]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/9.2.git/blob - contrib/gcc/doc/rtl.texi
- Copy stable/9 to releng/9.2 as part of the 9.2-RELEASE cycle.
[FreeBSD/releng/9.2.git] / contrib / gcc / doc / rtl.texi
1 @c Copyright (C) 1988, 1989, 1992, 1994, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002,
2 @c 2003, 2004, 2005
3 @c Free Software Foundation, Inc.
4 @c This is part of the GCC manual.
5 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
6
7 @node RTL
8 @chapter RTL Representation
9 @cindex RTL representation
10 @cindex representation of RTL
11 @cindex Register Transfer Language (RTL)
12
13 Most of the work of the compiler is done on an intermediate representation
14 called register transfer language.  In this language, the instructions to be
15 output are described, pretty much one by one, in an algebraic form that
16 describes what the instruction does.
17
18 RTL is inspired by Lisp lists.  It has both an internal form, made up of
19 structures that point at other structures, and a textual form that is used
20 in the machine description and in printed debugging dumps.  The textual
21 form uses nested parentheses to indicate the pointers in the internal form.
22
23 @menu
24 * RTL Objects::       Expressions vs vectors vs strings vs integers.
25 * RTL Classes::       Categories of RTL expression objects, and their structure.
26 * Accessors::         Macros to access expression operands or vector elts.
27 * Special Accessors:: Macros to access specific annotations on RTL.
28 * Flags::             Other flags in an RTL expression.
29 * Machine Modes::     Describing the size and format of a datum.
30 * Constants::         Expressions with constant values.
31 * Regs and Memory::   Expressions representing register contents or memory.
32 * Arithmetic::        Expressions representing arithmetic on other expressions.
33 * Comparisons::       Expressions representing comparison of expressions.
34 * Bit-Fields::        Expressions representing bit-fields in memory or reg.
35 * Vector Operations:: Expressions involving vector datatypes.
36 * Conversions::       Extending, truncating, floating or fixing.
37 * RTL Declarations::  Declaring volatility, constancy, etc.
38 * Side Effects::      Expressions for storing in registers, etc.
39 * Incdec::            Embedded side-effects for autoincrement addressing.
40 * Assembler::         Representing @code{asm} with operands.
41 * Insns::             Expression types for entire insns.
42 * Calls::             RTL representation of function call insns.
43 * Sharing::           Some expressions are unique; others *must* be copied.
44 * Reading RTL::       Reading textual RTL from a file.
45 @end menu
46
47 @node RTL Objects
48 @section RTL Object Types
49 @cindex RTL object types
50
51 @cindex RTL integers
52 @cindex RTL strings
53 @cindex RTL vectors
54 @cindex RTL expression
55 @cindex RTX (See RTL)
56 RTL uses five kinds of objects: expressions, integers, wide integers,
57 strings and vectors.  Expressions are the most important ones.  An RTL
58 expression (``RTX'', for short) is a C structure, but it is usually
59 referred to with a pointer; a type that is given the typedef name
60 @code{rtx}.
61
62 An integer is simply an @code{int}; their written form uses decimal
63 digits.  A wide integer is an integral object whose type is
64 @code{HOST_WIDE_INT}; their written form uses decimal digits.
65
66 A string is a sequence of characters.  In core it is represented as a
67 @code{char *} in usual C fashion, and it is written in C syntax as well.
68 However, strings in RTL may never be null.  If you write an empty string in
69 a machine description, it is represented in core as a null pointer rather
70 than as a pointer to a null character.  In certain contexts, these null
71 pointers instead of strings are valid.  Within RTL code, strings are most
72 commonly found inside @code{symbol_ref} expressions, but they appear in
73 other contexts in the RTL expressions that make up machine descriptions.
74
75 In a machine description, strings are normally written with double
76 quotes, as you would in C@.  However, strings in machine descriptions may
77 extend over many lines, which is invalid C, and adjacent string
78 constants are not concatenated as they are in C@.  Any string constant
79 may be surrounded with a single set of parentheses.  Sometimes this
80 makes the machine description easier to read.
81
82 There is also a special syntax for strings, which can be useful when C
83 code is embedded in a machine description.  Wherever a string can
84 appear, it is also valid to write a C-style brace block.  The entire
85 brace block, including the outermost pair of braces, is considered to be
86 the string constant.  Double quote characters inside the braces are not
87 special.  Therefore, if you write string constants in the C code, you
88 need not escape each quote character with a backslash.
89
90 A vector contains an arbitrary number of pointers to expressions.  The
91 number of elements in the vector is explicitly present in the vector.
92 The written form of a vector consists of square brackets
93 (@samp{[@dots{}]}) surrounding the elements, in sequence and with
94 whitespace separating them.  Vectors of length zero are not created;
95 null pointers are used instead.
96
97 @cindex expression codes
98 @cindex codes, RTL expression
99 @findex GET_CODE
100 @findex PUT_CODE
101 Expressions are classified by @dfn{expression codes} (also called RTX
102 codes).  The expression code is a name defined in @file{rtl.def}, which is
103 also (in uppercase) a C enumeration constant.  The possible expression
104 codes and their meanings are machine-independent.  The code of an RTX can
105 be extracted with the macro @code{GET_CODE (@var{x})} and altered with
106 @code{PUT_CODE (@var{x}, @var{newcode})}.
107
108 The expression code determines how many operands the expression contains,
109 and what kinds of objects they are.  In RTL, unlike Lisp, you cannot tell
110 by looking at an operand what kind of object it is.  Instead, you must know
111 from its context---from the expression code of the containing expression.
112 For example, in an expression of code @code{subreg}, the first operand is
113 to be regarded as an expression and the second operand as an integer.  In
114 an expression of code @code{plus}, there are two operands, both of which
115 are to be regarded as expressions.  In a @code{symbol_ref} expression,
116 there is one operand, which is to be regarded as a string.
117
118 Expressions are written as parentheses containing the name of the
119 expression type, its flags and machine mode if any, and then the operands
120 of the expression (separated by spaces).
121
122 Expression code names in the @samp{md} file are written in lowercase,
123 but when they appear in C code they are written in uppercase.  In this
124 manual, they are shown as follows: @code{const_int}.
125
126 @cindex (nil)
127 @cindex nil
128 In a few contexts a null pointer is valid where an expression is normally
129 wanted.  The written form of this is @code{(nil)}.
130
131 @node RTL Classes
132 @section RTL Classes and Formats
133 @cindex RTL classes
134 @cindex classes of RTX codes
135 @cindex RTX codes, classes of
136 @findex GET_RTX_CLASS
137
138 The various expression codes are divided into several @dfn{classes},
139 which are represented by single characters.  You can determine the class
140 of an RTX code with the macro @code{GET_RTX_CLASS (@var{code})}.
141 Currently, @file{rtl.def} defines these classes:
142
143 @table @code
144 @item RTX_OBJ
145 An RTX code that represents an actual object, such as a register
146 (@code{REG}) or a memory location (@code{MEM}, @code{SYMBOL_REF}).
147 @code{LO_SUM}) is also included; instead, @code{SUBREG} and
148 @code{STRICT_LOW_PART} are not in this class, but in class @code{x}.
149
150 @item RTX_CONST_OBJ
151 An RTX code that represents a constant object.  @code{HIGH} is also
152 included in this class.
153
154 @item RTX_COMPARE
155 An RTX code for a non-symmetric comparison, such as @code{GEU} or
156 @code{LT}.
157
158 @item RTX_COMM_COMPARE
159 An RTX code for a symmetric (commutative) comparison, such as @code{EQ}
160 or @code{ORDERED}.
161
162 @item RTX_UNARY
163 An RTX code for a unary arithmetic operation, such as @code{NEG},
164 @code{NOT}, or @code{ABS}.  This category also includes value extension
165 (sign or zero) and conversions between integer and floating point.
166
167 @item RTX_COMM_ARITH
168 An RTX code for a commutative binary operation, such as @code{PLUS} or
169 @code{AND}.  @code{NE} and @code{EQ} are comparisons, so they have class
170 @code{<}.
171
172 @item RTX_BIN_ARITH
173 An RTX code for a non-commutative binary operation, such as @code{MINUS},
174 @code{DIV}, or @code{ASHIFTRT}.
175
176 @item RTX_BITFIELD_OPS
177 An RTX code for a bit-field operation.  Currently only
178 @code{ZERO_EXTRACT} and @code{SIGN_EXTRACT}.  These have three inputs
179 and are lvalues (so they can be used for insertion as well).
180 @xref{Bit-Fields}.
181
182 @item RTX_TERNARY
183 An RTX code for other three input operations.  Currently only
184 @code{IF_THEN_ELSE} and @code{VEC_MERGE}.
185
186 @item RTX_INSN
187 An RTX code for an entire instruction:  @code{INSN}, @code{JUMP_INSN}, and
188 @code{CALL_INSN}.  @xref{Insns}.
189
190 @item RTX_MATCH
191 An RTX code for something that matches in insns, such as
192 @code{MATCH_DUP}.  These only occur in machine descriptions.
193
194 @item RTX_AUTOINC
195 An RTX code for an auto-increment addressing mode, such as
196 @code{POST_INC}.
197
198 @item RTX_EXTRA
199 All other RTX codes.  This category includes the remaining codes used
200 only in machine descriptions (@code{DEFINE_*}, etc.).  It also includes
201 all the codes describing side effects (@code{SET}, @code{USE},
202 @code{CLOBBER}, etc.) and the non-insns that may appear on an insn
203 chain, such as @code{NOTE}, @code{BARRIER}, and @code{CODE_LABEL}.
204 @code{SUBREG} is also part of this class.
205 @end table
206
207 @cindex RTL format
208 For each expression code, @file{rtl.def} specifies the number of
209 contained objects and their kinds using a sequence of characters
210 called the @dfn{format} of the expression code.  For example,
211 the format of @code{subreg} is @samp{ei}.
212
213 @cindex RTL format characters
214 These are the most commonly used format characters:
215
216 @table @code
217 @item e
218 An expression (actually a pointer to an expression).
219
220 @item i
221 An integer.
222
223 @item w
224 A wide integer.
225
226 @item s
227 A string.
228
229 @item E
230 A vector of expressions.
231 @end table
232
233 A few other format characters are used occasionally:
234
235 @table @code
236 @item u
237 @samp{u} is equivalent to @samp{e} except that it is printed differently
238 in debugging dumps.  It is used for pointers to insns.
239
240 @item n
241 @samp{n} is equivalent to @samp{i} except that it is printed differently
242 in debugging dumps.  It is used for the line number or code number of a
243 @code{note} insn.
244
245 @item S
246 @samp{S} indicates a string which is optional.  In the RTL objects in
247 core, @samp{S} is equivalent to @samp{s}, but when the object is read,
248 from an @samp{md} file, the string value of this operand may be omitted.
249 An omitted string is taken to be the null string.
250
251 @item V
252 @samp{V} indicates a vector which is optional.  In the RTL objects in
253 core, @samp{V} is equivalent to @samp{E}, but when the object is read
254 from an @samp{md} file, the vector value of this operand may be omitted.
255 An omitted vector is effectively the same as a vector of no elements.
256
257 @item B
258 @samp{B} indicates a pointer to basic block structure.
259
260 @item 0
261 @samp{0} means a slot whose contents do not fit any normal category.
262 @samp{0} slots are not printed at all in dumps, and are often used in
263 special ways by small parts of the compiler.
264 @end table
265
266 There are macros to get the number of operands and the format
267 of an expression code:
268
269 @table @code
270 @findex GET_RTX_LENGTH
271 @item GET_RTX_LENGTH (@var{code})
272 Number of operands of an RTX of code @var{code}.
273
274 @findex GET_RTX_FORMAT
275 @item GET_RTX_FORMAT (@var{code})
276 The format of an RTX of code @var{code}, as a C string.
277 @end table
278
279 Some classes of RTX codes always have the same format.  For example, it
280 is safe to assume that all comparison operations have format @code{ee}.
281
282 @table @code
283 @item 1
284 All codes of this class have format @code{e}.
285
286 @item <
287 @itemx c
288 @itemx 2
289 All codes of these classes have format @code{ee}.
290
291 @item b
292 @itemx 3
293 All codes of these classes have format @code{eee}.
294
295 @item i
296 All codes of this class have formats that begin with @code{iuueiee}.
297 @xref{Insns}.  Note that not all RTL objects linked onto an insn chain
298 are of class @code{i}.
299
300 @item o
301 @itemx m
302 @itemx x
303 You can make no assumptions about the format of these codes.
304 @end table
305
306 @node Accessors
307 @section Access to Operands
308 @cindex accessors
309 @cindex access to operands
310 @cindex operand access
311
312 @findex XEXP
313 @findex XINT
314 @findex XWINT
315 @findex XSTR
316 Operands of expressions are accessed using the macros @code{XEXP},
317 @code{XINT}, @code{XWINT} and @code{XSTR}.  Each of these macros takes
318 two arguments: an expression-pointer (RTX) and an operand number
319 (counting from zero).  Thus,
320
321 @smallexample
322 XEXP (@var{x}, 2)
323 @end smallexample
324
325 @noindent
326 accesses operand 2 of expression @var{x}, as an expression.
327
328 @smallexample
329 XINT (@var{x}, 2)
330 @end smallexample
331
332 @noindent
333 accesses the same operand as an integer.  @code{XSTR}, used in the same
334 fashion, would access it as a string.
335
336 Any operand can be accessed as an integer, as an expression or as a string.
337 You must choose the correct method of access for the kind of value actually
338 stored in the operand.  You would do this based on the expression code of
339 the containing expression.  That is also how you would know how many
340 operands there are.
341
342 For example, if @var{x} is a @code{subreg} expression, you know that it has
343 two operands which can be correctly accessed as @code{XEXP (@var{x}, 0)}
344 and @code{XINT (@var{x}, 1)}.  If you did @code{XINT (@var{x}, 0)}, you
345 would get the address of the expression operand but cast as an integer;
346 that might occasionally be useful, but it would be cleaner to write
347 @code{(int) XEXP (@var{x}, 0)}.  @code{XEXP (@var{x}, 1)} would also
348 compile without error, and would return the second, integer operand cast as
349 an expression pointer, which would probably result in a crash when
350 accessed.  Nothing stops you from writing @code{XEXP (@var{x}, 28)} either,
351 but this will access memory past the end of the expression with
352 unpredictable results.
353
354 Access to operands which are vectors is more complicated.  You can use the
355 macro @code{XVEC} to get the vector-pointer itself, or the macros
356 @code{XVECEXP} and @code{XVECLEN} to access the elements and length of a
357 vector.
358
359 @table @code
360 @findex XVEC
361 @item XVEC (@var{exp}, @var{idx})
362 Access the vector-pointer which is operand number @var{idx} in @var{exp}.
363
364 @findex XVECLEN
365 @item XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})
366 Access the length (number of elements) in the vector which is
367 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an @code{int}.
368
369 @findex XVECEXP
370 @item XVECEXP (@var{exp}, @var{idx}, @var{eltnum})
371 Access element number @var{eltnum} in the vector which is
372 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an RTX@.
373
374 It is up to you to make sure that @var{eltnum} is not negative
375 and is less than @code{XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})}.
376 @end table
377
378 All the macros defined in this section expand into lvalues and therefore
379 can be used to assign the operands, lengths and vector elements as well as
380 to access them.
381
382 @node Special Accessors
383 @section Access to Special Operands
384 @cindex access to special operands
385
386 Some RTL nodes have special annotations associated with them.
387
388 @table @code
389 @item MEM
390 @table @code
391 @findex MEM_ALIAS_SET
392 @item MEM_ALIAS_SET (@var{x})
393 If 0, @var{x} is not in any alias set, and may alias anything.  Otherwise,
394 @var{x} can only alias @code{MEM}s in a conflicting alias set.  This value
395 is set in a language-dependent manner in the front-end, and should not be
396 altered in the back-end.  In some front-ends, these numbers may correspond
397 in some way to types, or other language-level entities, but they need not,
398 and the back-end makes no such assumptions.
399 These set numbers are tested with @code{alias_sets_conflict_p}.
400
401 @findex MEM_EXPR
402 @item MEM_EXPR (@var{x})
403 If this register is known to hold the value of some user-level
404 declaration, this is that tree node.  It may also be a
405 @code{COMPONENT_REF}, in which case this is some field reference,
406 and @code{TREE_OPERAND (@var{x}, 0)} contains the declaration,
407 or another @code{COMPONENT_REF}, or null if there is no compile-time
408 object associated with the reference.
409
410 @findex MEM_OFFSET
411 @item MEM_OFFSET (@var{x})
412 The offset from the start of @code{MEM_EXPR} as a @code{CONST_INT} rtx.
413
414 @findex MEM_SIZE
415 @item MEM_SIZE (@var{x})
416 The size in bytes of the memory reference as a @code{CONST_INT} rtx.
417 This is mostly relevant for @code{BLKmode} references as otherwise
418 the size is implied by the mode.
419
420 @findex MEM_ALIGN
421 @item MEM_ALIGN (@var{x})
422 The known alignment in bits of the memory reference.
423 @end table
424
425 @item REG
426 @table @code
427 @findex ORIGINAL_REGNO
428 @item ORIGINAL_REGNO (@var{x})
429 This field holds the number the register ``originally'' had; for a
430 pseudo register turned into a hard reg this will hold the old pseudo
431 register number.
432
433 @findex REG_EXPR
434 @item REG_EXPR (@var{x})
435 If this register is known to hold the value of some user-level
436 declaration, this is that tree node.
437
438 @findex REG_OFFSET
439 @item REG_OFFSET (@var{x})
440 If this register is known to hold the value of some user-level
441 declaration, this is the offset into that logical storage.
442 @end table
443
444 @item SYMBOL_REF
445 @table @code
446 @findex SYMBOL_REF_DECL
447 @item SYMBOL_REF_DECL (@var{x})
448 If the @code{symbol_ref} @var{x} was created for a @code{VAR_DECL} or
449 a @code{FUNCTION_DECL}, that tree is recorded here.  If this value is
450 null, then @var{x} was created by back end code generation routines,
451 and there is no associated front end symbol table entry.
452
453 @code{SYMBOL_REF_DECL} may also point to a tree of class @code{'c'},
454 that is, some sort of constant.  In this case, the @code{symbol_ref}
455 is an entry in the per-file constant pool; again, there is no associated
456 front end symbol table entry.
457
458 @findex SYMBOL_REF_CONSTANT
459 @item SYMBOL_REF_CONSTANT (@var{x})
460 If @samp{CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})} is true, this is the constant
461 pool entry for @var{x}.  It is null otherwise.
462
463 @findex SYMBOL_REF_DATA
464 @item SYMBOL_REF_DATA (@var{x})
465 A field of opaque type used to store @code{SYMBOL_REF_DECL} or
466 @code{SYMBOL_REF_CONSTANT}.
467
468 @findex SYMBOL_REF_FLAGS
469 @item SYMBOL_REF_FLAGS (@var{x})
470 In a @code{symbol_ref}, this is used to communicate various predicates
471 about the symbol.  Some of these are common enough to be computed by
472 common code, some are specific to the target.  The common bits are:
473
474 @table @code
475 @findex SYMBOL_REF_FUNCTION_P
476 @findex SYMBOL_FLAG_FUNCTION
477 @item SYMBOL_FLAG_FUNCTION
478 Set if the symbol refers to a function.
479
480 @findex SYMBOL_REF_LOCAL_P
481 @findex SYMBOL_FLAG_LOCAL
482 @item SYMBOL_FLAG_LOCAL
483 Set if the symbol is local to this ``module''.
484 See @code{TARGET_BINDS_LOCAL_P}.
485
486 @findex SYMBOL_REF_EXTERNAL_P
487 @findex SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
488 @item SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
489 Set if this symbol is not defined in this translation unit.
490 Note that this is not the inverse of @code{SYMBOL_FLAG_LOCAL}.
491
492 @findex SYMBOL_REF_SMALL_P
493 @findex SYMBOL_FLAG_SMALL
494 @item SYMBOL_FLAG_SMALL
495 Set if the symbol is located in the small data section.
496 See @code{TARGET_IN_SMALL_DATA_P}.
497
498 @findex SYMBOL_FLAG_TLS_SHIFT
499 @findex SYMBOL_REF_TLS_MODEL
500 @item SYMBOL_REF_TLS_MODEL (@var{x})
501 This is a multi-bit field accessor that returns the @code{tls_model}
502 to be used for a thread-local storage symbol.  It returns zero for
503 non-thread-local symbols.
504
505 @findex SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P
506 @findex SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
507 @item SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
508 Set if the symbol has @code{SYMBOL_REF_BLOCK} and
509 @code{SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET} fields.
510
511 @findex SYMBOL_REF_ANCHOR_P
512 @findex SYMBOL_FLAG_ANCHOR
513 @cindex @option{-fsection-anchors}
514 @item SYMBOL_FLAG_ANCHOR
515 Set if the symbol is used as a section anchor.  ``Section anchors''
516 are symbols that have a known position within an @code{object_block}
517 and that can be used to access nearby members of that block.
518 They are used to implement @option{-fsection-anchors}.
519
520 If this flag is set, then @code{SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO} will be too.
521 @end table
522
523 Bits beginning with @code{SYMBOL_FLAG_MACH_DEP} are available for
524 the target's use.
525 @end table
526
527 @findex SYMBOL_REF_BLOCK
528 @item SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})
529 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the
530 @samp{object_block} structure to which the symbol belongs,
531 or @code{NULL} if it has not been assigned a block.
532
533 @findex SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET
534 @item SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET (@var{x})
535 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the offset of @var{x}
536 from the first object in @samp{SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})}.  The value is
537 negative if @var{x} has not yet been assigned to a block, or it has not
538 been given an offset within that block.
539 @end table
540
541 @node Flags
542 @section Flags in an RTL Expression
543 @cindex flags in RTL expression
544
545 RTL expressions contain several flags (one-bit bit-fields)
546 that are used in certain types of expression.  Most often they
547 are accessed with the following macros, which expand into lvalues.
548
549 @table @code
550 @findex CONSTANT_POOL_ADDRESS_P
551 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/u}
552 @cindex @code{unchanging}, in @code{symbol_ref}
553 @item CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
554 Nonzero in a @code{symbol_ref} if it refers to part of the current
555 function's constant pool.  For most targets these addresses are in a
556 @code{.rodata} section entirely separate from the function, but for
557 some targets the addresses are close to the beginning of the function.
558 In either case GCC assumes these addresses can be addressed directly,
559 perhaps with the help of base registers.
560 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
561
562 @findex CONST_OR_PURE_CALL_P
563 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
564 @cindex @code{unchanging}, in @code{call_insn}
565 @item CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
566 In a @code{call_insn}, @code{note}, or an @code{expr_list} for notes,
567 indicates that the insn represents a call to a const or pure function.
568 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
569
570 @findex INSN_ANNULLED_BRANCH_P
571 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/u}
572 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
573 @cindex @code{insn} and @samp{/u}
574 @cindex @code{unchanging}, in @code{jump_insn}, @code{call_insn} and @code{insn}
575 @item INSN_ANNULLED_BRANCH_P (@var{x})
576 In a @code{jump_insn}, @code{call_insn}, or @code{insn} indicates
577 that the branch is an annulling one.  See the discussion under
578 @code{sequence} below.  Stored in the @code{unchanging} field and
579 printed as @samp{/u}.
580
581 @findex INSN_DELETED_P
582 @cindex @code{insn} and @samp{/v}
583 @cindex @code{call_insn} and @samp{/v}
584 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/v}
585 @cindex @code{code_label} and @samp{/v}
586 @cindex @code{barrier} and @samp{/v}
587 @cindex @code{note} and @samp{/v}
588 @cindex @code{volatil}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label}, @code{barrier}, and @code{note}
589 @item INSN_DELETED_P (@var{x})
590 In an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label},
591 @code{barrier}, or @code{note},
592 nonzero if the insn has been deleted.  Stored in the
593 @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
594
595 @findex INSN_FROM_TARGET_P
596 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
597 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
598 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
599 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn} and @code{jump_insn} and @code{call_insn}
600 @item INSN_FROM_TARGET_P (@var{x})
601 In an @code{insn} or @code{jump_insn} or @code{call_insn} in a delay
602 slot of a branch, indicates that the insn
603 is from the target of the branch.  If the branch insn has
604 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} set, this insn will only be executed if
605 the branch is taken.  For annulled branches with
606 @code{INSN_FROM_TARGET_P} clear, the insn will be executed only if the
607 branch is not taken.  When @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is not set,
608 this insn will always be executed.  Stored in the @code{in_struct}
609 field and printed as @samp{/s}.
610
611 @findex LABEL_PRESERVE_P
612 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
613 @cindex @code{note} and @samp{/i}
614 @cindex @code{in_struct}, in @code{code_label} and @code{note}
615 @item LABEL_PRESERVE_P (@var{x})
616 In a @code{code_label} or @code{note}, indicates that the label is referenced by
617 code or data not visible to the RTL of a given function.
618 Labels referenced by a non-local goto will have this bit set.  Stored
619 in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
620
621 @findex LABEL_REF_NONLOCAL_P
622 @cindex @code{label_ref} and @samp{/v}
623 @cindex @code{reg_label} and @samp{/v}
624 @cindex @code{volatil}, in @code{label_ref} and @code{reg_label}
625 @item LABEL_REF_NONLOCAL_P (@var{x})
626 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, nonzero if this is
627 a reference to a non-local label.
628 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
629
630 @findex MEM_IN_STRUCT_P
631 @cindex @code{mem} and @samp{/s}
632 @cindex @code{in_struct}, in @code{mem}
633 @item MEM_IN_STRUCT_P (@var{x})
634 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to an entire structure,
635 union or array, or to a component of one.  Zero for references to a
636 scalar variable or through a pointer to a scalar.  If both this flag and
637 @code{MEM_SCALAR_P} are clear, then we don't know whether this @code{mem}
638 is in a structure or not.  Both flags should never be simultaneously set.
639 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
640
641 @findex MEM_KEEP_ALIAS_SET_P
642 @cindex @code{mem} and @samp{/j}
643 @cindex @code{jump}, in @code{mem}
644 @item MEM_KEEP_ALIAS_SET_P (@var{x})
645 In @code{mem} expressions, 1 if we should keep the alias set for this
646 mem unchanged when we access a component.  Set to 1, for example, when we
647 are already in a non-addressable component of an aggregate.
648 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
649
650 @findex MEM_SCALAR_P
651 @cindex @code{mem} and @samp{/f}
652 @cindex @code{frame_related}, in @code{mem}
653 @item MEM_SCALAR_P (@var{x})
654 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to a scalar known not
655 to be a member of a structure, union, or array.  Zero for such
656 references and for indirections through pointers, even pointers pointing
657 to scalar types.  If both this flag and @code{MEM_IN_STRUCT_P} are clear,
658 then we don't know whether this @code{mem} is in a structure or not.
659 Both flags should never be simultaneously set.
660 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
661
662 @findex MEM_VOLATILE_P
663 @cindex @code{mem} and @samp{/v}
664 @cindex @code{asm_input} and @samp{/v}
665 @cindex @code{asm_operands} and @samp{/v}
666 @cindex @code{volatil}, in @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input}
667 @item MEM_VOLATILE_P (@var{x})
668 In @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input} expressions,
669 nonzero for volatile memory references.
670 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
671
672 @findex MEM_NOTRAP_P
673 @cindex @code{mem} and @samp{/c}
674 @cindex @code{call}, in @code{mem}
675 @item MEM_NOTRAP_P (@var{x})
676 In @code{mem}, nonzero for memory references that will not trap.
677 Stored in the @code{call} field and printed as @samp{/c}.
678
679 @findex REG_FUNCTION_VALUE_P
680 @cindex @code{reg} and @samp{/i}
681 @cindex @code{integrated}, in @code{reg}
682 @item REG_FUNCTION_VALUE_P (@var{x})
683 Nonzero in a @code{reg} if it is the place in which this function's
684 value is going to be returned.  (This happens only in a hard
685 register.)  Stored in the @code{integrated} field and printed as
686 @samp{/i}.
687
688 @findex REG_POINTER
689 @cindex @code{reg} and @samp{/f}
690 @cindex @code{frame_related}, in @code{reg}
691 @item REG_POINTER (@var{x})
692 Nonzero in a @code{reg} if the register holds a pointer.  Stored in the
693 @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
694
695 @findex REG_USERVAR_P
696 @cindex @code{reg} and @samp{/v}
697 @cindex @code{volatil}, in @code{reg}
698 @item REG_USERVAR_P (@var{x})
699 In a @code{reg}, nonzero if it corresponds to a variable present in
700 the user's source code.  Zero for temporaries generated internally by
701 the compiler.  Stored in the @code{volatil} field and printed as
702 @samp{/v}.
703
704 The same hard register may be used also for collecting the values of
705 functions called by this one, but @code{REG_FUNCTION_VALUE_P} is zero
706 in this kind of use.
707
708 @findex RTX_FRAME_RELATED_P
709 @cindex @code{insn} and @samp{/f}
710 @cindex @code{call_insn} and @samp{/f}
711 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/f}
712 @cindex @code{barrier} and @samp{/f}
713 @cindex @code{set} and @samp{/f}
714 @cindex @code{frame_related}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{barrier}, and @code{set}
715 @item RTX_FRAME_RELATED_P (@var{x})
716 Nonzero in an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn},
717 @code{barrier}, or @code{set} which is part of a function prologue
718 and sets the stack pointer, sets the frame pointer, or saves a register.
719 This flag should also be set on an instruction that sets up a temporary
720 register to use in place of the frame pointer.
721 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
722
723 In particular, on RISC targets where there are limits on the sizes of
724 immediate constants, it is sometimes impossible to reach the register
725 save area directly from the stack pointer.  In that case, a temporary
726 register is used that is near enough to the register save area, and the
727 Canonical Frame Address, i.e., DWARF2's logical frame pointer, register
728 must (temporarily) be changed to be this temporary register.  So, the
729 instruction that sets this temporary register must be marked as
730 @code{RTX_FRAME_RELATED_P}.
731
732 If the marked instruction is overly complex (defined in terms of what
733 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle), you will also have to
734 create a @code{REG_FRAME_RELATED_EXPR} note and attach it to the
735 instruction.  This note should contain a simple expression of the
736 computation performed by this instruction, i.e., one that
737 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle.
738
739 This flag is required for exception handling support on targets with RTL
740 prologues.
741
742 @cindex @code{insn} and @samp{/i}
743 @cindex @code{call_insn} and @samp{/i}
744 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/i}
745 @cindex @code{barrier} and @samp{/i}
746 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
747 @cindex @code{insn_list} and @samp{/i}
748 @cindex @code{const} and @samp{/i}
749 @cindex @code{note} and @samp{/i}
750 @cindex @code{integrated}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{barrier}, @code{code_label}, @code{insn_list}, @code{const}, and @code{note}
751 @code{code_label}, @code{insn_list}, @code{const}, or @code{note} if it
752 resulted from an in-line function call.
753 Stored in the @code{integrated} field and printed as @samp{/i}.
754
755 @findex MEM_READONLY_P
756 @cindex @code{mem} and @samp{/u}
757 @cindex @code{unchanging}, in @code{mem}
758 @item MEM_READONLY_P (@var{x})
759 Nonzero in a @code{mem}, if the memory is statically allocated and read-only.
760
761 Read-only in this context means never modified during the lifetime of the
762 program, not necessarily in ROM or in write-disabled pages.  A common
763 example of the later is a shared library's global offset table.  This
764 table is initialized by the runtime loader, so the memory is technically
765 writable, but after control is transfered from the runtime loader to the
766 application, this memory will never be subsequently modified.
767
768 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
769
770 @findex SCHED_GROUP_P
771 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
772 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
773 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
774 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}, @code{jump_insn} and @code{call_insn}
775 @item SCHED_GROUP_P (@var{x})
776 During instruction scheduling, in an @code{insn}, @code{call_insn} or
777 @code{jump_insn}, indicates that the
778 previous insn must be scheduled together with this insn.  This is used to
779 ensure that certain groups of instructions will not be split up by the
780 instruction scheduling pass, for example, @code{use} insns before
781 a @code{call_insn} may not be separated from the @code{call_insn}.
782 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
783
784 @findex SET_IS_RETURN_P
785 @cindex @code{insn} and @samp{/j}
786 @cindex @code{jump}, in @code{insn}
787 @item SET_IS_RETURN_P (@var{x})
788 For a @code{set}, nonzero if it is for a return.
789 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
790
791 @findex SIBLING_CALL_P
792 @cindex @code{call_insn} and @samp{/j}
793 @cindex @code{jump}, in @code{call_insn}
794 @item SIBLING_CALL_P (@var{x})
795 For a @code{call_insn}, nonzero if the insn is a sibling call.
796 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
797
798 @findex STRING_POOL_ADDRESS_P
799 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/f}
800 @cindex @code{frame_related}, in @code{symbol_ref}
801 @item STRING_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
802 For a @code{symbol_ref} expression, nonzero if it addresses this function's
803 string constant pool.
804 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
805
806 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
807 @cindex @code{subreg} and @samp{/u} and @samp{/v}
808 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
809 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
810 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P (@var{x})
811 Returns a value greater then zero for a @code{subreg} that has
812 @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} nonzero if the object being referenced is kept
813 zero-extended, zero if it is kept sign-extended, and less then zero if it is
814 extended some other way via the @code{ptr_extend} instruction.
815 Stored in the @code{unchanging}
816 field and @code{volatil} field, printed as @samp{/u} and @samp{/v}.
817 This macro may only be used to get the value it may not be used to change
818 the value.  Use @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET} to change the value.
819
820 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET
821 @cindex @code{subreg} and @samp{/u}
822 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
823 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
824 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET (@var{x})
825 Set the @code{unchanging} and @code{volatil} fields in a @code{subreg}
826 to reflect zero, sign, or other extension.  If @code{volatil} is
827 zero, then @code{unchanging} as nonzero means zero extension and as
828 zero means sign extension.  If @code{volatil} is nonzero then some
829 other type of extension was done via the @code{ptr_extend} instruction.
830
831 @findex SUBREG_PROMOTED_VAR_P
832 @cindex @code{subreg} and @samp{/s}
833 @cindex @code{in_struct}, in @code{subreg}
834 @item SUBREG_PROMOTED_VAR_P (@var{x})
835 Nonzero in a @code{subreg} if it was made when accessing an object that
836 was promoted to a wider mode in accord with the @code{PROMOTED_MODE} machine
837 description macro (@pxref{Storage Layout}).  In this case, the mode of
838 the @code{subreg} is the declared mode of the object and the mode of
839 @code{SUBREG_REG} is the mode of the register that holds the object.
840 Promoted variables are always either sign- or zero-extended to the wider
841 mode on every assignment.  Stored in the @code{in_struct} field and
842 printed as @samp{/s}.
843
844 @findex SYMBOL_REF_USED
845 @cindex @code{used}, in @code{symbol_ref}
846 @item SYMBOL_REF_USED (@var{x})
847 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been used.  This is
848 normally only used to ensure that @var{x} is only declared external
849 once.  Stored in the @code{used} field.
850
851 @findex SYMBOL_REF_WEAK
852 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/i}
853 @cindex @code{integrated}, in @code{symbol_ref}
854 @item SYMBOL_REF_WEAK (@var{x})
855 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been declared weak.
856 Stored in the @code{integrated} field and printed as @samp{/i}.
857
858 @findex SYMBOL_REF_FLAG
859 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/v}
860 @cindex @code{volatil}, in @code{symbol_ref}
861 @item SYMBOL_REF_FLAG (@var{x})
862 In a @code{symbol_ref}, this is used as a flag for machine-specific purposes.
863 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
864
865 Most uses of @code{SYMBOL_REF_FLAG} are historic and may be subsumed
866 by @code{SYMBOL_REF_FLAGS}.  Certainly use of @code{SYMBOL_REF_FLAGS}
867 is mandatory if the target requires more than one bit of storage.
868 @end table
869
870 These are the fields to which the above macros refer:
871
872 @table @code
873 @findex call
874 @cindex @samp{/c} in RTL dump
875 @item call
876 In a @code{mem}, 1 means that the memory reference will not trap.
877
878 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/c}.
879
880 @findex frame_related
881 @cindex @samp{/f} in RTL dump
882 @item frame_related
883 In an @code{insn} or @code{set} expression, 1 means that it is part of
884 a function prologue and sets the stack pointer, sets the frame pointer,
885 saves a register, or sets up a temporary register to use in place of the
886 frame pointer.
887
888 In @code{reg} expressions, 1 means that the register holds a pointer.
889
890 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means that the reference addresses
891 this function's string constant pool.
892
893 In @code{mem} expressions, 1 means that the reference is to a scalar.
894
895 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/f}.
896
897 @findex in_struct
898 @cindex @samp{/s} in RTL dump
899 @item in_struct
900 In @code{mem} expressions, it is 1 if the memory datum referred to is
901 all or part of a structure or array; 0 if it is (or might be) a scalar
902 variable.  A reference through a C pointer has 0 because the pointer
903 might point to a scalar variable.  This information allows the compiler
904 to determine something about possible cases of aliasing.
905
906 In @code{reg} expressions, it is 1 if the register has its entire life
907 contained within the test expression of some loop.
908
909 In @code{subreg} expressions, 1 means that the @code{subreg} is accessing
910 an object that has had its mode promoted from a wider mode.
911
912 In @code{label_ref} expressions, 1 means that the referenced label is
913 outside the innermost loop containing the insn in which the @code{label_ref}
914 was found.
915
916 In @code{code_label} expressions, it is 1 if the label may never be deleted.
917 This is used for labels which are the target of non-local gotos.  Such a
918 label that would have been deleted is replaced with a @code{note} of type
919 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
920
921 In an @code{insn} during dead-code elimination, 1 means that the insn is
922 dead code.
923
924 In an @code{insn} or @code{jump_insn} during reorg for an insn in the
925 delay slot of a branch,
926 1 means that this insn is from the target of the branch.
927
928 In an @code{insn} during instruction scheduling, 1 means that this insn
929 must be scheduled as part of a group together with the previous insn.
930
931 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/s}.
932
933 @findex integrated
934 @cindex @samp{/i} in RTL dump
935 @item integrated
936 In an @code{insn}, @code{insn_list}, or @code{const}, 1 means the RTL was
937 produced by procedure integration.
938
939 In @code{reg} expressions, 1 means the register contains
940 the value to be returned by the current function.  On
941 machines that pass parameters in registers, the same register number
942 may be used for parameters as well, but this flag is not set on such
943 uses.
944
945 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means the referenced symbol is weak.
946
947 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/i}.
948
949 @findex jump
950 @cindex @samp{/j} in RTL dump
951 @item jump
952 In a @code{mem} expression, 1 means we should keep the alias set for this
953 mem unchanged when we access a component.
954
955 In a @code{set}, 1 means it is for a return.
956
957 In a @code{call_insn}, 1 means it is a sibling call.
958
959 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/j}.
960
961 @findex unchanging
962 @cindex @samp{/u} in RTL dump
963 @item unchanging
964 In @code{reg} and @code{mem} expressions, 1 means
965 that the value of the expression never changes.
966
967 In @code{subreg} expressions, it is 1 if the @code{subreg} references an
968 unsigned object whose mode has been promoted to a wider mode.
969
970 In an @code{insn} or @code{jump_insn} in the delay slot of a branch
971 instruction, 1 means an annulling branch should be used.
972
973 In a @code{symbol_ref} expression, 1 means that this symbol addresses
974 something in the per-function constant pool.
975
976 In a @code{call_insn}, @code{note}, or an @code{expr_list} of notes,
977 1 means that this instruction is a call to a const or pure function.
978
979 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/u}.
980
981 @findex used
982 @item used
983 This flag is used directly (without an access macro) at the end of RTL
984 generation for a function, to count the number of times an expression
985 appears in insns.  Expressions that appear more than once are copied,
986 according to the rules for shared structure (@pxref{Sharing}).
987
988 For a @code{reg}, it is used directly (without an access macro) by the
989 leaf register renumbering code to ensure that each register is only
990 renumbered once.
991
992 In a @code{symbol_ref}, it indicates that an external declaration for
993 the symbol has already been written.
994
995 @findex volatil
996 @cindex @samp{/v} in RTL dump
997 @item volatil
998 @cindex volatile memory references
999 In a @code{mem}, @code{asm_operands}, or @code{asm_input}
1000 expression, it is 1 if the memory
1001 reference is volatile.  Volatile memory references may not be deleted,
1002 reordered or combined.
1003
1004 In a @code{symbol_ref} expression, it is used for machine-specific
1005 purposes.
1006
1007 In a @code{reg} expression, it is 1 if the value is a user-level variable.
1008 0 indicates an internal compiler temporary.
1009
1010 In an @code{insn}, 1 means the insn has been deleted.
1011
1012 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, 1 means a reference
1013 to a non-local label.
1014
1015 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/v}.
1016 @end table
1017
1018 @node Machine Modes
1019 @section Machine Modes
1020 @cindex machine modes
1021
1022 @findex enum machine_mode
1023 A machine mode describes a size of data object and the representation used
1024 for it.  In the C code, machine modes are represented by an enumeration
1025 type, @code{enum machine_mode}, defined in @file{machmode.def}.  Each RTL
1026 expression has room for a machine mode and so do certain kinds of tree
1027 expressions (declarations and types, to be precise).
1028
1029 In debugging dumps and machine descriptions, the machine mode of an RTL
1030 expression is written after the expression code with a colon to separate
1031 them.  The letters @samp{mode} which appear at the end of each machine mode
1032 name are omitted.  For example, @code{(reg:SI 38)} is a @code{reg}
1033 expression with machine mode @code{SImode}.  If the mode is
1034 @code{VOIDmode}, it is not written at all.
1035
1036 Here is a table of machine modes.  The term ``byte'' below refers to an
1037 object of @code{BITS_PER_UNIT} bits (@pxref{Storage Layout}).
1038
1039 @table @code
1040 @findex BImode
1041 @item BImode
1042 ``Bit'' mode represents a single bit, for predicate registers.
1043
1044 @findex QImode
1045 @item QImode
1046 ``Quarter-Integer'' mode represents a single byte treated as an integer.
1047
1048 @findex HImode
1049 @item HImode
1050 ``Half-Integer'' mode represents a two-byte integer.
1051
1052 @findex PSImode
1053 @item PSImode
1054 ``Partial Single Integer'' mode represents an integer which occupies
1055 four bytes but which doesn't really use all four.  On some machines,
1056 this is the right mode to use for pointers.
1057
1058 @findex SImode
1059 @item SImode
1060 ``Single Integer'' mode represents a four-byte integer.
1061
1062 @findex PDImode
1063 @item PDImode
1064 ``Partial Double Integer'' mode represents an integer which occupies
1065 eight bytes but which doesn't really use all eight.  On some machines,
1066 this is the right mode to use for certain pointers.
1067
1068 @findex DImode
1069 @item DImode
1070 ``Double Integer'' mode represents an eight-byte integer.
1071
1072 @findex TImode
1073 @item TImode
1074 ``Tetra Integer'' (?) mode represents a sixteen-byte integer.
1075
1076 @findex OImode
1077 @item OImode
1078 ``Octa Integer'' (?) mode represents a thirty-two-byte integer.
1079
1080 @findex QFmode
1081 @item QFmode
1082 ``Quarter-Floating'' mode represents a quarter-precision (single byte)
1083 floating point number.
1084
1085 @findex HFmode
1086 @item HFmode
1087 ``Half-Floating'' mode represents a half-precision (two byte) floating
1088 point number.
1089
1090 @findex TQFmode
1091 @item TQFmode
1092 ``Three-Quarter-Floating'' (?) mode represents a three-quarter-precision
1093 (three byte) floating point number.
1094
1095 @findex SFmode
1096 @item SFmode
1097 ``Single Floating'' mode represents a four byte floating point number.
1098 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1099 this is a single-precision IEEE floating point number; it can also be
1100 used for double-precision (on processors with 16-bit bytes) and
1101 single-precision VAX and IBM types.
1102
1103 @findex DFmode
1104 @item DFmode
1105 ``Double Floating'' mode represents an eight byte floating point number.
1106 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1107 this is a double-precision IEEE floating point number.
1108
1109 @findex XFmode
1110 @item XFmode
1111 ``Extended Floating'' mode represents an IEEE extended floating point
1112 number.  This mode only has 80 meaningful bits (ten bytes).  Some
1113 processors require such numbers to be padded to twelve bytes, others
1114 to sixteen; this mode is used for either.
1115
1116 @findex SDmode
1117 @item SDmode
1118 ``Single Decimal Floating'' mode represents a four byte decimal
1119 floating point number (as distinct from conventional binary floating
1120 point).
1121
1122 @findex DDmode
1123 @item DDmode
1124 ``Double Decimal Floating'' mode represents an eight byte decimal
1125 floating point number.
1126
1127 @findex TDmode
1128 @item TDmode
1129 ``Tetra Decimal Floating'' mode represents a sixteen byte decimal
1130 floating point number all 128 of whose bits are meaningful.
1131
1132 @findex TFmode
1133 @item TFmode
1134 ``Tetra Floating'' mode represents a sixteen byte floating point number
1135 all 128 of whose bits are meaningful.  One common use is the
1136 IEEE quad-precision format.
1137
1138 @findex CCmode
1139 @item CCmode
1140 ``Condition Code'' mode represents the value of a condition code, which
1141 is a machine-specific set of bits used to represent the result of a
1142 comparison operation.  Other machine-specific modes may also be used for
1143 the condition code.  These modes are not used on machines that use
1144 @code{cc0} (see @pxref{Condition Code}).
1145
1146 @findex BLKmode
1147 @item BLKmode
1148 ``Block'' mode represents values that are aggregates to which none of
1149 the other modes apply.  In RTL, only memory references can have this mode,
1150 and only if they appear in string-move or vector instructions.  On machines
1151 which have no such instructions, @code{BLKmode} will not appear in RTL@.
1152
1153 @findex VOIDmode
1154 @item VOIDmode
1155 Void mode means the absence of a mode or an unspecified mode.
1156 For example, RTL expressions of code @code{const_int} have mode
1157 @code{VOIDmode} because they can be taken to have whatever mode the context
1158 requires.  In debugging dumps of RTL, @code{VOIDmode} is expressed by
1159 the absence of any mode.
1160
1161 @findex QCmode
1162 @findex HCmode
1163 @findex SCmode
1164 @findex DCmode
1165 @findex XCmode
1166 @findex TCmode
1167 @item QCmode, HCmode, SCmode, DCmode, XCmode, TCmode
1168 These modes stand for a complex number represented as a pair of floating
1169 point values.  The floating point values are in @code{QFmode},
1170 @code{HFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode}, @code{XFmode}, and
1171 @code{TFmode}, respectively.
1172
1173 @findex CQImode
1174 @findex CHImode
1175 @findex CSImode
1176 @findex CDImode
1177 @findex CTImode
1178 @findex COImode
1179 @item CQImode, CHImode, CSImode, CDImode, CTImode, COImode
1180 These modes stand for a complex number represented as a pair of integer
1181 values.  The integer values are in @code{QImode}, @code{HImode},
1182 @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and @code{OImode},
1183 respectively.
1184 @end table
1185
1186 The machine description defines @code{Pmode} as a C macro which expands
1187 into the machine mode used for addresses.  Normally this is the mode
1188 whose size is @code{BITS_PER_WORD}, @code{SImode} on 32-bit machines.
1189
1190 The only modes which a machine description @i{must} support are
1191 @code{QImode}, and the modes corresponding to @code{BITS_PER_WORD},
1192 @code{FLOAT_TYPE_SIZE} and @code{DOUBLE_TYPE_SIZE}.
1193 The compiler will attempt to use @code{DImode} for 8-byte structures and
1194 unions, but this can be prevented by overriding the definition of
1195 @code{MAX_FIXED_MODE_SIZE}.  Alternatively, you can have the compiler
1196 use @code{TImode} for 16-byte structures and unions.  Likewise, you can
1197 arrange for the C type @code{short int} to avoid using @code{HImode}.
1198
1199 @cindex mode classes
1200 Very few explicit references to machine modes remain in the compiler and
1201 these few references will soon be removed.  Instead, the machine modes
1202 are divided into mode classes.  These are represented by the enumeration
1203 type @code{enum mode_class} defined in @file{machmode.h}.  The possible
1204 mode classes are:
1205
1206 @table @code
1207 @findex MODE_INT
1208 @item MODE_INT
1209 Integer modes.  By default these are @code{BImode}, @code{QImode},
1210 @code{HImode}, @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and
1211 @code{OImode}.
1212
1213 @findex MODE_PARTIAL_INT
1214 @item MODE_PARTIAL_INT
1215 The ``partial integer'' modes, @code{PQImode}, @code{PHImode},
1216 @code{PSImode} and @code{PDImode}.
1217
1218 @findex MODE_FLOAT
1219 @item MODE_FLOAT
1220 Floating point modes.  By default these are @code{QFmode},
1221 @code{HFmode}, @code{TQFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode},
1222 @code{XFmode} and @code{TFmode}.
1223
1224 @findex MODE_DECIMAL_FLOAT
1225 @item MODE_DECIMAL_FLOAT
1226 Decimal floating point modes.  By default these are @code{SDmode},
1227 @code{DDmode} and @code{TDmode}.
1228
1229 @findex MODE_COMPLEX_INT
1230 @item MODE_COMPLEX_INT
1231 Complex integer modes.  (These are not currently implemented).
1232
1233 @findex MODE_COMPLEX_FLOAT
1234 @item MODE_COMPLEX_FLOAT
1235 Complex floating point modes.  By default these are @code{QCmode},
1236 @code{HCmode}, @code{SCmode}, @code{DCmode}, @code{XCmode}, and
1237 @code{TCmode}.
1238
1239 @findex MODE_FUNCTION
1240 @item MODE_FUNCTION
1241 Algol or Pascal function variables including a static chain.
1242 (These are not currently implemented).
1243
1244 @findex MODE_CC
1245 @item MODE_CC
1246 Modes representing condition code values.  These are @code{CCmode} plus
1247 any @code{CC_MODE} modes listed in the @file{@var{machine}-modes.def}.  
1248 @xref{Jump Patterns},
1249 also see @ref{Condition Code}.
1250
1251 @findex MODE_RANDOM
1252 @item MODE_RANDOM
1253 This is a catchall mode class for modes which don't fit into the above
1254 classes.  Currently @code{VOIDmode} and @code{BLKmode} are in
1255 @code{MODE_RANDOM}.
1256 @end table
1257
1258 Here are some C macros that relate to machine modes:
1259
1260 @table @code
1261 @findex GET_MODE
1262 @item GET_MODE (@var{x})
1263 Returns the machine mode of the RTX @var{x}.
1264
1265 @findex PUT_MODE
1266 @item PUT_MODE (@var{x}, @var{newmode})
1267 Alters the machine mode of the RTX @var{x} to be @var{newmode}.
1268
1269 @findex NUM_MACHINE_MODES
1270 @item NUM_MACHINE_MODES
1271 Stands for the number of machine modes available on the target
1272 machine.  This is one greater than the largest numeric value of any
1273 machine mode.
1274
1275 @findex GET_MODE_NAME
1276 @item GET_MODE_NAME (@var{m})
1277 Returns the name of mode @var{m} as a string.
1278
1279 @findex GET_MODE_CLASS
1280 @item GET_MODE_CLASS (@var{m})
1281 Returns the mode class of mode @var{m}.
1282
1283 @findex GET_MODE_WIDER_MODE
1284 @item GET_MODE_WIDER_MODE (@var{m})
1285 Returns the next wider natural mode.  For example, the expression
1286 @code{GET_MODE_WIDER_MODE (QImode)} returns @code{HImode}.
1287
1288 @findex GET_MODE_SIZE
1289 @item GET_MODE_SIZE (@var{m})
1290 Returns the size in bytes of a datum of mode @var{m}.
1291
1292 @findex GET_MODE_BITSIZE
1293 @item GET_MODE_BITSIZE (@var{m})
1294 Returns the size in bits of a datum of mode @var{m}.
1295
1296 @findex GET_MODE_MASK
1297 @item GET_MODE_MASK (@var{m})
1298 Returns a bitmask containing 1 for all bits in a word that fit within
1299 mode @var{m}.  This macro can only be used for modes whose bitsize is
1300 less than or equal to @code{HOST_BITS_PER_INT}.
1301
1302 @findex GET_MODE_ALIGNMENT
1303 @item GET_MODE_ALIGNMENT (@var{m})
1304 Return the required alignment, in bits, for an object of mode @var{m}.
1305
1306 @findex GET_MODE_UNIT_SIZE
1307 @item GET_MODE_UNIT_SIZE (@var{m})
1308 Returns the size in bytes of the subunits of a datum of mode @var{m}.
1309 This is the same as @code{GET_MODE_SIZE} except in the case of complex
1310 modes.  For them, the unit size is the size of the real or imaginary
1311 part.
1312
1313 @findex GET_MODE_NUNITS
1314 @item GET_MODE_NUNITS (@var{m})
1315 Returns the number of units contained in a mode, i.e.,
1316 @code{GET_MODE_SIZE} divided by @code{GET_MODE_UNIT_SIZE}.
1317
1318 @findex GET_CLASS_NARROWEST_MODE
1319 @item GET_CLASS_NARROWEST_MODE (@var{c})
1320 Returns the narrowest mode in mode class @var{c}.
1321 @end table
1322
1323 @findex byte_mode
1324 @findex word_mode
1325 The global variables @code{byte_mode} and @code{word_mode} contain modes
1326 whose classes are @code{MODE_INT} and whose bitsizes are either
1327 @code{BITS_PER_UNIT} or @code{BITS_PER_WORD}, respectively.  On 32-bit
1328 machines, these are @code{QImode} and @code{SImode}, respectively.
1329
1330 @node Constants
1331 @section Constant Expression Types
1332 @cindex RTL constants
1333 @cindex RTL constant expression types
1334
1335 The simplest RTL expressions are those that represent constant values.
1336
1337 @table @code
1338 @findex const_int
1339 @item (const_int @var{i})
1340 This type of expression represents the integer value @var{i}.  @var{i}
1341 is customarily accessed with the macro @code{INTVAL} as in
1342 @code{INTVAL (@var{exp})}, which is equivalent to @code{XWINT (@var{exp}, 0)}.
1343
1344 Constants generated for modes with fewer bits than @code{HOST_WIDE_INT}
1345 must be sign extended to full width (e.g., with @code{gen_int_mode}).
1346
1347 @findex const0_rtx
1348 @findex const1_rtx
1349 @findex const2_rtx
1350 @findex constm1_rtx
1351 There is only one expression object for the integer value zero; it is
1352 the value of the variable @code{const0_rtx}.  Likewise, the only
1353 expression for integer value one is found in @code{const1_rtx}, the only
1354 expression for integer value two is found in @code{const2_rtx}, and the
1355 only expression for integer value negative one is found in
1356 @code{constm1_rtx}.  Any attempt to create an expression of code
1357 @code{const_int} and value zero, one, two or negative one will return
1358 @code{const0_rtx}, @code{const1_rtx}, @code{const2_rtx} or
1359 @code{constm1_rtx} as appropriate.
1360
1361 @findex const_true_rtx
1362 Similarly, there is only one object for the integer whose value is
1363 @code{STORE_FLAG_VALUE}.  It is found in @code{const_true_rtx}.  If
1364 @code{STORE_FLAG_VALUE} is one, @code{const_true_rtx} and
1365 @code{const1_rtx} will point to the same object.  If
1366 @code{STORE_FLAG_VALUE} is @minus{}1, @code{const_true_rtx} and
1367 @code{constm1_rtx} will point to the same object.
1368
1369 @findex const_double
1370 @item (const_double:@var{m} @var{addr} @var{i0} @var{i1} @dots{})
1371 Represents either a floating-point constant of mode @var{m} or an
1372 integer constant too large to fit into @code{HOST_BITS_PER_WIDE_INT}
1373 bits but small enough to fit within twice that number of bits (GCC
1374 does not provide a mechanism to represent even larger constants).  In
1375 the latter case, @var{m} will be @code{VOIDmode}.
1376
1377 @findex const_vector
1378 @item (const_vector:@var{m} [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
1379 Represents a vector constant.  The square brackets stand for the vector
1380 containing the constant elements.  @var{x0}, @var{x1} and so on are
1381 the @code{const_int} or @code{const_double} elements.
1382
1383 The number of units in a @code{const_vector} is obtained with the macro
1384 @code{CONST_VECTOR_NUNITS} as in @code{CONST_VECTOR_NUNITS (@var{v})}.
1385
1386 Individual elements in a vector constant are accessed with the macro
1387 @code{CONST_VECTOR_ELT} as in @code{CONST_VECTOR_ELT (@var{v}, @var{n})}
1388 where @var{v} is the vector constant and @var{n} is the element
1389 desired.
1390
1391 @findex CONST_DOUBLE_MEM
1392 @findex CONST_DOUBLE_CHAIN
1393 @var{addr} is used to contain the @code{mem} expression that corresponds
1394 to the location in memory that at which the constant can be found.  If
1395 it has not been allocated a memory location, but is on the chain of all
1396 @code{const_double} expressions in this compilation (maintained using an
1397 undisplayed field), @var{addr} contains @code{const0_rtx}.  If it is not
1398 on the chain, @var{addr} contains @code{cc0_rtx}.  @var{addr} is
1399 customarily accessed with the macro @code{CONST_DOUBLE_MEM} and the
1400 chain field via @code{CONST_DOUBLE_CHAIN}.
1401
1402 @findex CONST_DOUBLE_LOW
1403 If @var{m} is @code{VOIDmode}, the bits of the value are stored in
1404 @var{i0} and @var{i1}.  @var{i0} is customarily accessed with the macro
1405 @code{CONST_DOUBLE_LOW} and @var{i1} with @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.
1406
1407 If the constant is floating point (regardless of its precision), then
1408 the number of integers used to store the value depends on the size of
1409 @code{REAL_VALUE_TYPE} (@pxref{Floating Point}).  The integers
1410 represent a floating point number, but not precisely in the target
1411 machine's or host machine's floating point format.  To convert them to
1412 the precise bit pattern used by the target machine, use the macro
1413 @code{REAL_VALUE_TO_TARGET_DOUBLE} and friends (@pxref{Data Output}).
1414
1415 @findex CONST0_RTX
1416 @findex CONST1_RTX
1417 @findex CONST2_RTX
1418 The macro @code{CONST0_RTX (@var{mode})} refers to an expression with
1419 value 0 in mode @var{mode}.  If mode @var{mode} is of mode class
1420 @code{MODE_INT}, it returns @code{const0_rtx}.  If mode @var{mode} is of
1421 mode class @code{MODE_FLOAT}, it returns a @code{CONST_DOUBLE}
1422 expression in mode @var{mode}.  Otherwise, it returns a
1423 @code{CONST_VECTOR} expression in mode @var{mode}.  Similarly, the macro
1424 @code{CONST1_RTX (@var{mode})} refers to an expression with value 1 in
1425 mode @var{mode} and similarly for @code{CONST2_RTX}.  The
1426 @code{CONST1_RTX} and @code{CONST2_RTX} macros are undefined
1427 for vector modes.
1428
1429 @findex const_string
1430 @item (const_string @var{str})
1431 Represents a constant string with value @var{str}.  Currently this is
1432 used only for insn attributes (@pxref{Insn Attributes}) since constant
1433 strings in C are placed in memory.
1434
1435 @findex symbol_ref
1436 @item (symbol_ref:@var{mode} @var{symbol})
1437 Represents the value of an assembler label for data.  @var{symbol} is
1438 a string that describes the name of the assembler label.  If it starts
1439 with a @samp{*}, the label is the rest of @var{symbol} not including
1440 the @samp{*}.  Otherwise, the label is @var{symbol}, usually prefixed
1441 with @samp{_}.
1442
1443 The @code{symbol_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1444 Usually that is the only mode for which a symbol is directly valid.
1445
1446 @findex label_ref
1447 @item (label_ref:@var{mode} @var{label})
1448 Represents the value of an assembler label for code.  It contains one
1449 operand, an expression, which must be a @code{code_label} or a @code{note}
1450 of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} that appears in the instruction
1451 sequence to identify the place where the label should go.
1452
1453 The reason for using a distinct expression type for code label
1454 references is so that jump optimization can distinguish them.
1455
1456 The @code{label_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1457 Usually that is the only mode for which a label is directly valid.
1458
1459 @item (const:@var{m} @var{exp})
1460 Represents a constant that is the result of an assembly-time
1461 arithmetic computation.  The operand, @var{exp}, is an expression that
1462 contains only constants (@code{const_int}, @code{symbol_ref} and
1463 @code{label_ref} expressions) combined with @code{plus} and
1464 @code{minus}.  However, not all combinations are valid, since the
1465 assembler cannot do arbitrary arithmetic on relocatable symbols.
1466
1467 @var{m} should be @code{Pmode}.
1468
1469 @findex high
1470 @item (high:@var{m} @var{exp})
1471 Represents the high-order bits of @var{exp}, usually a
1472 @code{symbol_ref}.  The number of bits is machine-dependent and is
1473 normally the number of bits specified in an instruction that initializes
1474 the high order bits of a register.  It is used with @code{lo_sum} to
1475 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines to
1476 reference a global memory location.
1477
1478 @var{m} should be @code{Pmode}.
1479 @end table
1480
1481 @node Regs and Memory
1482 @section Registers and Memory
1483 @cindex RTL register expressions
1484 @cindex RTL memory expressions
1485
1486 Here are the RTL expression types for describing access to machine
1487 registers and to main memory.
1488
1489 @table @code
1490 @findex reg
1491 @cindex hard registers
1492 @cindex pseudo registers
1493 @item (reg:@var{m} @var{n})
1494 For small values of the integer @var{n} (those that are less than
1495 @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER}), this stands for a reference to machine
1496 register number @var{n}: a @dfn{hard register}.  For larger values of
1497 @var{n}, it stands for a temporary value or @dfn{pseudo register}.
1498 The compiler's strategy is to generate code assuming an unlimited
1499 number of such pseudo registers, and later convert them into hard
1500 registers or into memory references.
1501
1502 @var{m} is the machine mode of the reference.  It is necessary because
1503 machines can generally refer to each register in more than one mode.
1504 For example, a register may contain a full word but there may be
1505 instructions to refer to it as a half word or as a single byte, as
1506 well as instructions to refer to it as a floating point number of
1507 various precisions.
1508
1509 Even for a register that the machine can access in only one mode,
1510 the mode must always be specified.
1511
1512 The symbol @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER} is defined by the machine
1513 description, since the number of hard registers on the machine is an
1514 invariant characteristic of the machine.  Note, however, that not
1515 all of the machine registers must be general registers.  All the
1516 machine registers that can be used for storage of data are given
1517 hard register numbers, even those that can be used only in certain
1518 instructions or can hold only certain types of data.
1519
1520 A hard register may be accessed in various modes throughout one
1521 function, but each pseudo register is given a natural mode
1522 and is accessed only in that mode.  When it is necessary to describe
1523 an access to a pseudo register using a nonnatural mode, a @code{subreg}
1524 expression is used.
1525
1526 A @code{reg} expression with a machine mode that specifies more than
1527 one word of data may actually stand for several consecutive registers.
1528 If in addition the register number specifies a hardware register, then
1529 it actually represents several consecutive hardware registers starting
1530 with the specified one.
1531
1532 Each pseudo register number used in a function's RTL code is
1533 represented by a unique @code{reg} expression.
1534
1535 @findex FIRST_VIRTUAL_REGISTER
1536 @findex LAST_VIRTUAL_REGISTER
1537 Some pseudo register numbers, those within the range of
1538 @code{FIRST_VIRTUAL_REGISTER} to @code{LAST_VIRTUAL_REGISTER} only
1539 appear during the RTL generation phase and are eliminated before the
1540 optimization phases.  These represent locations in the stack frame that
1541 cannot be determined until RTL generation for the function has been
1542 completed.  The following virtual register numbers are defined:
1543
1544 @table @code
1545 @findex VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1546 @item VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1547 This points to the first word of the incoming arguments passed on the
1548 stack.  Normally these arguments are placed there by the caller, but the
1549 callee may have pushed some arguments that were previously passed in
1550 registers.
1551
1552 @cindex @code{FIRST_PARM_OFFSET} and virtual registers
1553 @cindex @code{ARG_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1554 When RTL generation is complete, this virtual register is replaced
1555 by the sum of the register given by @code{ARG_POINTER_REGNUM} and the
1556 value of @code{FIRST_PARM_OFFSET}.
1557
1558 @findex VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1559 @cindex @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} and virtual registers
1560 @item VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1561 If @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} is defined to a nonzero value, this points
1562 to immediately above the first variable on the stack.  Otherwise, it points
1563 to the first variable on the stack.
1564
1565 @cindex @code{STARTING_FRAME_OFFSET} and virtual registers
1566 @cindex @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1567 @code{VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM} is replaced with the sum of the
1568 register given by @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and the value
1569 @code{STARTING_FRAME_OFFSET}.
1570
1571 @findex VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1572 @item VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1573 This points to the location of dynamically allocated memory on the stack
1574 immediately after the stack pointer has been adjusted by the amount of
1575 memory desired.
1576
1577 @cindex @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET} and virtual registers
1578 @cindex @code{STACK_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1579 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1580 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET}.
1581
1582 @findex VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1583 @item VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1584 This points to the location in the stack at which outgoing arguments
1585 should be written when the stack is pre-pushed (arguments pushed using
1586 push insns should always use @code{STACK_POINTER_REGNUM}).
1587
1588 @cindex @code{STACK_POINTER_OFFSET} and virtual registers
1589 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1590 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_POINTER_OFFSET}.
1591 @end table
1592
1593 @findex subreg
1594 @item (subreg:@var{m} @var{reg} @var{bytenum})
1595 @code{subreg} expressions are used to refer to a register in a machine
1596 mode other than its natural one, or to refer to one register of
1597 a multi-part @code{reg} that actually refers to several registers.
1598
1599 Each pseudo-register has a natural mode.  If it is necessary to
1600 operate on it in a different mode---for example, to perform a fullword
1601 move instruction on a pseudo-register that contains a single
1602 byte---the pseudo-register must be enclosed in a @code{subreg}.  In
1603 such a case, @var{bytenum} is zero.
1604
1605 Usually @var{m} is at least as narrow as the mode of @var{reg}, in which
1606 case it is restricting consideration to only the bits of @var{reg} that
1607 are in @var{m}.
1608
1609 Sometimes @var{m} is wider than the mode of @var{reg}.  These
1610 @code{subreg} expressions are often called @dfn{paradoxical}.  They are
1611 used in cases where we want to refer to an object in a wider mode but do
1612 not care what value the additional bits have.  The reload pass ensures
1613 that paradoxical references are only made to hard registers.
1614
1615 The other use of @code{subreg} is to extract the individual registers of
1616 a multi-register value.  Machine modes such as @code{DImode} and
1617 @code{TImode} can indicate values longer than a word, values which
1618 usually require two or more consecutive registers.  To access one of the
1619 registers, use a @code{subreg} with mode @code{SImode} and a
1620 @var{bytenum} offset that says which register.
1621
1622 Storing in a non-paradoxical @code{subreg} has undefined results for
1623 bits belonging to the same word as the @code{subreg}.  This laxity makes
1624 it easier to generate efficient code for such instructions.  To
1625 represent an instruction that preserves all the bits outside of those in
1626 the @code{subreg}, use @code{strict_low_part} around the @code{subreg}.
1627
1628 @cindex @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1629 The compilation parameter @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says
1630 that byte number zero is part of the most significant word; otherwise,
1631 it is part of the least significant word.
1632
1633 @cindex @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1634 The compilation parameter @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says
1635 that byte number zero is the most significant byte within a word;
1636 otherwise, it is the least significant byte within a word.
1637
1638 @cindex @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}, (lack of) effect on @code{subreg}
1639 On a few targets, @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN} disagrees with
1640 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}.
1641 However, most parts of the compiler treat floating point values as if
1642 they had the same endianness as integer values.  This works because
1643 they handle them solely as a collection of integer values, with no
1644 particular numerical value.  Only real.c and the runtime libraries
1645 care about @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}.
1646
1647 @cindex combiner pass
1648 @cindex reload pass
1649 @cindex @code{subreg}, special reload handling
1650 Between the combiner pass and the reload pass, it is possible to have a
1651 paradoxical @code{subreg} which contains a @code{mem} instead of a
1652 @code{reg} as its first operand.  After the reload pass, it is also
1653 possible to have a non-paradoxical @code{subreg} which contains a
1654 @code{mem}; this usually occurs when the @code{mem} is a stack slot
1655 which replaced a pseudo register.
1656
1657 Note that it is not valid to access a @code{DFmode} value in @code{SFmode}
1658 using a @code{subreg}.  On some machines the most significant part of a
1659 @code{DFmode} value does not have the same format as a single-precision
1660 floating value.
1661
1662 It is also not valid to access a single word of a multi-word value in a
1663 hard register when less registers can hold the value than would be
1664 expected from its size.  For example, some 32-bit machines have
1665 floating-point registers that can hold an entire @code{DFmode} value.
1666 If register 10 were such a register @code{(subreg:SI (reg:DF 10) 4)}
1667 would be invalid because there is no way to convert that reference to
1668 a single machine register.  The reload pass prevents @code{subreg}
1669 expressions such as these from being formed.
1670
1671 @findex SUBREG_REG
1672 @findex SUBREG_BYTE
1673 The first operand of a @code{subreg} expression is customarily accessed
1674 with the @code{SUBREG_REG} macro and the second operand is customarily
1675 accessed with the @code{SUBREG_BYTE} macro.
1676
1677 @findex scratch
1678 @cindex scratch operands
1679 @item (scratch:@var{m})
1680 This represents a scratch register that will be required for the
1681 execution of a single instruction and not used subsequently.  It is
1682 converted into a @code{reg} by either the local register allocator or
1683 the reload pass.
1684
1685 @code{scratch} is usually present inside a @code{clobber} operation
1686 (@pxref{Side Effects}).
1687
1688 @findex cc0
1689 @cindex condition code register
1690 @item (cc0)
1691 This refers to the machine's condition code register.  It has no
1692 operands and may not have a machine mode.  There are two ways to use it:
1693
1694 @itemize @bullet
1695 @item
1696 To stand for a complete set of condition code flags.  This is best on
1697 most machines, where each comparison sets the entire series of flags.
1698
1699 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1700 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1701 instructions) and in comparison operators comparing against zero
1702 (@code{const_int} with value zero; that is to say, @code{const0_rtx}).
1703
1704 @item
1705 To stand for a single flag that is the result of a single condition.
1706 This is useful on machines that have only a single flag bit, and in
1707 which comparison instructions must specify the condition to test.
1708
1709 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1710 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1711 instructions) where the source is a comparison operator, and as the
1712 first operand of @code{if_then_else} (in a conditional branch).
1713 @end itemize
1714
1715 @findex cc0_rtx
1716 There is only one expression object of code @code{cc0}; it is the
1717 value of the variable @code{cc0_rtx}.  Any attempt to create an
1718 expression of code @code{cc0} will return @code{cc0_rtx}.
1719
1720 Instructions can set the condition code implicitly.  On many machines,
1721 nearly all instructions set the condition code based on the value that
1722 they compute or store.  It is not necessary to record these actions
1723 explicitly in the RTL because the machine description includes a
1724 prescription for recognizing the instructions that do so (by means of
1725 the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}).  @xref{Condition Code}.  Only
1726 instructions whose sole purpose is to set the condition code, and
1727 instructions that use the condition code, need mention @code{(cc0)}.
1728
1729 On some machines, the condition code register is given a register number
1730 and a @code{reg} is used instead of @code{(cc0)}.  This is usually the
1731 preferable approach if only a small subset of instructions modify the
1732 condition code.  Other machines store condition codes in general
1733 registers; in such cases a pseudo register should be used.
1734
1735 Some machines, such as the SPARC and RS/6000, have two sets of
1736 arithmetic instructions, one that sets and one that does not set the
1737 condition code.  This is best handled by normally generating the
1738 instruction that does not set the condition code, and making a pattern
1739 that both performs the arithmetic and sets the condition code register
1740 (which would not be @code{(cc0)} in this case).  For examples, search
1741 for @samp{addcc} and @samp{andcc} in @file{sparc.md}.
1742
1743 @findex pc
1744 @item (pc)
1745 @cindex program counter
1746 This represents the machine's program counter.  It has no operands and
1747 may not have a machine mode.  @code{(pc)} may be validly used only in
1748 certain specific contexts in jump instructions.
1749
1750 @findex pc_rtx
1751 There is only one expression object of code @code{pc}; it is the value
1752 of the variable @code{pc_rtx}.  Any attempt to create an expression of
1753 code @code{pc} will return @code{pc_rtx}.
1754
1755 All instructions that do not jump alter the program counter implicitly
1756 by incrementing it, but there is no need to mention this in the RTL@.
1757
1758 @findex mem
1759 @item (mem:@var{m} @var{addr} @var{alias})
1760 This RTX represents a reference to main memory at an address
1761 represented by the expression @var{addr}.  @var{m} specifies how large
1762 a unit of memory is accessed.  @var{alias} specifies an alias set for the
1763 reference.  In general two items are in different alias sets if they cannot
1764 reference the same memory address.
1765
1766 The construct @code{(mem:BLK (scratch))} is considered to alias all
1767 other memories.  Thus it may be used as a memory barrier in epilogue
1768 stack deallocation patterns.
1769
1770 @findex addressof
1771 @item (addressof:@var{m} @var{reg})
1772 This RTX represents a request for the address of register @var{reg}.  Its mode
1773 is always @code{Pmode}.  If there are any @code{addressof}
1774 expressions left in the function after CSE, @var{reg} is forced into the
1775 stack and the @code{addressof} expression is replaced with a @code{plus}
1776 expression for the address of its stack slot.
1777 @end table
1778
1779 @node Arithmetic
1780 @section RTL Expressions for Arithmetic
1781 @cindex arithmetic, in RTL
1782 @cindex math, in RTL
1783 @cindex RTL expressions for arithmetic
1784
1785 Unless otherwise specified, all the operands of arithmetic expressions
1786 must be valid for mode @var{m}.  An operand is valid for mode @var{m}
1787 if it has mode @var{m}, or if it is a @code{const_int} or
1788 @code{const_double} and @var{m} is a mode of class @code{MODE_INT}.
1789
1790 For commutative binary operations, constants should be placed in the
1791 second operand.
1792
1793 @table @code
1794 @findex plus
1795 @findex ss_plus
1796 @findex us_plus
1797 @cindex RTL sum
1798 @cindex RTL addition
1799 @cindex RTL addition with signed saturation
1800 @cindex RTL addition with unsigned saturation
1801 @item (plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1802 @itemx (ss_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1803 @itemx (us_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1804
1805 These three expressions all represent the sum of the values
1806 represented by @var{x} and @var{y} carried out in machine mode
1807 @var{m}.  They differ in their behavior on overflow of integer modes.
1808 @code{plus} wraps round modulo the width of @var{m}; @code{ss_plus}
1809 saturates at the maximum signed value representable in @var{m};
1810 @code{us_plus} saturates at the maximum unsigned value.
1811
1812 @c ??? What happens on overflow of floating point modes?
1813
1814 @findex lo_sum
1815 @item (lo_sum:@var{m} @var{x} @var{y})
1816
1817 This expression represents the sum of @var{x} and the low-order bits
1818 of @var{y}.  It is used with @code{high} (@pxref{Constants}) to
1819 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines
1820 to reference a global memory location.
1821
1822 The number of low order bits is machine-dependent but is
1823 normally the number of bits in a @code{Pmode} item minus the number of
1824 bits set by @code{high}.
1825
1826 @var{m} should be @code{Pmode}.
1827
1828 @findex minus
1829 @findex ss_minus
1830 @findex us_minus
1831 @cindex RTL difference
1832 @cindex RTL subtraction
1833 @cindex RTL subtraction with signed saturation
1834 @cindex RTL subtraction with unsigned saturation
1835 @item (minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1836 @itemx (ss_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1837 @itemx (us_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1838
1839 These three expressions represent the result of subtracting @var{y}
1840 from @var{x}, carried out in mode @var{M}.  Behavior on overflow is
1841 the same as for the three variants of @code{plus} (see above).
1842
1843 @findex compare
1844 @cindex RTL comparison
1845 @item (compare:@var{m} @var{x} @var{y})
1846 Represents the result of subtracting @var{y} from @var{x} for purposes
1847 of comparison.  The result is computed without overflow, as if with
1848 infinite precision.
1849
1850 Of course, machines can't really subtract with infinite precision.
1851 However, they can pretend to do so when only the sign of the result will
1852 be used, which is the case when the result is stored in the condition
1853 code.  And that is the @emph{only} way this kind of expression may
1854 validly be used: as a value to be stored in the condition codes, either
1855 @code{(cc0)} or a register.  @xref{Comparisons}.
1856
1857 The mode @var{m} is not related to the modes of @var{x} and @var{y}, but
1858 instead is the mode of the condition code value.  If @code{(cc0)} is
1859 used, it is @code{VOIDmode}.  Otherwise it is some mode in class
1860 @code{MODE_CC}, often @code{CCmode}.  @xref{Condition Code}.  If @var{m}
1861 is @code{VOIDmode} or @code{CCmode}, the operation returns sufficient
1862 information (in an unspecified format) so that any comparison operator
1863 can be applied to the result of the @code{COMPARE} operation.  For other
1864 modes in class @code{MODE_CC}, the operation only returns a subset of
1865 this information.
1866
1867 Normally, @var{x} and @var{y} must have the same mode.  Otherwise,
1868 @code{compare} is valid only if the mode of @var{x} is in class
1869 @code{MODE_INT} and @var{y} is a @code{const_int} or
1870 @code{const_double} with mode @code{VOIDmode}.  The mode of @var{x}
1871 determines what mode the comparison is to be done in; thus it must not
1872 be @code{VOIDmode}.
1873
1874 If one of the operands is a constant, it should be placed in the
1875 second operand and the comparison code adjusted as appropriate.
1876
1877 A @code{compare} specifying two @code{VOIDmode} constants is not valid
1878 since there is no way to know in what mode the comparison is to be
1879 performed; the comparison must either be folded during the compilation
1880 or the first operand must be loaded into a register while its mode is
1881 still known.
1882
1883 @findex neg
1884 @findex ss_neg
1885 @cindex negation
1886 @cindex negation with signed saturation
1887 @item (neg:@var{m} @var{x})
1888 @itemx (ss_neg:@var{m} @var{x})
1889 These two expressions represent the negation (subtraction from zero) of
1890 the value represented by @var{x}, carried out in mode @var{m}.  They
1891 differ in the behavior on overflow of integer modes.  In the case of
1892 @code{neg}, the negation of the operand may be a number not representable
1893 in mode @var{m}, in which case it is truncated to @var{m}.  @code{ss_neg}
1894 ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum or minimum
1895 representable value.
1896
1897 @findex mult
1898 @cindex multiplication
1899 @cindex product
1900 @item (mult:@var{m} @var{x} @var{y})
1901 Represents the signed product of the values represented by @var{x} and
1902 @var{y} carried out in machine mode @var{m}.
1903
1904 Some machines support a multiplication that generates a product wider
1905 than the operands.  Write the pattern for this as
1906
1907 @smallexample
1908 (mult:@var{m} (sign_extend:@var{m} @var{x}) (sign_extend:@var{m} @var{y}))
1909 @end smallexample
1910
1911 where @var{m} is wider than the modes of @var{x} and @var{y}, which need
1912 not be the same.
1913
1914 For unsigned widening multiplication, use the same idiom, but with
1915 @code{zero_extend} instead of @code{sign_extend}.
1916
1917 @findex div
1918 @cindex division
1919 @cindex signed division
1920 @cindex quotient
1921 @item (div:@var{m} @var{x} @var{y})
1922 Represents the quotient in signed division of @var{x} by @var{y},
1923 carried out in machine mode @var{m}.  If @var{m} is a floating point
1924 mode, it represents the exact quotient; otherwise, the integerized
1925 quotient.
1926
1927 Some machines have division instructions in which the operands and
1928 quotient widths are not all the same; you should represent
1929 such instructions using @code{truncate} and @code{sign_extend} as in,
1930
1931 @smallexample
1932 (truncate:@var{m1} (div:@var{m2} @var{x} (sign_extend:@var{m2} @var{y})))
1933 @end smallexample
1934
1935 @findex udiv
1936 @cindex unsigned division
1937 @cindex division
1938 @item (udiv:@var{m} @var{x} @var{y})
1939 Like @code{div} but represents unsigned division.
1940
1941 @findex mod
1942 @findex umod
1943 @cindex remainder
1944 @cindex division
1945 @item (mod:@var{m} @var{x} @var{y})
1946 @itemx (umod:@var{m} @var{x} @var{y})
1947 Like @code{div} and @code{udiv} but represent the remainder instead of
1948 the quotient.
1949
1950 @findex smin
1951 @findex smax
1952 @cindex signed minimum
1953 @cindex signed maximum
1954 @item (smin:@var{m} @var{x} @var{y})
1955 @itemx (smax:@var{m} @var{x} @var{y})
1956 Represents the smaller (for @code{smin}) or larger (for @code{smax}) of
1957 @var{x} and @var{y}, interpreted as signed values in mode @var{m}.
1958 When used with floating point, if both operands are zeros, or if either
1959 operand is @code{NaN}, then it is unspecified which of the two operands
1960 is returned as the result.
1961
1962 @findex umin
1963 @findex umax
1964 @cindex unsigned minimum and maximum
1965 @item (umin:@var{m} @var{x} @var{y})
1966 @itemx (umax:@var{m} @var{x} @var{y})
1967 Like @code{smin} and @code{smax}, but the values are interpreted as unsigned
1968 integers.
1969
1970 @findex not
1971 @cindex complement, bitwise
1972 @cindex bitwise complement
1973 @item (not:@var{m} @var{x})
1974 Represents the bitwise complement of the value represented by @var{x},
1975 carried out in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
1976
1977 @findex and
1978 @cindex logical-and, bitwise
1979 @cindex bitwise logical-and
1980 @item (and:@var{m} @var{x} @var{y})
1981 Represents the bitwise logical-and of the values represented by
1982 @var{x} and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be
1983 a fixed-point machine mode.
1984
1985 @findex ior
1986 @cindex inclusive-or, bitwise
1987 @cindex bitwise inclusive-or
1988 @item (ior:@var{m} @var{x} @var{y})
1989 Represents the bitwise inclusive-or of the values represented by @var{x}
1990 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
1991 fixed-point mode.
1992
1993 @findex xor
1994 @cindex exclusive-or, bitwise
1995 @cindex bitwise exclusive-or
1996 @item (xor:@var{m} @var{x} @var{y})
1997 Represents the bitwise exclusive-or of the values represented by @var{x}
1998 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
1999 fixed-point mode.
2000
2001 @findex ashift
2002 @findex ss_ashift
2003 @cindex left shift
2004 @cindex shift
2005 @cindex arithmetic shift
2006 @cindex arithmetic shift with signed saturation
2007 @item (ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2008 @itemx (ss_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2009 These two expressions represent the result of arithmetically shifting @var{x}
2010 left by @var{c} places.  They differ in their behavior on overflow of integer
2011 modes.  An @code{ashift} operation is a plain shift with no special behavior
2012 in case of a change in the sign bit; @code{ss_ashift} saturates to the minimum
2013 or maximum representable value if any of the bits shifted out differs from the
2014 final sign bit.
2015
2016 @var{x} have mode @var{m}, a fixed-point machine mode.  @var{c}
2017 be a fixed-point mode or be a constant with mode @code{VOIDmode}; which
2018 mode is determined by the mode called for in the machine description
2019 entry for the left-shift instruction.  For example, on the VAX, the mode
2020 of @var{c} is @code{QImode} regardless of @var{m}.
2021
2022 @findex lshiftrt
2023 @cindex right shift
2024 @findex ashiftrt
2025 @item (lshiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2026 @itemx (ashiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2027 Like @code{ashift} but for right shift.  Unlike the case for left shift,
2028 these two operations are distinct.
2029
2030 @findex rotate
2031 @cindex rotate
2032 @cindex left rotate
2033 @findex rotatert
2034 @cindex right rotate
2035 @item (rotate:@var{m} @var{x} @var{c})
2036 @itemx (rotatert:@var{m} @var{x} @var{c})
2037 Similar but represent left and right rotate.  If @var{c} is a constant,
2038 use @code{rotate}.
2039
2040 @findex abs
2041 @cindex absolute value
2042 @item (abs:@var{m} @var{x})
2043 Represents the absolute value of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2044
2045 @findex sqrt
2046 @cindex square root
2047 @item (sqrt:@var{m} @var{x})
2048 Represents the square root of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2049 Most often @var{m} will be a floating point mode.
2050
2051 @findex ffs
2052 @item (ffs:@var{m} @var{x})
2053 Represents one plus the index of the least significant 1-bit in
2054 @var{x}, represented as an integer of mode @var{m}.  (The value is
2055 zero if @var{x} is zero.)  The mode of @var{x} need not be @var{m};
2056 depending on the target machine, various mode combinations may be
2057 valid.
2058
2059 @findex clz
2060 @item (clz:@var{m} @var{x})
2061 Represents the number of leading 0-bits in @var{x}, represented as an
2062 integer of mode @var{m}, starting at the most significant bit position.
2063 If @var{x} is zero, the value is determined by
2064 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO}.  Note that this is one of
2065 the few expressions that is not invariant under widening.  The mode of
2066 @var{x} will usually be an integer mode.
2067
2068 @findex ctz
2069 @item (ctz:@var{m} @var{x})
2070 Represents the number of trailing 0-bits in @var{x}, represented as an
2071 integer of mode @var{m}, starting at the least significant bit position.
2072 If @var{x} is zero, the value is determined by
2073 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO}.  Except for this case,
2074 @code{ctz(x)} is equivalent to @code{ffs(@var{x}) - 1}.  The mode of
2075 @var{x} will usually be an integer mode.
2076
2077 @findex popcount
2078 @item (popcount:@var{m} @var{x})
2079 Represents the number of 1-bits in @var{x}, represented as an integer of
2080 mode @var{m}.  The mode of @var{x} will usually be an integer mode.
2081
2082 @findex parity
2083 @item (parity:@var{m} @var{x})
2084 Represents the number of 1-bits modulo 2 in @var{x}, represented as an
2085 integer of mode @var{m}.  The mode of @var{x} will usually be an integer
2086 mode.
2087 @end table
2088
2089 @node Comparisons
2090 @section Comparison Operations
2091 @cindex RTL comparison operations
2092
2093 Comparison operators test a relation on two operands and are considered
2094 to represent a machine-dependent nonzero value described by, but not
2095 necessarily equal to, @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2096 if the relation holds, or zero if it does not, for comparison operators
2097 whose results have a `MODE_INT' mode,
2098 @code{FLOAT_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}) if the relation holds, or
2099 zero if it does not, for comparison operators that return floating-point
2100 values, and a vector of either @code{VECTOR_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2101 if the relation holds, or of zeros if it does not, for comparison operators
2102 that return vector results.
2103 The mode of the comparison operation is independent of the mode
2104 of the data being compared.  If the comparison operation is being tested
2105 (e.g., the first operand of an @code{if_then_else}), the mode must be
2106 @code{VOIDmode}.
2107
2108 @cindex condition codes
2109 There are two ways that comparison operations may be used.  The
2110 comparison operators may be used to compare the condition codes
2111 @code{(cc0)} against zero, as in @code{(eq (cc0) (const_int 0))}.  Such
2112 a construct actually refers to the result of the preceding instruction
2113 in which the condition codes were set.  The instruction setting the
2114 condition code must be adjacent to the instruction using the condition
2115 code; only @code{note} insns may separate them.
2116
2117 Alternatively, a comparison operation may directly compare two data
2118 objects.  The mode of the comparison is determined by the operands; they
2119 must both be valid for a common machine mode.  A comparison with both
2120 operands constant would be invalid as the machine mode could not be
2121 deduced from it, but such a comparison should never exist in RTL due to
2122 constant folding.
2123
2124 In the example above, if @code{(cc0)} were last set to
2125 @code{(compare @var{x} @var{y})}, the comparison operation is
2126 identical to @code{(eq @var{x} @var{y})}.  Usually only one style
2127 of comparisons is supported on a particular machine, but the combine
2128 pass will try to merge the operations to produce the @code{eq} shown
2129 in case it exists in the context of the particular insn involved.
2130
2131 Inequality comparisons come in two flavors, signed and unsigned.  Thus,
2132 there are distinct expression codes @code{gt} and @code{gtu} for signed and
2133 unsigned greater-than.  These can produce different results for the same
2134 pair of integer values: for example, 1 is signed greater-than @minus{}1 but not
2135 unsigned greater-than, because @minus{}1 when regarded as unsigned is actually
2136 @code{0xffffffff} which is greater than 1.
2137
2138 The signed comparisons are also used for floating point values.  Floating
2139 point comparisons are distinguished by the machine modes of the operands.
2140
2141 @table @code
2142 @findex eq
2143 @cindex equal
2144 @item (eq:@var{m} @var{x} @var{y})
2145 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2146 are equal, otherwise 0.
2147
2148 @findex ne
2149 @cindex not equal
2150 @item (ne:@var{m} @var{x} @var{y})
2151 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2152 are not equal, otherwise 0.
2153
2154 @findex gt
2155 @cindex greater than
2156 @item (gt:@var{m} @var{x} @var{y})
2157 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the @var{x} is greater than @var{y}.  If they
2158 are fixed-point, the comparison is done in a signed sense.
2159
2160 @findex gtu
2161 @cindex greater than
2162 @cindex unsigned greater than
2163 @item (gtu:@var{m} @var{x} @var{y})
2164 Like @code{gt} but does unsigned comparison, on fixed-point numbers only.
2165
2166 @findex lt
2167 @cindex less than
2168 @findex ltu
2169 @cindex unsigned less than
2170 @item (lt:@var{m} @var{x} @var{y})
2171 @itemx (ltu:@var{m} @var{x} @var{y})
2172 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than''.
2173
2174 @findex ge
2175 @cindex greater than
2176 @findex geu
2177 @cindex unsigned greater than
2178 @item (ge:@var{m} @var{x} @var{y})
2179 @itemx (geu:@var{m} @var{x} @var{y})
2180 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``greater than or equal''.
2181
2182 @findex le
2183 @cindex less than or equal
2184 @findex leu
2185 @cindex unsigned less than
2186 @item (le:@var{m} @var{x} @var{y})
2187 @itemx (leu:@var{m} @var{x} @var{y})
2188 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than or equal''.
2189
2190 @findex if_then_else
2191 @item (if_then_else @var{cond} @var{then} @var{else})
2192 This is not a comparison operation but is listed here because it is
2193 always used in conjunction with a comparison operation.  To be
2194 precise, @var{cond} is a comparison expression.  This expression
2195 represents a choice, according to @var{cond}, between the value
2196 represented by @var{then} and the one represented by @var{else}.
2197
2198 On most machines, @code{if_then_else} expressions are valid only
2199 to express conditional jumps.
2200
2201 @findex cond
2202 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @var{test2} @var{value2} @dots{}] @var{default})
2203 Similar to @code{if_then_else}, but more general.  Each of @var{test1},
2204 @var{test2}, @dots{} is performed in turn.  The result of this expression is
2205 the @var{value} corresponding to the first nonzero test, or @var{default} if
2206 none of the tests are nonzero expressions.
2207
2208 This is currently not valid for instruction patterns and is supported only
2209 for insn attributes.  @xref{Insn Attributes}.
2210 @end table
2211
2212 @node Bit-Fields
2213 @section Bit-Fields
2214 @cindex bit-fields
2215
2216 Special expression codes exist to represent bit-field instructions.
2217
2218 @table @code
2219 @findex sign_extract
2220 @cindex @code{BITS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{sign_extract}
2221 @item (sign_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2222 This represents a reference to a sign-extended bit-field contained or
2223 starting in @var{loc} (a memory or register reference).  The bit-field
2224 is @var{size} bits wide and starts at bit @var{pos}.  The compilation
2225 option @code{BITS_BIG_ENDIAN} says which end of the memory unit
2226 @var{pos} counts from.
2227
2228 If @var{loc} is in memory, its mode must be a single-byte integer mode.
2229 If @var{loc} is in a register, the mode to use is specified by the
2230 operand of the @code{insv} or @code{extv} pattern
2231 (@pxref{Standard Names}) and is usually a full-word integer mode,
2232 which is the default if none is specified.
2233
2234 The mode of @var{pos} is machine-specific and is also specified
2235 in the @code{insv} or @code{extv} pattern.
2236
2237 The mode @var{m} is the same as the mode that would be used for
2238 @var{loc} if it were a register.
2239
2240 A @code{sign_extract} can not appear as an lvalue, or part thereof,
2241 in RTL.
2242
2243 @findex zero_extract
2244 @item (zero_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2245 Like @code{sign_extract} but refers to an unsigned or zero-extended
2246 bit-field.  The same sequence of bits are extracted, but they
2247 are filled to an entire word with zeros instead of by sign-extension.
2248
2249 Unlike @code{sign_extract}, this type of expressions can be lvalues
2250 in RTL; they may appear on the left side of an assignment, indicating
2251 insertion of a value into the specified bit-field.
2252 @end table
2253
2254 @node Vector Operations
2255 @section Vector Operations
2256 @cindex vector operations
2257
2258 All normal RTL expressions can be used with vector modes; they are
2259 interpreted as operating on each part of the vector independently.
2260 Additionally, there are a few new expressions to describe specific vector
2261 operations.
2262
2263 @table @code
2264 @findex vec_merge
2265 @item (vec_merge:@var{m} @var{vec1} @var{vec2} @var{items})
2266 This describes a merge operation between two vectors.  The result is a vector
2267 of mode @var{m}; its elements are selected from either @var{vec1} or
2268 @var{vec2}.  Which elements are selected is described by @var{items}, which
2269 is a bit mask represented by a @code{const_int}; a zero bit indicates the
2270 corresponding element in the result vector is taken from @var{vec2} while
2271 a set bit indicates it is taken from @var{vec1}.
2272
2273 @findex vec_select
2274 @item (vec_select:@var{m} @var{vec1} @var{selection})
2275 This describes an operation that selects parts of a vector.  @var{vec1} is
2276 the source vector, @var{selection} is a @code{parallel} that contains a
2277 @code{const_int} for each of the subparts of the result vector, giving the
2278 number of the source subpart that should be stored into it.
2279
2280 @findex vec_concat
2281 @item (vec_concat:@var{m} @var{vec1} @var{vec2})
2282 Describes a vector concat operation.  The result is a concatenation of the
2283 vectors @var{vec1} and @var{vec2}; its length is the sum of the lengths of
2284 the two inputs.
2285
2286 @findex vec_duplicate
2287 @item (vec_duplicate:@var{m} @var{vec})
2288 This operation converts a small vector into a larger one by duplicating the
2289 input values.  The output vector mode must have the same submodes as the
2290 input vector mode, and the number of output parts must be an integer multiple
2291 of the number of input parts.
2292
2293 @end table
2294
2295 @node Conversions
2296 @section Conversions
2297 @cindex conversions
2298 @cindex machine mode conversions
2299
2300 All conversions between machine modes must be represented by
2301 explicit conversion operations.  For example, an expression
2302 which is the sum of a byte and a full word cannot be written as
2303 @code{(plus:SI (reg:QI 34) (reg:SI 80))} because the @code{plus}
2304 operation requires two operands of the same machine mode.
2305 Therefore, the byte-sized operand is enclosed in a conversion
2306 operation, as in
2307
2308 @smallexample
2309 (plus:SI (sign_extend:SI (reg:QI 34)) (reg:SI 80))
2310 @end smallexample
2311
2312 The conversion operation is not a mere placeholder, because there
2313 may be more than one way of converting from a given starting mode
2314 to the desired final mode.  The conversion operation code says how
2315 to do it.
2316
2317 For all conversion operations, @var{x} must not be @code{VOIDmode}
2318 because the mode in which to do the conversion would not be known.
2319 The conversion must either be done at compile-time or @var{x}
2320 must be placed into a register.
2321
2322 @table @code
2323 @findex sign_extend
2324 @item (sign_extend:@var{m} @var{x})
2325 Represents the result of sign-extending the value @var{x}
2326 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2327 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2328
2329 @findex zero_extend
2330 @item (zero_extend:@var{m} @var{x})
2331 Represents the result of zero-extending the value @var{x}
2332 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2333 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2334
2335 @findex float_extend
2336 @item (float_extend:@var{m} @var{x})
2337 Represents the result of extending the value @var{x}
2338 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2339 and @var{x} a floating point value of a mode narrower than @var{m}.
2340
2341 @findex truncate
2342 @item (truncate:@var{m} @var{x})
2343 Represents the result of truncating the value @var{x}
2344 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2345 and @var{x} a fixed-point value of a mode wider than @var{m}.
2346
2347 @findex ss_truncate
2348 @item (ss_truncate:@var{m} @var{x})
2349 Represents the result of truncating the value @var{x}
2350 to machine mode @var{m}, using signed saturation in the case of
2351 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2352 modes.
2353
2354 @findex us_truncate
2355 @item (us_truncate:@var{m} @var{x})
2356 Represents the result of truncating the value @var{x}
2357 to machine mode @var{m}, using unsigned saturation in the case of
2358 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2359 modes.
2360
2361 @findex float_truncate
2362 @item (float_truncate:@var{m} @var{x})
2363 Represents the result of truncating the value @var{x}
2364 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2365 and @var{x} a floating point value of a mode wider than @var{m}.
2366
2367 @findex float
2368 @item (float:@var{m} @var{x})
2369 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2370 regarded as signed, to floating point mode @var{m}.
2371
2372 @findex unsigned_float
2373 @item (unsigned_float:@var{m} @var{x})
2374 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2375 regarded as unsigned, to floating point mode @var{m}.
2376
2377 @findex fix
2378 @item (fix:@var{m} @var{x})
2379 When @var{m} is a fixed point mode, represents the result of
2380 converting floating point value @var{x} to mode @var{m}, regarded as
2381 signed.  How rounding is done is not specified, so this operation may
2382 be used validly in compiling C code only for integer-valued operands.
2383
2384 @findex unsigned_fix
2385 @item (unsigned_fix:@var{m} @var{x})
2386 Represents the result of converting floating point value @var{x} to
2387 fixed point mode @var{m}, regarded as unsigned.  How rounding is done
2388 is not specified.
2389
2390 @findex fix
2391 @item (fix:@var{m} @var{x})
2392 When @var{m} is a floating point mode, represents the result of
2393 converting floating point value @var{x} (valid for mode @var{m}) to an
2394 integer, still represented in floating point mode @var{m}, by rounding
2395 towards zero.
2396 @end table
2397
2398 @node RTL Declarations
2399 @section Declarations
2400 @cindex RTL declarations
2401 @cindex declarations, RTL
2402
2403 Declaration expression codes do not represent arithmetic operations
2404 but rather state assertions about their operands.
2405
2406 @table @code
2407 @findex strict_low_part
2408 @cindex @code{subreg}, in @code{strict_low_part}
2409 @item (strict_low_part (subreg:@var{m} (reg:@var{n} @var{r}) 0))
2410 This expression code is used in only one context: as the destination operand of a
2411 @code{set} expression.  In addition, the operand of this expression
2412 must be a non-paradoxical @code{subreg} expression.
2413
2414 The presence of @code{strict_low_part} says that the part of the
2415 register which is meaningful in mode @var{n}, but is not part of
2416 mode @var{m}, is not to be altered.  Normally, an assignment to such
2417 a subreg is allowed to have undefined effects on the rest of the
2418 register when @var{m} is less than a word.
2419 @end table
2420
2421 @node Side Effects
2422 @section Side Effect Expressions
2423 @cindex RTL side effect expressions
2424
2425 The expression codes described so far represent values, not actions.
2426 But machine instructions never produce values; they are meaningful
2427 only for their side effects on the state of the machine.  Special
2428 expression codes are used to represent side effects.
2429
2430 The body of an instruction is always one of these side effect codes;
2431 the codes described above, which represent values, appear only as
2432 the operands of these.
2433
2434 @table @code
2435 @findex set
2436 @item (set @var{lval} @var{x})
2437 Represents the action of storing the value of @var{x} into the place
2438 represented by @var{lval}.  @var{lval} must be an expression
2439 representing a place that can be stored in: @code{reg} (or @code{subreg},
2440 @code{strict_low_part} or @code{zero_extract}), @code{mem}, @code{pc},
2441 @code{parallel}, or @code{cc0}.
2442
2443 If @var{lval} is a @code{reg}, @code{subreg} or @code{mem}, it has a
2444 machine mode; then @var{x} must be valid for that mode.
2445
2446 If @var{lval} is a @code{reg} whose machine mode is less than the full
2447 width of the register, then it means that the part of the register
2448 specified by the machine mode is given the specified value and the
2449 rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
2450 @var{lval} is a @code{subreg} whose machine mode is narrower than
2451 the mode of the register, the rest of the register can be changed in
2452 an undefined way.
2453
2454 If @var{lval} is a @code{strict_low_part} of a subreg, then the part
2455 of the register specified by the machine mode of the @code{subreg} is
2456 given the value @var{x} and the rest of the register is not changed.
2457
2458 If @var{lval} is a @code{zero_extract}, then the referenced part of
2459 the bit-field (a memory or register reference) specified by the
2460 @code{zero_extract} is given the value @var{x} and the rest of the
2461 bit-field is not changed.  Note that @code{sign_extract} can not
2462 appear in @var{lval}.
2463
2464 If @var{lval} is @code{(cc0)}, it has no machine mode, and @var{x} may
2465 be either a @code{compare} expression or a value that may have any mode.
2466 The latter case represents a ``test'' instruction.  The expression
2467 @code{(set (cc0) (reg:@var{m} @var{n}))} is equivalent to
2468 @code{(set (cc0) (compare (reg:@var{m} @var{n}) (const_int 0)))}.
2469 Use the former expression to save space during the compilation.
2470
2471 If @var{lval} is a @code{parallel}, it is used to represent the case of
2472 a function returning a structure in multiple registers.  Each element
2473 of the @code{parallel} is an @code{expr_list} whose first operand is a
2474 @code{reg} and whose second operand is a @code{const_int} representing the
2475 offset (in bytes) into the structure at which the data in that register
2476 corresponds.  The first element may be null to indicate that the structure
2477 is also passed partly in memory.
2478
2479 @cindex jump instructions and @code{set}
2480 @cindex @code{if_then_else} usage
2481 If @var{lval} is @code{(pc)}, we have a jump instruction, and the
2482 possibilities for @var{x} are very limited.  It may be a
2483 @code{label_ref} expression (unconditional jump).  It may be an
2484 @code{if_then_else} (conditional jump), in which case either the
2485 second or the third operand must be @code{(pc)} (for the case which
2486 does not jump) and the other of the two must be a @code{label_ref}
2487 (for the case which does jump).  @var{x} may also be a @code{mem} or
2488 @code{(plus:SI (pc) @var{y})}, where @var{y} may be a @code{reg} or a
2489 @code{mem}; these unusual patterns are used to represent jumps through
2490 branch tables.
2491
2492 If @var{lval} is neither @code{(cc0)} nor @code{(pc)}, the mode of
2493 @var{lval} must not be @code{VOIDmode} and the mode of @var{x} must be
2494 valid for the mode of @var{lval}.
2495
2496 @findex SET_DEST
2497 @findex SET_SRC
2498 @var{lval} is customarily accessed with the @code{SET_DEST} macro and
2499 @var{x} with the @code{SET_SRC} macro.
2500
2501 @findex return
2502 @item (return)
2503 As the sole expression in a pattern, represents a return from the
2504 current function, on machines where this can be done with one
2505 instruction, such as VAXen.  On machines where a multi-instruction
2506 ``epilogue'' must be executed in order to return from the function,
2507 returning is done by jumping to a label which precedes the epilogue, and
2508 the @code{return} expression code is never used.
2509
2510 Inside an @code{if_then_else} expression, represents the value to be
2511 placed in @code{pc} to return to the caller.
2512
2513 Note that an insn pattern of @code{(return)} is logically equivalent to
2514 @code{(set (pc) (return))}, but the latter form is never used.
2515
2516 @findex call
2517 @item (call @var{function} @var{nargs})
2518 Represents a function call.  @var{function} is a @code{mem} expression
2519 whose address is the address of the function to be called.
2520 @var{nargs} is an expression which can be used for two purposes: on
2521 some machines it represents the number of bytes of stack argument; on
2522 others, it represents the number of argument registers.
2523
2524 Each machine has a standard machine mode which @var{function} must
2525 have.  The machine description defines macro @code{FUNCTION_MODE} to
2526 expand into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
2527 specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
2528 allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
2529 addressed.
2530
2531 @findex clobber
2532 @item (clobber @var{x})
2533 Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
2534 undescribed value into @var{x}, which must be a @code{reg},
2535 @code{scratch}, @code{parallel} or @code{mem} expression.
2536
2537 One place this is used is in string instructions that store standard
2538 values into particular hard registers.  It may not be worth the
2539 trouble to describe the values that are stored, but it is essential to
2540 inform the compiler that the registers will be altered, lest it
2541 attempt to keep data in them across the string instruction.
2542
2543 If @var{x} is @code{(mem:BLK (const_int 0))} or
2544 @code{(mem:BLK (scratch))}, it means that all memory
2545 locations must be presumed clobbered.  If @var{x} is a @code{parallel},
2546 it has the same meaning as a @code{parallel} in a @code{set} expression.
2547
2548 Note that the machine description classifies certain hard registers as
2549 ``call-clobbered''.  All function call instructions are assumed by
2550 default to clobber these registers, so there is no need to use
2551 @code{clobber} expressions to indicate this fact.  Also, each function
2552 call is assumed to have the potential to alter any memory location,
2553 unless the function is declared @code{const}.
2554
2555 If the last group of expressions in a @code{parallel} are each a
2556 @code{clobber} expression whose arguments are @code{reg} or
2557 @code{match_scratch} (@pxref{RTL Template}) expressions, the combiner
2558 phase can add the appropriate @code{clobber} expressions to an insn it
2559 has constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
2560
2561 This feature can be used, for example, on a machine that whose multiply
2562 and add instructions don't use an MQ register but which has an
2563 add-accumulate instruction that does clobber the MQ register.  Similarly,
2564 a combined instruction might require a temporary register while the
2565 constituent instructions might not.
2566
2567 When a @code{clobber} expression for a register appears inside a
2568 @code{parallel} with other side effects, the register allocator
2569 guarantees that the register is unoccupied both before and after that
2570 insn.  However, the reload phase may allocate a register used for one of
2571 the inputs unless the @samp{&} constraint is specified for the selected
2572 alternative (@pxref{Modifiers}).  You can clobber either a specific hard
2573 register, a pseudo register, or a @code{scratch} expression; in the
2574 latter two cases, GCC will allocate a hard register that is available
2575 there for use as a temporary.
2576
2577 For instructions that require a temporary register, you should use
2578 @code{scratch} instead of a pseudo-register because this will allow the
2579 combiner phase to add the @code{clobber} when required.  You do this by
2580 coding (@code{clobber} (@code{match_scratch} @dots{})).  If you do
2581 clobber a pseudo register, use one which appears nowhere else---generate
2582 a new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE@.
2583
2584 There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
2585 @code{parallel}: when one of the input operands of the insn is also
2586 clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo register in
2587 the clobber and elsewhere in the insn produces the expected results.
2588
2589 @findex use
2590 @item (use @var{x})
2591 Represents the use of the value of @var{x}.  It indicates that the
2592 value in @var{x} at this point in the program is needed, even though
2593 it may not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will
2594 not attempt to delete previous instructions whose only effect is to
2595 store a value in @var{x}.  @var{x} must be a @code{reg} expression.
2596
2597 In some situations, it may be tempting to add a @code{use} of a
2598 register in a @code{parallel} to describe a situation where the value
2599 of a special register will modify the behavior of the instruction.
2600 An hypothetical example might be a pattern for an addition that can
2601 either wrap around or use saturating addition depending on the value
2602 of a special control register:
2603
2604 @smallexample
2605 (parallel [(set (reg:SI 2) (unspec:SI [(reg:SI 3)
2606                                        (reg:SI 4)] 0))
2607            (use (reg:SI 1))])
2608 @end smallexample
2609
2610 @noindent
2611
2612 This will not work, several of the optimizers only look at expressions
2613 locally; it is very likely that if you have multiple insns with
2614 identical inputs to the @code{unspec}, they will be optimized away even
2615 if register 1 changes in between.
2616
2617 This means that @code{use} can @emph{only} be used to describe
2618 that the register is live.  You should think twice before adding
2619 @code{use} statements, more often you will want to use @code{unspec}
2620 instead.  The @code{use} RTX is most commonly useful to describe that
2621 a fixed register is implicitly used in an insn.  It is also safe to use
2622 in patterns where the compiler knows for other reasons that the result
2623 of the whole pattern is variable, such as @samp{movmem@var{m}} or
2624 @samp{call} patterns.
2625
2626 During the reload phase, an insn that has a @code{use} as pattern
2627 can carry a reg_equal note.  These @code{use} insns will be deleted
2628 before the reload phase exits.
2629
2630 During the delayed branch scheduling phase, @var{x} may be an insn.
2631 This indicates that @var{x} previously was located at this place in the
2632 code and its data dependencies need to be taken into account.  These
2633 @code{use} insns will be deleted before the delayed branch scheduling
2634 phase exits.
2635
2636 @findex parallel
2637 @item (parallel [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
2638 Represents several side effects performed in parallel.  The square
2639 brackets stand for a vector; the operand of @code{parallel} is a
2640 vector of expressions.  @var{x0}, @var{x1} and so on are individual
2641 side effect expressions---expressions of code @code{set}, @code{call},
2642 @code{return}, @code{clobber} or @code{use}.
2643
2644 ``In parallel'' means that first all the values used in the individual
2645 side-effects are computed, and second all the actual side-effects are
2646 performed.  For example,
2647
2648 @smallexample
2649 (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
2650            (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
2651 @end smallexample
2652
2653 @noindent
2654 says unambiguously that the values of hard register 1 and the memory
2655 location addressed by it are interchanged.  In both places where
2656 @code{(reg:SI 1)} appears as a memory address it refers to the value
2657 in register 1 @emph{before} the execution of the insn.
2658
2659 It follows that it is @emph{incorrect} to use @code{parallel} and
2660 expect the result of one @code{set} to be available for the next one.
2661 For example, people sometimes attempt to represent a jump-if-zero
2662 instruction this way:
2663
2664 @smallexample
2665 (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
2666            (set (pc) (if_then_else
2667                         (eq (cc0) (const_int 0))
2668                         (label_ref @dots{})
2669                         (pc)))])
2670 @end smallexample
2671
2672 @noindent
2673 But this is incorrect, because it says that the jump condition depends
2674 on the condition code value @emph{before} this instruction, not on the
2675 new value that is set by this instruction.
2676
2677 @cindex peephole optimization, RTL representation
2678 Peephole optimization, which takes place together with final assembly
2679 code output, can produce insns whose patterns consist of a @code{parallel}
2680 whose elements are the operands needed to output the resulting
2681 assembler code---often @code{reg}, @code{mem} or constant expressions.
2682 This would not be well-formed RTL at any other stage in compilation,
2683 but it is ok then because no further optimization remains to be done.
2684 However, the definition of the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}, if
2685 any, must deal with such insns if you define any peephole optimizations.
2686
2687 @findex cond_exec
2688 @item (cond_exec [@var{cond} @var{expr}])
2689 Represents a conditionally executed expression.  The @var{expr} is
2690 executed only if the @var{cond} is nonzero.  The @var{cond} expression
2691 must not have side-effects, but the @var{expr} may very well have
2692 side-effects.
2693
2694 @findex sequence
2695 @item (sequence [@var{insns} @dots{}])
2696 Represents a sequence of insns.  Each of the @var{insns} that appears
2697 in the vector is suitable for appearing in the chain of insns, so it
2698 must be an @code{insn}, @code{jump_insn}, @code{call_insn},
2699 @code{code_label}, @code{barrier} or @code{note}.
2700
2701 A @code{sequence} RTX is never placed in an actual insn during RTL
2702 generation.  It represents the sequence of insns that result from a
2703 @code{define_expand} @emph{before} those insns are passed to
2704 @code{emit_insn} to insert them in the chain of insns.  When actually
2705 inserted, the individual sub-insns are separated out and the
2706 @code{sequence} is forgotten.
2707
2708 After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the insns that
2709 reside in its delay slots are grouped together into a @code{sequence}.
2710 The insn requiring the delay slot is the first insn in the vector;
2711 subsequent insns are to be placed in the delay slot.
2712
2713 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is set on an insn in a delay slot to
2714 indicate that a branch insn should be used that will conditionally annul
2715 the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
2716 @code{INSN_FROM_TARGET_P} indicates that the insn is from the target of
2717 the branch and should be executed only if the branch is taken; otherwise
2718 the insn should be executed only if the branch is not taken.
2719 @xref{Delay Slots}.
2720 @end table
2721
2722 These expression codes appear in place of a side effect, as the body of
2723 an insn, though strictly speaking they do not always describe side
2724 effects as such:
2725
2726 @table @code
2727 @findex asm_input
2728 @item (asm_input @var{s})
2729 Represents literal assembler code as described by the string @var{s}.
2730
2731 @findex unspec
2732 @findex unspec_volatile
2733 @item (unspec [@var{operands} @dots{}] @var{index})
2734 @itemx (unspec_volatile [@var{operands} @dots{}] @var{index})
2735 Represents a machine-specific operation on @var{operands}.  @var{index}
2736 selects between multiple machine-specific operations.
2737 @code{unspec_volatile} is used for volatile operations and operations
2738 that may trap; @code{unspec} is used for other operations.
2739
2740 These codes may appear inside a @code{pattern} of an
2741 insn, inside a @code{parallel}, or inside an expression.
2742
2743 @findex addr_vec
2744 @item (addr_vec:@var{m} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
2745 Represents a table of jump addresses.  The vector elements @var{lr0},
2746 etc., are @code{label_ref} expressions.  The mode @var{m} specifies
2747 how much space is given to each address; normally @var{m} would be
2748 @code{Pmode}.
2749
2750 @findex addr_diff_vec
2751 @item (addr_diff_vec:@var{m} @var{base} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}] @var{min} @var{max} @var{flags})
2752 Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
2753 @var{base}.  The vector elements @var{lr0}, etc., are @code{label_ref}
2754 expressions and so is @var{base}.  The mode @var{m} specifies how much
2755 space is given to each address-difference.  @var{min} and @var{max}
2756 are set up by branch shortening and hold a label with a minimum and a
2757 maximum address, respectively.  @var{flags} indicates the relative
2758 position of @var{base}, @var{min} and @var{max} to the containing insn
2759 and of @var{min} and @var{max} to @var{base}.  See rtl.def for details.
2760
2761 @findex prefetch
2762 @item (prefetch:@var{m} @var{addr} @var{rw} @var{locality})
2763 Represents prefetch of memory at address @var{addr}.
2764 Operand @var{rw} is 1 if the prefetch is for data to be written, 0 otherwise;
2765 targets that do not support write prefetches should treat this as a normal
2766 prefetch.
2767 Operand @var{locality} specifies the amount of temporal locality; 0 if there
2768 is none or 1, 2, or 3 for increasing levels of temporal locality;
2769 targets that do not support locality hints should ignore this.
2770
2771 This insn is used to minimize cache-miss latency by moving data into a
2772 cache before it is accessed.  It should use only non-faulting data prefetch
2773 instructions.
2774 @end table
2775
2776 @node Incdec
2777 @section Embedded Side-Effects on Addresses
2778 @cindex RTL preincrement
2779 @cindex RTL postincrement
2780 @cindex RTL predecrement
2781 @cindex RTL postdecrement
2782
2783 Six special side-effect expression codes appear as memory addresses.
2784
2785 @table @code
2786 @findex pre_dec
2787 @item (pre_dec:@var{m} @var{x})
2788 Represents the side effect of decrementing @var{x} by a standard
2789 amount and represents also the value that @var{x} has after being
2790 decremented.  @var{x} must be a @code{reg} or @code{mem}, but most
2791 machines allow only a @code{reg}.  @var{m} must be the machine mode
2792 for pointers on the machine in use.  The amount @var{x} is decremented
2793 by is the length in bytes of the machine mode of the containing memory
2794 reference of which this expression serves as the address.  Here is an
2795 example of its use:
2796
2797 @smallexample
2798 (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
2799 @end smallexample
2800
2801 @noindent
2802 This says to decrement pseudo register 39 by the length of a @code{DFmode}
2803 value and use the result to address a @code{DFmode} value.
2804
2805 @findex pre_inc
2806 @item (pre_inc:@var{m} @var{x})
2807 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2808
2809 @findex post_dec
2810 @item (post_dec:@var{m} @var{x})
2811 Represents the same side effect as @code{pre_dec} but a different
2812 value.  The value represented here is the value @var{x} has @i{before}
2813 being decremented.
2814
2815 @findex post_inc
2816 @item (post_inc:@var{m} @var{x})
2817 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2818
2819 @findex post_modify
2820 @item (post_modify:@var{m} @var{x} @var{y})
2821
2822 Represents the side effect of setting @var{x} to @var{y} and
2823 represents @var{x} before @var{x} is modified.  @var{x} must be a
2824 @code{reg} or @code{mem}, but most machines allow only a @code{reg}.
2825 @var{m} must be the machine mode for pointers on the machine in use.
2826
2827 The expression @var{y} must be one of three forms:
2828 @table @code
2829 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{z})},
2830 @code{(minus:@var{m} @var{x} @var{z})}, or
2831 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{i})},
2832 @end table
2833 where @var{z} is an index register and @var{i} is a constant.
2834
2835 Here is an example of its use:
2836
2837 @smallexample
2838 (mem:SF (post_modify:SI (reg:SI 42) (plus (reg:SI 42)
2839                                           (reg:SI 48))))
2840 @end smallexample
2841
2842 This says to modify pseudo register 42 by adding the contents of pseudo
2843 register 48 to it, after the use of what ever 42 points to.
2844
2845 @findex pre_modify
2846 @item (pre_modify:@var{m} @var{x} @var{expr})
2847 Similar except side effects happen before the use.
2848 @end table
2849
2850 These embedded side effect expressions must be used with care.  Instruction
2851 patterns may not use them.  Until the @samp{flow} pass of the compiler,
2852 they may occur only to represent pushes onto the stack.  The @samp{flow}
2853 pass finds cases where registers are incremented or decremented in one
2854 instruction and used as an address shortly before or after; these cases are
2855 then transformed to use pre- or post-increment or -decrement.
2856
2857 If a register used as the operand of these expressions is used in
2858 another address in an insn, the original value of the register is used.
2859 Uses of the register outside of an address are not permitted within the
2860 same insn as a use in an embedded side effect expression because such
2861 insns behave differently on different machines and hence must be treated
2862 as ambiguous and disallowed.
2863
2864 An instruction that can be represented with an embedded side effect
2865 could also be represented using @code{parallel} containing an additional
2866 @code{set} to describe how the address register is altered.  This is not
2867 done because machines that allow these operations at all typically
2868 allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
2869 additional parallel stores would require doubling the number of entries
2870 in the machine description.
2871
2872 @node Assembler
2873 @section Assembler Instructions as Expressions
2874 @cindex assembler instructions in RTL
2875
2876 @cindex @code{asm_operands}, usage
2877 The RTX code @code{asm_operands} represents a value produced by a
2878 user-specified assembler instruction.  It is used to represent
2879 an @code{asm} statement with arguments.  An @code{asm} statement with
2880 a single output operand, like this:
2881
2882 @smallexample
2883 asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
2884 @end smallexample
2885
2886 @noindent
2887 is represented using a single @code{asm_operands} RTX which represents
2888 the value that is stored in @code{outputvar}:
2889
2890 @smallexample
2891 (set @var{rtx-for-outputvar}
2892      (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
2893                    [@var{rtx-for-addition-result} @var{rtx-for-*z}]
2894                    [(asm_input:@var{m1} "g")
2895                     (asm_input:@var{m2} "di")]))
2896 @end smallexample
2897
2898 @noindent
2899 Here the operands of the @code{asm_operands} RTX are the assembler
2900 template string, the output-operand's constraint, the index-number of the
2901 output operand among the output operands specified, a vector of input
2902 operand RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The
2903 mode @var{m1} is the mode of the sum @code{x+y}; @var{m2} is that of
2904 @code{*z}.
2905
2906 When an @code{asm} statement has multiple output values, its insn has
2907 several such @code{set} RTX's inside of a @code{parallel}.  Each @code{set}
2908 contains a @code{asm_operands}; all of these share the same assembler
2909 template and vectors, but each contains the constraint for the respective
2910 output operand.  They are also distinguished by the output-operand index
2911 number, which is 0, 1, @dots{} for successive output operands.
2912
2913 @node Insns
2914 @section Insns
2915 @cindex insns
2916
2917 The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
2918 chain of objects called @dfn{insns}.  Insns are expressions with
2919 special codes that are used for no other purpose.  Some insns are
2920 actual instructions; others represent dispatch tables for @code{switch}
2921 statements; others represent labels to jump to or various sorts of
2922 declarative information.
2923
2924 In addition to its own specific data, each insn must have a unique
2925 id-number that distinguishes it from all other insns in the current
2926 function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
2927 same id-number may be present in multiple places in a function, but
2928 these copies will always be identical and will only appear inside a
2929 @code{sequence}), and chain pointers to the preceding and following
2930 insns.  These three fields occupy the same position in every insn,
2931 independent of the expression code of the insn.  They could be accessed
2932 with @code{XEXP} and @code{XINT}, but instead three special macros are
2933 always used:
2934
2935 @table @code
2936 @findex INSN_UID
2937 @item INSN_UID (@var{i})
2938 Accesses the unique id of insn @var{i}.
2939
2940 @findex PREV_INSN
2941 @item PREV_INSN (@var{i})
2942 Accesses the chain pointer to the insn preceding @var{i}.
2943 If @var{i} is the first insn, this is a null pointer.
2944
2945 @findex NEXT_INSN
2946 @item NEXT_INSN (@var{i})
2947 Accesses the chain pointer to the insn following @var{i}.
2948 If @var{i} is the last insn, this is a null pointer.
2949 @end table
2950
2951 @findex get_insns
2952 @findex get_last_insn
2953 The first insn in the chain is obtained by calling @code{get_insns}; the
2954 last insn is the result of calling @code{get_last_insn}.  Within the
2955 chain delimited by these insns, the @code{NEXT_INSN} and
2956 @code{PREV_INSN} pointers must always correspond: if @var{insn} is not
2957 the first insn,
2958
2959 @smallexample
2960 NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2961 @end smallexample
2962
2963 @noindent
2964 is always true and if @var{insn} is not the last insn,
2965
2966 @smallexample
2967 PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2968 @end smallexample
2969
2970 @noindent
2971 is always true.
2972
2973 After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
2974 @code{sequence} expressions, which contain a vector of insns.  The value
2975 of @code{NEXT_INSN} in all but the last of these insns is the next insn
2976 in the vector; the value of @code{NEXT_INSN} of the last insn in the vector
2977 is the same as the value of @code{NEXT_INSN} for the @code{sequence} in
2978 which it is contained.  Similar rules apply for @code{PREV_INSN}.
2979
2980 This means that the above invariants are not necessarily true for insns
2981 inside @code{sequence} expressions.  Specifically, if @var{insn} is the
2982 first insn in a @code{sequence}, @code{NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn}))}
2983 is the insn containing the @code{sequence} expression, as is the value
2984 of @code{PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn}))} if @var{insn} is the last
2985 insn in the @code{sequence} expression.  You can use these expressions
2986 to find the containing @code{sequence} expression.
2987
2988 Every insn has one of the following six expression codes:
2989
2990 @table @code
2991 @findex insn
2992 @item insn
2993 The expression code @code{insn} is used for instructions that do not jump
2994 and do not do function calls.  @code{sequence} expressions are always
2995 contained in insns with code @code{insn} even if one of those insns
2996 should jump or do function calls.
2997
2998 Insns with code @code{insn} have four additional fields beyond the three
2999 mandatory ones listed above.  These four are described in a table below.
3000
3001 @findex jump_insn
3002 @item jump_insn
3003 The expression code @code{jump_insn} is used for instructions that may
3004 jump (or, more generally, may contain @code{label_ref} expressions).  If
3005 there is an instruction to return from the current function, it is
3006 recorded as a @code{jump_insn}.
3007
3008 @findex JUMP_LABEL
3009 @code{jump_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3010 accessed in the same way and in addition contain a field
3011 @code{JUMP_LABEL} which is defined once jump optimization has completed.
3012
3013 For simple conditional and unconditional jumps, this field contains
3014 the @code{code_label} to which this insn will (possibly conditionally)
3015 branch.  In a more complex jump, @code{JUMP_LABEL} records one of the
3016 labels that the insn refers to; the only way to find the others is to
3017 scan the entire body of the insn.  In an @code{addr_vec},
3018 @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}.
3019
3020 Return insns count as jumps, but since they do not refer to any
3021 labels, their @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}.
3022
3023 @findex call_insn
3024 @item call_insn
3025 The expression code @code{call_insn} is used for instructions that may do
3026 function calls.  It is important to distinguish these instructions because
3027 they imply that certain registers and memory locations may be altered
3028 unpredictably.
3029
3030 @findex CALL_INSN_FUNCTION_USAGE
3031 @code{call_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3032 accessed in the same way and in addition contain a field
3033 @code{CALL_INSN_FUNCTION_USAGE}, which contains a list (chain of
3034 @code{expr_list} expressions) containing @code{use} and @code{clobber}
3035 expressions that denote hard registers and @code{MEM}s used or
3036 clobbered by the called function.
3037
3038 A @code{MEM} generally points to a stack slots in which arguments passed
3039 to the libcall by reference (@pxref{Register Arguments,
3040 TARGET_PASS_BY_REFERENCE}) are stored.  If the argument is
3041 caller-copied (@pxref{Register Arguments, TARGET_CALLEE_COPIES}),
3042 the stack slot will be mentioned in @code{CLOBBER} and @code{USE}
3043 entries; if it's callee-copied, only a @code{USE} will appear, and the
3044 @code{MEM} may point to addresses that are not stack slots.
3045
3046 @code{CLOBBER}ed registers in this list augment registers specified in
3047 @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register Basics}).
3048
3049 @findex code_label
3050 @findex CODE_LABEL_NUMBER
3051 @item code_label
3052 A @code{code_label} insn represents a label that a jump insn can jump
3053 to.  It contains two special fields of data in addition to the three
3054 standard ones.  @code{CODE_LABEL_NUMBER} is used to hold the @dfn{label
3055 number}, a number that identifies this label uniquely among all the
3056 labels in the compilation (not just in the current function).
3057 Ultimately, the label is represented in the assembler output as an
3058 assembler label, usually of the form @samp{L@var{n}} where @var{n} is
3059 the label number.
3060
3061 When a @code{code_label} appears in an RTL expression, it normally
3062 appears within a @code{label_ref} which represents the address of
3063 the label, as a number.
3064
3065 Besides as a @code{code_label}, a label can also be represented as a
3066 @code{note} of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
3067
3068 @findex LABEL_NUSES
3069 The field @code{LABEL_NUSES} is only defined once the jump optimization
3070 phase is completed.  It contains the number of times this label is
3071 referenced in the current function.
3072
3073 @findex LABEL_KIND
3074 @findex SET_LABEL_KIND
3075 @findex LABEL_ALT_ENTRY_P
3076 @cindex alternate entry points
3077 The field @code{LABEL_KIND} differentiates four different types of
3078 labels: @code{LABEL_NORMAL}, @code{LABEL_STATIC_ENTRY},
3079 @code{LABEL_GLOBAL_ENTRY}, and @code{LABEL_WEAK_ENTRY}.  The only labels
3080 that do not have type @code{LABEL_NORMAL} are @dfn{alternate entry
3081 points} to the current function.  These may be static (visible only in
3082 the containing translation unit), global (exposed to all translation
3083 units), or weak (global, but can be overridden by another symbol with the
3084 same name).
3085
3086 Much of the compiler treats all four kinds of label identically.  Some
3087 of it needs to know whether or not a label is an alternate entry point;
3088 for this purpose, the macro @code{LABEL_ALT_ENTRY_P} is provided.  It is
3089 equivalent to testing whether @samp{LABEL_KIND (label) == LABEL_NORMAL}.
3090 The only place that cares about the distinction between static, global,
3091 and weak alternate entry points, besides the front-end code that creates
3092 them, is the function @code{output_alternate_entry_point}, in
3093 @file{final.c}.
3094
3095 To set the kind of a label, use the @code{SET_LABEL_KIND} macro.
3096
3097 @findex barrier
3098 @item barrier
3099 Barriers are placed in the instruction stream when control cannot flow
3100 past them.  They are placed after unconditional jump instructions to
3101 indicate that the jumps are unconditional and after calls to
3102 @code{volatile} functions, which do not return (e.g., @code{exit}).
3103 They contain no information beyond the three standard fields.
3104
3105 @findex note
3106 @findex NOTE_LINE_NUMBER
3107 @findex NOTE_SOURCE_FILE
3108 @item note
3109 @code{note} insns are used to represent additional debugging and
3110 declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
3111 integer which is accessed with the macro @code{NOTE_LINE_NUMBER} and a
3112 string accessed with @code{NOTE_SOURCE_FILE}.
3113
3114 If @code{NOTE_LINE_NUMBER} is positive, the note represents the
3115 position of a source line and @code{NOTE_SOURCE_FILE} is the source file name
3116 that the line came from.  These notes control generation of line
3117 number data in the assembler output.
3118
3119 Otherwise, @code{NOTE_LINE_NUMBER} is not really a line number but a
3120 code with one of the following values (and @code{NOTE_SOURCE_FILE}
3121 must contain a null pointer):
3122
3123 @table @code
3124 @findex NOTE_INSN_DELETED
3125 @item NOTE_INSN_DELETED
3126 Such a note is completely ignorable.  Some passes of the compiler
3127 delete insns by altering them into notes of this kind.
3128
3129 @findex NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3130 @item NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3131 This marks what used to be a @code{code_label}, but was not used for other
3132 purposes than taking its address and was transformed to mark that no
3133 code jumps to it.
3134
3135 @findex NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3136 @findex NOTE_INSN_BLOCK_END
3137 @item NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3138 @itemx NOTE_INSN_BLOCK_END
3139 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3140 of a level of scoping of variable names.  They control the output
3141 of debugging information.
3142
3143 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3144 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_END
3145 @item NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3146 @itemx NOTE_INSN_EH_REGION_END
3147 These types of notes indicate the position of the beginning and end of a
3148 level of scoping for exception handling.  @code{NOTE_BLOCK_NUMBER}
3149 identifies which @code{CODE_LABEL} or @code{note} of type
3150 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} is associated with the given region.
3151
3152 @findex NOTE_INSN_LOOP_BEG
3153 @findex NOTE_INSN_LOOP_END
3154 @item NOTE_INSN_LOOP_BEG
3155 @itemx NOTE_INSN_LOOP_END
3156 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3157 of a @code{while} or @code{for} loop.  They enable the loop optimizer
3158 to find loops quickly.
3159
3160 @findex NOTE_INSN_LOOP_CONT
3161 @item NOTE_INSN_LOOP_CONT
3162 Appears at the place in a loop that @code{continue} statements jump to.
3163
3164 @findex NOTE_INSN_LOOP_VTOP
3165 @item NOTE_INSN_LOOP_VTOP
3166 This note indicates the place in a loop where the exit test begins for
3167 those loops in which the exit test has been duplicated.  This position
3168 becomes another virtual start of the loop when considering loop
3169 invariants.
3170
3171 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3172 @item NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3173 Appears at the start of the function body, after the function
3174 prologue.
3175
3176 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_END
3177 @item NOTE_INSN_FUNCTION_END
3178 Appears near the end of the function body, just before the label that
3179 @code{return} statements jump to (on machine where a single instruction
3180 does not suffice for returning).  This note may be deleted by jump
3181 optimization.
3182
3183 @end table
3184
3185 These codes are printed symbolically when they appear in debugging dumps.
3186 @end table
3187
3188 @cindex @code{TImode}, in @code{insn}
3189 @cindex @code{HImode}, in @code{insn}
3190 @cindex @code{QImode}, in @code{insn}
3191 The machine mode of an insn is normally @code{VOIDmode}, but some
3192 phases use the mode for various purposes.
3193
3194 The common subexpression elimination pass sets the mode of an insn to
3195 @code{QImode} when it is the first insn in a block that has already
3196 been processed.
3197
3198 The second Haifa scheduling pass, for targets that can multiple issue,
3199 sets the mode of an insn to @code{TImode} when it is believed that the
3200 instruction begins an issue group.  That is, when the instruction
3201 cannot issue simultaneously with the previous.  This may be relied on
3202 by later passes, in particular machine-dependent reorg.
3203
3204 Here is a table of the extra fields of @code{insn}, @code{jump_insn}
3205 and @code{call_insn} insns:
3206
3207 @table @code
3208 @findex PATTERN
3209 @item PATTERN (@var{i})
3210 An expression for the side effect performed by this insn.  This must be
3211 one of the following codes: @code{set}, @code{call}, @code{use},
3212 @code{clobber}, @code{return}, @code{asm_input}, @code{asm_output},
3213 @code{addr_vec}, @code{addr_diff_vec}, @code{trap_if}, @code{unspec},
3214 @code{unspec_volatile}, @code{parallel}, @code{cond_exec}, or @code{sequence}.  If it is a @code{parallel},
3215 each element of the @code{parallel} must be one these codes, except that
3216 @code{parallel} expressions cannot be nested and @code{addr_vec} and
3217 @code{addr_diff_vec} are not permitted inside a @code{parallel} expression.
3218
3219 @findex INSN_CODE
3220 @item INSN_CODE (@var{i})
3221 An integer that says which pattern in the machine description matches
3222 this insn, or @minus{}1 if the matching has not yet been attempted.
3223
3224 Such matching is never attempted and this field remains @minus{}1 on an insn
3225 whose pattern consists of a single @code{use}, @code{clobber},
3226 @code{asm_input}, @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} expression.
3227
3228 @findex asm_noperands
3229 Matching is also never attempted on insns that result from an @code{asm}
3230 statement.  These contain at least one @code{asm_operands} expression.
3231 The function @code{asm_noperands} returns a non-negative value for
3232 such insns.
3233
3234 In the debugging output, this field is printed as a number followed by
3235 a symbolic representation that locates the pattern in the @file{md}
3236 file as some small positive or negative offset from a named pattern.
3237
3238 @findex LOG_LINKS
3239 @item LOG_LINKS (@var{i})
3240 A list (chain of @code{insn_list} expressions) giving information about
3241 dependencies between instructions within a basic block.  Neither a jump
3242 nor a label may come between the related insns.
3243
3244 @findex REG_NOTES
3245 @item REG_NOTES (@var{i})
3246 A list (chain of @code{expr_list} and @code{insn_list} expressions)
3247 giving miscellaneous information about the insn.  It is often
3248 information pertaining to the registers used in this insn.
3249 @end table
3250
3251 The @code{LOG_LINKS} field of an insn is a chain of @code{insn_list}
3252 expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn,
3253 and the second is another @code{insn_list} expression (the next one in
3254 the chain).  The last @code{insn_list} in the chain has a null pointer
3255 as second operand.  The significant thing about the chain is which
3256 insns appear in it (as first operands of @code{insn_list}
3257 expressions).  Their order is not significant.
3258
3259 This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a null
3260 pointer until then.  Flow only adds links for those data dependencies
3261 which can be used for instruction combination.  For each insn, the flow
3262 analysis pass adds a link to insns which store into registers values
3263 that are used for the first time in this insn.  The instruction
3264 scheduling pass adds extra links so that every dependence will be
3265 represented.  Links represent data dependencies, antidependencies and
3266 output dependencies; the machine mode of the link distinguishes these
3267 three types: antidependencies have mode @code{REG_DEP_ANTI}, output
3268 dependencies have mode @code{REG_DEP_OUTPUT}, and data dependencies have
3269 mode @code{VOIDmode}.
3270
3271 The @code{REG_NOTES} field of an insn is a chain similar to the
3272 @code{LOG_LINKS} field but it includes @code{expr_list} expressions in
3273 addition to @code{insn_list} expressions.  There are several kinds of
3274 register notes, which are distinguished by the machine mode, which in a
3275 register note is really understood as being an @code{enum reg_note}.
3276 The first operand @var{op} of the note is data whose meaning depends on
3277 the kind of note.
3278
3279 @findex REG_NOTE_KIND
3280 @findex PUT_REG_NOTE_KIND
3281 The macro @code{REG_NOTE_KIND (@var{x})} returns the kind of
3282 register note.  Its counterpart, the macro @code{PUT_REG_NOTE_KIND
3283 (@var{x}, @var{newkind})} sets the register note type of @var{x} to be
3284 @var{newkind}.
3285
3286 Register notes are of three classes: They may say something about an
3287 input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
3288 they may create a linkage between two insns.  There are also a set
3289 of values that are only used in @code{LOG_LINKS}.
3290
3291 These register notes annotate inputs to an insn:
3292
3293 @table @code
3294 @findex REG_DEAD
3295 @item REG_DEAD
3296 The value in @var{op} dies in this insn; that is to say, altering the
3297 value immediately after this insn would not affect the future behavior
3298 of the program.
3299
3300 It does not follow that the register @var{op} has no useful value after
3301 this insn since @var{op} is not necessarily modified by this insn.
3302 Rather, no subsequent instruction uses the contents of @var{op}.
3303
3304 @findex REG_UNUSED
3305 @item REG_UNUSED
3306 The register @var{op} being set by this insn will not be used in a
3307 subsequent insn.  This differs from a @code{REG_DEAD} note, which
3308 indicates that the value in an input will not be used subsequently.
3309 These two notes are independent; both may be present for the same
3310 register.
3311
3312 @findex REG_INC
3313 @item REG_INC
3314 The register @var{op} is incremented (or decremented; at this level
3315 there is no distinction) by an embedded side effect inside this insn.
3316 This means it appears in a @code{post_inc}, @code{pre_inc},
3317 @code{post_dec} or @code{pre_dec} expression.
3318
3319 @findex REG_NONNEG
3320 @item REG_NONNEG
3321 The register @var{op} is known to have a nonnegative value when this
3322 insn is reached.  This is used so that decrement and branch until zero
3323 instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
3324
3325 The @code{REG_NONNEG} note is added to insns only if the machine
3326 description has a @samp{decrement_and_branch_until_zero} pattern.
3327
3328 @findex REG_NO_CONFLICT
3329 @item REG_NO_CONFLICT
3330 This insn does not cause a conflict between @var{op} and the item
3331 being set by this insn even though it might appear that it does.
3332 In other words, if the destination register and @var{op} could
3333 otherwise be assigned the same register, this insn does not
3334 prevent that assignment.
3335
3336 Insns with this note are usually part of a block that begins with a
3337 @code{clobber} insn specifying a multi-word pseudo register (which will
3338 be the output of the block), a group of insns that each set one word of
3339 the value and have the @code{REG_NO_CONFLICT} note attached, and a final
3340 insn that copies the output to itself with an attached @code{REG_EQUAL}
3341 note giving the expression being computed.  This block is encapsulated
3342 with @code{REG_LIBCALL} and @code{REG_RETVAL} notes on the first and
3343 last insns, respectively.
3344
3345 @findex REG_LABEL
3346 @item REG_LABEL
3347 This insn uses @var{op}, a @code{code_label} or a @code{note} of type
3348 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}, but is not a
3349 @code{jump_insn}, or it is a @code{jump_insn} that required the label to
3350 be held in a register.  The presence of this note allows jump
3351 optimization to be aware that @var{op} is, in fact, being used, and flow
3352 optimization to build an accurate flow graph.
3353
3354 @findex REG_CROSSING_JUMP
3355 @item REG_CROSSING_JUMP
3356 This insn is an branching instruction (either an unconditional jump or
3357 an indirect jump) which crosses between hot and cold sections, which
3358 could potentially be very far apart in the executable.  The presence
3359 of this note indicates to other optimizations that this this branching
3360 instruction should not be ``collapsed'' into a simpler branching
3361 construct.  It is used when the optimization to partition basic blocks
3362 into hot and cold sections is turned on.
3363
3364 @findex REG_SETJMP
3365 @item REG_SETJMP 
3366 Appears attached to each @code{CALL_INSN} to @code{setjmp} or a 
3367 related function.
3368 @end table
3369
3370 The following notes describe attributes of outputs of an insn:
3371
3372 @table @code
3373 @findex REG_EQUIV
3374 @findex REG_EQUAL
3375 @item REG_EQUIV
3376 @itemx REG_EQUAL
3377 This note is only valid on an insn that sets only one register and
3378 indicates that that register will be equal to @var{op} at run time; the
3379 scope of this equivalence differs between the two types of notes.  The
3380 value which the insn explicitly copies into the register may look
3381 different from @var{op}, but they will be equal at run time.  If the
3382 output of the single @code{set} is a @code{strict_low_part} expression,
3383 the note refers to the register that is contained in @code{SUBREG_REG}
3384 of the @code{subreg} expression.
3385
3386 For @code{REG_EQUIV}, the register is equivalent to @var{op} throughout
3387 the entire function, and could validly be replaced in all its
3388 occurrences by @var{op}.  (``Validly'' here refers to the data flow of
3389 the program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
3390 example, when a constant is loaded into a register that is never
3391 assigned any other value, this kind of note is used.
3392
3393 When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a function,
3394 a note of this kind records that the register is equivalent to the stack
3395 slot where the parameter was passed.  Although in this case the register
3396 may be set by other insns, it is still valid to replace the register
3397 by the stack slot throughout the function.
3398
3399 A @code{REG_EQUIV} note is also used on an instruction which copies a
3400 register parameter into a pseudo-register at entry to a function, if
3401 there is a stack slot where that parameter could be stored.  Although
3402 other insns may set the pseudo-register, it is valid for the compiler to
3403 replace the pseudo-register by stack slot throughout the function,
3404 provided the compiler ensures that the stack slot is properly
3405 initialized by making the replacement in the initial copy instruction as
3406 well.  This is used on machines for which the calling convention
3407 allocates stack space for register parameters.  See
3408 @code{REG_PARM_STACK_SPACE} in @ref{Stack Arguments}.
3409
3410 In the case of @code{REG_EQUAL}, the register that is set by this insn
3411 will be equal to @var{op} at run time at the end of this insn but not
3412 necessarily elsewhere in the function.  In this case, @var{op}
3413 is typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence of
3414 insns such as a library call is used to perform an arithmetic operation,
3415 this kind of note is attached to the insn that produces or copies the
3416 final value.
3417
3418 These two notes are used in different ways by the compiler passes.
3419 @code{REG_EQUAL} is used by passes prior to register allocation (such as
3420 common subexpression elimination and loop optimization) to tell them how
3421 to think of that value.  @code{REG_EQUIV} notes are used by register
3422 allocation to indicate that there is an available substitute expression
3423 (either a constant or a @code{mem} expression for the location of a
3424 parameter on the stack) that may be used in place of a register if
3425 insufficient registers are available.
3426
3427 Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
3428 @code{REG_EQUIV} note and are not useful to the early optimization
3429 passes and pseudo registers that are equivalent to a memory location
3430 throughout their entire life, which is not detected until later in
3431 the compilation, all equivalences are initially indicated by an attached
3432 @code{REG_EQUAL} note.  In the early stages of register allocation, a
3433 @code{REG_EQUAL} note is changed into a @code{REG_EQUIV} note if
3434 @var{op} is a constant and the insn represents the only set of its
3435 destination register.
3436
3437 Thus, compiler passes prior to register allocation need only check for
3438 @code{REG_EQUAL} notes and passes subsequent to register allocation
3439 need only check for @code{REG_EQUIV} notes.
3440 @end table
3441
3442 These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs: one
3443 insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which has
3444 the inverse note pointing back to the first insn.
3445
3446 @table @code
3447 @findex REG_RETVAL
3448 @item REG_RETVAL
3449 This insn copies the value of a multi-insn sequence (for example, a
3450 library call), and @var{op} is the first insn of the sequence (for a
3451 library call, the first insn that was generated to set up the arguments
3452 for the library call).
3453
3454 Loop optimization uses this note to treat such a sequence as a single
3455 operation for code motion purposes and flow analysis uses this note to
3456 delete such sequences whose results are dead.
3457
3458 A @code{REG_EQUAL} note will also usually be attached to this insn to
3459 provide the expression being computed by the sequence.
3460
3461 These notes will be deleted after reload, since they are no longer
3462 accurate or useful.
3463
3464 @findex REG_LIBCALL
3465 @item REG_LIBCALL
3466 This is the inverse of @code{REG_RETVAL}: it is placed on the first
3467 insn of a multi-insn sequence, and it points to the last one.
3468
3469 These notes are deleted after reload, since they are no longer useful or
3470 accurate.
3471
3472 @findex REG_CC_SETTER
3473 @findex REG_CC_USER
3474 @item REG_CC_SETTER
3475 @itemx REG_CC_USER
3476 On machines that use @code{cc0}, the insns which set and use @code{cc0}
3477 set and use @code{cc0} are adjacent.  However, when branch delay slot
3478 filling is done, this may no longer be true.  In this case a
3479 @code{REG_CC_USER} note will be placed on the insn setting @code{cc0} to
3480 point to the insn using @code{cc0} and a @code{REG_CC_SETTER} note will
3481 be placed on the insn using @code{cc0} to point to the insn setting
3482 @code{cc0}.
3483 @end table
3484
3485 These values are only used in the @code{LOG_LINKS} field, and indicate
3486 the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
3487 a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
3488 they simply have mode @code{VOIDmode}, and are printed without any
3489 descriptive text.
3490
3491 @table @code
3492 @findex REG_DEP_ANTI
3493 @item REG_DEP_ANTI
3494 This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
3495
3496 @findex REG_DEP_OUTPUT
3497 @item REG_DEP_OUTPUT
3498 This indicates an output dependence (a write after write dependence).
3499 @end table
3500
3501 These notes describe information gathered from gcov profile data.  They
3502 are stored in the @code{REG_NOTES} field of an insn as an
3503 @code{expr_list}.
3504
3505 @table @code
3506 @findex REG_BR_PROB
3507 @item REG_BR_PROB
3508 This is used to specify the ratio of branches to non-branches of a
3509 branch insn according to the profile data.  The value is stored as a
3510 value between 0 and REG_BR_PROB_BASE; larger values indicate a higher
3511 probability that the branch will be taken.
3512
3513 @findex REG_BR_PRED
3514 @item REG_BR_PRED
3515 These notes are found in JUMP insns after delayed branch scheduling
3516 has taken place.  They indicate both the direction and the likelihood
3517 of the JUMP@.  The format is a bitmask of ATTR_FLAG_* values.
3518
3519 @findex REG_FRAME_RELATED_EXPR
3520 @item REG_FRAME_RELATED_EXPR
3521 This is used on an RTX_FRAME_RELATED_P insn wherein the attached expression
3522 is used in place of the actual insn pattern.  This is done in cases where
3523 the pattern is either complex or misleading.
3524 @end table
3525
3526 For convenience, the machine mode in an @code{insn_list} or
3527 @code{expr_list} is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
3528
3529 @findex insn_list
3530 @findex expr_list
3531 The only difference between the expression codes @code{insn_list} and
3532 @code{expr_list} is that the first operand of an @code{insn_list} is
3533 assumed to be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's
3534 unique id; the first operand of an @code{expr_list} is printed in the
3535 ordinary way as an expression.
3536
3537 @node Calls
3538 @section RTL Representation of Function-Call Insns
3539 @cindex calling functions in RTL
3540 @cindex RTL function-call insns
3541 @cindex function-call insns
3542
3543 Insns that call subroutines have the RTL expression code @code{call_insn}.
3544 These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a special
3545 RTL expression code, @code{call}.
3546
3547 @cindex @code{call} usage
3548 A @code{call} expression has two operands, as follows:
3549
3550 @smallexample
3551 (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes})
3552 @end smallexample
3553
3554 @noindent
3555 Here @var{nbytes} is an operand that represents the number of bytes of
3556 argument data being passed to the subroutine, @var{fm} is a machine mode
3557 (which must equal as the definition of the @code{FUNCTION_MODE} macro in
3558 the machine description) and @var{addr} represents the address of the
3559 subroutine.
3560
3561 For a subroutine that returns no value, the @code{call} expression as
3562 shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
3563 also contain @code{use} or @code{clobber} expressions.
3564
3565 @cindex @code{BLKmode}, and function return values
3566 For a subroutine that returns a value whose mode is not @code{BLKmode},
3567 the value is returned in a hard register.  If this register's number is
3568 @var{r}, then the body of the call insn looks like this:
3569
3570 @smallexample
3571 (set (reg:@var{m} @var{r})
3572      (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes}))
3573 @end smallexample
3574
3575 @noindent
3576 This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
3577 appropriate register receives a useful value in this insn.
3578
3579 When a subroutine returns a @code{BLKmode} value, it is handled by
3580 passing to the subroutine the address of a place to store the value.
3581 So the call insn itself does not ``return'' any value, and it has the
3582 same RTL form as a call that returns nothing.
3583
3584 On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
3585 for example to contain the return address.  @code{call_insn} insns
3586 on these machines should have a body which is a @code{parallel}
3587 that contains both the @code{call} expression and @code{clobber}
3588 expressions that indicate which registers are destroyed.  Similarly,
3589 if the call instruction requires some register other than the stack
3590 pointer that is not explicitly mentioned in its RTL, a @code{use}
3591 subexpression should mention that register.
3592
3593 Functions that are called are assumed to modify all registers listed in
3594 the configuration macro @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
3595 Basics}) and, with the exception of @code{const} functions and library
3596 calls, to modify all of memory.
3597
3598 Insns containing just @code{use} expressions directly precede the
3599 @code{call_insn} insn to indicate which registers contain inputs to the
3600 function.  Similarly, if registers other than those in
3601 @code{CALL_USED_REGISTERS} are clobbered by the called function, insns
3602 containing a single @code{clobber} follow immediately after the call to
3603 indicate which registers.
3604
3605 @node Sharing
3606 @section Structure Sharing Assumptions
3607 @cindex sharing of RTL components
3608 @cindex RTL structure sharing assumptions
3609
3610 The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are unique;
3611 there do not exist two distinct objects representing the same value.
3612 In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL expression
3613 object of a certain kind appears in more than one place in the
3614 containing structure.
3615
3616 These assumptions refer to a single function; except for the RTL
3617 objects that describe global variables and external functions,
3618 and a few standard objects such as small integer constants,
3619 no RTL objects are common to two functions.
3620
3621 @itemize @bullet
3622 @cindex @code{reg}, RTL sharing
3623 @item
3624 Each pseudo-register has only a single @code{reg} object to represent it,
3625 and therefore only a single machine mode.
3626
3627 @cindex symbolic label
3628 @cindex @code{symbol_ref}, RTL sharing
3629 @item
3630 For any symbolic label, there is only one @code{symbol_ref} object
3631 referring to it.
3632
3633 @cindex @code{const_int}, RTL sharing
3634 @item
3635 All @code{const_int} expressions with equal values are shared.
3636
3637 @cindex @code{pc}, RTL sharing
3638 @item
3639 There is only one @code{pc} expression.
3640
3641 @cindex @code{cc0}, RTL sharing
3642 @item
3643 There is only one @code{cc0} expression.
3644
3645 @cindex @code{const_double}, RTL sharing
3646 @item
3647 There is only one @code{const_double} expression with value 0 for
3648 each floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
3649
3650 @cindex @code{const_vector}, RTL sharing
3651 @item
3652 There is only one @code{const_vector} expression with value 0 for
3653 each vector mode, be it an integer or a double constant vector.
3654
3655 @cindex @code{label_ref}, RTL sharing
3656 @cindex @code{scratch}, RTL sharing
3657 @item
3658 No @code{label_ref} or @code{scratch} appears in more than one place in
3659 the RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
3660 the insns in the function and assume that each time a @code{label_ref}
3661 or @code{scratch} is seen it is distinct from all others that are seen.
3662
3663 @cindex @code{mem}, RTL sharing
3664 @item
3665 Only one @code{mem} object is normally created for each static
3666 variable or stack slot, so these objects are frequently shared in all
3667 the places they appear.  However, separate but equal objects for these
3668 variables are occasionally made.
3669
3670 @cindex @code{asm_operands}, RTL sharing
3671 @item
3672 When a single @code{asm} statement has multiple output operands, a
3673 distinct @code{asm_operands} expression is made for each output operand.
3674 However, these all share the vector which contains the sequence of input
3675 operands.  This sharing is used later on to test whether two
3676 @code{asm_operands} expressions come from the same statement, so all
3677 optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
3678 vector at all.
3679
3680 @item
3681 No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
3682 except as described above.  Many passes of the compiler rely on this
3683 by assuming that they can modify RTL objects in place without unwanted
3684 side-effects on other insns.
3685
3686 @findex unshare_all_rtl
3687 @item
3688 During initial RTL generation, shared structure is freely introduced.
3689 After all the RTL for a function has been generated, all shared
3690 structure is copied by @code{unshare_all_rtl} in @file{emit-rtl.c},
3691 after which the above rules are guaranteed to be followed.
3692
3693 @findex copy_rtx_if_shared
3694 @item
3695 During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
3696 temporarily.  However, the shared structure is copied before the
3697 combiner is finished with the insn.  This is done by calling
3698 @code{copy_rtx_if_shared}, which is a subroutine of
3699 @code{unshare_all_rtl}.
3700 @end itemize
3701
3702 @node Reading RTL
3703 @section Reading RTL
3704
3705 To read an RTL object from a file, call @code{read_rtx}.  It takes one
3706 argument, a stdio stream, and returns a single RTL object.  This routine
3707 is defined in @file{read-rtl.c}.  It is not available in the compiler
3708 itself, only the various programs that generate the compiler back end
3709 from the machine description.
3710
3711 People frequently have the idea of using RTL stored as text in a file as
3712 an interface between a language front end and the bulk of GCC@.  This
3713 idea is not feasible.
3714
3715 GCC was designed to use RTL internally only.  Correct RTL for a given
3716 program is very dependent on the particular target machine.  And the RTL
3717 does not contain all the information about the program.
3718
3719 The proper way to interface GCC to a new language front end is with
3720 the ``tree'' data structure, described in the files @file{tree.h} and
3721 @file{tree.def}.  The documentation for this structure (@pxref{Trees})
3722 is incomplete.