Sync usage with man page.
[netbsd-mini2440.git] / gnu / dist / gcc4 / gcc / doc / rtl.texi
blob5fc134dc11b7cb8bcfe81393fe64b88c06c00732
1 @c Copyright (C) 1988, 1989, 1992, 1994, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002,
2 @c 2003, 2004, 2005
3 @c Free Software Foundation, Inc.
4 @c This is part of the GCC manual.
5 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
7 @node RTL
8 @chapter RTL Representation
9 @cindex RTL representation
10 @cindex representation of RTL
11 @cindex Register Transfer Language (RTL)
13 Most of the work of the compiler is done on an intermediate representation
14 called register transfer language.  In this language, the instructions to be
15 output are described, pretty much one by one, in an algebraic form that
16 describes what the instruction does.
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.
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
47 @node RTL Objects
48 @section RTL Object Types
49 @cindex RTL object types
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}.
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.
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.
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.
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.
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.
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})}.
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.
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).
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}.
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)}.
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
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:
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}.
150 @item RTX_CONST_OBJ
151 An RTX code that represents a constant object.  @code{HIGH} is also
152 included in this class.
154 @item RTX_COMPARE
155 An RTX code for a non-symmetric comparison, such as @code{GEU} or
156 @code{LT}.
158 @item RTX_COMM_COMPARE
159 An RTX code for a symmetric (commutative) comparison, such as @code{EQ}
160 or @code{ORDERED}.
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.
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{<}.
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}.
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}.
182 @item RTX_TERNARY
183 An RTX code for other three input operations.  Currently only
184 @code{IF_THEN_ELSE} and @code{VEC_MERGE}.
186 @item RTX_INSN
187 An RTX code for an entire instruction:  @code{INSN}, @code{JUMP_INSN}, and
188 @code{CALL_INSN}.  @xref{Insns}.
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.
194 @item RTX_AUTOINC
195 An RTX code for an auto-increment addressing mode, such as
196 @code{POST_INC}.
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
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}.
213 @cindex RTL format characters
214 These are the most commonly used format characters:
216 @table @code
217 @item e
218 An expression (actually a pointer to an expression).
220 @item i
221 An integer.
223 @item w
224 A wide integer.
226 @item s
227 A string.
229 @item E
230 A vector of expressions.
231 @end table
233 A few other format characters are used occasionally:
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.
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.
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.
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.
257 @item B
258 @samp{B} indicates a pointer to basic block structure.
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
266 There are macros to get the number of operands and the format
267 of an expression code:
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}.
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
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}.
282 @table @code
283 @item 1
284 All codes of this class have format @code{e}.
286 @item <
287 @itemx c
288 @itemx 2
289 All codes of these classes have format @code{ee}.
291 @item b
292 @itemx 3
293 All codes of these classes have format @code{eee}.
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}.
300 @item o
301 @itemx m
302 @itemx x
303 You can make no assumptions about the format of these codes.
304 @end table
306 @node Accessors
307 @section Access to Operands
308 @cindex accessors
309 @cindex access to operands
310 @cindex operand access
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,
321 @smallexample
322 XEXP (@var{x}, 2)
323 @end smallexample
325 @noindent
326 accesses operand 2 of expression @var{x}, as an expression.
328 @smallexample
329 XINT (@var{x}, 2)
330 @end smallexample
332 @noindent
333 accesses the same operand as an integer.  @code{XSTR}, used in the same
334 fashion, would access it as a string.
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.
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.
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.
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}.
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}.
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@.
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
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.
382 @node Special Accessors
383 @section Access to Special Operands
384 @cindex access to special operands
386 Some RTL nodes have special annotations associated with them.
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}.
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.
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.
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.
420 @findex MEM_ALIGN
421 @item MEM_ALIGN (@var{x})
422 The known alignment in bits of the memory reference.
423 @end table
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.
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.
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
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.
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.
458 @findex SYMBOL_REF_FLAGS
459 @item SYMBOL_REF_FLAGS (@var{x})
460 In a @code{symbol_ref}, this is used to communicate various predicates
461 about the symbol.  Some of these are common enough to be computed by
462 common code, some are specific to the target.  The common bits are:
464 @table @code
465 @findex SYMBOL_REF_FUNCTION_P
466 @findex SYMBOL_FLAG_FUNCTION
467 @item SYMBOL_FLAG_FUNCTION
468 Set if the symbol refers to a function.
470 @findex SYMBOL_REF_LOCAL_P
471 @findex SYMBOL_FLAG_LOCAL
472 @item SYMBOL_FLAG_LOCAL
473 Set if the symbol is local to this ``module''.
474 See @code{TARGET_BINDS_LOCAL_P}.
476 @findex SYMBOL_REF_EXTERNAL_P
477 @findex SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
478 @item SYMBOL_FLAG_EXTERNAL
479 Set if this symbol is not defined in this translation unit.
480 Note that this is not the inverse of @code{SYMBOL_FLAG_LOCAL}.
482 @findex SYMBOL_REF_SMALL_P
483 @findex SYMBOL_FLAG_SMALL
484 @item SYMBOL_FLAG_SMALL
485 Set if the symbol is located in the small data section.
486 See @code{TARGET_IN_SMALL_DATA_P}.
488 @findex SYMBOL_FLAG_TLS_SHIFT
489 @findex SYMBOL_REF_TLS_MODEL
490 @item SYMBOL_REF_TLS_MODEL (@var{x})
491 This is a multi-bit field accessor that returns the @code{tls_model}
492 to be used for a thread-local storage symbol.  It returns zero for
493 non-thread-local symbols.
494 @end table
496 Bits beginning with @code{SYMBOL_FLAG_MACH_DEP} are available for
497 the target's use.
498 @end table
499 @end table
501 @node Flags
502 @section Flags in an RTL Expression
503 @cindex flags in RTL expression
505 RTL expressions contain several flags (one-bit bit-fields)
506 that are used in certain types of expression.  Most often they
507 are accessed with the following macros, which expand into lvalues.
509 @table @code
510 @findex CONSTANT_POOL_ADDRESS_P
511 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/u}
512 @cindex @code{unchanging}, in @code{symbol_ref}
513 @item CONSTANT_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
514 Nonzero in a @code{symbol_ref} if it refers to part of the current
515 function's constant pool.  For most targets these addresses are in a
516 @code{.rodata} section entirely separate from the function, but for
517 some targets the addresses are close to the beginning of the function.
518 In either case GCC assumes these addresses can be addressed directly,
519 perhaps with the help of base registers.
520 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
522 @findex CONST_OR_PURE_CALL_P
523 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
524 @cindex @code{unchanging}, in @code{call_insn}
525 @item CONST_OR_PURE_CALL_P (@var{x})
526 In a @code{call_insn}, @code{note}, or an @code{expr_list} for notes,
527 indicates that the insn represents a call to a const or pure function.
528 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
530 @findex INSN_ANNULLED_BRANCH_P
531 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/u}
532 @cindex @code{call_insn} and @samp{/u}
533 @cindex @code{insn} and @samp{/u}
534 @cindex @code{unchanging}, in @code{jump_insn}, @code{call_insn} and @code{insn}
535 @item INSN_ANNULLED_BRANCH_P (@var{x})
536 In a @code{jump_insn}, @code{call_insn}, or @code{insn} indicates
537 that the branch is an annulling one.  See the discussion under
538 @code{sequence} below.  Stored in the @code{unchanging} field and
539 printed as @samp{/u}.
541 @findex INSN_DELETED_P
542 @cindex @code{insn} and @samp{/v}
543 @cindex @code{call_insn} and @samp{/v}
544 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/v}
545 @cindex @code{code_label} and @samp{/v}
546 @cindex @code{barrier} and @samp{/v}
547 @cindex @code{note} and @samp{/v}
548 @cindex @code{volatil}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label}, @code{barrier}, and @code{note}
549 @item INSN_DELETED_P (@var{x})
550 In an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{code_label},
551 @code{barrier}, or @code{note},
552 nonzero if the insn has been deleted.  Stored in the
553 @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
555 @findex INSN_FROM_TARGET_P
556 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
557 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
558 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
559 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn} and @code{jump_insn} and @code{call_insn}
560 @item INSN_FROM_TARGET_P (@var{x})
561 In an @code{insn} or @code{jump_insn} or @code{call_insn} in a delay
562 slot of a branch, indicates that the insn
563 is from the target of the branch.  If the branch insn has
564 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} set, this insn will only be executed if
565 the branch is taken.  For annulled branches with
566 @code{INSN_FROM_TARGET_P} clear, the insn will be executed only if the
567 branch is not taken.  When @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is not set,
568 this insn will always be executed.  Stored in the @code{in_struct}
569 field and printed as @samp{/s}.
571 @findex LABEL_OUTSIDE_LOOP_P
572 @cindex @code{label_ref} and @samp{/s}
573 @cindex @code{in_struct}, in @code{label_ref}
574 @item LABEL_OUTSIDE_LOOP_P (@var{x})
575 In @code{label_ref} expressions, nonzero if this is a reference to a
576 label that is outside the innermost loop containing the reference to the
577 label.  Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
579 @findex LABEL_PRESERVE_P
580 @cindex @code{code_label} and @samp{/i}
581 @cindex @code{note} and @samp{/i}
582 @cindex @code{in_struct}, in @code{code_label} and @code{note}
583 @item LABEL_PRESERVE_P (@var{x})
584 In a @code{code_label} or @code{note}, indicates that the label is referenced by
585 code or data not visible to the RTL of a given function.
586 Labels referenced by a non-local goto will have this bit set.  Stored
587 in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
589 @findex LABEL_REF_NONLOCAL_P
590 @cindex @code{label_ref} and @samp{/v}
591 @cindex @code{reg_label} and @samp{/v}
592 @cindex @code{volatil}, in @code{label_ref} and @code{reg_label}
593 @item LABEL_REF_NONLOCAL_P (@var{x})
594 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, nonzero if this is
595 a reference to a non-local label.
596 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
598 @findex MEM_IN_STRUCT_P
599 @cindex @code{mem} and @samp{/s}
600 @cindex @code{in_struct}, in @code{mem}
601 @item MEM_IN_STRUCT_P (@var{x})
602 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to an entire structure,
603 union or array, or to a component of one.  Zero for references to a
604 scalar variable or through a pointer to a scalar.  If both this flag and
605 @code{MEM_SCALAR_P} are clear, then we don't know whether this @code{mem}
606 is in a structure or not.  Both flags should never be simultaneously set.
607 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
609 @findex MEM_KEEP_ALIAS_SET_P
610 @cindex @code{mem} and @samp{/j}
611 @cindex @code{jump}, in @code{mem}
612 @item MEM_KEEP_ALIAS_SET_P (@var{x})
613 In @code{mem} expressions, 1 if we should keep the alias set for this
614 mem unchanged when we access a component.  Set to 1, for example, when we
615 are already in a non-addressable component of an aggregate.
616 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
618 @findex MEM_SCALAR_P
619 @cindex @code{mem} and @samp{/i}
620 @cindex @code{return_val}, in @code{mem}
621 @item MEM_SCALAR_P (@var{x})
622 In @code{mem} expressions, nonzero for reference to a scalar known not
623 to be a member of a structure, union, or array.  Zero for such
624 references and for indirections through pointers, even pointers pointing
625 to scalar types.  If both this flag and @code{MEM_IN_STRUCT_P} are clear,
626 then we don't know whether this @code{mem} is in a structure or not.
627 Both flags should never be simultaneously set.
628 Stored in the @code{return_val} field and printed as @samp{/i}.
630 @findex MEM_VOLATILE_P
631 @cindex @code{mem} and @samp{/v}
632 @cindex @code{asm_input} and @samp{/v}
633 @cindex @code{asm_operands} and @samp{/v}
634 @cindex @code{volatil}, in @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input}
635 @item MEM_VOLATILE_P (@var{x})
636 In @code{mem}, @code{asm_operands}, and @code{asm_input} expressions,
637 nonzero for volatile memory references.
638 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
640 @findex MEM_NOTRAP_P
641 @cindex @code{mem} and @samp{/c}
642 @cindex @code{call}, in @code{mem}
643 @item MEM_NOTRAP_P (@var{x})
644 In @code{mem}, nonzero for memory references that will not trap.
645 Stored in the @code{call} field and printed as @samp{/c}.
647 @findex MEM_POINTER
648 @cindex @code{mem} and @samp{/f}
649 @cindex @code{frame_related}, in @code{mem}
650 @item MEM_POINTER (@var{x})
651 Nonzero in a @code{mem} if the memory reference holds a pointer.
652 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
654 @findex REG_FUNCTION_VALUE_P
655 @cindex @code{reg} and @samp{/i}
656 @cindex @code{return_val}, in @code{reg}
657 @item REG_FUNCTION_VALUE_P (@var{x})
658 Nonzero in a @code{reg} if it is the place in which this function's
659 value is going to be returned.  (This happens only in a hard
660 register.)  Stored in the @code{return_val} field and printed as
661 @samp{/i}.
663 @findex REG_POINTER
664 @cindex @code{reg} and @samp{/f}
665 @cindex @code{frame_related}, in @code{reg}
666 @item REG_POINTER (@var{x})
667 Nonzero in a @code{reg} if the register holds a pointer.  Stored in the
668 @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
670 @findex REG_USERVAR_P
671 @cindex @code{reg} and @samp{/v}
672 @cindex @code{volatil}, in @code{reg}
673 @item REG_USERVAR_P (@var{x})
674 In a @code{reg}, nonzero if it corresponds to a variable present in
675 the user's source code.  Zero for temporaries generated internally by
676 the compiler.  Stored in the @code{volatil} field and printed as
677 @samp{/v}.
679 The same hard register may be used also for collecting the values of
680 functions called by this one, but @code{REG_FUNCTION_VALUE_P} is zero
681 in this kind of use.
683 @findex RTX_FRAME_RELATED_P
684 @cindex @code{insn} and @samp{/f}
685 @cindex @code{call_insn} and @samp{/f}
686 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/f}
687 @cindex @code{barrier} and @samp{/f}
688 @cindex @code{set} and @samp{/f}
689 @cindex @code{frame_related}, in @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn}, @code{barrier}, and @code{set}
690 @item RTX_FRAME_RELATED_P (@var{x})
691 Nonzero in an @code{insn}, @code{call_insn}, @code{jump_insn},
692 @code{barrier}, or @code{set} which is part of a function prologue
693 and sets the stack pointer, sets the frame pointer, or saves a register.
694 This flag should also be set on an instruction that sets up a temporary
695 register to use in place of the frame pointer.
696 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
698 In particular, on RISC targets where there are limits on the sizes of
699 immediate constants, it is sometimes impossible to reach the register
700 save area directly from the stack pointer.  In that case, a temporary
701 register is used that is near enough to the register save area, and the
702 Canonical Frame Address, i.e., DWARF2's logical frame pointer, register
703 must (temporarily) be changed to be this temporary register.  So, the
704 instruction that sets this temporary register must be marked as
705 @code{RTX_FRAME_RELATED_P}.
707 If the marked instruction is overly complex (defined in terms of what
708 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle), you will also have to
709 create a @code{REG_FRAME_RELATED_EXPR} note and attach it to the
710 instruction.  This note should contain a simple expression of the
711 computation performed by this instruction, i.e., one that
712 @code{dwarf2out_frame_debug_expr} can handle.
714 This flag is required for exception handling support on targets with RTL
715 prologues.
717 @findex MEM_READONLY_P
718 @cindex @code{mem} and @samp{/u}
719 @cindex @code{unchanging}, in @code{mem}
720 @item MEM_READONLY_P (@var{x})
721 Nonzero in a @code{mem}, if the memory is statically allocated and read-only.
723 Read-only in this context means never modified during the lifetime of the
724 program, not necessarily in ROM or in write-disabled pages.  A common
725 example of the later is a shared library's global offset table.  This
726 table is initialized by the runtime loader, so the memory is technically
727 writable, but after control is transfered from the runtime loader to the
728 application, this memory will never be subsequently modified.
730 Stored in the @code{unchanging} field and printed as @samp{/u}.
732 @findex SCHED_GROUP_P
733 @cindex @code{insn} and @samp{/s}
734 @cindex @code{call_insn} and @samp{/s}
735 @cindex @code{jump_insn} and @samp{/s}
736 @cindex @code{in_struct}, in @code{insn}, @code{jump_insn} and @code{call_insn}
737 @item SCHED_GROUP_P (@var{x})
738 During instruction scheduling, in an @code{insn}, @code{call_insn} or
739 @code{jump_insn}, indicates that the
740 previous insn must be scheduled together with this insn.  This is used to
741 ensure that certain groups of instructions will not be split up by the
742 instruction scheduling pass, for example, @code{use} insns before
743 a @code{call_insn} may not be separated from the @code{call_insn}.
744 Stored in the @code{in_struct} field and printed as @samp{/s}.
746 @findex SET_IS_RETURN_P
747 @cindex @code{insn} and @samp{/j}
748 @cindex @code{jump}, in @code{insn}
749 @item SET_IS_RETURN_P (@var{x})
750 For a @code{set}, nonzero if it is for a return.
751 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
753 @findex SIBLING_CALL_P
754 @cindex @code{call_insn} and @samp{/j}
755 @cindex @code{jump}, in @code{call_insn}
756 @item SIBLING_CALL_P (@var{x})
757 For a @code{call_insn}, nonzero if the insn is a sibling call.
758 Stored in the @code{jump} field and printed as @samp{/j}.
760 @findex STRING_POOL_ADDRESS_P
761 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/f}
762 @cindex @code{frame_related}, in @code{symbol_ref}
763 @item STRING_POOL_ADDRESS_P (@var{x})
764 For a @code{symbol_ref} expression, nonzero if it addresses this function's
765 string constant pool.
766 Stored in the @code{frame_related} field and printed as @samp{/f}.
768 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P
769 @cindex @code{subreg} and @samp{/u} and @samp{/v}
770 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
771 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
772 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_P (@var{x})
773 Returns a value greater then zero for a @code{subreg} that has
774 @code{SUBREG_PROMOTED_VAR_P} nonzero if the object being referenced is kept
775 zero-extended, zero if it is kept sign-extended, and less then zero if it is
776 extended some other way via the @code{ptr_extend} instruction.
777 Stored in the @code{unchanging}
778 field and @code{volatil} field, printed as @samp{/u} and @samp{/v}.
779 This macro may only be used to get the value it may not be used to change
780 the value.  Use @code{SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET} to change the value.
782 @findex SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET
783 @cindex @code{subreg} and @samp{/u}
784 @cindex @code{unchanging}, in @code{subreg}
785 @cindex @code{volatil}, in @code{subreg}
786 @item SUBREG_PROMOTED_UNSIGNED_SET (@var{x})
787 Set the @code{unchanging} and @code{volatil} fields in a @code{subreg}
788 to reflect zero, sign, or other extension.  If @code{volatil} is
789 zero, then @code{unchanging} as nonzero means zero extension and as
790 zero means sign extension.  If @code{volatil} is nonzero then some
791 other type of extension was done via the @code{ptr_extend} instruction.
793 @findex SUBREG_PROMOTED_VAR_P
794 @cindex @code{subreg} and @samp{/s}
795 @cindex @code{in_struct}, in @code{subreg}
796 @item SUBREG_PROMOTED_VAR_P (@var{x})
797 Nonzero in a @code{subreg} if it was made when accessing an object that
798 was promoted to a wider mode in accord with the @code{PROMOTED_MODE} machine
799 description macro (@pxref{Storage Layout}).  In this case, the mode of
800 the @code{subreg} is the declared mode of the object and the mode of
801 @code{SUBREG_REG} is the mode of the register that holds the object.
802 Promoted variables are always either sign- or zero-extended to the wider
803 mode on every assignment.  Stored in the @code{in_struct} field and
804 printed as @samp{/s}.
806 @findex SYMBOL_REF_USED
807 @cindex @code{used}, in @code{symbol_ref}
808 @item SYMBOL_REF_USED (@var{x})
809 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been used.  This is
810 normally only used to ensure that @var{x} is only declared external
811 once.  Stored in the @code{used} field.
813 @findex SYMBOL_REF_WEAK
814 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/i}
815 @cindex @code{return_val}, in @code{symbol_ref}
816 @item SYMBOL_REF_WEAK (@var{x})
817 In a @code{symbol_ref}, indicates that @var{x} has been declared weak.
818 Stored in the @code{return_val} field and printed as @samp{/i}.
820 @findex SYMBOL_REF_FLAG
821 @cindex @code{symbol_ref} and @samp{/v}
822 @cindex @code{volatil}, in @code{symbol_ref}
823 @item SYMBOL_REF_FLAG (@var{x})
824 In a @code{symbol_ref}, this is used as a flag for machine-specific purposes.
825 Stored in the @code{volatil} field and printed as @samp{/v}.
827 Most uses of @code{SYMBOL_REF_FLAG} are historic and may be subsumed
828 by @code{SYMBOL_REF_FLAGS}.  Certainly use of @code{SYMBOL_REF_FLAGS}
829 is mandatory if the target requires more than one bit of storage.
830 @end table
832 These are the fields to which the above macros refer:
834 @table @code
835 @findex call
836 @cindex @samp{/c} in RTL dump
837 @item call
838 In a @code{mem}, 1 means that the memory reference will not trap.
840 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/c}.
842 @findex frame_related
843 @cindex @samp{/f} in RTL dump
844 @item frame_related
845 In an @code{insn} or @code{set} expression, 1 means that it is part of
846 a function prologue and sets the stack pointer, sets the frame pointer,
847 saves a register, or sets up a temporary register to use in place of the
848 frame pointer.
850 In @code{reg} expressions, 1 means that the register holds a pointer.
852 In @code{mem} expressions, 1 means that the memory reference holds a pointer.
854 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means that the reference addresses
855 this function's string constant pool.
857 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/f}.
859 @findex in_struct
860 @cindex @samp{/s} in RTL dump
861 @item in_struct
862 In @code{mem} expressions, it is 1 if the memory datum referred to is
863 all or part of a structure or array; 0 if it is (or might be) a scalar
864 variable.  A reference through a C pointer has 0 because the pointer
865 might point to a scalar variable.  This information allows the compiler
866 to determine something about possible cases of aliasing.
868 In @code{reg} expressions, it is 1 if the register has its entire life
869 contained within the test expression of some loop.
871 In @code{subreg} expressions, 1 means that the @code{subreg} is accessing
872 an object that has had its mode promoted from a wider mode.
874 In @code{label_ref} expressions, 1 means that the referenced label is
875 outside the innermost loop containing the insn in which the @code{label_ref}
876 was found.
878 In @code{code_label} expressions, it is 1 if the label may never be deleted.
879 This is used for labels which are the target of non-local gotos.  Such a
880 label that would have been deleted is replaced with a @code{note} of type
881 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
883 In an @code{insn} during dead-code elimination, 1 means that the insn is
884 dead code.
886 In an @code{insn} or @code{jump_insn} during reorg for an insn in the
887 delay slot of a branch,
888 1 means that this insn is from the target of the branch.
890 In an @code{insn} during instruction scheduling, 1 means that this insn
891 must be scheduled as part of a group together with the previous insn.
893 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/s}.
895 @findex return_val
896 @cindex @samp{/i} in RTL dump
897 @item return_val
898 In @code{reg} expressions, 1 means the register contains
899 the value to be returned by the current function.  On
900 machines that pass parameters in registers, the same register number
901 may be used for parameters as well, but this flag is not set on such
902 uses.
904 In @code{mem} expressions, 1 means the memory reference is to a scalar
905 known not to be a member of a structure, union, or array.
907 In @code{symbol_ref} expressions, 1 means the referenced symbol is weak.
909 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/i}.
911 @findex jump
912 @cindex @samp{/j} in RTL dump
913 @item jump
914 In a @code{mem} expression, 1 means we should keep the alias set for this
915 mem unchanged when we access a component.
917 In a @code{set}, 1 means it is for a return.
919 In a @code{call_insn}, 1 means it is a sibling call.
921 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/j}.
923 @findex unchanging
924 @cindex @samp{/u} in RTL dump
925 @item unchanging
926 In @code{reg} and @code{mem} expressions, 1 means
927 that the value of the expression never changes.
929 In @code{subreg} expressions, it is 1 if the @code{subreg} references an
930 unsigned object whose mode has been promoted to a wider mode.
932 In an @code{insn} or @code{jump_insn} in the delay slot of a branch
933 instruction, 1 means an annulling branch should be used.
935 In a @code{symbol_ref} expression, 1 means that this symbol addresses
936 something in the per-function constant pool.
938 In a @code{call_insn}, @code{note}, or an @code{expr_list} of notes,
939 1 means that this instruction is a call to a const or pure function.
941 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/u}.
943 @findex used
944 @item used
945 This flag is used directly (without an access macro) at the end of RTL
946 generation for a function, to count the number of times an expression
947 appears in insns.  Expressions that appear more than once are copied,
948 according to the rules for shared structure (@pxref{Sharing}).
950 For a @code{reg}, it is used directly (without an access macro) by the
951 leaf register renumbering code to ensure that each register is only
952 renumbered once.
954 In a @code{symbol_ref}, it indicates that an external declaration for
955 the symbol has already been written.
957 @findex volatil
958 @cindex @samp{/v} in RTL dump
959 @item volatil
960 @cindex volatile memory references
961 In a @code{mem}, @code{asm_operands}, or @code{asm_input}
962 expression, it is 1 if the memory
963 reference is volatile.  Volatile memory references may not be deleted,
964 reordered or combined.
966 In a @code{symbol_ref} expression, it is used for machine-specific
967 purposes.
969 In a @code{reg} expression, it is 1 if the value is a user-level variable.
970 0 indicates an internal compiler temporary.
972 In an @code{insn}, 1 means the insn has been deleted.
974 In @code{label_ref} and @code{reg_label} expressions, 1 means a reference
975 to a non-local label.
977 In an RTL dump, this flag is represented as @samp{/v}.
978 @end table
980 @node Machine Modes
981 @section Machine Modes
982 @cindex machine modes
984 @findex enum machine_mode
985 A machine mode describes a size of data object and the representation used
986 for it.  In the C code, machine modes are represented by an enumeration
987 type, @code{enum machine_mode}, defined in @file{machmode.def}.  Each RTL
988 expression has room for a machine mode and so do certain kinds of tree
989 expressions (declarations and types, to be precise).
991 In debugging dumps and machine descriptions, the machine mode of an RTL
992 expression is written after the expression code with a colon to separate
993 them.  The letters @samp{mode} which appear at the end of each machine mode
994 name are omitted.  For example, @code{(reg:SI 38)} is a @code{reg}
995 expression with machine mode @code{SImode}.  If the mode is
996 @code{VOIDmode}, it is not written at all.
998 Here is a table of machine modes.  The term ``byte'' below refers to an
999 object of @code{BITS_PER_UNIT} bits (@pxref{Storage Layout}).
1001 @table @code
1002 @findex BImode
1003 @item BImode
1004 ``Bit'' mode represents a single bit, for predicate registers.
1006 @findex QImode
1007 @item QImode
1008 ``Quarter-Integer'' mode represents a single byte treated as an integer.
1010 @findex HImode
1011 @item HImode
1012 ``Half-Integer'' mode represents a two-byte integer.
1014 @findex PSImode
1015 @item PSImode
1016 ``Partial Single Integer'' mode represents an integer which occupies
1017 four bytes but which doesn't really use all four.  On some machines,
1018 this is the right mode to use for pointers.
1020 @findex SImode
1021 @item SImode
1022 ``Single Integer'' mode represents a four-byte integer.
1024 @findex PDImode
1025 @item PDImode
1026 ``Partial Double Integer'' mode represents an integer which occupies
1027 eight bytes but which doesn't really use all eight.  On some machines,
1028 this is the right mode to use for certain pointers.
1030 @findex DImode
1031 @item DImode
1032 ``Double Integer'' mode represents an eight-byte integer.
1034 @findex TImode
1035 @item TImode
1036 ``Tetra Integer'' (?) mode represents a sixteen-byte integer.
1038 @findex OImode
1039 @item OImode
1040 ``Octa Integer'' (?) mode represents a thirty-two-byte integer.
1042 @findex QFmode
1043 @item QFmode
1044 ``Quarter-Floating'' mode represents a quarter-precision (single byte)
1045 floating point number.
1047 @findex HFmode
1048 @item HFmode
1049 ``Half-Floating'' mode represents a half-precision (two byte) floating
1050 point number.
1052 @findex TQFmode
1053 @item TQFmode
1054 ``Three-Quarter-Floating'' (?) mode represents a three-quarter-precision
1055 (three byte) floating point number.
1057 @findex SFmode
1058 @item SFmode
1059 ``Single Floating'' mode represents a four byte floating point number.
1060 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1061 this is a single-precision IEEE floating point number; it can also be
1062 used for double-precision (on processors with 16-bit bytes) and
1063 single-precision VAX and IBM types.
1065 @findex DFmode
1066 @item DFmode
1067 ``Double Floating'' mode represents an eight byte floating point number.
1068 In the common case, of a processor with IEEE arithmetic and 8-bit bytes,
1069 this is a double-precision IEEE floating point number.
1071 @findex XFmode
1072 @item XFmode
1073 ``Extended Floating'' mode represents an IEEE extended floating point
1074 number.  This mode only has 80 meaningful bits (ten bytes).  Some
1075 processors require such numbers to be padded to twelve bytes, others
1076 to sixteen; this mode is used for either.
1078 @findex TFmode
1079 @item TFmode
1080 ``Tetra Floating'' mode represents a sixteen byte floating point number
1081 all 128 of whose bits are meaningful.  One common use is the
1082 IEEE quad-precision format.
1084 @findex CCmode
1085 @item CCmode
1086 ``Condition Code'' mode represents the value of a condition code, which
1087 is a machine-specific set of bits used to represent the result of a
1088 comparison operation.  Other machine-specific modes may also be used for
1089 the condition code.  These modes are not used on machines that use
1090 @code{cc0} (see @pxref{Condition Code}).
1092 @findex BLKmode
1093 @item BLKmode
1094 ``Block'' mode represents values that are aggregates to which none of
1095 the other modes apply.  In RTL, only memory references can have this mode,
1096 and only if they appear in string-move or vector instructions.  On machines
1097 which have no such instructions, @code{BLKmode} will not appear in RTL@.
1099 @findex VOIDmode
1100 @item VOIDmode
1101 Void mode means the absence of a mode or an unspecified mode.
1102 For example, RTL expressions of code @code{const_int} have mode
1103 @code{VOIDmode} because they can be taken to have whatever mode the context
1104 requires.  In debugging dumps of RTL, @code{VOIDmode} is expressed by
1105 the absence of any mode.
1107 @findex QCmode
1108 @findex HCmode
1109 @findex SCmode
1110 @findex DCmode
1111 @findex XCmode
1112 @findex TCmode
1113 @item QCmode, HCmode, SCmode, DCmode, XCmode, TCmode
1114 These modes stand for a complex number represented as a pair of floating
1115 point values.  The floating point values are in @code{QFmode},
1116 @code{HFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode}, @code{XFmode}, and
1117 @code{TFmode}, respectively.
1119 @findex CQImode
1120 @findex CHImode
1121 @findex CSImode
1122 @findex CDImode
1123 @findex CTImode
1124 @findex COImode
1125 @item CQImode, CHImode, CSImode, CDImode, CTImode, COImode
1126 These modes stand for a complex number represented as a pair of integer
1127 values.  The integer values are in @code{QImode}, @code{HImode},
1128 @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and @code{OImode},
1129 respectively.
1130 @end table
1132 The machine description defines @code{Pmode} as a C macro which expands
1133 into the machine mode used for addresses.  Normally this is the mode
1134 whose size is @code{BITS_PER_WORD}, @code{SImode} on 32-bit machines.
1136 The only modes which a machine description @i{must} support are
1137 @code{QImode}, and the modes corresponding to @code{BITS_PER_WORD},
1138 @code{FLOAT_TYPE_SIZE} and @code{DOUBLE_TYPE_SIZE}.
1139 The compiler will attempt to use @code{DImode} for 8-byte structures and
1140 unions, but this can be prevented by overriding the definition of
1141 @code{MAX_FIXED_MODE_SIZE}.  Alternatively, you can have the compiler
1142 use @code{TImode} for 16-byte structures and unions.  Likewise, you can
1143 arrange for the C type @code{short int} to avoid using @code{HImode}.
1145 @cindex mode classes
1146 Very few explicit references to machine modes remain in the compiler and
1147 these few references will soon be removed.  Instead, the machine modes
1148 are divided into mode classes.  These are represented by the enumeration
1149 type @code{enum mode_class} defined in @file{machmode.h}.  The possible
1150 mode classes are:
1152 @table @code
1153 @findex MODE_INT
1154 @item MODE_INT
1155 Integer modes.  By default these are @code{BImode}, @code{QImode},
1156 @code{HImode}, @code{SImode}, @code{DImode}, @code{TImode}, and
1157 @code{OImode}.
1159 @findex MODE_PARTIAL_INT
1160 @item MODE_PARTIAL_INT
1161 The ``partial integer'' modes, @code{PQImode}, @code{PHImode},
1162 @code{PSImode} and @code{PDImode}.
1164 @findex MODE_FLOAT
1165 @item MODE_FLOAT
1166 Floating point modes.  By default these are @code{QFmode},
1167 @code{HFmode}, @code{TQFmode}, @code{SFmode}, @code{DFmode},
1168 @code{XFmode} and @code{TFmode}.
1170 @findex MODE_COMPLEX_INT
1171 @item MODE_COMPLEX_INT
1172 Complex integer modes.  (These are not currently implemented).
1174 @findex MODE_COMPLEX_FLOAT
1175 @item MODE_COMPLEX_FLOAT
1176 Complex floating point modes.  By default these are @code{QCmode},
1177 @code{HCmode}, @code{SCmode}, @code{DCmode}, @code{XCmode}, and
1178 @code{TCmode}.
1180 @findex MODE_FUNCTION
1181 @item MODE_FUNCTION
1182 Algol or Pascal function variables including a static chain.
1183 (These are not currently implemented).
1185 @findex MODE_CC
1186 @item MODE_CC
1187 Modes representing condition code values.  These are @code{CCmode} plus
1188 any @code{CC_MODE} modes listed in the @file{@var{machine}-modes.def}.  
1189 @xref{Jump Patterns},
1190 also see @ref{Condition Code}.
1192 @findex MODE_RANDOM
1193 @item MODE_RANDOM
1194 This is a catchall mode class for modes which don't fit into the above
1195 classes.  Currently @code{VOIDmode} and @code{BLKmode} are in
1196 @code{MODE_RANDOM}.
1197 @end table
1199 Here are some C macros that relate to machine modes:
1201 @table @code
1202 @findex GET_MODE
1203 @item GET_MODE (@var{x})
1204 Returns the machine mode of the RTX @var{x}.
1206 @findex PUT_MODE
1207 @item PUT_MODE (@var{x}, @var{newmode})
1208 Alters the machine mode of the RTX @var{x} to be @var{newmode}.
1210 @findex NUM_MACHINE_MODES
1211 @item NUM_MACHINE_MODES
1212 Stands for the number of machine modes available on the target
1213 machine.  This is one greater than the largest numeric value of any
1214 machine mode.
1216 @findex GET_MODE_NAME
1217 @item GET_MODE_NAME (@var{m})
1218 Returns the name of mode @var{m} as a string.
1220 @findex GET_MODE_CLASS
1221 @item GET_MODE_CLASS (@var{m})
1222 Returns the mode class of mode @var{m}.
1224 @findex GET_MODE_WIDER_MODE
1225 @item GET_MODE_WIDER_MODE (@var{m})
1226 Returns the next wider natural mode.  For example, the expression
1227 @code{GET_MODE_WIDER_MODE (QImode)} returns @code{HImode}.
1229 @findex GET_MODE_SIZE
1230 @item GET_MODE_SIZE (@var{m})
1231 Returns the size in bytes of a datum of mode @var{m}.
1233 @findex GET_MODE_BITSIZE
1234 @item GET_MODE_BITSIZE (@var{m})
1235 Returns the size in bits of a datum of mode @var{m}.
1237 @findex GET_MODE_MASK
1238 @item GET_MODE_MASK (@var{m})
1239 Returns a bitmask containing 1 for all bits in a word that fit within
1240 mode @var{m}.  This macro can only be used for modes whose bitsize is
1241 less than or equal to @code{HOST_BITS_PER_INT}.
1243 @findex GET_MODE_ALIGNMENT
1244 @item GET_MODE_ALIGNMENT (@var{m})
1245 Return the required alignment, in bits, for an object of mode @var{m}.
1247 @findex GET_MODE_UNIT_SIZE
1248 @item GET_MODE_UNIT_SIZE (@var{m})
1249 Returns the size in bytes of the subunits of a datum of mode @var{m}.
1250 This is the same as @code{GET_MODE_SIZE} except in the case of complex
1251 modes.  For them, the unit size is the size of the real or imaginary
1252 part.
1254 @findex GET_MODE_NUNITS
1255 @item GET_MODE_NUNITS (@var{m})
1256 Returns the number of units contained in a mode, i.e.,
1257 @code{GET_MODE_SIZE} divided by @code{GET_MODE_UNIT_SIZE}.
1259 @findex GET_CLASS_NARROWEST_MODE
1260 @item GET_CLASS_NARROWEST_MODE (@var{c})
1261 Returns the narrowest mode in mode class @var{c}.
1262 @end table
1264 @findex byte_mode
1265 @findex word_mode
1266 The global variables @code{byte_mode} and @code{word_mode} contain modes
1267 whose classes are @code{MODE_INT} and whose bitsizes are either
1268 @code{BITS_PER_UNIT} or @code{BITS_PER_WORD}, respectively.  On 32-bit
1269 machines, these are @code{QImode} and @code{SImode}, respectively.
1271 @node Constants
1272 @section Constant Expression Types
1273 @cindex RTL constants
1274 @cindex RTL constant expression types
1276 The simplest RTL expressions are those that represent constant values.
1278 @table @code
1279 @findex const_int
1280 @item (const_int @var{i})
1281 This type of expression represents the integer value @var{i}.  @var{i}
1282 is customarily accessed with the macro @code{INTVAL} as in
1283 @code{INTVAL (@var{exp})}, which is equivalent to @code{XWINT (@var{exp}, 0)}.
1285 Constants generated for modes with fewer bits than @code{HOST_WIDE_INT}
1286 must be sign extended to full width (e.g., with @code{gen_int_mode}).
1288 @findex const0_rtx
1289 @findex const1_rtx
1290 @findex const2_rtx
1291 @findex constm1_rtx
1292 There is only one expression object for the integer value zero; it is
1293 the value of the variable @code{const0_rtx}.  Likewise, the only
1294 expression for integer value one is found in @code{const1_rtx}, the only
1295 expression for integer value two is found in @code{const2_rtx}, and the
1296 only expression for integer value negative one is found in
1297 @code{constm1_rtx}.  Any attempt to create an expression of code
1298 @code{const_int} and value zero, one, two or negative one will return
1299 @code{const0_rtx}, @code{const1_rtx}, @code{const2_rtx} or
1300 @code{constm1_rtx} as appropriate.
1302 @findex const_true_rtx
1303 Similarly, there is only one object for the integer whose value is
1304 @code{STORE_FLAG_VALUE}.  It is found in @code{const_true_rtx}.  If
1305 @code{STORE_FLAG_VALUE} is one, @code{const_true_rtx} and
1306 @code{const1_rtx} will point to the same object.  If
1307 @code{STORE_FLAG_VALUE} is @minus{}1, @code{const_true_rtx} and
1308 @code{constm1_rtx} will point to the same object.
1310 @findex const_double
1311 @item (const_double:@var{m} @var{addr} @var{i0} @var{i1} @dots{})
1312 Represents either a floating-point constant of mode @var{m} or an
1313 integer constant too large to fit into @code{HOST_BITS_PER_WIDE_INT}
1314 bits but small enough to fit within twice that number of bits (GCC
1315 does not provide a mechanism to represent even larger constants).  In
1316 the latter case, @var{m} will be @code{VOIDmode}.
1318 @findex const_vector
1319 @item (const_vector:@var{m} [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
1320 Represents a vector constant.  The square brackets stand for the vector
1321 containing the constant elements.  @var{x0}, @var{x1} and so on are
1322 the @code{const_int} or @code{const_double} elements.
1324 The number of units in a @code{const_vector} is obtained with the macro
1325 @code{CONST_VECTOR_NUNITS} as in @code{CONST_VECTOR_NUNITS (@var{v})}.
1327 Individual elements in a vector constant are accessed with the macro
1328 @code{CONST_VECTOR_ELT} as in @code{CONST_VECTOR_ELT (@var{v}, @var{n})}
1329 where @var{v} is the vector constant and @var{n} is the element
1330 desired.
1332 @findex CONST_DOUBLE_MEM
1333 @findex CONST_DOUBLE_CHAIN
1334 @var{addr} is used to contain the @code{mem} expression that corresponds
1335 to the location in memory that at which the constant can be found.  If
1336 it has not been allocated a memory location, but is on the chain of all
1337 @code{const_double} expressions in this compilation (maintained using an
1338 undisplayed field), @var{addr} contains @code{const0_rtx}.  If it is not
1339 on the chain, @var{addr} contains @code{cc0_rtx}.  @var{addr} is
1340 customarily accessed with the macro @code{CONST_DOUBLE_MEM} and the
1341 chain field via @code{CONST_DOUBLE_CHAIN}.
1343 @findex CONST_DOUBLE_LOW
1344 If @var{m} is @code{VOIDmode}, the bits of the value are stored in
1345 @var{i0} and @var{i1}.  @var{i0} is customarily accessed with the macro
1346 @code{CONST_DOUBLE_LOW} and @var{i1} with @code{CONST_DOUBLE_HIGH}.
1348 If the constant is floating point (regardless of its precision), then
1349 the number of integers used to store the value depends on the size of
1350 @code{REAL_VALUE_TYPE} (@pxref{Floating Point}).  The integers
1351 represent a floating point number, but not precisely in the target
1352 machine's or host machine's floating point format.  To convert them to
1353 the precise bit pattern used by the target machine, use the macro
1354 @code{REAL_VALUE_TO_TARGET_DOUBLE} and friends (@pxref{Data Output}).
1356 @findex CONST0_RTX
1357 @findex CONST1_RTX
1358 @findex CONST2_RTX
1359 The macro @code{CONST0_RTX (@var{mode})} refers to an expression with
1360 value 0 in mode @var{mode}.  If mode @var{mode} is of mode class
1361 @code{MODE_INT}, it returns @code{const0_rtx}.  If mode @var{mode} is of
1362 mode class @code{MODE_FLOAT}, it returns a @code{CONST_DOUBLE}
1363 expression in mode @var{mode}.  Otherwise, it returns a
1364 @code{CONST_VECTOR} expression in mode @var{mode}.  Similarly, the macro
1365 @code{CONST1_RTX (@var{mode})} refers to an expression with value 1 in
1366 mode @var{mode} and similarly for @code{CONST2_RTX}.  The
1367 @code{CONST1_RTX} and @code{CONST2_RTX} macros are undefined
1368 for vector modes.
1370 @findex const_string
1371 @item (const_string @var{str})
1372 Represents a constant string with value @var{str}.  Currently this is
1373 used only for insn attributes (@pxref{Insn Attributes}) since constant
1374 strings in C are placed in memory.
1376 @findex symbol_ref
1377 @item (symbol_ref:@var{mode} @var{symbol})
1378 Represents the value of an assembler label for data.  @var{symbol} is
1379 a string that describes the name of the assembler label.  If it starts
1380 with a @samp{*}, the label is the rest of @var{symbol} not including
1381 the @samp{*}.  Otherwise, the label is @var{symbol}, usually prefixed
1382 with @samp{_}.
1384 The @code{symbol_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1385 Usually that is the only mode for which a symbol is directly valid.
1387 @findex label_ref
1388 @item (label_ref:@var{mode} @var{label})
1389 Represents the value of an assembler label for code.  It contains one
1390 operand, an expression, which must be a @code{code_label} or a @code{note}
1391 of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} that appears in the instruction
1392 sequence to identify the place where the label should go.
1394 The reason for using a distinct expression type for code label
1395 references is so that jump optimization can distinguish them.
1397 The @code{label_ref} contains a mode, which is usually @code{Pmode}.
1398 Usually that is the only mode for which a label is directly valid.
1400 @item (const:@var{m} @var{exp})
1401 Represents a constant that is the result of an assembly-time
1402 arithmetic computation.  The operand, @var{exp}, is an expression that
1403 contains only constants (@code{const_int}, @code{symbol_ref} and
1404 @code{label_ref} expressions) combined with @code{plus} and
1405 @code{minus}.  However, not all combinations are valid, since the
1406 assembler cannot do arbitrary arithmetic on relocatable symbols.
1408 @var{m} should be @code{Pmode}.
1410 @findex high
1411 @item (high:@var{m} @var{exp})
1412 Represents the high-order bits of @var{exp}, usually a
1413 @code{symbol_ref}.  The number of bits is machine-dependent and is
1414 normally the number of bits specified in an instruction that initializes
1415 the high order bits of a register.  It is used with @code{lo_sum} to
1416 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines to
1417 reference a global memory location.
1419 @var{m} should be @code{Pmode}.
1420 @end table
1422 @node Regs and Memory
1423 @section Registers and Memory
1424 @cindex RTL register expressions
1425 @cindex RTL memory expressions
1427 Here are the RTL expression types for describing access to machine
1428 registers and to main memory.
1430 @table @code
1431 @findex reg
1432 @cindex hard registers
1433 @cindex pseudo registers
1434 @item (reg:@var{m} @var{n})
1435 For small values of the integer @var{n} (those that are less than
1436 @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER}), this stands for a reference to machine
1437 register number @var{n}: a @dfn{hard register}.  For larger values of
1438 @var{n}, it stands for a temporary value or @dfn{pseudo register}.
1439 The compiler's strategy is to generate code assuming an unlimited
1440 number of such pseudo registers, and later convert them into hard
1441 registers or into memory references.
1443 @var{m} is the machine mode of the reference.  It is necessary because
1444 machines can generally refer to each register in more than one mode.
1445 For example, a register may contain a full word but there may be
1446 instructions to refer to it as a half word or as a single byte, as
1447 well as instructions to refer to it as a floating point number of
1448 various precisions.
1450 Even for a register that the machine can access in only one mode,
1451 the mode must always be specified.
1453 The symbol @code{FIRST_PSEUDO_REGISTER} is defined by the machine
1454 description, since the number of hard registers on the machine is an
1455 invariant characteristic of the machine.  Note, however, that not
1456 all of the machine registers must be general registers.  All the
1457 machine registers that can be used for storage of data are given
1458 hard register numbers, even those that can be used only in certain
1459 instructions or can hold only certain types of data.
1461 A hard register may be accessed in various modes throughout one
1462 function, but each pseudo register is given a natural mode
1463 and is accessed only in that mode.  When it is necessary to describe
1464 an access to a pseudo register using a nonnatural mode, a @code{subreg}
1465 expression is used.
1467 A @code{reg} expression with a machine mode that specifies more than
1468 one word of data may actually stand for several consecutive registers.
1469 If in addition the register number specifies a hardware register, then
1470 it actually represents several consecutive hardware registers starting
1471 with the specified one.
1473 Each pseudo register number used in a function's RTL code is
1474 represented by a unique @code{reg} expression.
1476 @findex FIRST_VIRTUAL_REGISTER
1477 @findex LAST_VIRTUAL_REGISTER
1478 Some pseudo register numbers, those within the range of
1479 @code{FIRST_VIRTUAL_REGISTER} to @code{LAST_VIRTUAL_REGISTER} only
1480 appear during the RTL generation phase and are eliminated before the
1481 optimization phases.  These represent locations in the stack frame that
1482 cannot be determined until RTL generation for the function has been
1483 completed.  The following virtual register numbers are defined:
1485 @table @code
1486 @findex VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1487 @item VIRTUAL_INCOMING_ARGS_REGNUM
1488 This points to the first word of the incoming arguments passed on the
1489 stack.  Normally these arguments are placed there by the caller, but the
1490 callee may have pushed some arguments that were previously passed in
1491 registers.
1493 @cindex @code{FIRST_PARM_OFFSET} and virtual registers
1494 @cindex @code{ARG_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1495 When RTL generation is complete, this virtual register is replaced
1496 by the sum of the register given by @code{ARG_POINTER_REGNUM} and the
1497 value of @code{FIRST_PARM_OFFSET}.
1499 @findex VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1500 @cindex @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} and virtual registers
1501 @item VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM
1502 If @code{FRAME_GROWS_DOWNWARD} is defined to a nonzero value, this points
1503 to immediately above the first variable on the stack.  Otherwise, it points
1504 to the first variable on the stack.
1506 @cindex @code{STARTING_FRAME_OFFSET} and virtual registers
1507 @cindex @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1508 @code{VIRTUAL_STACK_VARS_REGNUM} is replaced with the sum of the
1509 register given by @code{FRAME_POINTER_REGNUM} and the value
1510 @code{STARTING_FRAME_OFFSET}.
1512 @findex VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1513 @item VIRTUAL_STACK_DYNAMIC_REGNUM
1514 This points to the location of dynamically allocated memory on the stack
1515 immediately after the stack pointer has been adjusted by the amount of
1516 memory desired.
1518 @cindex @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET} and virtual registers
1519 @cindex @code{STACK_POINTER_REGNUM} and virtual registers
1520 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1521 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_DYNAMIC_OFFSET}.
1523 @findex VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1524 @item VIRTUAL_OUTGOING_ARGS_REGNUM
1525 This points to the location in the stack at which outgoing arguments
1526 should be written when the stack is pre-pushed (arguments pushed using
1527 push insns should always use @code{STACK_POINTER_REGNUM}).
1529 @cindex @code{STACK_POINTER_OFFSET} and virtual registers
1530 This virtual register is replaced by the sum of the register given by
1531 @code{STACK_POINTER_REGNUM} and the value @code{STACK_POINTER_OFFSET}.
1532 @end table
1534 @findex subreg
1535 @item (subreg:@var{m} @var{reg} @var{bytenum})
1536 @code{subreg} expressions are used to refer to a register in a machine
1537 mode other than its natural one, or to refer to one register of
1538 a multi-part @code{reg} that actually refers to several registers.
1540 Each pseudo-register has a natural mode.  If it is necessary to
1541 operate on it in a different mode---for example, to perform a fullword
1542 move instruction on a pseudo-register that contains a single
1543 byte---the pseudo-register must be enclosed in a @code{subreg}.  In
1544 such a case, @var{bytenum} is zero.
1546 Usually @var{m} is at least as narrow as the mode of @var{reg}, in which
1547 case it is restricting consideration to only the bits of @var{reg} that
1548 are in @var{m}.
1550 Sometimes @var{m} is wider than the mode of @var{reg}.  These
1551 @code{subreg} expressions are often called @dfn{paradoxical}.  They are
1552 used in cases where we want to refer to an object in a wider mode but do
1553 not care what value the additional bits have.  The reload pass ensures
1554 that paradoxical references are only made to hard registers.
1556 The other use of @code{subreg} is to extract the individual registers of
1557 a multi-register value.  Machine modes such as @code{DImode} and
1558 @code{TImode} can indicate values longer than a word, values which
1559 usually require two or more consecutive registers.  To access one of the
1560 registers, use a @code{subreg} with mode @code{SImode} and a
1561 @var{bytenum} offset that says which register.
1563 Storing in a non-paradoxical @code{subreg} has undefined results for
1564 bits belonging to the same word as the @code{subreg}.  This laxity makes
1565 it easier to generate efficient code for such instructions.  To
1566 represent an instruction that preserves all the bits outside of those in
1567 the @code{subreg}, use @code{strict_low_part} around the @code{subreg}.
1569 @cindex @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1570 The compilation parameter @code{WORDS_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says
1571 that byte number zero is part of the most significant word; otherwise,
1572 it is part of the least significant word.
1574 @cindex @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, effect on @code{subreg}
1575 The compilation parameter @code{BYTES_BIG_ENDIAN}, if set to 1, says
1576 that byte number zero is the most significant byte within a word;
1577 otherwise, it is the least significant byte within a word.
1579 @cindex @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}, (lack of) effect on @code{subreg}
1580 On a few targets, @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN} disagrees with
1581 @code{WORDS_BIG_ENDIAN}.
1582 However, most parts of the compiler treat floating point values as if
1583 they had the same endianness as integer values.  This works because
1584 they handle them solely as a collection of integer values, with no
1585 particular numerical value.  Only real.c and the runtime libraries
1586 care about @code{FLOAT_WORDS_BIG_ENDIAN}.
1588 @cindex combiner pass
1589 @cindex reload pass
1590 @cindex @code{subreg}, special reload handling
1591 Between the combiner pass and the reload pass, it is possible to have a
1592 paradoxical @code{subreg} which contains a @code{mem} instead of a
1593 @code{reg} as its first operand.  After the reload pass, it is also
1594 possible to have a non-paradoxical @code{subreg} which contains a
1595 @code{mem}; this usually occurs when the @code{mem} is a stack slot
1596 which replaced a pseudo register.
1598 Note that it is not valid to access a @code{DFmode} value in @code{SFmode}
1599 using a @code{subreg}.  On some machines the most significant part of a
1600 @code{DFmode} value does not have the same format as a single-precision
1601 floating value.
1603 It is also not valid to access a single word of a multi-word value in a
1604 hard register when less registers can hold the value than would be
1605 expected from its size.  For example, some 32-bit machines have
1606 floating-point registers that can hold an entire @code{DFmode} value.
1607 If register 10 were such a register @code{(subreg:SI (reg:DF 10) 4)}
1608 would be invalid because there is no way to convert that reference to
1609 a single machine register.  The reload pass prevents @code{subreg}
1610 expressions such as these from being formed.
1612 @findex SUBREG_REG
1613 @findex SUBREG_BYTE
1614 The first operand of a @code{subreg} expression is customarily accessed
1615 with the @code{SUBREG_REG} macro and the second operand is customarily
1616 accessed with the @code{SUBREG_BYTE} macro.
1618 @findex scratch
1619 @cindex scratch operands
1620 @item (scratch:@var{m})
1621 This represents a scratch register that will be required for the
1622 execution of a single instruction and not used subsequently.  It is
1623 converted into a @code{reg} by either the local register allocator or
1624 the reload pass.
1626 @code{scratch} is usually present inside a @code{clobber} operation
1627 (@pxref{Side Effects}).
1629 @findex cc0
1630 @cindex condition code register
1631 @item (cc0)
1632 This refers to the machine's condition code register.  It has no
1633 operands and may not have a machine mode.  There are two ways to use it:
1635 @itemize @bullet
1636 @item
1637 To stand for a complete set of condition code flags.  This is best on
1638 most machines, where each comparison sets the entire series of flags.
1640 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1641 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1642 instructions) and in comparison operators comparing against zero
1643 (@code{const_int} with value zero; that is to say, @code{const0_rtx}).
1645 @item
1646 To stand for a single flag that is the result of a single condition.
1647 This is useful on machines that have only a single flag bit, and in
1648 which comparison instructions must specify the condition to test.
1650 With this technique, @code{(cc0)} may be validly used in only two
1651 contexts: as the destination of an assignment (in test and compare
1652 instructions) where the source is a comparison operator, and as the
1653 first operand of @code{if_then_else} (in a conditional branch).
1654 @end itemize
1656 @findex cc0_rtx
1657 There is only one expression object of code @code{cc0}; it is the
1658 value of the variable @code{cc0_rtx}.  Any attempt to create an
1659 expression of code @code{cc0} will return @code{cc0_rtx}.
1661 Instructions can set the condition code implicitly.  On many machines,
1662 nearly all instructions set the condition code based on the value that
1663 they compute or store.  It is not necessary to record these actions
1664 explicitly in the RTL because the machine description includes a
1665 prescription for recognizing the instructions that do so (by means of
1666 the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}).  @xref{Condition Code}.  Only
1667 instructions whose sole purpose is to set the condition code, and
1668 instructions that use the condition code, need mention @code{(cc0)}.
1670 On some machines, the condition code register is given a register number
1671 and a @code{reg} is used instead of @code{(cc0)}.  This is usually the
1672 preferable approach if only a small subset of instructions modify the
1673 condition code.  Other machines store condition codes in general
1674 registers; in such cases a pseudo register should be used.
1676 Some machines, such as the SPARC and RS/6000, have two sets of
1677 arithmetic instructions, one that sets and one that does not set the
1678 condition code.  This is best handled by normally generating the
1679 instruction that does not set the condition code, and making a pattern
1680 that both performs the arithmetic and sets the condition code register
1681 (which would not be @code{(cc0)} in this case).  For examples, search
1682 for @samp{addcc} and @samp{andcc} in @file{sparc.md}.
1684 @findex pc
1685 @item (pc)
1686 @cindex program counter
1687 This represents the machine's program counter.  It has no operands and
1688 may not have a machine mode.  @code{(pc)} may be validly used only in
1689 certain specific contexts in jump instructions.
1691 @findex pc_rtx
1692 There is only one expression object of code @code{pc}; it is the value
1693 of the variable @code{pc_rtx}.  Any attempt to create an expression of
1694 code @code{pc} will return @code{pc_rtx}.
1696 All instructions that do not jump alter the program counter implicitly
1697 by incrementing it, but there is no need to mention this in the RTL@.
1699 @findex mem
1700 @item (mem:@var{m} @var{addr} @var{alias})
1701 This RTX represents a reference to main memory at an address
1702 represented by the expression @var{addr}.  @var{m} specifies how large
1703 a unit of memory is accessed.  @var{alias} specifies an alias set for the
1704 reference.  In general two items are in different alias sets if they cannot
1705 reference the same memory address.
1707 The construct @code{(mem:BLK (scratch))} is considered to alias all
1708 other memories.  Thus it may be used as a memory barrier in epilogue
1709 stack deallocation patterns.
1711 @findex addressof
1712 @item (addressof:@var{m} @var{reg})
1713 This RTX represents a request for the address of register @var{reg}.  Its mode
1714 is always @code{Pmode}.  If there are any @code{addressof}
1715 expressions left in the function after CSE, @var{reg} is forced into the
1716 stack and the @code{addressof} expression is replaced with a @code{plus}
1717 expression for the address of its stack slot.
1718 @end table
1720 @node Arithmetic
1721 @section RTL Expressions for Arithmetic
1722 @cindex arithmetic, in RTL
1723 @cindex math, in RTL
1724 @cindex RTL expressions for arithmetic
1726 Unless otherwise specified, all the operands of arithmetic expressions
1727 must be valid for mode @var{m}.  An operand is valid for mode @var{m}
1728 if it has mode @var{m}, or if it is a @code{const_int} or
1729 @code{const_double} and @var{m} is a mode of class @code{MODE_INT}.
1731 For commutative binary operations, constants should be placed in the
1732 second operand.
1734 @table @code
1735 @findex plus
1736 @findex ss_plus
1737 @findex us_plus
1738 @cindex RTL sum
1739 @cindex RTL addition
1740 @cindex RTL addition with signed saturation
1741 @cindex RTL addition with unsigned saturation
1742 @item (plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1743 @itemx (ss_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1744 @itemx (us_plus:@var{m} @var{x} @var{y})
1746 These three expressions all represent the sum of the values
1747 represented by @var{x} and @var{y} carried out in machine mode
1748 @var{m}.  They differ in their behavior on overflow of integer modes.
1749 @code{plus} wraps round modulo the width of @var{m}; @code{ss_plus}
1750 saturates at the maximum signed value representable in @var{m};
1751 @code{us_plus} saturates at the maximum unsigned value.
1753 @c ??? What happens on overflow of floating point modes?
1755 @findex lo_sum
1756 @item (lo_sum:@var{m} @var{x} @var{y})
1758 This expression represents the sum of @var{x} and the low-order bits
1759 of @var{y}.  It is used with @code{high} (@pxref{Constants}) to
1760 represent the typical two-instruction sequence used in RISC machines
1761 to reference a global memory location.
1763 The number of low order bits is machine-dependent but is
1764 normally the number of bits in a @code{Pmode} item minus the number of
1765 bits set by @code{high}.
1767 @var{m} should be @code{Pmode}.
1769 @findex minus
1770 @findex ss_minus
1771 @findex us_minus
1772 @cindex RTL difference
1773 @cindex RTL subtraction
1774 @cindex RTL subtraction with signed saturation
1775 @cindex RTL subtraction with unsigned saturation
1776 @item (minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1777 @itemx (ss_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1778 @itemx (us_minus:@var{m} @var{x} @var{y})
1780 These three expressions represent the result of subtracting @var{y}
1781 from @var{x}, carried out in mode @var{M}.  Behavior on overflow is
1782 the same as for the three variants of @code{plus} (see above).
1784 @findex compare
1785 @cindex RTL comparison
1786 @item (compare:@var{m} @var{x} @var{y})
1787 Represents the result of subtracting @var{y} from @var{x} for purposes
1788 of comparison.  The result is computed without overflow, as if with
1789 infinite precision.
1791 Of course, machines can't really subtract with infinite precision.
1792 However, they can pretend to do so when only the sign of the result will
1793 be used, which is the case when the result is stored in the condition
1794 code.  And that is the @emph{only} way this kind of expression may
1795 validly be used: as a value to be stored in the condition codes, either
1796 @code{(cc0)} or a register.  @xref{Comparisons}.
1798 The mode @var{m} is not related to the modes of @var{x} and @var{y}, but
1799 instead is the mode of the condition code value.  If @code{(cc0)} is
1800 used, it is @code{VOIDmode}.  Otherwise it is some mode in class
1801 @code{MODE_CC}, often @code{CCmode}.  @xref{Condition Code}.  If @var{m}
1802 is @code{VOIDmode} or @code{CCmode}, the operation returns sufficient
1803 information (in an unspecified format) so that any comparison operator
1804 can be applied to the result of the @code{COMPARE} operation.  For other
1805 modes in class @code{MODE_CC}, the operation only returns a subset of
1806 this information.
1808 Normally, @var{x} and @var{y} must have the same mode.  Otherwise,
1809 @code{compare} is valid only if the mode of @var{x} is in class
1810 @code{MODE_INT} and @var{y} is a @code{const_int} or
1811 @code{const_double} with mode @code{VOIDmode}.  The mode of @var{x}
1812 determines what mode the comparison is to be done in; thus it must not
1813 be @code{VOIDmode}.
1815 If one of the operands is a constant, it should be placed in the
1816 second operand and the comparison code adjusted as appropriate.
1818 A @code{compare} specifying two @code{VOIDmode} constants is not valid
1819 since there is no way to know in what mode the comparison is to be
1820 performed; the comparison must either be folded during the compilation
1821 or the first operand must be loaded into a register while its mode is
1822 still known.
1824 @findex neg
1825 @item (neg:@var{m} @var{x})
1826 Represents the negation (subtraction from zero) of the value represented
1827 by @var{x}, carried out in mode @var{m}.
1829 @findex mult
1830 @cindex multiplication
1831 @cindex product
1832 @item (mult:@var{m} @var{x} @var{y})
1833 Represents the signed product of the values represented by @var{x} and
1834 @var{y} carried out in machine mode @var{m}.
1836 Some machines support a multiplication that generates a product wider
1837 than the operands.  Write the pattern for this as
1839 @smallexample
1840 (mult:@var{m} (sign_extend:@var{m} @var{x}) (sign_extend:@var{m} @var{y}))
1841 @end smallexample
1843 where @var{m} is wider than the modes of @var{x} and @var{y}, which need
1844 not be the same.
1846 For unsigned widening multiplication, use the same idiom, but with
1847 @code{zero_extend} instead of @code{sign_extend}.
1849 @findex div
1850 @cindex division
1851 @cindex signed division
1852 @cindex quotient
1853 @item (div:@var{m} @var{x} @var{y})
1854 Represents the quotient in signed division of @var{x} by @var{y},
1855 carried out in machine mode @var{m}.  If @var{m} is a floating point
1856 mode, it represents the exact quotient; otherwise, the integerized
1857 quotient.
1859 Some machines have division instructions in which the operands and
1860 quotient widths are not all the same; you should represent
1861 such instructions using @code{truncate} and @code{sign_extend} as in,
1863 @smallexample
1864 (truncate:@var{m1} (div:@var{m2} @var{x} (sign_extend:@var{m2} @var{y})))
1865 @end smallexample
1867 @findex udiv
1868 @cindex unsigned division
1869 @cindex division
1870 @item (udiv:@var{m} @var{x} @var{y})
1871 Like @code{div} but represents unsigned division.
1873 @findex mod
1874 @findex umod
1875 @cindex remainder
1876 @cindex division
1877 @item (mod:@var{m} @var{x} @var{y})
1878 @itemx (umod:@var{m} @var{x} @var{y})
1879 Like @code{div} and @code{udiv} but represent the remainder instead of
1880 the quotient.
1882 @findex smin
1883 @findex smax
1884 @cindex signed minimum
1885 @cindex signed maximum
1886 @item (smin:@var{m} @var{x} @var{y})
1887 @itemx (smax:@var{m} @var{x} @var{y})
1888 Represents the smaller (for @code{smin}) or larger (for @code{smax}) of
1889 @var{x} and @var{y}, interpreted as signed values in mode @var{m}.
1890 When used with floating point, if both operands are zeros, or if either
1891 operand is @code{NaN}, then it is unspecified which of the two operands
1892 is returned as the result.
1894 @findex umin
1895 @findex umax
1896 @cindex unsigned minimum and maximum
1897 @item (umin:@var{m} @var{x} @var{y})
1898 @itemx (umax:@var{m} @var{x} @var{y})
1899 Like @code{smin} and @code{smax}, but the values are interpreted as unsigned
1900 integers.
1902 @findex not
1903 @cindex complement, bitwise
1904 @cindex bitwise complement
1905 @item (not:@var{m} @var{x})
1906 Represents the bitwise complement of the value represented by @var{x},
1907 carried out in mode @var{m}, which must be a fixed-point machine mode.
1909 @findex and
1910 @cindex logical-and, bitwise
1911 @cindex bitwise logical-and
1912 @item (and:@var{m} @var{x} @var{y})
1913 Represents the bitwise logical-and of the values represented by
1914 @var{x} and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be
1915 a fixed-point machine mode.
1917 @findex ior
1918 @cindex inclusive-or, bitwise
1919 @cindex bitwise inclusive-or
1920 @item (ior:@var{m} @var{x} @var{y})
1921 Represents the bitwise inclusive-or of the values represented by @var{x}
1922 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
1923 fixed-point mode.
1925 @findex xor
1926 @cindex exclusive-or, bitwise
1927 @cindex bitwise exclusive-or
1928 @item (xor:@var{m} @var{x} @var{y})
1929 Represents the bitwise exclusive-or of the values represented by @var{x}
1930 and @var{y}, carried out in machine mode @var{m}, which must be a
1931 fixed-point mode.
1933 @findex ashift
1934 @cindex left shift
1935 @cindex shift
1936 @cindex arithmetic shift
1937 @item (ashift:@var{m} @var{x} @var{c})
1938 Represents the result of arithmetically shifting @var{x} left by @var{c}
1939 places.  @var{x} have mode @var{m}, a fixed-point machine mode.  @var{c}
1940 be a fixed-point mode or be a constant with mode @code{VOIDmode}; which
1941 mode is determined by the mode called for in the machine description
1942 entry for the left-shift instruction.  For example, on the VAX, the mode
1943 of @var{c} is @code{QImode} regardless of @var{m}.
1945 @findex lshiftrt
1946 @cindex right shift
1947 @findex ashiftrt
1948 @item (lshiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
1949 @itemx (ashiftrt:@var{m} @var{x} @var{c})
1950 Like @code{ashift} but for right shift.  Unlike the case for left shift,
1951 these two operations are distinct.
1953 @findex rotate
1954 @cindex rotate
1955 @cindex left rotate
1956 @findex rotatert
1957 @cindex right rotate
1958 @item (rotate:@var{m} @var{x} @var{c})
1959 @itemx (rotatert:@var{m} @var{x} @var{c})
1960 Similar but represent left and right rotate.  If @var{c} is a constant,
1961 use @code{rotate}.
1963 @findex abs
1964 @cindex absolute value
1965 @item (abs:@var{m} @var{x})
1966 Represents the absolute value of @var{x}, computed in mode @var{m}.
1968 @findex sqrt
1969 @cindex square root
1970 @item (sqrt:@var{m} @var{x})
1971 Represents the square root of @var{x}, computed in mode @var{m}.
1972 Most often @var{m} will be a floating point mode.
1974 @findex ffs
1975 @item (ffs:@var{m} @var{x})
1976 Represents one plus the index of the least significant 1-bit in
1977 @var{x}, represented as an integer of mode @var{m}.  (The value is
1978 zero if @var{x} is zero.)  The mode of @var{x} need not be @var{m};
1979 depending on the target machine, various mode combinations may be
1980 valid.
1982 @findex clz
1983 @item (clz:@var{m} @var{x})
1984 Represents the number of leading 0-bits in @var{x}, represented as an
1985 integer of mode @var{m}, starting at the most significant bit position.
1986 If @var{x} is zero, the value is determined by
1987 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO}.  Note that this is one of
1988 the few expressions that is not invariant under widening.  The mode of
1989 @var{x} will usually be an integer mode.
1991 @findex ctz
1992 @item (ctz:@var{m} @var{x})
1993 Represents the number of trailing 0-bits in @var{x}, represented as an
1994 integer of mode @var{m}, starting at the least significant bit position.
1995 If @var{x} is zero, the value is determined by
1996 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO}.  Except for this case,
1997 @code{ctz(x)} is equivalent to @code{ffs(@var{x}) - 1}.  The mode of
1998 @var{x} will usually be an integer mode.
2000 @findex popcount
2001 @item (popcount:@var{m} @var{x})
2002 Represents the number of 1-bits in @var{x}, represented as an integer of
2003 mode @var{m}.  The mode of @var{x} will usually be an integer mode.
2005 @findex parity
2006 @item (parity:@var{m} @var{x})
2007 Represents the number of 1-bits modulo 2 in @var{x}, represented as an
2008 integer of mode @var{m}.  The mode of @var{x} will usually be an integer
2009 mode.
2010 @end table
2012 @node Comparisons
2013 @section Comparison Operations
2014 @cindex RTL comparison operations
2016 Comparison operators test a relation on two operands and are considered
2017 to represent a machine-dependent nonzero value described by, but not
2018 necessarily equal to, @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2019 if the relation holds, or zero if it does not, for comparison operators
2020 whose results have a `MODE_INT' mode,
2021 @code{FLOAT_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}) if the relation holds, or
2022 zero if it does not, for comparison operators that return floating-point
2023 values, and a vector of either @code{VECTOR_STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc})
2024 if the relation holds, or of zeros if it does not, for comparison operators
2025 that return vector results.
2026 The mode of the comparison operation is independent of the mode
2027 of the data being compared.  If the comparison operation is being tested
2028 (e.g., the first operand of an @code{if_then_else}), the mode must be
2029 @code{VOIDmode}.
2031 @cindex condition codes
2032 There are two ways that comparison operations may be used.  The
2033 comparison operators may be used to compare the condition codes
2034 @code{(cc0)} against zero, as in @code{(eq (cc0) (const_int 0))}.  Such
2035 a construct actually refers to the result of the preceding instruction
2036 in which the condition codes were set.  The instruction setting the
2037 condition code must be adjacent to the instruction using the condition
2038 code; only @code{note} insns may separate them.
2040 Alternatively, a comparison operation may directly compare two data
2041 objects.  The mode of the comparison is determined by the operands; they
2042 must both be valid for a common machine mode.  A comparison with both
2043 operands constant would be invalid as the machine mode could not be
2044 deduced from it, but such a comparison should never exist in RTL due to
2045 constant folding.
2047 In the example above, if @code{(cc0)} were last set to
2048 @code{(compare @var{x} @var{y})}, the comparison operation is
2049 identical to @code{(eq @var{x} @var{y})}.  Usually only one style
2050 of comparisons is supported on a particular machine, but the combine
2051 pass will try to merge the operations to produce the @code{eq} shown
2052 in case it exists in the context of the particular insn involved.
2054 Inequality comparisons come in two flavors, signed and unsigned.  Thus,
2055 there are distinct expression codes @code{gt} and @code{gtu} for signed and
2056 unsigned greater-than.  These can produce different results for the same
2057 pair of integer values: for example, 1 is signed greater-than @minus{}1 but not
2058 unsigned greater-than, because @minus{}1 when regarded as unsigned is actually
2059 @code{0xffffffff} which is greater than 1.
2061 The signed comparisons are also used for floating point values.  Floating
2062 point comparisons are distinguished by the machine modes of the operands.
2064 @table @code
2065 @findex eq
2066 @cindex equal
2067 @item (eq:@var{m} @var{x} @var{y})
2068 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2069 are equal, otherwise 0.
2071 @findex ne
2072 @cindex not equal
2073 @item (ne:@var{m} @var{x} @var{y})
2074 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the values represented by @var{x} and @var{y}
2075 are not equal, otherwise 0.
2077 @findex gt
2078 @cindex greater than
2079 @item (gt:@var{m} @var{x} @var{y})
2080 @code{STORE_FLAG_VALUE} if the @var{x} is greater than @var{y}.  If they
2081 are fixed-point, the comparison is done in a signed sense.
2083 @findex gtu
2084 @cindex greater than
2085 @cindex unsigned greater than
2086 @item (gtu:@var{m} @var{x} @var{y})
2087 Like @code{gt} but does unsigned comparison, on fixed-point numbers only.
2089 @findex lt
2090 @cindex less than
2091 @findex ltu
2092 @cindex unsigned less than
2093 @item (lt:@var{m} @var{x} @var{y})
2094 @itemx (ltu:@var{m} @var{x} @var{y})
2095 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than''.
2097 @findex ge
2098 @cindex greater than
2099 @findex geu
2100 @cindex unsigned greater than
2101 @item (ge:@var{m} @var{x} @var{y})
2102 @itemx (geu:@var{m} @var{x} @var{y})
2103 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``greater than or equal''.
2105 @findex le
2106 @cindex less than or equal
2107 @findex leu
2108 @cindex unsigned less than
2109 @item (le:@var{m} @var{x} @var{y})
2110 @itemx (leu:@var{m} @var{x} @var{y})
2111 Like @code{gt} and @code{gtu} but test for ``less than or equal''.
2113 @findex if_then_else
2114 @item (if_then_else @var{cond} @var{then} @var{else})
2115 This is not a comparison operation but is listed here because it is
2116 always used in conjunction with a comparison operation.  To be
2117 precise, @var{cond} is a comparison expression.  This expression
2118 represents a choice, according to @var{cond}, between the value
2119 represented by @var{then} and the one represented by @var{else}.
2121 On most machines, @code{if_then_else} expressions are valid only
2122 to express conditional jumps.
2124 @findex cond
2125 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @var{test2} @var{value2} @dots{}] @var{default})
2126 Similar to @code{if_then_else}, but more general.  Each of @var{test1},
2127 @var{test2}, @dots{} is performed in turn.  The result of this expression is
2128 the @var{value} corresponding to the first nonzero test, or @var{default} if
2129 none of the tests are nonzero expressions.
2131 This is currently not valid for instruction patterns and is supported only
2132 for insn attributes.  @xref{Insn Attributes}.
2133 @end table
2135 @node Bit-Fields
2136 @section Bit-Fields
2137 @cindex bit-fields
2139 Special expression codes exist to represent bit-field instructions.
2141 @table @code
2142 @findex sign_extract
2143 @cindex @code{BITS_BIG_ENDIAN}, effect on @code{sign_extract}
2144 @item (sign_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2145 This represents a reference to a sign-extended bit-field contained or
2146 starting in @var{loc} (a memory or register reference).  The bit-field
2147 is @var{size} bits wide and starts at bit @var{pos}.  The compilation
2148 option @code{BITS_BIG_ENDIAN} says which end of the memory unit
2149 @var{pos} counts from.
2151 If @var{loc} is in memory, its mode must be a single-byte integer mode.
2152 If @var{loc} is in a register, the mode to use is specified by the
2153 operand of the @code{insv} or @code{extv} pattern
2154 (@pxref{Standard Names}) and is usually a full-word integer mode,
2155 which is the default if none is specified.
2157 The mode of @var{pos} is machine-specific and is also specified
2158 in the @code{insv} or @code{extv} pattern.
2160 The mode @var{m} is the same as the mode that would be used for
2161 @var{loc} if it were a register.
2163 A @code{sign_extract} can not appear as an lvalue, or part thereof,
2164 in RTL.
2166 @findex zero_extract
2167 @item (zero_extract:@var{m} @var{loc} @var{size} @var{pos})
2168 Like @code{sign_extract} but refers to an unsigned or zero-extended
2169 bit-field.  The same sequence of bits are extracted, but they
2170 are filled to an entire word with zeros instead of by sign-extension.
2172 Unlike @code{sign_extract}, this type of expressions can be lvalues
2173 in RTL; they may appear on the left side of an assignment, indicating
2174 insertion of a value into the specified bit-field.
2175 @end table
2177 @node Vector Operations
2178 @section Vector Operations
2179 @cindex vector operations
2181 All normal RTL expressions can be used with vector modes; they are
2182 interpreted as operating on each part of the vector independently.
2183 Additionally, there are a few new expressions to describe specific vector
2184 operations.
2186 @table @code
2187 @findex vec_merge
2188 @item (vec_merge:@var{m} @var{vec1} @var{vec2} @var{items})
2189 This describes a merge operation between two vectors.  The result is a vector
2190 of mode @var{m}; its elements are selected from either @var{vec1} or
2191 @var{vec2}.  Which elements are selected is described by @var{items}, which
2192 is a bit mask represented by a @code{const_int}; a zero bit indicates the
2193 corresponding element in the result vector is taken from @var{vec2} while
2194 a set bit indicates it is taken from @var{vec1}.
2196 @findex vec_select
2197 @item (vec_select:@var{m} @var{vec1} @var{selection})
2198 This describes an operation that selects parts of a vector.  @var{vec1} is
2199 the source vector, @var{selection} is a @code{parallel} that contains a
2200 @code{const_int} for each of the subparts of the result vector, giving the
2201 number of the source subpart that should be stored into it.
2203 @findex vec_concat
2204 @item (vec_concat:@var{m} @var{vec1} @var{vec2})
2205 Describes a vector concat operation.  The result is a concatenation of the
2206 vectors @var{vec1} and @var{vec2}; its length is the sum of the lengths of
2207 the two inputs.
2209 @findex vec_duplicate
2210 @item (vec_duplicate:@var{m} @var{vec})
2211 This operation converts a small vector into a larger one by duplicating the
2212 input values.  The output vector mode must have the same submodes as the
2213 input vector mode, and the number of output parts must be an integer multiple
2214 of the number of input parts.
2216 @end table
2218 @node Conversions
2219 @section Conversions
2220 @cindex conversions
2221 @cindex machine mode conversions
2223 All conversions between machine modes must be represented by
2224 explicit conversion operations.  For example, an expression
2225 which is the sum of a byte and a full word cannot be written as
2226 @code{(plus:SI (reg:QI 34) (reg:SI 80))} because the @code{plus}
2227 operation requires two operands of the same machine mode.
2228 Therefore, the byte-sized operand is enclosed in a conversion
2229 operation, as in
2231 @smallexample
2232 (plus:SI (sign_extend:SI (reg:QI 34)) (reg:SI 80))
2233 @end smallexample
2235 The conversion operation is not a mere placeholder, because there
2236 may be more than one way of converting from a given starting mode
2237 to the desired final mode.  The conversion operation code says how
2238 to do it.
2240 For all conversion operations, @var{x} must not be @code{VOIDmode}
2241 because the mode in which to do the conversion would not be known.
2242 The conversion must either be done at compile-time or @var{x}
2243 must be placed into a register.
2245 @table @code
2246 @findex sign_extend
2247 @item (sign_extend:@var{m} @var{x})
2248 Represents the result of sign-extending the value @var{x}
2249 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2250 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2252 @findex zero_extend
2253 @item (zero_extend:@var{m} @var{x})
2254 Represents the result of zero-extending the value @var{x}
2255 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2256 and @var{x} a fixed-point value of a mode narrower than @var{m}.
2258 @findex float_extend
2259 @item (float_extend:@var{m} @var{x})
2260 Represents the result of extending the value @var{x}
2261 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2262 and @var{x} a floating point value of a mode narrower than @var{m}.
2264 @findex truncate
2265 @item (truncate:@var{m} @var{x})
2266 Represents the result of truncating the value @var{x}
2267 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a fixed-point mode
2268 and @var{x} a fixed-point value of a mode wider than @var{m}.
2270 @findex ss_truncate
2271 @item (ss_truncate:@var{m} @var{x})
2272 Represents the result of truncating the value @var{x}
2273 to machine mode @var{m}, using signed saturation in the case of
2274 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2275 modes.
2277 @findex us_truncate
2278 @item (us_truncate:@var{m} @var{x})
2279 Represents the result of truncating the value @var{x}
2280 to machine mode @var{m}, using unsigned saturation in the case of
2281 overflow.  Both @var{m} and the mode of @var{x} must be fixed-point
2282 modes.
2284 @findex float_truncate
2285 @item (float_truncate:@var{m} @var{x})
2286 Represents the result of truncating the value @var{x}
2287 to machine mode @var{m}.  @var{m} must be a floating point mode
2288 and @var{x} a floating point value of a mode wider than @var{m}.
2290 @findex float
2291 @item (float:@var{m} @var{x})
2292 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2293 regarded as signed, to floating point mode @var{m}.
2295 @findex unsigned_float
2296 @item (unsigned_float:@var{m} @var{x})
2297 Represents the result of converting fixed point value @var{x},
2298 regarded as unsigned, to floating point mode @var{m}.
2300 @findex fix
2301 @item (fix:@var{m} @var{x})
2302 When @var{m} is a fixed point mode, represents the result of
2303 converting floating point value @var{x} to mode @var{m}, regarded as
2304 signed.  How rounding is done is not specified, so this operation may
2305 be used validly in compiling C code only for integer-valued operands.
2307 @findex unsigned_fix
2308 @item (unsigned_fix:@var{m} @var{x})
2309 Represents the result of converting floating point value @var{x} to
2310 fixed point mode @var{m}, regarded as unsigned.  How rounding is done
2311 is not specified.
2313 @findex fix
2314 @item (fix:@var{m} @var{x})
2315 When @var{m} is a floating point mode, represents the result of
2316 converting floating point value @var{x} (valid for mode @var{m}) to an
2317 integer, still represented in floating point mode @var{m}, by rounding
2318 towards zero.
2319 @end table
2321 @node RTL Declarations
2322 @section Declarations
2323 @cindex RTL declarations
2324 @cindex declarations, RTL
2326 Declaration expression codes do not represent arithmetic operations
2327 but rather state assertions about their operands.
2329 @table @code
2330 @findex strict_low_part
2331 @cindex @code{subreg}, in @code{strict_low_part}
2332 @item (strict_low_part (subreg:@var{m} (reg:@var{n} @var{r}) 0))
2333 This expression code is used in only one context: as the destination operand of a
2334 @code{set} expression.  In addition, the operand of this expression
2335 must be a non-paradoxical @code{subreg} expression.
2337 The presence of @code{strict_low_part} says that the part of the
2338 register which is meaningful in mode @var{n}, but is not part of
2339 mode @var{m}, is not to be altered.  Normally, an assignment to such
2340 a subreg is allowed to have undefined effects on the rest of the
2341 register when @var{m} is less than a word.
2342 @end table
2344 @node Side Effects
2345 @section Side Effect Expressions
2346 @cindex RTL side effect expressions
2348 The expression codes described so far represent values, not actions.
2349 But machine instructions never produce values; they are meaningful
2350 only for their side effects on the state of the machine.  Special
2351 expression codes are used to represent side effects.
2353 The body of an instruction is always one of these side effect codes;
2354 the codes described above, which represent values, appear only as
2355 the operands of these.
2357 @table @code
2358 @findex set
2359 @item (set @var{lval} @var{x})
2360 Represents the action of storing the value of @var{x} into the place
2361 represented by @var{lval}.  @var{lval} must be an expression
2362 representing a place that can be stored in: @code{reg} (or @code{subreg},
2363 @code{strict_low_part} or @code{zero_extract}), @code{mem}, @code{pc},
2364 @code{parallel}, or @code{cc0}.
2366 If @var{lval} is a @code{reg}, @code{subreg} or @code{mem}, it has a
2367 machine mode; then @var{x} must be valid for that mode.
2369 If @var{lval} is a @code{reg} whose machine mode is less than the full
2370 width of the register, then it means that the part of the register
2371 specified by the machine mode is given the specified value and the
2372 rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
2373 @var{lval} is a @code{subreg} whose machine mode is narrower than
2374 the mode of the register, the rest of the register can be changed in
2375 an undefined way.
2377 If @var{lval} is a @code{strict_low_part} of a subreg, then the part
2378 of the register specified by the machine mode of the @code{subreg} is
2379 given the value @var{x} and the rest of the register is not changed.
2381 If @var{lval} is a @code{zero_extract}, then the referenced part of
2382 the bit-field (a memory or register reference) specified by the
2383 @code{zero_extract} is given the value @var{x} and the rest of the
2384 bit-field is not changed.  Note that @code{sign_extract} can not
2385 appear in @var{lval}.
2387 If @var{lval} is @code{(cc0)}, it has no machine mode, and @var{x} may
2388 be either a @code{compare} expression or a value that may have any mode.
2389 The latter case represents a ``test'' instruction.  The expression
2390 @code{(set (cc0) (reg:@var{m} @var{n}))} is equivalent to
2391 @code{(set (cc0) (compare (reg:@var{m} @var{n}) (const_int 0)))}.
2392 Use the former expression to save space during the compilation.
2394 If @var{lval} is a @code{parallel}, it is used to represent the case of
2395 a function returning a structure in multiple registers.  Each element
2396 of the @code{parallel} is an @code{expr_list} whose first operand is a
2397 @code{reg} and whose second operand is a @code{const_int} representing the
2398 offset (in bytes) into the structure at which the data in that register
2399 corresponds.  The first element may be null to indicate that the structure
2400 is also passed partly in memory.
2402 @cindex jump instructions and @code{set}
2403 @cindex @code{if_then_else} usage
2404 If @var{lval} is @code{(pc)}, we have a jump instruction, and the
2405 possibilities for @var{x} are very limited.  It may be a
2406 @code{label_ref} expression (unconditional jump).  It may be an
2407 @code{if_then_else} (conditional jump), in which case either the
2408 second or the third operand must be @code{(pc)} (for the case which
2409 does not jump) and the other of the two must be a @code{label_ref}
2410 (for the case which does jump).  @var{x} may also be a @code{mem} or
2411 @code{(plus:SI (pc) @var{y})}, where @var{y} may be a @code{reg} or a
2412 @code{mem}; these unusual patterns are used to represent jumps through
2413 branch tables.
2415 If @var{lval} is neither @code{(cc0)} nor @code{(pc)}, the mode of
2416 @var{lval} must not be @code{VOIDmode} and the mode of @var{x} must be
2417 valid for the mode of @var{lval}.
2419 @findex SET_DEST
2420 @findex SET_SRC
2421 @var{lval} is customarily accessed with the @code{SET_DEST} macro and
2422 @var{x} with the @code{SET_SRC} macro.
2424 @findex return
2425 @item (return)
2426 As the sole expression in a pattern, represents a return from the
2427 current function, on machines where this can be done with one
2428 instruction, such as VAXen.  On machines where a multi-instruction
2429 ``epilogue'' must be executed in order to return from the function,
2430 returning is done by jumping to a label which precedes the epilogue, and
2431 the @code{return} expression code is never used.
2433 Inside an @code{if_then_else} expression, represents the value to be
2434 placed in @code{pc} to return to the caller.
2436 Note that an insn pattern of @code{(return)} is logically equivalent to
2437 @code{(set (pc) (return))}, but the latter form is never used.
2439 @findex call
2440 @item (call @var{function} @var{nargs})
2441 Represents a function call.  @var{function} is a @code{mem} expression
2442 whose address is the address of the function to be called.
2443 @var{nargs} is an expression which can be used for two purposes: on
2444 some machines it represents the number of bytes of stack argument; on
2445 others, it represents the number of argument registers.
2447 Each machine has a standard machine mode which @var{function} must
2448 have.  The machine description defines macro @code{FUNCTION_MODE} to
2449 expand into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
2450 specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
2451 allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
2452 addressed.
2454 @findex clobber
2455 @item (clobber @var{x})
2456 Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
2457 undescribed value into @var{x}, which must be a @code{reg},
2458 @code{scratch}, @code{parallel} or @code{mem} expression.
2460 One place this is used is in string instructions that store standard
2461 values into particular hard registers.  It may not be worth the
2462 trouble to describe the values that are stored, but it is essential to
2463 inform the compiler that the registers will be altered, lest it
2464 attempt to keep data in them across the string instruction.
2466 If @var{x} is @code{(mem:BLK (const_int 0))} or
2467 @code{(mem:BLK (scratch))}, it means that all memory
2468 locations must be presumed clobbered.  If @var{x} is a @code{parallel},
2469 it has the same meaning as a @code{parallel} in a @code{set} expression.
2471 Note that the machine description classifies certain hard registers as
2472 ``call-clobbered''.  All function call instructions are assumed by
2473 default to clobber these registers, so there is no need to use
2474 @code{clobber} expressions to indicate this fact.  Also, each function
2475 call is assumed to have the potential to alter any memory location,
2476 unless the function is declared @code{const}.
2478 If the last group of expressions in a @code{parallel} are each a
2479 @code{clobber} expression whose arguments are @code{reg} or
2480 @code{match_scratch} (@pxref{RTL Template}) expressions, the combiner
2481 phase can add the appropriate @code{clobber} expressions to an insn it
2482 has constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
2484 This feature can be used, for example, on a machine that whose multiply
2485 and add instructions don't use an MQ register but which has an
2486 add-accumulate instruction that does clobber the MQ register.  Similarly,
2487 a combined instruction might require a temporary register while the
2488 constituent instructions might not.
2490 When a @code{clobber} expression for a register appears inside a
2491 @code{parallel} with other side effects, the register allocator
2492 guarantees that the register is unoccupied both before and after that
2493 insn.  However, the reload phase may allocate a register used for one of
2494 the inputs unless the @samp{&} constraint is specified for the selected
2495 alternative (@pxref{Modifiers}).  You can clobber either a specific hard
2496 register, a pseudo register, or a @code{scratch} expression; in the
2497 latter two cases, GCC will allocate a hard register that is available
2498 there for use as a temporary.
2500 For instructions that require a temporary register, you should use
2501 @code{scratch} instead of a pseudo-register because this will allow the
2502 combiner phase to add the @code{clobber} when required.  You do this by
2503 coding (@code{clobber} (@code{match_scratch} @dots{})).  If you do
2504 clobber a pseudo register, use one which appears nowhere else---generate
2505 a new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE@.
2507 There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
2508 @code{parallel}: when one of the input operands of the insn is also
2509 clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo register in
2510 the clobber and elsewhere in the insn produces the expected results.
2512 @findex use
2513 @item (use @var{x})
2514 Represents the use of the value of @var{x}.  It indicates that the
2515 value in @var{x} at this point in the program is needed, even though
2516 it may not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will
2517 not attempt to delete previous instructions whose only effect is to
2518 store a value in @var{x}.  @var{x} must be a @code{reg} expression.
2520 In some situations, it may be tempting to add a @code{use} of a
2521 register in a @code{parallel} to describe a situation where the value
2522 of a special register will modify the behavior of the instruction.
2523 An hypothetical example might be a pattern for an addition that can
2524 either wrap around or use saturating addition depending on the value
2525 of a special control register:
2527 @smallexample
2528 (parallel [(set (reg:SI 2) (unspec:SI [(reg:SI 3)
2529                                        (reg:SI 4)] 0))
2530            (use (reg:SI 1))])
2531 @end smallexample
2533 @noindent
2535 This will not work, several of the optimizers only look at expressions
2536 locally; it is very likely that if you have multiple insns with
2537 identical inputs to the @code{unspec}, they will be optimized away even
2538 if register 1 changes in between.
2540 This means that @code{use} can @emph{only} be used to describe
2541 that the register is live.  You should think twice before adding
2542 @code{use} statements, more often you will want to use @code{unspec}
2543 instead.  The @code{use} RTX is most commonly useful to describe that
2544 a fixed register is implicitly used in an insn.  It is also safe to use
2545 in patterns where the compiler knows for other reasons that the result
2546 of the whole pattern is variable, such as @samp{movmem@var{m}} or
2547 @samp{call} patterns.
2549 During the reload phase, an insn that has a @code{use} as pattern
2550 can carry a reg_equal note.  These @code{use} insns will be deleted
2551 before the reload phase exits.
2553 During the delayed branch scheduling phase, @var{x} may be an insn.
2554 This indicates that @var{x} previously was located at this place in the
2555 code and its data dependencies need to be taken into account.  These
2556 @code{use} insns will be deleted before the delayed branch scheduling
2557 phase exits.
2559 @findex parallel
2560 @item (parallel [@var{x0} @var{x1} @dots{}])
2561 Represents several side effects performed in parallel.  The square
2562 brackets stand for a vector; the operand of @code{parallel} is a
2563 vector of expressions.  @var{x0}, @var{x1} and so on are individual
2564 side effect expressions---expressions of code @code{set}, @code{call},
2565 @code{return}, @code{clobber} or @code{use}.
2567 ``In parallel'' means that first all the values used in the individual
2568 side-effects are computed, and second all the actual side-effects are
2569 performed.  For example,
2571 @smallexample
2572 (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
2573            (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
2574 @end smallexample
2576 @noindent
2577 says unambiguously that the values of hard register 1 and the memory
2578 location addressed by it are interchanged.  In both places where
2579 @code{(reg:SI 1)} appears as a memory address it refers to the value
2580 in register 1 @emph{before} the execution of the insn.
2582 It follows that it is @emph{incorrect} to use @code{parallel} and
2583 expect the result of one @code{set} to be available for the next one.
2584 For example, people sometimes attempt to represent a jump-if-zero
2585 instruction this way:
2587 @smallexample
2588 (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
2589            (set (pc) (if_then_else
2590                         (eq (cc0) (const_int 0))
2591                         (label_ref @dots{})
2592                         (pc)))])
2593 @end smallexample
2595 @noindent
2596 But this is incorrect, because it says that the jump condition depends
2597 on the condition code value @emph{before} this instruction, not on the
2598 new value that is set by this instruction.
2600 @cindex peephole optimization, RTL representation
2601 Peephole optimization, which takes place together with final assembly
2602 code output, can produce insns whose patterns consist of a @code{parallel}
2603 whose elements are the operands needed to output the resulting
2604 assembler code---often @code{reg}, @code{mem} or constant expressions.
2605 This would not be well-formed RTL at any other stage in compilation,
2606 but it is ok then because no further optimization remains to be done.
2607 However, the definition of the macro @code{NOTICE_UPDATE_CC}, if
2608 any, must deal with such insns if you define any peephole optimizations.
2610 @findex cond_exec
2611 @item (cond_exec [@var{cond} @var{expr}])
2612 Represents a conditionally executed expression.  The @var{expr} is
2613 executed only if the @var{cond} is nonzero.  The @var{cond} expression
2614 must not have side-effects, but the @var{expr} may very well have
2615 side-effects.
2617 @findex sequence
2618 @item (sequence [@var{insns} @dots{}])
2619 Represents a sequence of insns.  Each of the @var{insns} that appears
2620 in the vector is suitable for appearing in the chain of insns, so it
2621 must be an @code{insn}, @code{jump_insn}, @code{call_insn},
2622 @code{code_label}, @code{barrier} or @code{note}.
2624 A @code{sequence} RTX is never placed in an actual insn during RTL
2625 generation.  It represents the sequence of insns that result from a
2626 @code{define_expand} @emph{before} those insns are passed to
2627 @code{emit_insn} to insert them in the chain of insns.  When actually
2628 inserted, the individual sub-insns are separated out and the
2629 @code{sequence} is forgotten.
2631 After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the insns that
2632 reside in its delay slots are grouped together into a @code{sequence}.
2633 The insn requiring the delay slot is the first insn in the vector;
2634 subsequent insns are to be placed in the delay slot.
2636 @code{INSN_ANNULLED_BRANCH_P} is set on an insn in a delay slot to
2637 indicate that a branch insn should be used that will conditionally annul
2638 the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
2639 @code{INSN_FROM_TARGET_P} indicates that the insn is from the target of
2640 the branch and should be executed only if the branch is taken; otherwise
2641 the insn should be executed only if the branch is not taken.
2642 @xref{Delay Slots}.
2643 @end table
2645 These expression codes appear in place of a side effect, as the body of
2646 an insn, though strictly speaking they do not always describe side
2647 effects as such:
2649 @table @code
2650 @findex asm_input
2651 @item (asm_input @var{s})
2652 Represents literal assembler code as described by the string @var{s}.
2654 @findex unspec
2655 @findex unspec_volatile
2656 @item (unspec [@var{operands} @dots{}] @var{index})
2657 @itemx (unspec_volatile [@var{operands} @dots{}] @var{index})
2658 Represents a machine-specific operation on @var{operands}.  @var{index}
2659 selects between multiple machine-specific operations.
2660 @code{unspec_volatile} is used for volatile operations and operations
2661 that may trap; @code{unspec} is used for other operations.
2663 These codes may appear inside a @code{pattern} of an
2664 insn, inside a @code{parallel}, or inside an expression.
2666 @findex addr_vec
2667 @item (addr_vec:@var{m} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}])
2668 Represents a table of jump addresses.  The vector elements @var{lr0},
2669 etc., are @code{label_ref} expressions.  The mode @var{m} specifies
2670 how much space is given to each address; normally @var{m} would be
2671 @code{Pmode}.
2673 @findex addr_diff_vec
2674 @item (addr_diff_vec:@var{m} @var{base} [@var{lr0} @var{lr1} @dots{}] @var{min} @var{max} @var{flags})
2675 Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
2676 @var{base}.  The vector elements @var{lr0}, etc., are @code{label_ref}
2677 expressions and so is @var{base}.  The mode @var{m} specifies how much
2678 space is given to each address-difference.  @var{min} and @var{max}
2679 are set up by branch shortening and hold a label with a minimum and a
2680 maximum address, respectively.  @var{flags} indicates the relative
2681 position of @var{base}, @var{min} and @var{max} to the containing insn
2682 and of @var{min} and @var{max} to @var{base}.  See rtl.def for details.
2684 @findex prefetch
2685 @item (prefetch:@var{m} @var{addr} @var{rw} @var{locality})
2686 Represents prefetch of memory at address @var{addr}.
2687 Operand @var{rw} is 1 if the prefetch is for data to be written, 0 otherwise;
2688 targets that do not support write prefetches should treat this as a normal
2689 prefetch.
2690 Operand @var{locality} specifies the amount of temporal locality; 0 if there
2691 is none or 1, 2, or 3 for increasing levels of temporal locality;
2692 targets that do not support locality hints should ignore this.
2694 This insn is used to minimize cache-miss latency by moving data into a
2695 cache before it is accessed.  It should use only non-faulting data prefetch
2696 instructions.
2697 @end table
2699 @node Incdec
2700 @section Embedded Side-Effects on Addresses
2701 @cindex RTL preincrement
2702 @cindex RTL postincrement
2703 @cindex RTL predecrement
2704 @cindex RTL postdecrement
2706 Six special side-effect expression codes appear as memory addresses.
2708 @table @code
2709 @findex pre_dec
2710 @item (pre_dec:@var{m} @var{x})
2711 Represents the side effect of decrementing @var{x} by a standard
2712 amount and represents also the value that @var{x} has after being
2713 decremented.  @var{x} must be a @code{reg} or @code{mem}, but most
2714 machines allow only a @code{reg}.  @var{m} must be the machine mode
2715 for pointers on the machine in use.  The amount @var{x} is decremented
2716 by is the length in bytes of the machine mode of the containing memory
2717 reference of which this expression serves as the address.  Here is an
2718 example of its use:
2720 @smallexample
2721 (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
2722 @end smallexample
2724 @noindent
2725 This says to decrement pseudo register 39 by the length of a @code{DFmode}
2726 value and use the result to address a @code{DFmode} value.
2728 @findex pre_inc
2729 @item (pre_inc:@var{m} @var{x})
2730 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2732 @findex post_dec
2733 @item (post_dec:@var{m} @var{x})
2734 Represents the same side effect as @code{pre_dec} but a different
2735 value.  The value represented here is the value @var{x} has @i{before}
2736 being decremented.
2738 @findex post_inc
2739 @item (post_inc:@var{m} @var{x})
2740 Similar, but specifies incrementing @var{x} instead of decrementing it.
2742 @findex post_modify
2743 @item (post_modify:@var{m} @var{x} @var{y})
2745 Represents the side effect of setting @var{x} to @var{y} and
2746 represents @var{x} before @var{x} is modified.  @var{x} must be a
2747 @code{reg} or @code{mem}, but most machines allow only a @code{reg}.
2748 @var{m} must be the machine mode for pointers on the machine in use.
2750 The expression @var{y} must be one of three forms:
2751 @table @code
2752 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{z})},
2753 @code{(minus:@var{m} @var{x} @var{z})}, or
2754 @code{(plus:@var{m} @var{x} @var{i})},
2755 @end table
2756 where @var{z} is an index register and @var{i} is a constant.
2758 Here is an example of its use:
2760 @smallexample
2761 (mem:SF (post_modify:SI (reg:SI 42) (plus (reg:SI 42)
2762                                           (reg:SI 48))))
2763 @end smallexample
2765 This says to modify pseudo register 42 by adding the contents of pseudo
2766 register 48 to it, after the use of what ever 42 points to.
2768 @findex pre_modify
2769 @item (pre_modify:@var{m} @var{x} @var{expr})
2770 Similar except side effects happen before the use.
2771 @end table
2773 These embedded side effect expressions must be used with care.  Instruction
2774 patterns may not use them.  Until the @samp{flow} pass of the compiler,
2775 they may occur only to represent pushes onto the stack.  The @samp{flow}
2776 pass finds cases where registers are incremented or decremented in one
2777 instruction and used as an address shortly before or after; these cases are
2778 then transformed to use pre- or post-increment or -decrement.
2780 If a register used as the operand of these expressions is used in
2781 another address in an insn, the original value of the register is used.
2782 Uses of the register outside of an address are not permitted within the
2783 same insn as a use in an embedded side effect expression because such
2784 insns behave differently on different machines and hence must be treated
2785 as ambiguous and disallowed.
2787 An instruction that can be represented with an embedded side effect
2788 could also be represented using @code{parallel} containing an additional
2789 @code{set} to describe how the address register is altered.  This is not
2790 done because machines that allow these operations at all typically
2791 allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
2792 additional parallel stores would require doubling the number of entries
2793 in the machine description.
2795 @node Assembler
2796 @section Assembler Instructions as Expressions
2797 @cindex assembler instructions in RTL
2799 @cindex @code{asm_operands}, usage
2800 The RTX code @code{asm_operands} represents a value produced by a
2801 user-specified assembler instruction.  It is used to represent
2802 an @code{asm} statement with arguments.  An @code{asm} statement with
2803 a single output operand, like this:
2805 @smallexample
2806 asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
2807 @end smallexample
2809 @noindent
2810 is represented using a single @code{asm_operands} RTX which represents
2811 the value that is stored in @code{outputvar}:
2813 @smallexample
2814 (set @var{rtx-for-outputvar}
2815      (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
2816                    [@var{rtx-for-addition-result} @var{rtx-for-*z}]
2817                    [(asm_input:@var{m1} "g")
2818                     (asm_input:@var{m2} "di")]))
2819 @end smallexample
2821 @noindent
2822 Here the operands of the @code{asm_operands} RTX are the assembler
2823 template string, the output-operand's constraint, the index-number of the
2824 output operand among the output operands specified, a vector of input
2825 operand RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The
2826 mode @var{m1} is the mode of the sum @code{x+y}; @var{m2} is that of
2827 @code{*z}.
2829 When an @code{asm} statement has multiple output values, its insn has
2830 several such @code{set} RTX's inside of a @code{parallel}.  Each @code{set}
2831 contains a @code{asm_operands}; all of these share the same assembler
2832 template and vectors, but each contains the constraint for the respective
2833 output operand.  They are also distinguished by the output-operand index
2834 number, which is 0, 1, @dots{} for successive output operands.
2836 @node Insns
2837 @section Insns
2838 @cindex insns
2840 The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
2841 chain of objects called @dfn{insns}.  Insns are expressions with
2842 special codes that are used for no other purpose.  Some insns are
2843 actual instructions; others represent dispatch tables for @code{switch}
2844 statements; others represent labels to jump to or various sorts of
2845 declarative information.
2847 In addition to its own specific data, each insn must have a unique
2848 id-number that distinguishes it from all other insns in the current
2849 function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
2850 same id-number may be present in multiple places in a function, but
2851 these copies will always be identical and will only appear inside a
2852 @code{sequence}), and chain pointers to the preceding and following
2853 insns.  These three fields occupy the same position in every insn,
2854 independent of the expression code of the insn.  They could be accessed
2855 with @code{XEXP} and @code{XINT}, but instead three special macros are
2856 always used:
2858 @table @code
2859 @findex INSN_UID
2860 @item INSN_UID (@var{i})
2861 Accesses the unique id of insn @var{i}.
2863 @findex PREV_INSN
2864 @item PREV_INSN (@var{i})
2865 Accesses the chain pointer to the insn preceding @var{i}.
2866 If @var{i} is the first insn, this is a null pointer.
2868 @findex NEXT_INSN
2869 @item NEXT_INSN (@var{i})
2870 Accesses the chain pointer to the insn following @var{i}.
2871 If @var{i} is the last insn, this is a null pointer.
2872 @end table
2874 @findex get_insns
2875 @findex get_last_insn
2876 The first insn in the chain is obtained by calling @code{get_insns}; the
2877 last insn is the result of calling @code{get_last_insn}.  Within the
2878 chain delimited by these insns, the @code{NEXT_INSN} and
2879 @code{PREV_INSN} pointers must always correspond: if @var{insn} is not
2880 the first insn,
2882 @smallexample
2883 NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2884 @end smallexample
2886 @noindent
2887 is always true and if @var{insn} is not the last insn,
2889 @smallexample
2890 PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn})) == @var{insn}
2891 @end smallexample
2893 @noindent
2894 is always true.
2896 After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
2897 @code{sequence} expressions, which contain a vector of insns.  The value
2898 of @code{NEXT_INSN} in all but the last of these insns is the next insn
2899 in the vector; the value of @code{NEXT_INSN} of the last insn in the vector
2900 is the same as the value of @code{NEXT_INSN} for the @code{sequence} in
2901 which it is contained.  Similar rules apply for @code{PREV_INSN}.
2903 This means that the above invariants are not necessarily true for insns
2904 inside @code{sequence} expressions.  Specifically, if @var{insn} is the
2905 first insn in a @code{sequence}, @code{NEXT_INSN (PREV_INSN (@var{insn}))}
2906 is the insn containing the @code{sequence} expression, as is the value
2907 of @code{PREV_INSN (NEXT_INSN (@var{insn}))} if @var{insn} is the last
2908 insn in the @code{sequence} expression.  You can use these expressions
2909 to find the containing @code{sequence} expression.
2911 Every insn has one of the following six expression codes:
2913 @table @code
2914 @findex insn
2915 @item insn
2916 The expression code @code{insn} is used for instructions that do not jump
2917 and do not do function calls.  @code{sequence} expressions are always
2918 contained in insns with code @code{insn} even if one of those insns
2919 should jump or do function calls.
2921 Insns with code @code{insn} have four additional fields beyond the three
2922 mandatory ones listed above.  These four are described in a table below.
2924 @findex jump_insn
2925 @item jump_insn
2926 The expression code @code{jump_insn} is used for instructions that may
2927 jump (or, more generally, may contain @code{label_ref} expressions).  If
2928 there is an instruction to return from the current function, it is
2929 recorded as a @code{jump_insn}.
2931 @findex JUMP_LABEL
2932 @code{jump_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
2933 accessed in the same way and in addition contain a field
2934 @code{JUMP_LABEL} which is defined once jump optimization has completed.
2936 For simple conditional and unconditional jumps, this field contains
2937 the @code{code_label} to which this insn will (possibly conditionally)
2938 branch.  In a more complex jump, @code{JUMP_LABEL} records one of the
2939 labels that the insn refers to; the only way to find the others is to
2940 scan the entire body of the insn.  In an @code{addr_vec},
2941 @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}.
2943 Return insns count as jumps, but since they do not refer to any
2944 labels, their @code{JUMP_LABEL} is @code{NULL_RTX}.
2946 @findex call_insn
2947 @item call_insn
2948 The expression code @code{call_insn} is used for instructions that may do
2949 function calls.  It is important to distinguish these instructions because
2950 they imply that certain registers and memory locations may be altered
2951 unpredictably.
2953 @findex CALL_INSN_FUNCTION_USAGE
2954 @code{call_insn} insns have the same extra fields as @code{insn} insns,
2955 accessed in the same way and in addition contain a field
2956 @code{CALL_INSN_FUNCTION_USAGE}, which contains a list (chain of
2957 @code{expr_list} expressions) containing @code{use} and @code{clobber}
2958 expressions that denote hard registers and @code{MEM}s used or
2959 clobbered by the called function.
2961 A @code{MEM} generally points to a stack slots in which arguments passed
2962 to the libcall by reference (@pxref{Register Arguments,
2963 TARGET_PASS_BY_REFERENCE}) are stored.  If the argument is
2964 caller-copied (@pxref{Register Arguments, TARGET_CALLEE_COPIES}),
2965 the stack slot will be mentioned in @code{CLOBBER} and @code{USE}
2966 entries; if it's callee-copied, only a @code{USE} will appear, and the
2967 @code{MEM} may point to addresses that are not stack slots.  These
2968 @code{MEM}s are used only in libcalls, because, unlike regular function
2969 calls, @code{CONST_CALL}s (which libcalls generally are, @pxref{Flags,
2970 CONST_CALL_P}) aren't assumed to read and write all memory, so flow
2971 would consider the stores dead and remove them.  Note that, since a
2972 libcall must never return values in memory (@pxref{Aggregate Return,
2973 RETURN_IN_MEMORY}), there will never be a @code{CLOBBER} for a memory
2974 address holding a return value.
2976 @code{CLOBBER}ed registers in this list augment registers specified in
2977 @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register Basics}).
2979 @findex code_label
2980 @findex CODE_LABEL_NUMBER
2981 @item code_label
2982 A @code{code_label} insn represents a label that a jump insn can jump
2983 to.  It contains two special fields of data in addition to the three
2984 standard ones.  @code{CODE_LABEL_NUMBER} is used to hold the @dfn{label
2985 number}, a number that identifies this label uniquely among all the
2986 labels in the compilation (not just in the current function).
2987 Ultimately, the label is represented in the assembler output as an
2988 assembler label, usually of the form @samp{L@var{n}} where @var{n} is
2989 the label number.
2991 When a @code{code_label} appears in an RTL expression, it normally
2992 appears within a @code{label_ref} which represents the address of
2993 the label, as a number.
2995 Besides as a @code{code_label}, a label can also be represented as a
2996 @code{note} of type @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}.
2998 @findex LABEL_NUSES
2999 The field @code{LABEL_NUSES} is only defined once the jump optimization
3000 phase is completed.  It contains the number of times this label is
3001 referenced in the current function.
3003 @findex LABEL_KIND
3004 @findex SET_LABEL_KIND
3005 @findex LABEL_ALT_ENTRY_P
3006 @cindex alternate entry points
3007 The field @code{LABEL_KIND} differentiates four different types of
3008 labels: @code{LABEL_NORMAL}, @code{LABEL_STATIC_ENTRY},
3009 @code{LABEL_GLOBAL_ENTRY}, and @code{LABEL_WEAK_ENTRY}.  The only labels
3010 that do not have type @code{LABEL_NORMAL} are @dfn{alternate entry
3011 points} to the current function.  These may be static (visible only in
3012 the containing translation unit), global (exposed to all translation
3013 units), or weak (global, but can be overridden by another symbol with the
3014 same name).
3016 Much of the compiler treats all four kinds of label identically.  Some
3017 of it needs to know whether or not a label is an alternate entry point;
3018 for this purpose, the macro @code{LABEL_ALT_ENTRY_P} is provided.  It is
3019 equivalent to testing whether @samp{LABEL_KIND (label) == LABEL_NORMAL}.
3020 The only place that cares about the distinction between static, global,
3021 and weak alternate entry points, besides the front-end code that creates
3022 them, is the function @code{output_alternate_entry_point}, in
3023 @file{final.c}.
3025 To set the kind of a label, use the @code{SET_LABEL_KIND} macro.
3027 @findex barrier
3028 @item barrier
3029 Barriers are placed in the instruction stream when control cannot flow
3030 past them.  They are placed after unconditional jump instructions to
3031 indicate that the jumps are unconditional and after calls to
3032 @code{volatile} functions, which do not return (e.g., @code{exit}).
3033 They contain no information beyond the three standard fields.
3035 @findex note
3036 @findex NOTE_LINE_NUMBER
3037 @findex NOTE_SOURCE_FILE
3038 @item note
3039 @code{note} insns are used to represent additional debugging and
3040 declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
3041 integer which is accessed with the macro @code{NOTE_LINE_NUMBER} and a
3042 string accessed with @code{NOTE_SOURCE_FILE}.
3044 If @code{NOTE_LINE_NUMBER} is positive, the note represents the
3045 position of a source line and @code{NOTE_SOURCE_FILE} is the source file name
3046 that the line came from.  These notes control generation of line
3047 number data in the assembler output.
3049 Otherwise, @code{NOTE_LINE_NUMBER} is not really a line number but a
3050 code with one of the following values (and @code{NOTE_SOURCE_FILE}
3051 must contain a null pointer):
3053 @table @code
3054 @findex NOTE_INSN_DELETED
3055 @item NOTE_INSN_DELETED
3056 Such a note is completely ignorable.  Some passes of the compiler
3057 delete insns by altering them into notes of this kind.
3059 @findex NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3060 @item NOTE_INSN_DELETED_LABEL
3061 This marks what used to be a @code{code_label}, but was not used for other
3062 purposes than taking its address and was transformed to mark that no
3063 code jumps to it.
3065 @findex NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3066 @findex NOTE_INSN_BLOCK_END
3067 @item NOTE_INSN_BLOCK_BEG
3068 @itemx NOTE_INSN_BLOCK_END
3069 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3070 of a level of scoping of variable names.  They control the output
3071 of debugging information.
3073 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3074 @findex NOTE_INSN_EH_REGION_END
3075 @item NOTE_INSN_EH_REGION_BEG
3076 @itemx NOTE_INSN_EH_REGION_END
3077 These types of notes indicate the position of the beginning and end of a
3078 level of scoping for exception handling.  @code{NOTE_BLOCK_NUMBER}
3079 identifies which @code{CODE_LABEL} or @code{note} of type
3080 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL} is associated with the given region.
3082 @findex NOTE_INSN_LOOP_BEG
3083 @findex NOTE_INSN_LOOP_END
3084 @item NOTE_INSN_LOOP_BEG
3085 @itemx NOTE_INSN_LOOP_END
3086 These types of notes indicate the position of the beginning and end
3087 of a @code{while} or @code{for} loop.  They enable the loop optimizer
3088 to find loops quickly.
3090 @findex NOTE_INSN_LOOP_CONT
3091 @item NOTE_INSN_LOOP_CONT
3092 Appears at the place in a loop that @code{continue} statements jump to.
3094 @findex NOTE_INSN_LOOP_VTOP
3095 @item NOTE_INSN_LOOP_VTOP
3096 This note indicates the place in a loop where the exit test begins for
3097 those loops in which the exit test has been duplicated.  This position
3098 becomes another virtual start of the loop when considering loop
3099 invariants.
3101 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3102 @item NOTE_INSN_FUNCTION_BEG
3103 Appears at the start of the function body, after the function
3104 prologue.
3106 @findex NOTE_INSN_FUNCTION_END
3107 @item NOTE_INSN_FUNCTION_END
3108 Appears near the end of the function body, just before the label that
3109 @code{return} statements jump to (on machine where a single instruction
3110 does not suffice for returning).  This note may be deleted by jump
3111 optimization.
3113 @end table
3115 These codes are printed symbolically when they appear in debugging dumps.
3116 @end table
3118 @cindex @code{TImode}, in @code{insn}
3119 @cindex @code{HImode}, in @code{insn}
3120 @cindex @code{QImode}, in @code{insn}
3121 The machine mode of an insn is normally @code{VOIDmode}, but some
3122 phases use the mode for various purposes.
3124 The common subexpression elimination pass sets the mode of an insn to
3125 @code{QImode} when it is the first insn in a block that has already
3126 been processed.
3128 The second Haifa scheduling pass, for targets that can multiple issue,
3129 sets the mode of an insn to @code{TImode} when it is believed that the
3130 instruction begins an issue group.  That is, when the instruction
3131 cannot issue simultaneously with the previous.  This may be relied on
3132 by later passes, in particular machine-dependent reorg.
3134 Here is a table of the extra fields of @code{insn}, @code{jump_insn}
3135 and @code{call_insn} insns:
3137 @table @code
3138 @findex PATTERN
3139 @item PATTERN (@var{i})
3140 An expression for the side effect performed by this insn.  This must be
3141 one of the following codes: @code{set}, @code{call}, @code{use},
3142 @code{clobber}, @code{return}, @code{asm_input}, @code{asm_output},
3143 @code{addr_vec}, @code{addr_diff_vec}, @code{trap_if}, @code{unspec},
3144 @code{unspec_volatile}, @code{parallel}, @code{cond_exec}, or @code{sequence}.  If it is a @code{parallel},
3145 each element of the @code{parallel} must be one these codes, except that
3146 @code{parallel} expressions cannot be nested and @code{addr_vec} and
3147 @code{addr_diff_vec} are not permitted inside a @code{parallel} expression.
3149 @findex INSN_CODE
3150 @item INSN_CODE (@var{i})
3151 An integer that says which pattern in the machine description matches
3152 this insn, or @minus{}1 if the matching has not yet been attempted.
3154 Such matching is never attempted and this field remains @minus{}1 on an insn
3155 whose pattern consists of a single @code{use}, @code{clobber},
3156 @code{asm_input}, @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} expression.
3158 @findex asm_noperands
3159 Matching is also never attempted on insns that result from an @code{asm}
3160 statement.  These contain at least one @code{asm_operands} expression.
3161 The function @code{asm_noperands} returns a non-negative value for
3162 such insns.
3164 In the debugging output, this field is printed as a number followed by
3165 a symbolic representation that locates the pattern in the @file{md}
3166 file as some small positive or negative offset from a named pattern.
3168 @findex LOG_LINKS
3169 @item LOG_LINKS (@var{i})
3170 A list (chain of @code{insn_list} expressions) giving information about
3171 dependencies between instructions within a basic block.  Neither a jump
3172 nor a label may come between the related insns.
3174 @findex REG_NOTES
3175 @item REG_NOTES (@var{i})
3176 A list (chain of @code{expr_list} and @code{insn_list} expressions)
3177 giving miscellaneous information about the insn.  It is often
3178 information pertaining to the registers used in this insn.
3179 @end table
3181 The @code{LOG_LINKS} field of an insn is a chain of @code{insn_list}
3182 expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn,
3183 and the second is another @code{insn_list} expression (the next one in
3184 the chain).  The last @code{insn_list} in the chain has a null pointer
3185 as second operand.  The significant thing about the chain is which
3186 insns appear in it (as first operands of @code{insn_list}
3187 expressions).  Their order is not significant.
3189 This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a null
3190 pointer until then.  Flow only adds links for those data dependencies
3191 which can be used for instruction combination.  For each insn, the flow
3192 analysis pass adds a link to insns which store into registers values
3193 that are used for the first time in this insn.  The instruction
3194 scheduling pass adds extra links so that every dependence will be
3195 represented.  Links represent data dependencies, antidependencies and
3196 output dependencies; the machine mode of the link distinguishes these
3197 three types: antidependencies have mode @code{REG_DEP_ANTI}, output
3198 dependencies have mode @code{REG_DEP_OUTPUT}, and data dependencies have
3199 mode @code{VOIDmode}.
3201 The @code{REG_NOTES} field of an insn is a chain similar to the
3202 @code{LOG_LINKS} field but it includes @code{expr_list} expressions in
3203 addition to @code{insn_list} expressions.  There are several kinds of
3204 register notes, which are distinguished by the machine mode, which in a
3205 register note is really understood as being an @code{enum reg_note}.
3206 The first operand @var{op} of the note is data whose meaning depends on
3207 the kind of note.
3209 @findex REG_NOTE_KIND
3210 @findex PUT_REG_NOTE_KIND
3211 The macro @code{REG_NOTE_KIND (@var{x})} returns the kind of
3212 register note.  Its counterpart, the macro @code{PUT_REG_NOTE_KIND
3213 (@var{x}, @var{newkind})} sets the register note type of @var{x} to be
3214 @var{newkind}.
3216 Register notes are of three classes: They may say something about an
3217 input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
3218 they may create a linkage between two insns.  There are also a set
3219 of values that are only used in @code{LOG_LINKS}.
3221 These register notes annotate inputs to an insn:
3223 @table @code
3224 @findex REG_DEAD
3225 @item REG_DEAD
3226 The value in @var{op} dies in this insn; that is to say, altering the
3227 value immediately after this insn would not affect the future behavior
3228 of the program.
3230 It does not follow that the register @var{op} has no useful value after
3231 this insn since @var{op} is not necessarily modified by this insn.
3232 Rather, no subsequent instruction uses the contents of @var{op}.
3234 @findex REG_UNUSED
3235 @item REG_UNUSED
3236 The register @var{op} being set by this insn will not be used in a
3237 subsequent insn.  This differs from a @code{REG_DEAD} note, which
3238 indicates that the value in an input will not be used subsequently.
3239 These two notes are independent; both may be present for the same
3240 register.
3242 @findex REG_INC
3243 @item REG_INC
3244 The register @var{op} is incremented (or decremented; at this level
3245 there is no distinction) by an embedded side effect inside this insn.
3246 This means it appears in a @code{post_inc}, @code{pre_inc},
3247 @code{post_dec} or @code{pre_dec} expression.
3249 @findex REG_NONNEG
3250 @item REG_NONNEG
3251 The register @var{op} is known to have a nonnegative value when this
3252 insn is reached.  This is used so that decrement and branch until zero
3253 instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
3255 The @code{REG_NONNEG} note is added to insns only if the machine
3256 description has a @samp{decrement_and_branch_until_zero} pattern.
3258 @findex REG_NO_CONFLICT
3259 @item REG_NO_CONFLICT
3260 This insn does not cause a conflict between @var{op} and the item
3261 being set by this insn even though it might appear that it does.
3262 In other words, if the destination register and @var{op} could
3263 otherwise be assigned the same register, this insn does not
3264 prevent that assignment.
3266 Insns with this note are usually part of a block that begins with a
3267 @code{clobber} insn specifying a multi-word pseudo register (which will
3268 be the output of the block), a group of insns that each set one word of
3269 the value and have the @code{REG_NO_CONFLICT} note attached, and a final
3270 insn that copies the output to itself with an attached @code{REG_EQUAL}
3271 note giving the expression being computed.  This block is encapsulated
3272 with @code{REG_LIBCALL} and @code{REG_RETVAL} notes on the first and
3273 last insns, respectively.
3275 @findex REG_LABEL
3276 @item REG_LABEL
3277 This insn uses @var{op}, a @code{code_label} or a @code{note} of type
3278 @code{NOTE_INSN_DELETED_LABEL}, but is not a
3279 @code{jump_insn}, or it is a @code{jump_insn} that required the label to
3280 be held in a register.  The presence of this note allows jump
3281 optimization to be aware that @var{op} is, in fact, being used, and flow
3282 optimization to build an accurate flow graph.
3284 @findex REG_CROSSING_JUMP
3285 @item REG_CROSSING_JUMP
3286 This insn is an branching instruction (either an unconditional jump or
3287 an indirect jump) which crosses between hot and cold sections, which
3288 could potentially be very far apart in the executable.  The presence
3289 of this note indicates to other optimizations that this this branching
3290 instruction should not be ``collapsed'' into a simpler branching
3291 construct.  It is used when the optimization to partition basic blocks
3292 into hot and cold sections is turned on.
3294 @findex REG_SETJMP
3295 @item REG_SETJMP 
3296 Appears attached to each @code{CALL_INSN} to @code{setjmp} or a 
3297 related function.
3298 @end table
3300 The following notes describe attributes of outputs of an insn:
3302 @table @code
3303 @findex REG_EQUIV
3304 @findex REG_EQUAL
3305 @item REG_EQUIV
3306 @itemx REG_EQUAL
3307 This note is only valid on an insn that sets only one register and
3308 indicates that that register will be equal to @var{op} at run time; the
3309 scope of this equivalence differs between the two types of notes.  The
3310 value which the insn explicitly copies into the register may look
3311 different from @var{op}, but they will be equal at run time.  If the
3312 output of the single @code{set} is a @code{strict_low_part} expression,
3313 the note refers to the register that is contained in @code{SUBREG_REG}
3314 of the @code{subreg} expression.
3316 For @code{REG_EQUIV}, the register is equivalent to @var{op} throughout
3317 the entire function, and could validly be replaced in all its
3318 occurrences by @var{op}.  (``Validly'' here refers to the data flow of
3319 the program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
3320 example, when a constant is loaded into a register that is never
3321 assigned any other value, this kind of note is used.
3323 When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a function,
3324 a note of this kind records that the register is equivalent to the stack
3325 slot where the parameter was passed.  Although in this case the register
3326 may be set by other insns, it is still valid to replace the register
3327 by the stack slot throughout the function.
3329 A @code{REG_EQUIV} note is also used on an instruction which copies a
3330 register parameter into a pseudo-register at entry to a function, if
3331 there is a stack slot where that parameter could be stored.  Although
3332 other insns may set the pseudo-register, it is valid for the compiler to
3333 replace the pseudo-register by stack slot throughout the function,
3334 provided the compiler ensures that the stack slot is properly
3335 initialized by making the replacement in the initial copy instruction as
3336 well.  This is used on machines for which the calling convention
3337 allocates stack space for register parameters.  See
3338 @code{REG_PARM_STACK_SPACE} in @ref{Stack Arguments}.
3340 In the case of @code{REG_EQUAL}, the register that is set by this insn
3341 will be equal to @var{op} at run time at the end of this insn but not
3342 necessarily elsewhere in the function.  In this case, @var{op}
3343 is typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence of
3344 insns such as a library call is used to perform an arithmetic operation,
3345 this kind of note is attached to the insn that produces or copies the
3346 final value.
3348 These two notes are used in different ways by the compiler passes.
3349 @code{REG_EQUAL} is used by passes prior to register allocation (such as
3350 common subexpression elimination and loop optimization) to tell them how
3351 to think of that value.  @code{REG_EQUIV} notes are used by register
3352 allocation to indicate that there is an available substitute expression
3353 (either a constant or a @code{mem} expression for the location of a
3354 parameter on the stack) that may be used in place of a register if
3355 insufficient registers are available.
3357 Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
3358 @code{REG_EQUIV} note and are not useful to the early optimization
3359 passes and pseudo registers that are equivalent to a memory location
3360 throughout their entire life, which is not detected until later in
3361 the compilation, all equivalences are initially indicated by an attached
3362 @code{REG_EQUAL} note.  In the early stages of register allocation, a
3363 @code{REG_EQUAL} note is changed into a @code{REG_EQUIV} note if
3364 @var{op} is a constant and the insn represents the only set of its
3365 destination register.
3367 Thus, compiler passes prior to register allocation need only check for
3368 @code{REG_EQUAL} notes and passes subsequent to register allocation
3369 need only check for @code{REG_EQUIV} notes.
3370 @end table
3372 These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs: one
3373 insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which has
3374 the inverse note pointing back to the first insn.
3376 @table @code
3377 @findex REG_RETVAL
3378 @item REG_RETVAL
3379 This insn copies the value of a multi-insn sequence (for example, a
3380 library call), and @var{op} is the first insn of the sequence (for a
3381 library call, the first insn that was generated to set up the arguments
3382 for the library call).
3384 Loop optimization uses this note to treat such a sequence as a single
3385 operation for code motion purposes and flow analysis uses this note to
3386 delete such sequences whose results are dead.
3388 A @code{REG_EQUAL} note will also usually be attached to this insn to
3389 provide the expression being computed by the sequence.
3391 These notes will be deleted after reload, since they are no longer
3392 accurate or useful.
3394 @findex REG_LIBCALL
3395 @item REG_LIBCALL
3396 This is the inverse of @code{REG_RETVAL}: it is placed on the first
3397 insn of a multi-insn sequence, and it points to the last one.
3399 These notes are deleted after reload, since they are no longer useful or
3400 accurate.
3402 @findex REG_CC_SETTER
3403 @findex REG_CC_USER
3404 @item REG_CC_SETTER
3405 @itemx REG_CC_USER
3406 On machines that use @code{cc0}, the insns which set and use @code{cc0}
3407 set and use @code{cc0} are adjacent.  However, when branch delay slot
3408 filling is done, this may no longer be true.  In this case a
3409 @code{REG_CC_USER} note will be placed on the insn setting @code{cc0} to
3410 point to the insn using @code{cc0} and a @code{REG_CC_SETTER} note will
3411 be placed on the insn using @code{cc0} to point to the insn setting
3412 @code{cc0}.
3413 @end table
3415 These values are only used in the @code{LOG_LINKS} field, and indicate
3416 the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
3417 a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
3418 they simply have mode @code{VOIDmode}, and are printed without any
3419 descriptive text.
3421 @table @code
3422 @findex REG_DEP_ANTI
3423 @item REG_DEP_ANTI
3424 This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
3426 @findex REG_DEP_OUTPUT
3427 @item REG_DEP_OUTPUT
3428 This indicates an output dependence (a write after write dependence).
3429 @end table
3431 These notes describe information gathered from gcov profile data.  They
3432 are stored in the @code{REG_NOTES} field of an insn as an
3433 @code{expr_list}.
3435 @table @code
3436 @findex REG_BR_PROB
3437 @item REG_BR_PROB
3438 This is used to specify the ratio of branches to non-branches of a
3439 branch insn according to the profile data.  The value is stored as a
3440 value between 0 and REG_BR_PROB_BASE; larger values indicate a higher
3441 probability that the branch will be taken.
3443 @findex REG_BR_PRED
3444 @item REG_BR_PRED
3445 These notes are found in JUMP insns after delayed branch scheduling
3446 has taken place.  They indicate both the direction and the likelihood
3447 of the JUMP@.  The format is a bitmask of ATTR_FLAG_* values.
3449 @findex REG_FRAME_RELATED_EXPR
3450 @item REG_FRAME_RELATED_EXPR
3451 This is used on an RTX_FRAME_RELATED_P insn wherein the attached expression
3452 is used in place of the actual insn pattern.  This is done in cases where
3453 the pattern is either complex or misleading.
3454 @end table
3456 For convenience, the machine mode in an @code{insn_list} or
3457 @code{expr_list} is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
3459 @findex insn_list
3460 @findex expr_list
3461 The only difference between the expression codes @code{insn_list} and
3462 @code{expr_list} is that the first operand of an @code{insn_list} is
3463 assumed to be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's
3464 unique id; the first operand of an @code{expr_list} is printed in the
3465 ordinary way as an expression.
3467 @node Calls
3468 @section RTL Representation of Function-Call Insns
3469 @cindex calling functions in RTL
3470 @cindex RTL function-call insns
3471 @cindex function-call insns
3473 Insns that call subroutines have the RTL expression code @code{call_insn}.
3474 These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a special
3475 RTL expression code, @code{call}.
3477 @cindex @code{call} usage
3478 A @code{call} expression has two operands, as follows:
3480 @smallexample
3481 (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes})
3482 @end smallexample
3484 @noindent
3485 Here @var{nbytes} is an operand that represents the number of bytes of
3486 argument data being passed to the subroutine, @var{fm} is a machine mode
3487 (which must equal as the definition of the @code{FUNCTION_MODE} macro in
3488 the machine description) and @var{addr} represents the address of the
3489 subroutine.
3491 For a subroutine that returns no value, the @code{call} expression as
3492 shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
3493 also contain @code{use} or @code{clobber} expressions.
3495 @cindex @code{BLKmode}, and function return values
3496 For a subroutine that returns a value whose mode is not @code{BLKmode},
3497 the value is returned in a hard register.  If this register's number is
3498 @var{r}, then the body of the call insn looks like this:
3500 @smallexample
3501 (set (reg:@var{m} @var{r})
3502      (call (mem:@var{fm} @var{addr}) @var{nbytes}))
3503 @end smallexample
3505 @noindent
3506 This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
3507 appropriate register receives a useful value in this insn.
3509 When a subroutine returns a @code{BLKmode} value, it is handled by
3510 passing to the subroutine the address of a place to store the value.
3511 So the call insn itself does not ``return'' any value, and it has the
3512 same RTL form as a call that returns nothing.
3514 On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
3515 for example to contain the return address.  @code{call_insn} insns
3516 on these machines should have a body which is a @code{parallel}
3517 that contains both the @code{call} expression and @code{clobber}
3518 expressions that indicate which registers are destroyed.  Similarly,
3519 if the call instruction requires some register other than the stack
3520 pointer that is not explicitly mentioned in its RTL, a @code{use}
3521 subexpression should mention that register.
3523 Functions that are called are assumed to modify all registers listed in
3524 the configuration macro @code{CALL_USED_REGISTERS} (@pxref{Register
3525 Basics}) and, with the exception of @code{const} functions and library
3526 calls, to modify all of memory.
3528 Insns containing just @code{use} expressions directly precede the
3529 @code{call_insn} insn to indicate which registers contain inputs to the
3530 function.  Similarly, if registers other than those in
3531 @code{CALL_USED_REGISTERS} are clobbered by the called function, insns
3532 containing a single @code{clobber} follow immediately after the call to
3533 indicate which registers.
3535 @node Sharing
3536 @section Structure Sharing Assumptions
3537 @cindex sharing of RTL components
3538 @cindex RTL structure sharing assumptions
3540 The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are unique;
3541 there do not exist two distinct objects representing the same value.
3542 In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL expression
3543 object of a certain kind appears in more than one place in the
3544 containing structure.
3546 These assumptions refer to a single function; except for the RTL
3547 objects that describe global variables and external functions,
3548 and a few standard objects such as small integer constants,
3549 no RTL objects are common to two functions.
3551 @itemize @bullet
3552 @cindex @code{reg}, RTL sharing
3553 @item
3554 Each pseudo-register has only a single @code{reg} object to represent it,
3555 and therefore only a single machine mode.
3557 @cindex symbolic label
3558 @cindex @code{symbol_ref}, RTL sharing
3559 @item
3560 For any symbolic label, there is only one @code{symbol_ref} object
3561 referring to it.
3563 @cindex @code{const_int}, RTL sharing
3564 @item
3565 All @code{const_int} expressions with equal values are shared.
3567 @cindex @code{pc}, RTL sharing
3568 @item
3569 There is only one @code{pc} expression.
3571 @cindex @code{cc0}, RTL sharing
3572 @item
3573 There is only one @code{cc0} expression.
3575 @cindex @code{const_double}, RTL sharing
3576 @item
3577 There is only one @code{const_double} expression with value 0 for
3578 each floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
3580 @cindex @code{const_vector}, RTL sharing
3581 @item
3582 There is only one @code{const_vector} expression with value 0 for
3583 each vector mode, be it an integer or a double constant vector.
3585 @cindex @code{label_ref}, RTL sharing
3586 @cindex @code{scratch}, RTL sharing
3587 @item
3588 No @code{label_ref} or @code{scratch} appears in more than one place in
3589 the RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
3590 the insns in the function and assume that each time a @code{label_ref}
3591 or @code{scratch} is seen it is distinct from all others that are seen.
3593 @cindex @code{mem}, RTL sharing
3594 @item
3595 Only one @code{mem} object is normally created for each static
3596 variable or stack slot, so these objects are frequently shared in all
3597 the places they appear.  However, separate but equal objects for these
3598 variables are occasionally made.
3600 @cindex @code{asm_operands}, RTL sharing
3601 @item
3602 When a single @code{asm} statement has multiple output operands, a
3603 distinct @code{asm_operands} expression is made for each output operand.
3604 However, these all share the vector which contains the sequence of input
3605 operands.  This sharing is used later on to test whether two
3606 @code{asm_operands} expressions come from the same statement, so all
3607 optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
3608 vector at all.
3610 @item
3611 No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
3612 except as described above.  Many passes of the compiler rely on this
3613 by assuming that they can modify RTL objects in place without unwanted
3614 side-effects on other insns.
3616 @findex unshare_all_rtl
3617 @item
3618 During initial RTL generation, shared structure is freely introduced.
3619 After all the RTL for a function has been generated, all shared
3620 structure is copied by @code{unshare_all_rtl} in @file{emit-rtl.c},
3621 after which the above rules are guaranteed to be followed.
3623 @findex copy_rtx_if_shared
3624 @item
3625 During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
3626 temporarily.  However, the shared structure is copied before the
3627 combiner is finished with the insn.  This is done by calling
3628 @code{copy_rtx_if_shared}, which is a subroutine of
3629 @code{unshare_all_rtl}.
3630 @end itemize
3632 @node Reading RTL
3633 @section Reading RTL
3635 To read an RTL object from a file, call @code{read_rtx}.  It takes one
3636 argument, a stdio stream, and returns a single RTL object.  This routine
3637 is defined in @file{read-rtl.c}.  It is not available in the compiler
3638 itself, only the various programs that generate the compiler back end
3639 from the machine description.
3641 People frequently have the idea of using RTL stored as text in a file as
3642 an interface between a language front end and the bulk of GCC@.  This
3643 idea is not feasible.
3645 GCC was designed to use RTL internally only.  Correct RTL for a given
3646 program is very dependent on the particular target machine.  And the RTL
3647 does not contain all the information about the program.
3649 The proper way to interface GCC to a new language front end is with
3650 the ``tree'' data structure, described in the files @file{tree.h} and
3651 @file{tree.def}.  The documentation for this structure (@pxref{Trees})
3652 is incomplete.