OSDN Git Service

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