OSDN Git Service

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