression is called @dfn{normal}.
1848
1849 Normal @code{subreg}s restrict consideration to certain bits of
1850 @var{reg}.  There are two cases.  If @var{m1} is smaller than a word,
1851 the @code{subreg} refers to the least-significant part (or
1852 @dfn{lowpart}) of one word of @var{reg}.  If @var{m1} is word-sized or
1853 greater, the @code{subreg} refers to one or more complete words.
1854
1855 When used as an lvalue, @code{subreg} is a word-based accessor.
1856 Storing to a @code{subreg} modifies all the words of @var{reg} that
1857 overlap the @code{subreg}, but it leaves the other words of @var{reg}
1858 alone.
1859
1860 When storing to a normal @code{subreg} that is smaller than a word,
1861 the other bits of the referenced word are usually left in an undefined
1862 state.  This laxity makes it easier to generate efficient code for
1863 such instructions.  To represent an instruction that preserves all the
1864 bits outside of those in the @code{subreg}, use @code{strict_low_part}
1865 or @code{zero_extract} around the @code{subreg}.
1866
1867 @var{bytenum} must identify the offset of the first byte of the
1868 @code{subreg} from the start of @var{reg}, assuming that @var{reg} is
1869 laid out in memory order.  The memory order of bytes is defined by
1870 two target macros, @code{WORDS_BIG_ENDIAN} and @code{BYTES_BIG_ENDIAN}:
1871
1872 @itemize
1873 @item
1874 @cindex @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1875 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says that byte number zero is
1876 part of the most significant word; otherwise, it is part of the least
1877 significant word.
1878
1879 @item
1880 @cindex @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1881 @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says that byte number zero is
1882 the most significant byte within a word; otherwise, it is the least
1883 significant byte within a word.
1884 @end itemize
1885
1886 @cindex @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}, (lack of) effect on @code{subreg}
1887 On a few targets, @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN} disagrees with
1888 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}.  However, most parts of the compiler treat
1889 floating point values as if they had the same endianness as integer
1890 values.  This works because they handle them solely as a collection of
1891 integer values, with no particular numerical value.  Only real.c and
1892 the runtime libraries care about @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}.
1893
1894 Thus, 
1895
1896 @smallexample
1897 (subreg:HI (reg:SI @var{x}) 2)
1898 @end smallexample
1899
1900 on a @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, @samp{UNITS_PER_WORD == 4} target is the same as
1901
1902 @smallexample
1903 (subreg:HI (reg:SI @var{x}) 0)
1904 @end smallexample
1905
1906 on a little-endian, @samp{UNITS_PER_WORD == 4} target.  Both
1907 @code{subreg}s access the lower two bytes of register @var{x}.
1908
1909 @end table
1910
1911 A @code{MODE_PARTIAL_INT} mode behaves as if it were as wide as the
1912 corresponding @code{MODE_INT} mode, except that it has an unknown
1913 number of undefined bits.  For example:
1914
1915 @smallexample
1916 (subreg:PSI (reg:SI 0) 0)
1917 @end smallexample
1918
1919 accesses the whole of @samp{(reg:SI 0)}, but the exact relationship
1920 between the @code{PSImode} value and the @code{SImode} value is not
1921 defined.  If we assume @samp{UNITS_PER_WORD <= 4}, then the following
1922 two @code{subreg}s:
1923
1924 @smallexample
1925 (subreg:PSI (reg:DI 0) 0)
1926 (subreg:PSI (reg:DI 0) 4)
1927 @end smallexample
1928
1929 represent independent 4-byte accesses to the two halves of
1930 @samp{(reg:DI 0)}.  Both @code{subreg}s have an unknown number
1931 of undefined bits.
1932
1933 If @samp{UNITS_PER_WORD <= 2} then these two @code{subreg}s:
1934
1935 @smallexample
1936 (subreg:HI (reg:PSI 0) 0)
1937 (subreg:HI (reg:PSI 0) 2)
1938 @end smallexample
1939
1940 represent independent 2-byte accesses that together span the whole
1941 of @samp{(reg:PSI 0)}.  Storing to the first @code{subreg} does not
1942 affect the value of the second, and vice versa.  @samp{(reg:PSI 0)}
1943 has an unknown number of undefined bits, so the assignment:
1944
1945 @smallexample
1946 (set (subreg:HI (reg:PSI 0) 0) (reg:HI 4))
1947 @end smallexample
1948
1949 does not guarantee that @samp{(subreg:HI (reg:PSI 0) 0)} has the
1950 value @samp{(reg:HI 4)}.
1951
1952 @cindex @code{CANNOT_CHANGE_MODE_CLASS} and subreg semantics
1953 The rules above apply to both pseudo @var{reg}s and hard @var{reg}s.
1954 If the semantics are not correct for particular combinations of
1955 @var{m1}, @var{m2} and hard @var{reg}, the target-specific code
1956 must ensure that those combinations are never used.  For example:
1957
1958 @smallexample
1959 CANNOT_CHANGE_MODE_CLASS (@var{m2}, @var{m1}, @var{class})
1960 @end smallexample
1961
1962 must be true for every class @var{class} that includes @var{reg}.
1963
1964 @findex SUBREG_REG
1965 @findex SUBREG_BYTE
1966 The first operand of a @code{subreg} expression is customarily accessed
1967 with the @code{SUBREG_REG} macro and the second operand is customarily
1968 accessed with the @code{SUBREG_BYTE} macro.
1969
1970 It has been several years since a platform in which
1971 @code{BYTES_BIG_ENDIAN} not equal to @code{WORDS_BIG_ENDIAN} has
1972 been tested.  Anyone wishing to support such a platform in the future
1973 may be confronted with code rot.
1974
1975 @findex scratch
1976 @cindex scratch operands
1977 @item (scratch:@var{m})
1978 This represents a scratch register that will be required for the
1979 execution of a single instruction and not used subsequently.  It is
1980 converted into a @code{reg} by either the local register allocator or
1981 the reload pass.
1982
1983 @code{scratch} is usually present inside a @code{clobber} operation
1984 (@pxref{Side Effects}).
1985
1986 @findex cc0
1987 @cindex condition code register
1988 @item (cc0)
1989 This refers to the machine's condition code register.  It has no
1990 operands and may not have a machine mode.  There are two ways to use it:
1991
1992 @itemize @bullet
1993 @item
1994 To stand for a complete set of condition code flags.  This is best on
1995 most machines, where each comparison sets the entire series of flags.
1996
1997 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1998 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1999 instructions) and in comparison operators comparing against zero
2000 (@code{const_int} with value zero; that is to say, @code{const0_rtx}).
2001
2002 @item
2003 To stand for a single flag that is the result of a single condition.
2004 This is useful on machines that have only a single flag bit, and in
2005 which comparison instructions must specify the condition to test.
2006
2007 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
2008 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
2009 instructions) where the source is a comparison operator, and as the
2010 first operand of @code{if_then_else} (in a conditional branch).
2011 @end itemize
2012
2013 @findex cc0_rtx
2014 There is only one expression object of code @code{cc0}; it is the
2015 value of the variable @code{cc0_rtx}.  Any attempt to create an
2016 expression of code @code{cc0} will return @code{cc0_rtx}.
2017
2018 Instructions can set the condition code implicitly.  On many machines,
2019 nearly all instructions set the condition code based on the value that
2020 they compute or store.  It is not necessary to record these actions
2021 explicitly in the RTL because the machine description includes a
2022 prescription for recognizing the instructions that do so (by means of
2023 the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}).  @xref{Condition Code}.  Only
2024 instructions whose sole purpose is to set the condition code, and
2025 instructions that use the condition code, need mention @code{(cc0)}.
2026
2027 On some machines, the condition code register is given a register number
2028 and a @code{reg} is used instead of @code{(cc0)}.  This is usually the
2029 preferable approach if only a small subset of instructions modify the
2030 condition code.  Other machines store condition codes in general
2031 registers; in such cases a pseudo register should be used.
2032
2033 Some machines, such as the SPARC and RS/6000, have two sets of
2034 arithmetic instructions, one that sets and one that does not set the
2035 condition code.  This is best handled by normally generating the
2036 instruction that does not set the condition code, and making a pattern
2037 that both performs the arithmetic and sets the condition code register
2038 (which would not be @code{(cc0)} in this case).  For examples, search
2039 for @samp{addcc} and @samp{andcc} in @file{sparc.md}.
2040
2041 @findex pc
2042 @item (pc)
2043 @cindex program counter
2044 This represents the machine's program counter.  It has no operands and
2045 may not have a machine mode.  @code{(pc)} may be validly used only in
2046 certain specific contexts in jump instructions.
2047
2048 @findex pc_rtx
2049 There is only one expression object of code @code{pc}; it is the value
2050 of the variable @code{pc_rtx}.  Any attempt to create an expression of
2051 code @code{pc} will return @code{pc_rtx}.
2052
2053 All instructions that do not jump alter the program counter implicitly
2054 by incrementing it, but there is no need to mention this in the RTL@.
2055
2056 @findex mem
2057 @item (mem:@var{m} @var{addr} @var{alias})
2058 This RTX represents a reference to main memory at an address
2059 represented by the expression @var{addr}.  @var{m} specifies how large
2060 a unit of memory is accessed.  @var{alias} specifies an alias set for the
2061 reference.  In general two items are in different alias sets if they cannot
2062 reference the same memory address.
2063
2064 The construct @code{(mem:BLK (scratch))} is considered to alias all
2065 other memories.  Thus it may be used as a memory barrier in epilogue
2066 stack deallocation patterns.
2067
2068 @findex concat
2069 @item (concat@var{m} @var{rtx} @var{rtx})
2070 This RTX represents the concatenation of two other RTXs.  This is used
2071 for complex values.  It should only appear in the RTL attached to
2072 declarations and during RTL generation.  It should not appear in the
2073 ordinary insn chain.
2074
2075 @findex concatn
2076 @item (concatn@var{m} [@var{rtx} @dots{}])
2077 This RTX represents the concatenation of all the @var{rtx} to make a
2078 single value.  Like @code{concat}, this should only appear in
2079 declarations, and not in the insn chain.
2080 @end table
2081
2082 @node Arithmetic
2083 @section RTL Expressions for Arithmetic
2084 @cindex arithmetic, in RTL
2085 @cindex math, in RTL
2086 @cindex RTL expressions for arithmetic
2087
2088 Unless otherwise specified, all the operands of arithmetic expressions
2089 must be valid for mode @var{m}.  An operand is valid for mode @var{m}
2090 if it has mode @var{m}, or if it is a @code{const_int} or
2091 @code{const_double} and @var{m} is a mode of class @code{MODE_INT}.
2092
2093 For commutative binary operations, constants should be placed in the
2094 second operand.
2095
2096 @table @code
2097 @findex plus
2098 @findex ss_plus
2099 @findex us_plus
2100 @cindex RTL sum
2101 @cindex RTL addition
2102 @cindex RTL addition with signed saturation
2103 @cindex RTL addition with unsigned saturation
2104 @item (plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2105 @itemx (ss_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2106 @itemx (us_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2107
2108 These three expressions all represent the sum of the values
2109 represented by @var{x} and @var{y} carried out in machine mode
2110 @var{m}.  They differ in their behavior on overflow of integer modes.
2111 @code{plus} wraps round modulo the width of @var{m}; @code{ss_plus}
2112 saturates at the maximum signed value representable in @var{m};
2113 @code{us_plus} saturates at the maximum unsigned value.
2114
2115 @c ??? What happens on overflow of floating point modes?
2116
2117 @findex lo_sum
2118 @item (lo_sum:@var{m} @var{x} @var{y})
2119
2120 This expression represents the sum of @var{x} and the low-order bits
2121 of @var{y}.  It is used with @code{high} (@pxref{Constants}) to
2122 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines
2123 to reference a global memory location.
2124
2125 The number of low order bits is machine-dependent but is
2126 normally the number of bits in a @code{Pmode} item minus the number of
2127 bits set by @code{high}.
2128
2129 @var{m} should be @code{Pmode}.
2130
2131 @findex minus
2132 @findex ss_minus
2133 @findex us_minus
2134 @cindex RTL difference
2135 @cindex RTL subtraction
2136 @cindex RTL subtraction with signed saturation
2137 @cindex RTL subtraction with unsigned saturation
2138 @item (minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2139 @itemx (ss_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2140 @itemx (us_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2141
2142 These three expressions represent the result of subtracting @var{y}
2143 from @var{x}, carried out in mode @var{M}.  Behavior on overflow is
2144 the same as for the three variants of @code{plus} (see above).
2145
2146 @findex compare
2147 @cindex RTL comparison
2148 @item (compare:@var{m} @var{x} @var{y})
2149 Represents the result of subtracting @var{y} from @var{x} for purposes
2150 of comparison.  The result is computed without overflow, as if with
2151 infinite precision.
2152
2153 Of course, machines can't really subtract with infinite precision.
2154 However, they can pretend to do so when only the sign of the result will
2155 be used, which is the case when the result is stored in the condition
2156 code.  And that is the @emph{only} way this kind of expression may
2157 validly be used: as a value to be stored in the condition codes, either
2158 @code{(cc0)} or a register.  @xref{Comparisons}.
2159
2160 The mode @var{m} is not related to the modes of @var{x} and @var{y}, but
2161 instead is the mode of the condition code value.  If @code{(cc0)} is
2162 used, it is @code{VOIDmode}.  Otherwise it is some mode in class
2163 @code{MODE_CC}, often @code{CCmode}.  @xref{Condition Code}.  If @var{m}
2164 is @code{VOIDmode} or @code{CCmode}, the operation returns sufficient
2165 information (in an unspecified format) so that any comparison operator
2166 can be applied to the result of the @code{COMPARE} operation.  For other
2167 modes in class @code{MODE_CC}, the operation only returns a subset of
2168 this information.
2169
2170 Normally, @var{x} and @var{y} must have the same mode.  Otherwise,
2171 @code{compare} is valid only if the mode of @var{x} is in class
2172 @code{MODE_INT} and @var{y} is a @code{const_int} or
2173 @code{const_double} with mode @code{VOIDmode}.  The mode of @var{x}
2174 determines what mode the comparison is to be done in; thus it must not
2175 be @code{VOIDmode}.
2176
2177 If one of the operands is a constant, it should be placed in the
2178 second operand and the comparison code adjusted as appropriate.
2179
2180 A @code{compare} specifying two @code{VOIDmode} constants is not valid
2181 since there is no way to know in what mode the comparison is to be
2182 performed; the comparison must either be folded during the compilation
2183 or the first operand must be loaded into a register while its mode is
2184 still known.
2185
2186 @findex neg
2187 @findex ss_neg
2188 @findex us_neg
2189 @cindex negation
2190 @cindex negation with signed saturation
2191 @cindex negation with unsigned saturation
2192 @item (neg:@var{m} @var{x})
2193 @itemx (ss_neg:@var{m} @var{x})
2194 @itemx (us_neg:@var{m} @var{x})
2195 These two expressions represent the negation (subtraction from zero) of
2196 the value represented by @var{x}, carried out in mode @var{m}.  They
2197 differ in the behavior on overflow of integer modes.  In the case of
2198 @code{neg}, the negation of the operand may be a number not representable
2199 in mode @var{m}, in which case it is truncated to @var{m}.  @code{ss_neg}
2200 and @code{us_neg} ensure that an out-of-bounds result saturates to the
2201 maximum or minimum signed or unsigned value.
2202
2203 @findex mult
2204 @findex ss_mult
2205 @findex us_mult
2206 @cindex multiplication
2207 @cindex product
2208 @cindex multiplication with signed saturation
2209 @cindex multiplication with unsigned saturation
2210 @item (mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2211 @itemx (ss_mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2212 @itemx (us_mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2213 Represents the signed product of the values represented by @var{x} and
2214 @var{y} carried out in machine mode @var{m}.
2215 @code{ss_mult} and @code{us_mult} ensure that an out-of-bounds result
2216 saturates to the maximum or minimum signed or unsigned value.
2217
2218 Some machines support a multiplication that generates a product wider
2219 than the operands.  Write the pattern for this as
2220
2221 @smallexample
2222 (mult:@var{m} (sign_extend:@var{m} @var{x}) (sign_extend:@var{m} @var{y}))
2223 @end smallexample
2224
2225 where @var{m} is wider than the modes of @var{x} and @var{y}, which need
2226 not be the same.
2227
2228 For unsigned widening multiplication, use the same idiom, but with
2229 @code{zero_extend} instead of @code{sign_extend}.
2230
2231 @findex div
2232 @findex ss_div
2233 @cindex division
2234 @cindex signed division
2235 @cindex signed division with signed saturation
2236 @cindex quotient
2237 @item (div:@var{m} @var{x} @var{y})
2238 @itemx (ss_div:@var{m} @var{x} @var{y})
2239 Represents the quotient in signed division of @var{x} by @var{y},
2240 carried out in machine mode @var{m}.  If @var{m} is a floating point
2241 mode, it represents the exact quotient; otherwise, the integerized
2242 quotient.
2243 @code{ss_div} ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum
2244 or minimum signed value.
2245
2246 Some machines have division instructions in which the operands and
2247 quotient widths are not all the same; you should represent
2248 such instructions using @code{truncate} and @code{sign_extend} as in,
2249
2250 @smallexample
2251 (truncate:@var{m1} (div:@var{m2} @var{x} (sign_extend:@var{m2} @var{y})))
2252 @end smallexample
2253
2254 @findex udiv
2255 @cindex unsigned division
2256 @cindex unsigned division with unsigned saturation
2257 @cindex division
2258 @item (udiv:@var{m} @var{x} @var{y})
2259 @itemx (us_div:@var{m} @var{x} @var{y})
2260 Like @code{div} but represents unsigned division.
2261 @code{us_div} ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum
2262 or minimum unsigned value.
2263
2264 @findex mod
2265 @findex umod
2266 @cindex remainder
2267 @cindex division
2268 @item (mod:@var{m} @var{x} @var{y})
2269 @itemx (umod:@var{m} @var{x} @var{y})
2270 Like @code{div} and @code{udiv} but represent the remainder instead of
2271 the quotient.
2272
2273 @findex smin
2274 @findex smax
2275 @cindex signed minimum
2276 @cindex signed maximum
2277 @item (smin:@var{m} @var{x} @var{y})
2278 @itemx (smax:@var{m} @var{x} @var{y})
2279 Represents the smaller (for @code{smin}) or larger (for @code{smax}) of
2280 @var{x} and @var{y}, interpreted as signed values in mode @var{m}.
2281 When used with floating point, if both operands are zeros, or if either
2282 operand is @code{NaN}, then it is unspecified which of the two operands
2283 is returned as the result.
2284
2285 @findex umin
2286 @findex umax
2287 @cindex unsigned minimum and maximum
2288 @item (umin:@var{m} @var{x} @var{y})
2289 @itemx (umax:@var{m} @var{x} @var{y})
2290 Like @code{smin} and @code{smax}, but the values are interpreted as unsigned
2291 integers.
2292
2293 @findex not
2294 @cindex complement, bitwise
2295 @cindex bitwise complement
2296 @item (not:@var{m} @var{x})
2297 Represents the bitwise complement of the value represented by @var{x},
2298 carried out in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2299
2300 @findex and
2301 @cindex logical-and, bitwise
2302 @cindex bitwise logical-and
2303 @item (and:@var{m} @var{x} @var{y})
2304 Represents the bitwise logical-and of the values represented by
2305 @var{x} and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be
2306 a fixed-point machine mode.
2307
2308 @findex ior
2309 @cindex inclusive-or, bitwise
2310 @cindex bitwise inclusive-or
2311 @item (ior:@var{m} @var{x} @var{y})
2312 Represents the bitwise inclusive-or of the values represented by @var{x}
2313 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2314 fixed-point mode.
2315
2316 @findex xor
2317 @cindex exclusive-or, bitwise
2318 @cindex bitwise exclusive-or
2319 @item (xor:@var{m} @var{x} @var{y})
2320 Represents the bitwise exclusive-or of the values represented by @var{x}
2321 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2322 fixed-point mode.
2323
2324 @findex ashift
2325 @findex ss_ashift
2326 @findex us_ashift
2327 @cindex left shift
2328 @cindex shift
2329 @cindex arithmetic shift
2330 @cindex arithmetic shift with signed saturation
2331 @cindex arithmetic shift with unsigned saturation
2332 @item (ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2333 @itemx (ss_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2334 @itemx (us_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2335 These three expressions represent the result of arithmetically shifting @var{x}
2336 left by @var{c} places.  They differ in their behavior on overflow of integer
2337 modes.  An @code{ashift} operation is a plain shift with no special behavior
2338 in case of a change in the sign bit; @code{ss_ashift} and @code{us_ashift}
2339 saturates to the minimum or maximum representable value if any of the bits
2340 shifted out differs from the final sign bit.
2341
2342 @var{x} have mode @var{m}, a fixed-point machine mode.  @var{c}
2343 be a fixed-point mode or be a constant with mode @code{VOIDmode}; which
2344 mode is determined by the mode called for in the machine description
2345 entry for the left-shift instruction.  For example, on the VAX, the mode
2346 of @var{c} is @code{QImode} regardless of @var{m}.
2347
2348 @findex lshiftrt
2349 @cindex right shift
2350 @findex ashiftrt
2351 @item (lshiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2352 @itemx (ashiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2353 Like @code{ashift} but for right shift.  Unlike the case for left shift,
2354 these two operations are distinct.
2355
2356 @findex rotate
2357 @cindex rotate
2358 @cindex left rotate
2359 @findex rotatert
2360 @cindex right rotate
2361 @item (rotate:@var{m} @var{x} @var{c})
2362 @itemx (rotatert:@var{m} @var{x} @var{c})
2363 Similar but represent left and right rotate.  If @var{c} is a constant,
2364 use @code{rotate}.
2365
2366 @findex abs
2367 @cindex absolute value
2368 @item (abs:@var{m} @var{x})
2369 Represents the absolute value of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2370
2371 @findex sqrt
2372 @cindex square root
2373 @item (sqrt:@var{m} @var{x})
2374 Represents the square root of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2375 Most often @var{m} will be a floating point mode.
2376
2377 @findex ffs
2378 @item (ffs:@var{m} @var{x})
2379 Represents one plus the index of the least significant 1-bit in
2380 @var{x}, represented as an integer of mode @var{m}.  (The value is
2381 zero if @var{x} is zero.)  The mode of @var{x} need not be @var{m};
2382 depending on the target machine, various mode combinations may be
2383 valid.
2384
2385 @findex clz
2386 @item (clz:@var{m} @var{x})
2387 Represents the number of leading 0-bits in @var{x}, represented as an
2388 integer of mode @var{m}, starting at the most significant bit position.
2389 If @var{x} is zero, the value is determined by
2390 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}).  Note that this is one of
2391 the few expressions that is not invariant under widening.  The mode of
2392 @var{x} will usually be an integer mode.
2393
2394 @findex ctz
2395 @item (ctz:@var{m} @var{x})
2396 Represents the number of trailing 0-bits in @var{x}, represented as an
2397 integer of mode @var{m}, starting at the least significant bit position.
2398 If @var{x} is zero, the value is determined by
2399 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}).  Except for this case,
2400 @code{ctz(x)} is equivalent to @code{ffs(@var{x}) - 1}.  The mode of
2401 @var{x} will usually be an integer mode.
2402
2403 @findex popcount
2404 @item (popcount:@var{m} @var{x})
2405 Represents the number of 1-bits in @var{x}, represented as an integer of
2406 mode @var{m}.  The mode of @var{x} will usually be an integer mode.
2407
2408 @findex parity
2409 @item (parity:@var{m} @var{x})
2410 Represents the number of 1-bits modulo 2 in @var{x}, represented as an
2411 integer of mode @var{m}.  The mode of @var{x} will usually be an integer
2412 mode.
2413
2414 @findex bswap
2415 @item (bswap:@var{m} @var{x})
2416 Represents the value @var{x} with the order of bytes reversed, carried out
2417 in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2418 @end table
2419
2420 @node Comparisons
2421 @section Comparison Operations
2422 @cindex RTL comparison operations
2423
2424 Comparison operators test a relation on two operands and are considered
2425 to represent a machine-dependent nonzero value described by, but not
2426 necessarily equal to, @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2427 if the relation holds, or zero if it does not, for comparison operators
2428 whose results have a `MODE_INT' mode,
2429 @code{FLOAT_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}) if the relation holds, or
2430 zero if it does not, for comparison operators that return floating-point
2431 values, and a vector of either @code{VECTOR_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2432 if the relation holds, or of zeros if it does not, for comparison operators
2433 that return vector results.
2434 The mode of the comparison operation is independent of the mode
2435 of the data being compared.  If the comparison operation is being tested
2436 (e.g., the first operand of an @code{if_then_else}), the mode must be
2437 @code{VOIDmode}.
2438
2439 @cindex condition codes
2440 There are two ways that comparison operations may be used.  The
2441 comparison operators may be used to compare the condition codes
2442 @code{(cc0)} against zero, as in @code{(eq (cc0) (const_int 0))}.  Such
2443 a construct actually refers to the result of the preceding instruction
2444 in which the condition codes were set.  The instruction setting the
2445 condition code must be adjacent to the instruction using the condition
2446 code; only @code{note} insns may separate them.
2447
2448 Alternatively, a comparison operation may directly compare two data
2449 objects.  The mode of the comparison is determined by the operands; they
2450 must both be valid for a common machine mode.  A comparison with both
2451 operands constant would be invalid as the machine mode could not be
2452 deduced from it, but such a comparison should never exist in RTL due to
2453 constant folding.
2454
2455 In the example above, if @code{(cc0)} were last set to
2456 @code{(compare @var{x} @var{y})}, the comparison operation is
2457 identical to @code{(eq @var{x} @var{y})}.  Usually only one style
2458 of comparisons is supported on a particular machine, but the combine
2459 pass will try to merge the operations to produce the @code{eq} shown
2460 in case it exists in the context of the particular insn involved.
2461
2462 Inequality comparisons come in two flavors, signed and unsigned.  Thus,
2463 there are distinct expression codes @code{gt} and @code{gtu} for signed and
2464 unsigned greater-than.  These can produce different results for the same
2465 pair of integer values: for example, 1 is signed greater-than @minus{}1 but not
2466 unsigned greater-than, because @minus{}1 when regarded as unsigned is actually
2467 @code{0xffffffff} which is greater than 1.
2468
2469 The signed comparisons are also used for floating point values.  Floating
2470 point comparisons are distinguished by the machine modes of the operands.
2471
2472 @table @code
2473 @findex eq
2474 @cindex equal
2475 @item (eq:@var{m} @var{x} @var{y})
2476 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2477 are equal, otherwise 0.
2478
2479 @findex ne
2480 @cindex not equal
2481 @item (ne:@var{m} @var{x} @var{y})
2482 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2483 are not equal, otherwise 0.
2484
2485 @findex gt
2486 @cindex greater than
2487 @item (gt:@var{m} @var{x} @var{y})
2488 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the @var{x} is greater than @var{y}.  If they
2489 are fixed-point, the comparison is done in a signed sense.
2490
2491 @findex gtu
2492 @cindex greater than
2493 @cindex unsigned greater than
2494 @item (gtu:@var{m} @var{x} @var{y})
2495 Like @code{gt} but does unsigned comparison, on fixed-point numbers only.
2496
2497 @findex lt
2498 @cindex less than
2499 @findex ltu
2500 @cindex unsigned less than
2501 @item (lt:@var{m} @var{x} @var{y})
2502 @itemx (ltu:@var{m} @var{x} @var{y})
2503 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than''.
2504
2505 @findex ge
2506 @cindex greater than
2507 @findex geu
2508 @cindex unsigned greater than
2509 @item (ge:@var{m} @var{x} @var{y})
2510 @itemx (geu:@var{m} @var{x} @var{y})
2511 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``greater than or equal''.
2512
2513 @findex le
2514 @cindex less than or equal
2515 @findex leu
2516 @cindex unsigned less than
2517 @item (le:@var{m} @var{x} @var{y})
2518 @itemx (leu:@var{m} @var{x} @var{y})
2519 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than or equal''.
2520
2521 @findex if_then_else
2522 @item (if_then_else @var{cond} @var{then} @var{else})
2523 This is not a comparison operation but is listed here because it is
2524 always used in conjunction with a comparison operation.  To be
2525 precise, @var{cond} is a comparison expression.  This expression
2526 represents a choice, according to @var{cond}, between the value
2527 represented by @var{then} and the one represented by @var{else}.
2528
2529 On most machines, @code{if_then_else} expressions are valid only
2530 to express conditional jumps.
2531
2532 @findex cond
2533 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @var{test2} @var{value2} @dots{}] @var{default})
2534 Similar to @code{if_then_else}, but more general.  Each of @var{test1},
2535 @var{test2}, @dots{} is performed in turn.  The result of this expression is
2536 the @var{value} corresponding to the first nonzero test, or @var{default} if
2537 none of the tests are nonzero expressions.
2538
2539 This is currently not valid for instruction patterns and is supported only
2540 for insn attributes.  @xref{Insn Attributes}.
2541 @end table
2542
2543 @node Bit-Fields
2544 @section Bit-Fields
2545 @cindex bit-fields
2546
2547 Special expression codes exist to represent bit-field instructions.
2548
2549 @table @code
2550 @findex sign_extract
2551 @cindex @code{BITS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{sign_extract}
2552 @item (sign_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2553 This represents a reference to a sign-extended bit-field contained or
2554 starting in @var{loc} (a memory or register reference).  The bit-field
2555 is @var{size} bits wide and starts at bit @var{pos}.  The compilation
2556 option @code{BITS_BIG_ENDIAN} says which end of the memory unit
2557 @var{pos} counts from.
2558
2559 If @var{loc} is in memory, its mode must be a single-byte integer mode.
2560 If @var{loc} is in a register, the mode to use is specified by the
2561 operand of the @code{insv} or @code{extv} pattern
2562 (@pxref{Standard Names}) and is usually a full-word integer mode,
2563 which is the default if none is specified.
2564
2565 The mode of @var{pos} is machine-specific and is also specified
2566 in the @code{insv} or @code{extv} pattern.
2567
2568 The mode @var{m} is the same as the mode that would be used for
2569 @var{loc} if it were a register.
2570
2571 A @code{sign_extract} can not appear as an lvalue, or part thereof,
2572 in RTL.
2573
2574 @findex zero_extract
2575 @item (zero_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2576 Like @code{sign_extract} but refers to an unsigned or zero-extended
2577 bit-field.  The same sequence of bits are extracted, but they
2578 are filled to an entire word with zeros instead of by sign-extension.
2579
2580 Unlike @code{sign_extract}, this type of expressions can be lvalues
2581 in RTL; they may appear on the left side of an assignment, indicating
2582 insertion of a value into the specified bit-field.
2583 @end table
2584
2585 @node Vector Operations
2586 @section Vector Operations
2587 @cindex vector operations
2588
2589 All normal RTL expressions can be used with vector modes; they are
2590 interpreted as operating on each part of the vector independently.
2591 Additionally, there are a few new expressions to describe specific vector
2592 operations.
2593
2594 @table @code
2595 @findex vec_merge
2596 @item (vec_merge:@var{m} @var{vec1} @var{vec2} @var{items})
2597 This describes a merge operation between two vectors.  The result is a vector
2598 of mode @var{m}; its elements are selected from either @var{vec1} or
2599 @var{vec2}.  Which elements are selected is described by @var{items}, which
2600 is a bit mask represented by a @code{const_int}; a zero bit indicates the
2601 corresponding element in the result vector is taken from @var{vec2} while
2602 a set bit indicates it is taken from @var{vec1}.
2603
2604 @findex vec_select
2605 @item (vec_select:@var{m} @var{vec1} @var{selection})
2606 This describes an operation that selects parts of a vector.  @var{vec1} is
2607 the source vector, @var{selection} is a @code{parallel} that contains a
2608 @code{const_int} for each of the subparts of the result vector, giving the
2609 number of the source subpart that should be stored into it.
2610
2611 @findex vec_concat
2612 @item (vec_concat:@var{m} @var{vec1} @var{vec2})
2613 Describes a vector concat operation.  The result is a concatenation of the
2614 vectors @var{vec1} and @var{vec2}; its length is the sum of the lengths of
2615 the two inputs.
2616
2617 @findex vec_duplicate
2618 @item (vec_duplicate:@var{m} @var{vec})
2619 This operation converts a small vector into a larger one by duplicating the
2620 input values.  The output vector mode must have the same submodes as the
2621 input vector mode, and the number of output parts must be an integer multiple
2622 of the number of input parts.
2623
2624 @end table
2625
2626 @node Conversions
2627 @section Conversions
2628 @cindex conversions
2629 @cindex machine mode conversions
2630
2631 All conversions between machine modes must be represented by
2632 explicit conversion operations.  For example, an expression
2633 which is the sum of a byte and a full word cannot be written as
2634 @code{(plus:SI (reg:QI 34) (reg:SI 80))} because the @code{plus}
2635 operation requires two operands of the same machine mode.
2636 Therefore, the byte-sized operand is enclosed in a conversion
2637 operation, as in
2638
2639 @smallexample
2640 (plus:SI (sign_extend:SI (reg:QI 34)) (reg:SI 80))
2641 @end smallexample
2642
2643 The conversion operation is not a mere placeholder, because there
2644 may be more than one way of converting from a given starting mode
2645 to the desired final mode.  The conversion operation code says how
2646 to do it.
2647
2648 For all conversion operations, @var{x} must not be @code{VOIDmode}
2649 because the mode in which to do the conversion would not be known.
2650 The conversion must either be done at compile-time or @var{x}
2651 must be placed into a register.
2652
2653 @table @code
2654 @findex sign_extend
2655 @item (sign_extend:@var{m} @var{x})
2656 Represents the result of sign-extending the value @var{x}
2657 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2658 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2659
2660 @findex zero_extend
2661 @item (zero_extend:@var{m} @var{x})
2662 Represents the result of zero-extending the value @var{x}
2663 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2664 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2665
2666 @findex float_extend
2667 @item (float_extend:@var{m} @var{x})
2668 Represents the result of extending the value @var{x}
2669 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2670 and @var{x} a floating point value of a mode narrower than @var{m}.
2671
2672 @findex truncate
2673 @item (truncate:@var{m} @var{x})
2674 Represents the result of truncating the value @var{x}
2675 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2676 and @var{x} a fixed-point value of a mode wider than @var{m}.
2677
2678 @findex ss_truncate
2679 @item (ss_truncate:@var{m} @var{x})
2680 Represents the result of truncating the value @var{x}
2681 to machine mode @var{m}, using signed saturation in the case of
2682 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2683 modes.
2684
2685 @findex us_truncate
2686 @item (us_truncate:@var{m} @var{x})
2687 Represents the result of truncating the value @var{x}
2688 to machine mode @var{m}, using unsigned saturation in the case of
2689 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2690 modes.
2691
2692 @findex float_truncate
2693 @item (float_truncate:@var{m} @var{x})
2694 Represents the result of truncating the value @var{x}
2695 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2696 and @var{x} a floating point value of a mode wider than @var{m}.
2697
2698 @findex float
2699 @item (float:@var{m} @var{x})
2700 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2701 regarded as signed, to floating point mode @var{m}.
2702
2703 @findex unsigned_float
2704 @item (unsigned_float:@var{m} @var{x})
2705 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2706 regarded as unsigned, to floating point mode @var{m}.
2707
2708 @findex fix
2709 @item (fix:@var{m} @var{x})
2710 When @var{m} is a fixed point mode, represents the result of
2711 converting floating point value @var{x} to mode @var{m}, regarded as
2712 signed.  How rounding is done is not specified, so this operation may
2713 be used validly in compiling C code only for integer-valued operands.
2714
2715 @findex unsigned_fix
2716 @item (unsigned_fix:@var{m} @var{x})
2717 Represents the result of converting floating point value @var{x} to
2718 fixed point mode @var{m}, regarded as unsigned.  How rounding is done
2719 is not specified.
2720
2721 @findex fix
2722 @item (fix:@var{m} @var{x})
2723 When @var{m} is a floating point mode, represents the result of
2724 converting floating point value @var{x} (valid for mode @var{m}) to an
2725 integer, still represented in floating point mode @var{m}, by rounding
2726 towards zero.
2727
2728 @findex fract_convert
2729 @item (fract_convert:@var{m} @var{x})
2730 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2731 fixed-point mode @var{m}, signed integer value @var{x} to
2732 fixed-point mode @var{m}, floating-point value @var{x} to
2733 fixed-point mode @var{m}, fixed-point value @var{x} to integer mode @var{m}
2734 regarded as signed, or fixed-point value @var{x} to floating-point mode @var{m}.
2735 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
2736
2737 @findex sat_fract
2738 @item (sat_fract:@var{m} @var{x})
2739 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2740 fixed-point mode @var{m}, signed integer value @var{x} to
2741 fixed-point mode @var{m}, or floating-point value @var{x} to
2742 fixed-point mode @var{m}.
2743 When overflows or underflows happen, the results are saturated to the
2744 maximum or the minimum.
2745
2746 @findex unsigned_fract_convert
2747 @item (unsigned_fract_convert:@var{m} @var{x})
2748 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2749 integer mode @var{m} regarded as unsigned, or unsigned integer value @var{x} to
2750 fixed-point mode @var{m}.
2751 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
2752
2753 @findex unsigned_sat_fract
2754 @item (unsigned_sat_fract:@var{m} @var{x})
2755 Represents the result of converting unsigned integer value @var{x} to
2756 fixed-point mode @var{m}.
2757 When overflows or underflows happen, the results are saturated to the
2758 maximum or the minimum.
2759 @end table
2760
2761 @node RTL Declarations
2762 @section Declarations
2763 @cindex RTL declarations
2764 @cindex declarations, RTL
2765
2766 Declaration expression codes do not represent arithmetic operations
2767 but rather state assertions about their operands.
2768
2769 @table @code
2770 @findex strict_low_part
2771 @cindex @code{subreg}, in @code{strict_low_part}
2772 @item (strict_low_part (subreg:@var{m} (reg:@var{n} @var{r}) 0))
2773 This expression code is used in only one context: as the destination operand of a
2774 @code{set} expression.  In addition, the operand of this expression
2775 must be a non-paradoxical @code{subreg} expression.
2776
2777 The presence of @code{strict_low_part} says that the part of the
2778 register which is meaningful in mode @var{n}, but is not part of
2779 mode @var{m}, is not to be altered.  Normally, an assignment to such
2780 a subreg is allowed to have undefined effects on the rest of the
2781 register when @var{m} is less than a word.
2782 @end table
2783
2784 @node Side Effects
2785 @section Side Effect Expressions
2786 @cindex RTL side effect expressions
2787
2788 The expression codes described so far represent values, not actions.
2789 But machine instructions never produce values; they are meaningful
2790 only for their side effects on the state of the machine.  Special
2791 expression codes are used to represent side effects.
2792
2793 The body of an instruction is always one of these side effect codes;
2794 the codes described above, which represent values, appear only as
2795 the operands of these.
2796
2797 @table @code
2798 @findex set
2799 @item (set @var{lval} @var{x})
2800 Represents the action of storing the value of @var{x} into the place
2801 represented by @var{lval}.  @var{lval} must be an expression
2802 representing a place that can be stored in: @code{reg} (or @code{subreg},
2803 @code{strict_low_part} or @code{zero_extract}), @code{mem}, @code{pc},
2804 @code{parallel}, or @code{cc0}.
2805
2806 If @var{lval} is a @code{reg}, @code{subreg} or @code{mem}, it has a
2807 machine mode; then @var{x} must be valid for that mode.
2808
2809 If @var{lval} is a @code{reg} whose machine mode is less than the full
2810 width of the register, then it means that the part of the register
2811 specified by the machine mode is given the specified value and the
2812 rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
2813 @var{lval} is a @code{subreg} whose machine mode is narrower than
2814 the mode of the register, the rest of the register can be changed in
2815 an undefined way.
2816
2817 If @var{lval} is a @code{strict_low_part} of a subreg, then the part
2818 of the register specified by the machine mode of the @code{subreg} is
2819 given the value @var{x} and the rest of the register is not changed.
2820
2821 If @var{lval} is a @code{zero_extract}, then the referenced part of
2822 the bit-field (a memory or register reference) specified by the
2823 @code{zero_extract} is given the value @var{x} and the rest of the
2824 bit-field is not changed.  Note that @code{sign_extract} can not
2825 appear in @var{lval}.
2826
2827 If @var{lval} is @code{(cc0)}, it has no machine mode, and @var{x} may
2828 be either a @code{compare} expression or a value that may have any mode.
2829 The latter case represents a ``test'' instruction.  The expression
2830 @code{(set (cc0) (reg:@var{m} @var{n}))} is equivalent to
2831 @code{(set (cc0) (compare (reg:@var{m} @var{n}) (const_int 0)))}.
2832 Use the former expression to save space during the compilation.
2833
2834 If @var{lval} is a @code{parallel}, it is used to represent the case of
2835 a function returning a structure in multiple registers.  Each element
2836 of the @code{parallel} is an @code{expr_list} whose first operand is a
2837 @code{reg} and whose second operand is a @code{const_int} representing the
2838 offset (in bytes) into the structure at which the data in that register
2839 corresponds.  The first element may be null to indicate that the structure
2840 is also passed partly in memory.
2841
2842 @cindex jump instructions and @code{set}
2843 @cindex @code{if_then_else} usage
2844 If @var{lval} is @code{(pc)}, we have a jump instruction, and the
2845 possibilities for @var{x} are very limited.  It may be a
2846 @code{label_ref} expression (unconditional jump).  It may be an
2847 @code{if_then_else} (conditional jump), in which case either the
2848 second or the third operand must be @code{(pc)} (for the case which
2849 does not jump) and the other of the two must be a @code{label_ref}
2850 (for the case which does jump).  @var{x} may also be a @code{mem} or
2851 @code{(plus:SI (pc) @var{y})}, where @var{y} may be a @code{reg} or a
2852 @code{mem}; these unusual patterns are used to represent jumps through
2853 branch tables.
2854
2855 If @var{lval} is neither @code{(cc0)} nor @code{(pc)}, the mode of
2856 @var{lval} must not be @code{VOIDmode} and the mode of @var{x} must be
2857 valid for the mode of @var{lval}.
2858
2859 @findex SET_DEST
2860 @findex SET_SRC
2861 @var{lval} is customarily accessed with the @code{SET_DEST} macro and
2862 @var{x} with the @code{SET_SRC} macro.
2863
2864 @findex return
2865 @item (return)
2866 As the sole expression in a pattern, represents a return from the
2867 current function, on machines where this can be done with one
2868 instruction, such as VAXen.  On machines where a multi-instruction
2869 ``epilogue'' must be executed in order to return from the function,
2870 returning is done by jumping to a label which precedes the epilogue, and
2871 the @code{return} expression code is never used.
2872
2873 Inside an @code{if_then_else} expression, represents the value to be
2874 placed in @code{pc} to return to the caller.
2875
2876 Note that an insn pattern of @code{(return)} is logically equivalent to
2877 @code{(set (pc) (return))}, but the latter form is never used.
2878
2879 @findex call
2880 @item (call @var{function} @var{nargs})
2881 Represents a function call.  @var{function} is a @code{mem} expression
2882 whose address is the address of the function to be called.
2883 @var{nargs} is an expression which can be used for two purposes: on
2884 some machines it represents the number of bytes of stack argument; on
2885 others, it represents the number of argument registers.
2886
2887 Each machine has a standard machine mode which @var{function} must
2888 have.  The machine description defines macro @code{FUNCTION_MODE} to
2889 expand into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
2890 specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
2891 allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
2892 addressed.
2893
2894 @findex clobber
2895 @item (clobber @var{x})
2896 Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
2897 undescribed value into @var{x}, which must be a @code{reg},
2898 @code{scratch}, @code{parallel} or @code{mem} expression.
2899
2900 One place this is used is in string instructions that store standard
2901 values into particular hard registers.  It may not be worth the
2902 trouble to describe the values that are stored, but it is essential to
2903 inform the compiler that the registers will be altered, lest it
2904 attempt to keep data in them across the string instruction.
2905
2906 If @var{x} is @code{(mem:BLK (const_int 0))} or
2907 @code{(mem:BLK (scratch))}, it means that all memory
2908 locations must be presumed clobbered.  If @var{x} is a @code{parallel},
2909 it has the same meaning as a @code{parallel} in a @code{set} expression.
2910
2911 Note that the machine description classifies certain hard registers as
2912 ``call-clobbered''.  All function call instructions are assumed by
2913 default to clobber these registers, so there is no need to use
2914 @code{clobber} expressions to indicate this fact.  Also, each function
2915 call is assumed to have the potential to alter any memory location,
2916 unless the function is declared @code{const}.
2917
2918 If the last group of expressions in a @code{parallel} are each a
2919 @code{clobber} expression whose arguments are @code{reg} or
2920 @code{match_scratch} (@pxref{RTL Template}) expressions, the combiner
2921 phase can add the appropriate @code{clobber} expressions to an insn it
2922 has constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
2923
2924 This feature can be used, for example, on a machine that whose multiply
2925 and add instructions don't use an MQ register but which has an
2926 add-accumulate instruction that does clobber the MQ register.  Similarly,
2927 a combined instruction might require a temporary register while the
2928 constituent instructions might not.
2929
2930 When a @code{clobber} expression for a register appears inside a
2931 @code{parallel} with other side effects, the register allocator
2932 guarantees that the register is unoccupied both before and after that
2933 insn.  However, the reload phase may allocate a register used for one of
2934 the inputs unless the @samp{&} constraint is specified for the selected
2935 alternative (@pxref{Modifiers}).  You can clobber either a specific hard
2936 register, a pseudo register, or a @code{scratch} expression; in the
2937 latter two cases, GCC will allocate a hard register that is available
2938 there for use as a temporary.
2939
2940 For instructions that require a temporary register, you should use
2941 @code{scratch} instead of a pseudo-register because this will allow the
2942 combiner phase to add the @code{clobber} when required.  You do this by
2943 coding (@code{clobber} (@code{match_scratch} @dots{})).  If you do
2944 clobber a pseudo register, use one which appears nowhere else---generate
2945 a new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE@.
2946
2947 There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
2948 @code{parallel}: when one of the input operands of the insn is also
2949 clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo register in
2950 the clobber and elsewhere in the insn produces the expected results.
2951
2952 @findex use
2953 @item (use @var{x})
2954 Represents the use of the value of @var{x}.  It indicates that the
2955 value in @var{x} at this point in the program is needed, even though
2956 it may not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will
2957 not attempt to delete previous instructions whose only effect is to
2958 store a value in @var{x}.  @var{x} must be a @code{reg} expression.
2959
2960 In some situations, it may be tempting to add a @code{use} of a
2961 register in a @code{parallel} to describe a situation where the value
2962 of a special register will modify the behavior of the instruction.
2963 An hypothetical example might be a pattern for an addition that can
2964 either wrap around or use saturating addition depending on the value
2965 of a special control register:
2966
2967 @smallexample
2968 (parallel [(set (reg:SI 2) (unspec:SI [(reg:SI 3)
2969                                        (reg:SI 4)] 0))
2970            (use (reg:SI 1))])
2971 @end smallexample
2972
2973 @noindent
2974
2975 This will not work, several of the optimizers only look at expressions
2976 locally; it is very likely that if you have multiple insns with
2977 identical inputs to the @code{unspec}, they will be optimized away even
2978 if register 1 changes in between.
2979
2980 This means that @code{use} can @emph{only} be used to describe
2981 that the register is live.  You should think twice before adding
2982 @code{use} statements, more often you will want to use @code{unspec}
2983 instead.  The @code{use} RTX is most commonly useful to describe that
2984 a fixed register is implicitly used in an insn.  It is also safe to use
2985 in patterns where the compiler knows for other reasons that the result
2986 of the whole pattern is variable, such as @samp{movmem@var{m}} or
2987 @samp{call} patterns.
2988
2989 During the reload phase, an insn that has a @code{use} as pattern
2990 can carry a reg_equal note.  These @code{use} insns will be deleted
2991 before the reload phase exits.
2992
2993 During the delayed branch scheduling phase, @var{x} may be an insn.
2994 This indicates that @var{x} previously was located at this place in the
2995 code and its data dependencies need to be taken into account.  These
2996 @code{use} insns will be deleted before the delayed branch scheduling
2997 phase exits.
2998
2999 @findex parallel
3000 @item (parallel [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
3001 Represents several side effects performed in parallel.  The square
3002 brackets stand for a vector; the operand of @code{parallel} is a
3003 vector of expressions.  @var{x0}, @var{x1} and so on are individual
3004 side effect expressions---expressions of code @code{set}, @code{call},
3005 @code{return}, @code{clobber} or @code{use}.
3006
3007 ``In parallel'' means that first all the values used in the individual
3008 side-effects are computed, and second all the actual side-effects are
3009 performed.  For example,
3010
3011 @smallexample
3012 (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
3013            (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
3014 @end smallexample
3015
3016 @noindent
3017 says unambiguously that the values of hard register 1 and the memory
3018 location addressed by it are interchanged.  In both places where
3019 @code{(reg:SI 1)} appears as a memory address it refers to the value
3020 in register 1 @emph{before} the execution of the insn.
3021
3022 It follows that it is @emph{incorrect} to use @code{parallel} and
3023 expect the result of one @code{set} to be available for the next one.
3024 For example, people sometimes attempt to represent a jump-if-zero
3025 instruction this way:
3026
3027 @smallexample
3028 (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
3029            (set (pc) (if_then_else
3030                         (eq (cc0) (const_int 0))
3031                         (label_ref @dots{})
3032                         (pc)))])
3033 @end smallexample
3034
3035 @noindent
3036 But this is incorrect, because it says that the jump condition depends
3037 on the condition code value @emph{before} this instruction, not on the
3038 new value that is set by this instruction.
3039
3040 @cindex peephole optimization, RTL representation
3041 Peephole optimization, which takes place together with final assembly
3042 code output, can produce insns whose patterns consist of a @code{parallel}
3043 whose elements are the operands needed to output the resulting
3044 assembler code---often @code{reg}, @code{mem} or constant expressions.
3045 This would not be well-formed RTL at any other stage in compilation,
3046 but it is ok then because no further optimization remains to be done.
3047 However, the definition of the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}, if
3048 any, must deal with such insns if you define any peephole optimizations.
3049
3050 @findex cond_exec
3051 @item (cond_exec [@var{cond} @var{expr}])
3052 Represents a conditionally executed expression.  The @var{expr} is
3053 executed only if the @var{cond} is nonzero.  The @var{cond} expression
3054 must not have side-effects, but the @var{expr} may very well have
3055 side-effects.
3056
3057 @findex sequence
3058 @item (sequence [@var{insns} @dots{}])
3059 Represents a sequence of insns.  Each of the @var{insns} that appears
3060 in the vector is suitable for appearing in the chain of insns, so it
3061 must be an @code{insn}, @code{jump_insn}, @code{call_insn},
3062 @code{code_label}, @code{barrier} or @code{note}.
3063
3064 A @code{sequence} RTX is never placed in an actual insn during RTL
3065 generation.  It represents the sequence of insns that result from a
3066 @code{define_expand} @emph{before} those insns are passed to
3067 @code{emit_insn} to insert them in the chain of insns.  When actually
3068 inserted, the individual sub-insns are separated out and the
3069 @code{sequence} is forgotten.
3070
3071 After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the insns that
3072 reside in its delay slots are grouped together into a @code{sequence}.
3073 The insn requiring the delay slot is the first insn in the vector;
3074 subsequent insns are to be placed in the delay slot.
3075
3076 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is set on an insn in a delay slot to
3077 indicate that a branch insn should be used that will conditionally annul
3078 the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
3079 @code{INSN_FROM_TARGET_P} indicates that the insn is from the target of
3080 the branch and should be executed only if the branch is taken; otherwise
3081 the insn should be executed only if the branch is not taken.
3082 @xref{Delay Slots}.
3083 @end table
3084
3085 These expression codes appear in place of a side effect, as the body of
3086 an insn, though strictly speaking they do not always describe side
3087 effects as such:
3088
3089 @table @code
3090 @findex asm_input
3091 @item (asm_input @var{s})
3092 Represents literal assembler code as described by the string @var{s}.
3093
3094 @findex unspec
3095 @findex unspec_volatile
3096 @item (unspec [@var{operands} @dots{}] @var{index})
3097 @itemx (unspec_volatile [@var{operands} @dots{}] @var{index})
3098 Represents a machine-specific operation on @var{operands}.  @var{index}
3099 selects between multiple machine-specific operations.
3100 @code{unspec_volatile} is used for volatile operations and operations
3101 that may trap; @code{unspec} is used for other operations.
3102
3103 These codes may appear inside a @code{pattern} of an
3104 insn, inside a @code{parallel}, or inside an expression.
3105
3106 @findex addr_vec
3107 @item (addr_vec:@var{m} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
3108 Represents a table of jump addresses.  The vector elements @var{lr0},
3109 etc., are @code{label_ref} expressions.  The mode @var{m} specifies
3110 how much space is given to each address; normally @var{m} would be
3111 @code{Pmode}.
3112
3113 @findex addr_diff_vec
3114 @item (addr_diff_vec:@var{m} @var{base} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}] @var{min} @var{max} @var{flags})
3115 Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
3116 @var{base}.  The vector elements @var{lr0}, etc., are @code{label_ref}
3117 expressions and so is @var{base}.  The mode @var{m} specifies how much
3118 space is given to each address-difference.  @var{min} and @var{max}
3119 are set up by branch shortening and hold a label with a minimum and a
3120 maximum address, respectively.  @var{flags} indicates the relative
3121 position of @var{base}, @var{min} and @var{max} to the containing insn
3122 and of @var{min} and @var{max} to @var{base}.  See rtl.def for details.
3123
3124 @findex prefetch
3125 @item (prefetch:@var{m} @var{addr} @var{rw} @var{locality})
3126 Represents prefetch of memory at address @var{addr}.
3127 Operand @var{rw} is 1 if the prefetch is for data to be written, 0 otherwise;
3128 targets that do not support write prefetches should treat this as a normal
3129 prefetch.
3130 Operand @var{locality} specifies the amount of temporal locality; 0 if there
3131 is none or 1, 2, or 3 for increasing levels of temporal locality;
3132 targets that do not support locality hints should ignore this.
3133
3134 This insn is used to minimize cache-miss latency by moving data into a
3135 cache before it is accessed.  It should use only non-faulting data prefetch
3136 instructions.
3137 @end table
3138
3139 @node Incdec
3140 @section Embedded Side-Effects on Addresses
3141 @cindex RTL preincrement
3142 @cindex RTL postincrement
3143 @cindex RTL predecrement
3144 @cindex RTL postdecrement
3145
3146 Six special side-effect expression codes appear as memory addresses.
3147
3148 @table @code
3149 @findex pre_dec
3150 @item (pre_dec:@var{m} @var{x})
3151 Represents the side effect of decrementing @var{x} by a standard
3152 amount and represents also the value that @var{x} has after being
3153 decremented.  @var{x} must be a @code{reg} or @code{mem}, but most
3154 machines allow only a @code{reg}.  @var{m} must be the machine mode
3155 for pointers on the machine in use.  The amount @var{x} is decremented
3156 by is the length in bytes of the machine mode of the containing memory
3157 reference of which this expression serves as the address.  Here is an
3158 example of its use:
3159
3160 @smallexample
3161 (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
3162 @end smallexample
3163
3164 @noindent
3165 This says to decrement pseudo register 39 by the length of a @code{DFmode}
3166 value and use the result to address a @code{DFmode} value.
3167
3168 @findex pre_inc
3169 @item (pre_inc:@var{m} @var{x})
3170 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
3171
3172 @findex post_dec
3173 @item (post_dec:@var{m} @var{x})
3174 Represents the same side effect as @code{pre_dec} but a different
3175 value.  The value represented here is the value @var{x} has @i{before}
3176 being decremented.
3177
3178 @findex post_inc
3179 @item (post_inc:@var{m} @var{x})
3180 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
3181
3182 @findex post_modify
3183 @item (post_modify:@var{m} @var{x} @var{y})
3184
3185 Represents the side effect of setting @var{x} to @var{y} and
3186 represents @var{x} before @var{x} is modified.  @var{x} must be a
3187 @code{reg} or @code{mem}, but most machines allow only a @code{reg}.
3188 @var{m} must be the machine mode for pointers on the machine in use.
3189
3190 The expression @var{y} must be one of three forms:
3191 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{z})},
3192 @code{(minus:@var{m} @var{x} @var{z})}, or
3193 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{i})},
3194 where @var{z} is an index register and @var{i} is a constant.
3195
3196 Here is an example of its use:
3197
3198 @smallexample
3199 (mem:SF (post_modify:SI (reg:SI 42) (plus (reg:SI 42)
3200                                           (reg:SI 48))))
3201 @end smallexample
3202
3203 This says to modify pseudo register 42 by adding the contents of pseudo
3204 register 48 to it, after the use of what ever 42 points to.
3205
3206 @findex pre_modify
3207 @item (pre_modify:@var{m} @var{x} @var{expr})
3208 Similar except side effects happen before the use.
3209 @end table
3210
3211 These embedded side effect expressions must be used with care.  Instruction
3212 patterns may not use them.  Until the @samp{flow} pass of the compiler,
3213 they may occur only to represent pushes onto the stack.  The @samp{flow}
3214 pass finds cases where registers are incremented or decremented in one
3215 instruction and used as an address shortly before or after; these cases are
3216 then transformed to use pre- or post-increment or -decrement.
3217
3218 If a register used as the operand of these expressions is used in
3219 another address in an insn, the original value of the register is used.
3220 Uses of the register outside of an address are not permitted within the
3221 same insn as a use in an embedded side effect expression because such
3222 insns behave differently on different machines and hence must be treated
3223 as ambiguous and disallowed.
3224
3225 An instruction that can be represented with an embedded side effect
3226 could also be represented using @code{parallel} containing an additional
3227 @code{set} to describe how the address register is altered.  This is not
3228 done because machines that allow these operations at all typically
3229 allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
3230 additional parallel stores would require doubling the number of entries
3231 in the machine description.
3232
3233 @node Assembler
3234 @section Assembler Instructions as Expressions
3235 @cindex assembler instructions in RTL
3236
3237 @cindex @code{asm_operands}, usage
3238 The RTX code @code{asm_operands} represents a value produced by a
3239 user-specified assembler instruction.  It is used to represent
3240 an @code{asm} statement with arguments.  An @code{asm} statement with
3241 a single output operand, like this:
3242
3243 @smallexample
3244 asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
3245 @end smallexample
3246
3247 @noindent
3248 is represented using a single @code{asm_operands} RTX which represents
3249 the value that is stored in @code{outputvar}:
3250
3251 @smallexample
3252 (set @var{rtx-for-outputvar}
3253      (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
3254                    [@var{rtx-for-addition-result} @var{rtx-for-*z}]
3255                    [(asm_input:@var{m1} "g")
3256                     (asm_input:@var{m2} "di")]))
3257 @end smallexample
3258
3259 @noindent
3260 Here the operands of the @code{asm_operands} RTX are the assembler
3261 template string, the output-operand's constraint, the index-number of the
3262 output operand among the output operands specified, a vector of input
3263 operand RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The
3264 mode @var{m1} is the mode of the sum @code{x+y}; @var{m2} is that of
3265 @code{*z}.
3266
3267 When an @code{asm} statement has multiple output values, its insn has
3268 several such @code{set} RTX's inside of a @code{parallel}.  Each @code{set}
3269 contains a @code{asm_operands}; all of these share the same assembler
3270 template and vectors, but each contains the constraint for the respective
3271 output operand.  They are also distinguished by the output-operand index
3272 number, which is 0, 1, @dots{} for successive output operands.
3273
3274 @node Insns
3275 @section Insns
3276 @cindex insns
3277
3278 The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
3279 chain of objects called @dfn{insns}.  Insns are expressions with
3280 special codes that are used for no other purpose.  Some insns are
3281 actual instructions; others represent dispatch tables for @code{switch}
3282 statements; others represent labels to jump to or various sorts of
3283 declarative information.
3284
3285 In addition to its own specific data, each insn must have a unique
3286 id-number that distinguishes it from all other insns in the current
3287 function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
3288 same id-number may be present in multiple places in a function, but
3289 these copies will always be identical and will only appear inside a
3290 @code{sequence}), and chain pointers to the preceding and following
3291 insns.  These three fields occupy the same position in every insn,
3292 independent of the expression code of the insn.  They could be accessed
3293 with @code{XEXP} and @code{XINT}, but instead three special macros are
3294 always used:
3295
3296 @table @code
3297 @findex INSN_UID
3298 @item INSN_UID (@var{i})
3299 Accesses the unique id of insn @var{i}.
3300
3301 @findex PREV_INSN
3302 @item PREV_INSN (@var{i})
3303 Accesses the chain pointer to the insn preceding @var{i}.
3304 If @var{i} is the first insn, this is a null pointer.
3305
3306 @findex NEXT_INSN
3307 @item NEXT_INSN (@var{i})
3308 Accesses the chain pointer to the insn following @var{i}.
3309 If @var{i} is the last insn, this is a null pointer.
3310 @end table
3311
3312 @findex get_insns
3313 @findex get_last_insn
3314 The first insn in the chain is obtained by calling @code{get_insns}; the
3315 last insn is the result of calling @code{get_last_insn}.  Within the
3316 chain delimited by these insns, the @code{NEXT_INSN} and
3317 @code{PREV_INSN} pointers must always correspond: if @var{insn} is not
3318 the first insn,
3319
3320 @smallexample
3321 NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
3322 @end smallexample
3323
3324 @noindent
3325 is always true and if @var{insn} is not the last insn,
3326
3327 @smallexample
3328 PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
3329 @end smallexample
3330
3331 @noindent
3332 is always true.
3333
3334 After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
3335 @code{sequence} expressions, which contain a vector of insns.  The value
3336 of @code{NEXT_INSN} in all but the last of these insns is the next insn
3337 in the vector; the value of @code{NEXT_INSN} of the last insn in the vector
3338 is the same as the value of @code{NEXT_INSN} for the @code{sequence} in
3339 which it is contained.  Similar rules apply for @code{PREV_INSN}.
3340
3341 This means that the above invariants are not necessarily true for insns
3342 inside @code{sequence} expressions.  Specifically, if @var{insn} is the
3343 first insn in a @code{sequence}, @code{NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn}))}
3344 is the insn containing the @code{sequence} expression, as is the value
3345 of @code{PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn}))} if @var{insn} is the last
3346 insn in the @code{sequence} expression.  You can use these expressions
3347 to find the containing @code{sequence} expression.
3348
3349 Every insn has one of the following six expression codes:
3350
3351 @table @code
3352 @findex insn
3353 @item insn
3354 The expression code @code{insn} is used for instructions that do not jump
3355 and do not do function calls.  @code{sequence} expressions are always
3356 contained in insns with code @code{insn} even if one of those insns
3357 should jump or do function calls.
3358
3359 Insns with code @code{insn} have four additional fields beyond the three
3360 mandatory ones listed above.  These four are described in a table below.
3361
3362 @findex jump_insn
3363 @item jump_insn
3364 The expression code @code{jump_insn} is used for instructions that may
3365 jump (or, more generally, may contain @code{label_ref} expressions to
3366 which @code{pc} can be set in that instruction).  If there is an
3367 instruction to return from the current function, it is recorded as a
3368 @code{jump_insn}.
3369
3370 @findex JUMP_LABEL
3371 @code{jump_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3372 accessed in the same way and in addition contain a field
3373 @code{JUMP_LABEL} which is defined once jump optimization has completed.
3374
3375 For simple conditional and unconditional jumps, this field contains
3376 the @code{code_label} to which this insn will (possibly conditionally)
3377 branch.  In a more complex jump, @code{JUMP_LABEL} records one of the
3378 labels that the insn refers to; other jump target labels are recorded
3379 as @code{REG_LABEL_TARGET} notes.  The exception is @code{addr_vec}
3380 and @code{addr_diff_vec}, where @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}
3381 and the only way to find the labels is to scan the entire body of the
3382 insn.
3383
3384 Return insns count as jumps, but since they do not refer to any
3385 labels, their @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}.
3386
3387 @findex call_insn
3388 @item call_insn
3389 The expression code @code{call_insn} is used for instructions that may do
3390 function calls.  It is important to distinguish these instructions because
3391 they imply that certain registers and memory locations may be altered
3392 unpredictably.
3393
3394 @findex CALL_INSN_FUNCTION_USAGE
3395 @code{call_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3396 accessed in the same way and in addition contain a field
3397 @code{CALL_INSN_FUNCTION_USAGE}, which contains a list (chain of
3398 @code{expr_list} expressions) containing @code{use} and @code{clobber}
3399 expressions that denote hard registers and @code{MEM}s used or
3400 clobbered by the called function.
3401
3402 A @code{MEM} generally points to a stack slots in which arguments passed
3403 to the libcall by reference (@pxref{Register Arguments,
3404 TARGET_PASS_BY_REFERENCE}) are stored.  If the argument is
3405 caller-copied (@pxref{Register Arguments, TARGET_CALLEE_COPIES}),
3406 the stack slot will be mentioned in @code{CLOBBER} and @code{USE}
3407 entries; if it's callee-copied, only a @code{USE} will appear, and the
3408 @code{MEM} may point to addresses that are not stack slots.
3409
3410 @code{CLOBBER}ed registers in this list augment registers specified in
3411 @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register Basics}).
3412
3413 @findex code_label
3414 @findex CODE_LABEL_NUMBER
3415 @item code_label
3416 A @code{code_label} insn represents a label that a jump insn can jump
3417 to.  It contains two special fields of data in addition to the three
3418 standard ones.  @code{CODE_LABEL_NUMBER} is used to hold the @dfn{label
3419 number}, a number that identifies this label uniquely among all the
3420 labels in the compilation (not just in the current function).
3421 Ultimately, the label is represented in the assembler output as an
3422 assembler label, usually of the form @samp{L@var{n}} where @var{n} is
3423 the label number.
3424
3425 When a @code{code_label} appears in an RTL expression, it normally
3426 appears within a @code{label_ref} which represents the address of
3427 the label, as a number.
3428
3429 Besides as a @code{code_label}, a label can also be represented as a
3430 @code{note} of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
3431
3432 @findex LABEL_NUSES
3433 The field @code{LABEL_NUSES} is only defined once the jump optimization
3434 phase is completed.  It contains the number of times this label is
3435 referenced in the current function.
3436
3437 @findex LABEL_KIND
3438 @findex SET_LABEL_KIND
3439 @findex LABEL_ALT_ENTRY_P
3440 @cindex alternate entry points
3441 The field @code{LABEL_KIND} differentiates four different types of
3442 labels: @code{LABEL_NORMAL}, @code{LABEL_STATIC_ENTRY},
3443 @code{LABEL_GLOBAL_ENTRY}, and @code{LABEL_WEAK_ENTRY}.  The only labels
3444 that do not have type @code{LABEL_NORMAL} are @dfn{alternate entry
3445 points} to the current function.  These may be static (visible only in
3446 the containing translation unit), global (exposed to all translation
3447 units), or weak (global, but can be overridden by another symbol with the
3448 same name).
3449
3450 Much of the compiler treats all four kinds of label identically.  Some
3451 of it needs to know whether or not a label is an alternate entry point;
3452 for this purpose, the macro @code{LABEL_ALT_ENTRY_P} is provided.  It is
3453 equivalent to testing whether @samp{LABEL_KIND (label) == LABEL_NORMAL}.
3454 The only place that cares about the distinction between static, global,
3455 and weak alternate entry points, besides the front-end code that creates
3456 them, is the function @code{output_alternate_entry_point}, in
3457 @file{final.c}.
3458
3459 To set the kind of a label, use the @code{SET_LABEL_KIND} macro.
3460
3461 @findex barrier
3462 @item barrier
3463 Barriers are placed in the instruction stream when control cannot flow
3464 past them.  They are placed after unconditional jump instructions to
3465 indicate that the jumps are unconditional and after calls to
3466 @code{volatile} functions, which do not return (e.g., @code{exit}).
3467 They contain no information beyond the three standard fields.
3468
3469 @findex note
3470 @findex NOTE_LINE_NUMBER
3471 @findex NOTE_SOURCE_FILE
3472 @item note
3473 @code{note} insns are used to represent additional debugging and
3474 declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
3475 integer which is accessed with the macro @code{NOTE_LINE_NUMBER} and a
3476 string accessed with @code{NOTE_SOURCE_FILE}.
3477
3478 If @code{NOTE_LINE_NUMBER} is positive, the note represents the
3479 position of a source line and @code{NOTE_SOURCE_FILE} is the source file name
3480 that the line came from.  These notes control generation of line
3481 number data in the assembler output.
3482
3483 Otherwise, @code{NOTE_LINE_NUMBER} is not really a line number but a
3484 code with one of the following values (and @code{NOTE_SOURCE_FILE}
3485 must contain a null pointer):
3486
3487 @table @code
3488 @findex NOTE_INSN_DELETED
3489 @item NOTE_INSN_DELETED
3490 Such a note is completely ignorable.  Some passes of the compiler
3491 delete insns by altering them into notes of this kind.
3492
3493 @findex NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3494 @item NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3495 This marks what used to be a @code{code_label}, but was not used for other
3496 purposes than taking its address and was transformed to mark that no
3497 code jumps to it.
3498
3499 @findex NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3500 @findex NOTE_INSN_BLOCK_END
3501 @item NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3502 @itemx NOTE_INSN_BLOCK_END
3503 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3504 of a level of scoping of variable names.  They control the output
3505 of debugging information.
3506
3507 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3508 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_END
3509 @item NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3510 @itemx NOTE_INSN_EH_REGION_END
3511 These types of notes indicate the position of the beginning and end of a
3512 level of scoping for exception handling.  @code{NOTE_BLOCK_NUMBER}
3513 identifies which @code{CODE_LABEL} or @code{note} of type
3514 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} is associated with the given region.
3515
3516 @findex NOTE_INSN_LOOP_BEG
3517 @findex NOTE_INSN_LOOP_END
3518 @item NOTE_INSN_LOOP_BEG
3519 @itemx NOTE_INSN_LOOP_END
3520 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3521 of a @code{while} or @code{for} loop.  They enable the loop optimizer
3522 to find loops quickly.
3523
3524 @findex NOTE_INSN_LOOP_CONT
3525 @item NOTE_INSN_LOOP_CONT
3526 Appears at the place in a loop that @code{continue} statements jump to.
3527
3528 @findex NOTE_INSN_LOOP_VTOP
3529 @item NOTE_INSN_LOOP_VTOP
3530 This note indicates the place in a loop where the exit test begins for
3531 those loops in which the exit test has been duplicated.  This position
3532 becomes another virtual start of the loop when considering loop
3533 invariants.
3534
3535 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3536 @item NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3537 Appears at the start of the function body, after the function
3538 prologue.
3539
3540 @end table
3541
3542 These codes are printed symbolically when they appear in debugging dumps.
3543 @end table
3544
3545 @cindex @code{TImode}, in @code{insn}
3546 @cindex @code{HImode}, in @code{insn}
3547 @cindex @code{QImode}, in @code{insn}
3548 The machine mode of an insn is normally @code{VOIDmode}, but some
3549 phases use the mode for various purposes.
3550
3551 The common subexpression elimination pass sets the mode of an insn to
3552 @code{QImode} when it is the first insn in a block that has already
3553 been processed.
3554
3555 The second Haifa scheduling pass, for targets that can multiple issue,
3556 sets the mode of an insn to @code{TImode} when it is believed that the
3557 instruction begins an issue group.  That is, when the instruction
3558 cannot issue simultaneously with the previous.  This may be relied on
3559 by later passes, in particular machine-dependent reorg.
3560
3561 Here is a table of the extra fields of @code{insn}, @code{jump_insn}
3562 and @code{call_insn} insns:
3563
3564 @table @code
3565 @findex PATTERN
3566 @item PATTERN (@var{i})
3567 An expression for the side effect performed by this insn.  This must be
3568 one of the following codes: @code{set}, @code{call}, @code{use},
3569 @code{clobber}, @code{return}, @code{asm_input}, @code{asm_output},
3570 @code{addr_vec}, @code{addr_diff_vec}, @code{trap_if}, @code{unspec},
3571 @code{unspec_volatile}, @code{parallel}, @code{cond_exec}, or @code{sequence}.  If it is a @code{parallel},
3572 each element of the @code{parallel} must be one these codes, except that
3573 @code{parallel} expressions cannot be nested and @code{addr_vec} and
3574 @code{addr_diff_vec} are not permitted inside a @code{parallel} expression.
3575
3576 @findex INSN_CODE
3577 @item INSN_CODE (@var{i})
3578 An integer that says which pattern in the machine description matches
3579 this insn, or @minus{}1 if the matching has not yet been attempted.
3580
3581 Such matching is never attempted and this field remains @minus{}1 on an insn
3582 whose pattern consists of a single @code{use}, @code{clobber},
3583 @code{asm_input}, @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} expression.
3584
3585 @findex asm_noperands
3586 Matching is also never attempted on insns that result from an @code{asm}
3587 statement.  These contain at least one @code{asm_operands} expression.
3588 The function @code{asm_noperands} returns a non-negative value for
3589 such insns.
3590
3591 In the debugging output, this field is printed as a number followed by
3592 a symbolic representation that locates the pattern in the @file{md}
3593 file as some small positive or negative offset from a named pattern.
3594
3595 @findex LOG_LINKS
3596 @item LOG_LINKS (@var{i})
3597 A list (chain of @code{insn_list} expressions) giving information about
3598 dependencies between instructions within a basic block.  Neither a jump
3599 nor a label may come between the related insns.  These are only used by
3600 the schedulers and by combine.  This is a deprecated data structure.
3601 Def-use and use-def chains are now preferred. 
3602
3603 @findex REG_NOTES
3604 @item REG_NOTES (@var{i})
3605 A list (chain of @code{expr_list} and @code{insn_list} expressions)
3606 giving miscellaneous information about the insn.  It is often
3607 information pertaining to the registers used in this insn.
3608 @end table
3609
3610 The @code{LOG_LINKS} field of an insn is a chain of @code{insn_list}
3611 expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn,
3612 and the second is another @code{insn_list} expression (the next one in
3613 the chain).  The last @code{insn_list} in the chain has a null pointer
3614 as second operand.  The significant thing about the chain is which
3615 insns appear in it (as first operands of @code{insn_list}
3616 expressions).  Their order is not significant.
3617
3618 This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a null
3619 pointer until then.  Flow only adds links for those data dependencies
3620 which can be used for instruction combination.  For each insn, the flow
3621 analysis pass adds a link to insns which store into registers values
3622 that are used for the first time in this insn.
3623
3624 The @code{REG_NOTES} field of an insn is a chain similar to the
3625 @code{LOG_LINKS} field but it includes @code{expr_list} expressions in
3626 addition to @code{insn_list} expressions.  There are several kinds of
3627 register notes, which are distinguished by the machine mode, which in a
3628 register note is really understood as being an @code{enum reg_note}.
3629 The first operand @var{op} of the note is data whose meaning depends on
3630 the kind of note.
3631
3632 @findex REG_NOTE_KIND
3633 @findex PUT_REG_NOTE_KIND
3634 The macro @code{REG_NOTE_KIND (@var{x})} returns the kind of
3635 register note.  Its counterpart, the macro @code{PUT_REG_NOTE_KIND
3636 (@var{x}, @var{newkind})} sets the register note type of @var{x} to be
3637 @var{newkind}.
3638
3639 Register notes are of three classes: They may say something about an
3640 input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
3641 they may create a linkage between two insns.  There are also a set
3642 of values that are only used in @code{LOG_LINKS}.
3643
3644 These register notes annotate inputs to an insn:
3645
3646 @table @code
3647 @findex REG_DEAD
3648 @item REG_DEAD
3649 The value in @var{op} dies in this insn; that is to say, altering the
3650 value immediately after this insn would not affect the future behavior
3651 of the program.
3652
3653 It does not follow that the register @var{op} has no useful value after
3654 this insn since @var{op} is not necessarily modified by this insn.
3655 Rather, no subsequent instruction uses the contents of @var{op}.
3656
3657 @findex REG_UNUSED
3658 @item REG_UNUSED
3659 The register @var{op} being set by this insn will not be used in a
3660 subsequent insn.  This differs from a @code{REG_DEAD} note, which
3661 indicates that the value in an input will not be used subsequently.
3662 These two notes are independent; both may be present for the same
3663 register.
3664
3665 @findex REG_INC
3666 @item REG_INC
3667 The register @var{op} is incremented (or decremented; at this level
3668 there is no distinction) by an embedded side effect inside this insn.
3669 This means it appears in a @code{post_inc}, @code{pre_inc},
3670 @code{post_dec} or @code{pre_dec} expression.
3671
3672 @findex REG_NONNEG
3673 @item REG_NONNEG
3674 The register @var{op} is known to have a nonnegative value when this
3675 insn is reached.  This is used so that decrement and branch until zero
3676 instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
3677
3678 The @code{REG_NONNEG} note is added to insns only if the machine
3679 description has a @samp{decrement_and_branch_until_zero} pattern.
3680
3681 @findex REG_LABEL_OPERAND
3682 @item REG_LABEL_OPERAND
3683 This insn uses @var{op}, a @code{code_label} or a @code{note} of type
3684 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}, but is not a @code{jump_insn}, or it
3685 is a @code{jump_insn} that refers to the operand as an ordinary
3686 operand.  The label may still eventually be a jump target, but if so
3687 in an indirect jump in a subsequent insn.  The presence of this note
3688 allows jump optimization to be aware that @var{op} is, in fact, being
3689 used, and flow optimization to build an accurate flow graph.
3690
3691 @findex REG_LABEL_TARGET
3692 @item REG_LABEL_TARGET
3693 This insn is a @code{jump_insn} but not a @code{addr_vec} or
3694 @code{addr_diff_vec}.  It uses @var{op}, a @code{code_label} as a
3695 direct or indirect jump target.  Its purpose is similar to that of
3696 @code{REG_LABEL_OPERAND}.  This note is only present if the insn has
3697 multiple targets; the last label in the insn (in the highest numbered
3698 insn-field) goes into the @code{JUMP_LABEL} field and does not have a
3699 @code{REG_LABEL_TARGET} note.  @xref{Insns, JUMP_LABEL}.
3700
3701 @findex REG_CROSSING_JUMP
3702 @item REG_CROSSING_JUMP
3703 This insn is an branching instruction (either an unconditional jump or
3704 an indirect jump) which crosses between hot and cold sections, which
3705 could potentially be very far apart in the executable.  The presence
3706 of this note indicates to other optimizations that this this branching
3707 instruction should not be ``collapsed'' into a simpler branching
3708 construct.  It is used when the optimization to partition basic blocks
3709 into hot and cold sections is turned on.
3710
3711 @findex REG_SETJMP
3712 @item REG_SETJMP 
3713 Appears attached to each @code{CALL_INSN} to @code{setjmp} or a 
3714 related function.
3715 @end table
3716
3717 The following notes describe attributes of outputs of an insn:
3718
3719 @table @code
3720 @findex REG_EQUIV
3721 @findex REG_EQUAL
3722 @item REG_EQUIV
3723 @itemx REG_EQUAL
3724 This note is only valid on an insn that sets only one register and
3725 indicates that that register will be equal to @var{op} at run time; the
3726 scope of this equivalence differs between the two types of notes.  The
3727 value which the insn explicitly copies into the register may look
3728 different from @var{op}, but they will be equal at run time.  If the
3729 output of the single @code{set} is a @code{strict_low_part} expression,
3730 the note refers to the register that is contained in @code{SUBREG_REG}
3731 of the @code{subreg} expression.
3732
3733 For @code{REG_EQUIV}, the register is equivalent to @var{op} throughout
3734 the entire function, and could validly be replaced in all its
3735 occurrences by @var{op}.  (``Validly'' here refers to the data flow of
3736 the program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
3737 example, when a constant is loaded into a register that is never
3738 assigned any other value, this kind of note is used.
3739
3740 When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a function,
3741 a note of this kind records that the register is equivalent to the stack
3742 slot where the parameter was passed.  Although in this case the register
3743 may be set by other insns, it is still valid to replace the register
3744 by the stack slot throughout the function.
3745
3746 A @code{REG_EQUIV} note is also used on an instruction which copies a
3747 register parameter into a pseudo-register at entry to a function, if
3748 there is a stack slot where that parameter could be stored.  Although
3749 other insns may set the pseudo-register, it is valid for the compiler to
3750 replace the pseudo-register by stack slot throughout the function,
3751 provided the compiler ensures that the stack slot is properly
3752 initialized by making the replacement in the initial copy instruction as
3753 well.  This is used on machines for which the calling convention
3754 allocates stack space for register parameters.  See
3755 @code{REG_PARM_STACK_SPACE} in @ref{Stack Arguments}.
3756
3757 In the case of @code{REG_EQUAL}, the register that is set by this insn
3758 will be equal to @var{op} at run time at the end of this insn but not
3759 necessarily elsewhere in the function.  In this case, @var{op}
3760 is typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence of
3761 insns such as a library call is used to perform an arithmetic operation,
3762 this kind of note is attached to the insn that produces or copies the
3763 final value.
3764
3765 These two notes are used in different ways by the compiler passes.
3766 @code{REG_EQUAL} is used by passes prior to register allocation (such as
3767 common subexpression elimination and loop optimization) to tell them how
3768 to think of that value.  @code{REG_EQUIV} notes are used by register
3769 allocation to indicate that there is an available substitute expression
3770 (either a constant or a @code{mem} expression for the location of a
3771 parameter on the stack) that may be used in place of a register if
3772 insufficient registers are available.
3773
3774 Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
3775 @code{REG_EQUIV} note and are not useful to the early optimization
3776 passes and pseudo registers that are equivalent to a memory location
3777 throughout their entire life, which is not detected until later in
3778 the compilation, all equivalences are initially indicated by an attached
3779 @code{REG_EQUAL} note.  In the early stages of register allocation, a
3780 @code{REG_EQUAL} note is changed into a @code{REG_EQUIV} note if
3781 @var{op} is a constant and the insn represents the only set of its
3782 destination register.
3783
3784 Thus, compiler passes prior to register allocation need only check for
3785 @code{REG_EQUAL} notes and passes subsequent to register allocation
3786 need only check for @code{REG_EQUIV} notes.
3787 @end table
3788
3789 These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs: one
3790 insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which has
3791 the inverse note pointing back to the first insn.
3792
3793 @table @code
3794 @findex REG_CC_SETTER
3795 @findex REG_CC_USER
3796 @item REG_CC_SETTER
3797 @itemx REG_CC_USER
3798 On machines that use @code{cc0}, the insns which set and use @code{cc0}
3799 set and use @code{cc0} are adjacent.  However, when branch delay slot
3800 filling is done, this may no longer be true.  In this case a
3801 @code{REG_CC_USER} note will be placed on the insn setting @code{cc0} to
3802 point to the insn using @code{cc0} and a @code{REG_CC_SETTER} note will
3803 be placed on the insn using @code{cc0} to point to the insn setting
3804 @code{cc0}.
3805 @end table
3806
3807 These values are only used in the @code{LOG_LINKS} field, and indicate
3808 the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
3809 a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
3810 they simply have mode @code{VOIDmode}, and are printed without any
3811 descriptive text.
3812
3813 @table @code
3814 @findex REG_DEP_TRUE
3815 @item REG_DEP_TRUE
3816 This indicates a true dependence (a read after write dependence).
3817
3818 @findex REG_DEP_OUTPUT
3819 @item REG_DEP_OUTPUT
3820 This indicates an output dependence (a write after write dependence).
3821
3822 @findex REG_DEP_ANTI
3823 @item REG_DEP_ANTI
3824 This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
3825
3826 @end table
3827
3828 These notes describe information gathered from gcov profile data.  They
3829 are stored in the @code{REG_NOTES} field of an insn as an
3830 @code{expr_list}.
3831
3832 @table @code
3833 @findex REG_BR_PROB
3834 @item REG_BR_PROB
3835 This is used to specify the ratio of branches to non-branches of a
3836 branch insn according to the profile data.  The value is stored as a
3837 value between 0 and REG_BR_PROB_BASE; larger values indicate a higher
3838 probability that the branch will be taken.
3839
3840 @findex REG_BR_PRED
3841 @item REG_BR_PRED
3842 These notes are found in JUMP insns after delayed branch scheduling
3843 has taken place.  They indicate both the direction and the likelihood
3844 of the JUMP@.  The format is a bitmask of ATTR_FLAG_* values.
3845
3846 @findex REG_FRAME_RELATED_EXPR
3847 @item REG_FRAME_RELATED_EXPR
3848 This is used on an RTX_FRAME_RELATED_P insn wherein the attached expression
3849 is used in place of the actual insn pattern.  This is done in cases where
3850 the pattern is either complex or misleading.
3851 @end table
3852
3853 For convenience, the machine mode in an @code{insn_list} or
3854 @code{expr_list} is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
3855
3856 @findex insn_list
3857 @findex expr_list
3858 The only difference between the expression codes @code{insn_list} and
3859 @code{expr_list} is that the first operand of an @code{insn_list} is
3860 assumed to be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's
3861 unique id; the first operand of an @code{expr_list} is printed in the
3862 ordinary way as an expression.
3863
3864 @node Calls
3865 @section RTL Representation of Function-Call Insns
3866 @cindex calling functions in RTL
3867 @cindex RTL function-call insns
3868 @cindex function-call insns
3869
3870 Insns that call subroutines have the RTL expression code @code{call_insn}.
3871 These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a special
3872 RTL expression code, @code{call}.
3873
3874 @cindex @code{call} usage
3875 A @code{call} expression has two operands, as follows:
3876
3877 @smallexample
3878 (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes})
3879 @end smallexample
3880
3881 @noindent
3882 Here @var{nbytes} is an operand that represents the number of bytes of
3883 argument data being passed to the subroutine, @var{fm} is a machine mode
3884 (which must equal as the definition of the @code{FUNCTION_MODE} macro in
3885 the machine description) and @var{addr} represents the address of the
3886 subroutine.
3887
3888 For a subroutine that returns no value, the @code{call} expression as
3889 shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
3890 also contain @code{use} or @code{clobber} expressions.
3891
3892 @cindex @code{BLKmode}, and function return values
3893 For a subroutine that returns a value whose mode is not @code{BLKmode},
3894 the value is returned in a hard register.  If this register's number is
3895 @var{r}, then the body of the call insn looks like this:
3896
3897 @smallexample
3898 (set (reg:@var{m} @var{r})
3899      (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes}))
3900 @end smallexample
3901
3902 @noindent
3903 This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
3904 appropriate register receives a useful value in this insn.
3905
3906 When a subroutine returns a @code{BLKmode} value, it is handled by
3907 passing to the subroutine the address of a place to store the value.
3908 So the call insn itself does not ``return'' any value, and it has the
3909 same RTL form as a call that returns nothing.
3910
3911 On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
3912 for example to contain the return address.  @code{call_insn} insns
3913 on these machines should have a body which is a @code{parallel}
3914 that contains both the @code{call} expression and @code{clobber}
3915 expressions that indicate which registers are destroyed.  Similarly,
3916 if the call instruction requires some register other than the stack
3917 pointer that is not explicitly mentioned in its RTL, a @code{use}
3918 subexpression should mention that register.
3919
3920 Functions that are called are assumed to modify all registers listed in
3921 the configuration macro @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
3922 Basics}) and, with the exception of @code{const} functions and library
3923 calls, to modify all of memory.
3924
3925 Insns containing just @code{use} expressions directly precede the
3926 @code{call_insn} insn to indicate which registers contain inputs to the
3927 function.  Similarly, if registers other than those in
3928 @code{CALL_USED_REGISTERS} are clobbered by the called function, insns
3929 containing a single @code{clobber} follow immediately after the call to
3930 indicate which registers.
3931
3932 @node Sharing
3933 @section Structure Sharing Assumptions
3934 @cindex sharing of RTL components
3935 @cindex RTL structure sharing assumptions
3936
3937 The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are unique;
3938 there do not exist two distinct objects representing the same value.
3939 In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL expression
3940 object of a certain kind appears in more than one place in the
3941 containing structure.
3942
3943 These assumptions refer to a single function; except for the RTL
3944 objects that describe global variables and external functions,
3945 and a few standard objects such as small integer constants,
3946 no RTL objects are common to two functions.
3947
3948 @itemize @bullet
3949 @cindex @code{reg}, RTL sharing
3950 @item
3951 Each pseudo-register has only a single @code{reg} object to represent it,
3952 and therefore only a single machine mode.
3953
3954 @cindex symbolic label
3955 @cindex @code{symbol_ref}, RTL sharing
3956 @item
3957 For any symbolic label, there is only one @code{symbol_ref} object
3958 referring to it.
3959
3960 @cindex @code{const_int}, RTL sharing
3961 @item
3962 All @code{const_int} expressions with equal values are shared.
3963
3964 @cindex @code{pc}, RTL sharing
3965 @item
3966 There is only one @code{pc} expression.
3967
3968 @cindex @code{cc0}, RTL sharing
3969 @item
3970 There is only one @code{cc0} expression.
3971
3972 @cindex @code{const_double}, RTL sharing
3973 @item
3974 There is only one @code{const_double} expression with value 0 for
3975 each floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
3976
3977 @cindex @code{const_vector}, RTL sharing
3978 @item
3979 There is only one @code{const_vector} expression with value 0 for
3980 each vector mode, be it an integer or a double constant vector.
3981
3982 @cindex @code{label_ref}, RTL sharing
3983 @cindex @code{scratch}, RTL sharing
3984 @item
3985 No @code{label_ref} or @code{scratch} appears in more than one place in
3986 the RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
3987 the insns in the function and assume that each time a @code{label_ref}
3988 or @code{scratch} is seen it is distinct from all others that are seen.
3989
3990 @cindex @code{mem}, RTL sharing
3991 @item
3992 Only one @code{mem} object is normally created for each static
3993 variable or stack slot, so these objects are frequently shared in all
3994 the places they appear.  However, separate but equal objects for these
3995 variables are occasionally made.
3996
3997 @cindex @code{asm_operands}, RTL sharing
3998 @item
3999 When a single @code{asm} statement has multiple output operands, a
4000 distinct @code{asm_operands} expression is made for each output operand.
4001 However, these all share the vector which contains the sequence of input
4002 operands.  This sharing is used later on to test whether two
4003 @code{asm_operands} expressions come from the same statement, so all
4004 optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
4005 vector at all.
4006
4007 @item
4008 No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
4009 except as described above.  Many passes of the compiler rely on this
4010 by assuming that they can modify RTL objects in place without unwanted
4011 side-effects on other insns.
4012
4013 @findex unshare_all_rtl
4014 @item
4015 During initial RTL generation, shared structure is freely introduced.
4016 After all the RTL for a function has been generated, all shared
4017 structure is copied by @code{unshare_all_rtl} in @file{emit-rtl.c},
4018 after which the above rules are guaranteed to be followed.
4019
4020 @findex copy_rtx_if_shared
4021 @item
4022 During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
4023 temporarily.  However, the shared structure is copied before the
4024 combiner is finished with the insn.  This is done by calling
4025 @code{copy_rtx_if_shared}, which is a subroutine of
4026 @code{unshare_all_rtl}.
4027 @end itemize
4028
4029 @node Reading RTL
4030 @section Reading RTL
4031
4032 To read an RTL object from a file, call @code{read_rtx}.  It takes one
4033 argument, a stdio stream, and returns a single RTL object.  This routine
4034 is defined in @file{read-rtl.c}.  It is not available in the compiler
4035 itself, only the various programs that generate the compiler back end
4036 from the machine description.
4037
4038 People frequently have the idea of using RTL stored as text in a file as
4039 an interface between a language front end and the bulk of GCC@.  This
4040 idea is not feasible.
4041
4042 GCC was designed to use RTL internally only.  Correct RTL for a given
4043 program is very dependent on the particular target machine.  And the RTL
4044 does not contain all the information about the program.
4045
4046 The proper way to interface GCC to a new language front end is with
4047 the ``tree'' data structure, described in the files @file{tree.h} and
4048 @file{tree.def}.  The documentation for this structure (@pxref{Trees})
4049 is incomplete.