OSDN Git Service

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