OSDN Git Service

2009-12-22 Brian Hackett <bhackett1024@gmail.com>
[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 The last part of the compiler work is done on a low-level intermediate
14 representation called Register Transfer Language.  In this language, the
15 instructions to be output are described, pretty much one by one, in an
16 algebraic form that describes what the instruction does.
17
18 RTL is inspired by Lisp lists.  It has both an internal form, made up of
19 structures that point at other structures, and a textual form that is used
20 in the machine description and in printed debugging dumps.  The textual
21 form uses nested parentheses to indicate the pointers in the internal form.
22
23 @menu
24 * RTL Objects::       Expressions vs vectors vs strings vs integers.
25 * RTL Classes::       Categories of RTL expression objects, and their structure.
26 * Accessors::         Macros to access expression operands or vector elts.
27 * Special Accessors:: Macros to access specific annotations on RTL.
28 * Flags::             Other flags in an RTL expression.
29 * Machine Modes::     Describing the size and format of a datum.
30 * Constants::         Expressions with constant values.
31 * Regs and Memory::   Expressions representing register contents or memory.
32 * Arithmetic::        Expressions representing arithmetic on other expressions.
33 * Comparisons::       Expressions representing comparison of expressions.
34 * Bit-Fields::        Expressions representing bit-fields in memory or reg.
35 * Vector Operations:: Expressions involving vector datatypes.
36 * Conversions::       Extending, truncating, floating or fixing.
37 * RTL Declarations::  Declaring volatility, constancy, etc.
38 * Side Effects::      Expressions for storing in registers, etc.
39 * Incdec::            Embedded side-effects for autoincrement addressing.
40 * Assembler::         Representing @code{asm} with operands.
41 * 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
424 @findex MEM_ADDR_SPACE
425 @item MEM_ADDR_SPACE (@var{x})
426 The address space of the memory reference.  This will commonly be zero
427 for the generic address space.
428 @end table
429
430 @item REG
431 @table @code
432 @findex ORIGINAL_REGNO
433 @item ORIGINAL_REGNO (@var{x})
434 This field holds the number the register ``originally'' had; for a
435 pseudo register turned into a hard reg this will hold the old pseudo
436 register number.
437
438 @findex REG_EXPR
439 @item REG_EXPR (@var{x})
440 If this register is known to hold the value of some user-level
441 declaration, this is that tree node.
442
443 @findex REG_OFFSET
444 @item REG_OFFSET (@var{x})
445 If this register is known to hold the value of some user-level
446 declaration, this is the offset into that logical storage.
447 @end table
448
449 @item SYMBOL_REF
450 @table @code
451 @findex SYMBOL_REF_DECL
452 @item SYMBOL_REF_DECL (@var{x})
453 If the @code{symbol_ref} @var{x} was created for a @code{VAR_DECL} or
454 a @code{FUNCTION_DECL}, that tree is recorded here.  If this value is
455 null, then @var{x} was created by back end code generation routines,
456 and there is no associated front end symbol table entry.
457
458 @code{SYMBOL_REF_DECL} may also point to a tree of class @code{'c'},
459 that is, some sort of constant.  In this case, the @code{symbol_ref}
460 is an entry in the per-file constant pool; again, there is no associated
461 front end symbol table entry.
462
463 @findex SYMBOL_REF_CONSTANT
464 @item SYMBOL_REF_CONSTANT (@var{x})
465 If @samp{CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})} is true, this is the constant
466 pool entry for @var{x}.  It is null otherwise.
467
468 @findex SYMBOL_REF_DATA
469 @item SYMBOL_REF_DATA (@var{x})
470 A field of opaque type used to store @code{SYMBOL_REF_DECL} or
471 @code{SYMBOL_REF_CONSTANT}.
472
473 @findex SYMBOL_REF_FLAGS
474 @item SYMBOL_REF_FLAGS (@var{x})
475 In a @code{symbol_ref}, this is used to communicate various predicates
476 about the symbol.  Some of these are common enough to be computed by
477 common code, some are specific to the target.  The common bits are:
478
479 @table @code
480 @findex SYMBOL_REF_FUNCTION_P
481 @findex SYMBOL_FLAG_FUNCTION
482 @item SYMBOL_FLAG_FUNCTION
483 Set if the symbol refers to a function.
484
485 @findex SYMBOL_REF_LOCAL_P
486 @findex SYMBOL_FLAG_LOCAL
487 @item SYMBOL_FLAG_LOCAL
488 Set if the symbol is local to this ``module''.
489 See @code{TARGET_BINDS_LOCAL_P}.
490
491 @findex SYMBOL_REF_EXTERNAL_P
492 @findex SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
493 @item SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
494 Set if this symbol is not defined in this translation unit.
495 Note that this is not the inverse of @code{SYMBOL_FLAG_LOCAL}.
496
497 @findex SYMBOL_REF_SMALL_P
498 @findex SYMBOL_FLAG_SMALL
499 @item SYMBOL_FLAG_SMALL
500 Set if the symbol is located in the small data section.
501 See @code{TARGET_IN_SMALL_DATA_P}.
502
503 @findex SYMBOL_FLAG_TLS_SHIFT
504 @findex SYMBOL_REF_TLS_MODEL
505 @item SYMBOL_REF_TLS_MODEL (@var{x})
506 This is a multi-bit field accessor that returns the @code{tls_model}
507 to be used for a thread-local storage symbol.  It returns zero for
508 non-thread-local symbols.
509
510 @findex SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P
511 @findex SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
512 @item SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
513 Set if the symbol has @code{SYMBOL_REF_BLOCK} and
514 @code{SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET} fields.
515
516 @findex SYMBOL_REF_ANCHOR_P
517 @findex SYMBOL_FLAG_ANCHOR
518 @cindex @option{-fsection-anchors}
519 @item SYMBOL_FLAG_ANCHOR
520 Set if the symbol is used as a section anchor.  ``Section anchors''
521 are symbols that have a known position within an @code{object_block}
522 and that can be used to access nearby members of that block.
523 They are used to implement @option{-fsection-anchors}.
524
525 If this flag is set, then @code{SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO} will be too.
526 @end table
527
528 Bits beginning with @code{SYMBOL_FLAG_MACH_DEP} are available for
529 the target's use.
530 @end table
531
532 @findex SYMBOL_REF_BLOCK
533 @item SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})
534 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the
535 @samp{object_block} structure to which the symbol belongs,
536 or @code{NULL} if it has not been assigned a block.
537
538 @findex SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET
539 @item SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET (@var{x})
540 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the offset of @var{x}
541 from the first object in @samp{SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})}.  The value is
542 negative if @var{x} has not yet been assigned to a block, or it has not
543 been given an offset within that block.
544 @end table
545
546 @node Flags
547 @section Flags in an RTL Expression
548 @cindex flags in RTL expression
549
550 RTL expressions contain several flags (one-bit bit-fields)
551 that are used in certain types of expression.  Most often they
552 are accessed with the following macros, which expand into lvalues.
553
554 @table @code
555 @findex CONSTANT_POOL_ADDRESS_P
556 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/u}
557 @cindex @code{unchanging}, in @code{symbol_ref}
558 @item CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
559 Nonzero in a @code{symbol_ref} if it refers to part of the current
560 function's constant pool.  For most targets these addresses are in a
561 @code{.rodata} section entirely separate from the function, but for
562 some targets the addresses are close to the beginning of the function.
563 In either case GCC assumes these addresses can be addressed directly,
564 perhaps with the help of base registers.
565 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
566
567 @findex RTL_CONST_CALL_P
568 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
569 @cindex @code{unchanging}, in @code{call_insn}
570 @item RTL_CONST_CALL_P (@var{x})
571 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a call to a
572 const function.  Stored in the @code{unchanging} field and printed as
573 @samp{/u}.
574
575 @findex RTL_PURE_CALL_P
576 @cindex @code{call_insn} and @samp{/i}
577 @cindex @code{return_val}, in @code{call_insn}
578 @item RTL_PURE_CALL_P (@var{x})
579 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a call to a
580 pure function.  Stored in the @code{return_val} field and printed as
581 @samp{/i}.
582
583 @findex RTL_CONST_OR_PURE_CALL_P
584 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u} or @samp{/i}
585 @item RTL_CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
586 In a @code{call_insn}, true if @code{RTL_CONST_CALL_P} or
587 @code{RTL_PURE_CALL_P} is true.
588
589 @findex RTL_LOOPING_CONST_OR_PURE_CALL_P
590 @cindex @code{call_insn} and @samp{/c}
591 @cindex @code{call}, in @code{call_insn}
592 @item RTL_LOOPING_CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
593 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a possibly
594 infinite looping call to a const or pure function.  Stored in the
595 @code{call} field and printed as @samp{/c}.  Only true if one of
596 @code{RTL_CONST_CALL_P} or @code{RTL_PURE_CALL_P} is true.
597
598 @findex INSN_ANNULLED_BRANCH_P
599 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/u}
600 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
601 @cindex @code{insn} and @samp{/u}
602 @cindex @code{unchanging}, in @code{jump_insn}, @code{call_insn} and @code{insn}
603 @item INSN_ANNULLED_BRANCH_P (@var{x})
604 In a @code{jump_insn}, @code{call_insn}, or @code{insn} indicates
605 that the branch is an annulling one.  See the discussion under
606 @code{sequence} below.  Stored in the @code{unchanging} field and
607 printed as @samp{/u}.
608
609 @findex INSN_DELETED_P
610 @cindex @code{insn} and @samp{/v}
611 @cindex @code{call_insn} and @samp{/v}
612 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/v}
613 @cindex @code{code_label} and @samp{/v}
614 @cindex @code{barrier} and @samp{/v}
615 @cindex @code{note} and @samp{/v}
616 @cindex @code{volatil}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label}, @code{barrier}, and @code{note}
617 @item INSN_DELETED_P (@var{x})
618 In an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label},
619 @code{barrier}, or @code{note},
620 nonzero if the insn has been deleted.  Stored in the
621 @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
622
623 @findex INSN_FROM_TARGET_P
624 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
625 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
626 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
627 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn} and @code{jump_insn} and @code{call_insn}
628 @item INSN_FROM_TARGET_P (@var{x})
629 In an @code{insn} or @code{jump_insn} or @code{call_insn} in a delay
630 slot of a branch, indicates that the insn
631 is from the target of the branch.  If the branch insn has
632 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} set, this insn will only be executed if
633 the branch is taken.  For annulled branches with
634 @code{INSN_FROM_TARGET_P} clear, the insn will be executed only if the
635 branch is not taken.  When @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is not set,
636 this insn will always be executed.  Stored in the @code{in_struct}
637 field and printed as @samp{/s}.
638
639 @findex LABEL_PRESERVE_P
640 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
641 @cindex @code{note} and @samp{/i}
642 @cindex @code{in_struct}, in @code{code_label} and @code{note}
643 @item LABEL_PRESERVE_P (@var{x})
644 In a @code{code_label} or @code{note}, indicates that the label is referenced by
645 code or data not visible to the RTL of a given function.
646 Labels referenced by a non-local goto will have this bit set.  Stored
647 in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
648
649 @findex LABEL_REF_NONLOCAL_P
650 @cindex @code{label_ref} and @samp{/v}
651 @cindex @code{reg_label} and @samp{/v}
652 @cindex @code{volatil}, in @code{label_ref} and @code{reg_label}
653 @item LABEL_REF_NONLOCAL_P (@var{x})
654 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, nonzero if this is
655 a reference to a non-local label.
656 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
657
658 @findex MEM_IN_STRUCT_P
659 @cindex @code{mem} and @samp{/s}
660 @cindex @code{in_struct}, in @code{mem}
661 @item MEM_IN_STRUCT_P (@var{x})
662 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to an entire structure,
663 union or array, or to a component of one.  Zero for references to a
664 scalar variable or through a pointer to a scalar.  If both this flag and
665 @code{MEM_SCALAR_P} are clear, then we don't know whether this @code{mem}
666 is in a structure or not.  Both flags should never be simultaneously set.
667 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
668
669 @findex MEM_KEEP_ALIAS_SET_P
670 @cindex @code{mem} and @samp{/j}
671 @cindex @code{jump}, in @code{mem}
672 @item MEM_KEEP_ALIAS_SET_P (@var{x})
673 In @code{mem} expressions, 1 if we should keep the alias set for this
674 mem unchanged when we access a component.  Set to 1, for example, when we
675 are already in a non-addressable component of an aggregate.
676 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
677
678 @findex MEM_SCALAR_P
679 @cindex @code{mem} and @samp{/i}
680 @cindex @code{return_val}, in @code{mem}
681 @item MEM_SCALAR_P (@var{x})
682 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to a scalar known not
683 to be a member of a structure, union, or array.  Zero for such
684 references and for indirections through pointers, even pointers pointing
685 to scalar types.  If both this flag and @code{MEM_IN_STRUCT_P} are clear,
686 then we don't know whether this @code{mem} is in a structure or not.
687 Both flags should never be simultaneously set.
688 Stored in the @code{return_val} field and printed as @samp{/i}.
689
690 @findex MEM_VOLATILE_P
691 @cindex @code{mem} and @samp{/v}
692 @cindex @code{asm_input} and @samp{/v}
693 @cindex @code{asm_operands} and @samp{/v}
694 @cindex @code{volatil}, in @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input}
695 @item MEM_VOLATILE_P (@var{x})
696 In @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input} expressions,
697 nonzero for volatile memory references.
698 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
699
700 @findex MEM_NOTRAP_P
701 @cindex @code{mem} and @samp{/c}
702 @cindex @code{call}, in @code{mem}
703 @item MEM_NOTRAP_P (@var{x})
704 In @code{mem}, nonzero for memory references that will not trap.
705 Stored in the @code{call} field and printed as @samp{/c}.
706
707 @findex MEM_POINTER
708 @cindex @code{mem} and @samp{/f}
709 @cindex @code{frame_related}, in @code{mem}
710 @item MEM_POINTER (@var{x})
711 Nonzero in a @code{mem} if the memory reference holds a pointer.
712 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
713
714 @findex REG_FUNCTION_VALUE_P
715 @cindex @code{reg} and @samp{/i}
716 @cindex @code{return_val}, in @code{reg}
717 @item REG_FUNCTION_VALUE_P (@var{x})
718 Nonzero in a @code{reg} if it is the place in which this function's
719 value is going to be returned.  (This happens only in a hard
720 register.)  Stored in the @code{return_val} field and printed as
721 @samp{/i}.
722
723 @findex REG_POINTER
724 @cindex @code{reg} and @samp{/f}
725 @cindex @code{frame_related}, in @code{reg}
726 @item REG_POINTER (@var{x})
727 Nonzero in a @code{reg} if the register holds a pointer.  Stored in the
728 @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
729
730 @findex REG_USERVAR_P
731 @cindex @code{reg} and @samp{/v}
732 @cindex @code{volatil}, in @code{reg}
733 @item REG_USERVAR_P (@var{x})
734 In a @code{reg}, nonzero if it corresponds to a variable present in
735 the user's source code.  Zero for temporaries generated internally by
736 the compiler.  Stored in the @code{volatil} field and printed as
737 @samp{/v}.
738
739 The same hard register may be used also for collecting the values of
740 functions called by this one, but @code{REG_FUNCTION_VALUE_P} is zero
741 in this kind of use.
742
743 @findex RTX_FRAME_RELATED_P
744 @cindex @code{insn} and @samp{/f}
745 @cindex @code{call_insn} and @samp{/f}
746 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/f}
747 @cindex @code{barrier} and @samp{/f}
748 @cindex @code{set} and @samp{/f}
749 @cindex @code{frame_related}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{barrier}, and @code{set}
750 @item RTX_FRAME_RELATED_P (@var{x})
751 Nonzero in an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn},
752 @code{barrier}, or @code{set} which is part of a function prologue
753 and sets the stack pointer, sets the frame pointer, or saves a register.
754 This flag should also be set on an instruction that sets up a temporary
755 register to use in place of the frame pointer.
756 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
757
758 In particular, on RISC targets where there are limits on the sizes of
759 immediate constants, it is sometimes impossible to reach the register
760 save area directly from the stack pointer.  In that case, a temporary
761 register is used that is near enough to the register save area, and the
762 Canonical Frame Address, i.e., DWARF2's logical frame pointer, register
763 must (temporarily) be changed to be this temporary register.  So, the
764 instruction that sets this temporary register must be marked as
765 @code{RTX_FRAME_RELATED_P}.
766
767 If the marked instruction is overly complex (defined in terms of what
768 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle), you will also have to
769 create a @code{REG_FRAME_RELATED_EXPR} note and attach it to the
770 instruction.  This note should contain a simple expression of the
771 computation performed by this instruction, i.e., one that
772 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle.
773
774 This flag is required for exception handling support on targets with RTL
775 prologues.
776
777 @findex MEM_READONLY_P
778 @cindex @code{mem} and @samp{/u}
779 @cindex @code{unchanging}, in @code{mem}
780 @item MEM_READONLY_P (@var{x})
781 Nonzero in a @code{mem}, if the memory is statically allocated and read-only.
782
783 Read-only in this context means never modified during the lifetime of the
784 program, not necessarily in ROM or in write-disabled pages.  A common
785 example of the later is a shared library's global offset table.  This
786 table is initialized by the runtime loader, so the memory is technically
787 writable, but after control is transfered from the runtime loader to the
788 application, this memory will never be subsequently modified.
789
790 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
791
792 @findex SCHED_GROUP_P
793 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
794 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
795 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
796 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}, @code{jump_insn} and @code{call_insn}
797 @item SCHED_GROUP_P (@var{x})
798 During instruction scheduling, in an @code{insn}, @code{call_insn} or
799 @code{jump_insn}, indicates that the
800 previous insn must be scheduled together with this insn.  This is used to
801 ensure that certain groups of instructions will not be split up by the
802 instruction scheduling pass, for example, @code{use} insns before
803 a @code{call_insn} may not be separated from the @code{call_insn}.
804 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
805
806 @findex SET_IS_RETURN_P
807 @cindex @code{insn} and @samp{/j}
808 @cindex @code{jump}, in @code{insn}
809 @item SET_IS_RETURN_P (@var{x})
810 For a @code{set}, nonzero if it is for a return.
811 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
812
813 @findex SIBLING_CALL_P
814 @cindex @code{call_insn} and @samp{/j}
815 @cindex @code{jump}, in @code{call_insn}
816 @item SIBLING_CALL_P (@var{x})
817 For a @code{call_insn}, nonzero if the insn is a sibling call.
818 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
819
820 @findex STRING_POOL_ADDRESS_P
821 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/f}
822 @cindex @code{frame_related}, in @code{symbol_ref}
823 @item STRING_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
824 For a @code{symbol_ref} expression, nonzero if it addresses this function's
825 string constant pool.
826 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
827
828 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
829 @cindex @code{subreg} and @samp{/u} and @samp{/v}
830 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
831 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
832 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P (@var{x})
833 Returns a value greater then zero for a @code{subreg} that has
834 @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} nonzero if the object being referenced is kept
835 zero-extended, zero if it is kept sign-extended, and less then zero if it is
836 extended some other way via the @code{ptr_extend} instruction.
837 Stored in the @code{unchanging}
838 field and @code{volatil} field, printed as @samp{/u} and @samp{/v}.
839 This macro may only be used to get the value it may not be used to change
840 the value.  Use @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET} to change the value.
841
842 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET
843 @cindex @code{subreg} and @samp{/u}
844 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
845 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
846 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET (@var{x})
847 Set the @code{unchanging} and @code{volatil} fields in a @code{subreg}
848 to reflect zero, sign, or other extension.  If @code{volatil} is
849 zero, then @code{unchanging} as nonzero means zero extension and as
850 zero means sign extension.  If @code{volatil} is nonzero then some
851 other type of extension was done via the @code{ptr_extend} instruction.
852
853 @findex SUBREG_PROMOTED_VAR_P
854 @cindex @code{subreg} and @samp{/s}
855 @cindex @code{in_struct}, in @code{subreg}
856 @item SUBREG_PROMOTED_VAR_P (@var{x})
857 Nonzero in a @code{subreg} if it was made when accessing an object that
858 was promoted to a wider mode in accord with the @code{PROMOTED_MODE} machine
859 description macro (@pxref{Storage Layout}).  In this case, the mode of
860 the @code{subreg} is the declared mode of the object and the mode of
861 @code{SUBREG_REG} is the mode of the register that holds the object.
862 Promoted variables are always either sign- or zero-extended to the wider
863 mode on every assignment.  Stored in the @code{in_struct} field and
864 printed as @samp{/s}.
865
866 @findex SYMBOL_REF_USED
867 @cindex @code{used}, in @code{symbol_ref}
868 @item SYMBOL_REF_USED (@var{x})
869 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been used.  This is
870 normally only used to ensure that @var{x} is only declared external
871 once.  Stored in the @code{used} field.
872
873 @findex SYMBOL_REF_WEAK
874 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/i}
875 @cindex @code{return_val}, in @code{symbol_ref}
876 @item SYMBOL_REF_WEAK (@var{x})
877 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been declared weak.
878 Stored in the @code{return_val} field and printed as @samp{/i}.
879
880 @findex SYMBOL_REF_FLAG
881 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/v}
882 @cindex @code{volatil}, in @code{symbol_ref}
883 @item SYMBOL_REF_FLAG (@var{x})
884 In a @code{symbol_ref}, this is used as a flag for machine-specific purposes.
885 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
886
887 Most uses of @code{SYMBOL_REF_FLAG} are historic and may be subsumed
888 by @code{SYMBOL_REF_FLAGS}.  Certainly use of @code{SYMBOL_REF_FLAGS}
889 is mandatory if the target requires more than one bit of storage.
890
891 @findex PREFETCH_SCHEDULE_BARRIER_P
892 @cindex @code{prefetch} and @samp{/v}
893 @cindex @code{volatile}, in @code{prefetch}
894 @item PREFETCH_SCHEDULE_BARRIER_P (@var{x})
895 In a @code{prefetch}, indicates that the prefetch is a scheduling barrier.
896 No other INSNs will be moved over it.
897 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
898 @end table
899
900 These are the fields to which the above macros refer:
901
902 @table @code
903 @findex call
904 @cindex @samp{/c} in RTL dump
905 @item call
906 In a @code{mem}, 1 means that the memory reference will not trap.
907
908 In a @code{call}, 1 means that this pure or const call may possibly
909 infinite loop.
910
911 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/c}.
912
913 @findex frame_related
914 @cindex @samp{/f} in RTL dump
915 @item frame_related
916 In an @code{insn} or @code{set} expression, 1 means that it is part of
917 a function prologue and sets the stack pointer, sets the frame pointer,
918 saves a register, or sets up a temporary register to use in place of the
919 frame pointer.
920
921 In @code{reg} expressions, 1 means that the register holds a pointer.
922
923 In @code{mem} expressions, 1 means that the memory reference holds a pointer.
924
925 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means that the reference addresses
926 this function's string constant pool.
927
928 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/f}.
929
930 @findex in_struct
931 @cindex @samp{/s} in RTL dump
932 @item in_struct
933 In @code{mem} expressions, it is 1 if the memory datum referred to is
934 all or part of a structure or array; 0 if it is (or might be) a scalar
935 variable.  A reference through a C pointer has 0 because the pointer
936 might point to a scalar variable.  This information allows the compiler
937 to determine something about possible cases of aliasing.
938
939 In @code{reg} expressions, it is 1 if the register has its entire life
940 contained within the test expression of some loop.
941
942 In @code{subreg} expressions, 1 means that the @code{subreg} is accessing
943 an object that has had its mode promoted from a wider mode.
944
945 In @code{label_ref} expressions, 1 means that the referenced label is
946 outside the innermost loop containing the insn in which the @code{label_ref}
947 was found.
948
949 In @code{code_label} expressions, it is 1 if the label may never be deleted.
950 This is used for labels which are the target of non-local gotos.  Such a
951 label that would have been deleted is replaced with a @code{note} of type
952 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
953
954 In an @code{insn} during dead-code elimination, 1 means that the insn is
955 dead code.
956
957 In an @code{insn} or @code{jump_insn} during reorg for an insn in the
958 delay slot of a branch,
959 1 means that this insn is from the target of the branch.
960
961 In an @code{insn} during instruction scheduling, 1 means that this insn
962 must be scheduled as part of a group together with the previous insn.
963
964 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/s}.
965
966 @findex return_val
967 @cindex @samp{/i} in RTL dump
968 @item return_val
969 In @code{reg} expressions, 1 means the register contains
970 the value to be returned by the current function.  On
971 machines that pass parameters in registers, the same register number
972 may be used for parameters as well, but this flag is not set on such
973 uses.
974
975 In @code{mem} expressions, 1 means the memory reference is to a scalar
976 known not to be a member of a structure, union, or array.
977
978 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means the referenced symbol is weak.
979
980 In @code{call} expressions, 1 means the call is pure.
981
982 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/i}.
983
984 @findex jump
985 @cindex @samp{/j} in RTL dump
986 @item jump
987 In a @code{mem} expression, 1 means we should keep the alias set for this
988 mem unchanged when we access a component.
989
990 In a @code{set}, 1 means it is for a return.
991
992 In a @code{call_insn}, 1 means it is a sibling call.
993
994 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/j}.
995
996 @findex unchanging
997 @cindex @samp{/u} in RTL dump
998 @item unchanging
999 In @code{reg} and @code{mem} expressions, 1 means
1000 that the value of the expression never changes.
1001
1002 In @code{subreg} expressions, it is 1 if the @code{subreg} references an
1003 unsigned object whose mode has been promoted to a wider mode.
1004
1005 In an @code{insn} or @code{jump_insn} in the delay slot of a branch
1006 instruction, 1 means an annulling branch should be used.
1007
1008 In a @code{symbol_ref} expression, 1 means that this symbol addresses
1009 something in the per-function constant pool.
1010
1011 In a @code{call_insn} 1 means that this instruction is a call to a const
1012 function.
1013
1014 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/u}.
1015
1016 @findex used
1017 @item used
1018 This flag is used directly (without an access macro) at the end of RTL
1019 generation for a function, to count the number of times an expression
1020 appears in insns.  Expressions that appear more than once are copied,
1021 according to the rules for shared structure (@pxref{Sharing}).
1022
1023 For a @code{reg}, it is used directly (without an access macro) by the
1024 leaf register renumbering code to ensure that each register is only
1025 renumbered once.
1026
1027 In a @code{symbol_ref}, it indicates that an external declaration for
1028 the symbol has already been written.
1029
1030 @findex volatil
1031 @cindex @samp{/v} in RTL dump
1032 @item volatil
1033 @cindex volatile memory references
1034 In a @code{mem}, @code{asm_operands}, or @code{asm_input}
1035 expression, it is 1 if the memory
1036 reference is volatile.  Volatile memory references may not be deleted,
1037 reordered or combined.
1038
1039 In a @code{symbol_ref} expression, it is used for machine-specific
1040 purposes.
1041
1042 In a @code{reg} expression, it is 1 if the value is a user-level variable.
1043 0 indicates an internal compiler temporary.
1044
1045 In an @code{insn}, 1 means the insn has been deleted.
1046
1047 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, 1 means a reference
1048 to a non-local label.
1049
1050 In @code{prefetch} expressions, 1 means that the containing insn is a
1051 scheduling barrier.
1052
1053 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/v}.
1054 @end table
1055
1056 @node Machine Modes
1057 @section Machine Modes
1058 @cindex machine modes
1059
1060 @findex enum machine_mode
1061 A machine mode describes a size of data object and the representation used
1062 for it.  In the C code, machine modes are represented by an enumeration
1063 type, @code{enum machine_mode}, defined in @file{machmode.def}.  Each RTL
1064 expression has room for a machine mode and so do certain kinds of tree
1065 expressions (declarations and types, to be precise).
1066
1067 In debugging dumps and machine descriptions, the machine mode of an RTL
1068 expression is written after the expression code with a colon to separate
1069 them.  The letters @samp{mode} which appear at the end of each machine mode
1070 name are omitted.  For example, @code{(reg:SI 38)} is a @code{reg}
1071 expression with machine mode @code{SImode}.  If the mode is
1072 @code{VOIDmode}, it is not written at all.
1073
1074 Here is a table of machine modes.  The term ``byte'' below refers to an
1075 object of @code{BITS_PER_UNIT} bits (@pxref{Storage Layout}).
1076
1077 @table @code
1078 @findex BImode
1079 @item BImode
1080 ``Bit'' mode represents a single bit, for predicate registers.
1081
1082 @findex QImode
1083 @item QImode
1084 ``Quarter-Integer'' mode represents a single byte treated as an integer.
1085
1086 @findex HImode
1087 @item HImode
1088 ``Half-Integer'' mode represents a two-byte integer.
1089
1090 @findex PSImode
1091 @item PSImode
1092 ``Partial Single Integer'' mode represents an integer which occupies
1093 four bytes but which doesn't really use all four.  On some machines,
1094 this is the right mode to use for pointers.
1095
1096 @findex SImode
1097 @item SImode
1098 ``Single Integer'' mode represents a four-byte integer.
1099
1100 @findex PDImode
1101 @item PDImode
1102 ``Partial Double Integer'' mode represents an integer which occupies
1103 eight bytes but which doesn't really use all eight.  On some machines,
1104 this is the right mode to use for certain pointers.
1105
1106 @findex DImode
1107 @item DImode
1108 ``Double Integer'' mode represents an eight-byte integer.
1109
1110 @findex TImode
1111 @item TImode
1112 ``Tetra Integer'' (?) mode represents a sixteen-byte integer.
1113
1114 @findex OImode
1115 @item OImode
1116 ``Octa Integer'' (?) mode represents a thirty-two-byte integer.
1117
1118 @findex QFmode
1119 @item QFmode
1120 ``Quarter-Floating'' mode represents a quarter-precision (single byte)
1121 floating point number.
1122
1123 @findex HFmode
1124 @item HFmode
1125 ``Half-Floating'' mode represents a half-precision (two byte) floating
1126 point number.
1127
1128 @findex TQFmode
1129 @item TQFmode
1130 ``Three-Quarter-Floating'' (?) mode represents a three-quarter-precision
1131 (three byte) floating point number.
1132
1133 @findex SFmode
1134 @item SFmode
1135 ``Single Floating'' mode represents a four byte floating point number.
1136 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1137 this is a single-precision IEEE floating point number; it can also be
1138 used for double-precision (on processors with 16-bit bytes) and
1139 single-precision VAX and IBM types.
1140
1141 @findex DFmode
1142 @item DFmode
1143 ``Double Floating'' mode represents an eight byte floating point number.
1144 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1145 this is a double-precision IEEE floating point number.
1146
1147 @findex XFmode
1148 @item XFmode
1149 ``Extended Floating'' mode represents an IEEE extended floating point
1150 number.  This mode only has 80 meaningful bits (ten bytes).  Some
1151 processors require such numbers to be padded to twelve bytes, others
1152 to sixteen; this mode is used for either.
1153
1154 @findex SDmode
1155 @item SDmode
1156 ``Single Decimal Floating'' mode represents a four byte decimal
1157 floating point number (as distinct from conventional binary floating
1158 point).
1159
1160 @findex DDmode
1161 @item DDmode
1162 ``Double Decimal Floating'' mode represents an eight byte decimal
1163 floating point number.
1164
1165 @findex TDmode
1166 @item TDmode
1167 ``Tetra Decimal Floating'' mode represents a sixteen byte decimal
1168 floating point number all 128 of whose bits are meaningful.
1169
1170 @findex TFmode
1171 @item TFmode
1172 ``Tetra Floating'' mode represents a sixteen byte floating point number
1173 all 128 of whose bits are meaningful.  One common use is the
1174 IEEE quad-precision format.
1175
1176 @findex QQmode
1177 @item QQmode
1178 ``Quarter-Fractional'' mode represents a single byte treated as a signed
1179 fractional number.  The default format is ``s.7''.
1180
1181 @findex HQmode
1182 @item HQmode
1183 ``Half-Fractional'' mode represents a two-byte signed fractional number.
1184 The default format is ``s.15''.
1185
1186 @findex SQmode
1187 @item SQmode
1188 ``Single Fractional'' mode represents a four-byte signed fractional number.
1189 The default format is ``s.31''.
1190
1191 @findex DQmode
1192 @item DQmode
1193 ``Double Fractional'' mode represents an eight-byte signed fractional number.
1194 The default format is ``s.63''.
1195
1196 @findex TQmode
1197 @item TQmode
1198 ``Tetra Fractional'' mode represents a sixteen-byte signed fractional number.
1199 The default format is ``s.127''.
1200
1201 @findex UQQmode
1202 @item UQQmode
1203 ``Unsigned Quarter-Fractional'' mode represents a single byte treated as an
1204 unsigned fractional number.  The default format is ``.8''.
1205
1206 @findex UHQmode
1207 @item UHQmode
1208 ``Unsigned Half-Fractional'' mode represents a two-byte unsigned fractional
1209 number.  The default format is ``.16''.
1210
1211 @findex USQmode
1212 @item USQmode
1213 ``Unsigned Single Fractional'' mode represents a four-byte unsigned fractional
1214 number.  The default format is ``.32''.
1215
1216 @findex UDQmode
1217 @item UDQmode
1218 ``Unsigned Double Fractional'' mode represents an eight-byte unsigned
1219 fractional number.  The default format is ``.64''.
1220
1221 @findex UTQmode
1222 @item UTQmode
1223 ``Unsigned Tetra Fractional'' mode represents a sixteen-byte unsigned
1224 fractional number.  The default format is ``.128''.
1225
1226 @findex HAmode
1227 @item HAmode
1228 ``Half-Accumulator'' mode represents a two-byte signed accumulator.
1229 The default format is ``s8.7''.
1230
1231 @findex SAmode
1232 @item SAmode
1233 ``Single Accumulator'' mode represents a four-byte signed accumulator.
1234 The default format is ``s16.15''.
1235
1236 @findex DAmode
1237 @item DAmode
1238 ``Double Accumulator'' mode represents an eight-byte signed accumulator.
1239 The default format is ``s32.31''.
1240
1241 @findex TAmode
1242 @item TAmode
1243 ``Tetra Accumulator'' mode represents a sixteen-byte signed accumulator.
1244 The default format is ``s64.63''.
1245
1246 @findex UHAmode
1247 @item UHAmode
1248 ``Unsigned Half-Accumulator'' mode represents a two-byte unsigned accumulator.
1249 The default format is ``8.8''.
1250
1251 @findex USAmode
1252 @item USAmode
1253 ``Unsigned Single Accumulator'' mode represents a four-byte unsigned
1254 accumulator.  The default format is ``16.16''.
1255
1256 @findex UDAmode
1257 @item UDAmode
1258 ``Unsigned Double Accumulator'' mode represents an eight-byte unsigned
1259 accumulator.  The default format is ``32.32''.
1260
1261 @findex UTAmode
1262 @item UTAmode
1263 ``Unsigned Tetra Accumulator'' mode represents a sixteen-byte unsigned
1264 accumulator.  The default format is ``64.64''.
1265
1266 @findex CCmode
1267 @item CCmode
1268 ``Condition Code'' mode represents the value of a condition code, which
1269 is a machine-specific set of bits used to represent the result of a
1270 comparison operation.  Other machine-specific modes may also be used for
1271 the condition code.  These modes are not used on machines that use
1272 @code{cc0} (see @pxref{Condition Code}).
1273
1274 @findex BLKmode
1275 @item BLKmode
1276 ``Block'' mode represents values that are aggregates to which none of
1277 the other modes apply.  In RTL, only memory references can have this mode,
1278 and only if they appear in string-move or vector instructions.  On machines
1279 which have no such instructions, @code{BLKmode} will not appear in RTL@.
1280
1281 @findex VOIDmode
1282 @item VOIDmode
1283 Void mode means the absence of a mode or an unspecified mode.
1284 For example, RTL expressions of code @code{const_int} have mode
1285 @code{VOIDmode} because they can be taken to have whatever mode the context
1286 requires.  In debugging dumps of RTL, @code{VOIDmode} is expressed by
1287 the absence of any mode.
1288
1289 @findex QCmode
1290 @findex HCmode
1291 @findex SCmode
1292 @findex DCmode
1293 @findex XCmode
1294 @findex TCmode
1295 @item QCmode, HCmode, SCmode, DCmode, XCmode, TCmode
1296 These modes stand for a complex number represented as a pair of floating
1297 point values.  The floating point values are in @code{QFmode},
1298 @code{HFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode}, @code{XFmode}, and
1299 @code{TFmode}, respectively.
1300
1301 @findex CQImode
1302 @findex CHImode
1303 @findex CSImode
1304 @findex CDImode
1305 @findex CTImode
1306 @findex COImode
1307 @item CQImode, CHImode, CSImode, CDImode, CTImode, COImode
1308 These modes stand for a complex number represented as a pair of integer
1309 values.  The integer values are in @code{QImode}, @code{HImode},
1310 @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and @code{OImode},
1311 respectively.
1312 @end table
1313
1314 The machine description defines @code{Pmode} as a C macro which expands
1315 into the machine mode used for addresses.  Normally this is the mode
1316 whose size is @code{BITS_PER_WORD}, @code{SImode} on 32-bit machines.
1317
1318 The only modes which a machine description @i{must} support are
1319 @code{QImode}, and the modes corresponding to @code{BITS_PER_WORD},
1320 @code{FLOAT_TYPE_SIZE} and @code{DOUBLE_TYPE_SIZE}.
1321 The compiler will attempt to use @code{DImode} for 8-byte structures and
1322 unions, but this can be prevented by overriding the definition of
1323 @code{MAX_FIXED_MODE_SIZE}.  Alternatively, you can have the compiler
1324 use @code{TImode} for 16-byte structures and unions.  Likewise, you can
1325 arrange for the C type @code{short int} to avoid using @code{HImode}.
1326
1327 @cindex mode classes
1328 Very few explicit references to machine modes remain in the compiler and
1329 these few references will soon be removed.  Instead, the machine modes
1330 are divided into mode classes.  These are represented by the enumeration
1331 type @code{enum mode_class} defined in @file{machmode.h}.  The possible
1332 mode classes are:
1333
1334 @table @code
1335 @findex MODE_INT
1336 @item MODE_INT
1337 Integer modes.  By default these are @code{BImode}, @code{QImode},
1338 @code{HImode}, @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and
1339 @code{OImode}.
1340
1341 @findex MODE_PARTIAL_INT
1342 @item MODE_PARTIAL_INT
1343 The ``partial integer'' modes, @code{PQImode}, @code{PHImode},
1344 @code{PSImode} and @code{PDImode}.
1345
1346 @findex MODE_FLOAT
1347 @item MODE_FLOAT
1348 Floating point modes.  By default these are @code{QFmode},
1349 @code{HFmode}, @code{TQFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode},
1350 @code{XFmode} and @code{TFmode}.
1351
1352 @findex MODE_DECIMAL_FLOAT
1353 @item MODE_DECIMAL_FLOAT
1354 Decimal floating point modes.  By default these are @code{SDmode},
1355 @code{DDmode} and @code{TDmode}.
1356
1357 @findex MODE_FRACT
1358 @item MODE_FRACT
1359 Signed fractional modes.  By default these are @code{QQmode}, @code{HQmode},
1360 @code{SQmode}, @code{DQmode} and @code{TQmode}.
1361
1362 @findex MODE_UFRACT
1363 @item MODE_UFRACT
1364 Unsigned fractional modes.  By default these are @code{UQQmode}, @code{UHQmode},
1365 @code{USQmode}, @code{UDQmode} and @code{UTQmode}.
1366
1367 @findex MODE_ACCUM
1368 @item MODE_ACCUM
1369 Signed accumulator modes.  By default these are @code{HAmode},
1370 @code{SAmode}, @code{DAmode} and @code{TAmode}.
1371
1372 @findex MODE_UACCUM
1373 @item MODE_UACCUM
1374 Unsigned accumulator modes.  By default these are @code{UHAmode},
1375 @code{USAmode}, @code{UDAmode} and @code{UTAmode}.
1376
1377 @findex MODE_COMPLEX_INT
1378 @item MODE_COMPLEX_INT
1379 Complex integer modes.  (These are not currently implemented).
1380
1381 @findex MODE_COMPLEX_FLOAT
1382 @item MODE_COMPLEX_FLOAT
1383 Complex floating point modes.  By default these are @code{QCmode},
1384 @code{HCmode}, @code{SCmode}, @code{DCmode}, @code{XCmode}, and
1385 @code{TCmode}.
1386
1387 @findex MODE_FUNCTION
1388 @item MODE_FUNCTION
1389 Algol or Pascal function variables including a static chain.
1390 (These are not currently implemented).
1391
1392 @findex MODE_CC
1393 @item MODE_CC
1394 Modes representing condition code values.  These are @code{CCmode} plus
1395 any @code{CC_MODE} modes listed in the @file{@var{machine}-modes.def}.  
1396 @xref{Jump Patterns},
1397 also see @ref{Condition Code}.
1398
1399 @findex MODE_RANDOM
1400 @item MODE_RANDOM
1401 This is a catchall mode class for modes which don't fit into the above
1402 classes.  Currently @code{VOIDmode} and @code{BLKmode} are in
1403 @code{MODE_RANDOM}.
1404 @end table
1405
1406 Here are some C macros that relate to machine modes:
1407
1408 @table @code
1409 @findex GET_MODE
1410 @item GET_MODE (@var{x})
1411 Returns the machine mode of the RTX @var{x}.
1412
1413 @findex PUT_MODE
1414 @item PUT_MODE (@var{x}, @var{newmode})
1415 Alters the machine mode of the RTX @var{x} to be @var{newmode}.
1416
1417 @findex NUM_MACHINE_MODES
1418 @item NUM_MACHINE_MODES
1419 Stands for the number of machine modes available on the target
1420 machine.  This is one greater than the largest numeric value of any
1421 machine mode.
1422
1423 @findex GET_MODE_NAME
1424 @item GET_MODE_NAME (@var{m})
1425 Returns the name of mode @var{m} as a string.
1426
1427 @findex GET_MODE_CLASS
1428 @item GET_MODE_CLASS (@var{m})
1429 Returns the mode class of mode @var{m}.
1430
1431 @findex GET_MODE_WIDER_MODE
1432 @item GET_MODE_WIDER_MODE (@var{m})
1433 Returns the next wider natural mode.  For example, the expression
1434 @code{GET_MODE_WIDER_MODE (QImode)} returns @code{HImode}.
1435
1436 @findex GET_MODE_SIZE
1437 @item GET_MODE_SIZE (@var{m})
1438 Returns the size in bytes of a datum of mode @var{m}.
1439
1440 @findex GET_MODE_BITSIZE
1441 @item GET_MODE_BITSIZE (@var{m})
1442 Returns the size in bits of a datum of mode @var{m}.
1443
1444 @findex GET_MODE_IBIT
1445 @item GET_MODE_IBIT (@var{m})
1446 Returns the number of integral bits of a datum of fixed-point mode @var{m}.
1447
1448 @findex GET_MODE_FBIT
1449 @item GET_MODE_FBIT (@var{m})
1450 Returns the number of fractional bits of a datum of fixed-point mode @var{m}.
1451
1452 @findex GET_MODE_MASK
1453 @item GET_MODE_MASK (@var{m})
1454 Returns a bitmask containing 1 for all bits in a word that fit within
1455 mode @var{m}.  This macro can only be used for modes whose bitsize is
1456 less than or equal to @code{HOST_BITS_PER_INT}.
1457
1458 @findex GET_MODE_ALIGNMENT
1459 @item GET_MODE_ALIGNMENT (@var{m})
1460 Return the required alignment, in bits, for an object of mode @var{m}.
1461
1462 @findex GET_MODE_UNIT_SIZE
1463 @item GET_MODE_UNIT_SIZE (@var{m})
1464 Returns the size in bytes of the subunits of a datum of mode @var{m}.
1465 This is the same as @code{GET_MODE_SIZE} except in the case of complex
1466 modes.  For them, the unit size is the size of the real or imaginary
1467 part.
1468
1469 @findex GET_MODE_NUNITS
1470 @item GET_MODE_NUNITS (@var{m})
1471 Returns the number of units contained in a mode, i.e.,
1472 @code{GET_MODE_SIZE} divided by @code{GET_MODE_UNIT_SIZE}.
1473
1474 @findex GET_CLASS_NARROWEST_MODE
1475 @item GET_CLASS_NARROWEST_MODE (@var{c})
1476 Returns the narrowest mode in mode class @var{c}.
1477 @end table
1478
1479 @findex byte_mode
1480 @findex word_mode
1481 The global variables @code{byte_mode} and @code{word_mode} contain modes
1482 whose classes are @code{MODE_INT} and whose bitsizes are either
1483 @code{BITS_PER_UNIT} or @code{BITS_PER_WORD}, respectively.  On 32-bit
1484 machines, these are @code{QImode} and @code{SImode}, respectively.
1485
1486 @node Constants
1487 @section Constant Expression Types
1488 @cindex RTL constants
1489 @cindex RTL constant expression types
1490
1491 The simplest RTL expressions are those that represent constant values.
1492
1493 @table @code
1494 @findex const_int
1495 @item (const_int @var{i})
1496 This type of expression represents the integer value @var{i}.  @var{i}
1497 is customarily accessed with the macro @code{INTVAL} as in
1498 @code{INTVAL (@var{exp})}, which is equivalent to @code{XWINT (@var{exp}, 0)}.
1499
1500 Constants generated for modes with fewer bits than @code{HOST_WIDE_INT}
1501 must be sign extended to full width (e.g., with @code{gen_int_mode}).
1502
1503 @findex const0_rtx
1504 @findex const1_rtx
1505 @findex const2_rtx
1506 @findex constm1_rtx
1507 There is only one expression object for the integer value zero; it is
1508 the value of the variable @code{const0_rtx}.  Likewise, the only
1509 expression for integer value one is found in @code{const1_rtx}, the only
1510 expression for integer value two is found in @code{const2_rtx}, and the
1511 only expression for integer value negative one is found in
1512 @code{constm1_rtx}.  Any attempt to create an expression of code
1513 @code{const_int} and value zero, one, two or negative one will return
1514 @code{const0_rtx}, @code{const1_rtx}, @code{const2_rtx} or
1515 @code{constm1_rtx} as appropriate.
1516
1517 @findex const_true_rtx
1518 Similarly, there is only one object for the integer whose value is
1519 @code{STORE_FLAG_VALUE}.  It is found in @code{const_true_rtx}.  If
1520 @code{STORE_FLAG_VALUE} is one, @code{const_true_rtx} and
1521 @code{const1_rtx} will point to the same object.  If
1522 @code{STORE_FLAG_VALUE} is @minus{}1, @code{const_true_rtx} and
1523 @code{constm1_rtx} will point to the same object.
1524
1525 @findex const_double
1526 @item (const_double:@var{m} @var{i0} @var{i1} @dots{})
1527 Represents either a floating-point constant of mode @var{m} or an
1528 integer constant too large to fit into @code{HOST_BITS_PER_WIDE_INT}
1529 bits but small enough to fit within twice that number of bits (GCC
1530 does not provide a mechanism to represent even larger constants).  In
1531 the latter case, @var{m} will be @code{VOIDmode}.
1532
1533 @findex CONST_DOUBLE_LOW
1534 If @var{m} is @code{VOIDmode}, the bits of the value are stored in
1535 @var{i0} and @var{i1}.  @var{i0} is customarily accessed with the macro
1536 @code{CONST_DOUBLE_LOW} and @var{i1} with @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.
1537
1538 If the constant is floating point (regardless of its precision), then
1539 the number of integers used to store the value depends on the size of
1540 @code{REAL_VALUE_TYPE} (@pxref{Floating Point}).  The integers
1541 represent a floating point number, but not precisely in the target
1542 machine's or host machine's floating point format.  To convert them to
1543 the precise bit pattern used by the target machine, use the macro
1544 @code{REAL_VALUE_TO_TARGET_DOUBLE} and friends (@pxref{Data Output}).
1545
1546 @findex const_fixed
1547 @item (const_fixed:@var{m} @dots{})
1548 Represents a fixed-point constant of mode @var{m}.
1549 The operand is a data structure of type @code{struct fixed_value} and
1550 is accessed with the macro @code{CONST_FIXED_VALUE}.  The high part of
1551 data is accessed with @code{CONST_FIXED_VALUE_HIGH}; the low part is
1552 accessed with @code{CONST_FIXED_VALUE_LOW}.
1553
1554 @findex const_vector
1555 @item (const_vector:@var{m} [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
1556 Represents a vector constant.  The square brackets stand for the vector
1557 containing the constant elements.  @var{x0}, @var{x1} and so on are
1558 the @code{const_int}, @code{const_double} or @code{const_fixed} elements.
1559
1560 The number of units in a @code{const_vector} is obtained with the macro
1561 @code{CONST_VECTOR_NUNITS} as in @code{CONST_VECTOR_NUNITS (@var{v})}.
1562
1563 Individual elements in a vector constant are accessed with the macro
1564 @code{CONST_VECTOR_ELT} as in @code{CONST_VECTOR_ELT (@var{v}, @var{n})}
1565 where @var{v} is the vector constant and @var{n} is the element
1566 desired.
1567
1568 @findex const_string
1569 @item (const_string @var{str})
1570 Represents a constant string with value @var{str}.  Currently this is
1571 used only for insn attributes (@pxref{Insn Attributes}) since constant
1572 strings in C are placed in memory.
1573
1574 @findex symbol_ref
1575 @item (symbol_ref:@var{mode} @var{symbol})
1576 Represents the value of an assembler label for data.  @var{symbol} is
1577 a string that describes the name of the assembler label.  If it starts
1578 with a @samp{*}, the label is the rest of @var{symbol} not including
1579 the @samp{*}.  Otherwise, the label is @var{symbol}, usually prefixed
1580 with @samp{_}.
1581
1582 The @code{symbol_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1583 Usually that is the only mode for which a symbol is directly valid.
1584
1585 @findex label_ref
1586 @item (label_ref:@var{mode} @var{label})
1587 Represents the value of an assembler label for code.  It contains one
1588 operand, an expression, which must be a @code{code_label} or a @code{note}
1589 of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} that appears in the instruction
1590 sequence to identify the place where the label should go.
1591
1592 The reason for using a distinct expression type for code label
1593 references is so that jump optimization can distinguish them.
1594
1595 The @code{label_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1596 Usually that is the only mode for which a label is directly valid.
1597
1598 @findex const
1599 @item (const:@var{m} @var{exp})
1600 Represents a constant that is the result of an assembly-time
1601 arithmetic computation.  The operand, @var{exp}, is an expression that
1602 contains only constants (@code{const_int}, @code{symbol_ref} and
1603 @code{label_ref} expressions) combined with @code{plus} and
1604 @code{minus}.  However, not all combinations are valid, since the
1605 assembler cannot do arbitrary arithmetic on relocatable symbols.
1606
1607 @var{m} should be @code{Pmode}.
1608
1609 @findex high
1610 @item (high:@var{m} @var{exp})
1611 Represents the high-order bits of @var{exp}, usually a
1612 @code{symbol_ref}.  The number of bits is machine-dependent and is
1613 normally the number of bits specified in an instruction that initializes
1614 the high order bits of a register.  It is used with @code{lo_sum} to
1615 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines to
1616 reference a global memory location.
1617
1618 @var{m} should be @code{Pmode}.
1619 @end table
1620
1621 @findex CONST0_RTX
1622 @findex CONST1_RTX
1623 @findex CONST2_RTX
1624 The macro @code{CONST0_RTX (@var{mode})} refers to an expression with
1625 value 0 in mode @var{mode}.  If mode @var{mode} is of mode class
1626 @code{MODE_INT}, it returns @code{const0_rtx}.  If mode @var{mode} is of
1627 mode class @code{MODE_FLOAT}, it returns a @code{CONST_DOUBLE}
1628 expression in mode @var{mode}.  Otherwise, it returns a
1629 @code{CONST_VECTOR} expression in mode @var{mode}.  Similarly, the macro
1630 @code{CONST1_RTX (@var{mode})} refers to an expression with value 1 in
1631 mode @var{mode} and similarly for @code{CONST2_RTX}.  The
1632 @code{CONST1_RTX} and @code{CONST2_RTX} macros are undefined
1633 for vector modes.
1634
1635 @node Regs and Memory
1636 @section Registers and Memory
1637 @cindex RTL register expressions
1638 @cindex RTL memory expressions
1639
1640 Here are the RTL expression types for describing access to machine
1641 registers and to main memory.
1642
1643 @table @code
1644 @findex reg
1645 @cindex hard registers
1646 @cindex pseudo registers
1647 @item (reg:@var{m} @var{n})
1648 For small values of the integer @var{n} (those that are less than
1649 @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER}), this stands for a reference to machine
1650 register number @var{n}: a @dfn{hard register}.  For larger values of
1651 @var{n}, it stands for a temporary value or @dfn{pseudo register}.
1652 The compiler's strategy is to generate code assuming an unlimited
1653 number of such pseudo registers, and later convert them into hard
1654 registers or into memory references.
1655
1656 @var{m} is the machine mode of the reference.  It is necessary because
1657 machines can generally refer to each register in more than one mode.
1658 For example, a register may contain a full word but there may be
1659 instructions to refer to it as a half word or as a single byte, as
1660 well as instructions to refer to it as a floating point number of
1661 various precisions.
1662
1663 Even for a register that the machine can access in only one mode,
1664 the mode must always be specified.
1665
1666 The symbol @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER} is defined by the machine
1667 description, since the number of hard registers on the machine is an
1668 invariant characteristic of the machine.  Note, however, that not
1669 all of the machine registers must be general registers.  All the
1670 machine registers that can be used for storage of data are given
1671 hard register numbers, even those that can be used only in certain
1672 instructions or can hold only certain types of data.
1673
1674 A hard register may be accessed in various modes throughout one
1675 function, but each pseudo register is given a natural mode
1676 and is accessed only in that mode.  When it is necessary to describe
1677 an access to a pseudo register using a nonnatural mode, a @code{subreg}
1678 expression is used.
1679
1680 A @code{reg} expression with a machine mode that specifies more than
1681 one word of data may actually stand for several consecutive registers.
1682 If in addition the register number specifies a hardware register, then
1683 it actually represents several consecutive hardware registers starting
1684 with the specified one.
1685
1686 Each pseudo register number used in a function's RTL code is
1687 represented by a unique @code{reg} expression.
1688
1689 @findex FIRST_VIRTUAL_REGISTER
1690 @findex LAST_VIRTUAL_REGISTER
1691 Some pseudo register numbers, those within the range of
1692 @code{FIRST_VIRTUAL_REGISTER} to @code{LAST_VIRTUAL_REGISTER} only
1693 appear during the RTL generation phase and are eliminated before the
1694 optimization phases.  These represent locations in the stack frame that
1695 cannot be determined until RTL generation for the function has been
1696 completed.  The following virtual register numbers are defined:
1697
1698 @table @code
1699 @findex VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1700 @item VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1701 This points to the first word of the incoming arguments passed on the
1702 stack.  Normally these arguments are placed there by the caller, but the
1703 callee may have pushed some arguments that were previously passed in
1704 registers.
1705
1706 @cindex @code{FIRST_PARM_OFFSET} and virtual registers
1707 @cindex @code{ARG_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1708 When RTL generation is complete, this virtual register is replaced
1709 by the sum of the register given by @code{ARG_POINTER_REGNUM} and the
1710 value of @code{FIRST_PARM_OFFSET}.
1711
1712 @findex VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1713 @cindex @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} and virtual registers
1714 @item VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1715 If @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} is defined to a nonzero value, this points
1716 to immediately above the first variable on the stack.  Otherwise, it points
1717 to the first variable on the stack.
1718
1719 @cindex @code{STARTING_FRAME_OFFSET} and virtual registers
1720 @cindex @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1721 @code{VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM} is replaced with the sum of the
1722 register given by @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and the value
1723 @code{STARTING_FRAME_OFFSET}.
1724
1725 @findex VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1726 @item VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1727 This points to the location of dynamically allocated memory on the stack
1728 immediately after the stack pointer has been adjusted by the amount of
1729 memory desired.
1730
1731 @cindex @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET} and virtual registers
1732 @cindex @code{STACK_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1733 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1734 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET}.
1735
1736 @findex VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1737 @item VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1738 This points to the location in the stack at which outgoing arguments
1739 should be written when the stack is pre-pushed (arguments pushed using
1740 push insns should always use @code{STACK_POINTER_REGNUM}).
1741
1742 @cindex @code{STACK_POINTER_OFFSET} and virtual registers
1743 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1744 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_POINTER_OFFSET}.
1745 @end table
1746
1747 @findex subreg
1748 @item (subreg:@var{m1} @var{reg:m2} @var{bytenum})
1749
1750 @code{subreg} expressions are used to refer to a register in a machine
1751 mode other than its natural one, or to refer to one register of
1752 a multi-part @code{reg} that actually refers to several registers.
1753
1754 Each pseudo register has a natural mode.  If it is necessary to
1755 operate on it in a different mode, the register must be
1756 enclosed in a @code{subreg}.  
1757
1758 There are currently three supported types for the first operand of a
1759 @code{subreg}:
1760 @itemize
1761 @item pseudo registers
1762 This is the most common case.  Most @code{subreg}s have pseudo
1763 @code{reg}s as their first operand.
1764
1765 @item mem
1766 @code{subreg}s of @code{mem} were common in earlier versions of GCC and
1767 are still supported.  During the reload pass these are replaced by plain
1768 @code{mem}s.  On machines that do not do instruction scheduling, use of
1769 @code{subreg}s of @code{mem} are still used, but this is no longer
1770 recommended.  Such @code{subreg}s are considered to be
1771 @code{register_operand}s rather than @code{memory_operand}s before and
1772 during reload.  Because of this, the scheduling passes cannot properly
1773 schedule instructions with @code{subreg}s of @code{mem}, so for machines
1774 that do scheduling, @code{subreg}s of @code{mem} should never be used.
1775 To support this, the combine and recog passes have explicit code to
1776 inhibit the creation of @code{subreg}s of @code{mem} when
1777 @code{INSN_SCHEDULING} is defined.
1778
1779 The use of @code{subreg}s of @code{mem} after the reload pass is an area
1780 that is not well understood and should be avoided.  There is still some
1781 code in the compiler to support this, but this code has possibly rotted.
1782 This use of @code{subreg}s is discouraged and will most likely not be
1783 supported in the future.
1784
1785 @item hard registers
1786 It is seldom necessary to wrap hard registers in @code{subreg}s; such
1787 registers would normally reduce to a single @code{reg} rtx.  This use of
1788 @code{subreg}s is discouraged and may not be supported in the future.
1789
1790 @end itemize
1791
1792 @code{subreg}s of @code{subreg}s are not supported.  Using
1793 @code{simplify_gen_subreg} is the recommended way to avoid this problem.
1794
1795 @code{subreg}s come in two distinct flavors, each having its own
1796 usage and rules:
1797
1798 @table @asis
1799 @item Paradoxical subregs
1800 When @var{m1} is strictly wider than @var{m2}, the @code{subreg}
1801 expression is called @dfn{paradoxical}.  The canonical test for this
1802 class of @code{subreg} is:
1803
1804 @smallexample
1805 GET_MODE_SIZE (@var{m1}) > GET_MODE_SIZE (@var{m2})
1806 @end smallexample
1807
1808 Paradoxical @code{subreg}s can be used as both lvalues and rvalues.
1809 When used as an lvalue, the low-order bits of the source value
1810 are stored in @var{reg} and the high-order bits are discarded.
1811 When used as an rvalue, the low-order bits of the @code{subreg} are
1812 taken from @var{reg} while the high-order bits may or may not be
1813 defined.  
1814
1815 The high-order bits of rvalues are in the following circumstances:
1816
1817 @itemize
1818 @item @code{subreg}s of @code{mem}
1819 When @var{m2} is smaller than a word, the macro @code{LOAD_EXTEND_OP},
1820 can control how the high-order bits are defined.
1821
1822 @item @code{subreg} of @code{reg}s
1823 The upper bits are defined when @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} is true.
1824 @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P} describes what the upper bits hold.
1825 Such subregs usually represent local variables, register variables
1826 and parameter pseudo variables that have been promoted to a wider mode.
1827
1828 @end itemize
1829
1830 @var{bytenum} is always zero for a paradoxical @code{subreg}, even on
1831 big-endian targets.
1832
1833 For example, the paradoxical @code{subreg}:
1834
1835 @smallexample
1836 (set (subreg:SI (reg:HI @var{x}) 0) @var{y})
1837 @end smallexample
1838
1839 stores the lower 2 bytes of @var{y} in @var{x} and discards the upper
1840 2 bytes.  A subsequent:
1841
1842 @smallexample
1843 (set @var{z} (subreg:SI (reg:HI @var{x}) 0))
1844 @end smallexample
1845
1846 would set the lower two bytes of @var{z} to @var{y} and set the upper
1847 two bytes to an unknown value assuming @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} is
1848 false.
1849
1850 @item Normal subregs 
1851 When @var{m1} is at least as narrow as @var{m2} the @code{subreg}
1852 expression is called @dfn{normal}.
1853
1854 Normal @code{subreg}s restrict consideration to certain bits of
1855 @var{reg}.  There are two cases.  If @var{m1} is smaller than a word,
1856 the @code{subreg} refers to the least-significant part (or
1857 @dfn{lowpart}) of one word of @var{reg}.  If @var{m1} is word-sized or
1858 greater, the @code{subreg} refers to one or more complete words.
1859
1860 When used as an lvalue, @code{subreg} is a word-based accessor.
1861 Storing to a @code{subreg} modifies all the words of @var{reg} that
1862 overlap the @code{subreg}, but it leaves the other words of @var{reg}
1863 alone.
1864
1865 When storing to a normal @code{subreg} that is smaller than a word,
1866 the other bits of the referenced word are usually left in an undefined
1867 state.  This laxity makes it easier to generate efficient code for
1868 such instructions.  To represent an instruction that preserves all the
1869 bits outside of those in the @code{subreg}, use @code{strict_low_part}
1870 or @code{zero_extract} around the @code{subreg}.
1871
1872 @var{bytenum} must identify the offset of the first byte of the
1873 @code{subreg} from the start of @var{reg}, assuming that @var{reg} is
1874 laid out in memory order.  The memory order of bytes is defined by
1875 two target macros, @code{WORDS_BIG_ENDIAN} and @code{BYTES_BIG_ENDIAN}:
1876
1877 @itemize
1878 @item
1879 @cindex @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1880 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says that byte number zero is
1881 part of the most significant word; otherwise, it is part of the least
1882 significant word.
1883
1884 @item
1885 @cindex @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1886 @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says that byte number zero is
1887 the most significant byte within a word; otherwise, it is the least
1888 significant byte within a word.
1889 @end itemize
1890
1891 @cindex @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}, (lack of) effect on @code{subreg}
1892 On a few targets, @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN} disagrees with
1893 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}.  However, most parts of the compiler treat
1894 floating point values as if they had the same endianness as integer
1895 values.  This works because they handle them solely as a collection of
1896 integer values, with no particular numerical value.  Only real.c and
1897 the runtime libraries care about @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}.
1898
1899 Thus, 
1900
1901 @smallexample
1902 (subreg:HI (reg:SI @var{x}) 2)
1903 @end smallexample
1904
1905 on a @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, @samp{UNITS_PER_WORD == 4} target is the same as
1906
1907 @smallexample
1908 (subreg:HI (reg:SI @var{x}) 0)
1909 @end smallexample
1910
1911 on a little-endian, @samp{UNITS_PER_WORD == 4} target.  Both
1912 @code{subreg}s access the lower two bytes of register @var{x}.
1913
1914 @end table
1915
1916 A @code{MODE_PARTIAL_INT} mode behaves as if it were as wide as the
1917 corresponding @code{MODE_INT} mode, except that it has an unknown
1918 number of undefined bits.  For example:
1919
1920 @smallexample
1921 (subreg:PSI (reg:SI 0) 0)
1922 @end smallexample
1923
1924 accesses the whole of @samp{(reg:SI 0)}, but the exact relationship
1925 between the @code{PSImode} value and the @code{SImode} value is not
1926 defined.  If we assume @samp{UNITS_PER_WORD <= 4}, then the following
1927 two @code{subreg}s:
1928
1929 @smallexample
1930 (subreg:PSI (reg:DI 0) 0)
1931 (subreg:PSI (reg:DI 0) 4)
1932 @end smallexample
1933
1934 represent independent 4-byte accesses to the two halves of
1935 @samp{(reg:DI 0)}.  Both @code{subreg}s have an unknown number
1936 of undefined bits.
1937
1938 If @samp{UNITS_PER_WORD <= 2} then these two @code{subreg}s:
1939
1940 @smallexample
1941 (subreg:HI (reg:PSI 0) 0)
1942 (subreg:HI (reg:PSI 0) 2)
1943 @end smallexample
1944
1945 represent independent 2-byte accesses that together span the whole
1946 of @samp{(reg:PSI 0)}.  Storing to the first @code{subreg} does not
1947 affect the value of the second, and vice versa.  @samp{(reg:PSI 0)}
1948 has an unknown number of undefined bits, so the assignment:
1949
1950 @smallexample
1951 (set (subreg:HI (reg:PSI 0) 0) (reg:HI 4))
1952 @end smallexample
1953
1954 does not guarantee that @samp{(subreg:HI (reg:PSI 0) 0)} has the
1955 value @samp{(reg:HI 4)}.
1956
1957 @cindex @code{CANNOT_CHANGE_MODE_CLASS} and subreg semantics
1958 The rules above apply to both pseudo @var{reg}s and hard @var{reg}s.
1959 If the semantics are not correct for particular combinations of
1960 @var{m1}, @var{m2} and hard @var{reg}, the target-specific code
1961 must ensure that those combinations are never used.  For example:
1962
1963 @smallexample
1964 CANNOT_CHANGE_MODE_CLASS (@var{m2}, @var{m1}, @var{class})
1965 @end smallexample
1966
1967 must be true for every class @var{class} that includes @var{reg}.
1968
1969 @findex SUBREG_REG
1970 @findex SUBREG_BYTE
1971 The first operand of a @code{subreg} expression is customarily accessed
1972 with the @code{SUBREG_REG} macro and the second operand is customarily
1973 accessed with the @code{SUBREG_BYTE} macro.
1974
1975 It has been several years since a platform in which
1976 @code{BYTES_BIG_ENDIAN} not equal to @code{WORDS_BIG_ENDIAN} has
1977 been tested.  Anyone wishing to support such a platform in the future
1978 may be confronted with code rot.
1979
1980 @findex scratch
1981 @cindex scratch operands
1982 @item (scratch:@var{m})
1983 This represents a scratch register that will be required for the
1984 execution of a single instruction and not used subsequently.  It is
1985 converted into a @code{reg} by either the local register allocator or
1986 the reload pass.
1987
1988 @code{scratch} is usually present inside a @code{clobber} operation
1989 (@pxref{Side Effects}).
1990
1991 @findex cc0
1992 @cindex condition code register
1993 @item (cc0)
1994 This refers to the machine's condition code register.  It has no
1995 operands and may not have a machine mode.  There are two ways to use it:
1996
1997 @itemize @bullet
1998 @item
1999 To stand for a complete set of condition code flags.  This is best on
2000 most machines, where each comparison sets the entire series of flags.
2001
2002 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
2003 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
2004 instructions) and in comparison operators comparing against zero
2005 (@code{const_int} with value zero; that is to say, @code{const0_rtx}).
2006
2007 @item
2008 To stand for a single flag that is the result of a single condition.
2009 This is useful on machines that have only a single flag bit, and in
2010 which comparison instructions must specify the condition to test.
2011
2012 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
2013 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
2014 instructions) where the source is a comparison operator, and as the
2015 first operand of @code{if_then_else} (in a conditional branch).
2016 @end itemize
2017
2018 @findex cc0_rtx
2019 There is only one expression object of code @code{cc0}; it is the
2020 value of the variable @code{cc0_rtx}.  Any attempt to create an
2021 expression of code @code{cc0} will return @code{cc0_rtx}.
2022
2023 Instructions can set the condition code implicitly.  On many machines,
2024 nearly all instructions set the condition code based on the value that
2025 they compute or store.  It is not necessary to record these actions
2026 explicitly in the RTL because the machine description includes a
2027 prescription for recognizing the instructions that do so (by means of
2028 the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}).  @xref{Condition Code}.  Only
2029 instructions whose sole purpose is to set the condition code, and
2030 instructions that use the condition code, need mention @code{(cc0)}.
2031
2032 On some machines, the condition code register is given a register number
2033 and a @code{reg} is used instead of @code{(cc0)}.  This is usually the
2034 preferable approach if only a small subset of instructions modify the
2035 condition code.  Other machines store condition codes in general
2036 registers; in such cases a pseudo register should be used.
2037
2038 Some machines, such as the SPARC and RS/6000, have two sets of
2039 arithmetic instructions, one that sets and one that does not set the
2040 condition code.  This is best handled by normally generating the
2041 instruction that does not set the condition code, and making a pattern
2042 that both performs the arithmetic and sets the condition code register
2043 (which would not be @code{(cc0)} in this case).  For examples, search
2044 for @samp{addcc} and @samp{andcc} in @file{sparc.md}.
2045
2046 @findex pc
2047 @item (pc)
2048 @cindex program counter
2049 This represents the machine's program counter.  It has no operands and
2050 may not have a machine mode.  @code{(pc)} may be validly used only in
2051 certain specific contexts in jump instructions.
2052
2053 @findex pc_rtx
2054 There is only one expression object of code @code{pc}; it is the value
2055 of the variable @code{pc_rtx}.  Any attempt to create an expression of
2056 code @code{pc} will return @code{pc_rtx}.
2057
2058 All instructions that do not jump alter the program counter implicitly
2059 by incrementing it, but there is no need to mention this in the RTL@.
2060
2061 @findex mem
2062 @item (mem:@var{m} @var{addr} @var{alias})
2063 This RTX represents a reference to main memory at an address
2064 represented by the expression @var{addr}.  @var{m} specifies how large
2065 a unit of memory is accessed.  @var{alias} specifies an alias set for the
2066 reference.  In general two items are in different alias sets if they cannot
2067 reference the same memory address.
2068
2069 The construct @code{(mem:BLK (scratch))} is considered to alias all
2070 other memories.  Thus it may be used as a memory barrier in epilogue
2071 stack deallocation patterns.
2072
2073 @findex concat
2074 @item (concat@var{m} @var{rtx} @var{rtx})
2075 This RTX represents the concatenation of two other RTXs.  This is used
2076 for complex values.  It should only appear in the RTL attached to
2077 declarations and during RTL generation.  It should not appear in the
2078 ordinary insn chain.
2079
2080 @findex concatn
2081 @item (concatn@var{m} [@var{rtx} @dots{}])
2082 This RTX represents the concatenation of all the @var{rtx} to make a
2083 single value.  Like @code{concat}, this should only appear in
2084 declarations, and not in the insn chain.
2085 @end table
2086
2087 @node Arithmetic
2088 @section RTL Expressions for Arithmetic
2089 @cindex arithmetic, in RTL
2090 @cindex math, in RTL
2091 @cindex RTL expressions for arithmetic
2092
2093 Unless otherwise specified, all the operands of arithmetic expressions
2094 must be valid for mode @var{m}.  An operand is valid for mode @var{m}
2095 if it has mode @var{m}, or if it is a @code{const_int} or
2096 @code{const_double} and @var{m} is a mode of class @code{MODE_INT}.
2097
2098 For commutative binary operations, constants should be placed in the
2099 second operand.
2100
2101 @table @code
2102 @findex plus
2103 @findex ss_plus
2104 @findex us_plus
2105 @cindex RTL sum
2106 @cindex RTL addition
2107 @cindex RTL addition with signed saturation
2108 @cindex RTL addition with unsigned saturation
2109 @item (plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2110 @itemx (ss_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2111 @itemx (us_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2112
2113 These three expressions all represent the sum of the values
2114 represented by @var{x} and @var{y} carried out in machine mode
2115 @var{m}.  They differ in their behavior on overflow of integer modes.
2116 @code{plus} wraps round modulo the width of @var{m}; @code{ss_plus}
2117 saturates at the maximum signed value representable in @var{m};
2118 @code{us_plus} saturates at the maximum unsigned value.
2119
2120 @c ??? What happens on overflow of floating point modes?
2121
2122 @findex lo_sum
2123 @item (lo_sum:@var{m} @var{x} @var{y})
2124
2125 This expression represents the sum of @var{x} and the low-order bits
2126 of @var{y}.  It is used with @code{high} (@pxref{Constants}) to
2127 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines
2128 to reference a global memory location.
2129
2130 The number of low order bits is machine-dependent but is
2131 normally the number of bits in a @code{Pmode} item minus the number of
2132 bits set by @code{high}.
2133
2134 @var{m} should be @code{Pmode}.
2135
2136 @findex minus
2137 @findex ss_minus
2138 @findex us_minus
2139 @cindex RTL difference
2140 @cindex RTL subtraction
2141 @cindex RTL subtraction with signed saturation
2142 @cindex RTL subtraction with unsigned saturation
2143 @item (minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2144 @itemx (ss_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2145 @itemx (us_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2146
2147 These three expressions represent the result of subtracting @var{y}
2148 from @var{x}, carried out in mode @var{M}.  Behavior on overflow is
2149 the same as for the three variants of @code{plus} (see above).
2150
2151 @findex compare
2152 @cindex RTL comparison
2153 @item (compare:@var{m} @var{x} @var{y})
2154 Represents the result of subtracting @var{y} from @var{x} for purposes
2155 of comparison.  The result is computed without overflow, as if with
2156 infinite precision.
2157
2158 Of course, machines can't really subtract with infinite precision.
2159 However, they can pretend to do so when only the sign of the result will
2160 be used, which is the case when the result is stored in the condition
2161 code.  And that is the @emph{only} way this kind of expression may
2162 validly be used: as a value to be stored in the condition codes, either
2163 @code{(cc0)} or a register.  @xref{Comparisons}.
2164
2165 The mode @var{m} is not related to the modes of @var{x} and @var{y}, but
2166 instead is the mode of the condition code value.  If @code{(cc0)} is
2167 used, it is @code{VOIDmode}.  Otherwise it is some mode in class
2168 @code{MODE_CC}, often @code{CCmode}.  @xref{Condition Code}.  If @var{m}
2169 is @code{VOIDmode} or @code{CCmode}, the operation returns sufficient
2170 information (in an unspecified format) so that any comparison operator
2171 can be applied to the result of the @code{COMPARE} operation.  For other
2172 modes in class @code{MODE_CC}, the operation only returns a subset of
2173 this information.
2174
2175 Normally, @var{x} and @var{y} must have the same mode.  Otherwise,
2176 @code{compare} is valid only if the mode of @var{x} is in class
2177 @code{MODE_INT} and @var{y} is a @code{const_int} or
2178 @code{const_double} with mode @code{VOIDmode}.  The mode of @var{x}
2179 determines what mode the comparison is to be done in; thus it must not
2180 be @code{VOIDmode}.
2181
2182 If one of the operands is a constant, it should be placed in the
2183 second operand and the comparison code adjusted as appropriate.
2184
2185 A @code{compare} specifying two @code{VOIDmode} constants is not valid
2186 since there is no way to know in what mode the comparison is to be
2187 performed; the comparison must either be folded during the compilation
2188 or the first operand must be loaded into a register while its mode is
2189 still known.
2190
2191 @findex neg
2192 @findex ss_neg
2193 @findex us_neg
2194 @cindex negation
2195 @cindex negation with signed saturation
2196 @cindex negation with unsigned saturation
2197 @item (neg:@var{m} @var{x})
2198 @itemx (ss_neg:@var{m} @var{x})
2199 @itemx (us_neg:@var{m} @var{x})
2200 These two expressions represent the negation (subtraction from zero) of
2201 the value represented by @var{x}, carried out in mode @var{m}.  They
2202 differ in the behavior on overflow of integer modes.  In the case of
2203 @code{neg}, the negation of the operand may be a number not representable
2204 in mode @var{m}, in which case it is truncated to @var{m}.  @code{ss_neg}
2205 and @code{us_neg} ensure that an out-of-bounds result saturates to the
2206 maximum or minimum signed or unsigned value.
2207
2208 @findex mult
2209 @findex ss_mult
2210 @findex us_mult
2211 @cindex multiplication
2212 @cindex product
2213 @cindex multiplication with signed saturation
2214 @cindex multiplication with unsigned saturation
2215 @item (mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2216 @itemx (ss_mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2217 @itemx (us_mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2218 Represents the signed product of the values represented by @var{x} and
2219 @var{y} carried out in machine mode @var{m}.
2220 @code{ss_mult} and @code{us_mult} ensure that an out-of-bounds result
2221 saturates to the maximum or minimum signed or unsigned value.
2222
2223 Some machines support a multiplication that generates a product wider
2224 than the operands.  Write the pattern for this as
2225
2226 @smallexample
2227 (mult:@var{m} (sign_extend:@var{m} @var{x}) (sign_extend:@var{m} @var{y}))
2228 @end smallexample
2229
2230 where @var{m} is wider than the modes of @var{x} and @var{y}, which need
2231 not be the same.
2232
2233 For unsigned widening multiplication, use the same idiom, but with
2234 @code{zero_extend} instead of @code{sign_extend}.
2235
2236 @findex div
2237 @findex ss_div
2238 @cindex division
2239 @cindex signed division
2240 @cindex signed division with signed saturation
2241 @cindex quotient
2242 @item (div:@var{m} @var{x} @var{y})
2243 @itemx (ss_div:@var{m} @var{x} @var{y})
2244 Represents the quotient in signed division of @var{x} by @var{y},
2245 carried out in machine mode @var{m}.  If @var{m} is a floating point
2246 mode, it represents the exact quotient; otherwise, the integerized
2247 quotient.
2248 @code{ss_div} ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum
2249 or minimum signed value.
2250
2251 Some machines have division instructions in which the operands and
2252 quotient widths are not all the same; you should represent
2253 such instructions using @code{truncate} and @code{sign_extend} as in,
2254
2255 @smallexample
2256 (truncate:@var{m1} (div:@var{m2} @var{x} (sign_extend:@var{m2} @var{y})))
2257 @end smallexample
2258
2259 @findex udiv
2260 @cindex unsigned division
2261 @cindex unsigned division with unsigned saturation
2262 @cindex division
2263 @item (udiv:@var{m} @var{x} @var{y})
2264 @itemx (us_div:@var{m} @var{x} @var{y})
2265 Like @code{div} but represents unsigned division.
2266 @code{us_div} ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum
2267 or minimum unsigned value.
2268
2269 @findex mod
2270 @findex umod
2271 @cindex remainder
2272 @cindex division
2273 @item (mod:@var{m} @var{x} @var{y})
2274 @itemx (umod:@var{m} @var{x} @var{y})
2275 Like @code{div} and @code{udiv} but represent the remainder instead of
2276 the quotient.
2277
2278 @findex smin
2279 @findex smax
2280 @cindex signed minimum
2281 @cindex signed maximum
2282 @item (smin:@var{m} @var{x} @var{y})
2283 @itemx (smax:@var{m} @var{x} @var{y})
2284 Represents the smaller (for @code{smin}) or larger (for @code{smax}) of
2285 @var{x} and @var{y}, interpreted as signed values in mode @var{m}.
2286 When used with floating point, if both operands are zeros, or if either
2287 operand is @code{NaN}, then it is unspecified which of the two operands
2288 is returned as the result.
2289
2290 @findex umin
2291 @findex umax
2292 @cindex unsigned minimum and maximum
2293 @item (umin:@var{m} @var{x} @var{y})
2294 @itemx (umax:@var{m} @var{x} @var{y})
2295 Like @code{smin} and @code{smax}, but the values are interpreted as unsigned
2296 integers.
2297
2298 @findex not
2299 @cindex complement, bitwise
2300 @cindex bitwise complement
2301 @item (not:@var{m} @var{x})
2302 Represents the bitwise complement of the value represented by @var{x},
2303 carried out in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2304
2305 @findex and
2306 @cindex logical-and, bitwise
2307 @cindex bitwise logical-and
2308 @item (and:@var{m} @var{x} @var{y})
2309 Represents the bitwise logical-and of the values represented by
2310 @var{x} and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be
2311 a fixed-point machine mode.
2312
2313 @findex ior
2314 @cindex inclusive-or, bitwise
2315 @cindex bitwise inclusive-or
2316 @item (ior:@var{m} @var{x} @var{y})
2317 Represents the bitwise inclusive-or of the values represented by @var{x}
2318 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2319 fixed-point mode.
2320
2321 @findex xor
2322 @cindex exclusive-or, bitwise
2323 @cindex bitwise exclusive-or
2324 @item (xor:@var{m} @var{x} @var{y})
2325 Represents the bitwise exclusive-or of the values represented by @var{x}
2326 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2327 fixed-point mode.
2328
2329 @findex ashift
2330 @findex ss_ashift
2331 @findex us_ashift
2332 @cindex left shift
2333 @cindex shift
2334 @cindex arithmetic shift
2335 @cindex arithmetic shift with signed saturation
2336 @cindex arithmetic shift with unsigned saturation
2337 @item (ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2338 @itemx (ss_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2339 @itemx (us_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2340 These three expressions represent the result of arithmetically shifting @var{x}
2341 left by @var{c} places.  They differ in their behavior on overflow of integer
2342 modes.  An @code{ashift} operation is a plain shift with no special behavior
2343 in case of a change in the sign bit; @code{ss_ashift} and @code{us_ashift}
2344 saturates to the minimum or maximum representable value if any of the bits
2345 shifted out differs from the final sign bit.
2346
2347 @var{x} have mode @var{m}, a fixed-point machine mode.  @var{c}
2348 be a fixed-point mode or be a constant with mode @code{VOIDmode}; which
2349 mode is determined by the mode called for in the machine description
2350 entry for the left-shift instruction.  For example, on the VAX, the mode
2351 of @var{c} is @code{QImode} regardless of @var{m}.
2352
2353 @findex lshiftrt
2354 @cindex right shift
2355 @findex ashiftrt
2356 @item (lshiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2357 @itemx (ashiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2358 Like @code{ashift} but for right shift.  Unlike the case for left shift,
2359 these two operations are distinct.
2360
2361 @findex rotate
2362 @cindex rotate
2363 @cindex left rotate
2364 @findex rotatert
2365 @cindex right rotate
2366 @item (rotate:@var{m} @var{x} @var{c})
2367 @itemx (rotatert:@var{m} @var{x} @var{c})
2368 Similar but represent left and right rotate.  If @var{c} is a constant,
2369 use @code{rotate}.
2370
2371 @findex abs
2372 @findex ss_abs
2373 @cindex absolute value
2374 @item (abs:@var{m} @var{x})
2375 @item (ss_abs:@var{m} @var{x})
2376 Represents the absolute value of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2377 @code{ss_abs} ensures that an out-of-bounds result saturates to the
2378 maximum signed value.
2379
2380
2381 @findex sqrt
2382 @cindex square root
2383 @item (sqrt:@var{m} @var{x})
2384 Represents the square root of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2385 Most often @var{m} will be a floating point mode.
2386
2387 @findex ffs
2388 @item (ffs:@var{m} @var{x})
2389 Represents one plus the index of the least significant 1-bit in
2390 @var{x}, represented as an integer of mode @var{m}.  (The value is
2391 zero if @var{x} is zero.)  The mode of @var{x} need not be @var{m};
2392 depending on the target machine, various mode combinations may be
2393 valid.
2394
2395 @findex clz
2396 @item (clz:@var{m} @var{x})
2397 Represents the number of leading 0-bits in @var{x}, represented as an
2398 integer of mode @var{m}, starting at the most significant bit position.
2399 If @var{x} is zero, the value is determined by
2400 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}).  Note that this is one of
2401 the few expressions that is not invariant under widening.  The mode of
2402 @var{x} will usually be an integer mode.
2403
2404 @findex ctz
2405 @item (ctz:@var{m} @var{x})
2406 Represents the number of trailing 0-bits in @var{x}, represented as an
2407 integer of mode @var{m}, starting at the least significant bit position.
2408 If @var{x} is zero, the value is determined by
2409 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}).  Except for this case,
2410 @code{ctz(x)} is equivalent to @code{ffs(@var{x}) - 1}.  The mode of
2411 @var{x} will usually be an integer mode.
2412
2413 @findex popcount
2414 @item (popcount:@var{m} @var{x})
2415 Represents the number of 1-bits in @var{x}, represented as an integer of
2416 mode @var{m}.  The mode of @var{x} will usually be an integer mode.
2417
2418 @findex parity
2419 @item (parity:@var{m} @var{x})
2420 Represents the number of 1-bits modulo 2 in @var{x}, represented as an
2421 integer of mode @var{m}.  The mode of @var{x} will usually be an integer
2422 mode.
2423
2424 @findex bswap
2425 @item (bswap:@var{m} @var{x})
2426 Represents the value @var{x} with the order of bytes reversed, carried out
2427 in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2428 @end table
2429
2430 @node Comparisons
2431 @section Comparison Operations
2432 @cindex RTL comparison operations
2433
2434 Comparison operators test a relation on two operands and are considered
2435 to represent a machine-dependent nonzero value described by, but not
2436 necessarily equal to, @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2437 if the relation holds, or zero if it does not, for comparison operators
2438 whose results have a `MODE_INT' mode,
2439 @code{FLOAT_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}) if the relation holds, or
2440 zero if it does not, for comparison operators that return floating-point
2441 values, and a vector of either @code{VECTOR_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2442 if the relation holds, or of zeros if it does not, for comparison operators
2443 that return vector results.
2444 The mode of the comparison operation is independent of the mode
2445 of the data being compared.  If the comparison operation is being tested
2446 (e.g., the first operand of an @code{if_then_else}), the mode must be
2447 @code{VOIDmode}.
2448
2449 @cindex condition codes
2450 There are two ways that comparison operations may be used.  The
2451 comparison operators may be used to compare the condition codes
2452 @code{(cc0)} against zero, as in @code{(eq (cc0) (const_int 0))}.  Such
2453 a construct actually refers to the result of the preceding instruction
2454 in which the condition codes were set.  The instruction setting the
2455 condition code must be adjacent to the instruction using the condition
2456 code; only @code{note} insns may separate them.
2457
2458 Alternatively, a comparison operation may directly compare two data
2459 objects.  The mode of the comparison is determined by the operands; they
2460 must both be valid for a common machine mode.  A comparison with both
2461 operands constant would be invalid as the machine mode could not be
2462 deduced from it, but such a comparison should never exist in RTL due to
2463 constant folding.
2464
2465 In the example above, if @code{(cc0)} were last set to
2466 @code{(compare @var{x} @var{y})}, the comparison operation is
2467 identical to @code{(eq @var{x} @var{y})}.  Usually only one style
2468 of comparisons is supported on a particular machine, but the combine
2469 pass will try to merge the operations to produce the @code{eq} shown
2470 in case it exists in the context of the particular insn involved.
2471
2472 Inequality comparisons come in two flavors, signed and unsigned.  Thus,
2473 there are distinct expression codes @code{gt} and @code{gtu} for signed and
2474 unsigned greater-than.  These can produce different results for the same
2475 pair of integer values: for example, 1 is signed greater-than @minus{}1 but not
2476 unsigned greater-than, because @minus{}1 when regarded as unsigned is actually
2477 @code{0xffffffff} which is greater than 1.
2478
2479 The signed comparisons are also used for floating point values.  Floating
2480 point comparisons are distinguished by the machine modes of the operands.
2481
2482 @table @code
2483 @findex eq
2484 @cindex equal
2485 @item (eq:@var{m} @var{x} @var{y})
2486 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2487 are equal, otherwise 0.
2488
2489 @findex ne
2490 @cindex not equal
2491 @item (ne:@var{m} @var{x} @var{y})
2492 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2493 are not equal, otherwise 0.
2494
2495 @findex gt
2496 @cindex greater than
2497 @item (gt:@var{m} @var{x} @var{y})
2498 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the @var{x} is greater than @var{y}.  If they
2499 are fixed-point, the comparison is done in a signed sense.
2500
2501 @findex gtu
2502 @cindex greater than
2503 @cindex unsigned greater than
2504 @item (gtu:@var{m} @var{x} @var{y})
2505 Like @code{gt} but does unsigned comparison, on fixed-point numbers only.
2506
2507 @findex lt
2508 @cindex less than
2509 @findex ltu
2510 @cindex unsigned less than
2511 @item (lt:@var{m} @var{x} @var{y})
2512 @itemx (ltu:@var{m} @var{x} @var{y})
2513 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than''.
2514
2515 @findex ge
2516 @cindex greater than
2517 @findex geu
2518 @cindex unsigned greater than
2519 @item (ge:@var{m} @var{x} @var{y})
2520 @itemx (geu:@var{m} @var{x} @var{y})
2521 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``greater than or equal''.
2522
2523 @findex le
2524 @cindex less than or equal
2525 @findex leu
2526 @cindex unsigned less than
2527 @item (le:@var{m} @var{x} @var{y})
2528 @itemx (leu:@var{m} @var{x} @var{y})
2529 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than or equal''.
2530
2531 @findex if_then_else
2532 @item (if_then_else @var{cond} @var{then} @var{else})
2533 This is not a comparison operation but is listed here because it is
2534 always used in conjunction with a comparison operation.  To be
2535 precise, @var{cond} is a comparison expression.  This expression
2536 represents a choice, according to @var{cond}, between the value
2537 represented by @var{then} and the one represented by @var{else}.
2538
2539 On most machines, @code{if_then_else} expressions are valid only
2540 to express conditional jumps.
2541
2542 @findex cond
2543 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @var{test2} @var{value2} @dots{}] @var{default})
2544 Similar to @code{if_then_else}, but more general.  Each of @var{test1},
2545 @var{test2}, @dots{} is performed in turn.  The result of this expression is
2546 the @var{value} corresponding to the first nonzero test, or @var{default} if
2547 none of the tests are nonzero expressions.
2548
2549 This is currently not valid for instruction patterns and is supported only
2550 for insn attributes.  @xref{Insn Attributes}.
2551 @end table
2552
2553 @node Bit-Fields
2554 @section Bit-Fields
2555 @cindex bit-fields
2556
2557 Special expression codes exist to represent bit-field instructions.
2558
2559 @table @code
2560 @findex sign_extract
2561 @cindex @code{BITS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{sign_extract}
2562 @item (sign_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2563 This represents a reference to a sign-extended bit-field contained or
2564 starting in @var{loc} (a memory or register reference).  The bit-field
2565 is @var{size} bits wide and starts at bit @var{pos}.  The compilation
2566 option @code{BITS_BIG_ENDIAN} says which end of the memory unit
2567 @var{pos} counts from.
2568
2569 If @var{loc} is in memory, its mode must be a single-byte integer mode.
2570 If @var{loc} is in a register, the mode to use is specified by the
2571 operand of the @code{insv} or @code{extv} pattern
2572 (@pxref{Standard Names}) and is usually a full-word integer mode,
2573 which is the default if none is specified.
2574
2575 The mode of @var{pos} is machine-specific and is also specified
2576 in the @code{insv} or @code{extv} pattern.
2577
2578 The mode @var{m} is the same as the mode that would be used for
2579 @var{loc} if it were a register.
2580
2581 A @code{sign_extract} can not appear as an lvalue, or part thereof,
2582 in RTL.
2583
2584 @findex zero_extract
2585 @item (zero_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2586 Like @code{sign_extract} but refers to an unsigned or zero-extended
2587 bit-field.  The same sequence of bits are extracted, but they
2588 are filled to an entire word with zeros instead of by sign-extension.
2589
2590 Unlike @code{sign_extract}, this type of expressions can be lvalues
2591 in RTL; they may appear on the left side of an assignment, indicating
2592 insertion of a value into the specified bit-field.
2593 @end table
2594
2595 @node Vector Operations
2596 @section Vector Operations
2597 @cindex vector operations
2598
2599 All normal RTL expressions can be used with vector modes; they are
2600 interpreted as operating on each part of the vector independently.
2601 Additionally, there are a few new expressions to describe specific vector
2602 operations.
2603
2604 @table @code
2605 @findex vec_merge
2606 @item (vec_merge:@var{m} @var{vec1} @var{vec2} @var{items})
2607 This describes a merge operation between two vectors.  The result is a vector
2608 of mode @var{m}; its elements are selected from either @var{vec1} or
2609 @var{vec2}.  Which elements are selected is described by @var{items}, which
2610 is a bit mask represented by a @code{const_int}; a zero bit indicates the
2611 corresponding element in the result vector is taken from @var{vec2} while
2612 a set bit indicates it is taken from @var{vec1}.
2613
2614 @findex vec_select
2615 @item (vec_select:@var{m} @var{vec1} @var{selection})
2616 This describes an operation that selects parts of a vector.  @var{vec1} is
2617 the source vector, and @var{selection} is a @code{parallel} that contains a
2618 @code{const_int} for each of the subparts of the result vector, giving the
2619 number of the source subpart that should be stored into it.  
2620 The result mode @var{m} is either the submode for a single element of
2621 @var{vec1} (if only one subpart is selected), or another vector mode 
2622 with that element submode (if multiple subparts are selected).
2623
2624 @findex vec_concat
2625 @item (vec_concat:@var{m} @var{vec1} @var{vec2})
2626 Describes a vector concat operation.  The result is a concatenation of the
2627 vectors @var{vec1} and @var{vec2}; its length is the sum of the lengths of
2628 the two inputs.
2629
2630 @findex vec_duplicate
2631 @item (vec_duplicate:@var{m} @var{vec})
2632 This operation converts a small vector into a larger one by duplicating the
2633 input values.  The output vector mode must have the same submodes as the
2634 input vector mode, and the number of output parts must be an integer multiple
2635 of the number of input parts.
2636
2637 @end table
2638
2639 @node Conversions
2640 @section Conversions
2641 @cindex conversions
2642 @cindex machine mode conversions
2643
2644 All conversions between machine modes must be represented by
2645 explicit conversion operations.  For example, an expression
2646 which is the sum of a byte and a full word cannot be written as
2647 @code{(plus:SI (reg:QI 34) (reg:SI 80))} because the @code{plus}
2648 operation requires two operands of the same machine mode.
2649 Therefore, the byte-sized operand is enclosed in a conversion
2650 operation, as in
2651
2652 @smallexample
2653 (plus:SI (sign_extend:SI (reg:QI 34)) (reg:SI 80))
2654 @end smallexample
2655
2656 The conversion operation is not a mere placeholder, because there
2657 may be more than one way of converting from a given starting mode
2658 to the desired final mode.  The conversion operation code says how
2659 to do it.
2660
2661 For all conversion operations, @var{x} must not be @code{VOIDmode}
2662 because the mode in which to do the conversion would not be known.
2663 The conversion must either be done at compile-time or @var{x}
2664 must be placed into a register.
2665
2666 @table @code
2667 @findex sign_extend
2668 @item (sign_extend:@var{m} @var{x})
2669 Represents the result of sign-extending the value @var{x}
2670 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2671 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2672
2673 @findex zero_extend
2674 @item (zero_extend:@var{m} @var{x})
2675 Represents the result of zero-extending the value @var{x}
2676 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2677 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2678
2679 @findex float_extend
2680 @item (float_extend:@var{m} @var{x})
2681 Represents the result of extending the value @var{x}
2682 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2683 and @var{x} a floating point value of a mode narrower than @var{m}.
2684
2685 @findex truncate
2686 @item (truncate:@var{m} @var{x})
2687 Represents the result of truncating the value @var{x}
2688 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2689 and @var{x} a fixed-point value of a mode wider than @var{m}.
2690
2691 @findex ss_truncate
2692 @item (ss_truncate:@var{m} @var{x})
2693 Represents the result of truncating the value @var{x}
2694 to machine mode @var{m}, using signed saturation in the case of
2695 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2696 modes.
2697
2698 @findex us_truncate
2699 @item (us_truncate:@var{m} @var{x})
2700 Represents the result of truncating the value @var{x}
2701 to machine mode @var{m}, using unsigned saturation in the case of
2702 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2703 modes.
2704
2705 @findex float_truncate
2706 @item (float_truncate:@var{m} @var{x})
2707 Represents the result of truncating the value @var{x}
2708 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2709 and @var{x} a floating point value of a mode wider than @var{m}.
2710
2711 @findex float
2712 @item (float:@var{m} @var{x})
2713 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2714 regarded as signed, to floating point mode @var{m}.
2715
2716 @findex unsigned_float
2717 @item (unsigned_float:@var{m} @var{x})
2718 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2719 regarded as unsigned, to floating point mode @var{m}.
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 When @var{m} is a fixed-point mode, represents the result of
2729 converting floating point value @var{x} to mode @var{m}, regarded as
2730 signed.  How rounding is done is not specified, so this operation may
2731 be used validly in compiling C code only for integer-valued operands.
2732
2733 @findex unsigned_fix
2734 @item (unsigned_fix:@var{m} @var{x})
2735 Represents the result of converting floating point value @var{x} to
2736 fixed point mode @var{m}, regarded as unsigned.  How rounding is done
2737 is not specified.
2738
2739 @findex fract_convert
2740 @item (fract_convert:@var{m} @var{x})
2741 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2742 fixed-point mode @var{m}, signed integer value @var{x} to
2743 fixed-point mode @var{m}, floating-point value @var{x} to
2744 fixed-point mode @var{m}, fixed-point value @var{x} to integer mode @var{m}
2745 regarded as signed, or fixed-point value @var{x} to floating-point mode @var{m}.
2746 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
2747
2748 @findex sat_fract
2749 @item (sat_fract:@var{m} @var{x})
2750 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2751 fixed-point mode @var{m}, signed integer value @var{x} to
2752 fixed-point mode @var{m}, or floating-point value @var{x} to
2753 fixed-point mode @var{m}.
2754 When overflows or underflows happen, the results are saturated to the
2755 maximum or the minimum.
2756
2757 @findex unsigned_fract_convert
2758 @item (unsigned_fract_convert:@var{m} @var{x})
2759 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2760 integer mode @var{m} regarded as unsigned, or unsigned integer value @var{x} to
2761 fixed-point mode @var{m}.
2762 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
2763
2764 @findex unsigned_sat_fract
2765 @item (unsigned_sat_fract:@var{m} @var{x})
2766 Represents the result of converting unsigned integer value @var{x} to
2767 fixed-point mode @var{m}.
2768 When overflows or underflows happen, the results are saturated to the
2769 maximum or the minimum.
2770 @end table
2771
2772 @node RTL Declarations
2773 @section Declarations
2774 @cindex RTL declarations
2775 @cindex declarations, RTL
2776
2777 Declaration expression codes do not represent arithmetic operations
2778 but rather state assertions about their operands.
2779
2780 @table @code
2781 @findex strict_low_part
2782 @cindex @code{subreg}, in @code{strict_low_part}
2783 @item (strict_low_part (subreg:@var{m} (reg:@var{n} @var{r}) 0))
2784 This expression code is used in only one context: as the destination operand of a
2785 @code{set} expression.  In addition, the operand of this expression
2786 must be a non-paradoxical @code{subreg} expression.
2787
2788 The presence of @code{strict_low_part} says that the part of the
2789 register which is meaningful in mode @var{n}, but is not part of
2790 mode @var{m}, is not to be altered.  Normally, an assignment to such
2791 a subreg is allowed to have undefined effects on the rest of the
2792 register when @var{m} is less than a word.
2793 @end table
2794
2795 @node Side Effects
2796 @section Side Effect Expressions
2797 @cindex RTL side effect expressions
2798
2799 The expression codes described so far represent values, not actions.
2800 But machine instructions never produce values; they are meaningful
2801 only for their side effects on the state of the machine.  Special
2802 expression codes are used to represent side effects.
2803
2804 The body of an instruction is always one of these side effect codes;
2805 the codes described above, which represent values, appear only as
2806 the operands of these.
2807
2808 @table @code
2809 @findex set
2810 @item (set @var{lval} @var{x})
2811 Represents the action of storing the value of @var{x} into the place
2812 represented by @var{lval}.  @var{lval} must be an expression
2813 representing a place that can be stored in: @code{reg} (or @code{subreg},
2814 @code{strict_low_part} or @code{zero_extract}), @code{mem}, @code{pc},
2815 @code{parallel}, or @code{cc0}.
2816
2817 If @var{lval} is a @code{reg}, @code{subreg} or @code{mem}, it has a
2818 machine mode; then @var{x} must be valid for that mode.
2819
2820 If @var{lval} is a @code{reg} whose machine mode is less than the full
2821 width of the register, then it means that the part of the register
2822 specified by the machine mode is given the specified value and the
2823 rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
2824 @var{lval} is a @code{subreg} whose machine mode is narrower than
2825 the mode of the register, the rest of the register can be changed in
2826 an undefined way.
2827
2828 If @var{lval} is a @code{strict_low_part} of a subreg, then the part
2829 of the register specified by the machine mode of the @code{subreg} is
2830 given the value @var{x} and the rest of the register is not changed.
2831
2832 If @var{lval} is a @code{zero_extract}, then the referenced part of
2833 the bit-field (a memory or register reference) specified by the
2834 @code{zero_extract} is given the value @var{x} and the rest of the
2835 bit-field is not changed.  Note that @code{sign_extract} can not
2836 appear in @var{lval}.
2837
2838 If @var{lval} is @code{(cc0)}, it has no machine mode, and @var{x} may
2839 be either a @code{compare} expression or a value that may have any mode.
2840 The latter case represents a ``test'' instruction.  The expression
2841 @code{(set (cc0) (reg:@var{m} @var{n}))} is equivalent to
2842 @code{(set (cc0) (compare (reg:@var{m} @var{n}) (const_int 0)))}.
2843 Use the former expression to save space during the compilation.
2844
2845 If @var{lval} is a @code{parallel}, it is used to represent the case of
2846 a function returning a structure in multiple registers.  Each element
2847 of the @code{parallel} is an @code{expr_list} whose first operand is a
2848 @code{reg} and whose second operand is a @code{const_int} representing the
2849 offset (in bytes) into the structure at which the data in that register
2850 corresponds.  The first element may be null to indicate that the structure
2851 is also passed partly in memory.
2852
2853 @cindex jump instructions and @code{set}
2854 @cindex @code{if_then_else} usage
2855 If @var{lval} is @code{(pc)}, we have a jump instruction, and the
2856 possibilities for @var{x} are very limited.  It may be a
2857 @code{label_ref} expression (unconditional jump).  It may be an
2858 @code{if_then_else} (conditional jump), in which case either the
2859 second or the third operand must be @code{(pc)} (for the case which
2860 does not jump) and the other of the two must be a @code{label_ref}
2861 (for the case which does jump).  @var{x} may also be a @code{mem} or
2862 @code{(plus:SI (pc) @var{y})}, where @var{y} may be a @code{reg} or a
2863 @code{mem}; these unusual patterns are used to represent jumps through
2864 branch tables.
2865
2866 If @var{lval} is neither @code{(cc0)} nor @code{(pc)}, the mode of
2867 @var{lval} must not be @code{VOIDmode} and the mode of @var{x} must be
2868 valid for the mode of @var{lval}.
2869
2870 @findex SET_DEST
2871 @findex SET_SRC
2872 @var{lval} is customarily accessed with the @code{SET_DEST} macro and
2873 @var{x} with the @code{SET_SRC} macro.
2874
2875 @findex return
2876 @item (return)
2877 As the sole expression in a pattern, represents a return from the
2878 current function, on machines where this can be done with one
2879 instruction, such as VAXen.  On machines where a multi-instruction
2880 ``epilogue'' must be executed in order to return from the function,
2881 returning is done by jumping to a label which precedes the epilogue, and
2882 the @code{return} expression code is never used.
2883
2884 Inside an @code{if_then_else} expression, represents the value to be
2885 placed in @code{pc} to return to the caller.
2886
2887 Note that an insn pattern of @code{(return)} is logically equivalent to
2888 @code{(set (pc) (return))}, but the latter form is never used.
2889
2890 @findex call
2891 @item (call @var{function} @var{nargs})
2892 Represents a function call.  @var{function} is a @code{mem} expression
2893 whose address is the address of the function to be called.
2894 @var{nargs} is an expression which can be used for two purposes: on
2895 some machines it represents the number of bytes of stack argument; on
2896 others, it represents the number of argument registers.
2897
2898 Each machine has a standard machine mode which @var{function} must
2899 have.  The machine description defines macro @code{FUNCTION_MODE} to
2900 expand into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
2901 specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
2902 allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
2903 addressed.
2904
2905 @findex clobber
2906 @item (clobber @var{x})
2907 Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
2908 undescribed value into @var{x}, which must be a @code{reg},
2909 @code{scratch}, @code{parallel} or @code{mem} expression.
2910
2911 One place this is used is in string instructions that store standard
2912 values into particular hard registers.  It may not be worth the
2913 trouble to describe the values that are stored, but it is essential to
2914 inform the compiler that the registers will be altered, lest it
2915 attempt to keep data in them across the string instruction.
2916
2917 If @var{x} is @code{(mem:BLK (const_int 0))} or
2918 @code{(mem:BLK (scratch))}, it means that all memory
2919 locations must be presumed clobbered.  If @var{x} is a @code{parallel},
2920 it has the same meaning as a @code{parallel} in a @code{set} expression.
2921
2922 Note that the machine description classifies certain hard registers as
2923 ``call-clobbered''.  All function call instructions are assumed by
2924 default to clobber these registers, so there is no need to use
2925 @code{clobber} expressions to indicate this fact.  Also, each function
2926 call is assumed to have the potential to alter any memory location,
2927 unless the function is declared @code{const}.
2928
2929 If the last group of expressions in a @code{parallel} are each a
2930 @code{clobber} expression whose arguments are @code{reg} or
2931 @code{match_scratch} (@pxref{RTL Template}) expressions, the combiner
2932 phase can add the appropriate @code{clobber} expressions to an insn it
2933 has constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
2934
2935 This feature can be used, for example, on a machine that whose multiply
2936 and add instructions don't use an MQ register but which has an
2937 add-accumulate instruction that does clobber the MQ register.  Similarly,
2938 a combined instruction might require a temporary register while the
2939 constituent instructions might not.
2940
2941 When a @code{clobber} expression for a register appears inside a
2942 @code{parallel} with other side effects, the register allocator
2943 guarantees that the register is unoccupied both before and after that
2944 insn if it is a hard register clobber.  For pseudo-register clobber,
2945 the register allocator and the reload pass do not assign the same hard
2946 register to the clobber and the input operands if there is an insn
2947 alternative containing the @samp{&} constraint (@pxref{Modifiers}) for
2948 the clobber and the hard register is in register classes of the
2949 clobber in the alternative.  You can clobber either a specific hard
2950 register, a pseudo register, or a @code{scratch} expression; in the
2951 latter two cases, GCC will allocate a hard register that is available
2952 there for use as a temporary.
2953
2954 For instructions that require a temporary register, you should use
2955 @code{scratch} instead of a pseudo-register because this will allow the
2956 combiner phase to add the @code{clobber} when required.  You do this by
2957 coding (@code{clobber} (@code{match_scratch} @dots{})).  If you do
2958 clobber a pseudo register, use one which appears nowhere else---generate
2959 a new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE@.
2960
2961 There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
2962 @code{parallel}: when one of the input operands of the insn is also
2963 clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo register in
2964 the clobber and elsewhere in the insn produces the expected results.
2965
2966 @findex use
2967 @item (use @var{x})
2968 Represents the use of the value of @var{x}.  It indicates that the
2969 value in @var{x} at this point in the program is needed, even though
2970 it may not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will
2971 not attempt to delete previous instructions whose only effect is to
2972 store a value in @var{x}.  @var{x} must be a @code{reg} expression.
2973
2974 In some situations, it may be tempting to add a @code{use} of a
2975 register in a @code{parallel} to describe a situation where the value
2976 of a special register will modify the behavior of the instruction.
2977 A hypothetical example might be a pattern for an addition that can
2978 either wrap around or use saturating addition depending on the value
2979 of a special control register:
2980
2981 @smallexample
2982 (parallel [(set (reg:SI 2) (unspec:SI [(reg:SI 3)
2983                                        (reg:SI 4)] 0))
2984            (use (reg:SI 1))])
2985 @end smallexample
2986
2987 @noindent
2988
2989 This will not work, several of the optimizers only look at expressions
2990 locally; it is very likely that if you have multiple insns with
2991 identical inputs to the @code{unspec}, they will be optimized away even
2992 if register 1 changes in between.
2993
2994 This means that @code{use} can @emph{only} be used to describe
2995 that the register is live.  You should think twice before adding
2996 @code{use} statements, more often you will want to use @code{unspec}
2997 instead.  The @code{use} RTX is most commonly useful to describe that
2998 a fixed register is implicitly used in an insn.  It is also safe to use
2999 in patterns where the compiler knows for other reasons that the result
3000 of the whole pattern is variable, such as @samp{movmem@var{m}} or
3001 @samp{call} patterns.
3002
3003 During the reload phase, an insn that has a @code{use} as pattern
3004 can carry a reg_equal note.  These @code{use} insns will be deleted
3005 before the reload phase exits.
3006
3007 During the delayed branch scheduling phase, @var{x} may be an insn.
3008 This indicates that @var{x} previously was located at this place in the
3009 code and its data dependencies need to be taken into account.  These
3010 @code{use} insns will be deleted before the delayed branch scheduling
3011 phase exits.
3012
3013 @findex parallel
3014 @item (parallel [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
3015 Represents several side effects performed in parallel.  The square
3016 brackets stand for a vector; the operand of @code{parallel} is a
3017 vector of expressions.  @var{x0}, @var{x1} and so on are individual
3018 side effect expressions---expressions of code @code{set}, @code{call},
3019 @code{return}, @code{clobber} or @code{use}.
3020
3021 ``In parallel'' means that first all the values used in the individual
3022 side-effects are computed, and second all the actual side-effects are
3023 performed.  For example,
3024
3025 @smallexample
3026 (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
3027            (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
3028 @end smallexample
3029
3030 @noindent
3031 says unambiguously that the values of hard register 1 and the memory
3032 location addressed by it are interchanged.  In both places where
3033 @code{(reg:SI 1)} appears as a memory address it refers to the value
3034 in register 1 @emph{before} the execution of the insn.
3035
3036 It follows that it is @emph{incorrect} to use @code{parallel} and
3037 expect the result of one @code{set} to be available for the next one.
3038 For example, people sometimes attempt to represent a jump-if-zero
3039 instruction this way:
3040
3041 @smallexample
3042 (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
3043            (set (pc) (if_then_else
3044                         (eq (cc0) (const_int 0))
3045                         (label_ref @dots{})
3046                         (pc)))])
3047 @end smallexample
3048
3049 @noindent
3050 But this is incorrect, because it says that the jump condition depends
3051 on the condition code value @emph{before} this instruction, not on the
3052 new value that is set by this instruction.
3053
3054 @cindex peephole optimization, RTL representation
3055 Peephole optimization, which takes place together with final assembly
3056 code output, can produce insns whose patterns consist of a @code{parallel}
3057 whose elements are the operands needed to output the resulting
3058 assembler code---often @code{reg}, @code{mem} or constant expressions.
3059 This would not be well-formed RTL at any other stage in compilation,
3060 but it is ok then because no further optimization remains to be done.
3061 However, the definition of the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}, if
3062 any, must deal with such insns if you define any peephole optimizations.
3063
3064 @findex cond_exec
3065 @item (cond_exec [@var{cond} @var{expr}])
3066 Represents a conditionally executed expression.  The @var{expr} is
3067 executed only if the @var{cond} is nonzero.  The @var{cond} expression
3068 must not have side-effects, but the @var{expr} may very well have
3069 side-effects.
3070
3071 @findex sequence
3072 @item (sequence [@var{insns} @dots{}])
3073 Represents a sequence of insns.  Each of the @var{insns} that appears
3074 in the vector is suitable for appearing in the chain of insns, so it
3075 must be an @code{insn}, @code{jump_insn}, @code{call_insn},
3076 @code{code_label}, @code{barrier} or @code{note}.
3077
3078 A @code{sequence} RTX is never placed in an actual insn during RTL
3079 generation.  It represents the sequence of insns that result from a
3080 @code{define_expand} @emph{before} those insns are passed to
3081 @code{emit_insn} to insert them in the chain of insns.  When actually
3082 inserted, the individual sub-insns are separated out and the
3083 @code{sequence} is forgotten.
3084
3085 After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the insns that
3086 reside in its delay slots are grouped together into a @code{sequence}.
3087 The insn requiring the delay slot is the first insn in the vector;
3088 subsequent insns are to be placed in the delay slot.
3089
3090 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is set on an insn in a delay slot to
3091 indicate that a branch insn should be used that will conditionally annul
3092 the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
3093 @code{INSN_FROM_TARGET_P} indicates that the insn is from the target of
3094 the branch and should be executed only if the branch is taken; otherwise
3095 the insn should be executed only if the branch is not taken.
3096 @xref{Delay Slots}.
3097 @end table
3098
3099 These expression codes appear in place of a side effect, as the body of
3100 an insn, though strictly speaking they do not always describe side
3101 effects as such:
3102
3103 @table @code
3104 @findex asm_input
3105 @item (asm_input @var{s})
3106 Represents literal assembler code as described by the string @var{s}.
3107
3108 @findex unspec
3109 @findex unspec_volatile
3110 @item (unspec [@var{operands} @dots{}] @var{index})
3111 @itemx (unspec_volatile [@var{operands} @dots{}] @var{index})
3112 Represents a machine-specific operation on @var{operands}.  @var{index}
3113 selects between multiple machine-specific operations.
3114 @code{unspec_volatile} is used for volatile operations and operations
3115 that may trap; @code{unspec} is used for other operations.
3116
3117 These codes may appear inside a @code{pattern} of an
3118 insn, inside a @code{parallel}, or inside an expression.
3119
3120 @findex addr_vec
3121 @item (addr_vec:@var{m} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
3122 Represents a table of jump addresses.  The vector elements @var{lr0},
3123 etc., are @code{label_ref} expressions.  The mode @var{m} specifies
3124 how much space is given to each address; normally @var{m} would be
3125 @code{Pmode}.
3126
3127 @findex addr_diff_vec
3128 @item (addr_diff_vec:@var{m} @var{base} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}] @var{min} @var{max} @var{flags})
3129 Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
3130 @var{base}.  The vector elements @var{lr0}, etc., are @code{label_ref}
3131 expressions and so is @var{base}.  The mode @var{m} specifies how much
3132 space is given to each address-difference.  @var{min} and @var{max}
3133 are set up by branch shortening and hold a label with a minimum and a
3134 maximum address, respectively.  @var{flags} indicates the relative
3135 position of @var{base}, @var{min} and @var{max} to the containing insn
3136 and of @var{min} and @var{max} to @var{base}.  See rtl.def for details.
3137
3138 @findex prefetch
3139 @item (prefetch:@var{m} @var{addr} @var{rw} @var{locality})
3140 Represents prefetch of memory at address @var{addr}.
3141 Operand @var{rw} is 1 if the prefetch is for data to be written, 0 otherwise;
3142 targets that do not support write prefetches should treat this as a normal
3143 prefetch.
3144 Operand @var{locality} specifies the amount of temporal locality; 0 if there
3145 is none or 1, 2, or 3 for increasing levels of temporal locality;
3146 targets that do not support locality hints should ignore this.
3147
3148 This insn is used to minimize cache-miss latency by moving data into a
3149 cache before it is accessed.  It should use only non-faulting data prefetch
3150 instructions.
3151 @end table
3152
3153 @node Incdec
3154 @section Embedded Side-Effects on Addresses
3155 @cindex RTL preincrement
3156 @cindex RTL postincrement
3157 @cindex RTL predecrement
3158 @cindex RTL postdecrement
3159
3160 Six special side-effect expression codes appear as memory addresses.
3161
3162 @table @code
3163 @findex pre_dec
3164 @item (pre_dec:@var{m} @var{x})
3165 Represents the side effect of decrementing @var{x} by a standard
3166 amount and represents also the value that @var{x} has after being
3167 decremented.  @var{x} must be a @code{reg} or @code{mem}, but most
3168 machines allow only a @code{reg}.  @var{m} must be the machine mode
3169 for pointers on the machine in use.  The amount @var{x} is decremented
3170 by is the length in bytes of the machine mode of the containing memory
3171 reference of which this expression serves as the address.  Here is an
3172 example of its use:
3173
3174 @smallexample
3175 (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
3176 @end smallexample
3177
3178 @noindent
3179 This says to decrement pseudo register 39 by the length of a @code{DFmode}
3180 value and use the result to address a @code{DFmode} value.
3181
3182 @findex pre_inc
3183 @item (pre_inc:@var{m} @var{x})
3184 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
3185
3186 @findex post_dec
3187 @item (post_dec:@var{m} @var{x})
3188 Represents the same side effect as @code{pre_dec} but a different
3189 value.  The value represented here is the value @var{x} has @i{before}
3190 being decremented.
3191
3192 @findex post_inc
3193 @item (post_inc:@var{m} @var{x})
3194 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
3195
3196 @findex post_modify
3197 @item (post_modify:@var{m} @var{x} @var{y})
3198
3199 Represents the side effect of setting @var{x} to @var{y} and
3200 represents @var{x} before @var{x} is modified.  @var{x} must be a
3201 @code{reg} or @code{mem}, but most machines allow only a @code{reg}.
3202 @var{m} must be the machine mode for pointers on the machine in use.
3203
3204 The expression @var{y} must be one of three forms:
3205 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{z})},
3206 @code{(minus:@var{m} @var{x} @var{z})}, or
3207 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{i})},
3208 where @var{z} is an index register and @var{i} is a constant.
3209
3210 Here is an example of its use:
3211
3212 @smallexample
3213 (mem:SF (post_modify:SI (reg:SI 42) (plus (reg:SI 42)
3214                                           (reg:SI 48))))
3215 @end smallexample
3216
3217 This says to modify pseudo register 42 by adding the contents of pseudo
3218 register 48 to it, after the use of what ever 42 points to.
3219
3220 @findex pre_modify
3221 @item (pre_modify:@var{m} @var{x} @var{expr})
3222 Similar except side effects happen before the use.
3223 @end table
3224
3225 These embedded side effect expressions must be used with care.  Instruction
3226 patterns may not use them.  Until the @samp{flow} pass of the compiler,
3227 they may occur only to represent pushes onto the stack.  The @samp{flow}
3228 pass finds cases where registers are incremented or decremented in one
3229 instruction and used as an address shortly before or after; these cases are
3230 then transformed to use pre- or post-increment or -decrement.
3231
3232 If a register used as the operand of these expressions is used in
3233 another address in an insn, the original value of the register is used.
3234 Uses of the register outside of an address are not permitted within the
3235 same insn as a use in an embedded side effect expression because such
3236 insns behave differently on different machines and hence must be treated
3237 as ambiguous and disallowed.
3238
3239 An instruction that can be represented with an embedded side effect
3240 could also be represented using @code{parallel} containing an additional
3241 @code{set} to describe how the address register is altered.  This is not
3242 done because machines that allow these operations at all typically
3243 allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
3244 additional parallel stores would require doubling the number of entries
3245 in the machine description.
3246
3247 @node Assembler
3248 @section Assembler Instructions as Expressions
3249 @cindex assembler instructions in RTL
3250
3251 @cindex @code{asm_operands}, usage
3252 The RTX code @code{asm_operands} represents a value produced by a
3253 user-specified assembler instruction.  It is used to represent
3254 an @code{asm} statement with arguments.  An @code{asm} statement with
3255 a single output operand, like this:
3256
3257 @smallexample
3258 asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
3259 @end smallexample
3260
3261 @noindent
3262 is represented using a single @code{asm_operands} RTX which represents
3263 the value that is stored in @code{outputvar}:
3264
3265 @smallexample
3266 (set @var{rtx-for-outputvar}
3267      (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
3268                    [@var{rtx-for-addition-result} @var{rtx-for-*z}]
3269                    [(asm_input:@var{m1} "g")
3270                     (asm_input:@var{m2} "di")]))
3271 @end smallexample
3272
3273 @noindent
3274 Here the operands of the @code{asm_operands} RTX are the assembler
3275 template string, the output-operand's constraint, the index-number of the
3276 output operand among the output operands specified, a vector of input
3277 operand RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The
3278 mode @var{m1} is the mode of the sum @code{x+y}; @var{m2} is that of
3279 @code{*z}.
3280
3281 When an @code{asm} statement has multiple output values, its insn has
3282 several such @code{set} RTX's inside of a @code{parallel}.  Each @code{set}
3283 contains an @code{asm_operands}; all of these share the same assembler
3284 template and vectors, but each contains the constraint for the respective
3285 output operand.  They are also distinguished by the output-operand index
3286 number, which is 0, 1, @dots{} for successive output operands.
3287
3288 @node Insns
3289 @section Insns
3290 @cindex insns
3291
3292 The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
3293 chain of objects called @dfn{insns}.  Insns are expressions with
3294 special codes that are used for no other purpose.  Some insns are
3295 actual instructions; others represent dispatch tables for @code{switch}
3296 statements; others represent labels to jump to or various sorts of
3297 declarative information.
3298
3299 In addition to its own specific data, each insn must have a unique
3300 id-number that distinguishes it from all other insns in the current
3301 function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
3302 same id-number may be present in multiple places in a function, but
3303 these copies will always be identical and will only appear inside a
3304 @code{sequence}), and chain pointers to the preceding and following
3305 insns.  These three fields occupy the same position in every insn,
3306 independent of the expression code of the insn.  They could be accessed
3307 with @code{XEXP} and @code{XINT}, but instead three special macros are
3308 always used:
3309
3310 @table @code
3311 @findex INSN_UID
3312 @item INSN_UID (@var{i})
3313 Accesses the unique id of insn @var{i}.
3314
3315 @findex PREV_INSN
3316 @item PREV_INSN (@var{i})
3317 Accesses the chain pointer to the insn preceding @var{i}.
3318 If @var{i} is the first insn, this is a null pointer.
3319
3320 @findex NEXT_INSN
3321 @item NEXT_INSN (@var{i})
3322 Accesses the chain pointer to the insn following @var{i}.
3323 If @var{i} is the last insn, this is a null pointer.
3324 @end table
3325
3326 @findex get_insns
3327 @findex get_last_insn
3328 The first insn in the chain is obtained by calling @code{get_insns}; the
3329 last insn is the result of calling @code{get_last_insn}.  Within the
3330 chain delimited by these insns, the @code{NEXT_INSN} and
3331 @code{PREV_INSN} pointers must always correspond: if @var{insn} is not
3332 the first insn,
3333
3334 @smallexample
3335 NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
3336 @end smallexample
3337
3338 @noindent
3339 is always true and if @var{insn} is not the last insn,
3340
3341 @smallexample
3342 PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
3343 @end smallexample
3344
3345 @noindent
3346 is always true.
3347
3348 After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
3349 @code{sequence} expressions, which contain a vector of insns.  The value
3350 of @code{NEXT_INSN} in all but the last of these insns is the next insn
3351 in the vector; the value of @code{NEXT_INSN} of the last insn in the vector
3352 is the same as the value of @code{NEXT_INSN} for the @code{sequence} in
3353 which it is contained.  Similar rules apply for @code{PREV_INSN}.
3354
3355 This means that the above invariants are not necessarily true for insns
3356 inside @code{sequence} expressions.  Specifically, if @var{insn} is the
3357 first insn in a @code{sequence}, @code{NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn}))}
3358 is the insn containing the @code{sequence} expression, as is the value
3359 of @code{PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn}))} if @var{insn} is the last
3360 insn in the @code{sequence} expression.  You can use these expressions
3361 to find the containing @code{sequence} expression.
3362
3363 Every insn has one of the following six expression codes:
3364
3365 @table @code
3366 @findex insn
3367 @item insn
3368 The expression code @code{insn} is used for instructions that do not jump
3369 and do not do function calls.  @code{sequence} expressions are always
3370 contained in insns with code @code{insn} even if one of those insns
3371 should jump or do function calls.
3372
3373 Insns with code @code{insn} have four additional fields beyond the three
3374 mandatory ones listed above.  These four are described in a table below.
3375
3376 @findex jump_insn
3377 @item jump_insn
3378 The expression code @code{jump_insn} is used for instructions that may
3379 jump (or, more generally, may contain @code{label_ref} expressions to
3380 which @code{pc} can be set in that instruction).  If there is an
3381 instruction to return from the current function, it is recorded as a
3382 @code{jump_insn}.
3383
3384 @findex JUMP_LABEL
3385 @code{jump_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3386 accessed in the same way and in addition contain a field
3387 @code{JUMP_LABEL} which is defined once jump optimization has completed.
3388
3389 For simple conditional and unconditional jumps, this field contains
3390 the @code{code_label} to which this insn will (possibly conditionally)
3391 branch.  In a more complex jump, @code{JUMP_LABEL} records one of the
3392 labels that the insn refers to; other jump target labels are recorded
3393 as @code{REG_LABEL_TARGET} notes.  The exception is @code{addr_vec}
3394 and @code{addr_diff_vec}, where @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}
3395 and the only way to find the labels is to scan the entire body of the
3396 insn.
3397
3398 Return insns count as jumps, but since they do not refer to any
3399 labels, their @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}.
3400
3401 @findex call_insn
3402 @item call_insn
3403 The expression code @code{call_insn} is used for instructions that may do
3404 function calls.  It is important to distinguish these instructions because
3405 they imply that certain registers and memory locations may be altered
3406 unpredictably.
3407
3408 @findex CALL_INSN_FUNCTION_USAGE
3409 @code{call_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3410 accessed in the same way and in addition contain a field
3411 @code{CALL_INSN_FUNCTION_USAGE}, which contains a list (chain of
3412 @code{expr_list} expressions) containing @code{use} and @code{clobber}
3413 expressions that denote hard registers and @code{MEM}s used or
3414 clobbered by the called function.
3415
3416 A @code{MEM} generally points to a stack slots in which arguments passed
3417 to the libcall by reference (@pxref{Register Arguments,
3418 TARGET_PASS_BY_REFERENCE}) are stored.  If the argument is
3419 caller-copied (@pxref{Register Arguments, TARGET_CALLEE_COPIES}),
3420 the stack slot will be mentioned in @code{CLOBBER} and @code{USE}
3421 entries; if it's callee-copied, only a @code{USE} will appear, and the
3422 @code{MEM} may point to addresses that are not stack slots.
3423
3424 @code{CLOBBER}ed registers in this list augment registers specified in
3425 @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register Basics}).
3426
3427 @findex code_label
3428 @findex CODE_LABEL_NUMBER
3429 @item code_label
3430 A @code{code_label} insn represents a label that a jump insn can jump
3431 to.  It contains two special fields of data in addition to the three
3432 standard ones.  @code{CODE_LABEL_NUMBER} is used to hold the @dfn{label
3433 number}, a number that identifies this label uniquely among all the
3434 labels in the compilation (not just in the current function).
3435 Ultimately, the label is represented in the assembler output as an
3436 assembler label, usually of the form @samp{L@var{n}} where @var{n} is
3437 the label number.
3438
3439 When a @code{code_label} appears in an RTL expression, it normally
3440 appears within a @code{label_ref} which represents the address of
3441 the label, as a number.
3442
3443 Besides as a @code{code_label}, a label can also be represented as a
3444 @code{note} of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
3445
3446 @findex LABEL_NUSES
3447 The field @code{LABEL_NUSES} is only defined once the jump optimization
3448 phase is completed.  It contains the number of times this label is
3449 referenced in the current function.
3450
3451 @findex LABEL_KIND
3452 @findex SET_LABEL_KIND
3453 @findex LABEL_ALT_ENTRY_P
3454 @cindex alternate entry points
3455 The field @code{LABEL_KIND} differentiates four different types of
3456 labels: @code{LABEL_NORMAL}, @code{LABEL_STATIC_ENTRY},
3457 @code{LABEL_GLOBAL_ENTRY}, and @code{LABEL_WEAK_ENTRY}.  The only labels
3458 that do not have type @code{LABEL_NORMAL} are @dfn{alternate entry
3459 points} to the current function.  These may be static (visible only in
3460 the containing translation unit), global (exposed to all translation
3461 units), or weak (global, but can be overridden by another symbol with the
3462 same name).
3463
3464 Much of the compiler treats all four kinds of label identically.  Some
3465 of it needs to know whether or not a label is an alternate entry point;
3466 for this purpose, the macro @code{LABEL_ALT_ENTRY_P} is provided.  It is
3467 equivalent to testing whether @samp{LABEL_KIND (label) == LABEL_NORMAL}.
3468 The only place that cares about the distinction between static, global,
3469 and weak alternate entry points, besides the front-end code that creates
3470 them, is the function @code{output_alternate_entry_point}, in
3471 @file{final.c}.
3472
3473 To set the kind of a label, use the @code{SET_LABEL_KIND} macro.
3474
3475 @findex barrier
3476 @item barrier
3477 Barriers are placed in the instruction stream when control cannot flow
3478 past them.  They are placed after unconditional jump instructions to
3479 indicate that the jumps are unconditional and after calls to
3480 @code{volatile} functions, which do not return (e.g., @code{exit}).
3481 They contain no information beyond the three standard fields.
3482
3483 @findex note
3484 @findex NOTE_LINE_NUMBER
3485 @findex NOTE_SOURCE_FILE
3486 @item note
3487 @code{note} insns are used to represent additional debugging and
3488 declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
3489 integer which is accessed with the macro @code{NOTE_LINE_NUMBER} and a
3490 string accessed with @code{NOTE_SOURCE_FILE}.
3491
3492 If @code{NOTE_LINE_NUMBER} is positive, the note represents the
3493 position of a source line and @code{NOTE_SOURCE_FILE} is the source file name
3494 that the line came from.  These notes control generation of line
3495 number data in the assembler output.
3496
3497 Otherwise, @code{NOTE_LINE_NUMBER} is not really a line number but a
3498 code with one of the following values (and @code{NOTE_SOURCE_FILE}
3499 must contain a null pointer):
3500
3501 @table @code
3502 @findex NOTE_INSN_DELETED
3503 @item NOTE_INSN_DELETED
3504 Such a note is completely ignorable.  Some passes of the compiler
3505 delete insns by altering them into notes of this kind.
3506
3507 @findex NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3508 @item NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3509 This marks what used to be a @code{code_label}, but was not used for other
3510 purposes than taking its address and was transformed to mark that no
3511 code jumps to it.
3512
3513 @findex NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3514 @findex NOTE_INSN_BLOCK_END
3515 @item NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3516 @itemx NOTE_INSN_BLOCK_END
3517 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3518 of a level of scoping of variable names.  They control the output
3519 of debugging information.
3520
3521 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3522 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_END
3523 @item NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3524 @itemx NOTE_INSN_EH_REGION_END
3525 These types of notes indicate the position of the beginning and end of a
3526 level of scoping for exception handling.  @code{NOTE_BLOCK_NUMBER}
3527 identifies which @code{CODE_LABEL} or @code{note} of type
3528 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} is associated with the given region.
3529
3530 @findex NOTE_INSN_LOOP_BEG
3531 @findex NOTE_INSN_LOOP_END
3532 @item NOTE_INSN_LOOP_BEG
3533 @itemx NOTE_INSN_LOOP_END
3534 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3535 of a @code{while} or @code{for} loop.  They enable the loop optimizer
3536 to find loops quickly.
3537
3538 @findex NOTE_INSN_LOOP_CONT
3539 @item NOTE_INSN_LOOP_CONT
3540 Appears at the place in a loop that @code{continue} statements jump to.
3541
3542 @findex NOTE_INSN_LOOP_VTOP
3543 @item NOTE_INSN_LOOP_VTOP
3544 This note indicates the place in a loop where the exit test begins for
3545 those loops in which the exit test has been duplicated.  This position
3546 becomes another virtual start of the loop when considering loop
3547 invariants.
3548
3549 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3550 @item NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3551 Appears at the start of the function body, after the function
3552 prologue.
3553
3554 @end table
3555
3556 These codes are printed symbolically when they appear in debugging dumps.
3557 @end table
3558
3559 @cindex @code{TImode}, in @code{insn}
3560 @cindex @code{HImode}, in @code{insn}
3561 @cindex @code{QImode}, in @code{insn}
3562 The machine mode of an insn is normally @code{VOIDmode}, but some
3563 phases use the mode for various purposes.
3564
3565 The common subexpression elimination pass sets the mode of an insn to
3566 @code{QImode} when it is the first insn in a block that has already
3567 been processed.
3568
3569 The second Haifa scheduling pass, for targets that can multiple issue,
3570 sets the mode of an insn to @code{TImode} when it is believed that the
3571 instruction begins an issue group.  That is, when the instruction
3572 cannot issue simultaneously with the previous.  This may be relied on
3573 by later passes, in particular machine-dependent reorg.
3574
3575 Here is a table of the extra fields of @code{insn}, @code{jump_insn}
3576 and @code{call_insn} insns:
3577
3578 @table @code
3579 @findex PATTERN
3580 @item PATTERN (@var{i})
3581 An expression for the side effect performed by this insn.  This must be
3582 one of the following codes: @code{set}, @code{call}, @code{use},
3583 @code{clobber}, @code{return}, @code{asm_input}, @code{asm_output},
3584 @code{addr_vec}, @code{addr_diff_vec}, @code{trap_if}, @code{unspec},
3585 @code{unspec_volatile}, @code{parallel}, @code{cond_exec}, or @code{sequence}.  If it is a @code{parallel},
3586 each element of the @code{parallel} must be one these codes, except that
3587 @code{parallel} expressions cannot be nested and @code{addr_vec} and
3588 @code{addr_diff_vec} are not permitted inside a @code{parallel} expression.
3589
3590 @findex INSN_CODE
3591 @item INSN_CODE (@var{i})
3592 An integer that says which pattern in the machine description matches
3593 this insn, or @minus{}1 if the matching has not yet been attempted.
3594
3595 Such matching is never attempted and this field remains @minus{}1 on an insn
3596 whose pattern consists of a single @code{use}, @code{clobber},
3597 @code{asm_input}, @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} expression.
3598
3599 @findex asm_noperands
3600 Matching is also never attempted on insns that result from an @code{asm}
3601 statement.  These contain at least one @code{asm_operands} expression.
3602 The function @code{asm_noperands} returns a non-negative value for
3603 such insns.
3604
3605 In the debugging output, this field is printed as a number followed by
3606 a symbolic representation that locates the pattern in the @file{md}
3607 file as some small positive or negative offset from a named pattern.
3608
3609 @findex LOG_LINKS
3610 @item LOG_LINKS (@var{i})
3611 A list (chain of @code{insn_list} expressions) giving information about
3612 dependencies between instructions within a basic block.  Neither a jump
3613 nor a label may come between the related insns.  These are only used by
3614 the schedulers and by combine.  This is a deprecated data structure.
3615 Def-use and use-def chains are now preferred. 
3616
3617 @findex REG_NOTES
3618 @item REG_NOTES (@var{i})
3619 A list (chain of @code{expr_list} and @code{insn_list} expressions)
3620 giving miscellaneous information about the insn.  It is often
3621 information pertaining to the registers used in this insn.
3622 @end table
3623
3624 The @code{LOG_LINKS} field of an insn is a chain of @code{insn_list}
3625 expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn,
3626 and the second is another @code{insn_list} expression (the next one in
3627 the chain).  The last @code{insn_list} in the chain has a null pointer
3628 as second operand.  The significant thing about the chain is which
3629 insns appear in it (as first operands of @code{insn_list}
3630 expressions).  Their order is not significant.
3631
3632 This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a null
3633 pointer until then.  Flow only adds links for those data dependencies
3634 which can be used for instruction combination.  For each insn, the flow
3635 analysis pass adds a link to insns which store into registers values
3636 that are used for the first time in this insn.
3637
3638 The @code{REG_NOTES} field of an insn is a chain similar to the
3639 @code{LOG_LINKS} field but it includes @code{expr_list} expressions in
3640 addition to @code{insn_list} expressions.  There are several kinds of
3641 register notes, which are distinguished by the machine mode, which in a
3642 register note is really understood as being an @code{enum reg_note}.
3643 The first operand @var{op} of the note is data whose meaning depends on
3644 the kind of note.
3645
3646 @findex REG_NOTE_KIND
3647 @findex PUT_REG_NOTE_KIND
3648 The macro @code{REG_NOTE_KIND (@var{x})} returns the kind of
3649 register note.  Its counterpart, the macro @code{PUT_REG_NOTE_KIND
3650 (@var{x}, @var{newkind})} sets the register note type of @var{x} to be
3651 @var{newkind}.
3652
3653 Register notes are of three classes: They may say something about an
3654 input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
3655 they may create a linkage between two insns.  There are also a set
3656 of values that are only used in @code{LOG_LINKS}.
3657
3658 These register notes annotate inputs to an insn:
3659
3660 @table @code
3661 @findex REG_DEAD
3662 @item REG_DEAD
3663 The value in @var{op} dies in this insn; that is to say, altering the
3664 value immediately after this insn would not affect the future behavior
3665 of the program.
3666
3667 It does not follow that the register @var{op} has no useful value after
3668 this insn since @var{op} is not necessarily modified by this insn.
3669 Rather, no subsequent instruction uses the contents of @var{op}.
3670
3671 @findex REG_UNUSED
3672 @item REG_UNUSED
3673 The register @var{op} being set by this insn will not be used in a
3674 subsequent insn.  This differs from a @code{REG_DEAD} note, which
3675 indicates that the value in an input will not be used subsequently.
3676 These two notes are independent; both may be present for the same
3677 register.
3678
3679 @findex REG_INC
3680 @item REG_INC
3681 The register @var{op} is incremented (or decremented; at this level
3682 there is no distinction) by an embedded side effect inside this insn.
3683 This means it appears in a @code{post_inc}, @code{pre_inc},
3684 @code{post_dec} or @code{pre_dec} expression.
3685
3686 @findex REG_NONNEG
3687 @item REG_NONNEG
3688 The register @var{op} is known to have a nonnegative value when this
3689 insn is reached.  This is used so that decrement and branch until zero
3690 instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
3691
3692 The @code{REG_NONNEG} note is added to insns only if the machine
3693 description has a @samp{decrement_and_branch_until_zero} pattern.
3694
3695 @findex REG_LABEL_OPERAND
3696 @item REG_LABEL_OPERAND
3697 This insn uses @var{op}, a @code{code_label} or a @code{note} of type
3698 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}, but is not a @code{jump_insn}, or it
3699 is a @code{jump_insn} that refers to the operand as an ordinary
3700 operand.  The label may still eventually be a jump target, but if so
3701 in an indirect jump in a subsequent insn.  The presence of this note
3702 allows jump optimization to be aware that @var{op} is, in fact, being
3703 used, and flow optimization to build an accurate flow graph.
3704
3705 @findex REG_LABEL_TARGET
3706 @item REG_LABEL_TARGET
3707 This insn is a @code{jump_insn} but not an @code{addr_vec} or
3708 @code{addr_diff_vec}.  It uses @var{op}, a @code{code_label} as a
3709 direct or indirect jump target.  Its purpose is similar to that of
3710 @code{REG_LABEL_OPERAND}.  This note is only present if the insn has
3711 multiple targets; the last label in the insn (in the highest numbered
3712 insn-field) goes into the @code{JUMP_LABEL} field and does not have a
3713 @code{REG_LABEL_TARGET} note.  @xref{Insns, JUMP_LABEL}.
3714
3715 @findex REG_CROSSING_JUMP
3716 @item REG_CROSSING_JUMP
3717 This insn is a branching instruction (either an unconditional jump or
3718 an indirect jump) which crosses between hot and cold sections, which
3719 could potentially be very far apart in the executable.  The presence
3720 of this note indicates to other optimizations that this branching
3721 instruction should not be ``collapsed'' into a simpler branching
3722 construct.  It is used when the optimization to partition basic blocks
3723 into hot and cold sections is turned on.
3724
3725 @findex REG_SETJMP
3726 @item REG_SETJMP 
3727 Appears attached to each @code{CALL_INSN} to @code{setjmp} or a 
3728 related function.
3729 @end table
3730
3731 The following notes describe attributes of outputs of an insn:
3732
3733 @table @code
3734 @findex REG_EQUIV
3735 @findex REG_EQUAL
3736 @item REG_EQUIV
3737 @itemx REG_EQUAL
3738 This note is only valid on an insn that sets only one register and
3739 indicates that that register will be equal to @var{op} at run time; the
3740 scope of this equivalence differs between the two types of notes.  The
3741 value which the insn explicitly copies into the register may look
3742 different from @var{op}, but they will be equal at run time.  If the
3743 output of the single @code{set} is a @code{strict_low_part} expression,
3744 the note refers to the register that is contained in @code{SUBREG_REG}
3745 of the @code{subreg} expression.
3746
3747 For @code{REG_EQUIV}, the register is equivalent to @var{op} throughout
3748 the entire function, and could validly be replaced in all its
3749 occurrences by @var{op}.  (``Validly'' here refers to the data flow of
3750 the program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
3751 example, when a constant is loaded into a register that is never
3752 assigned any other value, this kind of note is used.
3753
3754 When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a function,
3755 a note of this kind records that the register is equivalent to the stack
3756 slot where the parameter was passed.  Although in this case the register
3757 may be set by other insns, it is still valid to replace the register
3758 by the stack slot throughout the function.
3759
3760 A @code{REG_EQUIV} note is also used on an instruction which copies a
3761 register parameter into a pseudo-register at entry to a function, if
3762 there is a stack slot where that parameter could be stored.  Although
3763 other insns may set the pseudo-register, it is valid for the compiler to
3764 replace the pseudo-register by stack slot throughout the function,
3765 provided the compiler ensures that the stack slot is properly
3766 initialized by making the replacement in the initial copy instruction as
3767 well.  This is used on machines for which the calling convention
3768 allocates stack space for register parameters.  See
3769 @code{REG_PARM_STACK_SPACE} in @ref{Stack Arguments}.
3770
3771 In the case of @code{REG_EQUAL}, the register that is set by this insn
3772 will be equal to @var{op} at run time at the end of this insn but not
3773 necessarily elsewhere in the function.  In this case, @var{op}
3774 is typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence of
3775 insns such as a library call is used to perform an arithmetic operation,
3776 this kind of note is attached to the insn that produces or copies the
3777 final value.
3778
3779 These two notes are used in different ways by the compiler passes.
3780 @code{REG_EQUAL} is used by passes prior to register allocation (such as
3781 common subexpression elimination and loop optimization) to tell them how
3782 to think of that value.  @code{REG_EQUIV} notes are used by register
3783 allocation to indicate that there is an available substitute expression
3784 (either a constant or a @code{mem} expression for the location of a
3785 parameter on the stack) that may be used in place of a register if
3786 insufficient registers are available.
3787
3788 Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
3789 @code{REG_EQUIV} note and are not useful to the early optimization
3790 passes and pseudo registers that are equivalent to a memory location
3791 throughout their entire life, which is not detected until later in
3792 the compilation, all equivalences are initially indicated by an attached
3793 @code{REG_EQUAL} note.  In the early stages of register allocation, a
3794 @code{REG_EQUAL} note is changed into a @code{REG_EQUIV} note if
3795 @var{op} is a constant and the insn represents the only set of its
3796 destination register.
3797
3798 Thus, compiler passes prior to register allocation need only check for
3799 @code{REG_EQUAL} notes and passes subsequent to register allocation
3800 need only check for @code{REG_EQUIV} notes.
3801 @end table
3802
3803 These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs: one
3804 insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which has
3805 the inverse note pointing back to the first insn.
3806
3807 @table @code
3808 @findex REG_CC_SETTER
3809 @findex REG_CC_USER
3810 @item REG_CC_SETTER
3811 @itemx REG_CC_USER
3812 On machines that use @code{cc0}, the insns which set and use @code{cc0}
3813 set and use @code{cc0} are adjacent.  However, when branch delay slot
3814 filling is done, this may no longer be true.  In this case a
3815 @code{REG_CC_USER} note will be placed on the insn setting @code{cc0} to
3816 point to the insn using @code{cc0} and a @code{REG_CC_SETTER} note will
3817 be placed on the insn using @code{cc0} to point to the insn setting
3818 @code{cc0}.
3819 @end table
3820
3821 These values are only used in the @code{LOG_LINKS} field, and indicate
3822 the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
3823 a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
3824 they simply have mode @code{VOIDmode}, and are printed without any
3825 descriptive text.
3826
3827 @table @code
3828 @findex REG_DEP_TRUE
3829 @item REG_DEP_TRUE
3830 This indicates a true dependence (a read after write dependence).
3831
3832 @findex REG_DEP_OUTPUT
3833 @item REG_DEP_OUTPUT
3834 This indicates an output dependence (a write after write dependence).
3835
3836 @findex REG_DEP_ANTI
3837 @item REG_DEP_ANTI
3838 This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
3839
3840 @end table
3841
3842 These notes describe information gathered from gcov profile data.  They
3843 are stored in the @code{REG_NOTES} field of an insn as an
3844 @code{expr_list}.
3845
3846 @table @code
3847 @findex REG_BR_PROB
3848 @item REG_BR_PROB
3849 This is used to specify the ratio of branches to non-branches of a
3850 branch insn according to the profile data.  The value is stored as a
3851 value between 0 and REG_BR_PROB_BASE; larger values indicate a higher
3852 probability that the branch will be taken.
3853
3854 @findex REG_BR_PRED
3855 @item REG_BR_PRED
3856 These notes are found in JUMP insns after delayed branch scheduling
3857 has taken place.  They indicate both the direction and the likelihood
3858 of the JUMP@.  The format is a bitmask of ATTR_FLAG_* values.
3859
3860 @findex REG_FRAME_RELATED_EXPR
3861 @item REG_FRAME_RELATED_EXPR
3862 This is used on an RTX_FRAME_RELATED_P insn wherein the attached expression
3863 is used in place of the actual insn pattern.  This is done in cases where
3864 the pattern is either complex or misleading.
3865 @end table
3866
3867 For convenience, the machine mode in an @code{insn_list} or
3868 @code{expr_list} is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
3869
3870 @findex insn_list
3871 @findex expr_list
3872 The only difference between the expression codes @code{insn_list} and
3873 @code{expr_list} is that the first operand of an @code{insn_list} is
3874 assumed to be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's
3875 unique id; the first operand of an @code{expr_list} is printed in the
3876 ordinary way as an expression.
3877
3878 @node Calls
3879 @section RTL Representation of Function-Call Insns
3880 @cindex calling functions in RTL
3881 @cindex RTL function-call insns
3882 @cindex function-call insns
3883
3884 Insns that call subroutines have the RTL expression code @code{call_insn}.
3885 These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a special
3886 RTL expression code, @code{call}.
3887
3888 @cindex @code{call} usage
3889 A @code{call} expression has two operands, as follows:
3890
3891 @smallexample
3892 (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes})
3893 @end smallexample
3894
3895 @noindent
3896 Here @var{nbytes} is an operand that represents the number of bytes of
3897 argument data being passed to the subroutine, @var{fm} is a machine mode
3898 (which must equal as the definition of the @code{FUNCTION_MODE} macro in
3899 the machine description) and @var{addr} represents the address of the
3900 subroutine.
3901
3902 For a subroutine that returns no value, the @code{call} expression as
3903 shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
3904 also contain @code{use} or @code{clobber} expressions.
3905
3906 @cindex @code{BLKmode}, and function return values
3907 For a subroutine that returns a value whose mode is not @code{BLKmode},
3908 the value is returned in a hard register.  If this register's number is
3909 @var{r}, then the body of the call insn looks like this:
3910
3911 @smallexample
3912 (set (reg:@var{m} @var{r})
3913      (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes}))
3914 @end smallexample
3915
3916 @noindent
3917 This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
3918 appropriate register receives a useful value in this insn.
3919
3920 When a subroutine returns a @code{BLKmode} value, it is handled by
3921 passing to the subroutine the address of a place to store the value.
3922 So the call insn itself does not ``return'' any value, and it has the
3923 same RTL form as a call that returns nothing.
3924
3925 On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
3926 for example to contain the return address.  @code{call_insn} insns
3927 on these machines should have a body which is a @code{parallel}
3928 that contains both the @code{call} expression and @code{clobber}
3929 expressions that indicate which registers are destroyed.  Similarly,
3930 if the call instruction requires some register other than the stack
3931 pointer that is not explicitly mentioned in its RTL, a @code{use}
3932 subexpression should mention that register.
3933
3934 Functions that are called are assumed to modify all registers listed in
3935 the configuration macro @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
3936 Basics}) and, with the exception of @code{const} functions and library
3937 calls, to modify all of memory.
3938
3939 Insns containing just @code{use} expressions directly precede the
3940 @code{call_insn} insn to indicate which registers contain inputs to the
3941 function.  Similarly, if registers other than those in
3942 @code{CALL_USED_REGISTERS} are clobbered by the called function, insns
3943 containing a single @code{clobber} follow immediately after the call to
3944 indicate which registers.
3945
3946 @node Sharing
3947 @section Structure Sharing Assumptions
3948 @cindex sharing of RTL components
3949 @cindex RTL structure sharing assumptions
3950
3951 The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are unique;
3952 there do not exist two distinct objects representing the same value.
3953 In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL expression
3954 object of a certain kind appears in more than one place in the
3955 containing structure.
3956
3957 These assumptions refer to a single function; except for the RTL
3958 objects that describe global variables and external functions,
3959 and a few standard objects such as small integer constants,
3960 no RTL objects are common to two functions.
3961
3962 @itemize @bullet
3963 @cindex @code{reg}, RTL sharing
3964 @item
3965 Each pseudo-register has only a single @code{reg} object to represent it,
3966 and therefore only a single machine mode.
3967
3968 @cindex symbolic label
3969 @cindex @code{symbol_ref}, RTL sharing
3970 @item
3971 For any symbolic label, there is only one @code{symbol_ref} object
3972 referring to it.
3973
3974 @cindex @code{const_int}, RTL sharing
3975 @item
3976 All @code{const_int} expressions with equal values are shared.
3977
3978 @cindex @code{pc}, RTL sharing
3979 @item
3980 There is only one @code{pc} expression.
3981
3982 @cindex @code{cc0}, RTL sharing
3983 @item
3984 There is only one @code{cc0} expression.
3985
3986 @cindex @code{const_double}, RTL sharing
3987 @item
3988 There is only one @code{const_double} expression with value 0 for
3989 each floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
3990
3991 @cindex @code{const_vector}, RTL sharing
3992 @item
3993 There is only one @code{const_vector} expression with value 0 for
3994 each vector mode, be it an integer or a double constant vector.
3995
3996 @cindex @code{label_ref}, RTL sharing
3997 @cindex @code{scratch}, RTL sharing
3998 @item
3999 No @code{label_ref} or @code{scratch} appears in more than one place in
4000 the RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
4001 the insns in the function and assume that each time a @code{label_ref}
4002 or @code{scratch} is seen it is distinct from all others that are seen.
4003
4004 @cindex @code{mem}, RTL sharing
4005 @item
4006 Only one @code{mem} object is normally created for each static
4007 variable or stack slot, so these objects are frequently shared in all
4008 the places they appear.  However, separate but equal objects for these
4009 variables are occasionally made.
4010
4011 @cindex @code{asm_operands}, RTL sharing
4012 @item
4013 When a single @code{asm} statement has multiple output operands, a
4014 distinct @code{asm_operands} expression is made for each output operand.
4015 However, these all share the vector which contains the sequence of input
4016 operands.  This sharing is used later on to test whether two
4017 @code{asm_operands} expressions come from the same statement, so all
4018 optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
4019 vector at all.
4020
4021 @item
4022 No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
4023 except as described above.  Many passes of the compiler rely on this
4024 by assuming that they can modify RTL objects in place without unwanted
4025 side-effects on other insns.
4026
4027 @findex unshare_all_rtl
4028 @item
4029 During initial RTL generation, shared structure is freely introduced.
4030 After all the RTL for a function has been generated, all shared
4031 structure is copied by @code{unshare_all_rtl} in @file{emit-rtl.c},
4032 after which the above rules are guaranteed to be followed.
4033
4034 @findex copy_rtx_if_shared
4035 @item
4036 During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
4037 temporarily.  However, the shared structure is copied before the
4038 combiner is finished with the insn.  This is done by calling
4039 @code{copy_rtx_if_shared}, which is a subroutine of
4040 @code{unshare_all_rtl}.
4041 @end itemize
4042
4043 @node Reading RTL
4044 @section Reading RTL
4045
4046 To read an RTL object from a file, call @code{read_rtx}.  It takes one
4047 argument, a stdio stream, and returns a single RTL object.  This routine
4048 is defined in @file{read-rtl.c}.  It is not available in the compiler
4049 itself, only the various programs that generate the compiler back end
4050 from the machine description.
4051
4052 People frequently have the idea of using RTL stored as text in a file as
4053 an interface between a language front end and the bulk of GCC@.  This
4054 idea is not feasible.
4055
4056 GCC was designed to use RTL internally only.  Correct RTL for a given
4057 program is very dependent on the particular target machine.  And the RTL
4058 does not contain all the information about the program.
4059
4060 The proper way to interface GCC to a new language front end is with
4061 the ``tree'' data structure, described in the files @file{tree.h} and
4062 @file{tree.def}.  The documentation for this structure (@pxref{Trees})
4063 is incomplete.