OSDN Git Service

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