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