Import gcc-4.4.1
[dragonfly.git] / contrib / gcc-4.4 / gcc / doc / rtl.texi
1 @c Copyright (C) 1988, 1989, 1992, 1994, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002,
2 @c 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008
3 @c Free Software Foundation, Inc.
4 @c This is part of the GCC manual.
5 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
6
7 @node RTL
8 @chapter RTL Representation
9 @cindex RTL representation
10 @cindex representation of RTL
11 @cindex Register Transfer Language (RTL)
12
13 The last part of the compiler work is done on a low-level intermediate
14 representation called Register Transfer Language.  In this language, the
15 instructions to be output are described, pretty much one by one, in an
16 algebraic form that describes what the instruction does.
17
18 RTL is inspired by Lisp lists.  It has both an internal form, made up of
19 structures that point at other structures, and a textual form that is used
20 in the machine description and in printed debugging dumps.  The textual
21 form uses nested parentheses to indicate the pointers in the internal form.
22
23 @menu
24 * RTL Objects::       Expressions vs vectors vs strings vs integers.
25 * RTL Classes::       Categories of RTL expression objects, and their structure.
26 * Accessors::         Macros to access expression operands or vector elts.
27 * Special Accessors:: Macros to access specific annotations on RTL.
28 * Flags::             Other flags in an RTL expression.
29 * Machine Modes::     Describing the size and format of a datum.
30 * Constants::         Expressions with constant values.
31 * Regs and Memory::   Expressions representing register contents or memory.
32 * Arithmetic::        Expressions representing arithmetic on other expressions.
33 * Comparisons::       Expressions representing comparison of expressions.
34 * Bit-Fields::        Expressions representing bit-fields in memory or reg.
35 * Vector Operations:: Expressions involving vector datatypes.
36 * Conversions::       Extending, truncating, floating or fixing.
37 * RTL Declarations::  Declaring volatility, constancy, etc.
38 * Side Effects::      Expressions for storing in registers, etc.
39 * Incdec::            Embedded side-effects for autoincrement addressing.
40 * Assembler::         Representing @code{asm} with operands.
41 * Insns::             Expression types for entire insns.
42 * Calls::             RTL representation of function call insns.
43 * Sharing::           Some expressions are unique; others *must* be copied.
44 * Reading RTL::       Reading textual RTL from a file.
45 @end menu
46
47 @node RTL Objects
48 @section RTL Object Types
49 @cindex RTL object types
50
51 @cindex RTL integers
52 @cindex RTL strings
53 @cindex RTL vectors
54 @cindex RTL expression
55 @cindex RTX (See RTL)
56 RTL uses five kinds of objects: expressions, integers, wide integers,
57 strings and vectors.  Expressions are the most important ones.  An RTL
58 expression (``RTX'', for short) is a C structure, but it is usually
59 referred to with a pointer; a type that is given the typedef name
60 @code{rtx}.
61
62 An integer is simply an @code{int}; their written form uses decimal
63 digits.  A wide integer is an integral object whose type is
64 @code{HOST_WIDE_INT}; their written form uses decimal digits.
65
66 A string is a sequence of characters.  In core it is represented as a
67 @code{char *} in usual C fashion, and it is written in C syntax as well.
68 However, strings in RTL may never be null.  If you write an empty string in
69 a machine description, it is represented in core as a null pointer rather
70 than as a pointer to a null character.  In certain contexts, these null
71 pointers instead of strings are valid.  Within RTL code, strings are most
72 commonly found inside @code{symbol_ref} expressions, but they appear in
73 other contexts in the RTL expressions that make up machine descriptions.
74
75 In a machine description, strings are normally written with double
76 quotes, as you would in C@.  However, strings in machine descriptions may
77 extend over many lines, which is invalid C, and adjacent string
78 constants are not concatenated as they are in C@.  Any string constant
79 may be surrounded with a single set of parentheses.  Sometimes this
80 makes the machine description easier to read.
81
82 There is also a special syntax for strings, which can be useful when C
83 code is embedded in a machine description.  Wherever a string can
84 appear, it is also valid to write a C-style brace block.  The entire
85 brace block, including the outermost pair of braces, is considered to be
86 the string constant.  Double quote characters inside the braces are not
87 special.  Therefore, if you write string constants in the C code, you
88 need not escape each quote character with a backslash.
89
90 A vector contains an arbitrary number of pointers to expressions.  The
91 number of elements in the vector is explicitly present in the vector.
92 The written form of a vector consists of square brackets
93 (@samp{[@dots{}]}) surrounding the elements, in sequence and with
94 whitespace separating them.  Vectors of length zero are not created;
95 null pointers are used instead.
96
97 @cindex expression codes
98 @cindex codes, RTL expression
99 @findex GET_CODE
100 @findex PUT_CODE
101 Expressions are classified by @dfn{expression codes} (also called RTX
102 codes).  The expression code is a name defined in @file{rtl.def}, which is
103 also (in uppercase) a C enumeration constant.  The possible expression
104 codes and their meanings are machine-independent.  The code of an RTX can
105 be extracted with the macro @code{GET_CODE (@var{x})} and altered with
106 @code{PUT_CODE (@var{x}, @var{newcode})}.
107
108 The expression code determines how many operands the expression contains,
109 and what kinds of objects they are.  In RTL, unlike Lisp, you cannot tell
110 by looking at an operand what kind of object it is.  Instead, you must know
111 from its context---from the expression code of the containing expression.
112 For example, in an expression of code @code{subreg}, the first operand is
113 to be regarded as an expression and the second operand as an integer.  In
114 an expression of code @code{plus}, there are two operands, both of which
115 are to be regarded as expressions.  In a @code{symbol_ref} expression,
116 there is one operand, which is to be regarded as a string.
117
118 Expressions are written as parentheses containing the name of the
119 expression type, its flags and machine mode if any, and then the operands
120 of the expression (separated by spaces).
121
122 Expression code names in the @samp{md} file are written in lowercase,
123 but when they appear in C code they are written in uppercase.  In this
124 manual, they are shown as follows: @code{const_int}.
125
126 @cindex (nil)
127 @cindex nil
128 In a few contexts a null pointer is valid where an expression is normally
129 wanted.  The written form of this is @code{(nil)}.
130
131 @node RTL Classes
132 @section RTL Classes and Formats
133 @cindex RTL classes
134 @cindex classes of RTX codes
135 @cindex RTX codes, classes of
136 @findex GET_RTX_CLASS
137
138 The various expression codes are divided into several @dfn{classes},
139 which are represented by single characters.  You can determine the class
140 of an RTX code with the macro @code{GET_RTX_CLASS (@var{code})}.
141 Currently, @file{rtl.def} defines these classes:
142
143 @table @code
144 @item RTX_OBJ
145 An RTX code that represents an actual object, such as a register
146 (@code{REG}) or a memory location (@code{MEM}, @code{SYMBOL_REF}).
147 @code{LO_SUM}) is also included; instead, @code{SUBREG} and
148 @code{STRICT_LOW_PART} are not in this class, but in class @code{x}.
149
150 @item RTX_CONST_OBJ
151 An RTX code that represents a constant object.  @code{HIGH} is also
152 included in this class.
153
154 @item RTX_COMPARE
155 An RTX code for a non-symmetric comparison, such as @code{GEU} or
156 @code{LT}.
157
158 @item RTX_COMM_COMPARE
159 An RTX code for a symmetric (commutative) comparison, such as @code{EQ}
160 or @code{ORDERED}.
161
162 @item RTX_UNARY
163 An RTX code for a unary arithmetic operation, such as @code{NEG},
164 @code{NOT}, or @code{ABS}.  This category also includes value extension
165 (sign or zero) and conversions between integer and floating point.
166
167 @item RTX_COMM_ARITH
168 An RTX code for a commutative binary operation, such as @code{PLUS} or
169 @code{AND}.  @code{NE} and @code{EQ} are comparisons, so they have class
170 @code{<}.
171
172 @item RTX_BIN_ARITH
173 An RTX code for a non-commutative binary operation, such as @code{MINUS},
174 @code{DIV}, or @code{ASHIFTRT}.
175
176 @item RTX_BITFIELD_OPS
177 An RTX code for a bit-field operation.  Currently only
178 @code{ZERO_EXTRACT} and @code{SIGN_EXTRACT}.  These have three inputs
179 and are lvalues (so they can be used for insertion as well).
180 @xref{Bit-Fields}.
181
182 @item RTX_TERNARY
183 An RTX code for other three input operations.  Currently only
184 @code{IF_THEN_ELSE} and @code{VEC_MERGE}.
185
186 @item RTX_INSN
187 An RTX code for an entire instruction:  @code{INSN}, @code{JUMP_INSN}, and
188 @code{CALL_INSN}.  @xref{Insns}.
189
190 @item RTX_MATCH
191 An RTX code for something that matches in insns, such as
192 @code{MATCH_DUP}.  These only occur in machine descriptions.
193
194 @item RTX_AUTOINC
195 An RTX code for an auto-increment addressing mode, such as
196 @code{POST_INC}.
197
198 @item RTX_EXTRA
199 All other RTX codes.  This category includes the remaining codes used
200 only in machine descriptions (@code{DEFINE_*}, etc.).  It also includes
201 all the codes describing side effects (@code{SET}, @code{USE},
202 @code{CLOBBER}, etc.) and the non-insns that may appear on an insn
203 chain, such as @code{NOTE}, @code{BARRIER}, and @code{CODE_LABEL}.
204 @code{SUBREG} is also part of this class.
205 @end table
206
207 @cindex RTL format
208 For each expression code, @file{rtl.def} specifies the number of
209 contained objects and their kinds using a sequence of characters
210 called the @dfn{format} of the expression code.  For example,
211 the format of @code{subreg} is @samp{ei}.
212
213 @cindex RTL format characters
214 These are the most commonly used format characters:
215
216 @table @code
217 @item e
218 An expression (actually a pointer to an expression).
219
220 @item i
221 An integer.
222
223 @item w
224 A wide integer.
225
226 @item s
227 A string.
228
229 @item E
230 A vector of expressions.
231 @end table
232
233 A few other format characters are used occasionally:
234
235 @table @code
236 @item u
237 @samp{u} is equivalent to @samp{e} except that it is printed differently
238 in debugging dumps.  It is used for pointers to insns.
239
240 @item n
241 @samp{n} is equivalent to @samp{i} except that it is printed differently
242 in debugging dumps.  It is used for the line number or code number of a
243 @code{note} insn.
244
245 @item S
246 @samp{S} indicates a string which is optional.  In the RTL objects in
247 core, @samp{S} is equivalent to @samp{s}, but when the object is read,
248 from an @samp{md} file, the string value of this operand may be omitted.
249 An omitted string is taken to be the null string.
250
251 @item V
252 @samp{V} indicates a vector which is optional.  In the RTL objects in
253 core, @samp{V} is equivalent to @samp{E}, but when the object is read
254 from an @samp{md} file, the vector value of this operand may be omitted.
255 An omitted vector is effectively the same as a vector of no elements.
256
257 @item B
258 @samp{B} indicates a pointer to basic block structure.
259
260 @item 0
261 @samp{0} means a slot whose contents do not fit any normal category.
262 @samp{0} slots are not printed at all in dumps, and are often used in
263 special ways by small parts of the compiler.
264 @end table
265
266 There are macros to get the number of operands and the format
267 of an expression code:
268
269 @table @code
270 @findex GET_RTX_LENGTH
271 @item GET_RTX_LENGTH (@var{code})
272 Number of operands of an RTX of code @var{code}.
273
274 @findex GET_RTX_FORMAT
275 @item GET_RTX_FORMAT (@var{code})
276 The format of an RTX of code @var{code}, as a C string.
277 @end table
278
279 Some classes of RTX codes always have the same format.  For example, it
280 is safe to assume that all comparison operations have format @code{ee}.
281
282 @table @code
283 @item 1
284 All codes of this class have format @code{e}.
285
286 @item <
287 @itemx c
288 @itemx 2
289 All codes of these classes have format @code{ee}.
290
291 @item b
292 @itemx 3
293 All codes of these classes have format @code{eee}.
294
295 @item i
296 All codes of this class have formats that begin with @code{iuueiee}.
297 @xref{Insns}.  Note that not all RTL objects linked onto an insn chain
298 are of class @code{i}.
299
300 @item o
301 @itemx m
302 @itemx x
303 You can make no assumptions about the format of these codes.
304 @end table
305
306 @node Accessors
307 @section Access to Operands
308 @cindex accessors
309 @cindex access to operands
310 @cindex operand access
311
312 @findex XEXP
313 @findex XINT
314 @findex XWINT
315 @findex XSTR
316 Operands of expressions are accessed using the macros @code{XEXP},
317 @code{XINT}, @code{XWINT} and @code{XSTR}.  Each of these macros takes
318 two arguments: an expression-pointer (RTX) and an operand number
319 (counting from zero).  Thus,
320
321 @smallexample
322 XEXP (@var{x}, 2)
323 @end smallexample
324
325 @noindent
326 accesses operand 2 of expression @var{x}, as an expression.
327
328 @smallexample
329 XINT (@var{x}, 2)
330 @end smallexample
331
332 @noindent
333 accesses the same operand as an integer.  @code{XSTR}, used in the same
334 fashion, would access it as a string.
335
336 Any operand can be accessed as an integer, as an expression or as a string.
337 You must choose the correct method of access for the kind of value actually
338 stored in the operand.  You would do this based on the expression code of
339 the containing expression.  That is also how you would know how many
340 operands there are.
341
342 For example, if @var{x} is a @code{subreg} expression, you know that it has
343 two operands which can be correctly accessed as @code{XEXP (@var{x}, 0)}
344 and @code{XINT (@var{x}, 1)}.  If you did @code{XINT (@var{x}, 0)}, you
345 would get the address of the expression operand but cast as an integer;
346 that might occasionally be useful, but it would be cleaner to write
347 @code{(int) XEXP (@var{x}, 0)}.  @code{XEXP (@var{x}, 1)} would also
348 compile without error, and would return the second, integer operand cast as
349 an expression pointer, which would probably result in a crash when
350 accessed.  Nothing stops you from writing @code{XEXP (@var{x}, 28)} either,
351 but this will access memory past the end of the expression with
352 unpredictable results.
353
354 Access to operands which are vectors is more complicated.  You can use the
355 macro @code{XVEC} to get the vector-pointer itself, or the macros
356 @code{XVECEXP} and @code{XVECLEN} to access the elements and length of a
357 vector.
358
359 @table @code
360 @findex XVEC
361 @item XVEC (@var{exp}, @var{idx})
362 Access the vector-pointer which is operand number @var{idx} in @var{exp}.
363
364 @findex XVECLEN
365 @item XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})
366 Access the length (number of elements) in the vector which is
367 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an @code{int}.
368
369 @findex XVECEXP
370 @item XVECEXP (@var{exp}, @var{idx}, @var{eltnum})
371 Access element number @var{eltnum} in the vector which is
372 in operand number @var{idx} in @var{exp}.  This value is an RTX@.
373
374 It is up to you to make sure that @var{eltnum} is not negative
375 and is less than @code{XVECLEN (@var{exp}, @var{idx})}.
376 @end table
377
378 All the macros defined in this section expand into lvalues and therefore
379 can be used to assign the operands, lengths and vector elements as well as
380 to access them.
381
382 @node Special Accessors
383 @section Access to Special Operands
384 @cindex access to special operands
385
386 Some RTL nodes have special annotations associated with them.
387
388 @table @code
389 @item MEM
390 @table @code
391 @findex MEM_ALIAS_SET
392 @item MEM_ALIAS_SET (@var{x})
393 If 0, @var{x} is not in any alias set, and may alias anything.  Otherwise,
394 @var{x} can only alias @code{MEM}s in a conflicting alias set.  This value
395 is set in a language-dependent manner in the front-end, and should not be
396 altered in the back-end.  In some front-ends, these numbers may correspond
397 in some way to types, or other language-level entities, but they need not,
398 and the back-end makes no such assumptions.
399 These set numbers are tested with @code{alias_sets_conflict_p}.
400
401 @findex MEM_EXPR
402 @item MEM_EXPR (@var{x})
403 If this register is known to hold the value of some user-level
404 declaration, this is that tree node.  It may also be a
405 @code{COMPONENT_REF}, in which case this is some field reference,
406 and @code{TREE_OPERAND (@var{x}, 0)} contains the declaration,
407 or another @code{COMPONENT_REF}, or null if there is no compile-time
408 object associated with the reference.
409
410 @findex MEM_OFFSET
411 @item MEM_OFFSET (@var{x})
412 The offset from the start of @code{MEM_EXPR} as a @code{CONST_INT} rtx.
413
414 @findex MEM_SIZE
415 @item MEM_SIZE (@var{x})
416 The size in bytes of the memory reference as a @code{CONST_INT} rtx.
417 This is mostly relevant for @code{BLKmode} references as otherwise
418 the size is implied by the mode.
419
420 @findex MEM_ALIGN
421 @item MEM_ALIGN (@var{x})
422 The known alignment in bits of the memory reference.
423 @end table
424
425 @item REG
426 @table @code
427 @findex ORIGINAL_REGNO
428 @item ORIGINAL_REGNO (@var{x})
429 This field holds the number the register ``originally'' had; for a
430 pseudo register turned into a hard reg this will hold the old pseudo
431 register number.
432
433 @findex REG_EXPR
434 @item REG_EXPR (@var{x})
435 If this register is known to hold the value of some user-level
436 declaration, this is that tree node.
437
438 @findex REG_OFFSET
439 @item REG_OFFSET (@var{x})
440 If this register is known to hold the value of some user-level
441 declaration, this is the offset into that logical storage.
442 @end table
443
444 @item SYMBOL_REF
445 @table @code
446 @findex SYMBOL_REF_DECL
447 @item SYMBOL_REF_DECL (@var{x})
448 If the @code{symbol_ref} @var{x} was created for a @code{VAR_DECL} or
449 a @code{FUNCTION_DECL}, that tree is recorded here.  If this value is
450 null, then @var{x} was created by back end code generation routines,
451 and there is no associated front end symbol table entry.
452
453 @code{SYMBOL_REF_DECL} may also point to a tree of class @code{'c'},
454 that is, some sort of constant.  In this case, the @code{symbol_ref}
455 is an entry in the per-file constant pool; again, there is no associated
456 front end symbol table entry.
457
458 @findex SYMBOL_REF_CONSTANT
459 @item SYMBOL_REF_CONSTANT (@var{x})
460 If @samp{CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})} is true, this is the constant
461 pool entry for @var{x}.  It is null otherwise.
462
463 @findex SYMBOL_REF_DATA
464 @item SYMBOL_REF_DATA (@var{x})
465 A field of opaque type used to store @code{SYMBOL_REF_DECL} or
466 @code{SYMBOL_REF_CONSTANT}.
467
468 @findex SYMBOL_REF_FLAGS
469 @item SYMBOL_REF_FLAGS (@var{x})
470 In a @code{symbol_ref}, this is used to communicate various predicates
471 about the symbol.  Some of these are common enough to be computed by
472 common code, some are specific to the target.  The common bits are:
473
474 @table @code
475 @findex SYMBOL_REF_FUNCTION_P
476 @findex SYMBOL_FLAG_FUNCTION
477 @item SYMBOL_FLAG_FUNCTION
478 Set if the symbol refers to a function.
479
480 @findex SYMBOL_REF_LOCAL_P
481 @findex SYMBOL_FLAG_LOCAL
482 @item SYMBOL_FLAG_LOCAL
483 Set if the symbol is local to this ``module''.
484 See @code{TARGET_BINDS_LOCAL_P}.
485
486 @findex SYMBOL_REF_EXTERNAL_P
487 @findex SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
488 @item SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
489 Set if this symbol is not defined in this translation unit.
490 Note that this is not the inverse of @code{SYMBOL_FLAG_LOCAL}.
491
492 @findex SYMBOL_REF_SMALL_P
493 @findex SYMBOL_FLAG_SMALL
494 @item SYMBOL_FLAG_SMALL
495 Set if the symbol is located in the small data section.
496 See @code{TARGET_IN_SMALL_DATA_P}.
497
498 @findex SYMBOL_FLAG_TLS_SHIFT
499 @findex SYMBOL_REF_TLS_MODEL
500 @item SYMBOL_REF_TLS_MODEL (@var{x})
501 This is a multi-bit field accessor that returns the @code{tls_model}
502 to be used for a thread-local storage symbol.  It returns zero for
503 non-thread-local symbols.
504
505 @findex SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P
506 @findex SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
507 @item SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO
508 Set if the symbol has @code{SYMBOL_REF_BLOCK} and
509 @code{SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET} fields.
510
511 @findex SYMBOL_REF_ANCHOR_P
512 @findex SYMBOL_FLAG_ANCHOR
513 @cindex @option{-fsection-anchors}
514 @item SYMBOL_FLAG_ANCHOR
515 Set if the symbol is used as a section anchor.  ``Section anchors''
516 are symbols that have a known position within an @code{object_block}
517 and that can be used to access nearby members of that block.
518 They are used to implement @option{-fsection-anchors}.
519
520 If this flag is set, then @code{SYMBOL_FLAG_HAS_BLOCK_INFO} will be too.
521 @end table
522
523 Bits beginning with @code{SYMBOL_FLAG_MACH_DEP} are available for
524 the target's use.
525 @end table
526
527 @findex SYMBOL_REF_BLOCK
528 @item SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})
529 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the
530 @samp{object_block} structure to which the symbol belongs,
531 or @code{NULL} if it has not been assigned a block.
532
533 @findex SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET
534 @item SYMBOL_REF_BLOCK_OFFSET (@var{x})
535 If @samp{SYMBOL_REF_HAS_BLOCK_INFO_P (@var{x})}, this is the offset of @var{x}
536 from the first object in @samp{SYMBOL_REF_BLOCK (@var{x})}.  The value is
537 negative if @var{x} has not yet been assigned to a block, or it has not
538 been given an offset within that block.
539 @end table
540
541 @node Flags
542 @section Flags in an RTL Expression
543 @cindex flags in RTL expression
544
545 RTL expressions contain several flags (one-bit bit-fields)
546 that are used in certain types of expression.  Most often they
547 are accessed with the following macros, which expand into lvalues.
548
549 @table @code
550 @findex CONSTANT_POOL_ADDRESS_P
551 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/u}
552 @cindex @code{unchanging}, in @code{symbol_ref}
553 @item CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
554 Nonzero in a @code{symbol_ref} if it refers to part of the current
555 function's constant pool.  For most targets these addresses are in a
556 @code{.rodata} section entirely separate from the function, but for
557 some targets the addresses are close to the beginning of the function.
558 In either case GCC assumes these addresses can be addressed directly,
559 perhaps with the help of base registers.
560 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
561
562 @findex RTL_CONST_CALL_P
563 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
564 @cindex @code{unchanging}, in @code{call_insn}
565 @item RTL_CONST_CALL_P (@var{x})
566 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a call to a
567 const function.  Stored in the @code{unchanging} field and printed as
568 @samp{/u}.
569
570 @findex RTL_PURE_CALL_P
571 @cindex @code{call_insn} and @samp{/i}
572 @cindex @code{return_val}, in @code{call_insn}
573 @item RTL_PURE_CALL_P (@var{x})
574 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a call to a
575 pure function.  Stored in the @code{return_val} field and printed as
576 @samp{/i}.
577
578 @findex RTL_CONST_OR_PURE_CALL_P
579 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u} or @samp{/i}
580 @item RTL_CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
581 In a @code{call_insn}, true if @code{RTL_CONST_CALL_P} or
582 @code{RTL_PURE_CALL_P} is true.
583
584 @findex RTL_LOOPING_CONST_OR_PURE_CALL_P
585 @cindex @code{call_insn} and @samp{/c}
586 @cindex @code{call}, in @code{call_insn}
587 @item RTL_LOOPING_CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
588 In a @code{call_insn} indicates that the insn represents a possibly
589 infinite looping call to a const or pure function.  Stored in the
590 @code{call} field and printed as @samp{/c}.  Only true if one of
591 @code{RTL_CONST_CALL_P} or @code{RTL_PURE_CALL_P} is true.
592
593 @findex INSN_ANNULLED_BRANCH_P
594 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/u}
595 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
596 @cindex @code{insn} and @samp{/u}
597 @cindex @code{unchanging}, in @code{jump_insn}, @code{call_insn} and @code{insn}
598 @item INSN_ANNULLED_BRANCH_P (@var{x})
599 In a @code{jump_insn}, @code{call_insn}, or @code{insn} indicates
600 that the branch is an annulling one.  See the discussion under
601 @code{sequence} below.  Stored in the @code{unchanging} field and
602 printed as @samp{/u}.
603
604 @findex INSN_DELETED_P
605 @cindex @code{insn} and @samp{/v}
606 @cindex @code{call_insn} and @samp{/v}
607 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/v}
608 @cindex @code{code_label} and @samp{/v}
609 @cindex @code{barrier} and @samp{/v}
610 @cindex @code{note} and @samp{/v}
611 @cindex @code{volatil}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label}, @code{barrier}, and @code{note}
612 @item INSN_DELETED_P (@var{x})
613 In an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label},
614 @code{barrier}, or @code{note},
615 nonzero if the insn has been deleted.  Stored in the
616 @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
617
618 @findex INSN_FROM_TARGET_P
619 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
620 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
621 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
622 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn} and @code{jump_insn} and @code{call_insn}
623 @item INSN_FROM_TARGET_P (@var{x})
624 In an @code{insn} or @code{jump_insn} or @code{call_insn} in a delay
625 slot of a branch, indicates that the insn
626 is from the target of the branch.  If the branch insn has
627 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} set, this insn will only be executed if
628 the branch is taken.  For annulled branches with
629 @code{INSN_FROM_TARGET_P} clear, the insn will be executed only if the
630 branch is not taken.  When @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is not set,
631 this insn will always be executed.  Stored in the @code{in_struct}
632 field and printed as @samp{/s}.
633
634 @findex LABEL_PRESERVE_P
635 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
636 @cindex @code{note} and @samp{/i}
637 @cindex @code{in_struct}, in @code{code_label} and @code{note}
638 @item LABEL_PRESERVE_P (@var{x})
639 In a @code{code_label} or @code{note}, indicates that the label is referenced by
640 code or data not visible to the RTL of a given function.
641 Labels referenced by a non-local goto will have this bit set.  Stored
642 in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
643
644 @findex LABEL_REF_NONLOCAL_P
645 @cindex @code{label_ref} and @samp{/v}
646 @cindex @code{reg_label} and @samp{/v}
647 @cindex @code{volatil}, in @code{label_ref} and @code{reg_label}
648 @item LABEL_REF_NONLOCAL_P (@var{x})
649 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, nonzero if this is
650 a reference to a non-local label.
651 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
652
653 @findex MEM_IN_STRUCT_P
654 @cindex @code{mem} and @samp{/s}
655 @cindex @code{in_struct}, in @code{mem}
656 @item MEM_IN_STRUCT_P (@var{x})
657 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to an entire structure,
658 union or array, or to a component of one.  Zero for references to a
659 scalar variable or through a pointer to a scalar.  If both this flag and
660 @code{MEM_SCALAR_P} are clear, then we don't know whether this @code{mem}
661 is in a structure or not.  Both flags should never be simultaneously set.
662 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
663
664 @findex MEM_KEEP_ALIAS_SET_P
665 @cindex @code{mem} and @samp{/j}
666 @cindex @code{jump}, in @code{mem}
667 @item MEM_KEEP_ALIAS_SET_P (@var{x})
668 In @code{mem} expressions, 1 if we should keep the alias set for this
669 mem unchanged when we access a component.  Set to 1, for example, when we
670 are already in a non-addressable component of an aggregate.
671 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
672
673 @findex MEM_SCALAR_P
674 @cindex @code{mem} and @samp{/i}
675 @cindex @code{return_val}, in @code{mem}
676 @item MEM_SCALAR_P (@var{x})
677 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to a scalar known not
678 to be a member of a structure, union, or array.  Zero for such
679 references and for indirections through pointers, even pointers pointing
680 to scalar types.  If both this flag and @code{MEM_IN_STRUCT_P} are clear,
681 then we don't know whether this @code{mem} is in a structure or not.
682 Both flags should never be simultaneously set.
683 Stored in the @code{return_val} field and printed as @samp{/i}.
684
685 @findex MEM_VOLATILE_P
686 @cindex @code{mem} and @samp{/v}
687 @cindex @code{asm_input} and @samp{/v}
688 @cindex @code{asm_operands} and @samp{/v}
689 @cindex @code{volatil}, in @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input}
690 @item MEM_VOLATILE_P (@var{x})
691 In @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input} expressions,
692 nonzero for volatile memory references.
693 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
694
695 @findex MEM_NOTRAP_P
696 @cindex @code{mem} and @samp{/c}
697 @cindex @code{call}, in @code{mem}
698 @item MEM_NOTRAP_P (@var{x})
699 In @code{mem}, nonzero for memory references that will not trap.
700 Stored in the @code{call} field and printed as @samp{/c}.
701
702 @findex MEM_POINTER
703 @cindex @code{mem} and @samp{/f}
704 @cindex @code{frame_related}, in @code{mem}
705 @item MEM_POINTER (@var{x})
706 Nonzero in a @code{mem} if the memory reference holds a pointer.
707 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
708
709 @findex REG_FUNCTION_VALUE_P
710 @cindex @code{reg} and @samp{/i}
711 @cindex @code{return_val}, in @code{reg}
712 @item REG_FUNCTION_VALUE_P (@var{x})
713 Nonzero in a @code{reg} if it is the place in which this function's
714 value is going to be returned.  (This happens only in a hard
715 register.)  Stored in the @code{return_val} field and printed as
716 @samp{/i}.
717
718 @findex REG_POINTER
719 @cindex @code{reg} and @samp{/f}
720 @cindex @code{frame_related}, in @code{reg}
721 @item REG_POINTER (@var{x})
722 Nonzero in a @code{reg} if the register holds a pointer.  Stored in the
723 @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
724
725 @findex REG_USERVAR_P
726 @cindex @code{reg} and @samp{/v}
727 @cindex @code{volatil}, in @code{reg}
728 @item REG_USERVAR_P (@var{x})
729 In a @code{reg}, nonzero if it corresponds to a variable present in
730 the user's source code.  Zero for temporaries generated internally by
731 the compiler.  Stored in the @code{volatil} field and printed as
732 @samp{/v}.
733
734 The same hard register may be used also for collecting the values of
735 functions called by this one, but @code{REG_FUNCTION_VALUE_P} is zero
736 in this kind of use.
737
738 @findex RTX_FRAME_RELATED_P
739 @cindex @code{insn} and @samp{/f}
740 @cindex @code{call_insn} and @samp{/f}
741 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/f}
742 @cindex @code{barrier} and @samp{/f}
743 @cindex @code{set} and @samp{/f}
744 @cindex @code{frame_related}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{barrier}, and @code{set}
745 @item RTX_FRAME_RELATED_P (@var{x})
746 Nonzero in an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn},
747 @code{barrier}, or @code{set} which is part of a function prologue
748 and sets the stack pointer, sets the frame pointer, or saves a register.
749 This flag should also be set on an instruction that sets up a temporary
750 register to use in place of the frame pointer.
751 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
752
753 In particular, on RISC targets where there are limits on the sizes of
754 immediate constants, it is sometimes impossible to reach the register
755 save area directly from the stack pointer.  In that case, a temporary
756 register is used that is near enough to the register save area, and the
757 Canonical Frame Address, i.e., DWARF2's logical frame pointer, register
758 must (temporarily) be changed to be this temporary register.  So, the
759 instruction that sets this temporary register must be marked as
760 @code{RTX_FRAME_RELATED_P}.
761
762 If the marked instruction is overly complex (defined in terms of what
763 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle), you will also have to
764 create a @code{REG_FRAME_RELATED_EXPR} note and attach it to the
765 instruction.  This note should contain a simple expression of the
766 computation performed by this instruction, i.e., one that
767 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle.
768
769 This flag is required for exception handling support on targets with RTL
770 prologues.
771
772 @findex MEM_READONLY_P
773 @cindex @code{mem} and @samp{/u}
774 @cindex @code{unchanging}, in @code{mem}
775 @item MEM_READONLY_P (@var{x})
776 Nonzero in a @code{mem}, if the memory is statically allocated and read-only.
777
778 Read-only in this context means never modified during the lifetime of the
779 program, not necessarily in ROM or in write-disabled pages.  A common
780 example of the later is a shared library's global offset table.  This
781 table is initialized by the runtime loader, so the memory is technically
782 writable, but after control is transfered from the runtime loader to the
783 application, this memory will never be subsequently modified.
784
785 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
786
787 @findex SCHED_GROUP_P
788 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
789 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
790 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
791 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}, @code{jump_insn} and @code{call_insn}
792 @item SCHED_GROUP_P (@var{x})
793 During instruction scheduling, in an @code{insn}, @code{call_insn} or
794 @code{jump_insn}, indicates that the
795 previous insn must be scheduled together with this insn.  This is used to
796 ensure that certain groups of instructions will not be split up by the
797 instruction scheduling pass, for example, @code{use} insns before
798 a @code{call_insn} may not be separated from the @code{call_insn}.
799 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
800
801 @findex SET_IS_RETURN_P
802 @cindex @code{insn} and @samp{/j}
803 @cindex @code{jump}, in @code{insn}
804 @item SET_IS_RETURN_P (@var{x})
805 For a @code{set}, nonzero if it is for a return.
806 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
807
808 @findex SIBLING_CALL_P
809 @cindex @code{call_insn} and @samp{/j}
810 @cindex @code{jump}, in @code{call_insn}
811 @item SIBLING_CALL_P (@var{x})
812 For a @code{call_insn}, nonzero if the insn is a sibling call.
813 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
814
815 @findex STRING_POOL_ADDRESS_P
816 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/f}
817 @cindex @code{frame_related}, in @code{symbol_ref}
818 @item STRING_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
819 For a @code{symbol_ref} expression, nonzero if it addresses this function's
820 string constant pool.
821 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
822
823 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
824 @cindex @code{subreg} and @samp{/u} and @samp{/v}
825 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
826 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
827 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P (@var{x})
828 Returns a value greater then zero for a @code{subreg} that has
829 @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} nonzero if the object being referenced is kept
830 zero-extended, zero if it is kept sign-extended, and less then zero if it is
831 extended some other way via the @code{ptr_extend} instruction.
832 Stored in the @code{unchanging}
833 field and @code{volatil} field, printed as @samp{/u} and @samp{/v}.
834 This macro may only be used to get the value it may not be used to change
835 the value.  Use @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET} to change the value.
836
837 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET
838 @cindex @code{subreg} and @samp{/u}
839 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
840 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
841 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET (@var{x})
842 Set the @code{unchanging} and @code{volatil} fields in a @code{subreg}
843 to reflect zero, sign, or other extension.  If @code{volatil} is
844 zero, then @code{unchanging} as nonzero means zero extension and as
845 zero means sign extension.  If @code{volatil} is nonzero then some
846 other type of extension was done via the @code{ptr_extend} instruction.
847
848 @findex SUBREG_PROMOTED_VAR_P
849 @cindex @code{subreg} and @samp{/s}
850 @cindex @code{in_struct}, in @code{subreg}
851 @item SUBREG_PROMOTED_VAR_P (@var{x})
852 Nonzero in a @code{subreg} if it was made when accessing an object that
853 was promoted to a wider mode in accord with the @code{PROMOTED_MODE} machine
854 description macro (@pxref{Storage Layout}).  In this case, the mode of
855 the @code{subreg} is the declared mode of the object and the mode of
856 @code{SUBREG_REG} is the mode of the register that holds the object.
857 Promoted variables are always either sign- or zero-extended to the wider
858 mode on every assignment.  Stored in the @code{in_struct} field and
859 printed as @samp{/s}.
860
861 @findex SYMBOL_REF_USED
862 @cindex @code{used}, in @code{symbol_ref}
863 @item SYMBOL_REF_USED (@var{x})
864 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been used.  This is
865 normally only used to ensure that @var{x} is only declared external
866 once.  Stored in the @code{used} field.
867
868 @findex SYMBOL_REF_WEAK
869 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/i}
870 @cindex @code{return_val}, in @code{symbol_ref}
871 @item SYMBOL_REF_WEAK (@var{x})
872 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been declared weak.
873 Stored in the @code{return_val} field and printed as @samp{/i}.
874
875 @findex SYMBOL_REF_FLAG
876 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/v}
877 @cindex @code{volatil}, in @code{symbol_ref}
878 @item SYMBOL_REF_FLAG (@var{x})
879 In a @code{symbol_ref}, this is used as a flag for machine-specific purposes.
880 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
881
882 Most uses of @code{SYMBOL_REF_FLAG} are historic and may be subsumed
883 by @code{SYMBOL_REF_FLAGS}.  Certainly use of @code{SYMBOL_REF_FLAGS}
884 is mandatory if the target requires more than one bit of storage.
885 @end table
886
887 These are the fields to which the above macros refer:
888
889 @table @code
890 @findex call
891 @cindex @samp{/c} in RTL dump
892 @item call
893 In a @code{mem}, 1 means that the memory reference will not trap.
894
895 In a @code{call}, 1 means that this pure or const call may possibly
896 infinite loop.
897
898 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/c}.
899
900 @findex frame_related
901 @cindex @samp{/f} in RTL dump
902 @item frame_related
903 In an @code{insn} or @code{set} expression, 1 means that it is part of
904 a function prologue and sets the stack pointer, sets the frame pointer,
905 saves a register, or sets up a temporary register to use in place of the
906 frame pointer.
907
908 In @code{reg} expressions, 1 means that the register holds a pointer.
909
910 In @code{mem} expressions, 1 means that the memory reference holds a pointer.
911
912 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means that the reference addresses
913 this function's string constant pool.
914
915 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/f}.
916
917 @findex in_struct
918 @cindex @samp{/s} in RTL dump
919 @item in_struct
920 In @code{mem} expressions, it is 1 if the memory datum referred to is
921 all or part of a structure or array; 0 if it is (or might be) a scalar
922 variable.  A reference through a C pointer has 0 because the pointer
923 might point to a scalar variable.  This information allows the compiler
924 to determine something about possible cases of aliasing.
925
926 In @code{reg} expressions, it is 1 if the register has its entire life
927 contained within the test expression of some loop.
928
929 In @code{subreg} expressions, 1 means that the @code{subreg} is accessing
930 an object that has had its mode promoted from a wider mode.
931
932 In @code{label_ref} expressions, 1 means that the referenced label is
933 outside the innermost loop containing the insn in which the @code{label_ref}
934 was found.
935
936 In @code{code_label} expressions, it is 1 if the label may never be deleted.
937 This is used for labels which are the target of non-local gotos.  Such a
938 label that would have been deleted is replaced with a @code{note} of type
939 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
940
941 In an @code{insn} during dead-code elimination, 1 means that the insn is
942 dead code.
943
944 In an @code{insn} or @code{jump_insn} during reorg for an insn in the
945 delay slot of a branch,
946 1 means that this insn is from the target of the branch.
947
948 In an @code{insn} during instruction scheduling, 1 means that this insn
949 must be scheduled as part of a group together with the previous insn.
950
951 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/s}.
952
953 @findex return_val
954 @cindex @samp{/i} in RTL dump
955 @item return_val
956 In @code{reg} expressions, 1 means the register contains
957 the value to be returned by the current function.  On
958 machines that pass parameters in registers, the same register number
959 may be used for parameters as well, but this flag is not set on such
960 uses.
961
962 In @code{mem} expressions, 1 means the memory reference is to a scalar
963 known not to be a member of a structure, union, or array.
964
965 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means the referenced symbol is weak.
966
967 In @code{call} expressions, 1 means the call is pure.
968
969 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/i}.
970
971 @findex jump
972 @cindex @samp{/j} in RTL dump
973 @item jump
974 In a @code{mem} expression, 1 means we should keep the alias set for this
975 mem unchanged when we access a component.
976
977 In a @code{set}, 1 means it is for a return.
978
979 In a @code{call_insn}, 1 means it is a sibling call.
980
981 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/j}.
982
983 @findex unchanging
984 @cindex @samp{/u} in RTL dump
985 @item unchanging
986 In @code{reg} and @code{mem} expressions, 1 means
987 that the value of the expression never changes.
988
989 In @code{subreg} expressions, it is 1 if the @code{subreg} references an
990 unsigned object whose mode has been promoted to a wider mode.
991
992 In an @code{insn} or @code{jump_insn} in the delay slot of a branch
993 instruction, 1 means an annulling branch should be used.
994
995 In a @code{symbol_ref} expression, 1 means that this symbol addresses
996 something in the per-function constant pool.
997
998 In a @code{call_insn} 1 means that this instruction is a call to a const
999 function.
1000
1001 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/u}.
1002
1003 @findex used
1004 @item used
1005 This flag is used directly (without an access macro) at the end of RTL
1006 generation for a function, to count the number of times an expression
1007 appears in insns.  Expressions that appear more than once are copied,
1008 according to the rules for shared structure (@pxref{Sharing}).
1009
1010 For a @code{reg}, it is used directly (without an access macro) by the
1011 leaf register renumbering code to ensure that each register is only
1012 renumbered once.
1013
1014 In a @code{symbol_ref}, it indicates that an external declaration for
1015 the symbol has already been written.
1016
1017 @findex volatil
1018 @cindex @samp{/v} in RTL dump
1019 @item volatil
1020 @cindex volatile memory references
1021 In a @code{mem}, @code{asm_operands}, or @code{asm_input}
1022 expression, it is 1 if the memory
1023 reference is volatile.  Volatile memory references may not be deleted,
1024 reordered or combined.
1025
1026 In a @code{symbol_ref} expression, it is used for machine-specific
1027 purposes.
1028
1029 In a @code{reg} expression, it is 1 if the value is a user-level variable.
1030 0 indicates an internal compiler temporary.
1031
1032 In an @code{insn}, 1 means the insn has been deleted.
1033
1034 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, 1 means a reference
1035 to a non-local label.
1036
1037 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/v}.
1038 @end table
1039
1040 @node Machine Modes
1041 @section Machine Modes
1042 @cindex machine modes
1043
1044 @findex enum machine_mode
1045 A machine mode describes a size of data object and the representation used
1046 for it.  In the C code, machine modes are represented by an enumeration
1047 type, @code{enum machine_mode}, defined in @file{machmode.def}.  Each RTL
1048 expression has room for a machine mode and so do certain kinds of tree
1049 expressions (declarations and types, to be precise).
1050
1051 In debugging dumps and machine descriptions, the machine mode of an RTL
1052 expression is written after the expression code with a colon to separate
1053 them.  The letters @samp{mode} which appear at the end of each machine mode
1054 name are omitted.  For example, @code{(reg:SI 38)} is a @code{reg}
1055 expression with machine mode @code{SImode}.  If the mode is
1056 @code{VOIDmode}, it is not written at all.
1057
1058 Here is a table of machine modes.  The term ``byte'' below refers to an
1059 object of @code{BITS_PER_UNIT} bits (@pxref{Storage Layout}).
1060
1061 @table @code
1062 @findex BImode
1063 @item BImode
1064 ``Bit'' mode represents a single bit, for predicate registers.
1065
1066 @findex QImode
1067 @item QImode
1068 ``Quarter-Integer'' mode represents a single byte treated as an integer.
1069
1070 @findex HImode
1071 @item HImode
1072 ``Half-Integer'' mode represents a two-byte integer.
1073
1074 @findex PSImode
1075 @item PSImode
1076 ``Partial Single Integer'' mode represents an integer which occupies
1077 four bytes but which doesn't really use all four.  On some machines,
1078 this is the right mode to use for pointers.
1079
1080 @findex SImode
1081 @item SImode
1082 ``Single Integer'' mode represents a four-byte integer.
1083
1084 @findex PDImode
1085 @item PDImode
1086 ``Partial Double Integer'' mode represents an integer which occupies
1087 eight bytes but which doesn't really use all eight.  On some machines,
1088 this is the right mode to use for certain pointers.
1089
1090 @findex DImode
1091 @item DImode
1092 ``Double Integer'' mode represents an eight-byte integer.
1093
1094 @findex TImode
1095 @item TImode
1096 ``Tetra Integer'' (?) mode represents a sixteen-byte integer.
1097
1098 @findex OImode
1099 @item OImode
1100 ``Octa Integer'' (?) mode represents a thirty-two-byte integer.
1101
1102 @findex QFmode
1103 @item QFmode
1104 ``Quarter-Floating'' mode represents a quarter-precision (single byte)
1105 floating point number.
1106
1107 @findex HFmode
1108 @item HFmode
1109 ``Half-Floating'' mode represents a half-precision (two byte) floating
1110 point number.
1111
1112 @findex TQFmode
1113 @item TQFmode
1114 ``Three-Quarter-Floating'' (?) mode represents a three-quarter-precision
1115 (three byte) floating point number.
1116
1117 @findex SFmode
1118 @item SFmode
1119 ``Single Floating'' mode represents a four byte floating point number.
1120 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1121 this is a single-precision IEEE floating point number; it can also be
1122 used for double-precision (on processors with 16-bit bytes) and
1123 single-precision VAX and IBM types.
1124
1125 @findex DFmode
1126 @item DFmode
1127 ``Double Floating'' mode represents an eight byte floating point number.
1128 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1129 this is a double-precision IEEE floating point number.
1130
1131 @findex XFmode
1132 @item XFmode
1133 ``Extended Floating'' mode represents an IEEE extended floating point
1134 number.  This mode only has 80 meaningful bits (ten bytes).  Some
1135 processors require such numbers to be padded to twelve bytes, others
1136 to sixteen; this mode is used for either.
1137
1138 @findex SDmode
1139 @item SDmode
1140 ``Single Decimal Floating'' mode represents a four byte decimal
1141 floating point number (as distinct from conventional binary floating
1142 point).
1143
1144 @findex DDmode
1145 @item DDmode
1146 ``Double Decimal Floating'' mode represents an eight byte decimal
1147 floating point number.
1148
1149 @findex TDmode
1150 @item TDmode
1151 ``Tetra Decimal Floating'' mode represents a sixteen byte decimal
1152 floating point number all 128 of whose bits are meaningful.
1153
1154 @findex TFmode
1155 @item TFmode
1156 ``Tetra Floating'' mode represents a sixteen byte floating point number
1157 all 128 of whose bits are meaningful.  One common use is the
1158 IEEE quad-precision format.
1159
1160 @findex QQmode
1161 @item QQmode
1162 ``Quarter-Fractional'' mode represents a single byte treated as a signed
1163 fractional number.  The default format is ``s.7''.
1164
1165 @findex HQmode
1166 @item HQmode
1167 ``Half-Fractional'' mode represents a two-byte signed fractional number.
1168 The default format is ``s.15''.
1169
1170 @findex SQmode
1171 @item SQmode
1172 ``Single Fractional'' mode represents a four-byte signed fractional number.
1173 The default format is ``s.31''.
1174
1175 @findex DQmode
1176 @item DQmode
1177 ``Double Fractional'' mode represents an eight-byte signed fractional number.
1178 The default format is ``s.63''.
1179
1180 @findex TQmode
1181 @item TQmode
1182 ``Tetra Fractional'' mode represents a sixteen-byte signed fractional number.
1183 The default format is ``s.127''.
1184
1185 @findex UQQmode
1186 @item UQQmode
1187 ``Unsigned Quarter-Fractional'' mode represents a single byte treated as an
1188 unsigned fractional number.  The default format is ``.8''.
1189
1190 @findex UHQmode
1191 @item UHQmode
1192 ``Unsigned Half-Fractional'' mode represents a two-byte unsigned fractional
1193 number.  The default format is ``.16''.
1194
1195 @findex USQmode
1196 @item USQmode
1197 ``Unsigned Single Fractional'' mode represents a four-byte unsigned fractional
1198 number.  The default format is ``.32''.
1199
1200 @findex UDQmode
1201 @item UDQmode
1202 ``Unsigned Double Fractional'' mode represents an eight-byte unsigned
1203 fractional number.  The default format is ``.64''.
1204
1205 @findex UTQmode
1206 @item UTQmode
1207 ``Unsigned Tetra Fractional'' mode represents a sixteen-byte unsigned
1208 fractional number.  The default format is ``.128''.
1209
1210 @findex HAmode
1211 @item HAmode
1212 ``Half-Accumulator'' mode represents a two-byte signed accumulator.
1213 The default format is ``s8.7''.
1214
1215 @findex SAmode
1216 @item SAmode
1217 ``Single Accumulator'' mode represents a four-byte signed accumulator.
1218 The default format is ``s16.15''.
1219
1220 @findex DAmode
1221 @item DAmode
1222 ``Double Accumulator'' mode represents an eight-byte signed accumulator.
1223 The default format is ``s32.31''.
1224
1225 @findex TAmode
1226 @item TAmode
1227 ``Tetra Accumulator'' mode represents a sixteen-byte signed accumulator.
1228 The default format is ``s64.63''.
1229
1230 @findex UHAmode
1231 @item UHAmode
1232 ``Unsigned Half-Accumulator'' mode represents a two-byte unsigned accumulator.
1233 The default format is ``8.8''.
1234
1235 @findex USAmode
1236 @item USAmode
1237 ``Unsigned Single Accumulator'' mode represents a four-byte unsigned
1238 accumulator.  The default format is ``16.16''.
1239
1240 @findex UDAmode
1241 @item UDAmode
1242 ``Unsigned Double Accumulator'' mode represents an eight-byte unsigned
1243 accumulator.  The default format is ``32.32''.
1244
1245 @findex UTAmode
1246 @item UTAmode
1247 ``Unsigned Tetra Accumulator'' mode represents a sixteen-byte unsigned
1248 accumulator.  The default format is ``64.64''.
1249
1250 @findex CCmode
1251 @item CCmode
1252 ``Condition Code'' mode represents the value of a condition code, which
1253 is a machine-specific set of bits used to represent the result of a
1254 comparison operation.  Other machine-specific modes may also be used for
1255 the condition code.  These modes are not used on machines that use
1256 @code{cc0} (see @pxref{Condition Code}).
1257
1258 @findex BLKmode
1259 @item BLKmode
1260 ``Block'' mode represents values that are aggregates to which none of
1261 the other modes apply.  In RTL, only memory references can have this mode,
1262 and only if they appear in string-move or vector instructions.  On machines
1263 which have no such instructions, @code{BLKmode} will not appear in RTL@.
1264
1265 @findex VOIDmode
1266 @item VOIDmode
1267 Void mode means the absence of a mode or an unspecified mode.
1268 For example, RTL expressions of code @code{const_int} have mode
1269 @code{VOIDmode} because they can be taken to have whatever mode the context
1270 requires.  In debugging dumps of RTL, @code{VOIDmode} is expressed by
1271 the absence of any mode.
1272
1273 @findex QCmode
1274 @findex HCmode
1275 @findex SCmode
1276 @findex DCmode
1277 @findex XCmode
1278 @findex TCmode
1279 @item QCmode, HCmode, SCmode, DCmode, XCmode, TCmode
1280 These modes stand for a complex number represented as a pair of floating
1281 point values.  The floating point values are in @code{QFmode},
1282 @code{HFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode}, @code{XFmode}, and
1283 @code{TFmode}, respectively.
1284
1285 @findex CQImode
1286 @findex CHImode
1287 @findex CSImode
1288 @findex CDImode
1289 @findex CTImode
1290 @findex COImode
1291 @item CQImode, CHImode, CSImode, CDImode, CTImode, COImode
1292 These modes stand for a complex number represented as a pair of integer
1293 values.  The integer values are in @code{QImode}, @code{HImode},
1294 @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and @code{OImode},
1295 respectively.
1296 @end table
1297
1298 The machine description defines @code{Pmode} as a C macro which expands
1299 into the machine mode used for addresses.  Normally this is the mode
1300 whose size is @code{BITS_PER_WORD}, @code{SImode} on 32-bit machines.
1301
1302 The only modes which a machine description @i{must} support are
1303 @code{QImode}, and the modes corresponding to @code{BITS_PER_WORD},
1304 @code{FLOAT_TYPE_SIZE} and @code{DOUBLE_TYPE_SIZE}.
1305 The compiler will attempt to use @code{DImode} for 8-byte structures and
1306 unions, but this can be prevented by overriding the definition of
1307 @code{MAX_FIXED_MODE_SIZE}.  Alternatively, you can have the compiler
1308 use @code{TImode} for 16-byte structures and unions.  Likewise, you can
1309 arrange for the C type @code{short int} to avoid using @code{HImode}.
1310
1311 @cindex mode classes
1312 Very few explicit references to machine modes remain in the compiler and
1313 these few references will soon be removed.  Instead, the machine modes
1314 are divided into mode classes.  These are represented by the enumeration
1315 type @code{enum mode_class} defined in @file{machmode.h}.  The possible
1316 mode classes are:
1317
1318 @table @code
1319 @findex MODE_INT
1320 @item MODE_INT
1321 Integer modes.  By default these are @code{BImode}, @code{QImode},
1322 @code{HImode}, @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and
1323 @code{OImode}.
1324
1325 @findex MODE_PARTIAL_INT
1326 @item MODE_PARTIAL_INT
1327 The ``partial integer'' modes, @code{PQImode}, @code{PHImode},
1328 @code{PSImode} and @code{PDImode}.
1329
1330 @findex MODE_FLOAT
1331 @item MODE_FLOAT
1332 Floating point modes.  By default these are @code{QFmode},
1333 @code{HFmode}, @code{TQFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode},
1334 @code{XFmode} and @code{TFmode}.
1335
1336 @findex MODE_DECIMAL_FLOAT
1337 @item MODE_DECIMAL_FLOAT
1338 Decimal floating point modes.  By default these are @code{SDmode},
1339 @code{DDmode} and @code{TDmode}.
1340
1341 @findex MODE_FRACT
1342 @item MODE_FRACT
1343 Signed fractional modes.  By default these are @code{QQmode}, @code{HQmode},
1344 @code{SQmode}, @code{DQmode} and @code{TQmode}.
1345
1346 @findex MODE_UFRACT
1347 @item MODE_UFRACT
1348 Unsigned fractional modes.  By default these are @code{UQQmode}, @code{UHQmode},
1349 @code{USQmode}, @code{UDQmode} and @code{UTQmode}.
1350
1351 @findex MODE_ACCUM
1352 @item MODE_ACCUM
1353 Signed accumulator modes.  By default these are @code{HAmode},
1354 @code{SAmode}, @code{DAmode} and @code{TAmode}.
1355
1356 @findex MODE_UACCUM
1357 @item MODE_UACCUM
1358 Unsigned accumulator modes.  By default these are @code{UHAmode},
1359 @code{USAmode}, @code{UDAmode} and @code{UTAmode}.
1360
1361 @findex MODE_COMPLEX_INT
1362 @item MODE_COMPLEX_INT
1363 Complex integer modes.  (These are not currently implemented).
1364
1365 @findex MODE_COMPLEX_FLOAT
1366 @item MODE_COMPLEX_FLOAT
1367 Complex floating point modes.  By default these are @code{QCmode},
1368 @code{HCmode}, @code{SCmode}, @code{DCmode}, @code{XCmode}, and
1369 @code{TCmode}.
1370
1371 @findex MODE_FUNCTION
1372 @item MODE_FUNCTION
1373 Algol or Pascal function variables including a static chain.
1374 (These are not currently implemented).
1375
1376 @findex MODE_CC
1377 @item MODE_CC
1378 Modes representing condition code values.  These are @code{CCmode} plus
1379 any @code{CC_MODE} modes listed in the @file{@var{machine}-modes.def}.  
1380 @xref{Jump Patterns},
1381 also see @ref{Condition Code}.
1382
1383 @findex MODE_RANDOM
1384 @item MODE_RANDOM
1385 This is a catchall mode class for modes which don't fit into the above
1386 classes.  Currently @code{VOIDmode} and @code{BLKmode} are in
1387 @code{MODE_RANDOM}.
1388 @end table
1389
1390 Here are some C macros that relate to machine modes:
1391
1392 @table @code
1393 @findex GET_MODE
1394 @item GET_MODE (@var{x})
1395 Returns the machine mode of the RTX @var{x}.
1396
1397 @findex PUT_MODE
1398 @item PUT_MODE (@var{x}, @var{newmode})
1399 Alters the machine mode of the RTX @var{x} to be @var{newmode}.
1400
1401 @findex NUM_MACHINE_MODES
1402 @item NUM_MACHINE_MODES
1403 Stands for the number of machine modes available on the target
1404 machine.  This is one greater than the largest numeric value of any
1405 machine mode.
1406
1407 @findex GET_MODE_NAME
1408 @item GET_MODE_NAME (@var{m})
1409 Returns the name of mode @var{m} as a string.
1410
1411 @findex GET_MODE_CLASS
1412 @item GET_MODE_CLASS (@var{m})
1413 Returns the mode class of mode @var{m}.
1414
1415 @findex GET_MODE_WIDER_MODE
1416 @item GET_MODE_WIDER_MODE (@var{m})
1417 Returns the next wider natural mode.  For example, the expression
1418 @code{GET_MODE_WIDER_MODE (QImode)} returns @code{HImode}.
1419
1420 @findex GET_MODE_SIZE
1421 @item GET_MODE_SIZE (@var{m})
1422 Returns the size in bytes of a datum of mode @var{m}.
1423
1424 @findex GET_MODE_BITSIZE
1425 @item GET_MODE_BITSIZE (@var{m})
1426 Returns the size in bits of a datum of mode @var{m}.
1427
1428 @findex GET_MODE_IBIT
1429 @item GET_MODE_IBIT (@var{m})
1430 Returns the number of integral bits of a datum of fixed-point mode @var{m}.
1431
1432 @findex GET_MODE_FBIT
1433 @item GET_MODE_FBIT (@var{m})
1434 Returns the number of fractional bits of a datum of fixed-point mode @var{m}.
1435
1436 @findex GET_MODE_MASK
1437 @item GET_MODE_MASK (@var{m})
1438 Returns a bitmask containing 1 for all bits in a word that fit within
1439 mode @var{m}.  This macro can only be used for modes whose bitsize is
1440 less than or equal to @code{HOST_BITS_PER_INT}.
1441
1442 @findex GET_MODE_ALIGNMENT
1443 @item GET_MODE_ALIGNMENT (@var{m})
1444 Return the required alignment, in bits, for an object of mode @var{m}.
1445
1446 @findex GET_MODE_UNIT_SIZE
1447 @item GET_MODE_UNIT_SIZE (@var{m})
1448 Returns the size in bytes of the subunits of a datum of mode @var{m}.
1449 This is the same as @code{GET_MODE_SIZE} except in the case of complex
1450 modes.  For them, the unit size is the size of the real or imaginary
1451 part.
1452
1453 @findex GET_MODE_NUNITS
1454 @item GET_MODE_NUNITS (@var{m})
1455 Returns the number of units contained in a mode, i.e.,
1456 @code{GET_MODE_SIZE} divided by @code{GET_MODE_UNIT_SIZE}.
1457
1458 @findex GET_CLASS_NARROWEST_MODE
1459 @item GET_CLASS_NARROWEST_MODE (@var{c})
1460 Returns the narrowest mode in mode class @var{c}.
1461 @end table
1462
1463 @findex byte_mode
1464 @findex word_mode
1465 The global variables @code{byte_mode} and @code{word_mode} contain modes
1466 whose classes are @code{MODE_INT} and whose bitsizes are either
1467 @code{BITS_PER_UNIT} or @code{BITS_PER_WORD}, respectively.  On 32-bit
1468 machines, these are @code{QImode} and @code{SImode}, respectively.
1469
1470 @node Constants
1471 @section Constant Expression Types
1472 @cindex RTL constants
1473 @cindex RTL constant expression types
1474
1475 The simplest RTL expressions are those that represent constant values.
1476
1477 @table @code
1478 @findex const_int
1479 @item (const_int @var{i})
1480 This type of expression represents the integer value @var{i}.  @var{i}
1481 is customarily accessed with the macro @code{INTVAL} as in
1482 @code{INTVAL (@var{exp})}, which is equivalent to @code{XWINT (@var{exp}, 0)}.
1483
1484 Constants generated for modes with fewer bits than @code{HOST_WIDE_INT}
1485 must be sign extended to full width (e.g., with @code{gen_int_mode}).
1486
1487 @findex const0_rtx
1488 @findex const1_rtx
1489 @findex const2_rtx
1490 @findex constm1_rtx
1491 There is only one expression object for the integer value zero; it is
1492 the value of the variable @code{const0_rtx}.  Likewise, the only
1493 expression for integer value one is found in @code{const1_rtx}, the only
1494 expression for integer value two is found in @code{const2_rtx}, and the
1495 only expression for integer value negative one is found in
1496 @code{constm1_rtx}.  Any attempt to create an expression of code
1497 @code{const_int} and value zero, one, two or negative one will return
1498 @code{const0_rtx}, @code{const1_rtx}, @code{const2_rtx} or
1499 @code{constm1_rtx} as appropriate.
1500
1501 @findex const_true_rtx
1502 Similarly, there is only one object for the integer whose value is
1503 @code{STORE_FLAG_VALUE}.  It is found in @code{const_true_rtx}.  If
1504 @code{STORE_FLAG_VALUE} is one, @code{const_true_rtx} and
1505 @code{const1_rtx} will point to the same object.  If
1506 @code{STORE_FLAG_VALUE} is @minus{}1, @code{const_true_rtx} and
1507 @code{constm1_rtx} will point to the same object.
1508
1509 @findex const_double
1510 @item (const_double:@var{m} @var{i0} @var{i1} @dots{})
1511 Represents either a floating-point constant of mode @var{m} or an
1512 integer constant too large to fit into @code{HOST_BITS_PER_WIDE_INT}
1513 bits but small enough to fit within twice that number of bits (GCC
1514 does not provide a mechanism to represent even larger constants).  In
1515 the latter case, @var{m} will be @code{VOIDmode}.
1516
1517 @findex CONST_DOUBLE_LOW
1518 If @var{m} is @code{VOIDmode}, the bits of the value are stored in
1519 @var{i0} and @var{i1}.  @var{i0} is customarily accessed with the macro
1520 @code{CONST_DOUBLE_LOW} and @var{i1} with @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.
1521
1522 If the constant is floating point (regardless of its precision), then
1523 the number of integers used to store the value depends on the size of
1524 @code{REAL_VALUE_TYPE} (@pxref{Floating Point}).  The integers
1525 represent a floating point number, but not precisely in the target
1526 machine's or host machine's floating point format.  To convert them to
1527 the precise bit pattern used by the target machine, use the macro
1528 @code{REAL_VALUE_TO_TARGET_DOUBLE} and friends (@pxref{Data Output}).
1529
1530 @findex const_fixed
1531 @item (const_fixed:@var{m} @dots{})
1532 Represents a fixed-point constant of mode @var{m}.
1533 The operand is a data structure of type @code{struct fixed_value} and
1534 is accessed with the macro @code{CONST_FIXED_VALUE}.  The high part of
1535 data is accessed with @code{CONST_FIXED_VALUE_HIGH}; the low part is
1536 accessed with @code{CONST_FIXED_VALUE_LOW}.
1537
1538 @findex const_vector
1539 @item (const_vector:@var{m} [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
1540 Represents a vector constant.  The square brackets stand for the vector
1541 containing the constant elements.  @var{x0}, @var{x1} and so on are
1542 the @code{const_int}, @code{const_double} or @code{const_fixed} elements.
1543
1544 The number of units in a @code{const_vector} is obtained with the macro
1545 @code{CONST_VECTOR_NUNITS} as in @code{CONST_VECTOR_NUNITS (@var{v})}.
1546
1547 Individual elements in a vector constant are accessed with the macro
1548 @code{CONST_VECTOR_ELT} as in @code{CONST_VECTOR_ELT (@var{v}, @var{n})}
1549 where @var{v} is the vector constant and @var{n} is the element
1550 desired.
1551
1552 @findex const_string
1553 @item (const_string @var{str})
1554 Represents a constant string with value @var{str}.  Currently this is
1555 used only for insn attributes (@pxref{Insn Attributes}) since constant
1556 strings in C are placed in memory.
1557
1558 @findex symbol_ref
1559 @item (symbol_ref:@var{mode} @var{symbol})
1560 Represents the value of an assembler label for data.  @var{symbol} is
1561 a string that describes the name of the assembler label.  If it starts
1562 with a @samp{*}, the label is the rest of @var{symbol} not including
1563 the @samp{*}.  Otherwise, the label is @var{symbol}, usually prefixed
1564 with @samp{_}.
1565
1566 The @code{symbol_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1567 Usually that is the only mode for which a symbol is directly valid.
1568
1569 @findex label_ref
1570 @item (label_ref:@var{mode} @var{label})
1571 Represents the value of an assembler label for code.  It contains one
1572 operand, an expression, which must be a @code{code_label} or a @code{note}
1573 of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} that appears in the instruction
1574 sequence to identify the place where the label should go.
1575
1576 The reason for using a distinct expression type for code label
1577 references is so that jump optimization can distinguish them.
1578
1579 The @code{label_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1580 Usually that is the only mode for which a label is directly valid.
1581
1582 @findex const
1583 @item (const:@var{m} @var{exp})
1584 Represents a constant that is the result of an assembly-time
1585 arithmetic computation.  The operand, @var{exp}, is an expression that
1586 contains only constants (@code{const_int}, @code{symbol_ref} and
1587 @code{label_ref} expressions) combined with @code{plus} and
1588 @code{minus}.  However, not all combinations are valid, since the
1589 assembler cannot do arbitrary arithmetic on relocatable symbols.
1590
1591 @var{m} should be @code{Pmode}.
1592
1593 @findex high
1594 @item (high:@var{m} @var{exp})
1595 Represents the high-order bits of @var{exp}, usually a
1596 @code{symbol_ref}.  The number of bits is machine-dependent and is
1597 normally the number of bits specified in an instruction that initializes
1598 the high order bits of a register.  It is used with @code{lo_sum} to
1599 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines to
1600 reference a global memory location.
1601
1602 @var{m} should be @code{Pmode}.
1603 @end table
1604
1605 @findex CONST0_RTX
1606 @findex CONST1_RTX
1607 @findex CONST2_RTX
1608 The macro @code{CONST0_RTX (@var{mode})} refers to an expression with
1609 value 0 in mode @var{mode}.  If mode @var{mode} is of mode class
1610 @code{MODE_INT}, it returns @code{const0_rtx}.  If mode @var{mode} is of
1611 mode class @code{MODE_FLOAT}, it returns a @code{CONST_DOUBLE}
1612 expression in mode @var{mode}.  Otherwise, it returns a
1613 @code{CONST_VECTOR} expression in mode @var{mode}.  Similarly, the macro
1614 @code{CONST1_RTX (@var{mode})} refers to an expression with value 1 in
1615 mode @var{mode} and similarly for @code{CONST2_RTX}.  The
1616 @code{CONST1_RTX} and @code{CONST2_RTX} macros are undefined
1617 for vector modes.
1618
1619 @node Regs and Memory
1620 @section Registers and Memory
1621 @cindex RTL register expressions
1622 @cindex RTL memory expressions
1623
1624 Here are the RTL expression types for describing access to machine
1625 registers and to main memory.
1626
1627 @table @code
1628 @findex reg
1629 @cindex hard registers
1630 @cindex pseudo registers
1631 @item (reg:@var{m} @var{n})
1632 For small values of the integer @var{n} (those that are less than
1633 @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER}), this stands for a reference to machine
1634 register number @var{n}: a @dfn{hard register}.  For larger values of
1635 @var{n}, it stands for a temporary value or @dfn{pseudo register}.
1636 The compiler's strategy is to generate code assuming an unlimited
1637 number of such pseudo registers, and later convert them into hard
1638 registers or into memory references.
1639
1640 @var{m} is the machine mode of the reference.  It is necessary because
1641 machines can generally refer to each register in more than one mode.
1642 For example, a register may contain a full word but there may be
1643 instructions to refer to it as a half word or as a single byte, as
1644 well as instructions to refer to it as a floating point number of
1645 various precisions.
1646
1647 Even for a register that the machine can access in only one mode,
1648 the mode must always be specified.
1649
1650 The symbol @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER} is defined by the machine
1651 description, since the number of hard registers on the machine is an
1652 invariant characteristic of the machine.  Note, however, that not
1653 all of the machine registers must be general registers.  All the
1654 machine registers that can be used for storage of data are given
1655 hard register numbers, even those that can be used only in certain
1656 instructions or can hold only certain types of data.
1657
1658 A hard register may be accessed in various modes throughout one
1659 function, but each pseudo register is given a natural mode
1660 and is accessed only in that mode.  When it is necessary to describe
1661 an access to a pseudo register using a nonnatural mode, a @code{subreg}
1662 expression is used.
1663
1664 A @code{reg} expression with a machine mode that specifies more than
1665 one word of data may actually stand for several consecutive registers.
1666 If in addition the register number specifies a hardware register, then
1667 it actually represents several consecutive hardware registers starting
1668 with the specified one.
1669
1670 Each pseudo register number used in a function's RTL code is
1671 represented by a unique @code{reg} expression.
1672
1673 @findex FIRST_VIRTUAL_REGISTER
1674 @findex LAST_VIRTUAL_REGISTER
1675 Some pseudo register numbers, those within the range of
1676 @code{FIRST_VIRTUAL_REGISTER} to @code{LAST_VIRTUAL_REGISTER} only
1677 appear during the RTL generation phase and are eliminated before the
1678 optimization phases.  These represent locations in the stack frame that
1679 cannot be determined until RTL generation for the function has been
1680 completed.  The following virtual register numbers are defined:
1681
1682 @table @code
1683 @findex VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1684 @item VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1685 This points to the first word of the incoming arguments passed on the
1686 stack.  Normally these arguments are placed there by the caller, but the
1687 callee may have pushed some arguments that were previously passed in
1688 registers.
1689
1690 @cindex @code{FIRST_PARM_OFFSET} and virtual registers
1691 @cindex @code{ARG_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1692 When RTL generation is complete, this virtual register is replaced
1693 by the sum of the register given by @code{ARG_POINTER_REGNUM} and the
1694 value of @code{FIRST_PARM_OFFSET}.
1695
1696 @findex VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1697 @cindex @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} and virtual registers
1698 @item VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1699 If @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} is defined to a nonzero value, this points
1700 to immediately above the first variable on the stack.  Otherwise, it points
1701 to the first variable on the stack.
1702
1703 @cindex @code{STARTING_FRAME_OFFSET} and virtual registers
1704 @cindex @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1705 @code{VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM} is replaced with the sum of the
1706 register given by @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and the value
1707 @code{STARTING_FRAME_OFFSET}.
1708
1709 @findex VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1710 @item VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1711 This points to the location of dynamically allocated memory on the stack
1712 immediately after the stack pointer has been adjusted by the amount of
1713 memory desired.
1714
1715 @cindex @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET} and virtual registers
1716 @cindex @code{STACK_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1717 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1718 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET}.
1719
1720 @findex VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1721 @item VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1722 This points to the location in the stack at which outgoing arguments
1723 should be written when the stack is pre-pushed (arguments pushed using
1724 push insns should always use @code{STACK_POINTER_REGNUM}).
1725
1726 @cindex @code{STACK_POINTER_OFFSET} and virtual registers
1727 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1728 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_POINTER_OFFSET}.
1729 @end table
1730
1731 @findex subreg
1732 @item (subreg:@var{m1} @var{reg:m2} @var{bytenum})
1733
1734 @code{subreg} expressions are used to refer to a register in a machine
1735 mode other than its natural one, or to refer to one register of
1736 a multi-part @code{reg} that actually refers to several registers.
1737
1738 Each pseudo register has a natural mode.  If it is necessary to
1739 operate on it in a different mode, the register must be
1740 enclosed in a @code{subreg}.  
1741
1742 There are currently three supported types for the first operand of a
1743 @code{subreg}:
1744 @itemize
1745 @item pseudo registers
1746 This is the most common case.  Most @code{subreg}s have pseudo
1747 @code{reg}s as their first operand.
1748
1749 @item mem
1750 @code{subreg}s of @code{mem} were common in earlier versions of GCC and
1751 are still supported.  During the reload pass these are replaced by plain
1752 @code{mem}s.  On machines that do not do instruction scheduling, use of
1753 @code{subreg}s of @code{mem} are still used, but this is no longer
1754 recommended.  Such @code{subreg}s are considered to be
1755 @code{register_operand}s rather than @code{memory_operand}s before and
1756 during reload.  Because of this, the scheduling passes cannot properly
1757 schedule instructions with @code{subreg}s of @code{mem}, so for machines
1758 that do scheduling, @code{subreg}s of @code{mem} should never be used.
1759 To support this, the combine and recog passes have explicit code to
1760 inhibit the creation of @code{subreg}s of @code{mem} when
1761 @code{INSN_SCHEDULING} is defined.
1762
1763 The use of @code{subreg}s of @code{mem} after the reload pass is an area
1764 that is not well understood and should be avoided.  There is still some
1765 code in the compiler to support this, but this code has possibly rotted.
1766 This use of @code{subreg}s is discouraged and will most likely not be
1767 supported in the future.
1768
1769 @item hard registers
1770 It is seldom necessary to wrap hard registers in @code{subreg}s; such
1771 registers would normally reduce to a single @code{reg} rtx.  This use of
1772 @code{subreg}s is discouraged and may not be supported in the future.
1773
1774 @end itemize
1775
1776 @code{subreg}s of @code{subreg}s are not supported.  Using
1777 @code{simplify_gen_subreg} is the recommended way to avoid this problem.
1778
1779 @code{subreg}s come in two distinct flavors, each having its own
1780 usage and rules:
1781
1782 @table @asis
1783 @item Paradoxical subregs
1784 When @var{m1} is strictly wider than @var{m2}, the @code{subreg}
1785 expression is called @dfn{paradoxical}.  The canonical test for this
1786 class of @code{subreg} is:
1787
1788 @smallexample
1789 GET_MODE_SIZE (@var{m1}) > GET_MODE_SIZE (@var{m2})
1790 @end smallexample
1791
1792 Paradoxical @code{subreg}s can be used as both lvalues and rvalues.
1793 When used as an lvalue, the low-order bits of the source value
1794 are stored in @var{reg} and the high-order bits are discarded.
1795 When used as an rvalue, the low-order bits of the @code{subreg} are
1796 taken from @var{reg} while the high-order bits may or may not be
1797 defined.  
1798
1799 The high-order bits of rvalues are in the following circumstances:
1800
1801 @itemize
1802 @item @code{subreg}s of @code{mem}
1803 When @var{m2} is smaller than a word, the macro @code{LOAD_EXTEND_OP},
1804 can control how the high-order bits are defined.
1805
1806 @item @code{subreg} of @code{reg}s
1807 The upper bits are defined when @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} is true.
1808 @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P} describes what the upper bits hold.
1809 Such subregs usually represent local variables, register variables
1810 and parameter pseudo variables that have been promoted to a wider mode.
1811
1812 @end itemize
1813
1814 @var{bytenum} is always zero for a paradoxical @code{subreg}, even on
1815 big-endian targets.
1816
1817 For example, the paradoxical @code{subreg}:
1818
1819 @smallexample
1820 (set (subreg:SI (reg:HI @var{x}) 0) @var{y})
1821 @end smallexample
1822
1823 stores the lower 2 bytes of @var{y} in @var{x} and discards the upper
1824 2 bytes.  A subsequent:
1825
1826 @smallexample
1827 (set @var{z} (subreg:SI (reg:HI @var{x}) 0))
1828 @end smallexample
1829
1830 would set the lower two bytes of @var{z} to @var{y} and set the upper
1831 two bytes to an unknown value assuming @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} is
1832 false.
1833
1834 @item Normal subregs 
1835 When @var{m1} is at least as narrow as @var{m2} the @code{subreg}
1836 expression is called @dfn{normal}.
1837
1838 Normal @code{subreg}s restrict consideration to certain bits of
1839 @var{reg}.  There are two cases.  If @var{m1} is smaller than a word,
1840 the @code{subreg} refers to the least-significant part (or
1841 @dfn{lowpart}) of one word of @var{reg}.  If @var{m1} is word-sized or
1842 greater, the @code{subreg} refers to one or more complete words.
1843
1844 When used as an lvalue, @code{subreg} is a word-based accessor.
1845 Storing to a @code{subreg} modifies all the words of @var{reg} that
1846 overlap the @code{subreg}, but it leaves the other words of @var{reg}
1847 alone.
1848
1849 When storing to a normal @code{subreg} that is smaller than a word,
1850 the other bits of the referenced word are usually left in an undefined
1851 state.  This laxity makes it easier to generate efficient code for
1852 such instructions.  To represent an instruction that preserves all the
1853 bits outside of those in the @code{subreg}, use @code{strict_low_part}
1854 or @code{zero_extract} around the @code{subreg}.
1855
1856 @var{bytenum} must identify the offset of the first byte of the
1857 @code{subreg} from the start of @var{reg}, assuming that @var{reg} is
1858 laid out in memory order.  The memory order of bytes is defined by
1859 two target macros, @code{WORDS_BIG_ENDIAN} and @code{BYTES_BIG_ENDIAN}:
1860
1861 @itemize
1862 @item
1863 @cindex @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1864 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says that byte number zero is
1865 part of the most significant word; otherwise, it is part of the least
1866 significant word.
1867
1868 @item
1869 @cindex @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1870 @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says that byte number zero is
1871 the most significant byte within a word; otherwise, it is the least
1872 significant byte within a word.
1873 @end itemize
1874
1875 @cindex @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}, (lack of) effect on @code{subreg}
1876 On a few targets, @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN} disagrees with
1877 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}.  However, most parts of the compiler treat
1878 floating point values as if they had the same endianness as integer
1879 values.  This works because they handle them solely as a collection of
1880 integer values, with no particular numerical value.  Only real.c and
1881 the runtime libraries care about @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}.
1882
1883 Thus, 
1884
1885 @smallexample
1886 (subreg:HI (reg:SI @var{x}) 2)
1887 @end smallexample
1888
1889 on a @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, @samp{UNITS_PER_WORD == 4} target is the same as
1890
1891 @smallexample
1892 (subreg:HI (reg:SI @var{x}) 0)
1893 @end smallexample
1894
1895 on a little-endian, @samp{UNITS_PER_WORD == 4} target.  Both
1896 @code{subreg}s access the lower two bytes of register @var{x}.
1897
1898 @end table
1899
1900 A @code{MODE_PARTIAL_INT} mode behaves as if it were as wide as the
1901 corresponding @code{MODE_INT} mode, except that it has an unknown
1902 number of undefined bits.  For example:
1903
1904 @smallexample
1905 (subreg:PSI (reg:SI 0) 0)
1906 @end smallexample
1907
1908 accesses the whole of @samp{(reg:SI 0)}, but the exact relationship
1909 between the @code{PSImode} value and the @code{SImode} value is not
1910 defined.  If we assume @samp{UNITS_PER_WORD <= 4}, then the following
1911 two @code{subreg}s:
1912
1913 @smallexample
1914 (subreg:PSI (reg:DI 0) 0)
1915 (subreg:PSI (reg:DI 0) 4)
1916 @end smallexample
1917
1918 represent independent 4-byte accesses to the two halves of
1919 @samp{(reg:DI 0)}.  Both @code{subreg}s have an unknown number
1920 of undefined bits.
1921
1922 If @samp{UNITS_PER_WORD <= 2} then these two @code{subreg}s:
1923
1924 @smallexample
1925 (subreg:HI (reg:PSI 0) 0)
1926 (subreg:HI (reg:PSI 0) 2)
1927 @end smallexample
1928
1929 represent independent 2-byte accesses that together span the whole
1930 of @samp{(reg:PSI 0)}.  Storing to the first @code{subreg} does not
1931 affect the value of the second, and vice versa.  @samp{(reg:PSI 0)}
1932 has an unknown number of undefined bits, so the assignment:
1933
1934 @smallexample
1935 (set (subreg:HI (reg:PSI 0) 0) (reg:HI 4))
1936 @end smallexample
1937
1938 does not guarantee that @samp{(subreg:HI (reg:PSI 0) 0)} has the
1939 value @samp{(reg:HI 4)}.
1940
1941 @cindex @code{CANNOT_CHANGE_MODE_CLASS} and subreg semantics
1942 The rules above apply to both pseudo @var{reg}s and hard @var{reg}s.
1943 If the semantics are not correct for particular combinations of
1944 @var{m1}, @var{m2} and hard @var{reg}, the target-specific code
1945 must ensure that those combinations are never used.  For example:
1946
1947 @smallexample
1948 CANNOT_CHANGE_MODE_CLASS (@var{m2}, @var{m1}, @var{class})
1949 @end smallexample
1950
1951 must be true for every class @var{class} that includes @var{reg}.
1952
1953 @findex SUBREG_REG
1954 @findex SUBREG_BYTE
1955 The first operand of a @code{subreg} expression is customarily accessed
1956 with the @code{SUBREG_REG} macro and the second operand is customarily
1957 accessed with the @code{SUBREG_BYTE} macro.
1958
1959 It has been several years since a platform in which
1960 @code{BYTES_BIG_ENDIAN} not equal to @code{WORDS_BIG_ENDIAN} has
1961 been tested.  Anyone wishing to support such a platform in the future
1962 may be confronted with code rot.
1963
1964 @findex scratch
1965 @cindex scratch operands
1966 @item (scratch:@var{m})
1967 This represents a scratch register that will be required for the
1968 execution of a single instruction and not used subsequently.  It is
1969 converted into a @code{reg} by either the local register allocator or
1970 the reload pass.
1971
1972 @code{scratch} is usually present inside a @code{clobber} operation
1973 (@pxref{Side Effects}).
1974
1975 @findex cc0
1976 @cindex condition code register
1977 @item (cc0)
1978 This refers to the machine's condition code register.  It has no
1979 operands and may not have a machine mode.  There are two ways to use it:
1980
1981 @itemize @bullet
1982 @item
1983 To stand for a complete set of condition code flags.  This is best on
1984 most machines, where each comparison sets the entire series of flags.
1985
1986 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1987 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1988 instructions) and in comparison operators comparing against zero
1989 (@code{const_int} with value zero; that is to say, @code{const0_rtx}).
1990
1991 @item
1992 To stand for a single flag that is the result of a single condition.
1993 This is useful on machines that have only a single flag bit, and in
1994 which comparison instructions must specify the condition to test.
1995
1996 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1997 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1998 instructions) where the source is a comparison operator, and as the
1999 first operand of @code{if_then_else} (in a conditional branch).
2000 @end itemize
2001
2002 @findex cc0_rtx
2003 There is only one expression object of code @code{cc0}; it is the
2004 value of the variable @code{cc0_rtx}.  Any attempt to create an
2005 expression of code @code{cc0} will return @code{cc0_rtx}.
2006
2007 Instructions can set the condition code implicitly.  On many machines,
2008 nearly all instructions set the condition code based on the value that
2009 they compute or store.  It is not necessary to record these actions
2010 explicitly in the RTL because the machine description includes a
2011 prescription for recognizing the instructions that do so (by means of
2012 the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}).  @xref{Condition Code}.  Only
2013 instructions whose sole purpose is to set the condition code, and
2014 instructions that use the condition code, need mention @code{(cc0)}.
2015
2016 On some machines, the condition code register is given a register number
2017 and a @code{reg} is used instead of @code{(cc0)}.  This is usually the
2018 preferable approach if only a small subset of instructions modify the
2019 condition code.  Other machines store condition codes in general
2020 registers; in such cases a pseudo register should be used.
2021
2022 Some machines, such as the SPARC and RS/6000, have two sets of
2023 arithmetic instructions, one that sets and one that does not set the
2024 condition code.  This is best handled by normally generating the
2025 instruction that does not set the condition code, and making a pattern
2026 that both performs the arithmetic and sets the condition code register
2027 (which would not be @code{(cc0)} in this case).  For examples, search
2028 for @samp{addcc} and @samp{andcc} in @file{sparc.md}.
2029
2030 @findex pc
2031 @item (pc)
2032 @cindex program counter
2033 This represents the machine's program counter.  It has no operands and
2034 may not have a machine mode.  @code{(pc)} may be validly used only in
2035 certain specific contexts in jump instructions.
2036
2037 @findex pc_rtx
2038 There is only one expression object of code @code{pc}; it is the value
2039 of the variable @code{pc_rtx}.  Any attempt to create an expression of
2040 code @code{pc} will return @code{pc_rtx}.
2041
2042 All instructions that do not jump alter the program counter implicitly
2043 by incrementing it, but there is no need to mention this in the RTL@.
2044
2045 @findex mem
2046 @item (mem:@var{m} @var{addr} @var{alias})
2047 This RTX represents a reference to main memory at an address
2048 represented by the expression @var{addr}.  @var{m} specifies how large
2049 a unit of memory is accessed.  @var{alias} specifies an alias set for the
2050 reference.  In general two items are in different alias sets if they cannot
2051 reference the same memory address.
2052
2053 The construct @code{(mem:BLK (scratch))} is considered to alias all
2054 other memories.  Thus it may be used as a memory barrier in epilogue
2055 stack deallocation patterns.
2056
2057 @findex concat
2058 @item (concat@var{m} @var{rtx} @var{rtx})
2059 This RTX represents the concatenation of two other RTXs.  This is used
2060 for complex values.  It should only appear in the RTL attached to
2061 declarations and during RTL generation.  It should not appear in the
2062 ordinary insn chain.
2063
2064 @findex concatn
2065 @item (concatn@var{m} [@var{rtx} @dots{}])
2066 This RTX represents the concatenation of all the @var{rtx} to make a
2067 single value.  Like @code{concat}, this should only appear in
2068 declarations, and not in the insn chain.
2069 @end table
2070
2071 @node Arithmetic
2072 @section RTL Expressions for Arithmetic
2073 @cindex arithmetic, in RTL
2074 @cindex math, in RTL
2075 @cindex RTL expressions for arithmetic
2076
2077 Unless otherwise specified, all the operands of arithmetic expressions
2078 must be valid for mode @var{m}.  An operand is valid for mode @var{m}
2079 if it has mode @var{m}, or if it is a @code{const_int} or
2080 @code{const_double} and @var{m} is a mode of class @code{MODE_INT}.
2081
2082 For commutative binary operations, constants should be placed in the
2083 second operand.
2084
2085 @table @code
2086 @findex plus
2087 @findex ss_plus
2088 @findex us_plus
2089 @cindex RTL sum
2090 @cindex RTL addition
2091 @cindex RTL addition with signed saturation
2092 @cindex RTL addition with unsigned saturation
2093 @item (plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2094 @itemx (ss_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2095 @itemx (us_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
2096
2097 These three expressions all represent the sum of the values
2098 represented by @var{x} and @var{y} carried out in machine mode
2099 @var{m}.  They differ in their behavior on overflow of integer modes.
2100 @code{plus} wraps round modulo the width of @var{m}; @code{ss_plus}
2101 saturates at the maximum signed value representable in @var{m};
2102 @code{us_plus} saturates at the maximum unsigned value.
2103
2104 @c ??? What happens on overflow of floating point modes?
2105
2106 @findex lo_sum
2107 @item (lo_sum:@var{m} @var{x} @var{y})
2108
2109 This expression represents the sum of @var{x} and the low-order bits
2110 of @var{y}.  It is used with @code{high} (@pxref{Constants}) to
2111 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines
2112 to reference a global memory location.
2113
2114 The number of low order bits is machine-dependent but is
2115 normally the number of bits in a @code{Pmode} item minus the number of
2116 bits set by @code{high}.
2117
2118 @var{m} should be @code{Pmode}.
2119
2120 @findex minus
2121 @findex ss_minus
2122 @findex us_minus
2123 @cindex RTL difference
2124 @cindex RTL subtraction
2125 @cindex RTL subtraction with signed saturation
2126 @cindex RTL subtraction with unsigned saturation
2127 @item (minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2128 @itemx (ss_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2129 @itemx (us_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
2130
2131 These three expressions represent the result of subtracting @var{y}
2132 from @var{x}, carried out in mode @var{M}.  Behavior on overflow is
2133 the same as for the three variants of @code{plus} (see above).
2134
2135 @findex compare
2136 @cindex RTL comparison
2137 @item (compare:@var{m} @var{x} @var{y})
2138 Represents the result of subtracting @var{y} from @var{x} for purposes
2139 of comparison.  The result is computed without overflow, as if with
2140 infinite precision.
2141
2142 Of course, machines can't really subtract with infinite precision.
2143 However, they can pretend to do so when only the sign of the result will
2144 be used, which is the case when the result is stored in the condition
2145 code.  And that is the @emph{only} way this kind of expression may
2146 validly be used: as a value to be stored in the condition codes, either
2147 @code{(cc0)} or a register.  @xref{Comparisons}.
2148
2149 The mode @var{m} is not related to the modes of @var{x} and @var{y}, but
2150 instead is the mode of the condition code value.  If @code{(cc0)} is
2151 used, it is @code{VOIDmode}.  Otherwise it is some mode in class
2152 @code{MODE_CC}, often @code{CCmode}.  @xref{Condition Code}.  If @var{m}
2153 is @code{VOIDmode} or @code{CCmode}, the operation returns sufficient
2154 information (in an unspecified format) so that any comparison operator
2155 can be applied to the result of the @code{COMPARE} operation.  For other
2156 modes in class @code{MODE_CC}, the operation only returns a subset of
2157 this information.
2158
2159 Normally, @var{x} and @var{y} must have the same mode.  Otherwise,
2160 @code{compare} is valid only if the mode of @var{x} is in class
2161 @code{MODE_INT} and @var{y} is a @code{const_int} or
2162 @code{const_double} with mode @code{VOIDmode}.  The mode of @var{x}
2163 determines what mode the comparison is to be done in; thus it must not
2164 be @code{VOIDmode}.
2165
2166 If one of the operands is a constant, it should be placed in the
2167 second operand and the comparison code adjusted as appropriate.
2168
2169 A @code{compare} specifying two @code{VOIDmode} constants is not valid
2170 since there is no way to know in what mode the comparison is to be
2171 performed; the comparison must either be folded during the compilation
2172 or the first operand must be loaded into a register while its mode is
2173 still known.
2174
2175 @findex neg
2176 @findex ss_neg
2177 @findex us_neg
2178 @cindex negation
2179 @cindex negation with signed saturation
2180 @cindex negation with unsigned saturation
2181 @item (neg:@var{m} @var{x})
2182 @itemx (ss_neg:@var{m} @var{x})
2183 @itemx (us_neg:@var{m} @var{x})
2184 These two expressions represent the negation (subtraction from zero) of
2185 the value represented by @var{x}, carried out in mode @var{m}.  They
2186 differ in the behavior on overflow of integer modes.  In the case of
2187 @code{neg}, the negation of the operand may be a number not representable
2188 in mode @var{m}, in which case it is truncated to @var{m}.  @code{ss_neg}
2189 and @code{us_neg} ensure that an out-of-bounds result saturates to the
2190 maximum or minimum signed or unsigned value.
2191
2192 @findex mult
2193 @findex ss_mult
2194 @findex us_mult
2195 @cindex multiplication
2196 @cindex product
2197 @cindex multiplication with signed saturation
2198 @cindex multiplication with unsigned saturation
2199 @item (mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2200 @itemx (ss_mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2201 @itemx (us_mult:@var{m} @var{x} @var{y})
2202 Represents the signed product of the values represented by @var{x} and
2203 @var{y} carried out in machine mode @var{m}.
2204 @code{ss_mult} and @code{us_mult} ensure that an out-of-bounds result
2205 saturates to the maximum or minimum signed or unsigned value.
2206
2207 Some machines support a multiplication that generates a product wider
2208 than the operands.  Write the pattern for this as
2209
2210 @smallexample
2211 (mult:@var{m} (sign_extend:@var{m} @var{x}) (sign_extend:@var{m} @var{y}))
2212 @end smallexample
2213
2214 where @var{m} is wider than the modes of @var{x} and @var{y}, which need
2215 not be the same.
2216
2217 For unsigned widening multiplication, use the same idiom, but with
2218 @code{zero_extend} instead of @code{sign_extend}.
2219
2220 @findex div
2221 @findex ss_div
2222 @cindex division
2223 @cindex signed division
2224 @cindex signed division with signed saturation
2225 @cindex quotient
2226 @item (div:@var{m} @var{x} @var{y})
2227 @itemx (ss_div:@var{m} @var{x} @var{y})
2228 Represents the quotient in signed division of @var{x} by @var{y},
2229 carried out in machine mode @var{m}.  If @var{m} is a floating point
2230 mode, it represents the exact quotient; otherwise, the integerized
2231 quotient.
2232 @code{ss_div} ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum
2233 or minimum signed value.
2234
2235 Some machines have division instructions in which the operands and
2236 quotient widths are not all the same; you should represent
2237 such instructions using @code{truncate} and @code{sign_extend} as in,
2238
2239 @smallexample
2240 (truncate:@var{m1} (div:@var{m2} @var{x} (sign_extend:@var{m2} @var{y})))
2241 @end smallexample
2242
2243 @findex udiv
2244 @cindex unsigned division
2245 @cindex unsigned division with unsigned saturation
2246 @cindex division
2247 @item (udiv:@var{m} @var{x} @var{y})
2248 @itemx (us_div:@var{m} @var{x} @var{y})
2249 Like @code{div} but represents unsigned division.
2250 @code{us_div} ensures that an out-of-bounds result saturates to the maximum
2251 or minimum unsigned value.
2252
2253 @findex mod
2254 @findex umod
2255 @cindex remainder
2256 @cindex division
2257 @item (mod:@var{m} @var{x} @var{y})
2258 @itemx (umod:@var{m} @var{x} @var{y})
2259 Like @code{div} and @code{udiv} but represent the remainder instead of
2260 the quotient.
2261
2262 @findex smin
2263 @findex smax
2264 @cindex signed minimum
2265 @cindex signed maximum
2266 @item (smin:@var{m} @var{x} @var{y})
2267 @itemx (smax:@var{m} @var{x} @var{y})
2268 Represents the smaller (for @code{smin}) or larger (for @code{smax}) of
2269 @var{x} and @var{y}, interpreted as signed values in mode @var{m}.
2270 When used with floating point, if both operands are zeros, or if either
2271 operand is @code{NaN}, then it is unspecified which of the two operands
2272 is returned as the result.
2273
2274 @findex umin
2275 @findex umax
2276 @cindex unsigned minimum and maximum
2277 @item (umin:@var{m} @var{x} @var{y})
2278 @itemx (umax:@var{m} @var{x} @var{y})
2279 Like @code{smin} and @code{smax}, but the values are interpreted as unsigned
2280 integers.
2281
2282 @findex not
2283 @cindex complement, bitwise
2284 @cindex bitwise complement
2285 @item (not:@var{m} @var{x})
2286 Represents the bitwise complement of the value represented by @var{x},
2287 carried out in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2288
2289 @findex and
2290 @cindex logical-and, bitwise
2291 @cindex bitwise logical-and
2292 @item (and:@var{m} @var{x} @var{y})
2293 Represents the bitwise logical-and of the values represented by
2294 @var{x} and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be
2295 a fixed-point machine mode.
2296
2297 @findex ior
2298 @cindex inclusive-or, bitwise
2299 @cindex bitwise inclusive-or
2300 @item (ior:@var{m} @var{x} @var{y})
2301 Represents the bitwise inclusive-or of the values represented by @var{x}
2302 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2303 fixed-point mode.
2304
2305 @findex xor
2306 @cindex exclusive-or, bitwise
2307 @cindex bitwise exclusive-or
2308 @item (xor:@var{m} @var{x} @var{y})
2309 Represents the bitwise exclusive-or of the values represented by @var{x}
2310 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
2311 fixed-point mode.
2312
2313 @findex ashift
2314 @findex ss_ashift
2315 @findex us_ashift
2316 @cindex left shift
2317 @cindex shift
2318 @cindex arithmetic shift
2319 @cindex arithmetic shift with signed saturation
2320 @cindex arithmetic shift with unsigned saturation
2321 @item (ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2322 @itemx (ss_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2323 @itemx (us_ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
2324 These three expressions represent the result of arithmetically shifting @var{x}
2325 left by @var{c} places.  They differ in their behavior on overflow of integer
2326 modes.  An @code{ashift} operation is a plain shift with no special behavior
2327 in case of a change in the sign bit; @code{ss_ashift} and @code{us_ashift}
2328 saturates to the minimum or maximum representable value if any of the bits
2329 shifted out differs from the final sign bit.
2330
2331 @var{x} have mode @var{m}, a fixed-point machine mode.  @var{c}
2332 be a fixed-point mode or be a constant with mode @code{VOIDmode}; which
2333 mode is determined by the mode called for in the machine description
2334 entry for the left-shift instruction.  For example, on the VAX, the mode
2335 of @var{c} is @code{QImode} regardless of @var{m}.
2336
2337 @findex lshiftrt
2338 @cindex right shift
2339 @findex ashiftrt
2340 @item (lshiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2341 @itemx (ashiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
2342 Like @code{ashift} but for right shift.  Unlike the case for left shift,
2343 these two operations are distinct.
2344
2345 @findex rotate
2346 @cindex rotate
2347 @cindex left rotate
2348 @findex rotatert
2349 @cindex right rotate
2350 @item (rotate:@var{m} @var{x} @var{c})
2351 @itemx (rotatert:@var{m} @var{x} @var{c})
2352 Similar but represent left and right rotate.  If @var{c} is a constant,
2353 use @code{rotate}.
2354
2355 @findex abs
2356 @cindex absolute value
2357 @item (abs:@var{m} @var{x})
2358 Represents the absolute value of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2359
2360 @findex sqrt
2361 @cindex square root
2362 @item (sqrt:@var{m} @var{x})
2363 Represents the square root of @var{x}, computed in mode @var{m}.
2364 Most often @var{m} will be a floating point mode.
2365
2366 @findex ffs
2367 @item (ffs:@var{m} @var{x})
2368 Represents one plus the index of the least significant 1-bit in
2369 @var{x}, represented as an integer of mode @var{m}.  (The value is
2370 zero if @var{x} is zero.)  The mode of @var{x} need not be @var{m};
2371 depending on the target machine, various mode combinations may be
2372 valid.
2373
2374 @findex clz
2375 @item (clz:@var{m} @var{x})
2376 Represents the number of leading 0-bits in @var{x}, represented as an
2377 integer of mode @var{m}, starting at the most significant bit position.
2378 If @var{x} is zero, the value is determined by
2379 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}).  Note that this is one of
2380 the few expressions that is not invariant under widening.  The mode of
2381 @var{x} will usually be an integer mode.
2382
2383 @findex ctz
2384 @item (ctz:@var{m} @var{x})
2385 Represents the number of trailing 0-bits in @var{x}, represented as an
2386 integer of mode @var{m}, starting at the least significant bit position.
2387 If @var{x} is zero, the value is determined by
2388 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}).  Except for this case,
2389 @code{ctz(x)} is equivalent to @code{ffs(@var{x}) - 1}.  The mode of
2390 @var{x} will usually be an integer mode.
2391
2392 @findex popcount
2393 @item (popcount:@var{m} @var{x})
2394 Represents the number of 1-bits in @var{x}, represented as an integer of
2395 mode @var{m}.  The mode of @var{x} will usually be an integer mode.
2396
2397 @findex parity
2398 @item (parity:@var{m} @var{x})
2399 Represents the number of 1-bits modulo 2 in @var{x}, represented as an
2400 integer of mode @var{m}.  The mode of @var{x} will usually be an integer
2401 mode.
2402
2403 @findex bswap
2404 @item (bswap:@var{m} @var{x})
2405 Represents the value @var{x} with the order of bytes reversed, carried out
2406 in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
2407 @end table
2408
2409 @node Comparisons
2410 @section Comparison Operations
2411 @cindex RTL comparison operations
2412
2413 Comparison operators test a relation on two operands and are considered
2414 to represent a machine-dependent nonzero value described by, but not
2415 necessarily equal to, @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2416 if the relation holds, or zero if it does not, for comparison operators
2417 whose results have a `MODE_INT' mode,
2418 @code{FLOAT_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}) if the relation holds, or
2419 zero if it does not, for comparison operators that return floating-point
2420 values, and a vector of either @code{VECTOR_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2421 if the relation holds, or of zeros if it does not, for comparison operators
2422 that return vector results.
2423 The mode of the comparison operation is independent of the mode
2424 of the data being compared.  If the comparison operation is being tested
2425 (e.g., the first operand of an @code{if_then_else}), the mode must be
2426 @code{VOIDmode}.
2427
2428 @cindex condition codes
2429 There are two ways that comparison operations may be used.  The
2430 comparison operators may be used to compare the condition codes
2431 @code{(cc0)} against zero, as in @code{(eq (cc0) (const_int 0))}.  Such
2432 a construct actually refers to the result of the preceding instruction
2433 in which the condition codes were set.  The instruction setting the
2434 condition code must be adjacent to the instruction using the condition
2435 code; only @code{note} insns may separate them.
2436
2437 Alternatively, a comparison operation may directly compare two data
2438 objects.  The mode of the comparison is determined by the operands; they
2439 must both be valid for a common machine mode.  A comparison with both
2440 operands constant would be invalid as the machine mode could not be
2441 deduced from it, but such a comparison should never exist in RTL due to
2442 constant folding.
2443
2444 In the example above, if @code{(cc0)} were last set to
2445 @code{(compare @var{x} @var{y})}, the comparison operation is
2446 identical to @code{(eq @var{x} @var{y})}.  Usually only one style
2447 of comparisons is supported on a particular machine, but the combine
2448 pass will try to merge the operations to produce the @code{eq} shown
2449 in case it exists in the context of the particular insn involved.
2450
2451 Inequality comparisons come in two flavors, signed and unsigned.  Thus,
2452 there are distinct expression codes @code{gt} and @code{gtu} for signed and
2453 unsigned greater-than.  These can produce different results for the same
2454 pair of integer values: for example, 1 is signed greater-than @minus{}1 but not
2455 unsigned greater-than, because @minus{}1 when regarded as unsigned is actually
2456 @code{0xffffffff} which is greater than 1.
2457
2458 The signed comparisons are also used for floating point values.  Floating
2459 point comparisons are distinguished by the machine modes of the operands.
2460
2461 @table @code
2462 @findex eq
2463 @cindex equal
2464 @item (eq:@var{m} @var{x} @var{y})
2465 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2466 are equal, otherwise 0.
2467
2468 @findex ne
2469 @cindex not equal
2470 @item (ne:@var{m} @var{x} @var{y})
2471 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2472 are not equal, otherwise 0.
2473
2474 @findex gt
2475 @cindex greater than
2476 @item (gt:@var{m} @var{x} @var{y})
2477 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the @var{x} is greater than @var{y}.  If they
2478 are fixed-point, the comparison is done in a signed sense.
2479
2480 @findex gtu
2481 @cindex greater than
2482 @cindex unsigned greater than
2483 @item (gtu:@var{m} @var{x} @var{y})
2484 Like @code{gt} but does unsigned comparison, on fixed-point numbers only.
2485
2486 @findex lt
2487 @cindex less than
2488 @findex ltu
2489 @cindex unsigned less than
2490 @item (lt:@var{m} @var{x} @var{y})
2491 @itemx (ltu:@var{m} @var{x} @var{y})
2492 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than''.
2493
2494 @findex ge
2495 @cindex greater than
2496 @findex geu
2497 @cindex unsigned greater than
2498 @item (ge:@var{m} @var{x} @var{y})
2499 @itemx (geu:@var{m} @var{x} @var{y})
2500 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``greater than or equal''.
2501
2502 @findex le
2503 @cindex less than or equal
2504 @findex leu
2505 @cindex unsigned less than
2506 @item (le:@var{m} @var{x} @var{y})
2507 @itemx (leu:@var{m} @var{x} @var{y})
2508 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than or equal''.
2509
2510 @findex if_then_else
2511 @item (if_then_else @var{cond} @var{then} @var{else})
2512 This is not a comparison operation but is listed here because it is
2513 always used in conjunction with a comparison operation.  To be
2514 precise, @var{cond} is a comparison expression.  This expression
2515 represents a choice, according to @var{cond}, between the value
2516 represented by @var{then} and the one represented by @var{else}.
2517
2518 On most machines, @code{if_then_else} expressions are valid only
2519 to express conditional jumps.
2520
2521 @findex cond
2522 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @var{test2} @var{value2} @dots{}] @var{default})
2523 Similar to @code{if_then_else}, but more general.  Each of @var{test1},
2524 @var{test2}, @dots{} is performed in turn.  The result of this expression is
2525 the @var{value} corresponding to the first nonzero test, or @var{default} if
2526 none of the tests are nonzero expressions.
2527
2528 This is currently not valid for instruction patterns and is supported only
2529 for insn attributes.  @xref{Insn Attributes}.
2530 @end table
2531
2532 @node Bit-Fields
2533 @section Bit-Fields
2534 @cindex bit-fields
2535
2536 Special expression codes exist to represent bit-field instructions.
2537
2538 @table @code
2539 @findex sign_extract
2540 @cindex @code{BITS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{sign_extract}
2541 @item (sign_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2542 This represents a reference to a sign-extended bit-field contained or
2543 starting in @var{loc} (a memory or register reference).  The bit-field
2544 is @var{size} bits wide and starts at bit @var{pos}.  The compilation
2545 option @code{BITS_BIG_ENDIAN} says which end of the memory unit
2546 @var{pos} counts from.
2547
2548 If @var{loc} is in memory, its mode must be a single-byte integer mode.
2549 If @var{loc} is in a register, the mode to use is specified by the
2550 operand of the @code{insv} or @code{extv} pattern
2551 (@pxref{Standard Names}) and is usually a full-word integer mode,
2552 which is the default if none is specified.
2553
2554 The mode of @var{pos} is machine-specific and is also specified
2555 in the @code{insv} or @code{extv} pattern.
2556
2557 The mode @var{m} is the same as the mode that would be used for
2558 @var{loc} if it were a register.
2559
2560 A @code{sign_extract} can not appear as an lvalue, or part thereof,
2561 in RTL.
2562
2563 @findex zero_extract
2564 @item (zero_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2565 Like @code{sign_extract} but refers to an unsigned or zero-extended
2566 bit-field.  The same sequence of bits are extracted, but they
2567 are filled to an entire word with zeros instead of by sign-extension.
2568
2569 Unlike @code{sign_extract}, this type of expressions can be lvalues
2570 in RTL; they may appear on the left side of an assignment, indicating
2571 insertion of a value into the specified bit-field.
2572 @end table
2573
2574 @node Vector Operations
2575 @section Vector Operations
2576 @cindex vector operations
2577
2578 All normal RTL expressions can be used with vector modes; they are
2579 interpreted as operating on each part of the vector independently.
2580 Additionally, there are a few new expressions to describe specific vector
2581 operations.
2582
2583 @table @code
2584 @findex vec_merge
2585 @item (vec_merge:@var{m} @var{vec1} @var{vec2} @var{items})
2586 This describes a merge operation between two vectors.  The result is a vector
2587 of mode @var{m}; its elements are selected from either @var{vec1} or
2588 @var{vec2}.  Which elements are selected is described by @var{items}, which
2589 is a bit mask represented by a @code{const_int}; a zero bit indicates the
2590 corresponding element in the result vector is taken from @var{vec2} while
2591 a set bit indicates it is taken from @var{vec1}.
2592
2593 @findex vec_select
2594 @item (vec_select:@var{m} @var{vec1} @var{selection})
2595 This describes an operation that selects parts of a vector.  @var{vec1} is
2596 the source vector, @var{selection} is a @code{parallel} that contains a
2597 @code{const_int} for each of the subparts of the result vector, giving the
2598 number of the source subpart that should be stored into it.
2599
2600 @findex vec_concat
2601 @item (vec_concat:@var{m} @var{vec1} @var{vec2})
2602 Describes a vector concat operation.  The result is a concatenation of the
2603 vectors @var{vec1} and @var{vec2}; its length is the sum of the lengths of
2604 the two inputs.
2605
2606 @findex vec_duplicate
2607 @item (vec_duplicate:@var{m} @var{vec})
2608 This operation converts a small vector into a larger one by duplicating the
2609 input values.  The output vector mode must have the same submodes as the
2610 input vector mode, and the number of output parts must be an integer multiple
2611 of the number of input parts.
2612
2613 @end table
2614
2615 @node Conversions
2616 @section Conversions
2617 @cindex conversions
2618 @cindex machine mode conversions
2619
2620 All conversions between machine modes must be represented by
2621 explicit conversion operations.  For example, an expression
2622 which is the sum of a byte and a full word cannot be written as
2623 @code{(plus:SI (reg:QI 34) (reg:SI 80))} because the @code{plus}
2624 operation requires two operands of the same machine mode.
2625 Therefore, the byte-sized operand is enclosed in a conversion
2626 operation, as in
2627
2628 @smallexample
2629 (plus:SI (sign_extend:SI (reg:QI 34)) (reg:SI 80))
2630 @end smallexample
2631
2632 The conversion operation is not a mere placeholder, because there
2633 may be more than one way of converting from a given starting mode
2634 to the desired final mode.  The conversion operation code says how
2635 to do it.
2636
2637 For all conversion operations, @var{x} must not be @code{VOIDmode}
2638 because the mode in which to do the conversion would not be known.
2639 The conversion must either be done at compile-time or @var{x}
2640 must be placed into a register.
2641
2642 @table @code
2643 @findex sign_extend
2644 @item (sign_extend:@var{m} @var{x})
2645 Represents the result of sign-extending the value @var{x}
2646 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2647 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2648
2649 @findex zero_extend
2650 @item (zero_extend:@var{m} @var{x})
2651 Represents the result of zero-extending the value @var{x}
2652 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2653 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2654
2655 @findex float_extend
2656 @item (float_extend:@var{m} @var{x})
2657 Represents the result of extending the value @var{x}
2658 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2659 and @var{x} a floating point value of a mode narrower than @var{m}.
2660
2661 @findex truncate
2662 @item (truncate:@var{m} @var{x})
2663 Represents the result of truncating the value @var{x}
2664 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2665 and @var{x} a fixed-point value of a mode wider than @var{m}.
2666
2667 @findex ss_truncate
2668 @item (ss_truncate:@var{m} @var{x})
2669 Represents the result of truncating the value @var{x}
2670 to machine mode @var{m}, using signed saturation in the case of
2671 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2672 modes.
2673
2674 @findex us_truncate
2675 @item (us_truncate:@var{m} @var{x})
2676 Represents the result of truncating the value @var{x}
2677 to machine mode @var{m}, using unsigned saturation in the case of
2678 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2679 modes.
2680
2681 @findex float_truncate
2682 @item (float_truncate:@var{m} @var{x})
2683 Represents the result of truncating the value @var{x}
2684 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2685 and @var{x} a floating point value of a mode wider than @var{m}.
2686
2687 @findex float
2688 @item (float:@var{m} @var{x})
2689 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2690 regarded as signed, to floating point mode @var{m}.
2691
2692 @findex unsigned_float
2693 @item (unsigned_float:@var{m} @var{x})
2694 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2695 regarded as unsigned, to floating point mode @var{m}.
2696
2697 @findex fix
2698 @item (fix:@var{m} @var{x})
2699 When @var{m} is a floating-point mode, represents the result of
2700 converting floating point value @var{x} (valid for mode @var{m}) to an
2701 integer, still represented in floating point mode @var{m}, by rounding
2702 towards zero.
2703
2704 When @var{m} is a fixed-point mode, represents the result of
2705 converting floating point value @var{x} to mode @var{m}, regarded as
2706 signed.  How rounding is done is not specified, so this operation may
2707 be used validly in compiling C code only for integer-valued operands.
2708
2709 @findex unsigned_fix
2710 @item (unsigned_fix:@var{m} @var{x})
2711 Represents the result of converting floating point value @var{x} to
2712 fixed point mode @var{m}, regarded as unsigned.  How rounding is done
2713 is not specified.
2714
2715 @findex fract_convert
2716 @item (fract_convert:@var{m} @var{x})
2717 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2718 fixed-point mode @var{m}, signed integer value @var{x} to
2719 fixed-point mode @var{m}, floating-point value @var{x} to
2720 fixed-point mode @var{m}, fixed-point value @var{x} to integer mode @var{m}
2721 regarded as signed, or fixed-point value @var{x} to floating-point mode @var{m}.
2722 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
2723
2724 @findex sat_fract
2725 @item (sat_fract:@var{m} @var{x})
2726 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2727 fixed-point mode @var{m}, signed integer value @var{x} to
2728 fixed-point mode @var{m}, or floating-point value @var{x} to
2729 fixed-point mode @var{m}.
2730 When overflows or underflows happen, the results are saturated to the
2731 maximum or the minimum.
2732
2733 @findex unsigned_fract_convert
2734 @item (unsigned_fract_convert:@var{m} @var{x})
2735 Represents the result of converting fixed-point value @var{x} to
2736 integer mode @var{m} regarded as unsigned, or unsigned integer value @var{x} to
2737 fixed-point mode @var{m}.
2738 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
2739
2740 @findex unsigned_sat_fract
2741 @item (unsigned_sat_fract:@var{m} @var{x})
2742 Represents the result of converting unsigned integer value @var{x} to
2743 fixed-point mode @var{m}.
2744 When overflows or underflows happen, the results are saturated to the
2745 maximum or the minimum.
2746 @end table
2747
2748 @node RTL Declarations
2749 @section Declarations
2750 @cindex RTL declarations
2751 @cindex declarations, RTL
2752
2753 Declaration expression codes do not represent arithmetic operations
2754 but rather state assertions about their operands.
2755
2756 @table @code
2757 @findex strict_low_part
2758 @cindex @code{subreg}, in @code{strict_low_part}
2759 @item (strict_low_part (subreg:@var{m} (reg:@var{n} @var{r}) 0))
2760 This expression code is used in only one context: as the destination operand of a
2761 @code{set} expression.  In addition, the operand of this expression
2762 must be a non-paradoxical @code{subreg} expression.
2763
2764 The presence of @code{strict_low_part} says that the part of the
2765 register which is meaningful in mode @var{n}, but is not part of
2766 mode @var{m}, is not to be altered.  Normally, an assignment to such
2767 a subreg is allowed to have undefined effects on the rest of the
2768 register when @var{m} is less than a word.
2769 @end table
2770
2771 @node Side Effects
2772 @section Side Effect Expressions
2773 @cindex RTL side effect expressions
2774
2775 The expression codes described so far represent values, not actions.
2776 But machine instructions never produce values; they are meaningful
2777 only for their side effects on the state of the machine.  Special
2778 expression codes are used to represent side effects.
2779
2780 The body of an instruction is always one of these side effect codes;
2781 the codes described above, which represent values, appear only as
2782 the operands of these.
2783
2784 @table @code
2785 @findex set
2786 @item (set @var{lval} @var{x})
2787 Represents the action of storing the value of @var{x} into the place
2788 represented by @var{lval}.  @var{lval} must be an expression
2789 representing a place that can be stored in: @code{reg} (or @code{subreg},
2790 @code{strict_low_part} or @code{zero_extract}), @code{mem}, @code{pc},
2791 @code{parallel}, or @code{cc0}.
2792
2793 If @var{lval} is a @code{reg}, @code{subreg} or @code{mem}, it has a
2794 machine mode; then @var{x} must be valid for that mode.
2795
2796 If @var{lval} is a @code{reg} whose machine mode is less than the full
2797 width of the register, then it means that the part of the register
2798 specified by the machine mode is given the specified value and the
2799 rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
2800 @var{lval} is a @code{subreg} whose machine mode is narrower than
2801 the mode of the register, the rest of the register can be changed in
2802 an undefined way.
2803
2804 If @var{lval} is a @code{strict_low_part} of a subreg, then the part
2805 of the register specified by the machine mode of the @code{subreg} is
2806 given the value @var{x} and the rest of the register is not changed.
2807
2808 If @var{lval} is a @code{zero_extract}, then the referenced part of
2809 the bit-field (a memory or register reference) specified by the
2810 @code{zero_extract} is given the value @var{x} and the rest of the
2811 bit-field is not changed.  Note that @code{sign_extract} can not
2812 appear in @var{lval}.
2813
2814 If @var{lval} is @code{(cc0)}, it has no machine mode, and @var{x} may
2815 be either a @code{compare} expression or a value that may have any mode.
2816 The latter case represents a ``test'' instruction.  The expression
2817 @code{(set (cc0) (reg:@var{m} @var{n}))} is equivalent to
2818 @code{(set (cc0) (compare (reg:@var{m} @var{n}) (const_int 0)))}.
2819 Use the former expression to save space during the compilation.
2820
2821 If @var{lval} is a @code{parallel}, it is used to represent the case of
2822 a function returning a structure in multiple registers.  Each element
2823 of the @code{parallel} is an @code{expr_list} whose first operand is a
2824 @code{reg} and whose second operand is a @code{const_int} representing the
2825 offset (in bytes) into the structure at which the data in that register
2826 corresponds.  The first element may be null to indicate that the structure
2827 is also passed partly in memory.
2828
2829 @cindex jump instructions and @code{set}
2830 @cindex @code{if_then_else} usage
2831 If @var{lval} is @code{(pc)}, we have a jump instruction, and the
2832 possibilities for @var{x} are very limited.  It may be a
2833 @code{label_ref} expression (unconditional jump).  It may be an
2834 @code{if_then_else} (conditional jump), in which case either the
2835 second or the third operand must be @code{(pc)} (for the case which
2836 does not jump) and the other of the two must be a @code{label_ref}
2837 (for the case which does jump).  @var{x} may also be a @code{mem} or
2838 @code{(plus:SI (pc) @var{y})}, where @var{y} may be a @code{reg} or a
2839 @code{mem}; these unusual patterns are used to represent jumps through
2840 branch tables.
2841
2842 If @var{lval} is neither @code{(cc0)} nor @code{(pc)}, the mode of
2843 @var{lval} must not be @code{VOIDmode} and the mode of @var{x} must be
2844 valid for the mode of @var{lval}.
2845
2846 @findex SET_DEST
2847 @findex SET_SRC
2848 @var{lval} is customarily accessed with the @code{SET_DEST} macro and
2849 @var{x} with the @code{SET_SRC} macro.
2850
2851 @findex return
2852 @item (return)
2853 As the sole expression in a pattern, represents a return from the
2854 current function, on machines where this can be done with one
2855 instruction, such as VAXen.  On machines where a multi-instruction
2856 ``epilogue'' must be executed in order to return from the function,
2857 returning is done by jumping to a label which precedes the epilogue, and
2858 the @code{return} expression code is never used.
2859
2860 Inside an @code{if_then_else} expression, represents the value to be
2861 placed in @code{pc} to return to the caller.
2862
2863 Note that an insn pattern of @code{(return)} is logically equivalent to
2864 @code{(set (pc) (return))}, but the latter form is never used.
2865
2866 @findex call
2867 @item (call @var{function} @var{nargs})
2868 Represents a function call.  @var{function} is a @code{mem} expression
2869 whose address is the address of the function to be called.
2870 @var{nargs} is an expression which can be used for two purposes: on
2871 some machines it represents the number of bytes of stack argument; on
2872 others, it represents the number of argument registers.
2873
2874 Each machine has a standard machine mode which @var{function} must
2875 have.  The machine description defines macro @code{FUNCTION_MODE} to
2876 expand into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
2877 specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
2878 allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
2879 addressed.
2880
2881 @findex clobber
2882 @item (clobber @var{x})
2883 Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
2884 undescribed value into @var{x}, which must be a @code{reg},
2885 @code{scratch}, @code{parallel} or @code{mem} expression.
2886
2887 One place this is used is in string instructions that store standard
2888 values into particular hard registers.  It may not be worth the
2889 trouble to describe the values that are stored, but it is essential to
2890 inform the compiler that the registers will be altered, lest it
2891 attempt to keep data in them across the string instruction.
2892
2893 If @var{x} is @code{(mem:BLK (const_int 0))} or
2894 @code{(mem:BLK (scratch))}, it means that all memory
2895 locations must be presumed clobbered.  If @var{x} is a @code{parallel},
2896 it has the same meaning as a @code{parallel} in a @code{set} expression.
2897
2898 Note that the machine description classifies certain hard registers as
2899 ``call-clobbered''.  All function call instructions are assumed by
2900 default to clobber these registers, so there is no need to use
2901 @code{clobber} expressions to indicate this fact.  Also, each function
2902 call is assumed to have the potential to alter any memory location,
2903 unless the function is declared @code{const}.
2904
2905 If the last group of expressions in a @code{parallel} are each a
2906 @code{clobber} expression whose arguments are @code{reg} or
2907 @code{match_scratch} (@pxref{RTL Template}) expressions, the combiner
2908 phase can add the appropriate @code{clobber} expressions to an insn it
2909 has constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
2910
2911 This feature can be used, for example, on a machine that whose multiply
2912 and add instructions don't use an MQ register but which has an
2913 add-accumulate instruction that does clobber the MQ register.  Similarly,
2914 a combined instruction might require a temporary register while the
2915 constituent instructions might not.
2916
2917 When a @code{clobber} expression for a register appears inside a
2918 @code{parallel} with other side effects, the register allocator
2919 guarantees that the register is unoccupied both before and after that
2920 insn if it is a hard register clobber.  For pseudo-register clobber,
2921 the register allocator and the reload pass do not assign the same hard
2922 register to the clobber and the input operands if there is an insn
2923 alternative containing the @samp{&} constraint (@pxref{Modifiers}) for
2924 the clobber and the hard register is in register classes of the
2925 clobber in the alternative.  You can clobber either a specific hard
2926 register, a pseudo register, or a @code{scratch} expression; in the
2927 latter two cases, GCC will allocate a hard register that is available
2928 there for use as a temporary.
2929
2930 For instructions that require a temporary register, you should use
2931 @code{scratch} instead of a pseudo-register because this will allow the
2932 combiner phase to add the @code{clobber} when required.  You do this by
2933 coding (@code{clobber} (@code{match_scratch} @dots{})).  If you do
2934 clobber a pseudo register, use one which appears nowhere else---generate
2935 a new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE@.
2936
2937 There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
2938 @code{parallel}: when one of the input operands of the insn is also
2939 clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo register in
2940 the clobber and elsewhere in the insn produces the expected results.
2941
2942 @findex use
2943 @item (use @var{x})
2944 Represents the use of the value of @var{x}.  It indicates that the
2945 value in @var{x} at this point in the program is needed, even though
2946 it may not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will
2947 not attempt to delete previous instructions whose only effect is to
2948 store a value in @var{x}.  @var{x} must be a @code{reg} expression.
2949
2950 In some situations, it may be tempting to add a @code{use} of a
2951 register in a @code{parallel} to describe a situation where the value
2952 of a special register will modify the behavior of the instruction.
2953 An hypothetical example might be a pattern for an addition that can
2954 either wrap around or use saturating addition depending on the value
2955 of a special control register:
2956
2957 @smallexample
2958 (parallel [(set (reg:SI 2) (unspec:SI [(reg:SI 3)
2959                                        (reg:SI 4)] 0))
2960            (use (reg:SI 1))])
2961 @end smallexample
2962
2963 @noindent
2964
2965 This will not work, several of the optimizers only look at expressions
2966 locally; it is very likely that if you have multiple insns with
2967 identical inputs to the @code{unspec}, they will be optimized away even
2968 if register 1 changes in between.
2969
2970 This means that @code{use} can @emph{only} be used to describe
2971 that the register is live.  You should think twice before adding
2972 @code{use} statements, more often you will want to use @code{unspec}
2973 instead.  The @code{use} RTX is most commonly useful to describe that
2974 a fixed register is implicitly used in an insn.  It is also safe to use
2975 in patterns where the compiler knows for other reasons that the result
2976 of the whole pattern is variable, such as @samp{movmem@var{m}} or
2977 @samp{call} patterns.
2978
2979 During the reload phase, an insn that has a @code{use} as pattern
2980 can carry a reg_equal note.  These @code{use} insns will be deleted
2981 before the reload phase exits.
2982
2983 During the delayed branch scheduling phase, @var{x} may be an insn.
2984 This indicates that @var{x} previously was located at this place in the
2985 code and its data dependencies need to be taken into account.  These
2986 @code{use} insns will be deleted before the delayed branch scheduling
2987 phase exits.
2988
2989 @findex parallel
2990 @item (parallel [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
2991 Represents several side effects performed in parallel.  The square
2992 brackets stand for a vector; the operand of @code{parallel} is a
2993 vector of expressions.  @var{x0}, @var{x1} and so on are individual
2994 side effect expressions---expressions of code @code{set}, @code{call},
2995 @code{return}, @code{clobber} or @code{use}.
2996
2997 ``In parallel'' means that first all the values used in the individual
2998 side-effects are computed, and second all the actual side-effects are
2999 performed.  For example,
3000
3001 @smallexample
3002 (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
3003            (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
3004 @end smallexample
3005
3006 @noindent
3007 says unambiguously that the values of hard register 1 and the memory
3008 location addressed by it are interchanged.  In both places where
3009 @code{(reg:SI 1)} appears as a memory address it refers to the value
3010 in register 1 @emph{before} the execution of the insn.
3011
3012 It follows that it is @emph{incorrect} to use @code{parallel} and
3013 expect the result of one @code{set} to be available for the next one.
3014 For example, people sometimes attempt to represent a jump-if-zero
3015 instruction this way:
3016
3017 @smallexample
3018 (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
3019            (set (pc) (if_then_else
3020                         (eq (cc0) (const_int 0))
3021                         (label_ref @dots{})
3022                         (pc)))])
3023 @end smallexample
3024
3025 @noindent
3026 But this is incorrect, because it says that the jump condition depends
3027 on the condition code value @emph{before} this instruction, not on the
3028 new value that is set by this instruction.
3029
3030 @cindex peephole optimization, RTL representation
3031 Peephole optimization, which takes place together with final assembly
3032 code output, can produce insns whose patterns consist of a @code{parallel}
3033 whose elements are the operands needed to output the resulting
3034 assembler code---often @code{reg}, @code{mem} or constant expressions.
3035 This would not be well-formed RTL at any other stage in compilation,
3036 but it is ok then because no further optimization remains to be done.
3037 However, the definition of the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}, if
3038 any, must deal with such insns if you define any peephole optimizations.
3039
3040 @findex cond_exec
3041 @item (cond_exec [@var{cond} @var{expr}])
3042 Represents a conditionally executed expression.  The @var{expr} is
3043 executed only if the @var{cond} is nonzero.  The @var{cond} expression
3044 must not have side-effects, but the @var{expr} may very well have
3045 side-effects.
3046
3047 @findex sequence
3048 @item (sequence [@var{insns} @dots{}])
3049 Represents a sequence of insns.  Each of the @var{insns} that appears
3050 in the vector is suitable for appearing in the chain of insns, so it
3051 must be an @code{insn}, @code{jump_insn}, @code{call_insn},
3052 @code{code_label}, @code{barrier} or @code{note}.
3053
3054 A @code{sequence} RTX is never placed in an actual insn during RTL
3055 generation.  It represents the sequence of insns that result from a
3056 @code{define_expand} @emph{before} those insns are passed to
3057 @code{emit_insn} to insert them in the chain of insns.  When actually
3058 inserted, the individual sub-insns are separated out and the
3059 @code{sequence} is forgotten.
3060
3061 After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the insns that
3062 reside in its delay slots are grouped together into a @code{sequence}.
3063 The insn requiring the delay slot is the first insn in the vector;
3064 subsequent insns are to be placed in the delay slot.
3065
3066 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is set on an insn in a delay slot to
3067 indicate that a branch insn should be used that will conditionally annul
3068 the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
3069 @code{INSN_FROM_TARGET_P} indicates that the insn is from the target of
3070 the branch and should be executed only if the branch is taken; otherwise
3071 the insn should be executed only if the branch is not taken.
3072 @xref{Delay Slots}.
3073 @end table
3074
3075 These expression codes appear in place of a side effect, as the body of
3076 an insn, though strictly speaking they do not always describe side
3077 effects as such:
3078
3079 @table @code
3080 @findex asm_input
3081 @item (asm_input @var{s})
3082 Represents literal assembler code as described by the string @var{s}.
3083
3084 @findex unspec
3085 @findex unspec_volatile
3086 @item (unspec [@var{operands} @dots{}] @var{index})
3087 @itemx (unspec_volatile [@var{operands} @dots{}] @var{index})
3088 Represents a machine-specific operation on @var{operands}.  @var{index}
3089 selects between multiple machine-specific operations.
3090 @code{unspec_volatile} is used for volatile operations and operations
3091 that may trap; @code{unspec} is used for other operations.
3092
3093 These codes may appear inside a @code{pattern} of an
3094 insn, inside a @code{parallel}, or inside an expression.
3095
3096 @findex addr_vec
3097 @item (addr_vec:@var{m} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
3098 Represents a table of jump addresses.  The vector elements @var{lr0},
3099 etc., are @code{label_ref} expressions.  The mode @var{m} specifies
3100 how much space is given to each address; normally @var{m} would be
3101 @code{Pmode}.
3102
3103 @findex addr_diff_vec
3104 @item (addr_diff_vec:@var{m} @var{base} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}] @var{min} @var{max} @var{flags})
3105 Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
3106 @var{base}.  The vector elements @var{lr0}, etc., are @code{label_ref}
3107 expressions and so is @var{base}.  The mode @var{m} specifies how much
3108 space is given to each address-difference.  @var{min} and @var{max}
3109 are set up by branch shortening and hold a label with a minimum and a
3110 maximum address, respectively.  @var{flags} indicates the relative
3111 position of @var{base}, @var{min} and @var{max} to the containing insn
3112 and of @var{min} and @var{max} to @var{base}.  See rtl.def for details.
3113
3114 @findex prefetch
3115 @item (prefetch:@var{m} @var{addr} @var{rw} @var{locality})
3116 Represents prefetch of memory at address @var{addr}.
3117 Operand @var{rw} is 1 if the prefetch is for data to be written, 0 otherwise;
3118 targets that do not support write prefetches should treat this as a normal
3119 prefetch.
3120 Operand @var{locality} specifies the amount of temporal locality; 0 if there
3121 is none or 1, 2, or 3 for increasing levels of temporal locality;
3122 targets that do not support locality hints should ignore this.
3123
3124 This insn is used to minimize cache-miss latency by moving data into a
3125 cache before it is accessed.  It should use only non-faulting data prefetch
3126 instructions.
3127 @end table
3128
3129 @node Incdec
3130 @section Embedded Side-Effects on Addresses
3131 @cindex RTL preincrement
3132 @cindex RTL postincrement
3133 @cindex RTL predecrement
3134 @cindex RTL postdecrement
3135
3136 Six special side-effect expression codes appear as memory addresses.
3137
3138 @table @code
3139 @findex pre_dec
3140 @item (pre_dec:@var{m} @var{x})
3141 Represents the side effect of decrementing @var{x} by a standard
3142 amount and represents also the value that @var{x} has after being
3143 decremented.  @var{x} must be a @code{reg} or @code{mem}, but most
3144 machines allow only a @code{reg}.  @var{m} must be the machine mode
3145 for pointers on the machine in use.  The amount @var{x} is decremented
3146 by is the length in bytes of the machine mode of the containing memory
3147 reference of which this expression serves as the address.  Here is an
3148 example of its use:
3149
3150 @smallexample
3151 (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
3152 @end smallexample
3153
3154 @noindent
3155 This says to decrement pseudo register 39 by the length of a @code{DFmode}
3156 value and use the result to address a @code{DFmode} value.
3157
3158 @findex pre_inc
3159 @item (pre_inc:@var{m} @var{x})
3160 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
3161
3162 @findex post_dec
3163 @item (post_dec:@var{m} @var{x})
3164 Represents the same side effect as @code{pre_dec} but a different
3165 value.  The value represented here is the value @var{x} has @i{before}
3166 being decremented.
3167
3168 @findex post_inc
3169 @item (post_inc:@var{m} @var{x})
3170 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
3171
3172 @findex post_modify
3173 @item (post_modify:@var{m} @var{x} @var{y})
3174
3175 Represents the side effect of setting @var{x} to @var{y} and
3176 represents @var{x} before @var{x} is modified.  @var{x} must be a
3177 @code{reg} or @code{mem}, but most machines allow only a @code{reg}.
3178 @var{m} must be the machine mode for pointers on the machine in use.
3179
3180 The expression @var{y} must be one of three forms:
3181 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{z})},
3182 @code{(minus:@var{m} @var{x} @var{z})}, or
3183 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{i})},
3184 where @var{z} is an index register and @var{i} is a constant.
3185
3186 Here is an example of its use:
3187
3188 @smallexample
3189 (mem:SF (post_modify:SI (reg:SI 42) (plus (reg:SI 42)
3190                                           (reg:SI 48))))
3191 @end smallexample
3192
3193 This says to modify pseudo register 42 by adding the contents of pseudo
3194 register 48 to it, after the use of what ever 42 points to.
3195
3196 @findex pre_modify
3197 @item (pre_modify:@var{m} @var{x} @var{expr})
3198 Similar except side effects happen before the use.
3199 @end table
3200
3201 These embedded side effect expressions must be used with care.  Instruction
3202 patterns may not use them.  Until the @samp{flow} pass of the compiler,
3203 they may occur only to represent pushes onto the stack.  The @samp{flow}
3204 pass finds cases where registers are incremented or decremented in one
3205 instruction and used as an address shortly before or after; these cases are
3206 then transformed to use pre- or post-increment or -decrement.
3207
3208 If a register used as the operand of these expressions is used in
3209 another address in an insn, the original value of the register is used.
3210 Uses of the register outside of an address are not permitted within the
3211 same insn as a use in an embedded side effect expression because such
3212 insns behave differently on different machines and hence must be treated
3213 as ambiguous and disallowed.
3214
3215 An instruction that can be represented with an embedded side effect
3216 could also be represented using @code{parallel} containing an additional
3217 @code{set} to describe how the address register is altered.  This is not
3218 done because machines that allow these operations at all typically
3219 allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
3220 additional parallel stores would require doubling the number of entries
3221 in the machine description.
3222
3223 @node Assembler
3224 @section Assembler Instructions as Expressions
3225 @cindex assembler instructions in RTL
3226
3227 @cindex @code{asm_operands}, usage
3228 The RTX code @code{asm_operands} represents a value produced by a
3229 user-specified assembler instruction.  It is used to represent
3230 an @code{asm} statement with arguments.  An @code{asm} statement with
3231 a single output operand, like this:
3232
3233 @smallexample
3234 asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
3235 @end smallexample
3236
3237 @noindent
3238 is represented using a single @code{asm_operands} RTX which represents
3239 the value that is stored in @code{outputvar}:
3240
3241 @smallexample
3242 (set @var{rtx-for-outputvar}
3243      (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
3244                    [@var{rtx-for-addition-result} @var{rtx-for-*z}]
3245                    [(asm_input:@var{m1} "g")
3246                     (asm_input:@var{m2} "di")]))
3247 @end smallexample
3248
3249 @noindent
3250 Here the operands of the @code{asm_operands} RTX are the assembler
3251 template string, the output-operand's constraint, the index-number of the
3252 output operand among the output operands specified, a vector of input
3253 operand RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The
3254 mode @var{m1} is the mode of the sum @code{x+y}; @var{m2} is that of
3255 @code{*z}.
3256
3257 When an @code{asm} statement has multiple output values, its insn has
3258 several such @code{set} RTX's inside of a @code{parallel}.  Each @code{set}
3259 contains a @code{asm_operands}; all of these share the same assembler
3260 template and vectors, but each contains the constraint for the respective
3261 output operand.  They are also distinguished by the output-operand index
3262 number, which is 0, 1, @dots{} for successive output operands.
3263
3264 @node Insns
3265 @section Insns
3266 @cindex insns
3267
3268 The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
3269 chain of objects called @dfn{insns}.  Insns are expressions with
3270 special codes that are used for no other purpose.  Some insns are
3271 actual instructions; others represent dispatch tables for @code{switch}
3272 statements; others represent labels to jump to or various sorts of
3273 declarative information.
3274
3275 In addition to its own specific data, each insn must have a unique
3276 id-number that distinguishes it from all other insns in the current
3277 function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
3278 same id-number may be present in multiple places in a function, but
3279 these copies will always be identical and will only appear inside a
3280 @code{sequence}), and chain pointers to the preceding and following
3281 insns.  These three fields occupy the same position in every insn,
3282 independent of the expression code of the insn.  They could be accessed
3283 with @code{XEXP} and @code{XINT}, but instead three special macros are
3284 always used:
3285
3286 @table @code
3287 @findex INSN_UID
3288 @item INSN_UID (@var{i})
3289 Accesses the unique id of insn @var{i}.
3290
3291 @findex PREV_INSN
3292 @item PREV_INSN (@var{i})
3293 Accesses the chain pointer to the insn preceding @var{i}.
3294 If @var{i} is the first insn, this is a null pointer.
3295
3296 @findex NEXT_INSN
3297 @item NEXT_INSN (@var{i})
3298 Accesses the chain pointer to the insn following @var{i}.
3299 If @var{i} is the last insn, this is a null pointer.
3300 @end table
3301
3302 @findex get_insns
3303 @findex get_last_insn
3304 The first insn in the chain is obtained by calling @code{get_insns}; the
3305 last insn is the result of calling @code{get_last_insn}.  Within the
3306 chain delimited by these insns, the @code{NEXT_INSN} and
3307 @code{PREV_INSN} pointers must always correspond: if @var{insn} is not
3308 the first insn,
3309
3310 @smallexample
3311 NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
3312 @end smallexample
3313
3314 @noindent
3315 is always true and if @var{insn} is not the last insn,
3316
3317 @smallexample
3318 PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
3319 @end smallexample
3320
3321 @noindent
3322 is always true.
3323
3324 After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
3325 @code{sequence} expressions, which contain a vector of insns.  The value
3326 of @code{NEXT_INSN} in all but the last of these insns is the next insn
3327 in the vector; the value of @code{NEXT_INSN} of the last insn in the vector
3328 is the same as the value of @code{NEXT_INSN} for the @code{sequence} in
3329 which it is contained.  Similar rules apply for @code{PREV_INSN}.
3330
3331 This means that the above invariants are not necessarily true for insns
3332 inside @code{sequence} expressions.  Specifically, if @var{insn} is the
3333 first insn in a @code{sequence}, @code{NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn}))}
3334 is the insn containing the @code{sequence} expression, as is the value
3335 of @code{PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn}))} if @var{insn} is the last
3336 insn in the @code{sequence} expression.  You can use these expressions
3337 to find the containing @code{sequence} expression.
3338
3339 Every insn has one of the following six expression codes:
3340
3341 @table @code
3342 @findex insn
3343 @item insn
3344 The expression code @code{insn} is used for instructions that do not jump
3345 and do not do function calls.  @code{sequence} expressions are always
3346 contained in insns with code @code{insn} even if one of those insns
3347 should jump or do function calls.
3348
3349 Insns with code @code{insn} have four additional fields beyond the three
3350 mandatory ones listed above.  These four are described in a table below.
3351
3352 @findex jump_insn
3353 @item jump_insn
3354 The expression code @code{jump_insn} is used for instructions that may
3355 jump (or, more generally, may contain @code{label_ref} expressions to
3356 which @code{pc} can be set in that instruction).  If there is an
3357 instruction to return from the current function, it is recorded as a
3358 @code{jump_insn}.
3359
3360 @findex JUMP_LABEL
3361 @code{jump_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3362 accessed in the same way and in addition contain a field
3363 @code{JUMP_LABEL} which is defined once jump optimization has completed.
3364
3365 For simple conditional and unconditional jumps, this field contains
3366 the @code{code_label} to which this insn will (possibly conditionally)
3367 branch.  In a more complex jump, @code{JUMP_LABEL} records one of the
3368 labels that the insn refers to; other jump target labels are recorded
3369 as @code{REG_LABEL_TARGET} notes.  The exception is @code{addr_vec}
3370 and @code{addr_diff_vec}, where @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}
3371 and the only way to find the labels is to scan the entire body of the
3372 insn.
3373
3374 Return insns count as jumps, but since they do not refer to any
3375 labels, their @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}.
3376
3377 @findex call_insn
3378 @item call_insn
3379 The expression code @code{call_insn} is used for instructions that may do
3380 function calls.  It is important to distinguish these instructions because
3381 they imply that certain registers and memory locations may be altered
3382 unpredictably.
3383
3384 @findex CALL_INSN_FUNCTION_USAGE
3385 @code{call_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
3386 accessed in the same way and in addition contain a field
3387 @code{CALL_INSN_FUNCTION_USAGE}, which contains a list (chain of
3388 @code{expr_list} expressions) containing @code{use} and @code{clobber}
3389 expressions that denote hard registers and @code{MEM}s used or
3390 clobbered by the called function.
3391
3392 A @code{MEM} generally points to a stack slots in which arguments passed
3393 to the libcall by reference (@pxref{Register Arguments,
3394 TARGET_PASS_BY_REFERENCE}) are stored.  If the argument is
3395 caller-copied (@pxref{Register Arguments, TARGET_CALLEE_COPIES}),
3396 the stack slot will be mentioned in @code{CLOBBER} and @code{USE}
3397 entries; if it's callee-copied, only a @code{USE} will appear, and the
3398 @code{MEM} may point to addresses that are not stack slots.
3399
3400 @code{CLOBBER}ed registers in this list augment registers specified in
3401 @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register Basics}).
3402
3403 @findex code_label
3404 @findex CODE_LABEL_NUMBER
3405 @item code_label
3406 A @code{code_label} insn represents a label that a jump insn can jump
3407 to.  It contains two special fields of data in addition to the three
3408 standard ones.  @code{CODE_LABEL_NUMBER} is used to hold the @dfn{label
3409 number}, a number that identifies this label uniquely among all the
3410 labels in the compilation (not just in the current function).
3411 Ultimately, the label is represented in the assembler output as an
3412 assembler label, usually of the form @samp{L@var{n}} where @var{n} is
3413 the label number.
3414
3415 When a @code{code_label} appears in an RTL expression, it normally
3416 appears within a @code{label_ref} which represents the address of
3417 the label, as a number.
3418
3419 Besides as a @code{code_label}, a label can also be represented as a
3420 @code{note} of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
3421
3422 @findex LABEL_NUSES
3423 The field @code{LABEL_NUSES} is only defined once the jump optimization
3424 phase is completed.  It contains the number of times this label is
3425 referenced in the current function.
3426
3427 @findex LABEL_KIND
3428 @findex SET_LABEL_KIND
3429 @findex LABEL_ALT_ENTRY_P
3430 @cindex alternate entry points
3431 The field @code{LABEL_KIND} differentiates four different types of
3432 labels: @code{LABEL_NORMAL}, @code{LABEL_STATIC_ENTRY},
3433 @code{LABEL_GLOBAL_ENTRY}, and @code{LABEL_WEAK_ENTRY}.  The only labels
3434 that do not have type @code{LABEL_NORMAL} are @dfn{alternate entry
3435 points} to the current function.  These may be static (visible only in
3436 the containing translation unit), global (exposed to all translation
3437 units), or weak (global, but can be overridden by another symbol with the
3438 same name).
3439
3440 Much of the compiler treats all four kinds of label identically.  Some
3441 of it needs to know whether or not a label is an alternate entry point;
3442 for this purpose, the macro @code{LABEL_ALT_ENTRY_P} is provided.  It is
3443 equivalent to testing whether @samp{LABEL_KIND (label) == LABEL_NORMAL}.
3444 The only place that cares about the distinction between static, global,
3445 and weak alternate entry points, besides the front-end code that creates
3446 them, is the function @code{output_alternate_entry_point}, in
3447 @file{final.c}.
3448
3449 To set the kind of a label, use the @code{SET_LABEL_KIND} macro.
3450
3451 @findex barrier
3452 @item barrier
3453 Barriers are placed in the instruction stream when control cannot flow
3454 past them.  They are placed after unconditional jump instructions to
3455 indicate that the jumps are unconditional and after calls to
3456 @code{volatile} functions, which do not return (e.g., @code{exit}).
3457 They contain no information beyond the three standard fields.
3458
3459 @findex note
3460 @findex NOTE_LINE_NUMBER
3461 @findex NOTE_SOURCE_FILE
3462 @item note
3463 @code{note} insns are used to represent additional debugging and
3464 declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
3465 integer which is accessed with the macro @code{NOTE_LINE_NUMBER} and a
3466 string accessed with @code{NOTE_SOURCE_FILE}.
3467
3468 If @code{NOTE_LINE_NUMBER} is positive, the note represents the
3469 position of a source line and @code{NOTE_SOURCE_FILE} is the source file name
3470 that the line came from.  These notes control generation of line
3471 number data in the assembler output.
3472
3473 Otherwise, @code{NOTE_LINE_NUMBER} is not really a line number but a
3474 code with one of the following values (and @code{NOTE_SOURCE_FILE}
3475 must contain a null pointer):
3476
3477 @table @code
3478 @findex NOTE_INSN_DELETED
3479 @item NOTE_INSN_DELETED
3480 Such a note is completely ignorable.  Some passes of the compiler
3481 delete insns by altering them into notes of this kind.
3482
3483 @findex NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3484 @item NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3485 This marks what used to be a @code{code_label}, but was not used for other
3486 purposes than taking its address and was transformed to mark that no
3487 code jumps to it.
3488
3489 @findex NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3490 @findex NOTE_INSN_BLOCK_END
3491 @item NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3492 @itemx NOTE_INSN_BLOCK_END
3493 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3494 of a level of scoping of variable names.  They control the output
3495 of debugging information.
3496
3497 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3498 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_END
3499 @item NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3500 @itemx NOTE_INSN_EH_REGION_END
3501 These types of notes indicate the position of the beginning and end of a
3502 level of scoping for exception handling.  @code{NOTE_BLOCK_NUMBER}
3503 identifies which @code{CODE_LABEL} or @code{note} of type
3504 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} is associated with the given region.
3505
3506 @findex NOTE_INSN_LOOP_BEG
3507 @findex NOTE_INSN_LOOP_END
3508 @item NOTE_INSN_LOOP_BEG
3509 @itemx NOTE_INSN_LOOP_END
3510 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3511 of a @code{while} or @code{for} loop.  They enable the loop optimizer
3512 to find loops quickly.
3513
3514 @findex NOTE_INSN_LOOP_CONT
3515 @item NOTE_INSN_LOOP_CONT
3516 Appears at the place in a loop that @code{continue} statements jump to.
3517
3518 @findex NOTE_INSN_LOOP_VTOP
3519 @item NOTE_INSN_LOOP_VTOP
3520 This note indicates the place in a loop where the exit test begins for
3521 those loops in which the exit test has been duplicated.  This position
3522 becomes another virtual start of the loop when considering loop
3523 invariants.
3524
3525 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3526 @item NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3527 Appears at the start of the function body, after the function
3528 prologue.
3529
3530 @end table
3531
3532 These codes are printed symbolically when they appear in debugging dumps.
3533 @end table
3534
3535 @cindex @code{TImode}, in @code{insn}
3536 @cindex @code{HImode}, in @code{insn}
3537 @cindex @code{QImode}, in @code{insn}
3538 The machine mode of an insn is normally @code{VOIDmode}, but some
3539 phases use the mode for various purposes.
3540
3541 The common subexpression elimination pass sets the mode of an insn to
3542 @code{QImode} when it is the first insn in a block that has already
3543 been processed.
3544
3545 The second Haifa scheduling pass, for targets that can multiple issue,
3546 sets the mode of an insn to @code{TImode} when it is believed that the
3547 instruction begins an issue group.  That is, when the instruction
3548 cannot issue simultaneously with the previous.  This may be relied on
3549 by later passes, in particular machine-dependent reorg.
3550
3551 Here is a table of the extra fields of @code{insn}, @code{jump_insn}
3552 and @code{call_insn} insns:
3553
3554 @table @code
3555 @findex PATTERN
3556 @item PATTERN (@var{i})
3557 An expression for the side effect performed by this insn.  This must be
3558 one of the following codes: @code{set}, @code{call}, @code{use},
3559 @code{clobber}, @code{return}, @code{asm_input}, @code{asm_output},
3560 @code{addr_vec}, @code{addr_diff_vec}, @code{trap_if}, @code{unspec},
3561 @code{unspec_volatile}, @code{parallel}, @code{cond_exec}, or @code{sequence}.  If it is a @code{parallel},
3562 each element of the @code{parallel} must be one these codes, except that
3563 @code{parallel} expressions cannot be nested and @code{addr_vec} and
3564 @code{addr_diff_vec} are not permitted inside a @code{parallel} expression.
3565
3566 @findex INSN_CODE
3567 @item INSN_CODE (@var{i})
3568 An integer that says which pattern in the machine description matches
3569 this insn, or @minus{}1 if the matching has not yet been attempted.
3570
3571 Such matching is never attempted and this field remains @minus{}1 on an insn
3572 whose pattern consists of a single @code{use}, @code{clobber},
3573 @code{asm_input}, @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} expression.
3574
3575 @findex asm_noperands
3576 Matching is also never attempted on insns that result from an @code{asm}
3577 statement.  These contain at least one @code{asm_operands} expression.
3578 The function @code{asm_noperands} returns a non-negative value for
3579 such insns.
3580
3581 In the debugging output, this field is printed as a number followed by
3582 a symbolic representation that locates the pattern in the @file{md}
3583 file as some small positive or negative offset from a named pattern.
3584
3585 @findex LOG_LINKS
3586 @item LOG_LINKS (@var{i})
3587 A list (chain of @code{insn_list} expressions) giving information about
3588 dependencies between instructions within a basic block.  Neither a jump
3589 nor a label may come between the related insns.  These are only used by
3590 the schedulers and by combine.  This is a deprecated data structure.
3591 Def-use and use-def chains are now preferred. 
3592
3593 @findex REG_NOTES
3594 @item REG_NOTES (@var{i})
3595 A list (chain of @code{expr_list} and @code{insn_list} expressions)
3596 giving miscellaneous information about the insn.  It is often
3597 information pertaining to the registers used in this insn.
3598 @end table
3599
3600 The @code{LOG_LINKS} field of an insn is a chain of @code{insn_list}
3601 expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn,
3602 and the second is another @code{insn_list} expression (the next one in
3603 the chain).  The last @code{insn_list} in the chain has a null pointer
3604 as second operand.  The significant thing about the chain is which
3605 insns appear in it (as first operands of @code{insn_list}
3606 expressions).  Their order is not significant.
3607
3608 This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a null
3609 pointer until then.  Flow only adds links for those data dependencies
3610 which can be used for instruction combination.  For each insn, the flow
3611 analysis pass adds a link to insns which store into registers values
3612 that are used for the first time in this insn.
3613
3614 The @code{REG_NOTES} field of an insn is a chain similar to the
3615 @code{LOG_LINKS} field but it includes @code{expr_list} expressions in
3616 addition to @code{insn_list} expressions.  There are several kinds of
3617 register notes, which are distinguished by the machine mode, which in a
3618 register note is really understood as being an @code{enum reg_note}.
3619 The first operand @var{op} of the note is data whose meaning depends on
3620 the kind of note.
3621
3622 @findex REG_NOTE_KIND
3623 @findex PUT_REG_NOTE_KIND
3624 The macro @code{REG_NOTE_KIND (@var{x})} returns the kind of
3625 register note.  Its counterpart, the macro @code{PUT_REG_NOTE_KIND
3626 (@var{x}, @var{newkind})} sets the register note type of @var{x} to be
3627 @var{newkind}.
3628
3629 Register notes are of three classes: They may say something about an
3630 input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
3631 they may create a linkage between two insns.  There are also a set
3632 of values that are only used in @code{LOG_LINKS}.
3633
3634 These register notes annotate inputs to an insn:
3635
3636 @table @code
3637 @findex REG_DEAD
3638 @item REG_DEAD
3639 The value in @var{op} dies in this insn; that is to say, altering the
3640 value immediately after this insn would not affect the future behavior
3641 of the program.
3642
3643 It does not follow that the register @var{op} has no useful value after
3644 this insn since @var{op} is not necessarily modified by this insn.
3645 Rather, no subsequent instruction uses the contents of @var{op}.
3646
3647 @findex REG_UNUSED
3648 @item REG_UNUSED
3649 The register @var{op} being set by this insn will not be used in a
3650 subsequent insn.  This differs from a @code{REG_DEAD} note, which
3651 indicates that the value in an input will not be used subsequently.
3652 These two notes are independent; both may be present for the same
3653 register.
3654
3655 @findex REG_INC
3656 @item REG_INC
3657 The register @var{op} is incremented (or decremented; at this level
3658 there is no distinction) by an embedded side effect inside this insn.
3659 This means it appears in a @code{post_inc}, @code{pre_inc},
3660 @code{post_dec} or @code{pre_dec} expression.
3661
3662 @findex REG_NONNEG
3663 @item REG_NONNEG
3664 The register @var{op} is known to have a nonnegative value when this
3665 insn is reached.  This is used so that decrement and branch until zero
3666 instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
3667
3668 The @code{REG_NONNEG} note is added to insns only if the machine
3669 description has a @samp{decrement_and_branch_until_zero} pattern.
3670
3671 @findex REG_LABEL_OPERAND
3672 @item REG_LABEL_OPERAND
3673 This insn uses @var{op}, a @code{code_label} or a @code{note} of type
3674 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}, but is not a @code{jump_insn}, or it
3675 is a @code{jump_insn} that refers to the operand as an ordinary
3676 operand.  The label may still eventually be a jump target, but if so
3677 in an indirect jump in a subsequent insn.  The presence of this note
3678 allows jump optimization to be aware that @var{op} is, in fact, being
3679 used, and flow optimization to build an accurate flow graph.
3680
3681 @findex REG_LABEL_TARGET
3682 @item REG_LABEL_TARGET
3683 This insn is a @code{jump_insn} but not a @code{addr_vec} or
3684 @code{addr_diff_vec}.  It uses @var{op}, a @code{code_label} as a
3685 direct or indirect jump target.  Its purpose is similar to that of
3686 @code{REG_LABEL_OPERAND}.  This note is only present if the insn has
3687 multiple targets; the last label in the insn (in the highest numbered
3688 insn-field) goes into the @code{JUMP_LABEL} field and does not have a
3689 @code{REG_LABEL_TARGET} note.  @xref{Insns, JUMP_LABEL}.
3690
3691 @findex REG_CROSSING_JUMP
3692 @item REG_CROSSING_JUMP
3693 This insn is an branching instruction (either an unconditional jump or
3694 an indirect jump) which crosses between hot and cold sections, which
3695 could potentially be very far apart in the executable.  The presence
3696 of this note indicates to other optimizations that this branching
3697 instruction should not be ``collapsed'' into a simpler branching
3698 construct.  It is used when the optimization to partition basic blocks
3699 into hot and cold sections is turned on.
3700
3701 @findex REG_SETJMP
3702 @item REG_SETJMP 
3703 Appears attached to each @code{CALL_INSN} to @code{setjmp} or a 
3704 related function.
3705 @end table
3706
3707 The following notes describe attributes of outputs of an insn:
3708
3709 @table @code
3710 @findex REG_EQUIV
3711 @findex REG_EQUAL
3712 @item REG_EQUIV
3713 @itemx REG_EQUAL
3714 This note is only valid on an insn that sets only one register and
3715 indicates that that register will be equal to @var{op} at run time; the
3716 scope of this equivalence differs between the two types of notes.  The
3717 value which the insn explicitly copies into the register may look
3718 different from @var{op}, but they will be equal at run time.  If the
3719 output of the single @code{set} is a @code{strict_low_part} expression,
3720 the note refers to the register that is contained in @code{SUBREG_REG}
3721 of the @code{subreg} expression.
3722
3723 For @code{REG_EQUIV}, the register is equivalent to @var{op} throughout
3724 the entire function, and could validly be replaced in all its
3725 occurrences by @var{op}.  (``Validly'' here refers to the data flow of
3726 the program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
3727 example, when a constant is loaded into a register that is never
3728 assigned any other value, this kind of note is used.
3729
3730 When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a function,
3731 a note of this kind records that the register is equivalent to the stack
3732 slot where the parameter was passed.  Although in this case the register
3733 may be set by other insns, it is still valid to replace the register
3734 by the stack slot throughout the function.
3735
3736 A @code{REG_EQUIV} note is also used on an instruction which copies a
3737 register parameter into a pseudo-register at entry to a function, if
3738 there is a stack slot where that parameter could be stored.  Although
3739 other insns may set the pseudo-register, it is valid for the compiler to
3740 replace the pseudo-register by stack slot throughout the function,
3741 provided the compiler ensures that the stack slot is properly
3742 initialized by making the replacement in the initial copy instruction as
3743 well.  This is used on machines for which the calling convention
3744 allocates stack space for register parameters.  See
3745 @code{REG_PARM_STACK_SPACE} in @ref{Stack Arguments}.
3746
3747 In the case of @code{REG_EQUAL}, the register that is set by this insn
3748 will be equal to @var{op} at run time at the end of this insn but not
3749 necessarily elsewhere in the function.  In this case, @var{op}
3750 is typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence of
3751 insns such as a library call is used to perform an arithmetic operation,
3752 this kind of note is attached to the insn that produces or copies the
3753 final value.
3754
3755 These two notes are used in different ways by the compiler passes.
3756 @code{REG_EQUAL} is used by passes prior to register allocation (such as
3757 common subexpression elimination and loop optimization) to tell them how
3758 to think of that value.  @code{REG_EQUIV} notes are used by register
3759 allocation to indicate that there is an available substitute expression
3760 (either a constant or a @code{mem} expression for the location of a
3761 parameter on the stack) that may be used in place of a register if
3762 insufficient registers are available.
3763
3764 Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
3765 @code{REG_EQUIV} note and are not useful to the early optimization
3766 passes and pseudo registers that are equivalent to a memory location
3767 throughout their entire life, which is not detected until later in
3768 the compilation, all equivalences are initially indicated by an attached
3769 @code{REG_EQUAL} note.  In the early stages of register allocation, a
3770 @code{REG_EQUAL} note is changed into a @code{REG_EQUIV} note if
3771 @var{op} is a constant and the insn represents the only set of its
3772 destination register.
3773
3774 Thus, compiler passes prior to register allocation need only check for
3775 @code{REG_EQUAL} notes and passes subsequent to register allocation
3776 need only check for @code{REG_EQUIV} notes.
3777 @end table
3778
3779 These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs: one
3780 insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which has
3781 the inverse note pointing back to the first insn.
3782
3783 @table @code
3784 @findex REG_CC_SETTER
3785 @findex REG_CC_USER
3786 @item REG_CC_SETTER
3787 @itemx REG_CC_USER
3788 On machines that use @code{cc0}, the insns which set and use @code{cc0}
3789 set and use @code{cc0} are adjacent.  However, when branch delay slot
3790 filling is done, this may no longer be true.  In this case a
3791 @code{REG_CC_USER} note will be placed on the insn setting @code{cc0} to
3792 point to the insn using @code{cc0} and a @code{REG_CC_SETTER} note will
3793 be placed on the insn using @code{cc0} to point to the insn setting
3794 @code{cc0}.
3795 @end table
3796
3797 These values are only used in the @code{LOG_LINKS} field, and indicate
3798 the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
3799 a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
3800 they simply have mode @code{VOIDmode}, and are printed without any
3801 descriptive text.
3802
3803 @table @code
3804 @findex REG_DEP_TRUE
3805 @item REG_DEP_TRUE
3806 This indicates a true dependence (a read after write dependence).
3807
3808 @findex REG_DEP_OUTPUT
3809 @item REG_DEP_OUTPUT
3810 This indicates an output dependence (a write after write dependence).
3811
3812 @findex REG_DEP_ANTI
3813 @item REG_DEP_ANTI
3814 This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
3815
3816 @end table
3817
3818 These notes describe information gathered from gcov profile data.  They
3819 are stored in the @code{REG_NOTES} field of an insn as an
3820 @code{expr_list}.
3821
3822 @table @code
3823 @findex REG_BR_PROB
3824 @item REG_BR_PROB
3825 This is used to specify the ratio of branches to non-branches of a
3826 branch insn according to the profile data.  The value is stored as a
3827 value between 0 and REG_BR_PROB_BASE; larger values indicate a higher
3828 probability that the branch will be taken.
3829
3830 @findex REG_BR_PRED
3831 @item REG_BR_PRED
3832 These notes are found in JUMP insns after delayed branch scheduling
3833 has taken place.  They indicate both the direction and the likelihood
3834 of the JUMP@.  The format is a bitmask of ATTR_FLAG_* values.
3835
3836 @findex REG_FRAME_RELATED_EXPR
3837 @item REG_FRAME_RELATED_EXPR
3838 This is used on an RTX_FRAME_RELATED_P insn wherein the attached expression
3839 is used in place of the actual insn pattern.  This is done in cases where
3840 the pattern is either complex or misleading.
3841 @end table
3842
3843 For convenience, the machine mode in an @code{insn_list} or
3844 @code{expr_list} is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
3845
3846 @findex insn_list
3847 @findex expr_list
3848 The only difference between the expression codes @code{insn_list} and
3849 @code{expr_list} is that the first operand of an @code{insn_list} is
3850 assumed to be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's
3851 unique id; the first operand of an @code{expr_list} is printed in the
3852 ordinary way as an expression.
3853
3854 @node Calls
3855 @section RTL Representation of Function-Call Insns
3856 @cindex calling functions in RTL
3857 @cindex RTL function-call insns
3858 @cindex function-call insns
3859
3860 Insns that call subroutines have the RTL expression code @code{call_insn}.
3861 These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a special
3862 RTL expression code, @code{call}.
3863
3864 @cindex @code{call} usage
3865 A @code{call} expression has two operands, as follows:
3866
3867 @smallexample
3868 (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes})
3869 @end smallexample
3870
3871 @noindent
3872 Here @var{nbytes} is an operand that represents the number of bytes of
3873 argument data being passed to the subroutine, @var{fm} is a machine mode
3874 (which must equal as the definition of the @code{FUNCTION_MODE} macro in
3875 the machine description) and @var{addr} represents the address of the
3876 subroutine.
3877
3878 For a subroutine that returns no value, the @code{call} expression as
3879 shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
3880 also contain @code{use} or @code{clobber} expressions.
3881
3882 @cindex @code{BLKmode}, and function return values
3883 For a subroutine that returns a value whose mode is not @code{BLKmode},
3884 the value is returned in a hard register.  If this register's number is
3885 @var{r}, then the body of the call insn looks like this:
3886
3887 @smallexample
3888 (set (reg:@var{m} @var{r})
3889      (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes}))
3890 @end smallexample
3891
3892 @noindent
3893 This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
3894 appropriate register receives a useful value in this insn.
3895
3896 When a subroutine returns a @code{BLKmode} value, it is handled by
3897 passing to the subroutine the address of a place to store the value.
3898 So the call insn itself does not ``return'' any value, and it has the
3899 same RTL form as a call that returns nothing.
3900
3901 On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
3902 for example to contain the return address.  @code{call_insn} insns
3903 on these machines should have a body which is a @code{parallel}
3904 that contains both the @code{call} expression and @code{clobber}
3905 expressions that indicate which registers are destroyed.  Similarly,
3906 if the call instruction requires some register other than the stack
3907 pointer that is not explicitly mentioned in its RTL, a @code{use}
3908 subexpression should mention that register.
3909
3910 Functions that are called are assumed to modify all registers listed in
3911 the configuration macro @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
3912 Basics}) and, with the exception of @code{const} functions and library
3913 calls, to modify all of memory.
3914
3915 Insns containing just @code{use} expressions directly precede the
3916 @code{call_insn} insn to indicate which registers contain inputs to the
3917 function.  Similarly, if registers other than those in
3918 @code{CALL_USED_REGISTERS} are clobbered by the called function, insns
3919 containing a single @code{clobber} follow immediately after the call to
3920 indicate which registers.
3921
3922 @node Sharing
3923 @section Structure Sharing Assumptions
3924 @cindex sharing of RTL components
3925 @cindex RTL structure sharing assumptions
3926
3927 The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are unique;
3928 there do not exist two distinct objects representing the same value.
3929 In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL expression
3930 object of a certain kind appears in more than one place in the
3931 containing structure.
3932
3933 These assumptions refer to a single function; except for the RTL
3934 objects that describe global variables and external functions,
3935 and a few standard objects such as small integer constants,
3936 no RTL objects are common to two functions.
3937
3938 @itemize @bullet
3939 @cindex @code{reg}, RTL sharing
3940 @item
3941 Each pseudo-register has only a single @code{reg} object to represent it,
3942 and therefore only a single machine mode.
3943
3944 @cindex symbolic label
3945 @cindex @code{symbol_ref}, RTL sharing
3946 @item
3947 For any symbolic label, there is only one @code{symbol_ref} object
3948 referring to it.
3949
3950 @cindex @code{const_int}, RTL sharing
3951 @item
3952 All @code{const_int} expressions with equal values are shared.
3953
3954 @cindex @code{pc}, RTL sharing
3955 @item
3956 There is only one @code{pc} expression.
3957
3958 @cindex @code{cc0}, RTL sharing
3959 @item
3960 There is only one @code{cc0} expression.
3961
3962 @cindex @code{const_double}, RTL sharing
3963 @item
3964 There is only one @code{const_double} expression with value 0 for
3965 each floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
3966
3967 @cindex @code{const_vector}, RTL sharing
3968 @item
3969 There is only one @code{const_vector} expression with value 0 for
3970 each vector mode, be it an integer or a double constant vector.
3971
3972 @cindex @code{label_ref}, RTL sharing
3973 @cindex @code{scratch}, RTL sharing
3974 @item
3975 No @code{label_ref} or @code{scratch} appears in more than one place in
3976 the RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
3977 the insns in the function and assume that each time a @code{label_ref}
3978 or @code{scratch} is seen it is distinct from all others that are seen.
3979
3980 @cindex @code{mem}, RTL sharing
3981 @item
3982 Only one @code{mem} object is normally created for each static
3983 variable or stack slot, so these objects are frequently shared in all
3984 the places they appear.  However, separate but equal objects for these
3985 variables are occasionally made.
3986
3987 @cindex @code{asm_operands}, RTL sharing
3988 @item
3989 When a single @code{asm} statement has multiple output operands, a
3990 distinct @code{asm_operands} expression is made for each output operand.
3991 However, these all share the vector which contains the sequence of input
3992 operands.  This sharing is used later on to test whether two
3993 @code{asm_operands} expressions come from the same statement, so all
3994 optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
3995 vector at all.
3996
3997 @item
3998 No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
3999 except as described above.  Many passes of the compiler rely on this
4000 by assuming that they can modify RTL objects in place without unwanted
4001 side-effects on other insns.
4002
4003 @findex unshare_all_rtl
4004 @item
4005 During initial RTL generation, shared structure is freely introduced.
4006 After all the RTL for a function has been generated, all shared
4007 structure is copied by @code{unshare_all_rtl} in @file{emit-rtl.c},
4008 after which the above rules are guaranteed to be followed.
4009
4010 @findex copy_rtx_if_shared
4011 @item
4012 During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
4013 temporarily.  However, the shared structure is copied before the
4014 combiner is finished with the insn.  This is done by calling
4015 @code{copy_rtx_if_shared}, which is a subroutine of
4016 @code{unshare_all_rtl}.
4017 @end itemize
4018
4019 @node Reading RTL
4020 @section Reading RTL
4021
4022 To read an RTL object from a file, call @code{read_rtx}.  It takes one
4023 argument, a stdio stream, and returns a single RTL object.  This routine
4024 is defined in @file{read-rtl.c}.  It is not available in the compiler
4025 itself, only the various programs that generate the compiler back end
4026 from the machine description.
4027
4028 People frequently have the idea of using RTL stored as text in a file as
4029 an interface between a language front end and the bulk of GCC@.  This
4030 idea is not feasible.
4031
4032 GCC was designed to use RTL internally only.  Correct RTL for a given
4033 program is very dependent on the particular target machine.  And the RTL
4034 does not contain all the information about the program.
4035
4036 The proper way to interface GCC to a new language front end is with
4037 the ``tree'' data structure, described in the files @file{tree.h} and
4038 @file{tree.def}.  The documentation for this structure (@pxref{Trees})
4039 is incomplete.