home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Libris Britannia 4 / science library(b).zip / science library(b) / DJGPP / GCC257DC.ZIP / docs / gcc / rtl.tex < prev    next >
Text File  |  1993-12-15  |  115KB  |  2,808 lines

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