Initial import of binutils 2.22 on the new vendor branch
[dragonfly.git] / contrib / gcc-4.1 / 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_FLAGS
459 @item SYMBOL_REF_FLAGS (@var{x})
460 In a @code{symbol_ref}, this is used to communicate various predicates
461 about the symbol.  Some of these are common enough to be computed by
462 common code, some are specific to the target.  The common bits are:
463
464 @table @code
465 @findex SYMBOL_REF_FUNCTION_P
466 @findex SYMBOL_FLAG_FUNCTION
467 @item SYMBOL_FLAG_FUNCTION
468 Set if the symbol refers to a function.
469
470 @findex SYMBOL_REF_LOCAL_P
471 @findex SYMBOL_FLAG_LOCAL
472 @item SYMBOL_FLAG_LOCAL
473 Set if the symbol is local to this ``module''.
474 See @code{TARGET_BINDS_LOCAL_P}.
475
476 @findex SYMBOL_REF_EXTERNAL_P
477 @findex SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
478 @item SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
479 Set if this symbol is not defined in this translation unit.
480 Note that this is not the inverse of @code{SYMBOL_FLAG_LOCAL}.
481
482 @findex SYMBOL_REF_SMALL_P
483 @findex SYMBOL_FLAG_SMALL
484 @item SYMBOL_FLAG_SMALL
485 Set if the symbol is located in the small data section.
486 See @code{TARGET_IN_SMALL_DATA_P}.
487
488 @findex SYMBOL_FLAG_TLS_SHIFT
489 @findex SYMBOL_REF_TLS_MODEL
490 @item SYMBOL_REF_TLS_MODEL (@var{x})
491 This is a multi-bit field accessor that returns the @code{tls_model}
492 to be used for a thread-local storage symbol.  It returns zero for
493 non-thread-local symbols.
494 @end table
495
496 Bits beginning with @code{SYMBOL_FLAG_MACH_DEP} are available for
497 the target's use.
498 @end table
499 @end table
500
501 @node Flags
502 @section Flags in an RTL Expression
503 @cindex flags in RTL expression
504
505 RTL expressions contain several flags (one-bit bit-fields)
506 that are used in certain types of expression.  Most often they
507 are accessed with the following macros, which expand into lvalues.
508
509 @table @code
510 @findex CONSTANT_POOL_ADDRESS_P
511 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/u}
512 @cindex @code{unchanging}, in @code{symbol_ref}
513 @item CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
514 Nonzero in a @code{symbol_ref} if it refers to part of the current
515 function's constant pool.  For most targets these addresses are in a
516 @code{.rodata} section entirely separate from the function, but for
517 some targets the addresses are close to the beginning of the function.
518 In either case GCC assumes these addresses can be addressed directly,
519 perhaps with the help of base registers.
520 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
521
522 @findex CONST_OR_PURE_CALL_P
523 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
524 @cindex @code{unchanging}, in @code{call_insn}
525 @item CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
526 In a @code{call_insn}, @code{note}, or an @code{expr_list} for notes,
527 indicates that the insn represents a call to a const or pure function.
528 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
529
530 @findex INSN_ANNULLED_BRANCH_P
531 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/u}
532 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
533 @cindex @code{insn} and @samp{/u}
534 @cindex @code{unchanging}, in @code{jump_insn}, @code{call_insn} and @code{insn}
535 @item INSN_ANNULLED_BRANCH_P (@var{x})
536 In a @code{jump_insn}, @code{call_insn}, or @code{insn} indicates
537 that the branch is an annulling one.  See the discussion under
538 @code{sequence} below.  Stored in the @code{unchanging} field and
539 printed as @samp{/u}.
540
541 @findex INSN_DELETED_P
542 @cindex @code{insn} and @samp{/v}
543 @cindex @code{call_insn} and @samp{/v}
544 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/v}
545 @cindex @code{code_label} and @samp{/v}
546 @cindex @code{barrier} and @samp{/v}
547 @cindex @code{note} and @samp{/v}
548 @cindex @code{volatil}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label}, @code{barrier}, and @code{note}
549 @item INSN_DELETED_P (@var{x})
550 In an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label},
551 @code{barrier}, or @code{note},
552 nonzero if the insn has been deleted.  Stored in the
553 @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
554
555 @findex INSN_FROM_TARGET_P
556 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
557 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
558 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
559 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn} and @code{jump_insn} and @code{call_insn}
560 @item INSN_FROM_TARGET_P (@var{x})
561 In an @code{insn} or @code{jump_insn} or @code{call_insn} in a delay
562 slot of a branch, indicates that the insn
563 is from the target of the branch.  If the branch insn has
564 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} set, this insn will only be executed if
565 the branch is taken.  For annulled branches with
566 @code{INSN_FROM_TARGET_P} clear, the insn will be executed only if the
567 branch is not taken.  When @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is not set,
568 this insn will always be executed.  Stored in the @code{in_struct}
569 field and printed as @samp{/s}.
570
571 @findex LABEL_OUTSIDE_LOOP_P
572 @cindex @code{label_ref} and @samp{/s}
573 @cindex @code{in_struct}, in @code{label_ref}
574 @item LABEL_OUTSIDE_LOOP_P (@var{x})
575 In @code{label_ref} expressions, nonzero if this is a reference to a
576 label that is outside the innermost loop containing the reference to the
577 label.  Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
578
579 @findex LABEL_PRESERVE_P
580 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
581 @cindex @code{note} and @samp{/i}
582 @cindex @code{in_struct}, in @code{code_label} and @code{note}
583 @item LABEL_PRESERVE_P (@var{x})
584 In a @code{code_label} or @code{note}, indicates that the label is referenced by
585 code or data not visible to the RTL of a given function.
586 Labels referenced by a non-local goto will have this bit set.  Stored
587 in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
588
589 @findex LABEL_REF_NONLOCAL_P
590 @cindex @code{label_ref} and @samp{/v}
591 @cindex @code{reg_label} and @samp{/v}
592 @cindex @code{volatil}, in @code{label_ref} and @code{reg_label}
593 @item LABEL_REF_NONLOCAL_P (@var{x})
594 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, nonzero if this is
595 a reference to a non-local label.
596 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
597
598 @findex MEM_IN_STRUCT_P
599 @cindex @code{mem} and @samp{/s}
600 @cindex @code{in_struct}, in @code{mem}
601 @item MEM_IN_STRUCT_P (@var{x})
602 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to an entire structure,
603 union or array, or to a component of one.  Zero for references to a
604 scalar variable or through a pointer to a scalar.  If both this flag and
605 @code{MEM_SCALAR_P} are clear, then we don't know whether this @code{mem}
606 is in a structure or not.  Both flags should never be simultaneously set.
607 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
608
609 @findex MEM_KEEP_ALIAS_SET_P
610 @cindex @code{mem} and @samp{/j}
611 @cindex @code{jump}, in @code{mem}
612 @item MEM_KEEP_ALIAS_SET_P (@var{x})
613 In @code{mem} expressions, 1 if we should keep the alias set for this
614 mem unchanged when we access a component.  Set to 1, for example, when we
615 are already in a non-addressable component of an aggregate.
616 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
617
618 @findex MEM_SCALAR_P
619 @cindex @code{mem} and @samp{/f}
620 @cindex @code{frame_related}, in @code{mem}
621 @item MEM_SCALAR_P (@var{x})
622 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to a scalar known not
623 to be a member of a structure, union, or array.  Zero for such
624 references and for indirections through pointers, even pointers pointing
625 to scalar types.  If both this flag and @code{MEM_IN_STRUCT_P} are clear,
626 then we don't know whether this @code{mem} is in a structure or not.
627 Both flags should never be simultaneously set.
628 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
629
630 @findex MEM_VOLATILE_P
631 @cindex @code{mem} and @samp{/v}
632 @cindex @code{asm_input} and @samp{/v}
633 @cindex @code{asm_operands} and @samp{/v}
634 @cindex @code{volatil}, in @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input}
635 @item MEM_VOLATILE_P (@var{x})
636 In @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input} expressions,
637 nonzero for volatile memory references.
638 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
639
640 @findex MEM_NOTRAP_P
641 @cindex @code{mem} and @samp{/c}
642 @cindex @code{call}, in @code{mem}
643 @item MEM_NOTRAP_P (@var{x})
644 In @code{mem}, nonzero for memory references that will not trap.
645 Stored in the @code{call} field and printed as @samp{/c}.
646
647 @findex REG_FUNCTION_VALUE_P
648 @cindex @code{reg} and @samp{/i}
649 @cindex @code{integrated}, in @code{reg}
650 @item REG_FUNCTION_VALUE_P (@var{x})
651 Nonzero in a @code{reg} if it is the place in which this function's
652 value is going to be returned.  (This happens only in a hard
653 register.)  Stored in the @code{integrated} field and printed as
654 @samp{/i}.
655
656 @findex REG_POINTER
657 @cindex @code{reg} and @samp{/f}
658 @cindex @code{frame_related}, in @code{reg}
659 @item REG_POINTER (@var{x})
660 Nonzero in a @code{reg} if the register holds a pointer.  Stored in the
661 @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
662
663 @findex REG_USERVAR_P
664 @cindex @code{reg} and @samp{/v}
665 @cindex @code{volatil}, in @code{reg}
666 @item REG_USERVAR_P (@var{x})
667 In a @code{reg}, nonzero if it corresponds to a variable present in
668 the user's source code.  Zero for temporaries generated internally by
669 the compiler.  Stored in the @code{volatil} field and printed as
670 @samp{/v}.
671
672 The same hard register may be used also for collecting the values of
673 functions called by this one, but @code{REG_FUNCTION_VALUE_P} is zero
674 in this kind of use.
675
676 @findex RTX_FRAME_RELATED_P
677 @cindex @code{insn} and @samp{/f}
678 @cindex @code{call_insn} and @samp{/f}
679 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/f}
680 @cindex @code{barrier} and @samp{/f}
681 @cindex @code{set} and @samp{/f}
682 @cindex @code{frame_related}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{barrier}, and @code{set}
683 @item RTX_FRAME_RELATED_P (@var{x})
684 Nonzero in an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn},
685 @code{barrier}, or @code{set} which is part of a function prologue
686 and sets the stack pointer, sets the frame pointer, or saves a register.
687 This flag should also be set on an instruction that sets up a temporary
688 register to use in place of the frame pointer.
689 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
690
691 In particular, on RISC targets where there are limits on the sizes of
692 immediate constants, it is sometimes impossible to reach the register
693 save area directly from the stack pointer.  In that case, a temporary
694 register is used that is near enough to the register save area, and the
695 Canonical Frame Address, i.e., DWARF2's logical frame pointer, register
696 must (temporarily) be changed to be this temporary register.  So, the
697 instruction that sets this temporary register must be marked as
698 @code{RTX_FRAME_RELATED_P}.
699
700 If the marked instruction is overly complex (defined in terms of what
701 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle), you will also have to
702 create a @code{REG_FRAME_RELATED_EXPR} note and attach it to the
703 instruction.  This note should contain a simple expression of the
704 computation performed by this instruction, i.e., one that
705 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle.
706
707 This flag is required for exception handling support on targets with RTL
708 prologues.
709
710 @cindex @code{insn} and @samp{/i}
711 @cindex @code{call_insn} and @samp{/i}
712 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/i}
713 @cindex @code{barrier} and @samp{/i}
714 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
715 @cindex @code{insn_list} and @samp{/i}
716 @cindex @code{const} and @samp{/i}
717 @cindex @code{note} and @samp{/i}
718 @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}
719 @code{code_label}, @code{insn_list}, @code{const}, or @code{note} if it
720 resulted from an in-line function call.
721 Stored in the @code{integrated} field and printed as @samp{/i}.
722
723 @findex MEM_READONLY_P
724 @cindex @code{mem} and @samp{/u}
725 @cindex @code{unchanging}, in @code{mem}
726 @item MEM_READONLY_P (@var{x})
727 Nonzero in a @code{mem}, if the memory is statically allocated and read-only.
728
729 Read-only in this context means never modified during the lifetime of the
730 program, not necessarily in ROM or in write-disabled pages.  A common
731 example of the later is a shared library's global offset table.  This
732 table is initialized by the runtime loader, so the memory is technically
733 writable, but after control is transfered from the runtime loader to the
734 application, this memory will never be subsequently modified.
735
736 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
737
738 @findex SCHED_GROUP_P
739 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
740 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
741 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
742 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}, @code{jump_insn} and @code{call_insn}
743 @item SCHED_GROUP_P (@var{x})
744 During instruction scheduling, in an @code{insn}, @code{call_insn} or
745 @code{jump_insn}, indicates that the
746 previous insn must be scheduled together with this insn.  This is used to
747 ensure that certain groups of instructions will not be split up by the
748 instruction scheduling pass, for example, @code{use} insns before
749 a @code{call_insn} may not be separated from the @code{call_insn}.
750 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
751
752 @findex SET_IS_RETURN_P
753 @cindex @code{insn} and @samp{/j}
754 @cindex @code{jump}, in @code{insn}
755 @item SET_IS_RETURN_P (@var{x})
756 For a @code{set}, nonzero if it is for a return.
757 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
758
759 @findex SIBLING_CALL_P
760 @cindex @code{call_insn} and @samp{/j}
761 @cindex @code{jump}, in @code{call_insn}
762 @item SIBLING_CALL_P (@var{x})
763 For a @code{call_insn}, nonzero if the insn is a sibling call.
764 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
765
766 @findex STRING_POOL_ADDRESS_P
767 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/f}
768 @cindex @code{frame_related}, in @code{symbol_ref}
769 @item STRING_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
770 For a @code{symbol_ref} expression, nonzero if it addresses this function's
771 string constant pool.
772 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
773
774 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
775 @cindex @code{subreg} and @samp{/u} and @samp{/v}
776 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
777 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
778 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P (@var{x})
779 Returns a value greater then zero for a @code{subreg} that has
780 @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} nonzero if the object being referenced is kept
781 zero-extended, zero if it is kept sign-extended, and less then zero if it is
782 extended some other way via the @code{ptr_extend} instruction.
783 Stored in the @code{unchanging}
784 field and @code{volatil} field, printed as @samp{/u} and @samp{/v}.
785 This macro may only be used to get the value it may not be used to change
786 the value.  Use @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET} to change the value.
787
788 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET
789 @cindex @code{subreg} and @samp{/u}
790 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
791 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
792 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET (@var{x})
793 Set the @code{unchanging} and @code{volatil} fields in a @code{subreg}
794 to reflect zero, sign, or other extension.  If @code{volatil} is
795 zero, then @code{unchanging} as nonzero means zero extension and as
796 zero means sign extension.  If @code{volatil} is nonzero then some
797 other type of extension was done via the @code{ptr_extend} instruction.
798
799 @findex SUBREG_PROMOTED_VAR_P
800 @cindex @code{subreg} and @samp{/s}
801 @cindex @code{in_struct}, in @code{subreg}
802 @item SUBREG_PROMOTED_VAR_P (@var{x})
803 Nonzero in a @code{subreg} if it was made when accessing an object that
804 was promoted to a wider mode in accord with the @code{PROMOTED_MODE} machine
805 description macro (@pxref{Storage Layout}).  In this case, the mode of
806 the @code{subreg} is the declared mode of the object and the mode of
807 @code{SUBREG_REG} is the mode of the register that holds the object.
808 Promoted variables are always either sign- or zero-extended to the wider
809 mode on every assignment.  Stored in the @code{in_struct} field and
810 printed as @samp{/s}.
811
812 @findex SYMBOL_REF_USED
813 @cindex @code{used}, in @code{symbol_ref}
814 @item SYMBOL_REF_USED (@var{x})
815 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been used.  This is
816 normally only used to ensure that @var{x} is only declared external
817 once.  Stored in the @code{used} field.
818
819 @findex SYMBOL_REF_WEAK
820 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/i}
821 @cindex @code{integrated}, in @code{symbol_ref}
822 @item SYMBOL_REF_WEAK (@var{x})
823 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been declared weak.
824 Stored in the @code{integrated} field and printed as @samp{/i}.
825
826 @findex SYMBOL_REF_FLAG
827 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/v}
828 @cindex @code{volatil}, in @code{symbol_ref}
829 @item SYMBOL_REF_FLAG (@var{x})
830 In a @code{symbol_ref}, this is used as a flag for machine-specific purposes.
831 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
832
833 Most uses of @code{SYMBOL_REF_FLAG} are historic and may be subsumed
834 by @code{SYMBOL_REF_FLAGS}.  Certainly use of @code{SYMBOL_REF_FLAGS}
835 is mandatory if the target requires more than one bit of storage.
836 @end table
837
838 These are the fields to which the above macros refer:
839
840 @table @code
841 @findex call
842 @cindex @samp{/c} in RTL dump
843 @item call
844 In a @code{mem}, 1 means that the memory reference will not trap.
845
846 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/c}.
847
848 @findex frame_related
849 @cindex @samp{/f} in RTL dump
850 @item frame_related
851 In an @code{insn} or @code{set} expression, 1 means that it is part of
852 a function prologue and sets the stack pointer, sets the frame pointer,
853 saves a register, or sets up a temporary register to use in place of the
854 frame pointer.
855
856 In @code{reg} expressions, 1 means that the register holds a pointer.
857
858 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means that the reference addresses
859 this function's string constant pool.
860
861 In @code{mem} expressions, 1 means that the reference is to a scalar.
862
863 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/f}.
864
865 @findex in_struct
866 @cindex @samp{/s} in RTL dump
867 @item in_struct
868 In @code{mem} expressions, it is 1 if the memory datum referred to is
869 all or part of a structure or array; 0 if it is (or might be) a scalar
870 variable.  A reference through a C pointer has 0 because the pointer
871 might point to a scalar variable.  This information allows the compiler
872 to determine something about possible cases of aliasing.
873
874 In @code{reg} expressions, it is 1 if the register has its entire life
875 contained within the test expression of some loop.
876
877 In @code{subreg} expressions, 1 means that the @code{subreg} is accessing
878 an object that has had its mode promoted from a wider mode.
879
880 In @code{label_ref} expressions, 1 means that the referenced label is
881 outside the innermost loop containing the insn in which the @code{label_ref}
882 was found.
883
884 In @code{code_label} expressions, it is 1 if the label may never be deleted.
885 This is used for labels which are the target of non-local gotos.  Such a
886 label that would have been deleted is replaced with a @code{note} of type
887 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
888
889 In an @code{insn} during dead-code elimination, 1 means that the insn is
890 dead code.
891
892 In an @code{insn} or @code{jump_insn} during reorg for an insn in the
893 delay slot of a branch,
894 1 means that this insn is from the target of the branch.
895
896 In an @code{insn} during instruction scheduling, 1 means that this insn
897 must be scheduled as part of a group together with the previous insn.
898
899 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/s}.
900
901 @findex integrated
902 @cindex @samp{/i} in RTL dump
903 @item integrated
904 In an @code{insn}, @code{insn_list}, or @code{const}, 1 means the RTL was
905 produced by procedure integration.
906
907 In @code{reg} expressions, 1 means the register contains
908 the value to be returned by the current function.  On
909 machines that pass parameters in registers, the same register number
910 may be used for parameters as well, but this flag is not set on such
911 uses.
912
913 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means the referenced symbol is weak.
914
915 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/i}.
916
917 @findex jump
918 @cindex @samp{/j} in RTL dump
919 @item jump
920 In a @code{mem} expression, 1 means we should keep the alias set for this
921 mem unchanged when we access a component.
922
923 In a @code{set}, 1 means it is for a return.
924
925 In a @code{call_insn}, 1 means it is a sibling call.
926
927 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/j}.
928
929 @findex unchanging
930 @cindex @samp{/u} in RTL dump
931 @item unchanging
932 In @code{reg} and @code{mem} expressions, 1 means
933 that the value of the expression never changes.
934
935 In @code{subreg} expressions, it is 1 if the @code{subreg} references an
936 unsigned object whose mode has been promoted to a wider mode.
937
938 In an @code{insn} or @code{jump_insn} in the delay slot of a branch
939 instruction, 1 means an annulling branch should be used.
940
941 In a @code{symbol_ref} expression, 1 means that this symbol addresses
942 something in the per-function constant pool.
943
944 In a @code{call_insn}, @code{note}, or an @code{expr_list} of notes,
945 1 means that this instruction is a call to a const or pure function.
946
947 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/u}.
948
949 @findex used
950 @item used
951 This flag is used directly (without an access macro) at the end of RTL
952 generation for a function, to count the number of times an expression
953 appears in insns.  Expressions that appear more than once are copied,
954 according to the rules for shared structure (@pxref{Sharing}).
955
956 For a @code{reg}, it is used directly (without an access macro) by the
957 leaf register renumbering code to ensure that each register is only
958 renumbered once.
959
960 In a @code{symbol_ref}, it indicates that an external declaration for
961 the symbol has already been written.
962
963 @findex volatil
964 @cindex @samp{/v} in RTL dump
965 @item volatil
966 @cindex volatile memory references
967 In a @code{mem}, @code{asm_operands}, or @code{asm_input}
968 expression, it is 1 if the memory
969 reference is volatile.  Volatile memory references may not be deleted,
970 reordered or combined.
971
972 In a @code{symbol_ref} expression, it is used for machine-specific
973 purposes.
974
975 In a @code{reg} expression, it is 1 if the value is a user-level variable.
976 0 indicates an internal compiler temporary.
977
978 In an @code{insn}, 1 means the insn has been deleted.
979
980 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, 1 means a reference
981 to a non-local label.
982
983 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/v}.
984 @end table
985
986 @node Machine Modes
987 @section Machine Modes
988 @cindex machine modes
989
990 @findex enum machine_mode
991 A machine mode describes a size of data object and the representation used
992 for it.  In the C code, machine modes are represented by an enumeration
993 type, @code{enum machine_mode}, defined in @file{machmode.def}.  Each RTL
994 expression has room for a machine mode and so do certain kinds of tree
995 expressions (declarations and types, to be precise).
996
997 In debugging dumps and machine descriptions, the machine mode of an RTL
998 expression is written after the expression code with a colon to separate
999 them.  The letters @samp{mode} which appear at the end of each machine mode
1000 name are omitted.  For example, @code{(reg:SI 38)} is a @code{reg}
1001 expression with machine mode @code{SImode}.  If the mode is
1002 @code{VOIDmode}, it is not written at all.
1003
1004 Here is a table of machine modes.  The term ``byte'' below refers to an
1005 object of @code{BITS_PER_UNIT} bits (@pxref{Storage Layout}).
1006
1007 @table @code
1008 @findex BImode
1009 @item BImode
1010 ``Bit'' mode represents a single bit, for predicate registers.
1011
1012 @findex QImode
1013 @item QImode
1014 ``Quarter-Integer'' mode represents a single byte treated as an integer.
1015
1016 @findex HImode
1017 @item HImode
1018 ``Half-Integer'' mode represents a two-byte integer.
1019
1020 @findex PSImode
1021 @item PSImode
1022 ``Partial Single Integer'' mode represents an integer which occupies
1023 four bytes but which doesn't really use all four.  On some machines,
1024 this is the right mode to use for pointers.
1025
1026 @findex SImode
1027 @item SImode
1028 ``Single Integer'' mode represents a four-byte integer.
1029
1030 @findex PDImode
1031 @item PDImode
1032 ``Partial Double Integer'' mode represents an integer which occupies
1033 eight bytes but which doesn't really use all eight.  On some machines,
1034 this is the right mode to use for certain pointers.
1035
1036 @findex DImode
1037 @item DImode
1038 ``Double Integer'' mode represents an eight-byte integer.
1039
1040 @findex TImode
1041 @item TImode
1042 ``Tetra Integer'' (?) mode represents a sixteen-byte integer.
1043
1044 @findex OImode
1045 @item OImode
1046 ``Octa Integer'' (?) mode represents a thirty-two-byte integer.
1047
1048 @findex QFmode
1049 @item QFmode
1050 ``Quarter-Floating'' mode represents a quarter-precision (single byte)
1051 floating point number.
1052
1053 @findex HFmode
1054 @item HFmode
1055 ``Half-Floating'' mode represents a half-precision (two byte) floating
1056 point number.
1057
1058 @findex TQFmode
1059 @item TQFmode
1060 ``Three-Quarter-Floating'' (?) mode represents a three-quarter-precision
1061 (three byte) floating point number.
1062
1063 @findex SFmode
1064 @item SFmode
1065 ``Single Floating'' mode represents a four byte floating point number.
1066 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1067 this is a single-precision IEEE floating point number; it can also be
1068 used for double-precision (on processors with 16-bit bytes) and
1069 single-precision VAX and IBM types.
1070
1071 @findex DFmode
1072 @item DFmode
1073 ``Double Floating'' mode represents an eight byte floating point number.
1074 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1075 this is a double-precision IEEE floating point number.
1076
1077 @findex XFmode
1078 @item XFmode
1079 ``Extended Floating'' mode represents an IEEE extended floating point
1080 number.  This mode only has 80 meaningful bits (ten bytes).  Some
1081 processors require such numbers to be padded to twelve bytes, others
1082 to sixteen; this mode is used for either.
1083
1084 @findex TFmode
1085 @item TFmode
1086 ``Tetra Floating'' mode represents a sixteen byte floating point number
1087 all 128 of whose bits are meaningful.  One common use is the
1088 IEEE quad-precision format.
1089
1090 @findex CCmode
1091 @item CCmode
1092 ``Condition Code'' mode represents the value of a condition code, which
1093 is a machine-specific set of bits used to represent the result of a
1094 comparison operation.  Other machine-specific modes may also be used for
1095 the condition code.  These modes are not used on machines that use
1096 @code{cc0} (see @pxref{Condition Code}).
1097
1098 @findex BLKmode
1099 @item BLKmode
1100 ``Block'' mode represents values that are aggregates to which none of
1101 the other modes apply.  In RTL, only memory references can have this mode,
1102 and only if they appear in string-move or vector instructions.  On machines
1103 which have no such instructions, @code{BLKmode} will not appear in RTL@.
1104
1105 @findex VOIDmode
1106 @item VOIDmode
1107 Void mode means the absence of a mode or an unspecified mode.
1108 For example, RTL expressions of code @code{const_int} have mode
1109 @code{VOIDmode} because they can be taken to have whatever mode the context
1110 requires.  In debugging dumps of RTL, @code{VOIDmode} is expressed by
1111 the absence of any mode.
1112
1113 @findex QCmode
1114 @findex HCmode
1115 @findex SCmode
1116 @findex DCmode
1117 @findex XCmode
1118 @findex TCmode
1119 @item QCmode, HCmode, SCmode, DCmode, XCmode, TCmode
1120 These modes stand for a complex number represented as a pair of floating
1121 point values.  The floating point values are in @code{QFmode},
1122 @code{HFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode}, @code{XFmode}, and
1123 @code{TFmode}, respectively.
1124
1125 @findex CQImode
1126 @findex CHImode
1127 @findex CSImode
1128 @findex CDImode
1129 @findex CTImode
1130 @findex COImode
1131 @item CQImode, CHImode, CSImode, CDImode, CTImode, COImode
1132 These modes stand for a complex number represented as a pair of integer
1133 values.  The integer values are in @code{QImode}, @code{HImode},
1134 @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and @code{OImode},
1135 respectively.
1136 @end table
1137
1138 The machine description defines @code{Pmode} as a C macro which expands
1139 into the machine mode used for addresses.  Normally this is the mode
1140 whose size is @code{BITS_PER_WORD}, @code{SImode} on 32-bit machines.
1141
1142 The only modes which a machine description @i{must} support are
1143 @code{QImode}, and the modes corresponding to @code{BITS_PER_WORD},
1144 @code{FLOAT_TYPE_SIZE} and @code{DOUBLE_TYPE_SIZE}.
1145 The compiler will attempt to use @code{DImode} for 8-byte structures and
1146 unions, but this can be prevented by overriding the definition of
1147 @code{MAX_FIXED_MODE_SIZE}.  Alternatively, you can have the compiler
1148 use @code{TImode} for 16-byte structures and unions.  Likewise, you can
1149 arrange for the C type @code{short int} to avoid using @code{HImode}.
1150
1151 @cindex mode classes
1152 Very few explicit references to machine modes remain in the compiler and
1153 these few references will soon be removed.  Instead, the machine modes
1154 are divided into mode classes.  These are represented by the enumeration
1155 type @code{enum mode_class} defined in @file{machmode.h}.  The possible
1156 mode classes are:
1157
1158 @table @code
1159 @findex MODE_INT
1160 @item MODE_INT
1161 Integer modes.  By default these are @code{BImode}, @code{QImode},
1162 @code{HImode}, @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and
1163 @code{OImode}.
1164
1165 @findex MODE_PARTIAL_INT
1166 @item MODE_PARTIAL_INT
1167 The ``partial integer'' modes, @code{PQImode}, @code{PHImode},
1168 @code{PSImode} and @code{PDImode}.
1169
1170 @findex MODE_FLOAT
1171 @item MODE_FLOAT
1172 Floating point modes.  By default these are @code{QFmode},
1173 @code{HFmode}, @code{TQFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode},
1174 @code{XFmode} and @code{TFmode}.
1175
1176 @findex MODE_COMPLEX_INT
1177 @item MODE_COMPLEX_INT
1178 Complex integer modes.  (These are not currently implemented).
1179
1180 @findex MODE_COMPLEX_FLOAT
1181 @item MODE_COMPLEX_FLOAT
1182 Complex floating point modes.  By default these are @code{QCmode},
1183 @code{HCmode}, @code{SCmode}, @code{DCmode}, @code{XCmode}, and
1184 @code{TCmode}.
1185
1186 @findex MODE_FUNCTION
1187 @item MODE_FUNCTION
1188 Algol or Pascal function variables including a static chain.
1189 (These are not currently implemented).
1190
1191 @findex MODE_CC
1192 @item MODE_CC
1193 Modes representing condition code values.  These are @code{CCmode} plus
1194 any @code{CC_MODE} modes listed in the @file{@var{machine}-modes.def}.  
1195 @xref{Jump Patterns},
1196 also see @ref{Condition Code}.
1197
1198 @findex MODE_RANDOM
1199 @item MODE_RANDOM
1200 This is a catchall mode class for modes which don't fit into the above
1201 classes.  Currently @code{VOIDmode} and @code{BLKmode} are in
1202 @code{MODE_RANDOM}.
1203 @end table
1204
1205 Here are some C macros that relate to machine modes:
1206
1207 @table @code
1208 @findex GET_MODE
1209 @item GET_MODE (@var{x})
1210 Returns the machine mode of the RTX @var{x}.
1211
1212 @findex PUT_MODE
1213 @item PUT_MODE (@var{x}, @var{newmode})
1214 Alters the machine mode of the RTX @var{x} to be @var{newmode}.
1215
1216 @findex NUM_MACHINE_MODES
1217 @item NUM_MACHINE_MODES
1218 Stands for the number of machine modes available on the target
1219 machine.  This is one greater than the largest numeric value of any
1220 machine mode.
1221
1222 @findex GET_MODE_NAME
1223 @item GET_MODE_NAME (@var{m})
1224 Returns the name of mode @var{m} as a string.
1225
1226 @findex GET_MODE_CLASS
1227 @item GET_MODE_CLASS (@var{m})
1228 Returns the mode class of mode @var{m}.
1229
1230 @findex GET_MODE_WIDER_MODE
1231 @item GET_MODE_WIDER_MODE (@var{m})
1232 Returns the next wider natural mode.  For example, the expression
1233 @code{GET_MODE_WIDER_MODE (QImode)} returns @code{HImode}.
1234
1235 @findex GET_MODE_SIZE
1236 @item GET_MODE_SIZE (@var{m})
1237 Returns the size in bytes of a datum of mode @var{m}.
1238
1239 @findex GET_MODE_BITSIZE
1240 @item GET_MODE_BITSIZE (@var{m})
1241 Returns the size in bits of a datum of mode @var{m}.
1242
1243 @findex GET_MODE_MASK
1244 @item GET_MODE_MASK (@var{m})
1245 Returns a bitmask containing 1 for all bits in a word that fit within
1246 mode @var{m}.  This macro can only be used for modes whose bitsize is
1247 less than or equal to @code{HOST_BITS_PER_INT}.
1248
1249 @findex GET_MODE_ALIGNMENT
1250 @item GET_MODE_ALIGNMENT (@var{m})
1251 Return the required alignment, in bits, for an object of mode @var{m}.
1252
1253 @findex GET_MODE_UNIT_SIZE
1254 @item GET_MODE_UNIT_SIZE (@var{m})
1255 Returns the size in bytes of the subunits of a datum of mode @var{m}.
1256 This is the same as @code{GET_MODE_SIZE} except in the case of complex
1257 modes.  For them, the unit size is the size of the real or imaginary
1258 part.
1259
1260 @findex GET_MODE_NUNITS
1261 @item GET_MODE_NUNITS (@var{m})
1262 Returns the number of units contained in a mode, i.e.,
1263 @code{GET_MODE_SIZE} divided by @code{GET_MODE_UNIT_SIZE}.
1264
1265 @findex GET_CLASS_NARROWEST_MODE
1266 @item GET_CLASS_NARROWEST_MODE (@var{c})
1267 Returns the narrowest mode in mode class @var{c}.
1268 @end table
1269
1270 @findex byte_mode
1271 @findex word_mode
1272 The global variables @code{byte_mode} and @code{word_mode} contain modes
1273 whose classes are @code{MODE_INT} and whose bitsizes are either
1274 @code{BITS_PER_UNIT} or @code{BITS_PER_WORD}, respectively.  On 32-bit
1275 machines, these are @code{QImode} and @code{SImode}, respectively.
1276
1277 @node Constants
1278 @section Constant Expression Types
1279 @cindex RTL constants
1280 @cindex RTL constant expression types
1281
1282 The simplest RTL expressions are those that represent constant values.
1283
1284 @table @code
1285 @findex const_int
1286 @item (const_int @var{i})
1287 This type of expression represents the integer value @var{i}.  @var{i}
1288 is customarily accessed with the macro @code{INTVAL} as in
1289 @code{INTVAL (@var{exp})}, which is equivalent to @code{XWINT (@var{exp}, 0)}.
1290
1291 Constants generated for modes with fewer bits than @code{HOST_WIDE_INT}
1292 must be sign extended to full width (e.g., with @code{gen_int_mode}).
1293
1294 @findex const0_rtx
1295 @findex const1_rtx
1296 @findex const2_rtx
1297 @findex constm1_rtx
1298 There is only one expression object for the integer value zero; it is
1299 the value of the variable @code{const0_rtx}.  Likewise, the only
1300 expression for integer value one is found in @code{const1_rtx}, the only
1301 expression for integer value two is found in @code{const2_rtx}, and the
1302 only expression for integer value negative one is found in
1303 @code{constm1_rtx}.  Any attempt to create an expression of code
1304 @code{const_int} and value zero, one, two or negative one will return
1305 @code{const0_rtx}, @code{const1_rtx}, @code{const2_rtx} or
1306 @code{constm1_rtx} as appropriate.
1307
1308 @findex const_true_rtx
1309 Similarly, there is only one object for the integer whose value is
1310 @code{STORE_FLAG_VALUE}.  It is found in @code{const_true_rtx}.  If
1311 @code{STORE_FLAG_VALUE} is one, @code{const_true_rtx} and
1312 @code{const1_rtx} will point to the same object.  If
1313 @code{STORE_FLAG_VALUE} is @minus{}1, @code{const_true_rtx} and
1314 @code{constm1_rtx} will point to the same object.
1315
1316 @findex const_double
1317 @item (const_double:@var{m} @var{addr} @var{i0} @var{i1} @dots{})
1318 Represents either a floating-point constant of mode @var{m} or an
1319 integer constant too large to fit into @code{HOST_BITS_PER_WIDE_INT}
1320 bits but small enough to fit within twice that number of bits (GCC
1321 does not provide a mechanism to represent even larger constants).  In
1322 the latter case, @var{m} will be @code{VOIDmode}.
1323
1324 @findex const_vector
1325 @item (const_vector:@var{m} [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
1326 Represents a vector constant.  The square brackets stand for the vector
1327 containing the constant elements.  @var{x0}, @var{x1} and so on are
1328 the @code{const_int} or @code{const_double} elements.
1329
1330 The number of units in a @code{const_vector} is obtained with the macro
1331 @code{CONST_VECTOR_NUNITS} as in @code{CONST_VECTOR_NUNITS (@var{v})}.
1332
1333 Individual elements in a vector constant are accessed with the macro
1334 @code{CONST_VECTOR_ELT} as in @code{CONST_VECTOR_ELT (@var{v}, @var{n})}
1335 where @var{v} is the vector constant and @var{n} is the element
1336 desired.
1337
1338 @findex CONST_DOUBLE_MEM
1339 @findex CONST_DOUBLE_CHAIN
1340 @var{addr} is used to contain the @code{mem} expression that corresponds
1341 to the location in memory that at which the constant can be found.  If
1342 it has not been allocated a memory location, but is on the chain of all
1343 @code{const_double} expressions in this compilation (maintained using an
1344 undisplayed field), @var{addr} contains @code{const0_rtx}.  If it is not
1345 on the chain, @var{addr} contains @code{cc0_rtx}.  @var{addr} is
1346 customarily accessed with the macro @code{CONST_DOUBLE_MEM} and the
1347 chain field via @code{CONST_DOUBLE_CHAIN}.
1348
1349 @findex CONST_DOUBLE_LOW
1350 If @var{m} is @code{VOIDmode}, the bits of the value are stored in
1351 @var{i0} and @var{i1}.  @var{i0} is customarily accessed with the macro
1352 @code{CONST_DOUBLE_LOW} and @var{i1} with @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.
1353
1354 If the constant is floating point (regardless of its precision), then
1355 the number of integers used to store the value depends on the size of
1356 @code{REAL_VALUE_TYPE} (@pxref{Floating Point}).  The integers
1357 represent a floating point number, but not precisely in the target
1358 machine's or host machine's floating point format.  To convert them to
1359 the precise bit pattern used by the target machine, use the macro
1360 @code{REAL_VALUE_TO_TARGET_DOUBLE} and friends (@pxref{Data Output}).
1361
1362 @findex CONST0_RTX
1363 @findex CONST1_RTX
1364 @findex CONST2_RTX
1365 The macro @code{CONST0_RTX (@var{mode})} refers to an expression with
1366 value 0 in mode @var{mode}.  If mode @var{mode} is of mode class
1367 @code{MODE_INT}, it returns @code{const0_rtx}.  If mode @var{mode} is of
1368 mode class @code{MODE_FLOAT}, it returns a @code{CONST_DOUBLE}
1369 expression in mode @var{mode}.  Otherwise, it returns a
1370 @code{CONST_VECTOR} expression in mode @var{mode}.  Similarly, the macro
1371 @code{CONST1_RTX (@var{mode})} refers to an expression with value 1 in
1372 mode @var{mode} and similarly for @code{CONST2_RTX}.  The
1373 @code{CONST1_RTX} and @code{CONST2_RTX} macros are undefined
1374 for vector modes.
1375
1376 @findex const_string
1377 @item (const_string @var{str})
1378 Represents a constant string with value @var{str}.  Currently this is
1379 used only for insn attributes (@pxref{Insn Attributes}) since constant
1380 strings in C are placed in memory.
1381
1382 @findex symbol_ref
1383 @item (symbol_ref:@var{mode} @var{symbol})
1384 Represents the value of an assembler label for data.  @var{symbol} is
1385 a string that describes the name of the assembler label.  If it starts
1386 with a @samp{*}, the label is the rest of @var{symbol} not including
1387 the @samp{*}.  Otherwise, the label is @var{symbol}, usually prefixed
1388 with @samp{_}.
1389
1390 The @code{symbol_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1391 Usually that is the only mode for which a symbol is directly valid.
1392
1393 @findex label_ref
1394 @item (label_ref:@var{mode} @var{label})
1395 Represents the value of an assembler label for code.  It contains one
1396 operand, an expression, which must be a @code{code_label} or a @code{note}
1397 of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} that appears in the instruction
1398 sequence to identify the place where the label should go.
1399
1400 The reason for using a distinct expression type for code label
1401 references is so that jump optimization can distinguish them.
1402
1403 The @code{label_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1404 Usually that is the only mode for which a label is directly valid.
1405
1406 @item (const:@var{m} @var{exp})
1407 Represents a constant that is the result of an assembly-time
1408 arithmetic computation.  The operand, @var{exp}, is an expression that
1409 contains only constants (@code{const_int}, @code{symbol_ref} and
1410 @code{label_ref} expressions) combined with @code{plus} and
1411 @code{minus}.  However, not all combinations are valid, since the
1412 assembler cannot do arbitrary arithmetic on relocatable symbols.
1413
1414 @var{m} should be @code{Pmode}.
1415
1416 @findex high
1417 @item (high:@var{m} @var{exp})
1418 Represents the high-order bits of @var{exp}, usually a
1419 @code{symbol_ref}.  The number of bits is machine-dependent and is
1420 normally the number of bits specified in an instruction that initializes
1421 the high order bits of a register.  It is used with @code{lo_sum} to
1422 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines to
1423 reference a global memory location.
1424
1425 @var{m} should be @code{Pmode}.
1426 @end table
1427
1428 @node Regs and Memory
1429 @section Registers and Memory
1430 @cindex RTL register expressions
1431 @cindex RTL memory expressions
1432
1433 Here are the RTL expression types for describing access to machine
1434 registers and to main memory.
1435
1436 @table @code
1437 @findex reg
1438 @cindex hard registers
1439 @cindex pseudo registers
1440 @item (reg:@var{m} @var{n})
1441 For small values of the integer @var{n} (those that are less than
1442 @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER}), this stands for a reference to machine
1443 register number @var{n}: a @dfn{hard register}.  For larger values of
1444 @var{n}, it stands for a temporary value or @dfn{pseudo register}.
1445 The compiler's strategy is to generate code assuming an unlimited
1446 number of such pseudo registers, and later convert them into hard
1447 registers or into memory references.
1448
1449 @var{m} is the machine mode of the reference.  It is necessary because
1450 machines can generally refer to each register in more than one mode.
1451 For example, a register may contain a full word but there may be
1452 instructions to refer to it as a half word or as a single byte, as
1453 well as instructions to refer to it as a floating point number of
1454 various precisions.
1455
1456 Even for a register that the machine can access in only one mode,
1457 the mode must always be specified.
1458
1459 The symbol @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER} is defined by the machine
1460 description, since the number of hard registers on the machine is an
1461 invariant characteristic of the machine.  Note, however, that not
1462 all of the machine registers must be general registers.  All the
1463 machine registers that can be used for storage of data are given
1464 hard register numbers, even those that can be used only in certain
1465 instructions or can hold only certain types of data.
1466
1467 A hard register may be accessed in various modes throughout one
1468 function, but each pseudo register is given a natural mode
1469 and is accessed only in that mode.  When it is necessary to describe
1470 an access to a pseudo register using a nonnatural mode, a @code{subreg}
1471 expression is used.
1472
1473 A @code{reg} expression with a machine mode that specifies more than
1474 one word of data may actually stand for several consecutive registers.
1475 If in addition the register number specifies a hardware register, then
1476 it actually represents several consecutive hardware registers starting
1477 with the specified one.
1478
1479 Each pseudo register number used in a function's RTL code is
1480 represented by a unique @code{reg} expression.
1481
1482 @findex FIRST_VIRTUAL_REGISTER
1483 @findex LAST_VIRTUAL_REGISTER
1484 Some pseudo register numbers, those within the range of
1485 @code{FIRST_VIRTUAL_REGISTER} to @code{LAST_VIRTUAL_REGISTER} only
1486 appear during the RTL generation phase and are eliminated before the
1487 optimization phases.  These represent locations in the stack frame that
1488 cannot be determined until RTL generation for the function has been
1489 completed.  The following virtual register numbers are defined:
1490
1491 @table @code
1492 @findex VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1493 @item VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1494 This points to the first word of the incoming arguments passed on the
1495 stack.  Normally these arguments are placed there by the caller, but the
1496 callee may have pushed some arguments that were previously passed in
1497 registers.
1498
1499 @cindex @code{FIRST_PARM_OFFSET} and virtual registers
1500 @cindex @code{ARG_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1501 When RTL generation is complete, this virtual register is replaced
1502 by the sum of the register given by @code{ARG_POINTER_REGNUM} and the
1503 value of @code{FIRST_PARM_OFFSET}.
1504
1505 @findex VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1506 @cindex @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} and virtual registers
1507 @item VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1508 If @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} is defined to a nonzero value, this points
1509 to immediately above the first variable on the stack.  Otherwise, it points
1510 to the first variable on the stack.
1511
1512 @cindex @code{STARTING_FRAME_OFFSET} and virtual registers
1513 @cindex @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1514 @code{VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM} is replaced with the sum of the
1515 register given by @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and the value
1516 @code{STARTING_FRAME_OFFSET}.
1517
1518 @findex VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1519 @item VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1520 This points to the location of dynamically allocated memory on the stack
1521 immediately after the stack pointer has been adjusted by the amount of
1522 memory desired.
1523
1524 @cindex @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET} and virtual registers
1525 @cindex @code{STACK_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1526 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1527 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET}.
1528
1529 @findex VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1530 @item VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1531 This points to the location in the stack at which outgoing arguments
1532 should be written when the stack is pre-pushed (arguments pushed using
1533 push insns should always use @code{STACK_POINTER_REGNUM}).
1534
1535 @cindex @code{STACK_POINTER_OFFSET} and virtual registers
1536 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1537 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_POINTER_OFFSET}.
1538 @end table
1539
1540 @findex subreg
1541 @item (subreg:@var{m} @var{reg} @var{bytenum})
1542 @code{subreg} expressions are used to refer to a register in a machine
1543 mode other than its natural one, or to refer to one register of
1544 a multi-part @code{reg} that actually refers to several registers.
1545
1546 Each pseudo-register has a natural mode.  If it is necessary to
1547 operate on it in a different mode---for example, to perform a fullword
1548 move instruction on a pseudo-register that contains a single
1549 byte---the pseudo-register must be enclosed in a @code{subreg}.  In
1550 such a case, @var{bytenum} is zero.
1551
1552 Usually @var{m} is at least as narrow as the mode of @var{reg}, in which
1553 case it is restricting consideration to only the bits of @var{reg} that
1554 are in @var{m}.
1555
1556 Sometimes @var{m} is wider than the mode of @var{reg}.  These
1557 @code{subreg} expressions are often called @dfn{paradoxical}.  They are
1558 used in cases where we want to refer to an object in a wider mode but do
1559 not care what value the additional bits have.  The reload pass ensures
1560 that paradoxical references are only made to hard registers.
1561
1562 The other use of @code{subreg} is to extract the individual registers of
1563 a multi-register value.  Machine modes such as @code{DImode} and
1564 @code{TImode} can indicate values longer than a word, values which
1565 usually require two or more consecutive registers.  To access one of the
1566 registers, use a @code{subreg} with mode @code{SImode} and a
1567 @var{bytenum} offset that says which register.
1568
1569 Storing in a non-paradoxical @code{subreg} has undefined results for
1570 bits belonging to the same word as the @code{subreg}.  This laxity makes
1571 it easier to generate efficient code for such instructions.  To
1572 represent an instruction that preserves all the bits outside of those in
1573 the @code{subreg}, use @code{strict_low_part} around the @code{subreg}.
1574
1575 @cindex @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1576 The compilation parameter @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says
1577 that byte number zero is part of the most significant word; otherwise,
1578 it is part of the least significant word.
1579
1580 @cindex @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1581 The compilation parameter @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says
1582 that byte number zero is the most significant byte within a word;
1583 otherwise, it is the least significant byte within a word.
1584
1585 @cindex @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}, (lack of) effect on @code{subreg}
1586 On a few targets, @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN} disagrees with
1587 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}.
1588 However, most parts of the compiler treat floating point values as if
1589 they had the same endianness as integer values.  This works because
1590 they handle them solely as a collection of integer values, with no
1591 particular numerical value.  Only real.c and the runtime libraries
1592 care about @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}.
1593
1594 @cindex combiner pass
1595 @cindex reload pass
1596 @cindex @code{subreg}, special reload handling
1597 Between the combiner pass and the reload pass, it is possible to have a
1598 paradoxical @code{subreg} which contains a @code{mem} instead of a
1599 @code{reg} as its first operand.  After the reload pass, it is also
1600 possible to have a non-paradoxical @code{subreg} which contains a
1601 @code{mem}; this usually occurs when the @code{mem} is a stack slot
1602 which replaced a pseudo register.
1603
1604 Note that it is not valid to access a @code{DFmode} value in @code{SFmode}
1605 using a @code{subreg}.  On some machines the most significant part of a
1606 @code{DFmode} value does not have the same format as a single-precision
1607 floating value.
1608
1609 It is also not valid to access a single word of a multi-word value in a
1610 hard register when less registers can hold the value than would be
1611 expected from its size.  For example, some 32-bit machines have
1612 floating-point registers that can hold an entire @code{DFmode} value.
1613 If register 10 were such a register @code{(subreg:SI (reg:DF 10) 4)}
1614 would be invalid because there is no way to convert that reference to
1615 a single machine register.  The reload pass prevents @code{subreg}
1616 expressions such as these from being formed.
1617
1618 @findex SUBREG_REG
1619 @findex SUBREG_BYTE
1620 The first operand of a @code{subreg} expression is customarily accessed
1621 with the @code{SUBREG_REG} macro and the second operand is customarily
1622 accessed with the @code{SUBREG_BYTE} macro.
1623
1624 @findex scratch
1625 @cindex scratch operands
1626 @item (scratch:@var{m})
1627 This represents a scratch register that will be required for the
1628 execution of a single instruction and not used subsequently.  It is
1629 converted into a @code{reg} by either the local register allocator or
1630 the reload pass.
1631
1632 @code{scratch} is usually present inside a @code{clobber} operation
1633 (@pxref{Side Effects}).
1634
1635 @findex cc0
1636 @cindex condition code register
1637 @item (cc0)
1638 This refers to the machine's condition code register.  It has no
1639 operands and may not have a machine mode.  There are two ways to use it:
1640
1641 @itemize @bullet
1642 @item
1643 To stand for a complete set of condition code flags.  This is best on
1644 most machines, where each comparison sets the entire series of flags.
1645
1646 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1647 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1648 instructions) and in comparison operators comparing against zero
1649 (@code{const_int} with value zero; that is to say, @code{const0_rtx}).
1650
1651 @item
1652 To stand for a single flag that is the result of a single condition.
1653 This is useful on machines that have only a single flag bit, and in
1654 which comparison instructions must specify the condition to test.
1655
1656 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1657 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1658 instructions) where the source is a comparison operator, and as the
1659 first operand of @code{if_then_else} (in a conditional branch).
1660 @end itemize
1661
1662 @findex cc0_rtx
1663 There is only one expression object of code @code{cc0}; it is the
1664 value of the variable @code{cc0_rtx}.  Any attempt to create an
1665 expression of code @code{cc0} will return @code{cc0_rtx}.
1666
1667 Instructions can set the condition code implicitly.  On many machines,
1668 nearly all instructions set the condition code based on the value that
1669 they compute or store.  It is not necessary to record these actions
1670 explicitly in the RTL because the machine description includes a
1671 prescription for recognizing the instructions that do so (by means of
1672 the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}).  @xref{Condition Code}.  Only
1673 instructions whose sole purpose is to set the condition code, and
1674 instructions that use the condition code, need mention @code{(cc0)}.
1675
1676 On some machines, the condition code register is given a register number
1677 and a @code{reg} is used instead of @code{(cc0)}.  This is usually the
1678 preferable approach if only a small subset of instructions modify the
1679 condition code.  Other machines store condition codes in general
1680 registers; in such cases a pseudo register should be used.
1681
1682 Some machines, such as the SPARC and RS/6000, have two sets of
1683 arithmetic instructions, one that sets and one that does not set the
1684 condition code.  This is best handled by normally generating the
1685 instruction that does not set the condition code, and making a pattern
1686 that both performs the arithmetic and sets the condition code register
1687 (which would not be @code{(cc0)} in this case).  For examples, search
1688 for @samp{addcc} and @samp{andcc} in @file{sparc.md}.
1689
1690 @findex pc
1691 @item (pc)
1692 @cindex program counter
1693 This represents the machine's program counter.  It has no operands and
1694 may not have a machine mode.  @code{(pc)} may be validly used only in
1695 certain specific contexts in jump instructions.
1696
1697 @findex pc_rtx
1698 There is only one expression object of code @code{pc}; it is the value
1699 of the variable @code{pc_rtx}.  Any attempt to create an expression of
1700 code @code{pc} will return @code{pc_rtx}.
1701
1702 All instructions that do not jump alter the program counter implicitly
1703 by incrementing it, but there is no need to mention this in the RTL@.
1704
1705 @findex mem
1706 @item (mem:@var{m} @var{addr} @var{alias})
1707 This RTX represents a reference to main memory at an address
1708 represented by the expression @var{addr}.  @var{m} specifies how large
1709 a unit of memory is accessed.  @var{alias} specifies an alias set for the
1710 reference.  In general two items are in different alias sets if they cannot
1711 reference the same memory address.
1712
1713 The construct @code{(mem:BLK (scratch))} is considered to alias all
1714 other memories.  Thus it may be used as a memory barrier in epilogue
1715 stack deallocation patterns.
1716
1717 @findex addressof
1718 @item (addressof:@var{m} @var{reg})
1719 This RTX represents a request for the address of register @var{reg}.  Its mode
1720 is always @code{Pmode}.  If there are any @code{addressof}
1721 expressions left in the function after CSE, @var{reg} is forced into the
1722 stack and the @code{addressof} expression is replaced with a @code{plus}
1723 expression for the address of its stack slot.
1724 @end table
1725
1726 @node Arithmetic
1727 @section RTL Expressions for Arithmetic
1728 @cindex arithmetic, in RTL
1729 @cindex math, in RTL
1730 @cindex RTL expressions for arithmetic
1731
1732 Unless otherwise specified, all the operands of arithmetic expressions
1733 must be valid for mode @var{m}.  An operand is valid for mode @var{m}
1734 if it has mode @var{m}, or if it is a @code{const_int} or
1735 @code{const_double} and @var{m} is a mode of class @code{MODE_INT}.
1736
1737 For commutative binary operations, constants should be placed in the
1738 second operand.
1739
1740 @table @code
1741 @findex plus
1742 @findex ss_plus
1743 @findex us_plus
1744 @cindex RTL sum
1745 @cindex RTL addition
1746 @cindex RTL addition with signed saturation
1747 @cindex RTL addition with unsigned saturation
1748 @item (plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1749 @itemx (ss_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1750 @itemx (us_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1751
1752 These three expressions all represent the sum of the values
1753 represented by @var{x} and @var{y} carried out in machine mode
1754 @var{m}.  They differ in their behavior on overflow of integer modes.
1755 @code{plus} wraps round modulo the width of @var{m}; @code{ss_plus}
1756 saturates at the maximum signed value representable in @var{m};
1757 @code{us_plus} saturates at the maximum unsigned value.
1758
1759 @c ??? What happens on overflow of floating point modes?
1760
1761 @findex lo_sum
1762 @item (lo_sum:@var{m} @var{x} @var{y})
1763
1764 This expression represents the sum of @var{x} and the low-order bits
1765 of @var{y}.  It is used with @code{high} (@pxref{Constants}) to
1766 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines
1767 to reference a global memory location.
1768
1769 The number of low order bits is machine-dependent but is
1770 normally the number of bits in a @code{Pmode} item minus the number of
1771 bits set by @code{high}.
1772
1773 @var{m} should be @code{Pmode}.
1774
1775 @findex minus
1776 @findex ss_minus
1777 @findex us_minus
1778 @cindex RTL difference
1779 @cindex RTL subtraction
1780 @cindex RTL subtraction with signed saturation
1781 @cindex RTL subtraction with unsigned saturation
1782 @item (minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1783 @itemx (ss_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1784 @itemx (us_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1785
1786 These three expressions represent the result of subtracting @var{y}
1787 from @var{x}, carried out in mode @var{M}.  Behavior on overflow is
1788 the same as for the three variants of @code{plus} (see above).
1789
1790 @findex compare
1791 @cindex RTL comparison
1792 @item (compare:@var{m} @var{x} @var{y})
1793 Represents the result of subtracting @var{y} from @var{x} for purposes
1794 of comparison.  The result is computed without overflow, as if with
1795 infinite precision.
1796
1797 Of course, machines can't really subtract with infinite precision.
1798 However, they can pretend to do so when only the sign of the result will
1799 be used, which is the case when the result is stored in the condition
1800 code.  And that is the @emph{only} way this kind of expression may
1801 validly be used: as a value to be stored in the condition codes, either
1802 @code{(cc0)} or a register.  @xref{Comparisons}.
1803
1804 The mode @var{m} is not related to the modes of @var{x} and @var{y}, but
1805 instead is the mode of the condition code value.  If @code{(cc0)} is
1806 used, it is @code{VOIDmode}.  Otherwise it is some mode in class
1807 @code{MODE_CC}, often @code{CCmode}.  @xref{Condition Code}.  If @var{m}
1808 is @code{VOIDmode} or @code{CCmode}, the operation returns sufficient
1809 information (in an unspecified format) so that any comparison operator
1810 can be applied to the result of the @code{COMPARE} operation.  For other
1811 modes in class @code{MODE_CC}, the operation only returns a subset of
1812 this information.
1813
1814 Normally, @var{x} and @var{y} must have the same mode.  Otherwise,
1815 @code{compare} is valid only if the mode of @var{x} is in class
1816 @code{MODE_INT} and @var{y} is a @code{const_int} or
1817 @code{const_double} with mode @code{VOIDmode}.  The mode of @var{x}
1818 determines what mode the comparison is to be done in; thus it must not
1819 be @code{VOIDmode}.
1820
1821 If one of the operands is a constant, it should be placed in the
1822 second operand and the comparison code adjusted as appropriate.
1823
1824 A @code{compare} specifying two @code{VOIDmode} constants is not valid
1825 since there is no way to know in what mode the comparison is to be
1826 performed; the comparison must either be folded during the compilation
1827 or the first operand must be loaded into a register while its mode is
1828 still known.
1829
1830 @findex neg
1831 @item (neg:@var{m} @var{x})
1832 Represents the negation (subtraction from zero) of the value represented
1833 by @var{x}, carried out in mode @var{m}.
1834
1835 @findex mult
1836 @cindex multiplication
1837 @cindex product
1838 @item (mult:@var{m} @var{x} @var{y})
1839 Represents the signed product of the values represented by @var{x} and
1840 @var{y} carried out in machine mode @var{m}.
1841
1842 Some machines support a multiplication that generates a product wider
1843 than the operands.  Write the pattern for this as
1844
1845 @smallexample
1846 (mult:@var{m} (sign_extend:@var{m} @var{x}) (sign_extend:@var{m} @var{y}))
1847 @end smallexample
1848
1849 where @var{m} is wider than the modes of @var{x} and @var{y}, which need
1850 not be the same.
1851
1852 For unsigned widening multiplication, use the same idiom, but with
1853 @code{zero_extend} instead of @code{sign_extend}.
1854
1855 @findex div
1856 @cindex division
1857 @cindex signed division
1858 @cindex quotient
1859 @item (div:@var{m} @var{x} @var{y})
1860 Represents the quotient in signed division of @var{x} by @var{y},
1861 carried out in machine mode @var{m}.  If @var{m} is a floating point
1862 mode, it represents the exact quotient; otherwise, the integerized
1863 quotient.
1864
1865 Some machines have division instructions in which the operands and
1866 quotient widths are not all the same; you should represent
1867 such instructions using @code{truncate} and @code{sign_extend} as in,
1868
1869 @smallexample
1870 (truncate:@var{m1} (div:@var{m2} @var{x} (sign_extend:@var{m2} @var{y})))
1871 @end smallexample
1872
1873 @findex udiv
1874 @cindex unsigned division
1875 @cindex division
1876 @item (udiv:@var{m} @var{x} @var{y})
1877 Like @code{div} but represents unsigned division.
1878
1879 @findex mod
1880 @findex umod
1881 @cindex remainder
1882 @cindex division
1883 @item (mod:@var{m} @var{x} @var{y})
1884 @itemx (umod:@var{m} @var{x} @var{y})
1885 Like @code{div} and @code{udiv} but represent the remainder instead of
1886 the quotient.
1887
1888 @findex smin
1889 @findex smax
1890 @cindex signed minimum
1891 @cindex signed maximum
1892 @item (smin:@var{m} @var{x} @var{y})
1893 @itemx (smax:@var{m} @var{x} @var{y})
1894 Represents the smaller (for @code{smin}) or larger (for @code{smax}) of
1895 @var{x} and @var{y}, interpreted as signed values in mode @var{m}.
1896 When used with floating point, if both operands are zeros, or if either
1897 operand is @code{NaN}, then it is unspecified which of the two operands
1898 is returned as the result.
1899
1900 @findex umin
1901 @findex umax
1902 @cindex unsigned minimum and maximum
1903 @item (umin:@var{m} @var{x} @var{y})
1904 @itemx (umax:@var{m} @var{x} @var{y})
1905 Like @code{smin} and @code{smax}, but the values are interpreted as unsigned
1906 integers.
1907
1908 @findex not
1909 @cindex complement, bitwise
1910 @cindex bitwise complement
1911 @item (not:@var{m} @var{x})
1912 Represents the bitwise complement of the value represented by @var{x},
1913 carried out in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
1914
1915 @findex and
1916 @cindex logical-and, bitwise
1917 @cindex bitwise logical-and
1918 @item (and:@var{m} @var{x} @var{y})
1919 Represents the bitwise logical-and of the values represented by
1920 @var{x} and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be
1921 a fixed-point machine mode.
1922
1923 @findex ior
1924 @cindex inclusive-or, bitwise
1925 @cindex bitwise inclusive-or
1926 @item (ior:@var{m} @var{x} @var{y})
1927 Represents the bitwise inclusive-or of the values represented by @var{x}
1928 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
1929 fixed-point mode.
1930
1931 @findex xor
1932 @cindex exclusive-or, bitwise
1933 @cindex bitwise exclusive-or
1934 @item (xor:@var{m} @var{x} @var{y})
1935 Represents the bitwise exclusive-or of the values represented by @var{x}
1936 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
1937 fixed-point mode.
1938
1939 @findex ashift
1940 @cindex left shift
1941 @cindex shift
1942 @cindex arithmetic shift
1943 @item (ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
1944 Represents the result of arithmetically shifting @var{x} left by @var{c}
1945 places.  @var{x} have mode @var{m}, a fixed-point machine mode.  @var{c}
1946 be a fixed-point mode or be a constant with mode @code{VOIDmode}; which
1947 mode is determined by the mode called for in the machine description
1948 entry for the left-shift instruction.  For example, on the VAX, the mode
1949 of @var{c} is @code{QImode} regardless of @var{m}.
1950
1951 @findex lshiftrt
1952 @cindex right shift
1953 @findex ashiftrt
1954 @item (lshiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
1955 @itemx (ashiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
1956 Like @code{ashift} but for right shift.  Unlike the case for left shift,
1957 these two operations are distinct.
1958
1959 @findex rotate
1960 @cindex rotate
1961 @cindex left rotate
1962 @findex rotatert
1963 @cindex right rotate
1964 @item (rotate:@var{m} @var{x} @var{c})
1965 @itemx (rotatert:@var{m} @var{x} @var{c})
1966 Similar but represent left and right rotate.  If @var{c} is a constant,
1967 use @code{rotate}.
1968
1969 @findex abs
1970 @cindex absolute value
1971 @item (abs:@var{m} @var{x})
1972 Represents the absolute value of @var{x}, computed in mode @var{m}.
1973
1974 @findex sqrt
1975 @cindex square root
1976 @item (sqrt:@var{m} @var{x})
1977 Represents the square root of @var{x}, computed in mode @var{m}.
1978 Most often @var{m} will be a floating point mode.
1979
1980 @findex ffs
1981 @item (ffs:@var{m} @var{x})
1982 Represents one plus the index of the least significant 1-bit in
1983 @var{x}, represented as an integer of mode @var{m}.  (The value is
1984 zero if @var{x} is zero.)  The mode of @var{x} need not be @var{m};
1985 depending on the target machine, various mode combinations may be
1986 valid.
1987
1988 @findex clz
1989 @item (clz:@var{m} @var{x})
1990 Represents the number of leading 0-bits in @var{x}, represented as an
1991 integer of mode @var{m}, starting at the most significant bit position.
1992 If @var{x} is zero, the value is determined by
1993 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO}.  Note that this is one of
1994 the few expressions that is not invariant under widening.  The mode of
1995 @var{x} will usually be an integer mode.
1996
1997 @findex ctz
1998 @item (ctz:@var{m} @var{x})
1999 Represents the number of trailing 0-bits in @var{x}, represented as an
2000 integer of mode @var{m}, starting at the least significant bit position.
2001 If @var{x} is zero, the value is determined by
2002 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO}.  Except for this case,
2003 @code{ctz(x)} is equivalent to @code{ffs(@var{x}) - 1}.  The mode of
2004 @var{x} will usually be an integer mode.
2005
2006 @findex popcount
2007 @item (popcount:@var{m} @var{x})
2008 Represents the number of 1-bits in @var{x}, represented as an integer of
2009 mode @var{m}.  The mode of @var{x} will usually be an integer mode.
2010
2011 @findex parity
2012 @item (parity:@var{m} @var{x})
2013 Represents the number of 1-bits modulo 2 in @var{x}, represented as an
2014 integer of mode @var{m}.  The mode of @var{x} will usually be an integer
2015 mode.
2016 @end table
2017
2018 @node Comparisons
2019 @section Comparison Operations
2020 @cindex RTL comparison operations
2021
2022 Comparison operators test a relation on two operands and are considered
2023 to represent a machine-dependent nonzero value described by, but not
2024 necessarily equal to, @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2025 if the relation holds, or zero if it does not, for comparison operators
2026 whose results have a `MODE_INT' mode,
2027 @code{FLOAT_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}) if the relation holds, or
2028 zero if it does not, for comparison operators that return floating-point
2029 values, and a vector of either @code{VECTOR_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2030 if the relation holds, or of zeros if it does not, for comparison operators
2031 that return vector results.
2032 The mode of the comparison operation is independent of the mode
2033 of the data being compared.  If the comparison operation is being tested
2034 (e.g., the first operand of an @code{if_then_else}), the mode must be
2035 @code{VOIDmode}.
2036
2037 @cindex condition codes
2038 There are two ways that comparison operations may be used.  The
2039 comparison operators may be used to compare the condition codes
2040 @code{(cc0)} against zero, as in @code{(eq (cc0) (const_int 0))}.  Such
2041 a construct actually refers to the result of the preceding instruction
2042 in which the condition codes were set.  The instruction setting the
2043 condition code must be adjacent to the instruction using the condition
2044 code; only @code{note} insns may separate them.
2045
2046 Alternatively, a comparison operation may directly compare two data
2047 objects.  The mode of the comparison is determined by the operands; they
2048 must both be valid for a common machine mode.  A comparison with both
2049 operands constant would be invalid as the machine mode could not be
2050 deduced from it, but such a comparison should never exist in RTL due to
2051 constant folding.
2052
2053 In the example above, if @code{(cc0)} were last set to
2054 @code{(compare @var{x} @var{y})}, the comparison operation is
2055 identical to @code{(eq @var{x} @var{y})}.  Usually only one style
2056 of comparisons is supported on a particular machine, but the combine
2057 pass will try to merge the operations to produce the @code{eq} shown
2058 in case it exists in the context of the particular insn involved.
2059
2060 Inequality comparisons come in two flavors, signed and unsigned.  Thus,
2061 there are distinct expression codes @code{gt} and @code{gtu} for signed and
2062 unsigned greater-than.  These can produce different results for the same
2063 pair of integer values: for example, 1 is signed greater-than @minus{}1 but not
2064 unsigned greater-than, because @minus{}1 when regarded as unsigned is actually
2065 @code{0xffffffff} which is greater than 1.
2066
2067 The signed comparisons are also used for floating point values.  Floating
2068 point comparisons are distinguished by the machine modes of the operands.
2069
2070 @table @code
2071 @findex eq
2072 @cindex equal
2073 @item (eq:@var{m} @var{x} @var{y})
2074 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2075 are equal, otherwise 0.
2076
2077 @findex ne
2078 @cindex not equal
2079 @item (ne:@var{m} @var{x} @var{y})
2080 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2081 are not equal, otherwise 0.
2082
2083 @findex gt
2084 @cindex greater than
2085 @item (gt:@var{m} @var{x} @var{y})
2086 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the @var{x} is greater than @var{y}.  If they
2087 are fixed-point, the comparison is done in a signed sense.
2088
2089 @findex gtu
2090 @cindex greater than
2091 @cindex unsigned greater than
2092 @item (gtu:@var{m} @var{x} @var{y})
2093 Like @code{gt} but does unsigned comparison, on fixed-point numbers only.
2094
2095 @findex lt
2096 @cindex less than
2097 @findex ltu
2098 @cindex unsigned less than
2099 @item (lt:@var{m} @var{x} @var{y})
2100 @itemx (ltu:@var{m} @var{x} @var{y})
2101 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than''.
2102
2103 @findex ge
2104 @cindex greater than
2105 @findex geu
2106 @cindex unsigned greater than
2107 @item (ge:@var{m} @var{x} @var{y})
2108 @itemx (geu:@var{m} @var{x} @var{y})
2109 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``greater than or equal''.
2110
2111 @findex le
2112 @cindex less than or equal
2113 @findex leu
2114 @cindex unsigned less than
2115 @item (le:@var{m} @var{x} @var{y})
2116 @itemx (leu:@var{m} @var{x} @var{y})
2117 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than or equal''.
2118
2119 @findex if_then_else
2120 @item (if_then_else @var{cond} @var{then} @var{else})
2121 This is not a comparison operation but is listed here because it is
2122 always used in conjunction with a comparison operation.  To be
2123 precise, @var{cond} is a comparison expression.  This expression
2124 represents a choice, according to @var{cond}, between the value
2125 represented by @var{then} and the one represented by @var{else}.
2126
2127 On most machines, @code{if_then_else} expressions are valid only
2128 to express conditional jumps.
2129
2130 @findex cond
2131 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @var{test2} @var{value2} @dots{}] @var{default})
2132 Similar to @code{if_then_else}, but more general.  Each of @var{test1},
2133 @var{test2}, @dots{} is performed in turn.  The result of this expression is
2134 the @var{value} corresponding to the first nonzero test, or @var{default} if
2135 none of the tests are nonzero expressions.
2136
2137 This is currently not valid for instruction patterns and is supported only
2138 for insn attributes.  @xref{Insn Attributes}.
2139 @end table
2140
2141 @node Bit-Fields
2142 @section Bit-Fields
2143 @cindex bit-fields
2144
2145 Special expression codes exist to represent bit-field instructions.
2146
2147 @table @code
2148 @findex sign_extract
2149 @cindex @code{BITS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{sign_extract}
2150 @item (sign_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2151 This represents a reference to a sign-extended bit-field contained or
2152 starting in @var{loc} (a memory or register reference).  The bit-field
2153 is @var{size} bits wide and starts at bit @var{pos}.  The compilation
2154 option @code{BITS_BIG_ENDIAN} says which end of the memory unit
2155 @var{pos} counts from.
2156
2157 If @var{loc} is in memory, its mode must be a single-byte integer mode.
2158 If @var{loc} is in a register, the mode to use is specified by the
2159 operand of the @code{insv} or @code{extv} pattern
2160 (@pxref{Standard Names}) and is usually a full-word integer mode,
2161 which is the default if none is specified.
2162
2163 The mode of @var{pos} is machine-specific and is also specified
2164 in the @code{insv} or @code{extv} pattern.
2165
2166 The mode @var{m} is the same as the mode that would be used for
2167 @var{loc} if it were a register.
2168
2169 A @code{sign_extract} can not appear as an lvalue, or part thereof,
2170 in RTL.
2171
2172 @findex zero_extract
2173 @item (zero_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2174 Like @code{sign_extract} but refers to an unsigned or zero-extended
2175 bit-field.  The same sequence of bits are extracted, but they
2176 are filled to an entire word with zeros instead of by sign-extension.
2177
2178 Unlike @code{sign_extract}, this type of expressions can be lvalues
2179 in RTL; they may appear on the left side of an assignment, indicating
2180 insertion of a value into the specified bit-field.
2181 @end table
2182
2183 @node Vector Operations
2184 @section Vector Operations
2185 @cindex vector operations
2186
2187 All normal RTL expressions can be used with vector modes; they are
2188 interpreted as operating on each part of the vector independently.
2189 Additionally, there are a few new expressions to describe specific vector
2190 operations.
2191
2192 @table @code
2193 @findex vec_merge
2194 @item (vec_merge:@var{m} @var{vec1} @var{vec2} @var{items})
2195 This describes a merge operation between two vectors.  The result is a vector
2196 of mode @var{m}; its elements are selected from either @var{vec1} or
2197 @var{vec2}.  Which elements are selected is described by @var{items}, which
2198 is a bit mask represented by a @code{const_int}; a zero bit indicates the
2199 corresponding element in the result vector is taken from @var{vec2} while
2200 a set bit indicates it is taken from @var{vec1}.
2201
2202 @findex vec_select
2203 @item (vec_select:@var{m} @var{vec1} @var{selection})
2204 This describes an operation that selects parts of a vector.  @var{vec1} is
2205 the source vector, @var{selection} is a @code{parallel} that contains a
2206 @code{const_int} for each of the subparts of the result vector, giving the
2207 number of the source subpart that should be stored into it.
2208
2209 @findex vec_concat
2210 @item (vec_concat:@var{m} @var{vec1} @var{vec2})
2211 Describes a vector concat operation.  The result is a concatenation of the
2212 vectors @var{vec1} and @var{vec2}; its length is the sum of the lengths of
2213 the two inputs.
2214
2215 @findex vec_duplicate
2216 @item (vec_duplicate:@var{m} @var{vec})
2217 This operation converts a small vector into a larger one by duplicating the
2218 input values.  The output vector mode must have the same submodes as the
2219 input vector mode, and the number of output parts must be an integer multiple
2220 of the number of input parts.
2221
2222 @end table
2223
2224 @node Conversions
2225 @section Conversions
2226 @cindex conversions
2227 @cindex machine mode conversions
2228
2229 All conversions between machine modes must be represented by
2230 explicit conversion operations.  For example, an expression
2231 which is the sum of a byte and a full word cannot be written as
2232 @code{(plus:SI (reg:QI 34) (reg:SI 80))} because the @code{plus}
2233 operation requires two operands of the same machine mode.
2234 Therefore, the byte-sized operand is enclosed in a conversion
2235 operation, as in
2236
2237 @smallexample
2238 (plus:SI (sign_extend:SI (reg:QI 34)) (reg:SI 80))
2239 @end smallexample
2240
2241 The conversion operation is not a mere placeholder, because there
2242 may be more than one way of converting from a given starting mode
2243 to the desired final mode.  The conversion operation code says how
2244 to do it.
2245
2246 For all conversion operations, @var{x} must not be @code{VOIDmode}
2247 because the mode in which to do the conversion would not be known.
2248 The conversion must either be done at compile-time or @var{x}
2249 must be placed into a register.
2250
2251 @table @code
2252 @findex sign_extend
2253 @item (sign_extend:@var{m} @var{x})
2254 Represents the result of sign-extending the value @var{x}
2255 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2256 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2257
2258 @findex zero_extend
2259 @item (zero_extend:@var{m} @var{x})
2260 Represents the result of zero-extending the value @var{x}
2261 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2262 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2263
2264 @findex float_extend
2265 @item (float_extend:@var{m} @var{x})
2266 Represents the result of extending the value @var{x}
2267 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2268 and @var{x} a floating point value of a mode narrower than @var{m}.
2269
2270 @findex truncate
2271 @item (truncate:@var{m} @var{x})
2272 Represents the result of truncating the value @var{x}
2273 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2274 and @var{x} a fixed-point value of a mode wider than @var{m}.
2275
2276 @findex ss_truncate
2277 @item (ss_truncate:@var{m} @var{x})
2278 Represents the result of truncating the value @var{x}
2279 to machine mode @var{m}, using signed saturation in the case of
2280 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2281 modes.
2282
2283 @findex us_truncate
2284 @item (us_truncate:@var{m} @var{x})
2285 Represents the result of truncating the value @var{x}
2286 to machine mode @var{m}, using unsigned saturation in the case of
2287 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2288 modes.
2289
2290 @findex float_truncate
2291 @item (float_truncate:@var{m} @var{x})
2292 Represents the result of truncating the value @var{x}
2293 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2294 and @var{x} a floating point value of a mode wider than @var{m}.
2295
2296 @findex float
2297 @item (float:@var{m} @var{x})
2298 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2299 regarded as signed, to floating point mode @var{m}.
2300
2301 @findex unsigned_float
2302 @item (unsigned_float:@var{m} @var{x})
2303 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2304 regarded as unsigned, to floating point mode @var{m}.
2305
2306 @findex fix
2307 @item (fix:@var{m} @var{x})
2308 When @var{m} is a fixed point mode, represents the result of
2309 converting floating point value @var{x} to mode @var{m}, regarded as
2310 signed.  How rounding is done is not specified, so this operation may
2311 be used validly in compiling C code only for integer-valued operands.
2312
2313 @findex unsigned_fix
2314 @item (unsigned_fix:@var{m} @var{x})
2315 Represents the result of converting floating point value @var{x} to
2316 fixed point mode @var{m}, regarded as unsigned.  How rounding is done
2317 is not specified.
2318
2319 @findex fix
2320 @item (fix:@var{m} @var{x})
2321 When @var{m} is a floating point mode, represents the result of
2322 converting floating point value @var{x} (valid for mode @var{m}) to an
2323 integer, still represented in floating point mode @var{m}, by rounding
2324 towards zero.
2325 @end table
2326
2327 @node RTL Declarations
2328 @section Declarations
2329 @cindex RTL declarations
2330 @cindex declarations, RTL
2331
2332 Declaration expression codes do not represent arithmetic operations
2333 but rather state assertions about their operands.
2334
2335 @table @code
2336 @findex strict_low_part
2337 @cindex @code{subreg}, in @code{strict_low_part}
2338 @item (strict_low_part (subreg:@var{m} (reg:@var{n} @var{r}) 0))
2339 This expression code is used in only one context: as the destination operand of a
2340 @code{set} expression.  In addition, the operand of this expression
2341 must be a non-paradoxical @code{subreg} expression.
2342
2343 The presence of @code{strict_low_part} says that the part of the
2344 register which is meaningful in mode @var{n}, but is not part of
2345 mode @var{m}, is not to be altered.  Normally, an assignment to such
2346 a subreg is allowed to have undefined effects on the rest of the
2347 register when @var{m} is less than a word.
2348 @end table
2349
2350 @node Side Effects
2351 @section Side Effect Expressions
2352 @cindex RTL side effect expressions
2353
2354 The expression codes described so far represent values, not actions.
2355 But machine instructions never produce values; they are meaningful
2356 only for their side effects on the state of the machine.  Special
2357 expression codes are used to represent side effects.
2358
2359 The body of an instruction is always one of these side effect codes;
2360 the codes described above, which represent values, appear only as
2361 the operands of these.
2362
2363 @table @code
2364 @findex set
2365 @item (set @var{lval} @var{x})
2366 Represents the action of storing the value of @var{x} into the place
2367 represented by @var{lval}.  @var{lval} must be an expression
2368 representing a place that can be stored in: @code{reg} (or @code{subreg},
2369 @code{strict_low_part} or @code{zero_extract}), @code{mem}, @code{pc},
2370 @code{parallel}, or @code{cc0}.
2371
2372 If @var{lval} is a @code{reg}, @code{subreg} or @code{mem}, it has a
2373 machine mode; then @var{x} must be valid for that mode.
2374
2375 If @var{lval} is a @code{reg} whose machine mode is less than the full
2376 width of the register, then it means that the part of the register
2377 specified by the machine mode is given the specified value and the
2378 rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
2379 @var{lval} is a @code{subreg} whose machine mode is narrower than
2380 the mode of the register, the rest of the register can be changed in
2381 an undefined way.
2382
2383 If @var{lval} is a @code{strict_low_part} of a subreg, then the part
2384 of the register specified by the machine mode of the @code{subreg} is
2385 given the value @var{x} and the rest of the register is not changed.
2386
2387 If @var{lval} is a @code{zero_extract}, then the referenced part of
2388 the bit-field (a memory or register reference) specified by the
2389 @code{zero_extract} is given the value @var{x} and the rest of the
2390 bit-field is not changed.  Note that @code{sign_extract} can not
2391 appear in @var{lval}.
2392
2393 If @var{lval} is @code{(cc0)}, it has no machine mode, and @var{x} may
2394 be either a @code{compare} expression or a value that may have any mode.
2395 The latter case represents a ``test'' instruction.  The expression
2396 @code{(set (cc0) (reg:@var{m} @var{n}))} is equivalent to
2397 @code{(set (cc0) (compare (reg:@var{m} @var{n}) (const_int 0)))}.
2398 Use the former expression to save space during the compilation.
2399
2400 If @var{lval} is a @code{parallel}, it is used to represent the case of
2401 a function returning a structure in multiple registers.  Each element
2402 of the @code{parallel} is an @code{expr_list} whose first operand is a
2403 @code{reg} and whose second operand is a @code{const_int} representing the
2404 offset (in bytes) into the structure at which the data in that register
2405 corresponds.  The first element may be null to indicate that the structure
2406 is also passed partly in memory.
2407
2408 @cindex jump instructions and @code{set}
2409 @cindex @code{if_then_else} usage
2410 If @var{lval} is @code{(pc)}, we have a jump instruction, and the
2411 possibilities for @var{x} are very limited.  It may be a
2412 @code{label_ref} expression (unconditional jump).  It may be an
2413 @code{if_then_else} (conditional jump), in which case either the
2414 second or the third operand must be @code{(pc)} (for the case which
2415 does not jump) and the other of the two must be a @code{label_ref}
2416 (for the case which does jump).  @var{x} may also be a @code{mem} or
2417 @code{(plus:SI (pc) @var{y})}, where @var{y} may be a @code{reg} or a
2418 @code{mem}; these unusual patterns are used to represent jumps through
2419 branch tables.
2420
2421 If @var{lval} is neither @code{(cc0)} nor @code{(pc)}, the mode of
2422 @var{lval} must not be @code{VOIDmode} and the mode of @var{x} must be
2423 valid for the mode of @var{lval}.
2424
2425 @findex SET_DEST
2426 @findex SET_SRC
2427 @var{lval} is customarily accessed with the @code{SET_DEST} macro and
2428 @var{x} with the @code{SET_SRC} macro.
2429
2430 @findex return
2431 @item (return)
2432 As the sole expression in a pattern, represents a return from the
2433 current function, on machines where this can be done with one
2434 instruction, such as VAXen.  On machines where a multi-instruction
2435 ``epilogue'' must be executed in order to return from the function,
2436 returning is done by jumping to a label which precedes the epilogue, and
2437 the @code{return} expression code is never used.
2438
2439 Inside an @code{if_then_else} expression, represents the value to be
2440 placed in @code{pc} to return to the caller.
2441
2442 Note that an insn pattern of @code{(return)} is logically equivalent to
2443 @code{(set (pc) (return))}, but the latter form is never used.
2444
2445 @findex call
2446 @item (call @var{function} @var{nargs})
2447 Represents a function call.  @var{function} is a @code{mem} expression
2448 whose address is the address of the function to be called.
2449 @var{nargs} is an expression which can be used for two purposes: on
2450 some machines it represents the number of bytes of stack argument; on
2451 others, it represents the number of argument registers.
2452
2453 Each machine has a standard machine mode which @var{function} must
2454 have.  The machine description defines macro @code{FUNCTION_MODE} to
2455 expand into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
2456 specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
2457 allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
2458 addressed.
2459
2460 @findex clobber
2461 @item (clobber @var{x})
2462 Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
2463 undescribed value into @var{x}, which must be a @code{reg},
2464 @code{scratch}, @code{parallel} or @code{mem} expression.
2465
2466 One place this is used is in string instructions that store standard
2467 values into particular hard registers.  It may not be worth the
2468 trouble to describe the values that are stored, but it is essential to
2469 inform the compiler that the registers will be altered, lest it
2470 attempt to keep data in them across the string instruction.
2471
2472 If @var{x} is @code{(mem:BLK (const_int 0))} or
2473 @code{(mem:BLK (scratch))}, it means that all memory
2474 locations must be presumed clobbered.  If @var{x} is a @code{parallel},
2475 it has the same meaning as a @code{parallel} in a @code{set} expression.
2476
2477 Note that the machine description classifies certain hard registers as
2478 ``call-clobbered''.  All function call instructions are assumed by
2479 default to clobber these registers, so there is no need to use
2480 @code{clobber} expressions to indicate this fact.  Also, each function
2481 call is assumed to have the potential to alter any memory location,
2482 unless the function is declared @code{const}.
2483
2484 If the last group of expressions in a @code{parallel} are each a
2485 @code{clobber} expression whose arguments are @code{reg} or
2486 @code{match_scratch} (@pxref{RTL Template}) expressions, the combiner
2487 phase can add the appropriate @code{clobber} expressions to an insn it
2488 has constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
2489
2490 This feature can be used, for example, on a machine that whose multiply
2491 and add instructions don't use an MQ register but which has an
2492 add-accumulate instruction that does clobber the MQ register.  Similarly,
2493 a combined instruction might require a temporary register while the
2494 constituent instructions might not.
2495
2496 When a @code{clobber} expression for a register appears inside a
2497 @code{parallel} with other side effects, the register allocator
2498 guarantees that the register is unoccupied both before and after that
2499 insn.  However, the reload phase may allocate a register used for one of
2500 the inputs unless the @samp{&} constraint is specified for the selected
2501 alternative (@pxref{Modifiers}).  You can clobber either a specific hard
2502 register, a pseudo register, or a @code{scratch} expression; in the
2503 latter two cases, GCC will allocate a hard register that is available
2504 there for use as a temporary.
2505
2506 For instructions that require a temporary register, you should use
2507 @code{scratch} instead of a pseudo-register because this will allow the
2508 combiner phase to add the @code{clobber} when required.  You do this by
2509 coding (@code{clobber} (@code{match_scratch} @dots{})).  If you do
2510 clobber a pseudo register, use one which appears nowhere else---generate
2511 a new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE@.
2512
2513 There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
2514 @code{parallel}: when one of the input operands of the insn is also
2515 clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo register in
2516 the clobber and elsewhere in the insn produces the expected results.
2517
2518 @findex use
2519 @item (use @var{x})
2520 Represents the use of the value of @var{x}.  It indicates that the
2521 value in @var{x} at this point in the program is needed, even though
2522 it may not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will
2523 not attempt to delete previous instructions whose only effect is to
2524 store a value in @var{x}.  @var{x} must be a @code{reg} expression.
2525
2526 In some situations, it may be tempting to add a @code{use} of a
2527 register in a @code{parallel} to describe a situation where the value
2528 of a special register will modify the behavior of the instruction.
2529 An hypothetical example might be a pattern for an addition that can
2530 either wrap around or use saturating addition depending on the value
2531 of a special control register:
2532
2533 @smallexample
2534 (parallel [(set (reg:SI 2) (unspec:SI [(reg:SI 3)
2535                                        (reg:SI 4)] 0))
2536            (use (reg:SI 1))])
2537 @end smallexample
2538
2539 @noindent
2540
2541 This will not work, several of the optimizers only look at expressions
2542 locally; it is very likely that if you have multiple insns with
2543 identical inputs to the @code{unspec}, they will be optimized away even
2544 if register 1 changes in between.
2545
2546 This means that @code{use} can @emph{only} be used to describe
2547 that the register is live.  You should think twice before adding
2548 @code{use} statements, more often you will want to use @code{unspec}
2549 instead.  The @code{use} RTX is most commonly useful to describe that
2550 a fixed register is implicitly used in an insn.  It is also safe to use
2551 in patterns where the compiler knows for other reasons that the result
2552 of the whole pattern is variable, such as @samp{movmem@var{m}} or
2553 @samp{call} patterns.
2554
2555 During the reload phase, an insn that has a @code{use} as pattern
2556 can carry a reg_equal note.  These @code{use} insns will be deleted
2557 before the reload phase exits.
2558
2559 During the delayed branch scheduling phase, @var{x} may be an insn.
2560 This indicates that @var{x} previously was located at this place in the
2561 code and its data dependencies need to be taken into account.  These
2562 @code{use} insns will be deleted before the delayed branch scheduling
2563 phase exits.
2564
2565 @findex parallel
2566 @item (parallel [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
2567 Represents several side effects performed in parallel.  The square
2568 brackets stand for a vector; the operand of @code{parallel} is a
2569 vector of expressions.  @var{x0}, @var{x1} and so on are individual
2570 side effect expressions---expressions of code @code{set}, @code{call},
2571 @code{return}, @code{clobber} or @code{use}.
2572
2573 ``In parallel'' means that first all the values used in the individual
2574 side-effects are computed, and second all the actual side-effects are
2575 performed.  For example,
2576
2577 @smallexample
2578 (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
2579            (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
2580 @end smallexample
2581
2582 @noindent
2583 says unambiguously that the values of hard register 1 and the memory
2584 location addressed by it are interchanged.  In both places where
2585 @code{(reg:SI 1)} appears as a memory address it refers to the value
2586 in register 1 @emph{before} the execution of the insn.
2587
2588 It follows that it is @emph{incorrect} to use @code{parallel} and
2589 expect the result of one @code{set} to be available for the next one.
2590 For example, people sometimes attempt to represent a jump-if-zero
2591 instruction this way:
2592
2593 @smallexample
2594 (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
2595            (set (pc) (if_then_else
2596                         (eq (cc0) (const_int 0))
2597                         (label_ref @dots{})
2598                         (pc)))])
2599 @end smallexample
2600
2601 @noindent
2602 But this is incorrect, because it says that the jump condition depends
2603 on the condition code value @emph{before} this instruction, not on the
2604 new value that is set by this instruction.
2605
2606 @cindex peephole optimization, RTL representation
2607 Peephole optimization, which takes place together with final assembly
2608 code output, can produce insns whose patterns consist of a @code{parallel}
2609 whose elements are the operands needed to output the resulting
2610 assembler code---often @code{reg}, @code{mem} or constant expressions.
2611 This would not be well-formed RTL at any other stage in compilation,
2612 but it is ok then because no further optimization remains to be done.
2613 However, the definition of the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}, if
2614 any, must deal with such insns if you define any peephole optimizations.
2615
2616 @findex cond_exec
2617 @item (cond_exec [@var{cond} @var{expr}])
2618 Represents a conditionally executed expression.  The @var{expr} is
2619 executed only if the @var{cond} is nonzero.  The @var{cond} expression
2620 must not have side-effects, but the @var{expr} may very well have
2621 side-effects.
2622
2623 @findex sequence
2624 @item (sequence [@var{insns} @dots{}])
2625 Represents a sequence of insns.  Each of the @var{insns} that appears
2626 in the vector is suitable for appearing in the chain of insns, so it
2627 must be an @code{insn}, @code{jump_insn}, @code{call_insn},
2628 @code{code_label}, @code{barrier} or @code{note}.
2629
2630 A @code{sequence} RTX is never placed in an actual insn during RTL
2631 generation.  It represents the sequence of insns that result from a
2632 @code{define_expand} @emph{before} those insns are passed to
2633 @code{emit_insn} to insert them in the chain of insns.  When actually
2634 inserted, the individual sub-insns are separated out and the
2635 @code{sequence} is forgotten.
2636
2637 After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the insns that
2638 reside in its delay slots are grouped together into a @code{sequence}.
2639 The insn requiring the delay slot is the first insn in the vector;
2640 subsequent insns are to be placed in the delay slot.
2641
2642 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is set on an insn in a delay slot to
2643 indicate that a branch insn should be used that will conditionally annul
2644 the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
2645 @code{INSN_FROM_TARGET_P} indicates that the insn is from the target of
2646 the branch and should be executed only if the branch is taken; otherwise
2647 the insn should be executed only if the branch is not taken.
2648 @xref{Delay Slots}.
2649 @end table
2650
2651 These expression codes appear in place of a side effect, as the body of
2652 an insn, though strictly speaking they do not always describe side
2653 effects as such:
2654
2655 @table @code
2656 @findex asm_input
2657 @item (asm_input @var{s})
2658 Represents literal assembler code as described by the string @var{s}.
2659
2660 @findex unspec
2661 @findex unspec_volatile
2662 @item (unspec [@var{operands} @dots{}] @var{index})
2663 @itemx (unspec_volatile [@var{operands} @dots{}] @var{index})
2664 Represents a machine-specific operation on @var{operands}.  @var{index}
2665 selects between multiple machine-specific operations.
2666 @code{unspec_volatile} is used for volatile operations and operations
2667 that may trap; @code{unspec} is used for other operations.
2668
2669 These codes may appear inside a @code{pattern} of an
2670 insn, inside a @code{parallel}, or inside an expression.
2671
2672 @findex addr_vec
2673 @item (addr_vec:@var{m} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
2674 Represents a table of jump addresses.  The vector elements @var{lr0},
2675 etc., are @code{label_ref} expressions.  The mode @var{m} specifies
2676 how much space is given to each address; normally @var{m} would be
2677 @code{Pmode}.
2678
2679 @findex addr_diff_vec
2680 @item (addr_diff_vec:@var{m} @var{base} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}] @var{min} @var{max} @var{flags})
2681 Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
2682 @var{base}.  The vector elements @var{lr0}, etc., are @code{label_ref}
2683 expressions and so is @var{base}.  The mode @var{m} specifies how much
2684 space is given to each address-difference.  @var{min} and @var{max}
2685 are set up by branch shortening and hold a label with a minimum and a
2686 maximum address, respectively.  @var{flags} indicates the relative
2687 position of @var{base}, @var{min} and @var{max} to the containing insn
2688 and of @var{min} and @var{max} to @var{base}.  See rtl.def for details.
2689
2690 @findex prefetch
2691 @item (prefetch:@var{m} @var{addr} @var{rw} @var{locality})
2692 Represents prefetch of memory at address @var{addr}.
2693 Operand @var{rw} is 1 if the prefetch is for data to be written, 0 otherwise;
2694 targets that do not support write prefetches should treat this as a normal
2695 prefetch.
2696 Operand @var{locality} specifies the amount of temporal locality; 0 if there
2697 is none or 1, 2, or 3 for increasing levels of temporal locality;
2698 targets that do not support locality hints should ignore this.
2699
2700 This insn is used to minimize cache-miss latency by moving data into a
2701 cache before it is accessed.  It should use only non-faulting data prefetch
2702 instructions.
2703 @end table
2704
2705 @node Incdec
2706 @section Embedded Side-Effects on Addresses
2707 @cindex RTL preincrement
2708 @cindex RTL postincrement
2709 @cindex RTL predecrement
2710 @cindex RTL postdecrement
2711
2712 Six special side-effect expression codes appear as memory addresses.
2713
2714 @table @code
2715 @findex pre_dec
2716 @item (pre_dec:@var{m} @var{x})
2717 Represents the side effect of decrementing @var{x} by a standard
2718 amount and represents also the value that @var{x} has after being
2719 decremented.  @var{x} must be a @code{reg} or @code{mem}, but most
2720 machines allow only a @code{reg}.  @var{m} must be the machine mode
2721 for pointers on the machine in use.  The amount @var{x} is decremented
2722 by is the length in bytes of the machine mode of the containing memory
2723 reference of which this expression serves as the address.  Here is an
2724 example of its use:
2725
2726 @smallexample
2727 (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
2728 @end smallexample
2729
2730 @noindent
2731 This says to decrement pseudo register 39 by the length of a @code{DFmode}
2732 value and use the result to address a @code{DFmode} value.
2733
2734 @findex pre_inc
2735 @item (pre_inc:@var{m} @var{x})
2736 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2737
2738 @findex post_dec
2739 @item (post_dec:@var{m} @var{x})
2740 Represents the same side effect as @code{pre_dec} but a different
2741 value.  The value represented here is the value @var{x} has @i{before}
2742 being decremented.
2743
2744 @findex post_inc
2745 @item (post_inc:@var{m} @var{x})
2746 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2747
2748 @findex post_modify
2749 @item (post_modify:@var{m} @var{x} @var{y})
2750
2751 Represents the side effect of setting @var{x} to @var{y} and
2752 represents @var{x} before @var{x} is modified.  @var{x} must be a
2753 @code{reg} or @code{mem}, but most machines allow only a @code{reg}.
2754 @var{m} must be the machine mode for pointers on the machine in use.
2755
2756 The expression @var{y} must be one of three forms:
2757 @table @code
2758 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{z})},
2759 @code{(minus:@var{m} @var{x} @var{z})}, or
2760 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{i})},
2761 @end table
2762 where @var{z} is an index register and @var{i} is a constant.
2763
2764 Here is an example of its use:
2765
2766 @smallexample
2767 (mem:SF (post_modify:SI (reg:SI 42) (plus (reg:SI 42)
2768                                           (reg:SI 48))))
2769 @end smallexample
2770
2771 This says to modify pseudo register 42 by adding the contents of pseudo
2772 register 48 to it, after the use of what ever 42 points to.
2773
2774 @findex pre_modify
2775 @item (pre_modify:@var{m} @var{x} @var{expr})
2776 Similar except side effects happen before the use.
2777 @end table
2778
2779 These embedded side effect expressions must be used with care.  Instruction
2780 patterns may not use them.  Until the @samp{flow} pass of the compiler,
2781 they may occur only to represent pushes onto the stack.  The @samp{flow}
2782 pass finds cases where registers are incremented or decremented in one
2783 instruction and used as an address shortly before or after; these cases are
2784 then transformed to use pre- or post-increment or -decrement.
2785
2786 If a register used as the operand of these expressions is used in
2787 another address in an insn, the original value of the register is used.
2788 Uses of the register outside of an address are not permitted within the
2789 same insn as a use in an embedded side effect expression because such
2790 insns behave differently on different machines and hence must be treated
2791 as ambiguous and disallowed.
2792
2793 An instruction that can be represented with an embedded side effect
2794 could also be represented using @code{parallel} containing an additional
2795 @code{set} to describe how the address register is altered.  This is not
2796 done because machines that allow these operations at all typically
2797 allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
2798 additional parallel stores would require doubling the number of entries
2799 in the machine description.
2800
2801 @node Assembler
2802 @section Assembler Instructions as Expressions
2803 @cindex assembler instructions in RTL
2804
2805 @cindex @code{asm_operands}, usage
2806 The RTX code @code{asm_operands} represents a value produced by a
2807 user-specified assembler instruction.  It is used to represent
2808 an @code{asm} statement with arguments.  An @code{asm} statement with
2809 a single output operand, like this:
2810
2811 @smallexample
2812 asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
2813 @end smallexample
2814
2815 @noindent
2816 is represented using a single @code{asm_operands} RTX which represents
2817 the value that is stored in @code{outputvar}:
2818
2819 @smallexample
2820 (set @var{rtx-for-outputvar}
2821      (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
2822                    [@var{rtx-for-addition-result} @var{rtx-for-*z}]
2823                    [(asm_input:@var{m1} "g")
2824                     (asm_input:@var{m2} "di")]))
2825 @end smallexample
2826
2827 @noindent
2828 Here the operands of the @code{asm_operands} RTX are the assembler
2829 template string, the output-operand's constraint, the index-number of the
2830 output operand among the output operands specified, a vector of input
2831 operand RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The
2832 mode @var{m1} is the mode of the sum @code{x+y}; @var{m2} is that of
2833 @code{*z}.
2834
2835 When an @code{asm} statement has multiple output values, its insn has
2836 several such @code{set} RTX's inside of a @code{parallel}.  Each @code{set}
2837 contains a @code{asm_operands}; all of these share the same assembler
2838 template and vectors, but each contains the constraint for the respective
2839 output operand.  They are also distinguished by the output-operand index
2840 number, which is 0, 1, @dots{} for successive output operands.
2841
2842 @node Insns
2843 @section Insns
2844 @cindex insns
2845
2846 The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
2847 chain of objects called @dfn{insns}.  Insns are expressions with
2848 special codes that are used for no other purpose.  Some insns are
2849 actual instructions; others represent dispatch tables for @code{switch}
2850 statements; others represent labels to jump to or various sorts of
2851 declarative information.
2852
2853 In addition to its own specific data, each insn must have a unique
2854 id-number that distinguishes it from all other insns in the current
2855 function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
2856 same id-number may be present in multiple places in a function, but
2857 these copies will always be identical and will only appear inside a
2858 @code{sequence}), and chain pointers to the preceding and following
2859 insns.  These three fields occupy the same position in every insn,
2860 independent of the expression code of the insn.  They could be accessed
2861 with @code{XEXP} and @code{XINT}, but instead three special macros are
2862 always used:
2863
2864 @table @code
2865 @findex INSN_UID
2866 @item INSN_UID (@var{i})
2867 Accesses the unique id of insn @var{i}.
2868
2869 @findex PREV_INSN
2870 @item PREV_INSN (@var{i})
2871 Accesses the chain pointer to the insn preceding @var{i}.
2872 If @var{i} is the first insn, this is a null pointer.
2873
2874 @findex NEXT_INSN
2875 @item NEXT_INSN (@var{i})
2876 Accesses the chain pointer to the insn following @var{i}.
2877 If @var{i} is the last insn, this is a null pointer.
2878 @end table
2879
2880 @findex get_insns
2881 @findex get_last_insn
2882 The first insn in the chain is obtained by calling @code{get_insns}; the
2883 last insn is the result of calling @code{get_last_insn}.  Within the
2884 chain delimited by these insns, the @code{NEXT_INSN} and
2885 @code{PREV_INSN} pointers must always correspond: if @var{insn} is not
2886 the first insn,
2887
2888 @smallexample
2889 NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2890 @end smallexample
2891
2892 @noindent
2893 is always true and if @var{insn} is not the last insn,
2894
2895 @smallexample
2896 PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2897 @end smallexample
2898
2899 @noindent
2900 is always true.
2901
2902 After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
2903 @code{sequence} expressions, which contain a vector of insns.  The value
2904 of @code{NEXT_INSN} in all but the last of these insns is the next insn
2905 in the vector; the value of @code{NEXT_INSN} of the last insn in the vector
2906 is the same as the value of @code{NEXT_INSN} for the @code{sequence} in
2907 which it is contained.  Similar rules apply for @code{PREV_INSN}.
2908
2909 This means that the above invariants are not necessarily true for insns
2910 inside @code{sequence} expressions.  Specifically, if @var{insn} is the
2911 first insn in a @code{sequence}, @code{NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn}))}
2912 is the insn containing the @code{sequence} expression, as is the value
2913 of @code{PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn}))} if @var{insn} is the last
2914 insn in the @code{sequence} expression.  You can use these expressions
2915 to find the containing @code{sequence} expression.
2916
2917 Every insn has one of the following six expression codes:
2918
2919 @table @code
2920 @findex insn
2921 @item insn
2922 The expression code @code{insn} is used for instructions that do not jump
2923 and do not do function calls.  @code{sequence} expressions are always
2924 contained in insns with code @code{insn} even if one of those insns
2925 should jump or do function calls.
2926
2927 Insns with code @code{insn} have four additional fields beyond the three
2928 mandatory ones listed above.  These four are described in a table below.
2929
2930 @findex jump_insn
2931 @item jump_insn
2932 The expression code @code{jump_insn} is used for instructions that may
2933 jump (or, more generally, may contain @code{label_ref} expressions).  If
2934 there is an instruction to return from the current function, it is
2935 recorded as a @code{jump_insn}.
2936
2937 @findex JUMP_LABEL
2938 @code{jump_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
2939 accessed in the same way and in addition contain a field
2940 @code{JUMP_LABEL} which is defined once jump optimization has completed.
2941
2942 For simple conditional and unconditional jumps, this field contains
2943 the @code{code_label} to which this insn will (possibly conditionally)
2944 branch.  In a more complex jump, @code{JUMP_LABEL} records one of the
2945 labels that the insn refers to; the only way to find the others is to
2946 scan the entire body of the insn.  In an @code{addr_vec},
2947 @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}.
2948
2949 Return insns count as jumps, but since they do not refer to any
2950 labels, their @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}.
2951
2952 @findex call_insn
2953 @item call_insn
2954 The expression code @code{call_insn} is used for instructions that may do
2955 function calls.  It is important to distinguish these instructions because
2956 they imply that certain registers and memory locations may be altered
2957 unpredictably.
2958
2959 @findex CALL_INSN_FUNCTION_USAGE
2960 @code{call_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
2961 accessed in the same way and in addition contain a field
2962 @code{CALL_INSN_FUNCTION_USAGE}, which contains a list (chain of
2963 @code{expr_list} expressions) containing @code{use} and @code{clobber}
2964 expressions that denote hard registers and @code{MEM}s used or
2965 clobbered by the called function.
2966
2967 A @code{MEM} generally points to a stack slots in which arguments passed
2968 to the libcall by reference (@pxref{Register Arguments,
2969 TARGET_PASS_BY_REFERENCE}) are stored.  If the argument is
2970 caller-copied (@pxref{Register Arguments, TARGET_CALLEE_COPIES}),
2971 the stack slot will be mentioned in @code{CLOBBER} and @code{USE}
2972 entries; if it's callee-copied, only a @code{USE} will appear, and the
2973 @code{MEM} may point to addresses that are not stack slots.  These
2974 @code{MEM}s are used only in libcalls, because, unlike regular function
2975 calls, @code{CONST_CALL}s (which libcalls generally are, @pxref{Flags,
2976 CONST_CALL_P}) aren't assumed to read and write all memory, so flow
2977 would consider the stores dead and remove them.  Note that, since a
2978 libcall must never return values in memory (@pxref{Aggregate Return,
2979 RETURN_IN_MEMORY}), there will never be a @code{CLOBBER} for a memory
2980 address holding a return value.
2981
2982 @code{CLOBBER}ed registers in this list augment registers specified in
2983 @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register Basics}).
2984
2985 @findex code_label
2986 @findex CODE_LABEL_NUMBER
2987 @item code_label
2988 A @code{code_label} insn represents a label that a jump insn can jump
2989 to.  It contains two special fields of data in addition to the three
2990 standard ones.  @code{CODE_LABEL_NUMBER} is used to hold the @dfn{label
2991 number}, a number that identifies this label uniquely among all the
2992 labels in the compilation (not just in the current function).
2993 Ultimately, the label is represented in the assembler output as an
2994 assembler label, usually of the form @samp{L@var{n}} where @var{n} is
2995 the label number.
2996
2997 When a @code{code_label} appears in an RTL expression, it normally
2998 appears within a @code{label_ref} which represents the address of
2999 the label, as a number.
3000
3001 Besides as a @code{code_label}, a label can also be represented as a
3002 @code{note} of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
3003
3004 @findex LABEL_NUSES
3005 The field @code{LABEL_NUSES} is only defined once the jump optimization
3006 phase is completed.  It contains the number of times this label is
3007 referenced in the current function.
3008
3009 @findex LABEL_KIND
3010 @findex SET_LABEL_KIND
3011 @findex LABEL_ALT_ENTRY_P
3012 @cindex alternate entry points
3013 The field @code{LABEL_KIND} differentiates four different types of
3014 labels: @code{LABEL_NORMAL}, @code{LABEL_STATIC_ENTRY},
3015 @code{LABEL_GLOBAL_ENTRY}, and @code{LABEL_WEAK_ENTRY}.  The only labels
3016 that do not have type @code{LABEL_NORMAL} are @dfn{alternate entry
3017 points} to the current function.  These may be static (visible only in
3018 the containing translation unit), global (exposed to all translation
3019 units), or weak (global, but can be overridden by another symbol with the
3020 same name).
3021
3022 Much of the compiler treats all four kinds of label identically.  Some
3023 of it needs to know whether or not a label is an alternate entry point;
3024 for this purpose, the macro @code{LABEL_ALT_ENTRY_P} is provided.  It is
3025 equivalent to testing whether @samp{LABEL_KIND (label) == LABEL_NORMAL}.
3026 The only place that cares about the distinction between static, global,
3027 and weak alternate entry points, besides the front-end code that creates
3028 them, is the function @code{output_alternate_entry_point}, in
3029 @file{final.c}.
3030
3031 To set the kind of a label, use the @code{SET_LABEL_KIND} macro.
3032
3033 @findex barrier
3034 @item barrier
3035 Barriers are placed in the instruction stream when control cannot flow
3036 past them.  They are placed after unconditional jump instructions to
3037 indicate that the jumps are unconditional and after calls to
3038 @code{volatile} functions, which do not return (e.g., @code{exit}).
3039 They contain no information beyond the three standard fields.
3040
3041 @findex note
3042 @findex NOTE_LINE_NUMBER
3043 @findex NOTE_SOURCE_FILE
3044 @item note
3045 @code{note} insns are used to represent additional debugging and
3046 declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
3047 integer which is accessed with the macro @code{NOTE_LINE_NUMBER} and a
3048 string accessed with @code{NOTE_SOURCE_FILE}.
3049
3050 If @code{NOTE_LINE_NUMBER} is positive, the note represents the
3051 position of a source line and @code{NOTE_SOURCE_FILE} is the source file name
3052 that the line came from.  These notes control generation of line
3053 number data in the assembler output.
3054
3055 Otherwise, @code{NOTE_LINE_NUMBER} is not really a line number but a
3056 code with one of the following values (and @code{NOTE_SOURCE_FILE}
3057 must contain a null pointer):
3058
3059 @table @code
3060 @findex NOTE_INSN_DELETED
3061 @item NOTE_INSN_DELETED
3062 Such a note is completely ignorable.  Some passes of the compiler
3063 delete insns by altering them into notes of this kind.
3064
3065 @findex NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3066 @item NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3067 This marks what used to be a @code{code_label}, but was not used for other
3068 purposes than taking its address and was transformed to mark that no
3069 code jumps to it.
3070
3071 @findex NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3072 @findex NOTE_INSN_BLOCK_END
3073 @item NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3074 @itemx NOTE_INSN_BLOCK_END
3075 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3076 of a level of scoping of variable names.  They control the output
3077 of debugging information.
3078
3079 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3080 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_END
3081 @item NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3082 @itemx NOTE_INSN_EH_REGION_END
3083 These types of notes indicate the position of the beginning and end of a
3084 level of scoping for exception handling.  @code{NOTE_BLOCK_NUMBER}
3085 identifies which @code{CODE_LABEL} or @code{note} of type
3086 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} is associated with the given region.
3087
3088 @findex NOTE_INSN_LOOP_BEG
3089 @findex NOTE_INSN_LOOP_END
3090 @item NOTE_INSN_LOOP_BEG
3091 @itemx NOTE_INSN_LOOP_END
3092 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3093 of a @code{while} or @code{for} loop.  They enable the loop optimizer
3094 to find loops quickly.
3095
3096 @findex NOTE_INSN_LOOP_CONT
3097 @item NOTE_INSN_LOOP_CONT
3098 Appears at the place in a loop that @code{continue} statements jump to.
3099
3100 @findex NOTE_INSN_LOOP_VTOP
3101 @item NOTE_INSN_LOOP_VTOP
3102 This note indicates the place in a loop where the exit test begins for
3103 those loops in which the exit test has been duplicated.  This position
3104 becomes another virtual start of the loop when considering loop
3105 invariants.
3106
3107 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3108 @item NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3109 Appears at the start of the function body, after the function
3110 prologue.
3111
3112 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_END
3113 @item NOTE_INSN_FUNCTION_END
3114 Appears near the end of the function body, just before the label that
3115 @code{return} statements jump to (on machine where a single instruction
3116 does not suffice for returning).  This note may be deleted by jump
3117 optimization.
3118
3119 @end table
3120
3121 These codes are printed symbolically when they appear in debugging dumps.
3122 @end table
3123
3124 @cindex @code{TImode}, in @code{insn}
3125 @cindex @code{HImode}, in @code{insn}
3126 @cindex @code{QImode}, in @code{insn}
3127 The machine mode of an insn is normally @code{VOIDmode}, but some
3128 phases use the mode for various purposes.
3129
3130 The common subexpression elimination pass sets the mode of an insn to
3131 @code{QImode} when it is the first insn in a block that has already
3132 been processed.
3133
3134 The second Haifa scheduling pass, for targets that can multiple issue,
3135 sets the mode of an insn to @code{TImode} when it is believed that the
3136 instruction begins an issue group.  That is, when the instruction
3137 cannot issue simultaneously with the previous.  This may be relied on
3138 by later passes, in particular machine-dependent reorg.
3139
3140 Here is a table of the extra fields of @code{insn}, @code{jump_insn}
3141 and @code{call_insn} insns:
3142
3143 @table @code
3144 @findex PATTERN
3145 @item PATTERN (@var{i})
3146 An expression for the side effect performed by this insn.  This must be
3147 one of the following codes: @code{set}, @code{call}, @code{use},
3148 @code{clobber}, @code{return}, @code{asm_input}, @code{asm_output},
3149 @code{addr_vec}, @code{addr_diff_vec}, @code{trap_if}, @code{unspec},
3150 @code{unspec_volatile}, @code{parallel}, @code{cond_exec}, or @code{sequence}.  If it is a @code{parallel},
3151 each element of the @code{parallel} must be one these codes, except that
3152 @code{parallel} expressions cannot be nested and @code{addr_vec} and
3153 @code{addr_diff_vec} are not permitted inside a @code{parallel} expression.
3154
3155 @findex INSN_CODE
3156 @item INSN_CODE (@var{i})
3157 An integer that says which pattern in the machine description matches
3158 this insn, or @minus{}1 if the matching has not yet been attempted.
3159
3160 Such matching is never attempted and this field remains @minus{}1 on an insn
3161 whose pattern consists of a single @code{use}, @code{clobber},
3162 @code{asm_input}, @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} expression.
3163
3164 @findex asm_noperands
3165 Matching is also never attempted on insns that result from an @code{asm}
3166 statement.  These contain at least one @code{asm_operands} expression.
3167 The function @code{asm_noperands} returns a non-negative value for
3168 such insns.
3169
3170 In the debugging output, this field is printed as a number followed by
3171 a symbolic representation that locates the pattern in the @file{md}
3172 file as some small positive or negative offset from a named pattern.
3173
3174 @findex LOG_LINKS
3175 @item LOG_LINKS (@var{i})
3176 A list (chain of @code{insn_list} expressions) giving information about
3177 dependencies between instructions within a basic block.  Neither a jump
3178 nor a label may come between the related insns.
3179
3180 @findex REG_NOTES
3181 @item REG_NOTES (@var{i})
3182 A list (chain of @code{expr_list} and @code{insn_list} expressions)
3183 giving miscellaneous information about the insn.  It is often
3184 information pertaining to the registers used in this insn.
3185 @end table
3186
3187 The @code{LOG_LINKS} field of an insn is a chain of @code{insn_list}
3188 expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn,
3189 and the second is another @code{insn_list} expression (the next one in
3190 the chain).  The last @code{insn_list} in the chain has a null pointer
3191 as second operand.  The significant thing about the chain is which
3192 insns appear in it (as first operands of @code{insn_list}
3193 expressions).  Their order is not significant.
3194
3195 This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a null
3196 pointer until then.  Flow only adds links for those data dependencies
3197 which can be used for instruction combination.  For each insn, the flow
3198 analysis pass adds a link to insns which store into registers values
3199 that are used for the first time in this insn.  The instruction
3200 scheduling pass adds extra links so that every dependence will be
3201 represented.  Links represent data dependencies, antidependencies and
3202 output dependencies; the machine mode of the link distinguishes these
3203 three types: antidependencies have mode @code{REG_DEP_ANTI}, output
3204 dependencies have mode @code{REG_DEP_OUTPUT}, and data dependencies have
3205 mode @code{VOIDmode}.
3206
3207 The @code{REG_NOTES} field of an insn is a chain similar to the
3208 @code{LOG_LINKS} field but it includes @code{expr_list} expressions in
3209 addition to @code{insn_list} expressions.  There are several kinds of
3210 register notes, which are distinguished by the machine mode, which in a
3211 register note is really understood as being an @code{enum reg_note}.
3212 The first operand @var{op} of the note is data whose meaning depends on
3213 the kind of note.
3214
3215 @findex REG_NOTE_KIND
3216 @findex PUT_REG_NOTE_KIND
3217 The macro @code{REG_NOTE_KIND (@var{x})} returns the kind of
3218 register note.  Its counterpart, the macro @code{PUT_REG_NOTE_KIND
3219 (@var{x}, @var{newkind})} sets the register note type of @var{x} to be
3220 @var{newkind}.
3221
3222 Register notes are of three classes: They may say something about an
3223 input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
3224 they may create a linkage between two insns.  There are also a set
3225 of values that are only used in @code{LOG_LINKS}.
3226
3227 These register notes annotate inputs to an insn:
3228
3229 @table @code
3230 @findex REG_DEAD
3231 @item REG_DEAD
3232 The value in @var{op} dies in this insn; that is to say, altering the
3233 value immediately after this insn would not affect the future behavior
3234 of the program.
3235
3236 It does not follow that the register @var{op} has no useful value after
3237 this insn since @var{op} is not necessarily modified by this insn.
3238 Rather, no subsequent instruction uses the contents of @var{op}.
3239
3240 @findex REG_UNUSED
3241 @item REG_UNUSED
3242 The register @var{op} being set by this insn will not be used in a
3243 subsequent insn.  This differs from a @code{REG_DEAD} note, which
3244 indicates that the value in an input will not be used subsequently.
3245 These two notes are independent; both may be present for the same
3246 register.
3247
3248 @findex REG_INC
3249 @item REG_INC
3250 The register @var{op} is incremented (or decremented; at this level
3251 there is no distinction) by an embedded side effect inside this insn.
3252 This means it appears in a @code{post_inc}, @code{pre_inc},
3253 @code{post_dec} or @code{pre_dec} expression.
3254
3255 @findex REG_NONNEG
3256 @item REG_NONNEG
3257 The register @var{op} is known to have a nonnegative value when this
3258 insn is reached.  This is used so that decrement and branch until zero
3259 instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
3260
3261 The @code{REG_NONNEG} note is added to insns only if the machine
3262 description has a @samp{decrement_and_branch_until_zero} pattern.
3263
3264 @findex REG_NO_CONFLICT
3265 @item REG_NO_CONFLICT
3266 This insn does not cause a conflict between @var{op} and the item
3267 being set by this insn even though it might appear that it does.
3268 In other words, if the destination register and @var{op} could
3269 otherwise be assigned the same register, this insn does not
3270 prevent that assignment.
3271
3272 Insns with this note are usually part of a block that begins with a
3273 @code{clobber} insn specifying a multi-word pseudo register (which will
3274 be the output of the block), a group of insns that each set one word of
3275 the value and have the @code{REG_NO_CONFLICT} note attached, and a final
3276 insn that copies the output to itself with an attached @code{REG_EQUAL}
3277 note giving the expression being computed.  This block is encapsulated
3278 with @code{REG_LIBCALL} and @code{REG_RETVAL} notes on the first and
3279 last insns, respectively.
3280
3281 @findex REG_LABEL
3282 @item REG_LABEL
3283 This insn uses @var{op}, a @code{code_label} or a @code{note} of type
3284 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}, but is not a
3285 @code{jump_insn}, or it is a @code{jump_insn} that required the label to
3286 be held in a register.  The presence of this note allows jump
3287 optimization to be aware that @var{op} is, in fact, being used, and flow
3288 optimization to build an accurate flow graph.
3289
3290 @findex REG_CROSSING_JUMP
3291 @item REG_CROSSING_JUMP
3292 This insn is an branching instruction (either an unconditional jump or
3293 an indirect jump) which crosses between hot and cold sections, which
3294 could potentially be very far apart in the executable.  The presence
3295 of this note indicates to other optimizations that this this branching
3296 instruction should not be ``collapsed'' into a simpler branching
3297 construct.  It is used when the optimization to partition basic blocks
3298 into hot and cold sections is turned on.
3299
3300 @findex REG_SETJMP
3301 @item REG_SETJMP 
3302 Appears attached to each @code{CALL_INSN} to @code{setjmp} or a 
3303 related function.
3304 @end table
3305
3306 The following notes describe attributes of outputs of an insn:
3307
3308 @table @code
3309 @findex REG_EQUIV
3310 @findex REG_EQUAL
3311 @item REG_EQUIV
3312 @itemx REG_EQUAL
3313 This note is only valid on an insn that sets only one register and
3314 indicates that that register will be equal to @var{op} at run time; the
3315 scope of this equivalence differs between the two types of notes.  The
3316 value which the insn explicitly copies into the register may look
3317 different from @var{op}, but they will be equal at run time.  If the
3318 output of the single @code{set} is a @code{strict_low_part} expression,
3319 the note refers to the register that is contained in @code{SUBREG_REG}
3320 of the @code{subreg} expression.
3321
3322 For @code{REG_EQUIV}, the register is equivalent to @var{op} throughout
3323 the entire function, and could validly be replaced in all its
3324 occurrences by @var{op}.  (``Validly'' here refers to the data flow of
3325 the program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
3326 example, when a constant is loaded into a register that is never
3327 assigned any other value, this kind of note is used.
3328
3329 When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a function,
3330 a note of this kind records that the register is equivalent to the stack
3331 slot where the parameter was passed.  Although in this case the register
3332 may be set by other insns, it is still valid to replace the register
3333 by the stack slot throughout the function.
3334
3335 A @code{REG_EQUIV} note is also used on an instruction which copies a
3336 register parameter into a pseudo-register at entry to a function, if
3337 there is a stack slot where that parameter could be stored.  Although
3338 other insns may set the pseudo-register, it is valid for the compiler to
3339 replace the pseudo-register by stack slot throughout the function,
3340 provided the compiler ensures that the stack slot is properly
3341 initialized by making the replacement in the initial copy instruction as
3342 well.  This is used on machines for which the calling convention
3343 allocates stack space for register parameters.  See
3344 @code{REG_PARM_STACK_SPACE} in @ref{Stack Arguments}.
3345
3346 In the case of @code{REG_EQUAL}, the register that is set by this insn
3347 will be equal to @var{op} at run time at the end of this insn but not
3348 necessarily elsewhere in the function.  In this case, @var{op}
3349 is typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence of
3350 insns such as a library call is used to perform an arithmetic operation,
3351 this kind of note is attached to the insn that produces or copies the
3352 final value.
3353
3354 These two notes are used in different ways by the compiler passes.
3355 @code{REG_EQUAL} is used by passes prior to register allocation (such as
3356 common subexpression elimination and loop optimization) to tell them how
3357 to think of that value.  @code{REG_EQUIV} notes are used by register
3358 allocation to indicate that there is an available substitute expression
3359 (either a constant or a @code{mem} expression for the location of a
3360 parameter on the stack) that may be used in place of a register if
3361 insufficient registers are available.
3362
3363 Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
3364 @code{REG_EQUIV} note and are not useful to the early optimization
3365 passes and pseudo registers that are equivalent to a memory location
3366 throughout their entire life, which is not detected until later in
3367 the compilation, all equivalences are initially indicated by an attached
3368 @code{REG_EQUAL} note.  In the early stages of register allocation, a
3369 @code{REG_EQUAL} note is changed into a @code{REG_EQUIV} note if
3370 @var{op} is a constant and the insn represents the only set of its
3371 destination register.
3372
3373 Thus, compiler passes prior to register allocation need only check for
3374 @code{REG_EQUAL} notes and passes subsequent to register allocation
3375 need only check for @code{REG_EQUIV} notes.
3376 @end table
3377
3378 These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs: one
3379 insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which has
3380 the inverse note pointing back to the first insn.
3381
3382 @table @code
3383 @findex REG_RETVAL
3384 @item REG_RETVAL
3385 This insn copies the value of a multi-insn sequence (for example, a
3386 library call), and @var{op} is the first insn of the sequence (for a
3387 library call, the first insn that was generated to set up the arguments
3388 for the library call).
3389
3390 Loop optimization uses this note to treat such a sequence as a single
3391 operation for code motion purposes and flow analysis uses this note to
3392 delete such sequences whose results are dead.
3393
3394 A @code{REG_EQUAL} note will also usually be attached to this insn to
3395 provide the expression being computed by the sequence.
3396
3397 These notes will be deleted after reload, since they are no longer
3398 accurate or useful.
3399
3400 @findex REG_LIBCALL
3401 @item REG_LIBCALL
3402 This is the inverse of @code{REG_RETVAL}: it is placed on the first
3403 insn of a multi-insn sequence, and it points to the last one.
3404
3405 These notes are deleted after reload, since they are no longer useful or
3406 accurate.
3407
3408 @findex REG_CC_SETTER
3409 @findex REG_CC_USER
3410 @item REG_CC_SETTER
3411 @itemx REG_CC_USER
3412 On machines that use @code{cc0}, the insns which set and use @code{cc0}
3413 set and use @code{cc0} are adjacent.  However, when branch delay slot
3414 filling is done, this may no longer be true.  In this case a
3415 @code{REG_CC_USER} note will be placed on the insn setting @code{cc0} to
3416 point to the insn using @code{cc0} and a @code{REG_CC_SETTER} note will
3417 be placed on the insn using @code{cc0} to point to the insn setting
3418 @code{cc0}.
3419 @end table
3420
3421 These values are only used in the @code{LOG_LINKS} field, and indicate
3422 the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
3423 a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
3424 they simply have mode @code{VOIDmode}, and are printed without any
3425 descriptive text.
3426
3427 @table @code
3428 @findex REG_DEP_ANTI
3429 @item REG_DEP_ANTI
3430 This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
3431
3432 @findex REG_DEP_OUTPUT
3433 @item REG_DEP_OUTPUT
3434 This indicates an output dependence (a write after write dependence).
3435 @end table
3436
3437 These notes describe information gathered from gcov profile data.  They
3438 are stored in the @code{REG_NOTES} field of an insn as an
3439 @code{expr_list}.
3440
3441 @table @code
3442 @findex REG_BR_PROB
3443 @item REG_BR_PROB
3444 This is used to specify the ratio of branches to non-branches of a
3445 branch insn according to the profile data.  The value is stored as a
3446 value between 0 and REG_BR_PROB_BASE; larger values indicate a higher
3447 probability that the branch will be taken.
3448
3449 @findex REG_BR_PRED
3450 @item REG_BR_PRED
3451 These notes are found in JUMP insns after delayed branch scheduling
3452 has taken place.  They indicate both the direction and the likelihood
3453 of the JUMP@.  The format is a bitmask of ATTR_FLAG_* values.
3454
3455 @findex REG_FRAME_RELATED_EXPR
3456 @item REG_FRAME_RELATED_EXPR
3457 This is used on an RTX_FRAME_RELATED_P insn wherein the attached expression
3458 is used in place of the actual insn pattern.  This is done in cases where
3459 the pattern is either complex or misleading.
3460 @end table
3461
3462 For convenience, the machine mode in an @code{insn_list} or
3463 @code{expr_list} is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
3464
3465 @findex insn_list
3466 @findex expr_list
3467 The only difference between the expression codes @code{insn_list} and
3468 @code{expr_list} is that the first operand of an @code{insn_list} is
3469 assumed to be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's
3470 unique id; the first operand of an @code{expr_list} is printed in the
3471 ordinary way as an expression.
3472
3473 @node Calls
3474 @section RTL Representation of Function-Call Insns
3475 @cindex calling functions in RTL
3476 @cindex RTL function-call insns
3477 @cindex function-call insns
3478
3479 Insns that call subroutines have the RTL expression code @code{call_insn}.
3480 These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a special
3481 RTL expression code, @code{call}.
3482
3483 @cindex @code{call} usage
3484 A @code{call} expression has two operands, as follows:
3485
3486 @smallexample
3487 (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes})
3488 @end smallexample
3489
3490 @noindent
3491 Here @var{nbytes} is an operand that represents the number of bytes of
3492 argument data being passed to the subroutine, @var{fm} is a machine mode
3493 (which must equal as the definition of the @code{FUNCTION_MODE} macro in
3494 the machine description) and @var{addr} represents the address of the
3495 subroutine.
3496
3497 For a subroutine that returns no value, the @code{call} expression as
3498 shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
3499 also contain @code{use} or @code{clobber} expressions.
3500
3501 @cindex @code{BLKmode}, and function return values
3502 For a subroutine that returns a value whose mode is not @code{BLKmode},
3503 the value is returned in a hard register.  If this register's number is
3504 @var{r}, then the body of the call insn looks like this:
3505
3506 @smallexample
3507 (set (reg:@var{m} @var{r})
3508      (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes}))
3509 @end smallexample
3510
3511 @noindent
3512 This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
3513 appropriate register receives a useful value in this insn.
3514
3515 When a subroutine returns a @code{BLKmode} value, it is handled by
3516 passing to the subroutine the address of a place to store the value.
3517 So the call insn itself does not ``return'' any value, and it has the
3518 same RTL form as a call that returns nothing.
3519
3520 On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
3521 for example to contain the return address.  @code{call_insn} insns
3522 on these machines should have a body which is a @code{parallel}
3523 that contains both the @code{call} expression and @code{clobber}
3524 expressions that indicate which registers are destroyed.  Similarly,
3525 if the call instruction requires some register other than the stack
3526 pointer that is not explicitly mentioned in its RTL, a @code{use}
3527 subexpression should mention that register.
3528
3529 Functions that are called are assumed to modify all registers listed in
3530 the configuration macro @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
3531 Basics}) and, with the exception of @code{const} functions and library
3532 calls, to modify all of memory.
3533
3534 Insns containing just @code{use} expressions directly precede the
3535 @code{call_insn} insn to indicate which registers contain inputs to the
3536 function.  Similarly, if registers other than those in
3537 @code{CALL_USED_REGISTERS} are clobbered by the called function, insns
3538 containing a single @code{clobber} follow immediately after the call to
3539 indicate which registers.
3540
3541 @node Sharing
3542 @section Structure Sharing Assumptions
3543 @cindex sharing of RTL components
3544 @cindex RTL structure sharing assumptions
3545
3546 The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are unique;
3547 there do not exist two distinct objects representing the same value.
3548 In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL expression
3549 object of a certain kind appears in more than one place in the
3550 containing structure.
3551
3552 These assumptions refer to a single function; except for the RTL
3553 objects that describe global variables and external functions,
3554 and a few standard objects such as small integer constants,
3555 no RTL objects are common to two functions.
3556
3557 @itemize @bullet
3558 @cindex @code{reg}, RTL sharing
3559 @item
3560 Each pseudo-register has only a single @code{reg} object to represent it,
3561 and therefore only a single machine mode.
3562
3563 @cindex symbolic label
3564 @cindex @code{symbol_ref}, RTL sharing
3565 @item
3566 For any symbolic label, there is only one @code{symbol_ref} object
3567 referring to it.
3568
3569 @cindex @code{const_int}, RTL sharing
3570 @item
3571 All @code{const_int} expressions with equal values are shared.
3572
3573 @cindex @code{pc}, RTL sharing
3574 @item
3575 There is only one @code{pc} expression.
3576
3577 @cindex @code{cc0}, RTL sharing
3578 @item
3579 There is only one @code{cc0} expression.
3580
3581 @cindex @code{const_double}, RTL sharing
3582 @item
3583 There is only one @code{const_double} expression with value 0 for
3584 each floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
3585
3586 @cindex @code{const_vector}, RTL sharing
3587 @item
3588 There is only one @code{const_vector} expression with value 0 for
3589 each vector mode, be it an integer or a double constant vector.
3590
3591 @cindex @code{label_ref}, RTL sharing
3592 @cindex @code{scratch}, RTL sharing
3593 @item
3594 No @code{label_ref} or @code{scratch} appears in more than one place in
3595 the RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
3596 the insns in the function and assume that each time a @code{label_ref}
3597 or @code{scratch} is seen it is distinct from all others that are seen.
3598
3599 @cindex @code{mem}, RTL sharing
3600 @item
3601 Only one @code{mem} object is normally created for each static
3602 variable or stack slot, so these objects are frequently shared in all
3603 the places they appear.  However, separate but equal objects for these
3604 variables are occasionally made.
3605
3606 @cindex @code{asm_operands}, RTL sharing
3607 @item
3608 When a single @code{asm} statement has multiple output operands, a
3609 distinct @code{asm_operands} expression is made for each output operand.
3610 However, these all share the vector which contains the sequence of input
3611 operands.  This sharing is used later on to test whether two
3612 @code{asm_operands} expressions come from the same statement, so all
3613 optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
3614 vector at all.
3615
3616 @item
3617 No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
3618 except as described above.  Many passes of the compiler rely on this
3619 by assuming that they can modify RTL objects in place without unwanted
3620 side-effects on other insns.
3621
3622 @findex unshare_all_rtl
3623 @item
3624 During initial RTL generation, shared structure is freely introduced.
3625 After all the RTL for a function has been generated, all shared
3626 structure is copied by @code{unshare_all_rtl} in @file{emit-rtl.c},
3627 after which the above rules are guaranteed to be followed.
3628
3629 @findex copy_rtx_if_shared
3630 @item
3631 During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
3632 temporarily.  However, the shared structure is copied before the
3633 combiner is finished with the insn.  This is done by calling
3634 @code{copy_rtx_if_shared}, which is a subroutine of
3635 @code{unshare_all_rtl}.
3636 @end itemize
3637
3638 @node Reading RTL
3639 @section Reading RTL
3640
3641 To read an RTL object from a file, call @code{read_rtx}.  It takes one
3642 argument, a stdio stream, and returns a single RTL object.  This routine
3643 is defined in @file{read-rtl.c}.  It is not available in the compiler
3644 itself, only the various programs that generate the compiler back end
3645 from the machine description.
3646
3647 People frequently have the idea of using RTL stored as text in a file as
3648 an interface between a language front end and the bulk of GCC@.  This
3649 idea is not feasible.
3650
3651 GCC was designed to use RTL internally only.  Correct RTL for a given
3652 program is very dependent on the particular target machine.  And the RTL
3653 does not contain all the information about the program.
3654
3655 The proper way to interface GCC to a new language front end is with
3656 the ``tree'' data structure, described in the files @file{tree.h} and
3657 @file{tree.def}.  The documentation for this structure (@pxref{Trees})
3658 is incomplete.