OSDN Git Service

Add fma support
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / doc / rtl.texi
1 @c Copyright (C) 1988, 1989, 1992, 1994, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002,
2 @c 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2010
3 @c Free Software Foundation, Inc.
4 @c This is part of the GCC manual.
5 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
6
7 @node RTL
8 @chapter RTL Representation
9 @cindex RTL representation
10 @cindex representation of RTL
11 @cindex Register Transfer Language (RTL)
12
13 The last part of the compiler work is done on a low-level intermediate
14 representation called Register Transfer Language.  In this language, the
15 instructions to be output are described, pretty much one by one, in an
16 algebraic form that describes what the instruction does.
17
18 RTL is inspired by Lisp lists.  It has both an internal form, made up of
19 structures that point at other structures, and a textual form that is used
20 in the machine description and in printed debugging dumps.  The textual
21 form uses nested parentheses to indicate the pointers in the internal form.
22
23 @menu
24 * RTL Objects::       Expressions vs vectors vs strings vs integers.
25 * RTL Classes::       Categories of RTL expression objects, and their structure.
26 * Accessors::         Macros to access expression operands or vector elts.
27 * Special Accessors:: Macros to access specific annotations on RTL.
28 * Flags::             Other flags in an RTL expression.
29 * Machine Modes::     Describing the size and format of a datum.
30 * Constants::         Expressions with constant values.
31 * Regs and Memory::   Expressions representing register contents or memory.
32 * Arithmetic::        Expressions representing arithmetic on other expressions.
33 * Comparisons::       Expressions representing comparison of expressions.
34 * Bit-Fields::        Expressions representing bit-fields in memory or reg.
35 * Vector Operations:: Expressions involving vector datatypes.
36 * Conversions::       Extending, truncating, floating or fixing.
37 * RTL Declarations::  Declaring volatility, constancy, etc.
38 * Side Effects::      Expressions for storing in registers, etc.
39 * Incdec::            Embedded side-effects for autoincrement addressing.
40 * Assembler::         Representing @code{asm} with operands.
41 * Debug Information:: Expressions representing debugging information.
42 * Insns::             Expression types for entire insns.
43 * Calls::             RTL representation of function call insns.
44 * Sharing::           Some expressions are unique; others *must* be copied.
45 * Reading RTL::       Reading textual RTL from a file.
46 @end menu
47
48 @node RTL Objects
49 @section RTL Object Types
50 @cindex RTL object types
51
52 @cindex RTL integers
53 @cindex RTL strings
54 @cindex RTL vectors
55 @cindex RTL expression
56 @cindex RTX (See RTL)
57 RTL uses five kinds of objects: expressions, integers, wide integers,
58 strings and vectors.  Expressions are the most important ones.  An RTL
59 expression (``RTX'', for short) is a C structure, but it is usually
60 referred to with a pointer; a type that is given the typedef name
61 @code{rtx}.
62
63 An integer is simply an @code{int}; their written form uses decimal
64 digits.  A wide integer is an integral object whose type is
65 @code{HOST_WIDE_INT}; their written form uses decimal digits.
66
67 A string is a sequence of characters.  In core it is represented as a
68 @code{char *} in usual C fashion, and it is written in C syntax as well.
69 However, strings in RTL may never be null.  If you write an empty string in
70 a machine description, it is represented in core as a null pointer rather
71 than as a pointer to a null character.  In certain contexts, these null
72 pointers instead of strings are valid.  Within RTL code, strings are most
73 commonly found inside @code{symbol_ref} expressions, but they appear in
74 other contexts in the RTL expressions that make up machine descriptions.
75
76 In a machine description, strings are normally written with double
77 quotes, as you would in C@.  However, strings in machine descriptions may
78 extend over many lines, which is invalid C, and adjacent string
79 constants are not concatenated as they are in C@.  Any string constant
80 may be surrounded with a single set of parentheses.  Sometimes this
81 makes the machine description easier to read.
82
83 There is also a special syntax for strings, which can be useful when C
84 code is embedded in a machine description.  Wherever a string can
85 appear, it is also valid to write a C-style brace block.  The entire
86 brace block, including the outermost pair of braces, is considered to be
87 the string constant.  Double quote characters inside the braces are not
88 special.  Therefore, if you write string constants in the C code, you
89 need not escape each quote character with a backslash.
90
91 A vector contains an arbitrary number of pointers to expressions.  The
92 number of elements in the vector is explicitly present in the vector.
93 The written form of a vector consists of square brackets
94 (@samp{[@dots{}]}) surrounding the elements, in sequence and with
95 whitespace separating them.  Vectors of length zero are not created;
96 null pointers are used instead.
97
98 @cindex expression codes
99 @cindex codes, RTL expression
100 @findex GET_CODE
101 @findex PUT_CODE
102 Expressions are classified by @dfn{expression codes} (also called RTX
103 codes).  The expression code is a name defined in @file{rtl.def}, which is
104 also (in uppercase) a C enumeration constant.  The possible expression
105 codes and their meanings are machine-independent.  The code of an RTX can
106 be extracted with the macro @code{GET_CODE (@var{x})} and altered with
107 @code{PUT_CODE (@var{x}, @var{newcode})}.
108
109 The expression code determines how many operands the expression contains,
110 and what kinds of objects they are.  In RTL, unlike Lisp, you cannot tell
111 by looking at an operand what kind of object it is.  Instead, you must know
112 from its context---from the expression code of the containing expression.
113 For example, in an expression of code @code{subreg}, the first operand is
114 to be regarded as an expression and the second operand as an integer.  In
115 an expression of code @code{plus}, there are two operands, both of which
116 are to be regarded as expressions.  In a @code{symbol_ref} expression,
117 there is one operand, which is to be regarded as a string.
118
119 Expressions are written as parentheses containing the name of the
120 expression type, its flags and machine mode if any, and then the operands
121 of the expression (separated by spaces).
122
123 Expression code names in the @samp{md} file are written in lowercase,
124 but when they appear in C code they are written in uppercase.  In this
125 manual, they are shown as follows: @code{const_int}.
126
127 @cindex (nil)
128 @cindex nil
129 In a few contexts a null pointer is valid where an expression is normally
130 wanted.  The written form of this is @code{(nil)}.
131
132 @node RTL Classes
133 @section RTL Classes and Formats
134 @cindex RTL classes
135 @cindex classes of RTX codes
136 @cindex RTX codes, classes of
137 @findex GET_RTX_CLASS
138
139 The various expression codes are divided into several @dfn{classes},
140 which are represented by single characters.  You can determine the class
141 of an RTX code with the macro @code{GET_RTX_CLASS (@var{code})}.
142 Currently, @file{rtl.def} defines these classes:
143
144 @table @code
145 @item RTX_OBJ
146 An RTX code that represents an actual object, such as a register
147 (@code{REG}) or a memory location (@code{MEM}, @code{SYMBOL_REF}).
148 @code{LO_SUM}) is also included; instead, @code{SUBREG} and
149 @code{STRICT_LOW_PART} are not in this class, but in class @code{x}.
150
151 @item RTX_CONST_OBJ
152 An RTX code that represents a constant object.  @code{HIGH} is also
153 included in this class.
154
155 @item RTX_COMPARE
156 An RTX code for a non-symmetric comparison, such as @code{GEU} or
157 @code{LT}.
158
159 @item RTX_COMM_COMPARE
160 An RTX code for a symmetric (commutative) comparison, such as @code{EQ}
161 or @code{ORDERED}.
162
163 @item RTX_UNARY
164 An RTX code for a unary arithmetic operation, such as @code{NEG},
165 @code{NOT}, or @code{ABS}.  This category also includes value extension
166 (sign or zero) and conversions between integer and floating point.
167
168 @item RTX_COMM_ARITH
169 An RTX code for a commutative binary operation, such as @code{PLUS} or
170 @code{AND}.  @code{NE} and @code{EQ} are comparisons, so they have class
171 @code{<}.
172
173 @item RTX_BIN_ARITH
174 An RTX code for a non-commutative binary operation, such as @code{MINUS},
175 @code{DIV}, or @code{ASHIFTRT}.
176
177 @item RTX_BITFIELD_OPS
178 An RTX code for a bit-field operation.  Currently only
179 @code{ZERO_EXTRACT} and @code{SIGN_EXTRACT}.  These have three inputs
180 and are lvalues (so they can be used for insertion as well).
181 @xref{Bit-Fields}.
182
183 @item RTX_TERNARY
184 An RTX code for other three input operations.  Currently only
185 @code{IF_THEN_ELSE},  @code{VEC_MERGE}, @code{SIGN_EXTRACT},
186 @code{ZERO_EXTRACT}, and @code{FMA}.
187
188 @item RTX_INSN
189 An RTX code for an entire instruction:  @code{INSN}, @code{JUMP_INSN}, and
190 @code{CALL_INSN}.  @xref{Insns}.
191
192 @item RTX_MATCH
193 An RTX code for something that matches in insns, such as
194 @code{MATCH_DUP}.  These only occur in machine descriptions.
195
196 @item RTX_AUTOINC
197 An RTX code for an auto-increment addressing mode, such as
198 @code{POST_INC}.
199
200 @item RTX_EXTRA
201 All other RTX codes.  This category includes the remaining codes used
202 only in machine descriptions (@code{DEFINE_*}, etc.).  It also includes
203 all the codes describing side effects (@code{SET}, @code{USE},
204 @code{CLOBBER}, etc.) and the non-insns that may appear on an insn
205 chain, such as @code{NOTE}, @code{BARRIER}, and @code{CODE_LABEL}.
206 @code{SUBREG} is also part of this class.
207 @end table
208
209 @cindex RTL format
210 For each expression code, @file{rtl.def} specifies the number of
211 contained objects and their kinds using a sequence of characters
212 called the @dfn{format} of the expression code.  For example,
213 the format of @code{subreg} is @samp{ei}.
214
215 @cindex RTL format characters
216 These are the most commonly used format characters:
217
218 @table @code
219 @item e
220 An expression (actually a pointer to an expression).
221
222 @item i
223 An integer.
224
225 @item w
226 A wide integer.
227
228 @item s
229 A string.
230
231 @item E
232 A vector of expressions.
233 @end table
234
235 A few other format characters are used occasionally:
236
237 @table @code
238 @item u
239 @samp{u} is equivalent to @samp{e} except that it is printed differently
240 in debugging dumps.  It is used for pointers to insns.
241
242 @item n
243 @samp{n} is equivalent to @samp{i} except that it is printed differently
244 in debugging dumps.  It is used for the line number or code number of a
245 @code{note} insn.
246
247 @item S
248 @samp{S} indicates a string which is optional.  In the RTL objects in
249 core, @samp{S} is equivalent to @samp{s}, but when the object is read,
250 from an @samp{md} file, the string value of this operand may be omitted.
251 An omitted string is taken to be the null string.
252
253 @item V
254 @samp{V} indicates a vector which is optional.  In the RTL objects in
255 core, @samp{V} is equivalent to @samp{E}, but when the object is read
256 from an @samp{md} file, the vector value of this operand may be omitted.
257 An omitted vector is effectively the same as a vector of no elements.
258
259 @item B
260 @samp{B} indicates a pointer to basic block structure.
261
262 @item 0
263 @samp{0} means a slot whose contents do not fit any normal category.
264 @samp{0} slots are not printed at all in dumps, and are often used in
265 special ways by small parts of the compiler.
266 @end table
267
268 There are macros to get the number of operands and the format
269 of an expression code:
270
271 @table @code
272 @findex GET_RTX_LENGTH
273 @item GET_RTX_LENGTH (@var{code})
274 Number of operands of an RTX of code @var{code}.
275
276 @findex GET_RTX_FORMAT
277 @item GET_RTX_FORMAT (@var{code})
278 The format of an RTX of code @var{code}, as a C string.
279 @end table
280
281 Some classes of RTX codes always have the same format.  For example, it
282 is safe to assume that all comparison operations have format @code{ee}.
283
284 @table @code
285 @item 1
286 All codes of this class have format @code{e}.
287
288 @item <
289 @itemx c
290 @itemx 2
291 All codes of these classes have format @code{ee}.
292
293 @item b
294 @itemx 3
295 All codes of these classes have format @code{eee}.
296
297 @item i
298 All codes of this class have formats that begin with @code{iuueiee}.
299 @xref{Insns}.  Note that not all RTL objects linked onto an insn chain
300 are of class @code{i}.
301
302 @item o
303 @itemx m
304 @itemx x
305 You can make no assumptions about the format of these codes.
306 @end table
307
308 @node Accessors
309 @section Access to Operands
310 @cindex accessors
311 @cindex access to operands
312 @cindex operand access
313
314 @findex XEXP
315 @findex XINT
316 @findex XWINT
317 @findex XSTR
318 Operands of expressions are accessed using the macros @code{XEXP},
319 @code{XINT}, @code{XWINT} and @code{XSTR}.  Each of these macros takes
320 two arguments: an expression-pointer (RTX) and an operand number
321 (counting from zero).  Thus,
322
323 @smallexample
324 XEXP (@var{x}, 2)
325 @end smallexample
326
327 @noindent
328 accesses operand 2 of expression @var{x}, as an expression.
329
330 @smallexample
331 XINT (@var{x}, 2)
332 @end smallexample
333
334 @noindent
335 accesses the same operand as an integer.  @code{XSTR}, used in the same
336 fashion, would access it as a string.
337
338 Any operand can be accessed as an integer, as an expression or as a string.
339 You must choose the correct method of access for the kind of value actually
340 stored in the operand.  You would do this based on the expression code of
341 the containing expression.  That is also how you would know how many
342 operands there are.
343
344 For example, if @var{x} is a @code{subreg} expression, you know that it has
345 two operands which can be correctly accessed as @code{XEXP (@var{x}, 0)}
346 and @code{XINT (@var{x}, 1)}.  If you did @code{XINT (@var{x}, 0)}, you
347 would get the address of the expression operand but cast as an integer;
348 that might occasionally be useful, but it would be cleaner to write
349 @code{(int) XEXP (@var{x}, 0)}.  @code{XEXP (@var{x}, 1)} would also
350 compile without error, and would return the second, integer operand cast as
351 an expression pointer, which would probably result in a crash when
352 accessed.  Nothing stops you from writing @code{XEXP (@var{x}, 28)} either,
353 but this will access memory past the end of the expression with
354 unpredictable results.
355
356 Access to operands which are vectors is more complicated.  You can use the
357 macro @code{XVEC} to get the vector-pointer itself, or the macros
358 @code{XVECEXP} and @code{XVECLEN} to access the elements and length of a
359 vector.
360
361 @table @code
362 @findex XVEC
363 @item XVEC (@var{exp}, @var{idx})
364 Access the vector-pointer which is operand number @var{idx} in @var{exp}.
365
366 @findex XVECLEN
367 @item XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})
368 Access the length (number of elements) in the vector which is
369 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an @code{int}.
370
371 @findex XVECEXP
372 @item XVECEXP (@var{exp}, @var{idx}, @var{eltnum})
373 Access element number @var{eltnum} in the vector which is
374 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an RTX@.
375
376 It is up to you to make sure that @var{eltnum} is not negative
377 and is less than @code{XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})}.
378 @end table
379
380 All the macros defined in this section expand into lvalues and therefore
381 can be used to assign the operands, lengths and vector elements as well as
382 to access them.
383
384 @node Special Accessors
385 @section Access to Special Operands
386 @cindex access to special operands
387
388 Some RTL nodes have special annotations associated with them.
389
390 @table @code
391 @item MEM
392 @table @code
393 @findex MEM_ALIAS_SET
394 @item MEM_ALIAS_SET (@var{x})
395 If 0, @var{x} is not in any alias set, and may alias anything.  Otherwise,
396 @var{x} can only alias @code{MEM}s in a conflicting alias set.  This value
397 is set in a language-dependent manner in the front-end, and should not be
398 altered in the back-end.  In some front-ends, these numbers may correspond
399 in some way to types, or other language-level entities, but they need not,
400 and the back-end makes no such assumptions.
401 These set numbers are tested with @code{alias_sets_conflict_p}.
402
403 @findex MEM_EXPR
404 @item MEM_EXPR (@var{x})
405 If this register is known to hold the value of some user-level
406 declaration, this is that tree node.  It may also be a
407 @code{COMPONENT_REF}, in which case this is some field reference,
408 and @code{TREE_OPERAND (@var{x}, 0)} contains the declaration,
409 or another @code{COMPONENT_REF}, or null if there is no compile-time
410 object associated with the reference.
411
412 @findex MEM_OFFSET
413 @item MEM_OFFSET (@var{x})
414 The offset from the start of @code{MEM_EXPR} as a @code{CONST_INT} rtx.
415
416 @findex MEM_SIZE
417 @item MEM_SIZE (@var{x})
418 The size in bytes of the memory reference as a @code{CONST_INT} rtx.
419 This is mostly relevant for @code{BLKmode} references as otherwise
420 the size is implied by the mode.
421
422 @findex MEM_ALIGN
423 @item MEM_ALIGN (@var{x})
424 The known alignment in bits of the memory reference.
425
426 @findex MEM_ADDR_SPACE
427 @item MEM_ADDR_SPACE (@var{x})
428 The address space of the memory reference.  This will commonly be zero
429 for the generic address space.
430 @end table
431
432 @item REG
433 @table @code
434 @findex ORIGINAL_REGNO
435 @item ORIGINAL_REGNO (@var{x})
436 This field holds the number the register ``originally'' had; for a
437 pseudo register turned into a hard reg this will hold the old pseudo
438 register number.
439
440 @findex REG_EXPR
441 @item REG_EXPR (@var{x})
442 If this register is known to hold the value of some user-level
443 declaration, this is that tree node.
444
445 @findex REG_OFFSET
446 @item REG_OFFSET (@var{x})
447 If this register is known to hold the value of some user-level
448 declaration, this is the offset into that logical storage.
449 @end table
450
451 @item SYMBOL_REF
452 @table @code
453 @findex SYMBOL_REF_DECL
454 @item SYMBOL_REF_DECL (@var{x})
455 If the @code{symbol_ref} @var{x} was created for a @code{VAR_DECL} or
456 a @code{FUNCTION_DECL}, that tree is recorded here.  If this value is
457 null, then @var{x} was created by back end code generation routines,
458 and there is no associated front end symbol table entry.
459
460 @code{SYMBOL_REF_DECL} may also point to a tree of class @code{'c'},
461 that is, some sort of constant.  In this case, the @code{symbol_ref}
462 is an entry in the per-file constant pool; again, there is no associated
463 front end symbol table entry.
464
465 @findex SYMBOL_REF_CONSTANT
466 @item SYMBOL_REF_CONSTANT (@var{x})
467 If @samp{CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})} is true, this is the constant
468 pool entry for @var{x}.  It is null otherwise.
469
470 @findex SYMBOL_REF_DATA
471 @item SYMBOL_REF_DATA (@var{x})
472 A field of opaque type used to store @code{SYMBOL_REF_DECL} or
473 @code{SYMBOL_REF_CONSTANT}.
474
475 @findex SYMBOL_REF_FLAGS
476 @item SYMBOL_REF_FLAGS (@var{x})
477 In a @code{symbol_ref}, this is used to communicate various predicates
478 about the symbol.  Some of these are common enough to be computed by
479 common code, some are specific to the target.  The common bits are:
480
481 @table @code
482 @findex SYMBOL_REF_FUNCTION_P
483 @findex SYMBOL_FLAG_FUNCTION
484 @item SYMBOL_FLAG_FUNCTION
485 Set if the symbol refers to a function.
486
487 @findex SYMBOL_REF_LOCAL_P
488 @findex SYMBOL_FLAG_LOCAL
489 @item SYMBOL_FLAG_LOCAL
490 Set if the symbol is local to this ``module''.
491 See @code{TARGET_BINDS_LOCAL_P}.
492
493 @findex SYMBOL_REF_EXTERNAL_P
494 @findex SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
495 @item SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
496 Set if this symbol is not defined in this translation unit.
497 Note that this is not the inverse of @code{SYMBOL_FLAG_LOCAL}.
498
499 @findex SYMBOL_REF_SMALL_P
500 @findex SYMBOL_FLAG_SMALL
501 @item SYMBOL_FLAG_SMALL
502 Set if the symbol is located in the small data section.
503 See @code{TARGET_IN_SMALL_DATA_P}.
504
505 @findex SYMBOL_FLAG_TLS_SHIFT
506 @findex SYMBOL_REF_TLS_MODEL
507 @item SYMBOL_REF_TLS_MODEL (@var{x})
508 This is a multi-bit field accessor that returns the @code{tls_model}
509 to be used for a thread-local storage symbol.  It returns zero for
510 non-thread-local symbols.
511
512 @findex SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P
513 @findex SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
514 @item SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
515 Set if the symbol has @code{SYMBOL_REF_BLOCK} and
516 @code{SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET} fields.
517
518 @findex SYMBOL_REF_ANCHOR_P
519 @findex SYMBOL_FLAG_ANCHOR
520 @cindex @option{-fsection-anchors}
521 @item SYMBOL_FLAG_ANCHOR
522 Set if the symbol is used as a section anchor.  ``Section anchors''
523 are symbols that have a known position within an @code{object_block}
524 and that can be used to access nearby members of that block.
525 They are used to implement @option{-fsection-anchors}.
526
527 If this flag is set, then @code{SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO} will be too.
528 @end table
529
530 Bits beginning with @code{SYMBOL_FLAG_MACH_DEP} are available for
531 the target's use.
532 @end table
533
534 @findex SYMBOL_REF_BLOCK
535 @item SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})
536 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the
537 @samp{object_block} structure to which the symbol belongs,
538 or @code{NULL} if it has not been assigned a block.
539
540 @findex SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET
541 @item SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET (@var{x})
542 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the offset of @var{x}
543 from the first object in @samp{SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})}.  The value is
544 negative if @var{x} has not yet been assigned to a block, or it has not
545 been given an offset within that block.
546 @end table
547
548 @node Flags
549 @section Flags in an RTL Expression
550 @cindex flags in RTL expression
551
552 RTL expressions contain several flags (one-bit bit-fields)
553 that are used in certain types of expression.  Most often they
554 are accessed with the following macros, which expand into lvalues.
555
556 @table @code
557 @findex CONSTANT_POOL_ADDRESS_P
558 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/u}
559 @cindex @code{unchanging}, in @code{symbol_ref}
560 @item CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
561 Nonzero in a @code{symbol_ref} if it refers to part of the current
562 function's constant pool.  For most targets these addresses are in a
563 @code{.rodata} section entirely separate from the function, but for
564 some targets the addresses are close to the beginning of the function.
565 In either case GCC assumes these addresses can be addressed directly,
566 perhaps with the help of base registers.
567 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
568
569 @findex RTL_CONST_CALL_P
570 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
571 @cindex @code{unchanging}, in @code{call_insn}
572 @item RTL_CONST_CALL_P (@var{x})
573 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a call to a
574 const function.  Stored in the @code{unchanging} field and printed as
575 @samp{/u}.
576
577 @findex RTL_PURE_CALL_P
578 @cindex @code{call_insn} and @samp{/i}
579 @cindex @code{return_val}, in @code{call_insn}
580 @item RTL_PURE_CALL_P (@var{x})
581 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a call to a
582 pure function.  Stored in the @code{return_val} field and printed as
583 @samp{/i}.
584
585 @findex RTL_CONST_OR_PURE_CALL_P
586 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u} or @samp{/i}
587 @item RTL_CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
588 In a @code{call_insn}, true if @code{RTL_CONST_CALL_P} or
589 @code{RTL_PURE_CALL_P} is true.
590
591 @findex RTL_LOOPING_CONST_OR_PURE_CALL_P
592 @cindex @code{call_insn} and @samp{/c}
593 @cindex @code{call}, in @code{call_insn}
594 @item RTL_LOOPING_CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
595 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a possibly
596 infinite looping call to a const or pure function.  Stored in the
597 @code{call} field and printed as @samp{/c}.  Only true if one of
598 @code{RTL_CONST_CALL_P} or @code{RTL_PURE_CALL_P} is true.
599
600 @findex INSN_ANNULLED_BRANCH_P
601 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/u}
602 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
603 @cindex @code{insn} and @samp{/u}
604 @cindex @code{unchanging}, in @code{jump_insn}, @code{call_insn} and @code{insn}
605 @item INSN_ANNULLED_BRANCH_P (@var{x})
606 In a @code{jump_insn}, @code{call_insn}, or @code{insn} indicates
607 that the branch is an annulling one.  See the discussion under
608 @code{sequence} below.  Stored in the @code{unchanging} field and
609 printed as @samp{/u}.
610
611 @findex INSN_DELETED_P
612 @cindex @code{insn} and @samp{/v}
613 @cindex @code{call_insn} and @samp{/v}
614 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/v}
615 @cindex @code{code_label} and @samp{/v}
616 @cindex @code{barrier} and @samp{/v}
617 @cindex @code{note} and @samp{/v}
618 @cindex @code{volatil}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label}, @code{barrier}, and @code{note}
619 @item INSN_DELETED_P (@var{x})
620 In an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label},
621 @code{barrier}, or @code{note},
622 nonzero if the insn has been deleted.  Stored in the
623 @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
624
625 @findex INSN_FROM_TARGET_P
626 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
627 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
628 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
629 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn} and @code{jump_insn} and @code{call_insn}
630 @item INSN_FROM_TARGET_P (@var{x})
631 In an @code{insn} or @code{jump_insn} or @code{call_insn} in a delay
632 slot of a branch, indicates that the insn
633 is from the target of the branch.  If the branch insn has
634 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} set, this insn will only be executed if
635 the branch is taken.  For annulled branches with
636 @code{INSN_FROM_TARGET_P} clear, the insn will be executed only if the
637 branch is not taken.  When @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is not set,
638 this insn will always be executed.  Stored in the @code{in_struct}
639 field and printed as @samp{/s}.
640
641 @findex LABEL_PRESERVE_P
642 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
643 @cindex @code{note} and @samp{/i}
644 @cindex @code{in_struct}, in @code{code_label} and @code{note}
645 @item LABEL_PRESERVE_P (@var{x})
646 In a @code{code_label} or @code{note}, indicates that the label is referenced by
647 code or data not visible to the RTL of a given function.
648 Labels referenced by a non-local goto will have this bit set.  Stored
649 in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
650
651 @findex LABEL_REF_NONLOCAL_P
652 @cindex @code{label_ref} and @samp{/v}
653 @cindex @code{reg_label} and @samp{/v}
654 @cindex @code{volatil}, in @code{label_ref} and @code{reg_label}
655 @item LABEL_REF_NONLOCAL_P (@var{x})
656 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, nonzero if this is
657 a reference to a non-local label.
658 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
659
660 @findex MEM_IN_STRUCT_P
661 @cindex @code{mem} and @samp{/s}
662 @cindex @code{in_struct}, in @code{mem}
663 @item MEM_IN_STRUCT_P (@var{x})
664 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to an entire structure,
665 union or array, or to a component of one.  Zero for references to a
666 scalar variable or through a pointer to a scalar.  If both this flag and
667 @code{MEM_SCALAR_P} are clear, then we don't know whether this @code{mem}
668 is in a structure or not.  Both flags should never be simultaneously set.
669 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
670
671 @findex MEM_KEEP_ALIAS_SET_P
672 @cindex @code{mem} and @samp{/j}
673 @cindex @code{jump}, in @code{mem}
674 @item MEM_KEEP_ALIAS_SET_P (@var{x})
675 In @code{mem} expressions, 1 if we should keep the alias set for this
676 mem unchanged when we access a component.  Set to 1, for example, when we
677 are already in a non-addressable component of an aggregate.
678 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
679
680 @findex MEM_SCALAR_P
681 @cindex @code{mem} and @samp{/i}
682 @cindex @code{return_val}, in @code{mem}
683 @item MEM_SCALAR_P (@var{x})
684 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to a scalar known not
685 to be a member of a structure, union, or array.  Zero for such
686 references and for indirections through pointers, even pointers pointing
687 to scalar types.  If both this flag and @code{MEM_IN_STRUCT_P} are clear,
688 then we don't know whether this @code{mem} is in a structure or not.
689 Both flags should never be simultaneously set.
690 Stored in the @code{return_val} field and printed as @samp{/i}.
691
692 @findex MEM_VOLATILE_P
693 @cindex @code{mem} and @samp{/v}
694 @cindex @code{asm_input} and @samp{/v}
695 @cindex @code{asm_operands} and @samp{/v}
696 @cindex @code{volatil}, in @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input}
697 @item MEM_VOLATILE_P (@var{x})
698 In @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input} expressions,
699 nonzero for volatile memory references.
700 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
701
702 @findex MEM_NOTRAP_P
703 @cindex @code{mem} and @samp{/c}
704 @cindex @code{call}, in @code{mem}
705 @item MEM_NOTRAP_P (@var{x})
706 In @code{mem}, nonzero for memory references that will not trap.
707 Stored in the @code{call} field and printed as @samp{/c}.
708
709 @findex MEM_POINTER
710 @cindex @code{mem} and @samp{/f}
711 @cindex @code{frame_related}, in @code{mem}
712 @item MEM_POINTER (@var{x})
713 Nonzero in a @code{mem} if the memory reference holds a pointer.
714 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
715
716 @findex REG_FUNCTION_VALUE_P
717 @cindex @code{reg} and @samp{/i}
718 @cindex @code{return_val}, in @code{reg}
719 @item REG_FUNCTION_VALUE_P (@var{x})
720 Nonzero in a @code{reg} if it is the place in which this function's
721 value is going to be returned.  (This happens only in a hard
722 register.)  Stored in the @code{return_val} field and printed as
723 @samp{/i}.
724
725 @findex REG_POINTER
726 @cindex @code{reg} and @samp{/f}
727 @cindex @code{frame_related}, in @code{reg}
728 @item REG_POINTER (@var{x})
729 Nonzero in a @code{reg} if the register holds a pointer.  Stored in the
730 @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
731
732 @findex REG_USERVAR_P
733 @cindex @code{reg} and @samp{/v}
734 @cindex @code{volatil}, in @code{reg}
735 @item REG_USERVAR_P (@var{x})
736 In a @code{reg}, nonzero if it corresponds to a variable present in
737 the user's source code.  Zero for temporaries generated internally by
738 the compiler.  Stored in the @code{volatil} field and printed as
739 @samp{/v}.
740
741 The same hard register may be used also for collecting the values of
742 functions called by this one, but @code{REG_FUNCTION_VALUE_P} is zero
743 in this kind of use.
744
745 @findex RTX_FRAME_RELATED_P
746 @cindex @code{insn} and @samp{/f}
747 @cindex @code{call_insn} and @samp{/f}
748 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/f}
749 @cindex @code{barrier} and @samp{/f}
750 @cindex @code{set} and @samp{/f}
751 @cindex @code{frame_related}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{barrier}, and @code{set}
752 @item RTX_FRAME_RELATED_P (@var{x})
753 Nonzero in an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn},
754 @code{barrier}, or @code{set} which is part of a function prologue
755 and sets the stack pointer, sets the frame pointer, or saves a register.
756 This flag should also be set on an instruction that sets up a temporary
757 register to use in place of the frame pointer.
758 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
759
760 In particular, on RISC targets where there are limits on the sizes of
761 immediate constants, it is sometimes impossible to reach the register
762 save area directly from the stack pointer.  In that case, a temporary
763 register is used that is near enough to the register save area, and the
764 Canonical Frame Address, i.e., DWARF2's logical frame pointer, register
765 must (temporarily) be changed to be this temporary register.  So, the
766 instruction that sets this temporary register must be marked as
767 @code{RTX_FRAME_RELATED_P}.
768
769 If the marked instruction is overly complex (defined in terms of what
770 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle), you will also have to
771 create a @code{REG_FRAME_RELATED_EXPR} note and attach it to the
772 instruction.  This note should contain a simple expression of the
773 computation performed by this instruction, i.e., one that
774 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle.
775
776 This flag is required for exception handling support on targets with RTL
777 prologues.
778
779 @findex MEM_READONLY_P
780 @cindex @code{mem} and @samp{/u}
781 @cindex @code{unchanging}, in @code{mem}
782 @item MEM_READONLY_P (@var{x})
783 Nonzero in a @code{mem}, if the memory is statically allocated and read-only.
784
785 Read-only in this context means never modified during the lifetime of the
786 program, not necessarily in ROM or in write-disabled pages.  A common
787 example of the later is a shared library's global offset table.  This
788 table is initialized by the runtime loader, so the memory is technically
789 writable, but after control is transfered from the runtime loader to the
790 application, this memory will never be subsequently modified.
791
792 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
793
794 @findex SCHED_GROUP_P
795 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
796 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
797 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
798 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}, @code{jump_insn} and @code{call_insn}
799 @item SCHED_GROUP_P (@var{x})
800 During instruction scheduling, in an @code{insn}, @code{call_insn} or
801 @code{jump_insn}, indicates that the
802 previous insn must be scheduled together with this insn.  This is used to
803 ensure that certain groups of instructions will not be split up by the
804 instruction scheduling pass, for example, @code{use} insns before
805 a @code{call_insn} may not be separated from the @code{call_insn}.
806 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
807
808 @findex SET_IS_RETURN_P
809 @cindex @code{insn} and @samp{/j}
810 @cindex @code{jump}, in @code{insn}
811 @item SET_IS_RETURN_P (@var{x})
812 For a @code{set}, nonzero if it is for a return.
813 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
814
815 @findex SIBLING_CALL_P
816 @cindex @code{call_insn} and @samp{/j}
817 @cindex @code{jump}, in @code{call_insn}
818 @item SIBLING_CALL_P (@var{x})
819 For a @code{call_insn}, nonzero if the insn is a sibling call.
820 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
821
822 @findex STRING_POOL_ADDRESS_P
823 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/f}
824 @cindex @code{frame_related}, in @code{symbol_ref}
825 @item STRING_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
826 For a @code{symbol_ref} expression, nonzero if it addresses this function's
827 string constant pool.
828 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
829
830 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
831 @cindex @code{subreg} and @samp{/u} and @samp{/v}
832 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
833 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
834 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P (@var{x})
835 Returns a value greater then zero for a @code{subreg} that has
836 @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} nonzero if the object being referenced is kept
837 zero-extended, zero if it is kept sign-extended, and less then zero if it is
838 extended some other way via the @code{ptr_extend} instruction.
839 Stored in the @code{unchanging}
840 field and @code{volatil} field, printed as @samp{/u} and @samp{/v}.
841 This macro may only be used to get the value it may not be used to change
842 the value.  Use @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET} to change the value.
843
844 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET
845 @cindex @code{subreg} and @samp{/u}
846 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
847 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
848 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET (@var{x})
849 Set the @code{unchanging} and @code{volatil} fields in a @code{subreg}
850 to reflect zero, sign, or other extension.  If @code{volatil} is
851 zero, then @code{unchanging} as nonzero means zero extension and as
852 zero means sign extension.  If @code{volatil} is nonzero then some
853 other type of extension was done via the @code{ptr_extend} instruction.
854
855 @findex SUBREG_PROMOTED_VAR_P
856 @cindex @code{subreg} and @samp{/s}
857 @cindex @code{in_struct}, in @code{subreg}
858 @item SUBREG_PROMOTED_VAR_P (@var{x})
859 Nonzero in a @code{subreg} if it was made when accessing an object that
860 was promoted to a wider mode in accord with the @code{PROMOTED_MODE} machine
861 description macro (@pxref{Storage Layout}).  In this case, the mode of
862 the @code{subreg} is the declared mode of the object and the mode of
863 @code{SUBREG_REG} is the mode of the register that holds the object.
864 Promoted variables are always either sign- or zero-extended to the wider
865 mode on every assignment.  Stored in the @code{in_struct} field and
866 printed as @samp{/s}.
867
868 @findex SYMBOL_REF_USED
869 @cindex @code{used}, in @code{symbol_ref}
870 @item SYMBOL_REF_USED (@var{x})
871 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been used.  This is
872 normally only used to ensure that @var{x} is only declared external
873 once.  Stored in the @code{used} field.
874
875 @findex SYMBOL_REF_WEAK
876 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/i}
877 @cindex @code{return_val}, in @code{symbol_ref}
878 @item SYMBOL_REF_WEAK (@var{x})
879 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been declared weak.
880 Stored in the @code{return_val} field and printed as @samp{/i}.
881
882 @findex SYMBOL_REF_FLAG
883 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/v}
884 @cindex @code{volatil}, in @code{symbol_ref}
885 @item SYMBOL_REF_FLAG (@var{x})
886 In a @code{symbol_ref}, this is used as a flag for machine-specific purposes.
887 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
888
889 Most uses of @code{SYMBOL_REF_FLAG} are historic and may be subsumed
890 by @code{SYMBOL_REF_FLAGS}.  Certainly use of @code{SYMBOL_REF_FLAGS}
891 is mandatory if the target requires more than one bit of storage.
892
893 @findex PREFETCH_SCHEDULE_BARRIER_P
894 @cindex @code{prefetch} and @samp{/v}
895 @cindex @code{volatile}, in @code{prefetch}
896 @item PREFETCH_SCHEDULE_BARRIER_P (@var{x})
897 In a @code{prefetch}, indicates that the prefetch is a scheduling barrier.
898 No other INSNs will be moved over it.
899 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
900 @end table
901
902 These are the fields to which the above macros refer:
903
904 @table @code
905 @findex call
906 @cindex @samp{/c} in RTL dump
907 @item call
908 In a @code{mem}, 1 means that the memory reference will not trap.
909
910 In a @code{call}, 1 means that this pure or const call may possibly
911 infinite loop.
912
913 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/c}.
914
915 @findex frame_related
916 @cindex @samp{/f} in RTL dump
917 @item frame_related
918 In an @code{insn} or @code{set} expression, 1 means that it is part of
919 a function prologue and sets the stack pointer, sets the frame pointer,
920 saves a register, or sets up a temporary register to use in place of the
921 frame pointer.
922
923 In @code{reg} expressions, 1 means that the register holds a pointer.
924
925 In @code{mem} expressions, 1 means that the memory reference holds a pointer.
926
927 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means that the reference addresses
928 this function's string constant pool.
929
930 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/f}.
931
932 @findex in_struct
933 @cindex @samp{/s} in RTL dump
934 @item in_struct
935 In @code{mem} expressions, it is 1 if the memory datum referred to is
936 all or part of a structure or array; 0 if it is (or might be) a scalar
937 variable.  A reference through a C pointer has 0 because the pointer
938 might point to a scalar variable.  This information allows the compiler
939 to determine something about possible cases of aliasing.
940
941 In @code{reg} expressions, it is 1 if the register has its entire life
942 contained within the test expression of some loop.
943
944 In @code{subreg} expressions, 1 means that the @code{subreg} is accessing
945 an object that has had its mode promoted from a wider mode.
946
947 In @code{label_ref} expressions, 1 means that the referenced label is
948 outside the innermost loop containing the insn in which the @code{label_ref}
949 was found.
950
951 In @code{code_label} expressions, it is 1 if the label may never be deleted.
952 This is used for labels which are the target of non-local gotos.  Such a
953 label that would have been deleted is replaced with a @code{note} of type
954 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
955
956 In an @code{insn} during dead-code elimination, 1 means that the insn is
957 dead code.
958
959 In an @code{insn} or @code{jump_insn} during reorg for an insn in the
960 delay slot of a branch,
961 1 means that this insn is from the target of the branch.
962
963 In an @code{insn} during instruction scheduling, 1 means that this insn
964 must be scheduled as part of a group together with the previous insn.
965
966 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/s}.
967
968 @findex return_val
969 @cindex @samp{/i} in RTL dump
970 @item return_val
971 In @code{reg} expressions, 1 means the register contains
972 the value to be returned by the current function.  On
973 machines that pass parameters in registers, the same register number
974 may be used for parameters as well, but this flag is not set on such
975 uses.
976
977 In @code{mem} expressions, 1 means the memory reference is to a scalar
978 known not to be a member of a structure, union, or array.
979
980 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means the referenced symbol is weak.
981
982 In @code{call} expressions, 1 means the call is pure.
983
984 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/i}.
985
986 @findex jump
987 @cindex @samp{/j} in RTL dump
988 @item jump
989 In a @code{mem} expression, 1 means we should keep the alias set for this
990 mem unchanged when we access a component.
991
992 In a @code{set}, 1 means it is for a return.
993
994 In a @code{call_insn}, 1 means it is a sibling call.
995
996 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/j}.
997
998 @findex unchanging
999 @cindex @samp{/u} in RTL dump
1000 @item unchanging
1001 In @code{reg} and @code{mem} expressions, 1 means
1002 that the value of the expression never changes.
1003
1004 In @code{subreg} expressions, it is 1 if the @code{subreg} references an
1005 unsigned object whose mode has been promoted to a wider mode.
1006
1007 In an @code{insn} or @code{jump_insn} in the delay slot of a branch
1008 instruction, 1 means an annulling branch should be used.
1009
1010 In a @code{symbol_ref} expression, 1 means that this symbol addresses
1011 something in the per-function constant pool.
1012
1013 In a @code{call_insn} 1 means that this instruction is a call to a const
1014 function.
1015
1016 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/u}.
1017
1018 @findex used
1019 @item used
1020 This flag is used directly (without an access macro) at the end of RTL
1021 generation for a function, to count the number of times an expression
1022 appears in insns.  Expressions that appear more than once are copied,
1023 according to the rules for shared structure (@pxref{Sharing}).
1024
1025 For a @code{reg}, it is used directly (without an access macro) by the
1026 leaf register renumbering code to ensure that each register is only
1027 renumbered once.
1028
1029 In a @code{symbol_ref}, it indicates that an external declaration for
1030 the symbol has already been written.
1031
1032 @findex volatil
1033 @cindex @samp{/v} in RTL dump
1034 @item volatil
1035 @cindex volatile memory references
1036 In a @code{mem}, @code{asm_operands}, or @code{asm_input}
1037 expression, it is 1 if the memory
1038 reference is volatile.  Volatile memory references may not be deleted,
1039 reordered or combined.
1040
1041 In a @code{symbol_ref} expression, it is used for machine-specific
1042 purposes.
1043
1044 In a @code{reg} expression, it is 1 if the value is a user-level variable.
1045 0 indicates an internal compiler temporary.
1046
1047 In an @code{insn}, 1 means the insn has been deleted.
1048
1049 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, 1 means a reference
1050 to a non-local label.
1051
1052 In @code{prefetch} expressions, 1 means that the containing insn is a
1053 scheduling barrier.
1054
1055 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/v}.
1056 @end table
1057
1058 @node Machine Modes
1059 @section Machine Modes
1060 @cindex machine modes
1061
1062 @findex enum machine_mode
1063 A machine mode describes a size of data object and the representation used
1064 for it.  In the C code, machine modes are represented by an enumeration
1065 type, @code{enum machine_mode}, defined in @file{machmode.def}.  Each RTL
1066 expression has room for a machine mode and so do certain kinds of tree
1067 expressions (declarations and types, to be precise).
1068
1069 In debugging dumps and machine descriptions, the machine mode of an RTL
1070 expression is written after the expression code with a colon to separate
1071 them.  The letters @samp{mode} which appear at the end of each machine mode
1072 name are omitted.  For example, @code{(reg:SI 38)} is a @code{reg}
1073 expression with machine mode @code{SImode}.  If the mode is
1074 @code{VOIDmode}, it is not written at all.
1075
1076 Here is a table of machine modes.  The term ``byte'' below refers to an
1077 object of @code{BITS_PER_UNIT} bits (@pxref{Storage Layout}).
1078
1079 @table @code
1080 @findex BImode
1081 @item BImode
1082 ``Bit'' mode represents a single bit, for predicate registers.
1083
1084 @findex QImode
1085 @item QImode
1086 ``Quarter-Integer'' mode represents a single byte treated as an integer.
1087
1088 @findex HImode
1089 @item HImode
1090 ``Half-Integer'' mode represents a two-byte integer.
1091
1092 @findex PSImode
1093 @item PSImode
1094 ``Partial Single Integer'' mode represents an integer which occupies
1095 four bytes but which doesn't really use all four.  On some machines,
1096 this is the right mode to use for pointers.
1097
1098 @findex SImode
1099 @item SImode
1100 ``Single Integer'' mode represents a four-byte integer.
1101
1102 @findex PDImode
1103 @item PDImode
1104 ``Partial Double Integer'' mode represents an integer which occupies
1105 eight bytes but which doesn't really use all eight.  On some machines,
1106 this is the right mode to use for certain pointers.
1107
1108 @findex DImode
1109 @item DImode
1110 ``Double Integer'' mode represents an eight-byte integer.
1111
1112 @findex TImode
1113 @item TImode
1114 ``Tetra Integer'' (?) mode represents a sixteen-byte integer.
1115
1116 @findex OImode
1117 @item OImode
1118 ``Octa Integer'' (?) mode represents a thirty-two-byte integer.
1119
1120 @findex QFmode
1121 @item QFmode
1122 ``Quarter-Floating'' mode represents a quarter-precision (single byte)
1123 floating point number.
1124
1125 @findex HFmode
1126 @item HFmode
1127 ``Half-Floating'' mode represents a half-precision (two byte) floating
1128 point number.
1129
1130 @findex TQFmode
1131 @item TQFmode
1132 ``Three-Quarter-Floating'' (?) mode represents a three-quarter-precision
1133 (three byte) floating point number.
1134
1135 @findex SFmode
1136 @item SFmode
1137 ``Single Floating'' mode represents a four byte floating point number.
1138 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1139 this is a single-precision IEEE floating point number; it can also be
1140 used for double-precision (on processors with 16-bit bytes) and
1141 single-precision VAX and IBM types.
1142
1143 @findex DFmode
1144 @item DFmode
1145 ``Double Floating'' mode represents an eight byte floating point number.
1146 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1147 this is a double-precision IEEE floating point number.
1148
1149 @findex XFmode
1150 @item XFmode
1151 ``Extended Floating'' mode represents an IEEE extended floating point
1152 number.  This mode only has 80 meaningful bits (ten bytes).  Some
1153 processors require such numbers to be padded to twelve bytes, others
1154 to sixteen; this mode is used for either.
1155
1156 @findex SDmode
1157 @item SDmode
1158 ``Single Decimal Floating'' mode represents a four byte decimal
1159 floating point number (as distinct from conventional binary floating
1160 point).
1161
1162 @findex DDmode
1163 @item DDmode
1164 ``Double Decimal Floating'' mode represents an eight byte decimal
1165 floating point number.
1166
1167 @findex TDmode
1168 @item TDmode
1169 ``Tetra Decimal Floating'' mode represents a sixteen byte decimal
1170 floating point number all 128 of whose bits are meaningful.
1171
1172 @findex TFmode
1173 @item TFmode
1174 ``Tetra Floating'' mode represents a sixteen byte floating point number
1175 all 128 of whose bits are meaningful.  One common use is the
1176 IEEE quad-precision format.
1177
1178 @findex QQmode
1179 @item QQmode
1180 ``Quarter-Fractional'' mode represents a single byte treated as a signed
1181 fractional number.  The default format is ``s.7''.
1182
1183 @findex HQmode
1184 @item HQmode
1185 ``Half-Fractional'' mode represents a two-byte signed fractional number.
1186 The default format is ``s.15''.
1187
1188 @findex SQmode
1189 @item SQmode
1190 ``Single Fractional'' mode represents a four-byte signed fractional number.
1191 The default format is ``s.31''.
1192
1193 @findex DQmode
1194 @item DQmode
1195 ``Double Fractional'' mode represents an eight-byte signed fractional number.
1196 The default format is ``s.63''.
1197
1198 @findex TQmode
1199 @item TQmode
1200 ``Tetra Fractional'' mode represents a sixteen-byte signed fractional number.
1201 The default format is ``s.127''.
1202
1203 @findex UQQmode
1204 @item UQQmode
1205 ``Unsigned Quarter-Fractional'' mode represents a single byte treated as an
1206 unsigned fractional number.  The default format is ``.8''.
1207
1208 @findex UHQmode
1209 @item UHQmode
1210 ``Unsigned Half-Fractional'' mode represents a two-byte unsigned fractional
1211 number.  The default format is ``.16''.
1212
1213 @findex USQmode
1214 @item USQmode
1215 ``Unsigned Single Fractional'' mode represents a four-byte unsigned fractional
1216 number.  The default format is ``.32''.
1217
1218 @findex UDQmode
1219 @item UDQmode
1220 ``Unsigned Double Fractional'' mode represents an eight-byte unsigned
1221 fractional number.  The default format is ``.64''.
1222
1223 @findex UTQmode
1224 @item UTQmode
1225 ``Unsigned Tetra Fractional'' mode represents a sixteen-byte unsigned
1226 fractional number.  The default format is ``.128''.
1227
1228 @findex HAmode
1229 @item HAmode
1230 ``Half-Accumulator'' mode represents a two-byte signed accumulator.
1231 The default format is ``s8.7''.
1232
1233 @findex SAmode
1234 @item SAmode
1235 ``Single Accumulator'' mode represents a four-byte signed accumulator.
1236 The default format is ``s16.15''.
1237
1238 @findex DAmode
1239 @item DAmode
1240 ``Double Accumulator'' mode represents an eight-byte signed accumulator.
1241 The default format is ``s32.31''.
1242
1243 @findex TAmode
1244 @item TAmode
1245 ``Tetra Accumulator'' mode represents a sixteen-byte signed accumulator.
1246 The default format is ``s64.63''.
1247
1248 @findex UHAmode
1249 @item UHAmode
1250 ``Unsigned Half-Accumulator'' mode represents a two-byte unsigned accumulator.
1251 The default format is ``8.8''.
1252
1253 @findex USAmode
1254 @item USAmode
1255 ``Unsigned Single Accumulator'' mode represents a four-byte unsigned
1256 accumulator.  The default format is ``16.16''.
1257
1258 @findex UDAmode
1259 @item UDAmode
1260 ``Unsigned Double Accumulator'' mode represents an eight-byte unsigned
1261 accumulator.  The default format is ``32.32''.
1262
1263 @findex UTAmode
1264 @item UTAmode
1265 ``Unsigned Tetra Accumulator'' mode represents a sixteen-byte unsigned
1266 accumulator.  The default format is ``64.64''.
1267
1268 @findex CCmode
1269 @item CCmode
1270 ``Condition Code'' mode represents the value of a condition code, which
1271 is a machine-specific set of bits used to represent the result of a
1272 comparison operation.  Other machine-specific modes may also be used for
1273 the condition code.  These modes are not used on machines that use
1274 @code{cc0} (see @pxref{Condition Code}).
1275
1276 @findex BLKmode
1277 @item BLKmode
1278 ``Block'' mode represents values that are aggregates to which none of
1279 the other modes apply.  In RTL, only memory references can have this mode,
1280 and only if they appear in string-move or vector instructions.  On machines
1281 which have no such instructions, @code{BLKmode} will not appear in RTL@.
1282
1283 @findex VOIDmode
1284 @item VOIDmode
1285 Void mode means the absence of a mode or an unspecified mode.
1286 For example, RTL expressions of code @code{const_int} have mode
1287 @code{VOIDmode} because they can be taken to have whatever mode the context
1288 requires.  In debugging dumps of RTL, @code{VOIDmode} is expressed by
1289 the absence of any mode.
1290
1291 @findex QCmode
1292 @findex HCmode
1293 @findex SCmode
1294 @findex DCmode
1295 @findex XCmode
1296 @findex TCmode
1297 @item QCmode, HCmode, SCmode, DCmode, XCmode, TCmode
1298 These modes stand for a complex number represented as a pair of floating
1299 point values.  The floating point values are in @code{QFmode},
1300 @code{HFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode}, @code{XFmode}, and
1301 @code{TFmode}, respectively.
1302
1303 @findex CQImode
1304 @findex CHImode
1305 @findex CSImode
1306 @findex CDImode
1307 @findex CTImode
1308 @findex COImode
1309 @item CQImode, CHImode, CSImode, CDImode, CTImode, COImode
1310 These modes stand for a complex number represented as a pair of integer
1311 values.  The integer values are in @code{QImode}, @code{HImode},
1312 @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and @code{OImode},
1313 respectively.
1314 @end table
1315
1316 The machine description defines @code{Pmode} as a C macro which expands
1317 into the machine mode used for addresses.  Normally this is the mode
1318 whose size is @code{BITS_PER_WORD}, @code{SImode} on 32-bit machines.
1319
1320 The only modes which a machine description @i{must} support are
1321 @code{QImode}, and the modes corresponding to @code{BITS_PER_WORD},
1322 @code{FLOAT_TYPE_SIZE} and @code{DOUBLE_TYPE_SIZE}.
1323 The compiler will attempt to use @code{DImode} for 8-byte structures and
1324 unions, but this can be prevented by overriding the definition of
1325 @code{MAX_FIXED_MODE_SIZE}.  Alternatively, you can have the compiler
1326 use @code{TImode} for 16-byte structures and unions.  Likewise, you can
1327 arrange for the C type @code{short int} to avoid using @code{HImode}.
1328
1329 @cindex mode classes
1330 Very few explicit references to machine modes remain in the compiler and
1331 these few references will soon be removed.  Instead, the machine modes
1332 are divided into mode classes.  These are represented by the enumeration
1333 type @code{enum mode_class} defined in @file{machmode.h}.  The possible
1334 mode classes are:
1335
1336 @table @code
1337 @findex MODE_INT
1338 @item MODE_INT
1339 Integer modes.  By default these are @code{BImode}, @code{QImode},
1340 @code{HImode}, @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and
1341 @code{OImode}.
1342
1343 @findex MODE_PARTIAL_INT
1344 @item MODE_PARTIAL_INT
1345 The ``partial integer'' modes, @code{PQImode}, @code{PHImode},
1346 @code{PSImode} and @code{PDImode}.
1347
1348 @findex MODE_FLOAT
1349 @item MODE_FLOAT
1350 Floating point modes.  By default these are @code{QFmode},
1351 @code{HFmode}, @code{TQFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode},
1352 @code{XFmode} and @code{TFmode}.
1353
1354 @findex MODE_DECIMAL_FLOAT
1355 @item MODE_DECIMAL_FLOAT
1356 Decimal floating point modes.  By default these are @code{SDmode},
1357 @code{DDmode} and @code{TDmode}.
1358
1359 @findex MODE_FRACT
1360 @item MODE_FRACT
1361 Signed fractional modes.  By default these are @code{QQmode}, @code{HQmode},
1362 @code{SQmode}, @code{DQmode} and @code{TQmode}.
1363
1364 @findex MODE_UFRACT
1365 @item MODE_UFRACT
1366 Unsigned fractional modes.  By default these are @code{UQQmode}, @code{UHQmode},
1367 @code{USQmode}, @code{UDQmode} and @code{UTQmode}.
1368
1369 @findex MODE_ACCUM
1370 @item MODE_ACCUM
1371 Signed accumulator modes.  By default these are @code{HAmode},
1372 @code{SAmode}, @code{DAmode} and @code{TAmode}.
1373
1374 @findex MODE_UACCUM
1375 @item MODE_UACCUM
1376 Unsigned accumulator modes.  By default these are @code{UHAmode},
1377 @code{USAmode}, @code{UDAmode} and @code{UTAmode}.
1378
1379 @findex MODE_COMPLEX_INT
1380 @item MODE_COMPLEX_INT
1381 Complex integer modes.  (These are not currently implemented).
1382
1383 @findex MODE_COMPLEX_FLOAT
1384 @item MODE_COMPLEX_FLOAT
1385 Complex floating point modes.  By default these are @code{QCmode},
1386 @code{HCmode}, @code{SCmode}, @code{DCmode}, @code{XCmode}, and
1387 @code{TCmode}.
1388
1389 @findex MODE_FUNCTION
1390 @item MODE_FUNCTION
1391 Algol or Pascal function variables including a static chain.
1392 (These are not currently implemented).
1393
1394 @findex MODE_CC
1395 @item MODE_CC
1396 Modes representing condition code values.  These are @code{CCmode} plus
1397 any @code{CC_MODE} modes listed in the @file{@var{machine}-modes.def}.  
1398 @xref{Jump Patterns},
1399 also see @ref{Condition Code}.
1400
1401 @findex MODE_RANDOM
1402 @item MODE_RANDOM
1403 This is a catchall mode class for modes which don't fit into the above
1404 classes.  Currently @code{VOIDmode} and @code{BLKmode} are in
1405 @code{MODE_RANDOM}.
1406 @end table
1407
1408 Here are some C macros that relate to machine modes:
1409
1410 @table @code
1411 @findex GET_MODE
1412 @item GET_MODE (@var{x})
1413 Returns the machine mode of the RTX @var{x}.
1414
1415 @findex PUT_MODE
1416 @item PUT_MODE (@var{x}, @var{newmode})
1417 Alters the machine mode of the RTX @var{x} to be @var{newmode}.
1418
1419 @findex NUM_MACHINE_MODES
1420 @item NUM_MACHINE_MODES
1421 Stands for the number of machine modes available on the target
1422 machine.  This is one greater than the largest numeric value of any
1423 machine mode.
1424
1425 @findex GET_MODE_NAME
1426 @item GET_MODE_NAME (@var{m})
1427 Returns the name of mode @var{m} as a string.
1428
1429 @findex GET_MODE_CLASS
1430 @item GET_MODE_CLASS (@var{m})
1431 Returns the mode class of mode @var{m}.
1432
1433 @findex GET_MODE_WIDER_MODE
1434 @item GET_MODE_WIDER_MODE (@var{m})
1435 Returns the next wider natural mode.  For example, the expression
1436 @code{GET_MODE_WIDER_MODE (QImode)} returns @code{HImode}.
1437
1438 @findex GET_MODE_SIZE
1439 @item GET_MODE_SIZE (@var{m})
1440 Returns the size in bytes of a datum of mode @var{m}.
1441
1442 @findex GET_MODE_BITSIZE
1443 @item GET_MODE_BITSIZE (@var{m})
1444 Returns the size in bits of a datum of mode @var{m}.
1445
1446 @findex GET_MODE_IBIT
1447 @item GET_MODE_IBIT (@var{m})
1448 Returns the number of integral bits of a datum of fixed-point mode @var{m}.
1449
1450 @findex GET_MODE_FBIT
1451 @item GET_MODE_FBIT (@var{m})
1452 Returns the number of fractional bits of a datum of fixed-point mode @var{m}.
1453
1454 @findex GET_MODE_MASK
1455 @item GET_MODE_MASK (@var{m})
1456 Returns a bitmask containing 1 for all bits in a word that fit within
1457 mode @var{m}.  This macro can only be used for modes whose bitsize is
1458 less than or equal to @code{HOST_BITS_PER_INT}.
1459
1460 @findex GET_MODE_ALIGNMENT
1461 @item GET_MODE_ALIGNMENT (@var{m})
1462 Return the required alignment, in bits, for an object of mode @var{m}.
1463
1464 @findex GET_MODE_UNIT_SIZE
1465 @item GET_MODE_UNIT_SIZE (@var{m})
1466 Returns the size in bytes of the subunits of a datum of mode @var{m}.
1467 This is the same as @code{GET_MODE_SIZE} except in the case of complex
1468 modes.  For them, the unit size is the size of the real or imaginary
1469 part.
1470
1471 @findex GET_MODE_NUNITS
1472 @item GET_MODE_NUNITS (@var{m})
1473 Returns the number of units contained in a mode, i.e.,
1474 @code{GET_MODE_SIZE} divided by @code{GET_MODE_UNIT_SIZE}.
1475
1476 @findex GET_CLASS_NARROWEST_MODE
1477 @item GET_CLASS_NARROWEST_MODE (@var{c})
1478 Returns the narrowest mode in mode class @var{c}.
1479 @end table
1480
1481 @findex byte_mode
1482 @findex word_mode
1483 The global variables @code{byte_mode} and @code{word_mode} contain modes
1484 whose classes are @code{MODE_INT} and whose bitsizes are either
1485 @code{BITS_PER_UNIT} or @code{BITS_PER_WORD}, respectively.  On 32-bit
1486 machines, these are @code{QImode} and @code{SImode}, respectively.
1487
1488 @node Constants
1489 @section Constant Expression Types
1490 @cindex RTL constants
1491 @cindex RTL constant expression types
1492
1493 The simplest RTL expressions are those that represent constant values.
1494
1495 @table @code
1496 @findex const_int
1497 @item (const_int @var{i})
1498 This type of expression represents the integer value @var{i}.  @var{i}
1499 is customarily accessed with the macro @code{INTVAL} as in
1500 @code{INTVAL (@var{exp})}, which is equivalent to @code{XWINT (@var{exp}, 0)}.
1501
1502 Constants generated for modes with fewer bits than @code{HOST_WIDE_INT}
1503 must be sign extended to full width (e.g., with @code{gen_int_mode}).
1504
1505 @findex const0_rtx
1506 @findex const1_rtx
1507 @findex const2_rtx
1508 @findex constm1_rtx
1509 There is only one expression object for the integer value zero; it is
1510 the value of the variable @code{const0_rtx}.  Likewise, the only
1511 expression for integer value one is found in @code{const1_rtx}, the only
1512 expression for integer value two is found in @code{const2_rtx}, and the
1513 only expression for integer value negative one is found in
1514 @code{constm1_rtx}.  Any attempt to create an expression of code
1515 @code{const_int} and value zero, one, two or negative one will return
1516 @code{const0_rtx}, @code{const1_rtx}, @code{const2_rtx} or
1517 @code{constm1_rtx} as appropriate.
1518
1519 @findex const_true_rtx
1520 Similarly, there is only one object for the integer whose value is
1521 @code{STORE_FLAG_VALUE}.  It is found in @code{const_true_rtx}.  If
1522 @code{STORE_FLAG_VALUE} is one, @code{const_true_rtx} and
1523 @code{const1_rtx} will point to the same object.  If
1524 @code{STORE_FLAG_VALUE} is @minus{}1, @code{const_true_rtx} and
1525 @code{constm1_rtx} will point to the same object.
1526
1527 @findex const_double
1528 @item (const_double:@var{m} @var{i0} @var{i1} @dots{})
1529 Represents either a floating-point constant of mode @var{m} or an
1530 integer constant too large to fit into @code{HOST_BITS_PER_WIDE_INT}
1531 bits but small enough to fit within twice that number of bits (GCC
1532 does not provide a mechanism to represent even larger constants).  In
1533 the latter case, @var{m} will be @code{VOIDmode}.
1534
1535 @findex CONST_DOUBLE_LOW
1536 If @var{m} is @code{VOIDmode}, the bits of the value are stored in
1537 @var{i0} and @var{i1}.  @var{i0} is customarily accessed with the macro
1538 @code{CONST_DOUBLE_LOW} and @var{i1} with @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.
1539
1540 If the constant is floating point (regardless of its precision), then
1541 the number of integers used to store the value depends on the size of
1542 @code{REAL_VALUE_TYPE} (@pxref{Floating Point}).  The integers
1543 represent a floating point number, but not precisely in the target
1544 machine's or host machine's floating point format.  To convert them to
1545 the precise bit pattern used by the target machine, use the macro
1546 @code{REAL_VALUE_TO_TARGET_DOUBLE} and friends (@pxref{Data Output}).
1547
1548 @findex const_fixed
1549 @item (const_fixed:@var{m} @dots{})
1550 Represents a fixed-point constant of mode @var{m}.
1551 The operand is a data structure of type @code{struct fixed_value} and
1552 is accessed with the macro @code{CONST_FIXED_VALUE}.  The high part of
1553 data is accessed with @code{CONST_FIXED_VALUE_HIGH}; the low part is
1554 accessed with @code{CONST_FIXED_VALUE_LOW}.
1555
1556 @findex const_vector
1557 @item (const_vector:@var{m} [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
1558 Represents a vector constant.  The square brackets stand for the vector
1559 containing the constant elements.  @var{x0}, @var{x1} and so on are
1560 the @code{const_int}, @code{const_double} or @code{const_fixed} elements.
1561
1562 The number of units in a @code{const_vector} is obtained with the macro
1563 @code{CONST_VECTOR_NUNITS} as in @code{CONST_VECTOR_NUNITS (@var{v})}.
1564
1565 Individual elements in a vector constant are accessed with the macro
1566 @code{CONST_VECTOR_ELT} as in @code{CONST_VECTOR_ELT (@var{v}, @var{n})}
1567 where @var{v} is the vector constant and @var{n} is the element
1568 desired.
1569
1570 @findex const_string
1571 @item (const_string @var{str})
1572 Represents a constant string with value @var{str}.  Currently this is
1573 used only for insn attributes (@pxref{Insn Attributes}) since constant
1574 strings in C are placed in memory.
1575
1576 @findex symbol_ref
1577 @item (symbol_ref:@var{mode} @var{symbol})
1578 Represents the value of an assembler label for data.  @var{symbol} is
1579 a string that describes the name of the assembler label.  If it starts
1580 with a @samp{*}, the label is the rest of @var{symbol} not including
1581 the @samp{*}.  Otherwise, the label is @var{symbol}, usually prefixed
1582 with @samp{_}.
1583
1584 The @code{symbol_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1585 Usually that is the only mode for which a symbol is directly valid.
1586
1587 @findex label_ref
1588 @item (label_ref:@var{mode} @var{label})
1589 Represents the value of an assembler label for code.  It contains one
1590 operand, an expression, which must be a @code{code_label} or a @code{note}
1591 of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} that appears in the instruction
1592 sequence to identify the place where the label should go.
1593
1594 The reason for using a distinct expression type for code label
1595 references is so that jump optimization can distinguish them.
1596
1597 The @code{label_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1598 Usually that is the only mode for which a label is directly valid.
1599
1600 @findex const
1601 @item (const:@var{m} @var{exp})
1602 Represents a constant that is the result of an assembly-time
1603 arithmetic computation.  The operand, @var{exp}, is an expression that
1604 contains only constants (@code{const_int}, @code{symbol_ref} and
1605 @code{label_ref} expressions) combined with @code{plus} and
1606 @code{minus}.  However, not all combinations are valid, since the
1607 assembler cannot do arbitrary arithmetic on relocatable symbols.
1608
1609 @var{m} should be @code{Pmode}.
1610
1611 @findex high
1612 @item (high:@var{m} @var{exp})
1613 Represents the high-order bits of @var{exp}, usually a
1614 @code{symbol_ref}.  The number of bits is machine-dependent and is
1615 normally the number of bits specified in an instruction that initializes
1616 the high order bits of a register.  It is used with @code{lo_sum} to
1617 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines to
1618 reference a global memory location.
1619
1620 @var{m} should be @code{Pmode}.
1621 @end table
1622
1623 @findex CONST0_RTX
1624 @findex CONST1_RTX
1625 @findex CONST2_RTX
1626 The macro @code{CONST0_RTX (@var{mode})} refers to an expression with
1627 value 0 in mode @var{mode}.  If mode @var{mode} is of mode class
1628 @code{MODE_INT}, it returns @code{const0_rtx}.  If mode @var{mode} is of
1629 mode class @code{MODE_FLOAT}, it returns a @code{CONST_DOUBLE}
1630 expression in mode @var{mode}.  Otherwise, it returns a
1631 @code{CONST_VECTOR} expression in mode @var{mode}.  Similarly, the macro
1632 @code{CONST1_RTX (@var{mode})} refers to an expression with value 1 in
1633 mode @var{mode} and similarly for @code{CONST2_RTX}.  The
1634 @code{CONST1_RTX} and @code{CONST2_RTX} macros are undefined
1635 for vector modes.
1636
1637 @node Regs and Memory
1638 @section Registers and Memory
1639 @cindex RTL register expressions
1640 @cindex RTL memory expressions
1641
1642 Here are the RTL expression types for describing access to machine
1643 registers and to main memory.
1644
1645 @table @code
1646 @findex reg
1647 @cindex hard registers
1648 @cindex pseudo registers
1649 @item (reg:@var{m} @var{n})
1650 For small values of the integer @var{n} (those that are less than
1651 @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER}), this stands for a reference to machine
1652 register number @var{n}: a @dfn{hard register}.  For larger values of
1653 @var{n}, it stands for a temporary value or @dfn{pseudo register}.
1654 The compiler's strategy is to generate code assuming an unlimited
1655 number of such pseudo registers, and later convert them into hard
1656 registers or into memory references.
1657
1658 @var{m} is the machine mode of the reference.  It is necessary because
1659 machines can generally refer to each register in more than one mode.
1660 For example, a register may contain a full word but there may be
1661 instructions to refer to it as a half word or as a single byte, as
1662 well as instructions to refer to it as a floating point number of
1663 various precisions.
1664
1665 Even for a register that the machine can access in only one mode,
1666 the mode must always be specified.
1667
1668 The symbol @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER} is defined by the machine
1669 description, since the number of hard registers on the machine is an
1670 invariant characteristic of the machine.  Note, however, that not
1671 all of the machine registers must be general registers.  All the
1672 machine registers that can be used for storage of data are given
1673 hard register numbers, even those that can be used only in certain
1674 instructions or can hold only certain types of data.
1675
1676 A hard register may be accessed in various modes throughout one
1677 function, but each pseudo register is given a natural mode
1678 and is accessed only in that mode.  When it is necessary to describe
1679 an access to a pseudo register using a nonnatural mode, a @code{subreg}
1680 expression is used.
1681
1682 A @code{reg} expression with a machine mode that specifies more than
1683 one word of data may actually stand for several consecutive registers.
1684 If in addition the register number specifies a hardware register, then
1685 it actually represents several consecutive hardware registers starting
1686 with the specified one.
1687
1688 Each pseudo register number used in a function's RTL code is
1689 represented by a unique @code{reg} expression.
1690
1691 @findex FIRST_VIRTUAL_REGISTER
1692 @findex LAST_VIRTUAL_REGISTER
1693 Some pseudo register numbers, those within the range of
1694 @code{FIRST_VIRTUAL_REGISTER} to @code{LAST_VIRTUAL_REGISTER} only
1695 appear during the RTL generation phase and are eliminated before the
1696 optimization phases.  These represent locations in the stack frame that
1697 cannot be determined until RTL generation for the function has been
1698 completed.  The following virtual register numbers are defined:
1699
1700 @table @code
1701 @findex VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1702 @item VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1703 This points to the first word of the incoming arguments passed on the
1704 stack.  Normally these arguments are placed there by the caller, but the
1705 callee may have pushed some arguments that were previously passed in
1706 registers.
1707
1708 @cindex @code{FIRST_PARM_OFFSET} and virtual registers
1709 @cindex @code{ARG_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1710 When RTL generation is complete, this virtual register is replaced
1711 by the sum of the register given by @code{ARG_POINTER_REGNUM} and the
1712 value of @code{FIRST_PARM_OFFSET}.
1713
1714 @findex VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1715 @cindex @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} and virtual registers
1716 @item VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1717 If @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} is defined to a nonzero value, this points
1718 to immediately above the first variable on the stack.  Otherwise, it points
1719 to the first variable on the stack.
1720
1721 @cindex @code{STARTING_FRAME_OFFSET} and virtual registers
1722 @cindex @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1723 @code{VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM} is replaced with the sum of the
1724 register given by @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and the value
1725 @code{STARTING_FRAME_OFFSET}.
1726
1727 @findex VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1728 @item VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1729 This points to the location of dynamically allocated memory on the stack
1730 immediately after the stack pointer has been adjusted by the amount of
1731 memory desired.
1732
1733 @cindex @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET} and virtual registers
1734 @cindex @code{STACK_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1735 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1736 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET}.
1737
1738 @findex VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1739 @item VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1740 This points to the location in the stack at which outgoing arguments
1741 should be written when the stack is pre-pushed (arguments pushed using
1742 push insns should always use @code{STACK_POINTER_REGNUM}).
1743
1744 @cindex @code{STACK_POINTER_OFFSET} and virtual registers
1745 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1746 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_POINTER_OFFSET}.
1747 @end table
1748
1749 @findex subreg
1750 @item (subreg:@var{m1} @var{reg:m2} @var{bytenum})
1751
1752 @code{subreg} expressions are used to refer to a register in a machine
1753 mode other than its natural one, or to refer to one register of
1754 a multi-part @code{reg} that actually refers to several registers.
1755
1756 Each pseudo register has a natural mode.  If it is necessary to
1757 operate on it in a different mode, the register must be
1758 enclosed in a @code{subreg}.  
1759
1760 There are currently three supported types for the first operand of a
1761 @code{subreg}:
1762 @itemize
1763 @item pseudo registers
1764 This is the most common case.  Most @code{subreg}s have pseudo
1765 @code{reg}s as their first operand.
1766
1767 @item mem
1768 @code{subreg}s of @code{mem} were common in earlier versions of GCC and
1769 are still supported.  During the reload pass these are replaced by plain
1770 @code{mem}s.  On machines that do not do instruction scheduling, use of
1771 @code{subreg}s of @code{mem} are still used, but this is no longer
1772 recommended.  Such @code{subreg}s are considered to be
1773 @code{register_operand}s rather than @code{memory_operand}s before and
1774 during reload.  Because of this, the scheduling passes cannot properly
1775 schedule instructions with @code{subreg}s of @code{mem}, so for machines
1776 that do scheduling, @code{subreg}s of @code{mem} should never be used.
1777 To support this, the combine and recog passes have explicit code to
1778 inhibit the creation of @code{subreg}s of @code{mem} when
1779 @code{INSN_SCHEDULING} is defined.
1780
1781 The use of @code{subreg}s of @code{mem} after the reload pass is an area
1782 that is not well understood and should be avoided.  There is still some
1783 code in the compiler to support this, but this code has possibly rotted.
1784 This use of @code{subreg}s is discouraged and will most likely not be
1785 supported in the future.
1786
1787 @item hard registers
1788 It is seldom necessary to wrap hard registers in @code{subreg}s; such
1789 registers would normally reduce to a single @code{reg} rtx.  This use of
1790 @code{subreg}s is discouraged and may not be supported in the future.
1791
1792 @end itemize
1793
1794 @code{subreg}s of @code{subreg}s are not supported.  Using
1795 @code{simplify_gen_subreg} is the recommended way to avoid this problem.
1796
1797 @code{subreg}s come in two distinct flavors, each having its own
1798 usage and rules:
1799
1800 @table @asis
1801 @item Paradoxical subregs
1802 When @var{m1} is strictly wider than @var{m2}, the @code{subreg}
1803 expression is called @dfn{paradoxical}.  The canonical test for this
1804 class of @code{subreg} is:
1805
1806 @smallexample
1807 GET_MODE_SIZE (@var{m1}) > GET_MODE_SIZE (@var{m2})
1808 @end smallexample
1809
1810 Paradoxical @code{subreg}s can be used as both lvalues and rvalues.
1811 When used as an lvalue, the low-order bits of the source value
1812 are stored in @var{reg} and the high-order bits are discarded.
1813 When used as an rvalue, the low-order bits of the @code{subreg} are
1814 taken from @var{reg} while the high-order bits may or may not be
1815 defined.  
1816
1817 The high-order bits of rvalues are in the following circumstances:
1818
1819 @itemize
1820 @item @code{subreg}s of @code{mem}
1821 When @var{m2} is smaller than a word, the macro @code{LOAD_EXTEND_OP},
1822 can control how the high-order bits are defined.
1823
1824 @item @code{subreg} of @code{reg}s
1825 The upper bits are defined when @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} is true.
1826 @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P} describes what the upper bits hold.
1827 Such subregs usually represent local variables, register variables
1828 and parameter pseudo variables that have been promoted to a wider mode.
1829
1830 @end itemize
1831
1832 @var{bytenum} is always zero for a paradoxical @code{subreg}, even on
1833 big-endian targets.
1834
1835 For example, the paradoxical @code{subreg}:
1836
1837 @smallexample
1838 (set (subreg:SI (reg:HI @var{x}) 0) @var{y})
1839 @end smallexample
1840
1841 stores the lower 2 bytes of @var{y} in @var{x} and discards the upper
1842 2 bytes.  A subsequent:
1843
1844 @smallexample
1845 (set @var{z} (subreg:SI (reg:HI @var{x}) 0))
1846 @end smallexample
1847
1848 would set the lower two bytes of @var{z} to @var{y} and set the upper
1849 two bytes to an unknown value assuming @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} is
1850 false.
1851
1852 @item Normal subregs 
1853 When @var{m1} is at least as narrow as @var{m2} the @code{subreg}
1854 expression is called @dfn{normal}.
1855
1856 Normal @code{subreg}s restrict consideration to certain bits of
1857 @var{reg}.  There are two cases.  If @var{m1} is smaller than a word,
1858 the @code{subreg} refers to the least-significant part (or
1859 @dfn{lowpart}) of one word of @var{reg}.  If @var{m1} is word-sized or
1860 greater, the @code{subreg} refers to one or more complete words.
1861
1862 When used as an lvalue, @code{subreg} is a word-based accessor.
1863 Storing to a @code{subreg} modifies all the words of @var{reg} that
1864 overlap the @code{subreg}, but it leaves the other words of @var{reg}
1865 alone.
1866
1867 When storing to a normal @code{subreg} that is smaller than a word,
1868 the other bits of the referenced word are usually left in an undefined
1869 state.  This laxity makes it easier to generate efficient code for
1870 such instructions.  To represent an instruction that preserves all the
1871 bits outside of those in the @code{subreg}, use @code{strict_low_part}
1872 or @code{zero_extract} around the @code{subreg}.
1873
1874 @var{bytenum} must identify the offset of the first byte of the
1875 @code{subreg} from the start of @var{reg}, assuming that @var{reg} is
1876 laid out in memory order.  The memory order of bytes is defined by
1877 two target macros, @code{WORDS_BIG_ENDIAN} and @code{BYTES_BIG_ENDIAN}:
1878
1879 @itemize
1880 @item
1881 @cindex @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1882 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says that byte number zero is
1883 part of the most significant word; otherwise, it is part of the least
1884 significant word.
1885
1886 @item
1887 @cindex @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1888 @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says that byte number zero is
1889 the most significant byte within a word; otherwise, it is the least
1890 significant byte within a word.
1891 @end itemize
1892
1893 @cindex @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}, (lack of) effect on @code{subreg}
1894 On a few targets, @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN} disagrees with
1895 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}.  However, most parts of the compiler treat
1896 floating point values as if they had the same endianness as integer
1897 values.  This works because they handle them solely as a collection of
1898 integer values, with no particular numerical value.  Only real.c and
1899 the runtime libraries care about @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}.
1900
1901 Thus, 
1902
1903 @smallexample
1904 (subreg:HI (reg:SI @var{x}) 2)
1905 @end smallexample
1906
1907 on a @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, @samp{UNITS_PER_WORD == 4} target is the same as
1908
1909 @smallexample
1910 (subreg:HI (reg:SI @var{x}) 0)
1911 @end smallexample
1912
1913 on a little-endian, @samp{UNITS_PER_WORD == 4} target.  Both
1914 @code{subreg}s access the lower two bytes of register @var{x}.
1915
1916 @end table
1917
1918 A @code{MODE_PARTIAL_INT} mode behaves as if it were as wide as the
1919 corresponding @code{MODE_INT} mode, except that it has an unknown
1920 number of undefined bits.  For example:
1921
1922 @smallexample
1923 (subreg:PSI (reg:SI 0) 0)
1924 @end smallexample
1925
1926 accesses the whole of @samp{(reg:SI 0)}, but the exact relationship
1927 between the @code{PSImode} value and the @code{SImode} value is not
1928 defined.  If we assume @samp{UNITS_PER_WORD <= 4}, then the following
1929 two @code{subreg}s:
1930
1931 @smallexample
1932 (subreg:PSI (reg:DI 0) 0)
1933 (subreg:PSI (reg:DI 0) 4)
1934 @end smallexample
1935
1936 represent independent 4-byte accesses to the two halves of
1937 @samp{(reg:DI 0)}.  Both @code{subreg}s have an unknown number
1938 of undefined bits.
1939
1940 If @samp{UNITS_PER_WORD <= 2} then these two @code{subreg}s:
1941
1942 @smallexample
1943 (subreg:HI (reg:PSI 0) 0)
1944 (subreg:HI (reg:PSI 0) 2)
1945 @end smallexample
1946
1947 represent independent 2-byte accesses that together span the whole
1948 of @samp{(reg:PSI 0)}.  Storing to the first @code{subreg} does not
1949 affect the value of the second, and vice versa.  @samp{(reg:PSI 0)}
1950 has an unknown number of undefined bits, so the assignment:
1951
1952 @smallexample
1953 (set (subreg:HI (reg:PSI 0) 0) (reg:HI 4))
1954 @end smallexample
1955
1956 does not guarantee that @samp{(subreg:HI (reg:PSI 0) 0)} has the
1957 value @samp{(reg:HI 4)}.
1958
1959 @cindex @code{CANNOT_CHANGE_MODE_CLASS} and subreg semantics
1960 The rules above apply to both pseudo @var{reg}s and hard @var{reg}s.
1961 If the semantics are not correct for particular combinations of
1962 @var{m1}, @var{m2} and hard @var{reg}, the target-specific code
1963 must ensure that those combinations are never used.  For example:
1964
1965 @smallexample
1966 CANNOT_CHANGE_MODE_CLASS (@var{m2}, @var{m1}, @var{class})
1967 @end smallexample
1968
1969 must be true for every class @var{class} that includes @var{reg}.
1970
1971 @findex SUBREG_REG
1972 @findex SUBREG_BYTE
1973 The first operand of a @code{subreg} expression is customarily accessed
1974 with the @code{SUBREG_REG} macro and the second operand is customarily
1975 accessed with the @code{SUBREG_BYTE} macro.
1976
1977 It has been several years since a platform in which
1978 @code{BYTES_BIG_ENDIAN} not equal to @code{WORDS_BIG_ENDIAN} has
1979 been tested.  Anyone wishing to support such a platform in the future
1980 may be confronted with code rot.
1981
1982 @findex scratch
1983 @cindex scratch operands
1984 @item (scratch:@var{m})
1985 This represents a scratch register that will be required for the
1986 execution of a single instruction and not used subsequently.  It is
1987 converted into a @code{reg} by either the local register allocator or
1988 the reload pass.
1989
1990 @code{scratch} is usually present inside a @code{clobber} operation
1991 (@pxref{Side Effects}).
1992
1993 @findex cc0
1994 @cindex condition code register
1995 @item (cc0)
1996 This refers to the machine's condition code register.  It has no
1997 operands and may not have a machine mode.  There are two ways to use it:
1998
1999 @itemize @bullet
2000 @item
2001 To stand for a complete set of condition code flags.  This is best on
2002 most machines, where each comparison sets the entire series of flags.
2003
2004 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
2005 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
2006 instructions) and in comparison operators comparing against zero
2007 (@code{const_int} with value zero; that is to say, @code{const0_rtx}).
2008
2009 @item
2010 To stand for a single flag that is the result of a single condition.
2011 This is useful on machines that have only a single flag bit, and in
2012 which comparison instructions must specify the condition to test.
2013
2014 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
2015 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
2016 instructions) where the source is a comparison operator, and as the
2017 first operand of @code{if_then_else} (in a conditional branch).
2018 @end itemize
2019
2020 @findex cc0_rtx
2021 There is only one expression object of code @code{cc0}; it is the
2022 value of the variable @code{cc0_rtx}.  Any attempt to create an
2023 expression of code @code{cc0} will return @code{cc0_rtx}.
2024
2025 Instructions can set the condition code implicitly.  On many machines,
2026 nearly all instructions set the condition code based on the value that
2027 they compute or store.  It is not necessary to record these actions
2028 explicitly in the RTL because the machine description includes a
2029 prescription for recognizing the instructions that do so (by means of
2030 the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}).  @xref{Condition Code}.  Only
2031 instructions whose sole purpose is to set the condition code, and
2032 instructions that use the condition code, need mention @code{(cc0)}.
2033
2034 On some machines, the condition code register is given a register number
2035 and a @code{reg} is used instead of @code{(cc0)}.  This is usually the
2036 preferable approach if only a small subset of instructions modify the
2037 condition code.  Other machines store condition codes in general
2038 registers; in such cases a pseudo register should be used.
2039
2040 Some machines, such as the SPARC and RS/6000, have two sets of
2041 arithmetic instructions, one that sets and one that does not set the
2042 condition code.  This is best handled by normally generating the
2043 instruction that does not set the condition code, and making a pattern
2044 that both performs the arithmetic and sets the condition code register
2045 (which would not be @code{(cc0)} in this case).  For examples, search
2046 for @samp{addcc} and @samp{andcc} in @file{sparc.md}.
2047
2048 @findex pc
2049 @item (pc)
2050 @cindex program counter
2051 This represents the machine's program counter.  It has no operands and
2052 may not have a machine mode.  @code{(pc)} may be validly used only in
2053 certain specific contexts in jump instructions.
2054
2055 @findex pc_rtx
2056 There is only one expression object of code @code{pc}; it is the value
2057 of the variable @code{pc_rtx}.  Any attempt to create an expression of
2058 code @code{pc} will return @code{pc_rtx}.
2059
2060 All instructions that do not jump alter the program counter implicitly
2061 by incrementing it, but there is no need to mention this in the RTL@.
2062
2063 @findex mem
2064 @item (mem:@var{m} @var{addr} @var{alias})
2065 This RTX represents a reference to main memory at an address
2066 represented by the expression @var{addr}.  @var{m} specifies how large
2067 a unit of memory is accessed.  @var{alias} specifies an alias set for the
2068 reference.  In general two items are in different alias sets if they cannot
2069 reference the same memory address.
2070
2071 The construct @code{(mem:BLK (scratch))} is considered to alias all
2072 other memories.  Thus it may be used as a memory barrier in epilogue
2073 stack deallocation patterns.
2074
2075 @findex concat
2076 @item (concat@var{m} @var{rtx} @var{rtx})
2077 This RTX represents the concatenation of two other RTXs.  This is used
2078 for complex values.  It should only appear in the RTL attached to
2079 declarations and during RTL generation.  It should not appear in the
2080 ordinary insn chain.
2081
2082 @findex concatn
2083 @item (concatn@var{m} [@var{rtx} @dots{}])
2084 This RTX represents the concatenation of all the @var{rtx} to make a
2085 single value.  Like @code{concat}, this should only appear in
2086 declarations, and not in the insn chain.
2087 @end table
2088
2089 @node Arithmetic
2090 @section RTL Expressions for Arithmetic
2091 @cindex arithmetic, in RTL
2092 @cindex math, in RTL
2093 @cindex RTL expressions for arithmetic
2094
2095 Unless otherwise specified, all the operands of arithmetic expressions
2096 must be valid for mode @var{m}.  An operand is valid for mode @var{m}
2097 if it has mode @var{m}, or if it is a @code{const_int} or
2098 @code{const_double} and @var{m} is a mode of class @code{MODE_INT}.
2099
2100 For commutative binary operations, constants should be placed in the
2101 second operand.
2102
2103 @table @code
2104 @findex plus
2105 @findex ss_plus
2106 @findex us_plus
2107 @cindex RTL sum
2108 @cindex RTL addition
2109 @cindex RTL addition with signed saturation
2110 @cindex RTL addition with unsigned saturation
2111 @item (plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2112 @itemx (ss_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2113 @itemx (us_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2114
2115 These three expressions all represent the sum of the values
2116 represented by @var{x} and @var{y} carried out in machine mode
2117 @var{m}.  They differ in their behavior on overflow of integer modes.
2118 @code{plus} wraps round modulo the width of @var{m}; @code{ss_plus}
2119 saturates at the maximum signed value representable in @var{m};
2120 @code{us_plus} saturates at the maximum unsigned value.
2121
2122 @c ??? What happens on overflow of floating point modes?
2123
2124 @findex lo_sum
2125 @item (lo_sum:@var{m} @var{x} @var{y})
2126
2127 This expression represents the sum of @var{x} and the low-order bits
2128 of @var{y}.  It is used with @code{high} (@pxref{Constants}) to
2129 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines
2130 to reference a global memory location.
2131
2132 The number of low order bits is machine-dependent but is
2133 normally the number of bits in a @code{Pmode} item minus the number of
2134 bits set by @code{high}.
2135
2136 @var{m} should be @code{Pmode}.
2137
2138 @findex minus
2139 @findex ss_minus
2140 @findex us_minus
2141 @cindex RTL difference
2142 @cindex RTL subtraction
2143 @cindex RTL subtraction with signed saturation
2144 @cindex RTL subtraction with unsigned saturation
2145 @item (minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2146 @itemx (ss_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2147 @itemx (us_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2148
2149 These three expressions represent the result of subtracting @var{y}
2150 from @var{x}, carried out in mode @var{M}.  Behavior on overflow is
2151 the same as for the three variants of @code{plus} (see above).
2152
2153 @findex compare
2154 @cindex RTL comparison
2155 @item (compare:@var{m} @var{x} @var{y})
2156 Represents the result of subtracting @var{y} from @var{x} for purposes
2157 of comparison.  The result is computed without overflow, as if with
2158 infinite precision.
2159
2160 Of course, machines can't really subtract with infinite precision.
2161 However, they can pretend to do so when only the sign of the result will
2162 be used, which is the case when the result is stored in the condition
2163 code.  And that is the @emph{only} way this kind of expression may
2164 validly be used: as a value to be stored in the condition codes, either
2165 @code{(cc0)} or a register.  @xref{Comparisons}.
2166
2167 The mode @var{m} is not related to the modes of @var{x} and @var{y}, but
2168 instead is the mode of the condition code value.  If @code{(cc0)} is
2169 used, it is @code{VOIDmode}.  Otherwise it is some mode in class
2170 @code{MODE_CC}, often @code{CCmode}.  @xref{Condition Code}.  If @var{m}
2171 is @code{VOIDmode} or @code{CCmode}, the operation returns sufficient
2172 information (in an unspecified format) so that any comparison operator
2173 can be applied to the result of the @code{COMPARE} operation.  For other
2174 modes in class @code{MODE_CC}, the operation only returns a subset of
2175 this information.
2176
2177 Normally, @var{x} and @var{y} must have the same mode.  Otherwise,
2178 @code{compare} is valid only if the mode of @var{x} is in class
2179 @code{MODE_INT} and @var{y} is a @code{const_int} or
2180 @code{const_double} with mode @code{VOIDmode}.  The mode of @var{x}
2181 determines what mode the comparison is to be done in; thus it must not
2182 be @code{VOIDmode}.
2183
2184 If one of the operands is a constant, it should be placed in the
2185 second operand and the comparison code adjusted as appropriate.
2186
2187 A @code{compare} specifying two @code{VOIDmode} constants is not valid
2188 since there is no way to know in what mode the comparison is to be
2189 performed; the comparison must either be folded during the compilation
2190 or the first operand must be loaded into a register while its mode is
2191 still known.
2192
2193 @findex neg
2194 @findex ss_neg
2195 @findex us_neg
2196 @cindex negation
2197 @cindex negation with signed saturation
2198 @cindex negation with unsigned saturation
2199 @item (neg:@var{m} @var{x})
2200 @itemx (ss_neg:@var{m} @var{x})
2201 @itemx (us_neg:@var{m} @var{x})
2202 These two expressions represent the negation (subtraction from zero) of
2203 the value represented by @var{x}, carried out in mode @var{m}.  They
2204 differ in the behavior on overflow of integer modes.  In the case of
2205 @code{neg}, the negation of the operand may be a number not representable
2206 in mode @var{m}, in which case it is truncated to @var{m}.  @code{ss_neg}
2207 and @code{us_neg} ensure that an out-of-bounds result saturates to the
2208 maximum or minimum signed or unsigned value.
2209
2210 @findex mult
2211 @findex ss_mult
2212 @findex us_mult
2213 @cindex multiplication
2214 @cindex product
2215 @cindex multiplication with signed saturation
2216 @cindex multiplication with unsigned saturation
2217 @item (mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2218 @itemx (ss_mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2219 @itemx (us_mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2220 Represents the signed product of the values represented by @var{x} and
2221 @var{y} carried out in machine mode @var{m}.
2222 @code{ss_mult} and @code{us_mult} ensure that an out-of-bounds result
2223 saturates to the maximum or minimum signed or unsigned value.
2224
2225 Some machines support a multiplication that generates a product wider
2226 than the operands.  Write the pattern for this as
2227
2228 @smallexample
2229 (mult:@var{m} (sign_extend:@var{m} @var{x}) (sign_extend:@var{m} @var{y}))
2230 @end smallexample
2231
2232 where @var{m} is wider than the modes of @var{x} and @var{y}, which need
2233 not be the same.
2234
2235 For unsigned widening multiplication, use the same idiom, but with
2236 @code{zero_extend} instead of @code{sign_extend}.
2237
2238 @findex fma
2239 @item (fma:@var{m} @var{x} @var{y} @var{z})
2240 Represents the @code{fma}, @code{fmaf}, and @code{fmal} builtin
2241 functions that do a combined multiply of @var{x} and @var{y} and then
2242 adding to@var{z} without doing an intermediate rounding step.
2243
2244 @findex div
2245 @findex ss_div
2246 @cindex division
2247 @cindex signed division
2248 @cindex signed division with signed saturation
2249 @cindex quotient
2250 @item (div:@var{m} @var{x} @var{y})
2251 @itemx (ss_div:@var{m} @var{x} @var{y})
2252 Represents the quotient in signed division of @var{x} by @var{y},
2253 carried out in machine mode @var{m}.  If @var{m} is a floating point
2254 mode, it represents the exact quotient; otherwise, the integerized
2255 quotient.
2256 @code{ss_div} ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum
2257 or minimum signed value.
2258
2259 Some machines have division instructions in which the operands and
2260 quotient widths are not all the same; you should represent
2261 such instructions using @code{truncate} and @code{sign_extend} as in,
2262
2263 @smallexample
2264 (truncate:@var{m1} (div:@var{m2} @var{x} (sign_extend:@var{m2} @var{y})))
2265 @end smallexample
2266
2267 @findex udiv
2268 @cindex unsigned division
2269 @cindex unsigned division with unsigned saturation
2270 @cindex division
2271 @item (udiv:@var{m} @var{x} @var{y})
2272 @itemx (us_div:@var{m} @var{x} @var{y})
2273 Like @code{div} but represents unsigned division.
2274 @code{us_div} ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum
2275 or minimum unsigned value.
2276
2277 @findex mod
2278 @findex umod
2279 @cindex remainder
2280 @cindex division
2281 @item (mod:@var{m} @var{x} @var{y})
2282 @itemx (umod:@var{m} @var{x} @var{y})
2283 Like @code{div} and @code{udiv} but represent the remainder instead of
2284 the quotient.
2285
2286 @findex smin
2287 @findex smax
2288 @cindex signed minimum
2289 @cindex signed maximum
2290 @item (smin:@var{m} @var{x} @var{y})
2291 @itemx (smax:@var{m} @var{x} @var{y})
2292 Represents the smaller (for @code{smin}) or larger (for @code{smax}) of
2293 @var{x} and @var{y}, interpreted as signed values in mode @var{m}.
2294 When used with floating point, if both operands are zeros, or if either
2295 operand is @code{NaN}, then it is unspecified which of the two operands
2296 is returned as the result.
2297
2298 @findex umin
2299 @findex umax
2300 @cindex unsigned minimum and maximum
2301 @item (umin:@var{m} @var{x} @var{y})
2302 @itemx (umax:@var{m} @var{x} @var{y})
2303 Like @code{smin} and @code{smax}, but the values are interpreted as unsigned
2304 integers.
2305
2306 @findex not
2307 @cindex complement, bitwise
2308 @cindex bitwise complement
2309 @item (not:@var{m} @var{x})
2310 Represents the bitwise complement of the value represented by @var{x},
2311 carried out in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2312
2313 @findex and
2314 @cindex logical-and, bitwise
2315 @cindex bitwise logical-and
2316 @item (and:@var{m} @var{x} @var{y})
2317 Represents the bitwise logical-and of the values represented by
2318 @var{x} and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be
2319 a fixed-point machine mode.
2320
2321 @findex ior
2322 @cindex inclusive-or, bitwise
2323 @cindex bitwise inclusive-or
2324 @item (ior:@var{m} @var{x} @var{y})
2325 Represents the bitwise inclusive-or of the values represented by @var{x}
2326 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2327 fixed-point mode.
2328
2329 @findex xor
2330 @cindex exclusive-or, bitwise
2331 @cindex bitwise exclusive-or
2332 @item (xor:@var{m} @var{x} @var{y})
2333 Represents the bitwise exclusive-or of the values represented by @var{x}
2334 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2335 fixed-point mode.
2336
2337 @findex ashift
2338 @findex ss_ashift
2339 @findex us_ashift
2340 @cindex left shift
2341 @cindex shift
2342 @cindex arithmetic shift
2343 @cindex arithmetic shift with signed saturation
2344 @cindex arithmetic shift with unsigned saturation
2345 @item (ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2346 @itemx (ss_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2347 @itemx (us_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2348 These three expressions represent the result of arithmetically shifting @var{x}
2349 left by @var{c} places.  They differ in their behavior on overflow of integer
2350 modes.  An @code{ashift} operation is a plain shift with no special behavior
2351 in case of a change in the sign bit; @code{ss_ashift} and @code{us_ashift}
2352 saturates to the minimum or maximum representable value if any of the bits
2353 shifted out differs from the final sign bit.
2354
2355 @var{x} have mode @var{m}, a fixed-point machine mode.  @var{c}
2356 be a fixed-point mode or be a constant with mode @code{VOIDmode}; which
2357 mode is determined by the mode called for in the machine description
2358 entry for the left-shift instruction.  For example, on the VAX, the mode
2359 of @var{c} is @code{QImode} regardless of @var{m}.
2360
2361 @findex lshiftrt
2362 @cindex right shift
2363 @findex ashiftrt
2364 @item (lshiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2365 @itemx (ashiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2366 Like @code{ashift} but for right shift.  Unlike the case for left shift,
2367 these two operations are distinct.
2368
2369 @findex rotate
2370 @cindex rotate
2371 @cindex left rotate
2372 @findex rotatert
2373 @cindex right rotate
2374 @item (rotate:@var{m} @var{x} @var{c})
2375 @itemx (rotatert:@var{m} @var{x} @var{c})
2376 Similar but represent left and right rotate.  If @var{c} is a constant,
2377 use @code{rotate}.
2378
2379 @findex abs
2380 @findex ss_abs
2381 @cindex absolute value
2382 @item (abs:@var{m} @var{x})
2383 @item (ss_abs:@var{m} @var{x})
2384 Represents the absolute value of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2385 @code{ss_abs} ensures that an out-of-bounds result saturates to the
2386 maximum signed value.
2387
2388
2389 @findex sqrt
2390 @cindex square root
2391 @item (sqrt:@var{m} @var{x})
2392 Represents the square root of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2393 Most often @var{m} will be a floating point mode.
2394
2395 @findex ffs
2396 @item (ffs:@var{m} @var{x})
2397 Represents one plus the index of the least significant 1-bit in
2398 @var{x}, represented as an integer of mode @var{m}.  (The value is
2399 zero if @var{x} is zero.)  The mode of @var{x} need not be @var{m};
2400 depending on the target machine, various mode combinations may be
2401 valid.
2402
2403 @findex clz
2404 @item (clz:@var{m} @var{x})
2405 Represents the number of leading 0-bits in @var{x}, represented as an
2406 integer of mode @var{m}, starting at the most significant bit position.
2407 If @var{x} is zero, the value is determined by
2408 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}).  Note that this is one of
2409 the few expressions that is not invariant under widening.  The mode of
2410 @var{x} will usually be an integer mode.
2411
2412 @findex ctz
2413 @item (ctz:@var{m} @var{x})
2414 Represents the number of trailing 0-bits in @var{x}, represented as an
2415 integer of mode @var{m}, starting at the least significant bit position.
2416 If @var{x} is zero, the value is determined by
2417 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}).  Except for this case,
2418 @code{ctz(x)} is equivalent to @code{ffs(@var{x}) - 1}.  The mode of
2419 @var{x} will usually be an integer mode.
2420
2421 @findex popcount
2422 @item (popcount:@var{m} @var{x})
2423 Represents the number of 1-bits in @var{x}, represented as an integer of
2424 mode @var{m}.  The mode of @var{x} will usually be an integer mode.
2425
2426 @findex parity
2427 @item (parity:@var{m} @var{x})
2428 Represents the number of 1-bits modulo 2 in @var{x}, represented as an
2429 integer of mode @var{m}.  The mode of @var{x} will usually be an integer
2430 mode.
2431
2432 @findex bswap
2433 @item (bswap:@var{m} @var{x})
2434 Represents the value @var{x} with the order of bytes reversed, carried out
2435 in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2436 @end table
2437
2438 @node Comparisons
2439 @section Comparison Operations
2440 @cindex RTL comparison operations
2441
2442 Comparison operators test a relation on two operands and are considered
2443 to represent a machine-dependent nonzero value described by, but not
2444 necessarily equal to, @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2445 if the relation holds, or zero if it does not, for comparison operators
2446 whose results have a `MODE_INT' mode,
2447 @code{FLOAT_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}) if the relation holds, or
2448 zero if it does not, for comparison operators that return floating-point
2449 values, and a vector of either @code{VECTOR_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2450 if the relation holds, or of zeros if it does not, for comparison operators
2451 that return vector results.
2452 The mode of the comparison operation is independent of the mode
2453 of the data being compared.  If the comparison operation is being tested
2454 (e.g., the first operand of an @code{if_then_else}), the mode must be
2455 @code{VOIDmode}.
2456
2457 @cindex condition codes
2458 There are two ways that comparison operations may be used.  The
2459 comparison operators may be used to compare the condition codes
2460 @code{(cc0)} against zero, as in @code{(eq (cc0) (const_int 0))}.  Such
2461 a construct actually refers to the result of the preceding instruction
2462 in which the condition codes were set.  The instruction setting the
2463 condition code must be adjacent to the instruction using the condition
2464 code; only @code{note} insns may separate them.
2465
2466 Alternatively, a comparison operation may directly compare two data
2467 objects.  The mode of the comparison is determined by the operands; they
2468 must both be valid for a common machine mode.  A comparison with both
2469 operands constant would be invalid as the machine mode could not be
2470 deduced from it, but such a comparison should never exist in RTL due to
2471 constant folding.
2472
2473 In the example above, if @code{(cc0)} were last set to
2474 @code{(compare @var{x} @var{y})}, the comparison operation is
2475 identical to @code{(eq @var{x} @var{y})}.  Usually only one style
2476 of comparisons is supported on a particular machine, but the combine
2477 pass will try to merge the operations to produce the @code{eq} shown
2478 in case it exists in the context of the particular insn involved.
2479
2480 Inequality comparisons come in two flavors, signed and unsigned.  Thus,
2481 there are distinct expression codes @code{gt} and @code{gtu} for signed and
2482 unsigned greater-than.  These can produce different results for the same
2483 pair of integer values: for example, 1 is signed greater-than @minus{}1 but not
2484 unsigned greater-than, because @minus{}1 when regarded as unsigned is actually
2485 @code{0xffffffff} which is greater than 1.
2486
2487 The signed comparisons are also used for floating point values.  Floating
2488 point comparisons are distinguished by the machine modes of the operands.
2489
2490 @table @code
2491 @findex eq
2492 @cindex equal
2493 @item (eq:@var{m} @var{x} @var{y})
2494 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2495 are equal, otherwise 0.
2496
2497 @findex ne
2498 @cindex not equal
2499 @item (ne:@var{m} @var{x} @var{y})
2500 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2501 are not equal, otherwise 0.
2502
2503 @findex gt
2504 @cindex greater than
2505 @item (gt:@var{m} @var{x} @var{y})
2506 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the @var{x} is greater than @var{y}.  If they
2507 are fixed-point, the comparison is done in a signed sense.
2508
2509 @findex gtu
2510 @cindex greater than
2511 @cindex unsigned greater than
2512 @item (gtu:@var{m} @var{x} @var{y})
2513 Like @code{gt} but does unsigned comparison, on fixed-point numbers only.
2514
2515 @findex lt
2516 @cindex less than
2517 @findex ltu
2518 @cindex unsigned less than
2519 @item (lt:@var{m} @var{x} @var{y})
2520 @itemx (ltu:@var{m} @var{x} @var{y})
2521 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than''.
2522
2523 @findex ge
2524 @cindex greater than
2525 @findex geu
2526 @cindex unsigned greater than
2527 @item (ge:@var{m} @var{x} @var{y})
2528 @itemx (geu:@var{m} @var{x} @var{y})
2529 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``greater than or equal''.
2530
2531 @findex le
2532 @cindex less than or equal
2533 @findex leu
2534 @cindex unsigned less than
2535 @item (le:@var{m} @var{x} @var{y})
2536 @itemx (leu:@var{m} @var{x} @var{y})
2537 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than or equal''.
2538
2539 @findex if_then_else
2540 @item (if_then_else @var{cond} @var{then} @var{else})
2541 This is not a comparison operation but is listed here because it is
2542 always used in conjunction with a comparison operation.  To be
2543 precise, @var{cond} is a comparison expression.  This expression
2544 represents a choice, according to @var{cond}, between the value
2545 represented by @var{then} and the one represented by @var{else}.
2546
2547 On most machines, @code{if_then_else} expressions are valid only
2548 to express conditional jumps.
2549
2550 @findex cond
2551 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @var{test2} @var{value2} @dots{}] @var{default})
2552 Similar to @code{if_then_else}, but more general.  Each of @var{test1},
2553 @var{test2}, @dots{} is performed in turn.  The result of this expression is
2554 the @var{value} corresponding to the first nonzero test, or @var{default} if
2555 none of the tests are nonzero expressions.
2556
2557 This is currently not valid for instruction patterns and is supported only
2558 for insn attributes.  @xref{Insn Attributes}.
2559 @end table
2560
2561 @node Bit-Fields
2562 @section Bit-Fields
2563 @cindex bit-fields
2564
2565 Special expression codes exist to represent bit-field instructions.
2566
2567 @table @code
2568 @findex sign_extract
2569 @cindex @code{BITS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{sign_extract}
2570 @item (sign_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2571 This represents a reference to a sign-extended bit-field contained or
2572 starting in @var{loc} (a memory or register reference).  The bit-field
2573 is @var{size} bits wide and starts at bit @var{pos}.  The compilation
2574 option @code{BITS_BIG_ENDIAN} says which end of the memory unit
2575 @var{pos} counts from.
2576
2577 If @var{loc} is in memory, its mode must be a single-byte integer mode.
2578 If @var{loc} is in a register, the mode to use is specified by the
2579 operand of the @code{insv} or @code{extv} pattern
2580 (@pxref{Standard Names}) and is usually a full-word integer mode,
2581 which is the default if none is specified.
2582
2583 The mode of @var{pos} is machine-specific and is also specified
2584 in the @code{insv} or @code{extv} pattern.
2585
2586 The mode @var{m} is the same as the mode that would be used for
2587 @var{loc} if it were a register.
2588
2589 A @code{sign_extract} can not appear as an lvalue, or part thereof,
2590 in RTL.
2591
2592 @findex zero_extract
2593 @item (zero_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2594 Like @code{sign_extract} but refers to an unsigned or zero-extended
2595 bit-field.  The same sequence of bits are extracted, but they
2596 are filled to an entire word with zeros instead of by sign-extension.
2597
2598 Unlike @code{sign_extract}, this type of expressions can be lvalues
2599 in RTL; they may appear on the left side of an assignment, indicating
2600 insertion of a value into the specified bit-field.
2601 @end table
2602
2603 @node Vector Operations
2604 @section Vector Operations
2605 @cindex vector operations
2606
2607 All normal RTL expressions can be used with vector modes; they are
2608 interpreted as operating on each part of the vector independently.
2609 Additionally, there are a few new expressions to describe specific vector
2610 operations.
2611
2612 @table @code
2613 @findex vec_merge
2614 @item (vec_merge:@var{m} @var{vec1} @var{vec2} @var{items})
2615 This describes a merge operation between two vectors.  The result is a vector
2616 of mode @var{m}; its elements are selected from either @var{vec1} or
2617 @var{vec2}.  Which elements are selected is described by @var{items}, which
2618 is a bit mask represented by a @code{const_int}; a zero bit indicates the
2619 corresponding element in the result vector is taken from @var{vec2} while
2620 a set bit indicates it is taken from @var{vec1}.
2621
2622 @findex vec_select
2623 @item (vec_select:@var{m} @var{vec1} @var{selection})
2624 This describes an operation that selects parts of a vector.  @var{vec1} is
2625 the source vector, and @var{selection} is a @code{parallel} that contains a
2626 @code{const_int} for each of the subparts of the result vector, giving the
2627 number of the source subpart that should be stored into it.  
2628 The result mode @var{m} is either the submode for a single element of
2629 @var{vec1} (if only one subpart is selected), or another vector mode 
2630 with that element submode (if multiple subparts are selected).
2631
2632 @findex vec_concat
2633 @item (vec_concat:@var{m} @var{vec1} @var{vec2})
2634 Describes a vector concat operation.  The result is a concatenation of the
2635 vectors @var{vec1} and @var{vec2}; its length is the sum of the lengths of
2636 the two inputs.
2637
2638 @findex vec_duplicate
2639 @item (vec_duplicate:@var{m} @var{vec})
2640 This operation converts a small vector into a larger one by duplicating the
2641 input values.  The output vector mode must have the same submodes as the
2642 input vector mode, and the number of output parts must be an integer multiple
2643 of the number of input parts.
2644
2645 @end table
2646
2647 @node Conversions
2648 @section Conversions
2649 @cindex conversions
2650 @cindex machine mode conversions
2651
2652 All conversions between machine modes must be represented by
2653 explicit conversion operations.  For example, an expression
2654 which is the sum of a byte and a full word cannot be written as
2655 @code{(plus:SI (reg:QI 34) (reg:SI 80))} because the @code{plus}
2656 operation requires two operands of the same machine mode.
2657 Therefore, the byte-sized operand is enclosed in a conversion
2658 operation, as in
2659
2660 @smallexample
2661 (plus:SI (sign_extend:SI (reg:QI 34)) (reg:SI 80))
2662 @end smallexample
2663
2664 The conversion operation is not a mere placeholder, because there
2665 may be more than one way of converting from a given starting mode
2666 to the desired final mode.  The conversion operation code says how
2667 to do it.
2668
2669 For all conversion operations, @var{x} must not be @code{VOIDmode}
2670 because the mode in which to do the conversion would not be known.
2671 The conversion must either be done at compile-time or @var{x}
2672 must be placed into a register.
2673
2674 @table @code
2675 @findex sign_extend
2676 @item (sign_extend:@var{m} @var{x})
2677 Represents the result of sign-extending the value @var{x}
2678 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2679 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2680
2681 @findex zero_extend
2682 @item (zero_extend:@var{m} @var{x})
2683 Represents the result of zero-extending the value @var{x}
2684 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2685 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2686
2687 @findex float_extend
2688 @item (float_extend:@var{m} @var{x})
2689 Represents the result of extending the value @var{x}
2690 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2691 and @var{x} a floating point value of a mode narrower than @var{m}.
2692
2693 @findex truncate
2694 @item (truncate:@var{m} @var{x})
2695 Represents the result of truncating the value @var{x}
2696 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2697 and @var{x} a fixed-point value of a mode wider than @var{m}.
2698
2699 @findex ss_truncate
2700 @item (ss_truncate:@var{m} @var{x})
2701 Represents the result of truncating the value @var{x}
2702 to machine mode @var{m}, using signed saturation in the case of
2703 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2704 modes.
2705
2706 @findex us_truncate
2707 @item (us_truncate:@var{m} @var{x})
2708 Represents the result of truncating the value @var{x}
2709 to machine mode @var{m}, using unsigned saturation in the case of
2710 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2711 modes.
2712
2713 @findex float_truncate
2714 @item (float_truncate:@var{m} @var{x})
2715 Represents the result of truncating the value @var{x}
2716 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2717 and @var{x} a floating point value of a mode wider than @var{m}.
2718
2719 @findex float
2720 @item (float:@var{m} @var{x})
2721 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2722 regarded as signed, to floating point mode @var{m}.
2723
2724 @findex unsigned_float
2725 @item (unsigned_float:@var{m} @var{x})
2726 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2727 regarded as unsigned, to floating point mode @var{m}.
2728
2729 @findex fix
2730 @item (fix:@var{m} @var{x})
2731 When @var{m} is a floating-point mode, represents the result of
2732 converting floating point value @var{x} (valid for mode @var{m}) to an
2733 integer, still represented in floating point mode @var{m}, by rounding
2734 towards zero.
2735
2736 When @var{m} is a fixed-point mode, represents the result of
2737 converting floating point value @var{x} to mode @var{m}, regarded as
2738 signed.  How rounding is done is not specified, so this operation may
2739 be used validly in compiling C code only for integer-valued operands.
2740
2741 @findex unsigned_fix
2742 @item (unsigned_fix:@var{m} @var{x})
2743 Represents the result of converting floating point value @var{x} to
2744 fixed point mode @var{m}, regarded as unsigned.  How rounding is done
2745 is not specified.
2746
2747 @findex fract_convert
2748 @item (fract_convert:@var{m} @var{x})
2749 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2750 fixed-point mode @var{m}, signed integer value @var{x} to
2751 fixed-point mode @var{m}, floating-point value @var{x} to
2752 fixed-point mode @var{m}, fixed-point value @var{x} to integer mode @var{m}
2753 regarded as signed, or fixed-point value @var{x} to floating-point mode @var{m}.
2754 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
2755
2756 @findex sat_fract
2757 @item (sat_fract:@var{m} @var{x})
2758 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2759 fixed-point mode @var{m}, signed integer value @var{x} to
2760 fixed-point mode @var{m}, or floating-point value @var{x} to
2761 fixed-point mode @var{m}.
2762 When overflows or underflows happen, the results are saturated to the
2763 maximum or the minimum.
2764
2765 @findex unsigned_fract_convert
2766 @item (unsigned_fract_convert:@var{m} @var{x})
2767 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2768 integer mode @var{m} regarded as unsigned, or unsigned integer value @var{x} to
2769 fixed-point mode @var{m}.
2770 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
2771
2772 @findex unsigned_sat_fract
2773 @item (unsigned_sat_fract:@var{m} @var{x})
2774 Represents the result of converting unsigned integer value @var{x} to
2775 fixed-point mode @var{m}.
2776 When overflows or underflows happen, the results are saturated to the
2777 maximum or the minimum.
2778 @end table
2779
2780 @node RTL Declarations
2781 @section Declarations
2782 @cindex RTL declarations
2783 @cindex declarations, RTL
2784
2785 Declaration expression codes do not represent arithmetic operations
2786 but rather state assertions about their operands.
2787
2788 @table @code
2789 @findex strict_low_part
2790 @cindex @code{subreg}, in @code{strict_low_part}
2791 @item (strict_low_part (subreg:@var{m} (reg:@var{n} @var{r}) 0))
2792 This expression code is used in only one context: as the destination operand of a
2793 @code{set} expression.  In addition, the operand of this expression
2794 must be a non-paradoxical @code{subreg} expression.
2795
2796 The presence of @code{strict_low_part} says that the part of the
2797 register which is meaningful in mode @var{n}, but is not part of
2798 mode @var{m}, is not to be altered.  Normally, an assignment to such
2799 a subreg is allowed to have undefined effects on the rest of the
2800 register when @var{m} is less than a word.
2801 @end table
2802
2803 @node Side Effects
2804 @section Side Effect Expressions
2805 @cindex RTL side effect expressions
2806
2807 The expression codes described so far represent values, not actions.
2808 But machine instructions never produce values; they are meaningful
2809 only for their side effects on the state of the machine.  Special
2810 expression codes are used to represent side effects.
2811
2812 The body of an instruction is always one of these side effect codes;
2813 the codes described above, which represent values, appear only as
2814 the operands of these.
2815
2816 @table @code
2817 @findex set
2818 @item (set @var{lval} @var{x})
2819 Represents the action of storing the value of @var{x} into the place
2820 represented by @var{lval}.  @var{lval} must be an expression
2821 representing a place that can be stored in: @code{reg} (or @code{subreg},
2822 @code{strict_low_part} or @code{zero_extract}), @code{mem}, @code{pc},
2823 @code{parallel}, or @code{cc0}.
2824
2825 If @var{lval} is a @code{reg}, @code{subreg} or @code{mem}, it has a
2826 machine mode; then @var{x} must be valid for that mode.
2827
2828 If @var{lval} is a @code{reg} whose machine mode is less than the full
2829 width of the register, then it means that the part of the register
2830 specified by the machine mode is given the specified value and the
2831 rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
2832 @var{lval} is a @code{subreg} whose machine mode is narrower than
2833 the mode of the register, the rest of the register can be changed in
2834 an undefined way.
2835
2836 If @var{lval} is a @code{strict_low_part} of a subreg, then the part
2837 of the register specified by the machine mode of the @code{subreg} is
2838 given the value @var{x} and the rest of the register is not changed.
2839
2840 If @var{lval} is a @code{zero_extract}, then the referenced part of
2841 the bit-field (a memory or register reference) specified by the
2842 @code{zero_extract} is given the value @var{x} and the rest of the
2843 bit-field is not changed.  Note that @code{sign_extract} can not
2844 appear in @var{lval}.
2845
2846 If @var{lval} is @code{(cc0)}, it has no machine mode, and @var{x} may
2847 be either a @code{compare} expression or a value that may have any mode.
2848 The latter case represents a ``test'' instruction.  The expression
2849 @code{(set (cc0) (reg:@var{m} @var{n}))} is equivalent to
2850 @code{(set (cc0) (compare (reg:@var{m} @var{n}) (const_int 0)))}.
2851 Use the former expression to save space during the compilation.
2852
2853 If @var{lval} is a @code{parallel}, it is used to represent the case of
2854 a function returning a structure in multiple registers.  Each element
2855 of the @code{parallel} is an @code{expr_list} whose first operand is a
2856 @code{reg} and whose second operand is a @code{const_int} representing the
2857 offset (in bytes) into the structure at which the data in that register
2858 corresponds.  The first element may be null to indicate that the structure
2859 is also passed partly in memory.
2860
2861 @cindex jump instructions and @code{set}
2862 @cindex @code{if_then_else} usage
2863 If @var{lval} is @code{(pc)}, we have a jump instruction, and the
2864 possibilities for @var{x} are very limited.  It may be a
2865 @code{label_ref} expression (unconditional jump).  It may be an
2866 @code{if_then_else} (conditional jump), in which case either the
2867 second or the third operand must be @code{(pc)} (for the case which
2868 does not jump) and the other of the two must be a @code{label_ref}
2869 (for the case which does jump).  @var{x} may also be a @code{mem} or
2870 @code{(plus:SI (pc) @var{y})}, where @var{y} may be a @code{reg} or a
2871 @code{mem}; these unusual patterns are used to represent jumps through
2872 branch tables.
2873
2874 If @var{lval} is neither @code{(cc0)} nor @code{(pc)}, the mode of
2875 @var{lval} must not be @code{VOIDmode} and the mode of @var{x} must be
2876 valid for the mode of @var{lval}.
2877
2878 @findex SET_DEST
2879 @findex SET_SRC
2880 @var{lval} is customarily accessed with the @code{SET_DEST} macro and
2881 @var{x} with the @code{SET_SRC} macro.
2882
2883 @findex return
2884 @item (return)
2885 As the sole expression in a pattern, represents a return from the
2886 current function, on machines where this can be done with one
2887 instruction, such as VAXen.  On machines where a multi-instruction
2888 ``epilogue'' must be executed in order to return from the function,
2889 returning is done by jumping to a label which precedes the epilogue, and
2890 the @code{return} expression code is never used.
2891
2892 Inside an @code{if_then_else} expression, represents the value to be
2893 placed in @code{pc} to return to the caller.
2894
2895 Note that an insn pattern of @code{(return)} is logically equivalent to
2896 @code{(set (pc) (return))}, but the latter form is never used.
2897
2898 @findex call
2899 @item (call @var{function} @var{nargs})
2900 Represents a function call.  @var{function} is a @code{mem} expression
2901 whose address is the address of the function to be called.
2902 @var{nargs} is an expression which can be used for two purposes: on
2903 some machines it represents the number of bytes of stack argument; on
2904 others, it represents the number of argument registers.
2905
2906 Each machine has a standard machine mode which @var{function} must
2907 have.  The machine description defines macro @code{FUNCTION_MODE} to
2908 expand into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
2909 specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
2910 allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
2911 addressed.
2912
2913 @findex clobber
2914 @item (clobber @var{x})
2915 Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
2916 undescribed value into @var{x}, which must be a @code{reg},
2917 @code{scratch}, @code{parallel} or @code{mem} expression.
2918
2919 One place this is used is in string instructions that store standard
2920 values into particular hard registers.  It may not be worth the
2921 trouble to describe the values that are stored, but it is essential to
2922 inform the compiler that the registers will be altered, lest it
2923 attempt to keep data in them across the string instruction.
2924
2925 If @var{x} is @code{(mem:BLK (const_int 0))} or
2926 @code{(mem:BLK (scratch))}, it means that all memory
2927 locations must be presumed clobbered.  If @var{x} is a @code{parallel},
2928 it has the same meaning as a @code{parallel} in a @code{set} expression.
2929
2930 Note that the machine description classifies certain hard registers as
2931 ``call-clobbered''.  All function call instructions are assumed by
2932 default to clobber these registers, so there is no need to use
2933 @code{clobber} expressions to indicate this fact.  Also, each function
2934 call is assumed to have the potential to alter any memory location,
2935 unless the function is declared @code{const}.
2936
2937 If the last group of expressions in a @code{parallel} are each a
2938 @code{clobber} expression whose arguments are @code{reg} or
2939 @code{match_scratch} (@pxref{RTL Template}) expressions, the combiner
2940 phase can add the appropriate @code{clobber} expressions to an insn it
2941 has constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
2942
2943 This feature can be used, for example, on a machine that whose multiply
2944 and add instructions don't use an MQ register but which has an
2945 add-accumulate instruction that does clobber the MQ register.  Similarly,
2946 a combined instruction might require a temporary register while the
2947 constituent instructions might not.
2948
2949 When a @code{clobber} expression for a register appears inside a
2950 @code{parallel} with other side effects, the register allocator
2951 guarantees that the register is unoccupied both before and after that
2952 insn if it is a hard register clobber.  For pseudo-register clobber,
2953 the register allocator and the reload pass do not assign the same hard
2954 register to the clobber and the input operands if there is an insn
2955 alternative containing the @samp{&} constraint (@pxref{Modifiers}) for
2956 the clobber and the hard register is in register classes of the
2957 clobber in the alternative.  You can clobber either a specific hard
2958 register, a pseudo register, or a @code{scratch} expression; in the
2959 latter two cases, GCC will allocate a hard register that is available
2960 there for use as a temporary.
2961
2962 For instructions that require a temporary register, you should use
2963 @code{scratch} instead of a pseudo-register because this will allow the
2964 combiner phase to add the @code{clobber} when required.  You do this by
2965 coding (@code{clobber} (@code{match_scratch} @dots{})).  If you do
2966 clobber a pseudo register, use one which appears nowhere else---generate
2967 a new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE@.
2968
2969 There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
2970 @code{parallel}: when one of the input operands of the insn is also
2971 clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo register in
2972 the clobber and elsewhere in the insn produces the expected results.
2973
2974 @findex use
2975 @item (use @var{x})
2976 Represents the use of the value of @var{x}.  It indicates that the
2977 value in @var{x} at this point in the program is needed, even though
2978 it may not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will
2979 not attempt to delete previous instructions whose only effect is to
2980 store a value in @var{x}.  @var{x} must be a @code{reg} expression.
2981
2982 In some situations, it may be tempting to add a @code{use} of a
2983 register in a @code{parallel} to describe a situation where the value
2984 of a special register will modify the behavior of the instruction.
2985 A hypothetical example might be a pattern for an addition that can
2986 either wrap around or use saturating addition depending on the value
2987 of a special control register:
2988
2989 @smallexample
2990 (parallel [(set (reg:SI 2) (unspec:SI [(reg:SI 3)
2991                                        (reg:SI 4)] 0))
2992            (use (reg:SI 1))])
2993 @end smallexample
2994
2995 @noindent
2996
2997 This will not work, several of the optimizers only look at expressions
2998 locally; it is very likely that if you have multiple insns with
2999 identical inputs to the @code{unspec}, they will be optimized away even
3000 if register 1 changes in between.
3001
3002 This means that @code{use} can @emph{only} be used to describe
3003 that the register is live.  You should think twice before adding
3004 @code{use} statements, more often you will want to use @code{unspec}
3005 instead.  The @code{use} RTX is most commonly useful to describe that
3006 a fixed register is implicitly used in an insn.  It is also safe to use
3007 in patterns where the compiler knows for other reasons that the result
3008 of the whole pattern is variable, such as @samp{movmem@var{m}} or
3009 @samp{call} patterns.
3010
3011 During the reload phase, an insn that has a @code{use} as pattern
3012 can carry a reg_equal note.  These @code{use} insns will be deleted
3013 before the reload phase exits.
3014
3015 During the delayed branch scheduling phase, @var{x} may be an insn.
3016 This indicates that @var{x} previously was located at this place in the
3017 code and its data dependencies need to be taken into account.  These
3018 @code{use} insns will be deleted before the delayed branch scheduling
3019 phase exits.
3020
3021 @findex parallel
3022 @item (parallel [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
3023 Represents several side effects performed in parallel.  The square
3024 brackets stand for a vector; the operand of @code{parallel} is a
3025 vector of expressions.  @var{x0}, @var{x1} and so on are individual
3026 side effect expressions---expressions of code @code{set}, @code{call},
3027 @code{return}, @code{clobber} or @code{use}.
3028
3029 ``In parallel'' means that first all the values used in the individual
3030 side-effects are computed, and second all the actual side-effects are
3031 performed.  For example,
3032
3033 @smallexample
3034 (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
3035            (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
3036 @end smallexample
3037
3038 @noindent
3039 says unambiguously that the values of hard register 1 and the memory
3040 location addressed by it are interchanged.  In both places where
3041 @code{(reg:SI 1)} appears as a memory address it refers to the value
3042 in register 1 @emph{before} the execution of the insn.
3043
3044 It follows that it is @emph{incorrect} to use @code{parallel} and
3045 expect the result of one @code{set} to be available for the next one.
3046 For example, people sometimes attempt to represent a jump-if-zero
3047 instruction this way:
3048
3049 @smallexample
3050 (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
3051            (set (pc) (if_then_else
3052                         (eq (cc0) (const_int 0))
3053                         (label_ref @dots{})
3054                         (pc)))])
3055 @end smallexample
3056
3057 @noindent
3058 But this is incorrect, because it says that the jump condition depends
3059 on the condition code value @emph{before} this instruction, not on the
3060 new value that is set by this instruction.
3061
3062 @cindex peephole optimization, RTL representation
3063 Peephole optimization, which takes place together with final assembly
3064 code output, can produce insns whose patterns consist of a @code{parallel}
3065 whose elements are the operands needed to output the resulting
3066 assembler code---often @code{reg}, @code{mem} or constant expressions.
3067 This would not be well-formed RTL at any other stage in compilation,
3068 but it is ok then because no further optimization remains to be done.
3069 However, the definition of the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}, if
3070 any, must deal with such insns if you define any peephole optimizations.
3071
3072 @findex cond_exec
3073 @item (cond_exec [@var{cond} @var{expr}])
3074 Represents a conditionally executed expression.  The @var{expr} is
3075 executed only if the @var{cond} is nonzero.  The @var{cond} expression
3076 must not have side-effects, but the @var{expr} may very well have
3077 side-effects.
3078
3079 @findex sequence
3080 @item (sequence [@var{insns} @dots{}])
3081 Represents a sequence of insns.  Each of the @var{insns} that appears
3082 in the vector is suitable for appearing in the chain of insns, so it
3083 must be an @code{insn}, @code{jump_insn}, @code{call_insn},
3084 @code{code_label}, @code{barrier} or @code{note}.
3085
3086 A @code{sequence} RTX is never placed in an actual insn during RTL
3087 generation.  It represents the sequence of insns that result from a
3088 @code{define_expand} @emph{before} those insns are passed to
3089 @code{emit_insn} to insert them in the chain of insns.  When actually
3090 inserted, the individual sub-insns are separated out and the
3091 @code{sequence} is forgotten.
3092
3093 After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the insns that
3094 reside in its delay slots are grouped together into a @code{sequence}.
3095 The insn requiring the delay slot is the first insn in the vector;
3096 subsequent insns are to be placed in the delay slot.
3097
3098 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is set on an insn in a delay slot to
3099 indicate that a branch insn should be used that will conditionally annul
3100 the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
3101 @code{INSN_FROM_TARGET_P} indicates that the insn is from the target of
3102 the branch and should be executed only if the branch is taken; otherwise
3103 the insn should be executed only if the branch is not taken.
3104 @xref{Delay Slots}.
3105 @end table
3106
3107 These expression codes appear in place of a side effect, as the body of
3108 an insn, though strictly speaking they do not always describe side
3109 effects as such:
3110
3111 @table @code
3112 @findex asm_input
3113 @item (asm_input @var{s})
3114 Represents literal assembler code as described by the string @var{s}.
3115
3116 @findex unspec
3117 @findex unspec_volatile
3118 @item (unspec [@var{operands} @dots{}] @var{index})
3119 @itemx (unspec_volatile [@var{operands} @dots{}] @var{index})
3120 Represents a machine-specific operation on @var{operands}.  @var{index}
3121 selects between multiple machine-specific operations.
3122 @code{unspec_volatile} is used for volatile operations and operations
3123 that may trap; @code{unspec} is used for other operations.
3124
3125 These codes may appear inside a @code{pattern} of an
3126 insn, inside a @code{parallel}, or inside an expression.
3127
3128 @findex addr_vec
3129 @item (addr_vec:@var{m} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
3130 Represents a table of jump addresses.  The vector elements @var{lr0},
3131 etc., are @code{label_ref} expressions.  The mode @var{m} specifies
3132 how much space is given to each address; normally @var{m} would be
3133 @code{Pmode}.
3134
3135 @findex addr_diff_vec
3136 @item (addr_diff_vec:@var{m} @var{base} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}] @var{min} @var{max} @var{flags})
3137 Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
3138 @var{base}.  The vector elements @var{lr0}, etc., are @code{label_ref}
3139 expressions and so is @var{base}.  The mode @var{m} specifies how much
3140 space is given to each address-difference.  @var{min} and @var{max}
3141 are set up by branch shortening and hold a label with a minimum and a
3142 maximum address, respectively.  @var{flags} indicates the relative
3143 position of @var{base}, @var{min} and @var{max} to the containing insn
3144 and of @var{min} and @var{max} to @var{base}.  See rtl.def for details.
3145
3146 @findex prefetch
3147 @item (prefetch:@var{m} @var{addr} @var{rw} @var{locality})
3148 Represents prefetch of memory at address @var{addr}.
3149 Operand @var{rw} is 1 if the prefetch is for data to be written, 0 otherwise;
3150 targets that do not support write prefetches should treat this as a normal
3151 prefetch.
3152 Operand @var{locality} specifies the amount of temporal locality; 0 if there
3153 is none or 1, 2, or 3 for increasing levels of temporal locality;
3154 targets that do not support locality hints should ignore this.
3155
3156 This insn is used to minimize cache-miss latency by moving data into a
3157 cache before it is accessed.  It should use only non-faulting data prefetch
3158 instructions.
3159 @end table
3160
3161 @node Incdec
3162 @section Embedded Side-Effects on Addresses
3163 @cindex RTL preincrement
3164 @cindex RTL postincrement
3165 @cindex RTL predecrement
3166 @cindex RTL postdecrement
3167
3168 Six special side-effect expression codes appear as memory addresses.
3169
3170 @table @code
3171 @findex pre_dec
3172 @item (pre_dec:@var{m} @var{x})
3173 Represents the side effect of decrementing @var{x} by a standard
3174 amount and represents also the value that @var{x} has after being
3175 decremented.  @var{x} must be a @code{reg} or @code{mem}, but most
3176 machines allow only a @code{reg}.  @var{m} must be the machine mode
3177 for pointers on the machine in use.  The amount @var{x} is decremented
3178 by is the length in bytes of the machine mode of the containing memory
3179 reference of which this expression serves as the address.  Here is an
3180 example of its use:
3181
3182 @smallexample
3183 (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
3184 @end smallexample
3185
3186 @noindent
3187 This says to decrement pseudo register 39 by the length of a @code{DFmode}
3188 value and use the result to address a @code{DFmode} value.
3189
3190 @findex pre_inc
3191 @item (pre_inc:@var{m} @var{x})
3192 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
3193
3194 @findex post_dec
3195 @item (post_dec:@var{m} @var{x})
3196 Represents the same side effect as @code{pre_dec} but a different
3197 value.  The value represented here is the value @var{x} has @i{before}
3198 being decremented.
3199
3200 @findex post_inc
3201 @item (post_inc:@var{m} @var{x})
3202 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
3203
3204 @findex post_modify
3205 @item (post_modify:@var{m} @var{x} @var{y})
3206
3207 Represents the side effect of setting @var{x} to @var{y} and
3208 represents @var{x} before @var{x} is modified.  @var{x} must be a
3209 @code{reg} or @code{mem}, but most machines allow only a @code{reg}.
3210 @var{m} must be the machine mode for pointers on the machine in use.
3211
3212 The expression @var{y} must be one of three forms:
3213 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{z})},
3214 @code{(minus:@var{m} @var{x} @var{z})}, or
3215 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{i})},
3216 where @var{z} is an index register and @var{i} is a constant.
3217
3218 Here is an example of its use:
3219
3220 @smallexample
3221 (mem:SF (post_modify:SI (reg:SI 42) (plus (reg:SI 42)
3222                                           (reg:SI 48))))
3223 @end smallexample
3224
3225 This says to modify pseudo register 42 by adding the contents of pseudo
3226 register 48 to it, after the use of what ever 42 points to.
3227
3228 @findex pre_modify
3229 @item (pre_modify:@var{m} @var{x} @var{expr})
3230 Similar except side effects happen before the use.
3231 @end table
3232
3233 These embedded side effect expressions must be used with care.  Instruction
3234 patterns may not use them.  Until the @samp{flow} pass of the compiler,
3235 they may occur only to represent pushes onto the stack.  The @samp{flow}
3236 pass finds cases where registers are incremented or decremented in one
3237 instruction and used as an address shortly before or after; these cases are
3238 then transformed to use pre- or post-increment or -decrement.
3239
3240 If a register used as the operand of these expressions is used in
3241 another address in an insn, the original value of the register is used.
3242 Uses of the register outside of an address are not permitted within the
3243 same insn as a use in an embedded side effect expression because such
3244 insns behave differently on different machines and hence must be treated
3245 as ambiguous and disallowed.
3246
3247 An instruction that can be represented with an embedded side effect
3248 could also be represented using @code{parallel} containing an additional
3249 @code{set} to describe how the address register is altered.  This is not
3250 done because machines that allow these operations at all typically
3251 allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
3252 additional parallel stores would require doubling the number of entries
3253 in the machine description.
3254
3255 @node Assembler
3256 @section Assembler Instructions as Expressions
3257 @cindex assembler instructions in RTL
3258
3259 @cindex @code{asm_operands}, usage
3260 The RTX code @code{asm_operands} represents a value produced by a
3261 user-specified assembler instruction.  It is used to represent
3262 an @code{asm} statement with arguments.  An @code{asm} statement with
3263 a single output operand, like this:
3264
3265 @smallexample
3266 asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
3267 @end smallexample
3268
3269 @noindent
3270 is represented using a single @code{asm_operands} RTX which represents
3271 the value that is stored in @code{outputvar}:
3272
3273 @smallexample
3274 (set @var{rtx-for-outputvar}
3275      (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
3276                    [@var{rtx-for-addition-result} @var{rtx-for-*z}]
3277                    [(asm_input:@var{m1} "g")
3278                     (asm_input:@var{m2} "di")]))
3279 @end smallexample
3280
3281 @noindent
3282 Here the operands of the @code{asm_operands} RTX are the assembler
3283 template string, the output-operand's constraint, the index-number of the
3284 output operand among the output operands specified, a vector of input
3285 operand RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The
3286 mode @var{m1} is the mode of the sum @code{x+y}; @var{m2} is that of
3287 @code{*z}.
3288
3289 When an @code{asm} statement has multiple output values, its insn has
3290 several such @code{set} RTX's inside of a @code{parallel}.  Each @code{set}
3291 contains an @code{asm_operands}; all of these share the same assembler
3292 template and vectors, but each contains the constraint for the respective
3293 output operand.  They are also distinguished by the output-operand index
3294 number, which is 0, 1, @dots{} for successive output operands.
3295
3296 @node Debug Information
3297 @section Variable Location Debug Information in RTL
3298 @cindex Variable Location Debug Information in RTL
3299
3300 Variable tracking relies on @code{MEM_EXPR} and @code{REG_EXPR}
3301 annotations to determine what user variables memory and register
3302 references refer to.
3303
3304 Variable tracking at assignments uses these notes only when they refer
3305 to variables that live at fixed locations (e.g., addressable
3306 variables, global non-automatic variables).  For variables whose
3307 location may vary, it relies on the following types of notes.
3308
3309 @table @code
3310 @findex var_location
3311 @item (var_location:@var{mode} @var{var} @var{exp} @var{stat})
3312 Binds variable @code{var}, a tree, to value @var{exp}, an RTL
3313 expression.  It appears only in @code{NOTE_INSN_VAR_LOCATION} and
3314 @code{DEBUG_INSN}s, with slightly different meanings.  @var{mode}, if
3315 present, represents the mode of @var{exp}, which is useful if it is a
3316 modeless expression.  @var{stat} is only meaningful in notes,
3317 indicating whether the variable is known to be initialized or
3318 uninitialized.
3319
3320 @findex debug_expr
3321 @item (debug_expr:@var{mode} @var{decl})
3322 Stands for the value bound to the @code{DEBUG_EXPR_DECL} @var{decl},
3323 that points back to it, within value expressions in
3324 @code{VAR_LOCATION} nodes.
3325
3326 @end table
3327
3328 @node Insns
3329 @section Insns
3330 @cindex insns
3331
3332 The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
3333 chain of objects called @dfn{insns}.  Insns are expressions with
3334 special codes that are used for no other purpose.  Some insns are
3335 actual instructions; others represent dispatch tables for @code{switch}
3336 statements; others represent labels to jump to or various sorts of
3337 declarative information.
3338
3339 In addition to its own specific data, each insn must have a unique
3340 id-number that distinguishes it from all other insns in the current
3341 function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
3342 same id-number may be present in multiple places in a function, but
3343 these copies will always be identical and will only appear inside a
3344 @code{sequence}), and chain pointers to the preceding and following
3345 insns.  These three fields occupy the same position in every insn,
3346 independent of the expression code of the insn.  They could be accessed
3347 with @code{XEXP} and @code{XINT}, but instead three special macros are
3348 always used:
3349
3350 @table @code
3351 @findex INSN_UID
3352 @item INSN_UID (@var{i})
3353 Accesses the unique id of insn @var{i}.
3354
3355 @findex PREV_INSN
3356 @item PREV_INSN (@var{i})
3357 Accesses the chain pointer to the insn preceding @var{i}.
3358 If @var{i} is the first insn, this is a null pointer.
3359
3360 @findex NEXT_INSN
3361 @item NEXT_INSN (@var{i})
3362 Accesses the chain pointer to the insn following @var{i}.
3363 If @var{i} is the last insn, this is a null pointer.
3364 @end table
3365
3366 @findex get_insns
3367 @findex get_last_insn
3368 The first insn in the chain is obtained by calling @code{get_insns}; the
3369 last insn is the result of calling @code{get_last_insn}.  Within the
3370 chain delimited by these insns, the @code{NEXT_INSN} and
3371 @code{PREV_INSN} pointers must always correspond: if @var{insn} is not
3372 the first insn,
3373
3374 @smallexample
3375 NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
3376 @end smallexample
3377
3378 @noindent
3379 is always true and if @var{insn} is not the last insn,
3380
3381 @smallexample
3382 PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
3383 @end smallexample
3384
3385 @noindent
3386 is always true.
3387
3388 After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
3389 @code{sequence} expressions, which contain a vector of insns.  The value
3390 of @code{NEXT_INSN} in all but the last of these insns is the next insn
3391 in the vector; the value of @code{NEXT_INSN} of the last insn in the vector
3392 is the same as the value of @code{NEXT_INSN} for the @code{sequence} in
3393 which it is contained.  Similar rules apply for @code{PREV_INSN}.
3394
3395 This means that the above invariants are not necessarily true for insns
3396 inside @code{sequence} expressions.  Specifically, if @var{insn} is the
3397 first insn in a @code{sequence}, @code{NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn}))}
3398 is the insn containing the @code{sequence} expression, as is the value
3399 of @code{PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn}))} if @var{insn} is the last
3400 insn in the @code{sequence} expression.  You can use these expressions
3401 to find the containing @code{sequence} expression.
3402
3403 Every insn has one of the following expression codes:
3404
3405 @table @code
3406 @findex insn
3407 @item insn
3408 The expression code @code{insn} is used for instructions that do not jump
3409 and do not do function calls.  @code{sequence} expressions are always
3410 contained in insns with code @code{insn} even if one of those insns
3411 should jump or do function calls.
3412
3413 Insns with code @code{insn} have four additional fields beyond the three
3414 mandatory ones listed above.  These four are described in a table below.
3415
3416 @findex jump_insn
3417 @item jump_insn
3418 The expression code @code{jump_insn} is used for instructions that may
3419 jump (or, more generally, may contain @code{label_ref} expressions to
3420 which @code{pc} can be set in that instruction).  If there is an
3421 instruction to return from the current function, it is recorded as a
3422 @code{jump_insn}.
3423
3424 @findex JUMP_LABEL
3425 @code{jump_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3426 accessed in the same way and in addition contain a field
3427 @code{JUMP_LABEL} which is defined once jump optimization has completed.
3428
3429 For simple conditional and unconditional jumps, this field contains
3430 the @code{code_label} to which this insn will (possibly conditionally)
3431 branch.  In a more complex jump, @code{JUMP_LABEL} records one of the
3432 labels that the insn refers to; other jump target labels are recorded
3433 as @code{REG_LABEL_TARGET} notes.  The exception is @code{addr_vec}
3434 and @code{addr_diff_vec}, where @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}
3435 and the only way to find the labels is to scan the entire body of the
3436 insn.
3437
3438 Return insns count as jumps, but since they do not refer to any
3439 labels, their @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}.
3440
3441 @findex call_insn
3442 @item call_insn
3443 The expression code @code{call_insn} is used for instructions that may do
3444 function calls.  It is important to distinguish these instructions because
3445 they imply that certain registers and memory locations may be altered
3446 unpredictably.
3447
3448 @findex CALL_INSN_FUNCTION_USAGE
3449 @code{call_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3450 accessed in the same way and in addition contain a field
3451 @code{CALL_INSN_FUNCTION_USAGE}, which contains a list (chain of
3452 @code{expr_list} expressions) containing @code{use} and @code{clobber}
3453 expressions that denote hard registers and @code{MEM}s used or
3454 clobbered by the called function.
3455
3456 A @code{MEM} generally points to a stack slots in which arguments passed
3457 to the libcall by reference (@pxref{Register Arguments,
3458 TARGET_PASS_BY_REFERENCE}) are stored.  If the argument is
3459 caller-copied (@pxref{Register Arguments, TARGET_CALLEE_COPIES}),
3460 the stack slot will be mentioned in @code{CLOBBER} and @code{USE}
3461 entries; if it's callee-copied, only a @code{USE} will appear, and the
3462 @code{MEM} may point to addresses that are not stack slots.
3463
3464 @code{CLOBBER}ed registers in this list augment registers specified in
3465 @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register Basics}).
3466
3467 @findex code_label
3468 @findex CODE_LABEL_NUMBER
3469 @item code_label
3470 A @code{code_label} insn represents a label that a jump insn can jump
3471 to.  It contains two special fields of data in addition to the three
3472 standard ones.  @code{CODE_LABEL_NUMBER} is used to hold the @dfn{label
3473 number}, a number that identifies this label uniquely among all the
3474 labels in the compilation (not just in the current function).
3475 Ultimately, the label is represented in the assembler output as an
3476 assembler label, usually of the form @samp{L@var{n}} where @var{n} is
3477 the label number.
3478
3479 When a @code{code_label} appears in an RTL expression, it normally
3480 appears within a @code{label_ref} which represents the address of
3481 the label, as a number.
3482
3483 Besides as a @code{code_label}, a label can also be represented as a
3484 @code{note} of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
3485
3486 @findex LABEL_NUSES
3487 The field @code{LABEL_NUSES} is only defined once the jump optimization
3488 phase is completed.  It contains the number of times this label is
3489 referenced in the current function.
3490
3491 @findex LABEL_KIND
3492 @findex SET_LABEL_KIND
3493 @findex LABEL_ALT_ENTRY_P
3494 @cindex alternate entry points
3495 The field @code{LABEL_KIND} differentiates four different types of
3496 labels: @code{LABEL_NORMAL}, @code{LABEL_STATIC_ENTRY},
3497 @code{LABEL_GLOBAL_ENTRY}, and @code{LABEL_WEAK_ENTRY}.  The only labels
3498 that do not have type @code{LABEL_NORMAL} are @dfn{alternate entry
3499 points} to the current function.  These may be static (visible only in
3500 the containing translation unit), global (exposed to all translation
3501 units), or weak (global, but can be overridden by another symbol with the
3502 same name).
3503
3504 Much of the compiler treats all four kinds of label identically.  Some
3505 of it needs to know whether or not a label is an alternate entry point;
3506 for this purpose, the macro @code{LABEL_ALT_ENTRY_P} is provided.  It is
3507 equivalent to testing whether @samp{LABEL_KIND (label) == LABEL_NORMAL}.
3508 The only place that cares about the distinction between static, global,
3509 and weak alternate entry points, besides the front-end code that creates
3510 them, is the function @code{output_alternate_entry_point}, in
3511 @file{final.c}.
3512
3513 To set the kind of a label, use the @code{SET_LABEL_KIND} macro.
3514
3515 @findex barrier
3516 @item barrier
3517 Barriers are placed in the instruction stream when control cannot flow
3518 past them.  They are placed after unconditional jump instructions to
3519 indicate that the jumps are unconditional and after calls to
3520 @code{volatile} functions, which do not return (e.g., @code{exit}).
3521 They contain no information beyond the three standard fields.
3522
3523 @findex note
3524 @findex NOTE_LINE_NUMBER
3525 @findex NOTE_SOURCE_FILE
3526 @item note
3527 @code{note} insns are used to represent additional debugging and
3528 declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
3529 integer which is accessed with the macro @code{NOTE_LINE_NUMBER} and a
3530 string accessed with @code{NOTE_SOURCE_FILE}.
3531
3532 If @code{NOTE_LINE_NUMBER} is positive, the note represents the
3533 position of a source line and @code{NOTE_SOURCE_FILE} is the source file name
3534 that the line came from.  These notes control generation of line
3535 number data in the assembler output.
3536
3537 Otherwise, @code{NOTE_LINE_NUMBER} is not really a line number but a
3538 code with one of the following values (and @code{NOTE_SOURCE_FILE}
3539 must contain a null pointer):
3540
3541 @table @code
3542 @findex NOTE_INSN_DELETED
3543 @item NOTE_INSN_DELETED
3544 Such a note is completely ignorable.  Some passes of the compiler
3545 delete insns by altering them into notes of this kind.
3546
3547 @findex NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3548 @item NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3549 This marks what used to be a @code{code_label}, but was not used for other
3550 purposes than taking its address and was transformed to mark that no
3551 code jumps to it.
3552
3553 @findex NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3554 @findex NOTE_INSN_BLOCK_END
3555 @item NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3556 @itemx NOTE_INSN_BLOCK_END
3557 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3558 of a level of scoping of variable names.  They control the output
3559 of debugging information.
3560
3561 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3562 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_END
3563 @item NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3564 @itemx NOTE_INSN_EH_REGION_END
3565 These types of notes indicate the position of the beginning and end of a
3566 level of scoping for exception handling.  @code{NOTE_BLOCK_NUMBER}
3567 identifies which @code{CODE_LABEL} or @code{note} of type
3568 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} is associated with the given region.
3569
3570 @findex NOTE_INSN_LOOP_BEG
3571 @findex NOTE_INSN_LOOP_END
3572 @item NOTE_INSN_LOOP_BEG
3573 @itemx NOTE_INSN_LOOP_END
3574 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3575 of a @code{while} or @code{for} loop.  They enable the loop optimizer
3576 to find loops quickly.
3577
3578 @findex NOTE_INSN_LOOP_CONT
3579 @item NOTE_INSN_LOOP_CONT
3580 Appears at the place in a loop that @code{continue} statements jump to.
3581
3582 @findex NOTE_INSN_LOOP_VTOP
3583 @item NOTE_INSN_LOOP_VTOP
3584 This note indicates the place in a loop where the exit test begins for
3585 those loops in which the exit test has been duplicated.  This position
3586 becomes another virtual start of the loop when considering loop
3587 invariants.
3588
3589 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3590 @item NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3591 Appears at the start of the function body, after the function
3592 prologue.
3593
3594 @findex NOTE_INSN_VAR_LOCATION
3595 @findex NOTE_VAR_LOCATION
3596 @item NOTE_INSN_VAR_LOCATION
3597 This note is used to generate variable location debugging information.
3598 It indicates that the user variable in its @code{VAR_LOCATION} operand
3599 is at the location given in the RTL expression, or holds a value that
3600 can be computed by evaluating the RTL expression from that static
3601 point in the program up to the next such note for the same user
3602 variable.
3603
3604 @end table
3605
3606 These codes are printed symbolically when they appear in debugging dumps.
3607
3608 @findex debug_insn
3609 @findex INSN_VAR_LOCATION
3610 @item debug_insn
3611 The expression code @code{debug_insn} is used for pseudo-instructions
3612 that hold debugging information for variable tracking at assignments
3613 (see @option{-fvar-tracking-assignments} option).  They are the RTL
3614 representation of @code{GIMPLE_DEBUG} statements
3615 (@ref{@code{GIMPLE_DEBUG}}), with a @code{VAR_LOCATION} operand that
3616 binds a user variable tree to an RTL representation of the
3617 @code{value} in the corresponding statement.  A @code{DEBUG_EXPR} in
3618 it stands for the value bound to the corresponding
3619 @code{DEBUG_EXPR_DECL}.
3620
3621 Throughout optimization passes, binding information is kept in
3622 pseudo-instruction form, so that, unlike notes, it gets the same
3623 treatment and adjustments that regular instructions would.  It is the
3624 variable tracking pass that turns these pseudo-instructions into var
3625 location notes, analyzing control flow, value equivalences and changes
3626 to registers and memory referenced in value expressions, propagating
3627 the values of debug temporaries and determining expressions that can
3628 be used to compute the value of each user variable at as many points
3629 (ranges, actually) in the program as possible.
3630
3631 Unlike @code{NOTE_INSN_VAR_LOCATION}, the value expression in an
3632 @code{INSN_VAR_LOCATION} denotes a value at that specific point in the
3633 program, rather than an expression that can be evaluated at any later
3634 point before an overriding @code{VAR_LOCATION} is encountered.  E.g.,
3635 if a user variable is bound to a @code{REG} and then a subsequent insn
3636 modifies the @code{REG}, the note location would keep mapping the user
3637 variable to the register across the insn, whereas the insn location
3638 would keep the variable bound to the value, so that the variable
3639 tracking pass would emit another location note for the variable at the
3640 point in which the register is modified.
3641
3642 @end table
3643
3644 @cindex @code{TImode}, in @code{insn}
3645 @cindex @code{HImode}, in @code{insn}
3646 @cindex @code{QImode}, in @code{insn}
3647 The machine mode of an insn is normally @code{VOIDmode}, but some
3648 phases use the mode for various purposes.
3649
3650 The common subexpression elimination pass sets the mode of an insn to
3651 @code{QImode} when it is the first insn in a block that has already
3652 been processed.
3653
3654 The second Haifa scheduling pass, for targets that can multiple issue,
3655 sets the mode of an insn to @code{TImode} when it is believed that the
3656 instruction begins an issue group.  That is, when the instruction
3657 cannot issue simultaneously with the previous.  This may be relied on
3658 by later passes, in particular machine-dependent reorg.
3659
3660 Here is a table of the extra fields of @code{insn}, @code{jump_insn}
3661 and @code{call_insn} insns:
3662
3663 @table @code
3664 @findex PATTERN
3665 @item PATTERN (@var{i})
3666 An expression for the side effect performed by this insn.  This must be
3667 one of the following codes: @code{set}, @code{call}, @code{use},
3668 @code{clobber}, @code{return}, @code{asm_input}, @code{asm_output},
3669 @code{addr_vec}, @code{addr_diff_vec}, @code{trap_if}, @code{unspec},
3670 @code{unspec_volatile}, @code{parallel}, @code{cond_exec}, or @code{sequence}.  If it is a @code{parallel},
3671 each element of the @code{parallel} must be one these codes, except that
3672 @code{parallel} expressions cannot be nested and @code{addr_vec} and
3673 @code{addr_diff_vec} are not permitted inside a @code{parallel} expression.
3674
3675 @findex INSN_CODE
3676 @item INSN_CODE (@var{i})
3677 An integer that says which pattern in the machine description matches
3678 this insn, or @minus{}1 if the matching has not yet been attempted.
3679
3680 Such matching is never attempted and this field remains @minus{}1 on an insn
3681 whose pattern consists of a single @code{use}, @code{clobber},
3682 @code{asm_input}, @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} expression.
3683
3684 @findex asm_noperands
3685 Matching is also never attempted on insns that result from an @code{asm}
3686 statement.  These contain at least one @code{asm_operands} expression.
3687 The function @code{asm_noperands} returns a non-negative value for
3688 such insns.
3689
3690 In the debugging output, this field is printed as a number followed by
3691 a symbolic representation that locates the pattern in the @file{md}
3692 file as some small positive or negative offset from a named pattern.
3693
3694 @findex LOG_LINKS
3695 @item LOG_LINKS (@var{i})
3696 A list (chain of @code{insn_list} expressions) giving information about
3697 dependencies between instructions within a basic block.  Neither a jump
3698 nor a label may come between the related insns.  These are only used by
3699 the schedulers and by combine.  This is a deprecated data structure.
3700 Def-use and use-def chains are now preferred. 
3701
3702 @findex REG_NOTES
3703 @item REG_NOTES (@var{i})
3704 A list (chain of @code{expr_list} and @code{insn_list} expressions)
3705 giving miscellaneous information about the insn.  It is often
3706 information pertaining to the registers used in this insn.
3707 @end table
3708
3709 The @code{LOG_LINKS} field of an insn is a chain of @code{insn_list}
3710 expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn,
3711 and the second is another @code{insn_list} expression (the next one in
3712 the chain).  The last @code{insn_list} in the chain has a null pointer
3713 as second operand.  The significant thing about the chain is which
3714 insns appear in it (as first operands of @code{insn_list}
3715 expressions).  Their order is not significant.
3716
3717 This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a null
3718 pointer until then.  Flow only adds links for those data dependencies
3719 which can be used for instruction combination.  For each insn, the flow
3720 analysis pass adds a link to insns which store into registers values
3721 that are used for the first time in this insn.
3722
3723 The @code{REG_NOTES} field of an insn is a chain similar to the
3724 @code{LOG_LINKS} field but it includes @code{expr_list} expressions in
3725 addition to @code{insn_list} expressions.  There are several kinds of
3726 register notes, which are distinguished by the machine mode, which in a
3727 register note is really understood as being an @code{enum reg_note}.
3728 The first operand @var{op} of the note is data whose meaning depends on
3729 the kind of note.
3730
3731 @findex REG_NOTE_KIND
3732 @findex PUT_REG_NOTE_KIND
3733 The macro @code{REG_NOTE_KIND (@var{x})} returns the kind of
3734 register note.  Its counterpart, the macro @code{PUT_REG_NOTE_KIND
3735 (@var{x}, @var{newkind})} sets the register note type of @var{x} to be
3736 @var{newkind}.
3737
3738 Register notes are of three classes: They may say something about an
3739 input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
3740 they may create a linkage between two insns.  There are also a set
3741 of values that are only used in @code{LOG_LINKS}.
3742
3743 These register notes annotate inputs to an insn:
3744
3745 @table @code
3746 @findex REG_DEAD
3747 @item REG_DEAD
3748 The value in @var{op} dies in this insn; that is to say, altering the
3749 value immediately after this insn would not affect the future behavior
3750 of the program.
3751
3752 It does not follow that the register @var{op} has no useful value after
3753 this insn since @var{op} is not necessarily modified by this insn.
3754 Rather, no subsequent instruction uses the contents of @var{op}.
3755
3756 @findex REG_UNUSED
3757 @item REG_UNUSED
3758 The register @var{op} being set by this insn will not be used in a
3759 subsequent insn.  This differs from a @code{REG_DEAD} note, which
3760 indicates that the value in an input will not be used subsequently.
3761 These two notes are independent; both may be present for the same
3762 register.
3763
3764 @findex REG_INC
3765 @item REG_INC
3766 The register @var{op} is incremented (or decremented; at this level
3767 there is no distinction) by an embedded side effect inside this insn.
3768 This means it appears in a @code{post_inc}, @code{pre_inc},
3769 @code{post_dec} or @code{pre_dec} expression.
3770
3771 @findex REG_NONNEG
3772 @item REG_NONNEG
3773 The register @var{op} is known to have a nonnegative value when this
3774 insn is reached.  This is used so that decrement and branch until zero
3775 instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
3776
3777 The @code{REG_NONNEG} note is added to insns only if the machine
3778 description has a @samp{decrement_and_branch_until_zero} pattern.
3779
3780 @findex REG_LABEL_OPERAND
3781 @item REG_LABEL_OPERAND
3782 This insn uses @var{op}, a @code{code_label} or a @code{note} of type
3783 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}, but is not a @code{jump_insn}, or it
3784 is a @code{jump_insn} that refers to the operand as an ordinary
3785 operand.  The label may still eventually be a jump target, but if so
3786 in an indirect jump in a subsequent insn.  The presence of this note
3787 allows jump optimization to be aware that @var{op} is, in fact, being
3788 used, and flow optimization to build an accurate flow graph.
3789
3790 @findex REG_LABEL_TARGET
3791 @item REG_LABEL_TARGET
3792 This insn is a @code{jump_insn} but not an @code{addr_vec} or
3793 @code{addr_diff_vec}.  It uses @var{op}, a @code{code_label} as a
3794 direct or indirect jump target.  Its purpose is similar to that of
3795 @code{REG_LABEL_OPERAND}.  This note is only present if the insn has
3796 multiple targets; the last label in the insn (in the highest numbered
3797 insn-field) goes into the @code{JUMP_LABEL} field and does not have a
3798 @code{REG_LABEL_TARGET} note.  @xref{Insns, JUMP_LABEL}.
3799
3800 @findex REG_CROSSING_JUMP
3801 @item REG_CROSSING_JUMP
3802 This insn is a branching instruction (either an unconditional jump or
3803 an indirect jump) which crosses between hot and cold sections, which
3804 could potentially be very far apart in the executable.  The presence
3805 of this note indicates to other optimizations that this branching
3806 instruction should not be ``collapsed'' into a simpler branching
3807 construct.  It is used when the optimization to partition basic blocks
3808 into hot and cold sections is turned on.
3809
3810 @findex REG_SETJMP
3811 @item REG_SETJMP 
3812 Appears attached to each @code{CALL_INSN} to @code{setjmp} or a 
3813 related function.
3814 @end table
3815
3816 The following notes describe attributes of outputs of an insn:
3817
3818 @table @code
3819 @findex REG_EQUIV
3820 @findex REG_EQUAL
3821 @item REG_EQUIV
3822 @itemx REG_EQUAL
3823 This note is only valid on an insn that sets only one register and
3824 indicates that that register will be equal to @var{op} at run time; the
3825 scope of this equivalence differs between the two types of notes.  The
3826 value which the insn explicitly copies into the register may look
3827 different from @var{op}, but they will be equal at run time.  If the
3828 output of the single @code{set} is a @code{strict_low_part} expression,
3829 the note refers to the register that is contained in @code{SUBREG_REG}
3830 of the @code{subreg} expression.
3831
3832 For @code{REG_EQUIV}, the register is equivalent to @var{op} throughout
3833 the entire function, and could validly be replaced in all its
3834 occurrences by @var{op}.  (``Validly'' here refers to the data flow of
3835 the program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
3836 example, when a constant is loaded into a register that is never
3837 assigned any other value, this kind of note is used.
3838
3839 When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a function,
3840 a note of this kind records that the register is equivalent to the stack
3841 slot where the parameter was passed.  Although in this case the register
3842 may be set by other insns, it is still valid to replace the register
3843 by the stack slot throughout the function.
3844
3845 A @code{REG_EQUIV} note is also used on an instruction which copies a
3846 register parameter into a pseudo-register at entry to a function, if
3847 there is a stack slot where that parameter could be stored.  Although
3848 other insns may set the pseudo-register, it is valid for the compiler to
3849 replace the pseudo-register by stack slot throughout the function,
3850 provided the compiler ensures that the stack slot is properly
3851 initialized by making the replacement in the initial copy instruction as
3852 well.  This is used on machines for which the calling convention
3853 allocates stack space for register parameters.  See
3854 @code{REG_PARM_STACK_SPACE} in @ref{Stack Arguments}.
3855
3856 In the case of @code{REG_EQUAL}, the register that is set by this insn
3857 will be equal to @var{op} at run time at the end of this insn but not
3858 necessarily elsewhere in the function.  In this case, @var{op}
3859 is typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence of
3860 insns such as a library call is used to perform an arithmetic operation,
3861 this kind of note is attached to the insn that produces or copies the
3862 final value.
3863
3864 These two notes are used in different ways by the compiler passes.
3865 @code{REG_EQUAL} is used by passes prior to register allocation (such as
3866 common subexpression elimination and loop optimization) to tell them how
3867 to think of that value.  @code{REG_EQUIV} notes are used by register
3868 allocation to indicate that there is an available substitute expression
3869 (either a constant or a @code{mem} expression for the location of a
3870 parameter on the stack) that may be used in place of a register if
3871 insufficient registers are available.
3872
3873 Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
3874 @code{REG_EQUIV} note and are not useful to the early optimization
3875 passes and pseudo registers that are equivalent to a memory location
3876 throughout their entire life, which is not detected until later in
3877 the compilation, all equivalences are initially indicated by an attached
3878 @code{REG_EQUAL} note.  In the early stages of register allocation, a
3879 @code{REG_EQUAL} note is changed into a @code{REG_EQUIV} note if
3880 @var{op} is a constant and the insn represents the only set of its
3881 destination register.
3882
3883 Thus, compiler passes prior to register allocation need only check for
3884 @code{REG_EQUAL} notes and passes subsequent to register allocation
3885 need only check for @code{REG_EQUIV} notes.
3886 @end table
3887
3888 These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs: one
3889 insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which has
3890 the inverse note pointing back to the first insn.
3891
3892 @table @code
3893 @findex REG_CC_SETTER
3894 @findex REG_CC_USER
3895 @item REG_CC_SETTER
3896 @itemx REG_CC_USER
3897 On machines that use @code{cc0}, the insns which set and use @code{cc0}
3898 set and use @code{cc0} are adjacent.  However, when branch delay slot
3899 filling is done, this may no longer be true.  In this case a
3900 @code{REG_CC_USER} note will be placed on the insn setting @code{cc0} to
3901 point to the insn using @code{cc0} and a @code{REG_CC_SETTER} note will
3902 be placed on the insn using @code{cc0} to point to the insn setting
3903 @code{cc0}.
3904 @end table
3905
3906 These values are only used in the @code{LOG_LINKS} field, and indicate
3907 the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
3908 a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
3909 they simply have mode @code{VOIDmode}, and are printed without any
3910 descriptive text.
3911
3912 @table @code
3913 @findex REG_DEP_TRUE
3914 @item REG_DEP_TRUE
3915 This indicates a true dependence (a read after write dependence).
3916
3917 @findex REG_DEP_OUTPUT
3918 @item REG_DEP_OUTPUT
3919 This indicates an output dependence (a write after write dependence).
3920
3921 @findex REG_DEP_ANTI
3922 @item REG_DEP_ANTI
3923 This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
3924
3925 @end table
3926
3927 These notes describe information gathered from gcov profile data.  They
3928 are stored in the @code{REG_NOTES} field of an insn as an
3929 @code{expr_list}.
3930
3931 @table @code
3932 @findex REG_BR_PROB
3933 @item REG_BR_PROB
3934 This is used to specify the ratio of branches to non-branches of a
3935 branch insn according to the profile data.  The value is stored as a
3936 value between 0 and REG_BR_PROB_BASE; larger values indicate a higher
3937 probability that the branch will be taken.
3938
3939 @findex REG_BR_PRED
3940 @item REG_BR_PRED
3941 These notes are found in JUMP insns after delayed branch scheduling
3942 has taken place.  They indicate both the direction and the likelihood
3943 of the JUMP@.  The format is a bitmask of ATTR_FLAG_* values.
3944
3945 @findex REG_FRAME_RELATED_EXPR
3946 @item REG_FRAME_RELATED_EXPR
3947 This is used on an RTX_FRAME_RELATED_P insn wherein the attached expression
3948 is used in place of the actual insn pattern.  This is done in cases where
3949 the pattern is either complex or misleading.
3950 @end table
3951
3952 For convenience, the machine mode in an @code{insn_list} or
3953 @code{expr_list} is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
3954
3955 @findex insn_list
3956 @findex expr_list
3957 The only difference between the expression codes @code{insn_list} and
3958 @code{expr_list} is that the first operand of an @code{insn_list} is
3959 assumed to be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's
3960 unique id; the first operand of an @code{expr_list} is printed in the
3961 ordinary way as an expression.
3962
3963 @node Calls
3964 @section RTL Representation of Function-Call Insns
3965 @cindex calling functions in RTL
3966 @cindex RTL function-call insns
3967 @cindex function-call insns
3968
3969 Insns that call subroutines have the RTL expression code @code{call_insn}.
3970 These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a special
3971 RTL expression code, @code{call}.
3972
3973 @cindex @code{call} usage
3974 A @code{call} expression has two operands, as follows:
3975
3976 @smallexample
3977 (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes})
3978 @end smallexample
3979
3980 @noindent
3981 Here @var{nbytes} is an operand that represents the number of bytes of
3982 argument data being passed to the subroutine, @var{fm} is a machine mode
3983 (which must equal as the definition of the @code{FUNCTION_MODE} macro in
3984 the machine description) and @var{addr} represents the address of the
3985 subroutine.
3986
3987 For a subroutine that returns no value, the @code{call} expression as
3988 shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
3989 also contain @code{use} or @code{clobber} expressions.
3990
3991 @cindex @code{BLKmode}, and function return values
3992 For a subroutine that returns a value whose mode is not @code{BLKmode},
3993 the value is returned in a hard register.  If this register's number is
3994 @var{r}, then the body of the call insn looks like this:
3995
3996 @smallexample
3997 (set (reg:@var{m} @var{r})
3998      (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes}))
3999 @end smallexample
4000
4001 @noindent
4002 This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
4003 appropriate register receives a useful value in this insn.
4004
4005 When a subroutine returns a @code{BLKmode} value, it is handled by
4006 passing to the subroutine the address of a place to store the value.
4007 So the call insn itself does not ``return'' any value, and it has the
4008 same RTL form as a call that returns nothing.
4009
4010 On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
4011 for example to contain the return address.  @code{call_insn} insns
4012 on these machines should have a body which is a @code{parallel}
4013 that contains both the @code{call} expression and @code{clobber}
4014 expressions that indicate which registers are destroyed.  Similarly,
4015 if the call instruction requires some register other than the stack
4016 pointer that is not explicitly mentioned in its RTL, a @code{use}
4017 subexpression should mention that register.
4018
4019 Functions that are called are assumed to modify all registers listed in
4020 the configuration macro @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
4021 Basics}) and, with the exception of @code{const} functions and library
4022 calls, to modify all of memory.
4023
4024 Insns containing just @code{use} expressions directly precede the
4025 @code{call_insn} insn to indicate which registers contain inputs to the
4026 function.  Similarly, if registers other than those in
4027 @code{CALL_USED_REGISTERS} are clobbered by the called function, insns
4028 containing a single @code{clobber} follow immediately after the call to
4029 indicate which registers.
4030
4031 @node Sharing
4032 @section Structure Sharing Assumptions
4033 @cindex sharing of RTL components
4034 @cindex RTL structure sharing assumptions
4035
4036 The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are unique;
4037 there do not exist two distinct objects representing the same value.
4038 In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL expression
4039 object of a certain kind appears in more than one place in the
4040 containing structure.
4041
4042 These assumptions refer to a single function; except for the RTL
4043 objects that describe global variables and external functions,
4044 and a few standard objects such as small integer constants,
4045 no RTL objects are common to two functions.
4046
4047 @itemize @bullet
4048 @cindex @code{reg}, RTL sharing
4049 @item
4050 Each pseudo-register has only a single @code{reg} object to represent it,
4051 and therefore only a single machine mode.
4052
4053 @cindex symbolic label
4054 @cindex @code{symbol_ref}, RTL sharing
4055 @item
4056 For any symbolic label, there is only one @code{symbol_ref} object
4057 referring to it.
4058
4059 @cindex @code{const_int}, RTL sharing
4060 @item
4061 All @code{const_int} expressions with equal values are shared.
4062
4063 @cindex @code{pc}, RTL sharing
4064 @item
4065 There is only one @code{pc} expression.
4066
4067 @cindex @code{cc0}, RTL sharing
4068 @item
4069 There is only one @code{cc0} expression.
4070
4071 @cindex @code{const_double}, RTL sharing
4072 @item
4073 There is only one @code{const_double} expression with value 0 for
4074 each floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
4075
4076 @cindex @code{const_vector}, RTL sharing
4077 @item
4078 There is only one @code{const_vector} expression with value 0 for
4079 each vector mode, be it an integer or a double constant vector.
4080
4081 @cindex @code{label_ref}, RTL sharing
4082 @cindex @code{scratch}, RTL sharing
4083 @item
4084 No @code{label_ref} or @code{scratch} appears in more than one place in
4085 the RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
4086 the insns in the function and assume that each time a @code{label_ref}
4087 or @code{scratch} is seen it is distinct from all others that are seen.
4088
4089 @cindex @code{mem}, RTL sharing
4090 @item
4091 Only one @code{mem} object is normally created for each static
4092 variable or stack slot, so these objects are frequently shared in all
4093 the places they appear.  However, separate but equal objects for these
4094 variables are occasionally made.
4095
4096 @cindex @code{asm_operands}, RTL sharing
4097 @item
4098 When a single @code{asm} statement has multiple output operands, a
4099 distinct @code{asm_operands} expression is made for each output operand.
4100 However, these all share the vector which contains the sequence of input
4101 operands.  This sharing is used later on to test whether two
4102 @code{asm_operands} expressions come from the same statement, so all
4103 optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
4104 vector at all.
4105
4106 @item
4107 No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
4108 except as described above.  Many passes of the compiler rely on this
4109 by assuming that they can modify RTL objects in place without unwanted
4110 side-effects on other insns.
4111
4112 @findex unshare_all_rtl
4113 @item
4114 During initial RTL generation, shared structure is freely introduced.
4115 After all the RTL for a function has been generated, all shared
4116 structure is copied by @code{unshare_all_rtl} in @file{emit-rtl.c},
4117 after which the above rules are guaranteed to be followed.
4118
4119 @findex copy_rtx_if_shared
4120 @item
4121 During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
4122 temporarily.  However, the shared structure is copied before the
4123 combiner is finished with the insn.  This is done by calling
4124 @code{copy_rtx_if_shared}, which is a subroutine of
4125 @code{unshare_all_rtl}.
4126 @end itemize
4127
4128 @node Reading RTL
4129 @section Reading RTL
4130
4131 To read an RTL object from a file, call @code{read_rtx}.  It takes one
4132 argument, a stdio stream, and returns a single RTL object.  This routine
4133 is defined in @file{read-rtl.c}.  It is not available in the compiler
4134 itself, only the various programs that generate the compiler back end
4135 from the machine description.
4136
4137 People frequently have the idea of using RTL stored as text in a file as
4138 an interface between a language front end and the bulk of GCC@.  This
4139 idea is not feasible.
4140
4141 GCC was designed to use RTL internally only.  Correct RTL for a given
4142 program is very dependent on the particular target machine.  And the RTL
4143 does not contain all the information about the program.
4144
4145 The proper way to interface GCC to a new language front end is with
4146 the ``tree'' data structure, described in the files @file{tree.h} and
4147 @file{tree.def}.  The documentation for this structure (@pxref{GENERIC})
4148 is incomplete.