home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Otherware / Otherware_1_SB_Development.iso / amiga / programm / language / gcc222.lha / info / gcc.info-9 (.txt) < prev    next >
GNU Info File  |  1992-07-19  |  50KB  |  857 lines

  1. This is Info file gcc.info, produced by Makeinfo-1.47 from the input
  2. file gcc.texi.
  3.    This file documents the use and the internals of the GNU compiler.
  4.    Copyright (C) 1988, 1989, 1992 Free Software Foundation, Inc.
  5.    Permission is granted to make and distribute verbatim copies of this
  6. manual provided the copyright notice and this permission notice are
  7. preserved on all copies.
  8.    Permission is granted to copy and distribute modified versions of
  9. this manual under the conditions for verbatim copying, provided also
  10. that the sections entitled "GNU General Public License" and "Boycott"
  11. are included exactly as in the original, and provided that the entire
  12. resulting derived work is distributed under the terms of a permission
  13. notice identical to this one.
  14.    Permission is granted to copy and distribute translations of this
  15. manual into another language, under the above conditions for modified
  16. versions, except that the sections entitled "GNU General Public
  17. License" and "Boycott", and this permission notice, may be included in
  18. translations approved by the Free Software Foundation instead of in the
  19. original English.
  20. File: gcc.info,  Node: Side Effects,  Next: Incdec,  Prev: RTL Declarations,  Up: RTL
  21. Side Effect Expressions
  22. =======================
  23.    The expression codes described so far represent values, not actions.
  24. But machine instructions never produce values; they are meaningful only
  25. for their side effects on the state of the machine.  Special expression
  26. codes are used to represent side effects.
  27.    The body of an instruction is always one of these side effect codes;
  28. the codes described above, which represent values, appear only as the
  29. operands of these.
  30. `(set LVAL X)'
  31.      Represents the action of storing the value of X into the place
  32.      represented by LVAL.  LVAL must be an expression representing a
  33.      place that can be stored in: `reg' (or `subreg' or
  34.      `strict_low_part'), `mem', `pc' or `cc0'.
  35.      If LVAL is a `reg', `subreg' or `mem', it has a machine mode; then
  36.      X must be valid for that mode.
  37.      If LVAL is a `reg' whose machine mode is less than the full width
  38.      of the register, then it means that the part of the register
  39.      specified by the machine mode is given the specified value and the
  40.      rest of the register receives an undefined value.  Likewise, if
  41.      LVAL is a `subreg' whose machine mode is narrower than the mode of
  42.      the register, the rest of the register can be changed in an
  43.      undefined way.
  44.      If LVAL is a `strict_low_part' of a `subreg', then the part of the
  45.      register specified by the machine mode of the `subreg' is given
  46.      the value X and the rest of the register is not changed.
  47.      If LVAL is `(cc0)', it has no machine mode, and X may be either a
  48.      `compare' expression or a value that may have any mode. The latter
  49.      case represents a "test" instruction.  The expression `(set (cc0)
  50.      (reg:M N))' is equivalent to `(set (cc0) (compare (reg:M N)
  51.      (const_int 0)))'. Use the former expression to save space during
  52.      the compilation.
  53.      If LVAL is `(pc)', we have a jump instruction, and the
  54.      possibilities for X are very limited.  It may be a `label_ref'
  55.      expression (unconditional jump).  It may be an `if_then_else'
  56.      (conditional jump), in which case either the second or the third
  57.      operand must be `(pc)' (for the case which does not jump) and the
  58.      other of the two must be a `label_ref' (for the case which does
  59.      jump).  X may also be a `mem' or `(plus:SI (pc) Y)', where Y may
  60.      be a `reg' or a `mem'; these unusual patterns are used to
  61.      represent jumps through branch tables.
  62.      If LVAL is neither `(cc0)' nor `(pc)', the mode of LVAL must not
  63.      be `VOIDmode' and the mode of X must be valid for the mode of LVAL.
  64.      LVAL is customarily accessed with the `SET_DEST' macro and X with
  65.      the `SET_SRC' macro.
  66. `(return)'
  67.      As the sole expression in a pattern, represents a return from the
  68.      current function, on machines where this can be done with one
  69.      instruction, such as Vaxes.  On machines where a multi-instruction
  70.      "epilogue" must be executed in order to return from the function,
  71.      returning is done by jumping to a label which precedes the
  72.      epilogue, and the `return' expression code is never used.
  73.      Inside an `if_then_else' expression, represents the value to be
  74.      placed in `pc' to return to the caller.
  75.      Note that an insn pattern of `(return)' is logically equivalent to
  76.      `(set (pc) (return))', but the latter form is never used.
  77. `(call FUNCTION NARGS)'
  78.      Represents a function call.  FUNCTION is a `mem' expression whose
  79.      address is the address of the function to be called. NARGS is an
  80.      expression which can be used for two purposes: on some machines it
  81.      represents the number of bytes of stack argument; on others, it
  82.      represents the number of argument registers.
  83.      Each machine has a standard machine mode which FUNCTION must have.
  84.       The machine description defines macro `FUNCTION_MODE' to expand
  85.      into the requisite mode name.  The purpose of this mode is to
  86.      specify what kind of addressing is allowed, on machines where the
  87.      allowed kinds of addressing depend on the machine mode being
  88.      addressed.
  89. `(clobber X)'
  90.      Represents the storing or possible storing of an unpredictable,
  91.      undescribed value into X, which must be a `reg', `scratch' or
  92.      `mem' expression.
  93.      One place this is used is in string instructions that store
  94.      standard values into particular hard registers.  It may not be
  95.      worth the trouble to describe the values that are stored, but it
  96.      is essential to inform the compiler that the registers will be
  97.      altered, lest it attempt to keep data in them across the string
  98.      instruction.
  99.      If X is `(mem:BLK (const_int 0))', it means that all memory
  100.      locations must be presumed clobbered.
  101.      Note that the machine description classifies certain hard
  102.      registers as "call-clobbered".  All function call instructions are
  103.      assumed by default to clobber these registers, so there is no need
  104.      to use `clobber' expressions to indicate this fact.  Also, each
  105.      function call is assumed to have the potential to alter any memory
  106.      location, unless the function is declared `const'.
  107.      If the last group of expressions in a `parallel' are each a
  108.      `clobber' expression whose arguments are `reg' or `match_scratch'
  109.      (*note RTL Template::.) expressions, the combiner phase can add
  110.      the appropriate `clobber' expressions to an insn it has
  111.      constructed when doing so will cause a pattern to be matched.
  112.      This feature can be used, for example, on a machine that whose
  113.      multiply and add instructions don't use an MQ register but which
  114.      has an add-accumulate instruction that does clobber the MQ
  115.      register.  Similarly, a combined instruction might require a
  116.      temporary register while the constituent instructions might not.
  117.      When a `clobber' expression for a register appears inside a
  118.      `parallel' with other side effects, the register allocator
  119.      guarantees that the register is unoccupied both before and after
  120.      that insn.  However, the reload phase may allocate a register used
  121.      for one of the inputs unless the `&' constraint is specified for
  122.      the selected alternative (*note Modifiers::.).  You can clobber
  123.      either a specific hard register, a pseudo register, or a `scratch'
  124.      expression; in the latter two cases, GNU CC will allocate a hard
  125.      register that is available there for use as a temporary.
  126.      For instructions that require a temporary register, you should use
  127.      `scratch' instead of a pseudo-register because this will allow the
  128.      combiner phase to add the `clobber' when required.  You do this by
  129.      coding (`clobber' (`match_scratch' ...)).  If you do clobber a
  130.      pseudo register, use one which appears nowhere else--generate a
  131.      new one each time.  Otherwise, you may confuse CSE.
  132.      There is one other known use for clobbering a pseudo register in a
  133.      `parallel': when one of the input operands of the insn is also
  134.      clobbered by the insn.  In this case, using the same pseudo
  135.      register in the clobber and elsewhere in the insn produces the
  136.      expected results.
  137. `(use X)'
  138.      Represents the use of the value of X.  It indicates that the value
  139.      in X at this point in the program is needed, even though it may
  140.      not be apparent why this is so.  Therefore, the compiler will not
  141.      attempt to delete previous instructions whose only effect is to
  142.      store a value in X.  X must be a `reg' expression.
  143.      During the delayed branch scheduling phase, X may be an insn. This
  144.      indicates that X previously was located at this place in the code
  145.      and its data dependencies need to be taken into account.  These
  146.      `use' insns will be deleted before the delayed branch scheduling
  147.      phase exits.
  148. `(parallel [X0 X1 ...])'
  149.      Represents several side effects performed in parallel.  The square
  150.      brackets stand for a vector; the operand of `parallel' is a vector
  151.      of expressions.  X0, X1 and so on are individual side effect
  152.      expressions--expressions of code `set', `call', `return',
  153.      `clobber' or `use'.
  154.      "In parallel" means that first all the values used in the
  155.      individual side-effects are computed, and second all the actual
  156.      side-effects are performed.  For example,
  157.           (parallel [(set (reg:SI 1) (mem:SI (reg:SI 1)))
  158.                      (set (mem:SI (reg:SI 1)) (reg:SI 1))])
  159.      says unambiguously that the values of hard register 1 and the
  160.      memory location addressed by it are interchanged.  In both places
  161.      where `(reg:SI 1)' appears as a memory address it refers to the
  162.      value in register 1 *before* the execution of the insn.
  163.      It follows that it is *incorrect* to use `parallel' and expect the
  164.      result of one `set' to be available for the next one. For example,
  165.      people sometimes attempt to represent a jump-if-zero instruction
  166.      this way:
  167.           (parallel [(set (cc0) (reg:SI 34))
  168.                      (set (pc) (if_then_else
  169.                                   (eq (cc0) (const_int 0))
  170.                                   (label_ref ...)
  171.                                   (pc)))])
  172.      But this is incorrect, because it says that the jump condition
  173.      depends on the condition code value *before* this instruction, not
  174.      on the new value that is set by this instruction.
  175.      Peephole optimization, which takes place together with final
  176.      assembly code output, can produce insns whose patterns consist of
  177.      a `parallel' whose elements are the operands needed to output the
  178.      resulting assembler code--often `reg', `mem' or constant
  179.      expressions. This would not be well-formed RTL at any other stage
  180.      in compilation, but it is ok then because no further optimization
  181.      remains to be done. However, the definition of the macro
  182.      `NOTICE_UPDATE_CC', if any, must deal with such insns if you
  183.      define any peephole optimizations.
  184. `(sequence [INSNS ...])'
  185.      Represents a sequence of insns.  Each of the INSNS that appears in
  186.      the vector is suitable for appearing in the chain of insns, so it
  187.      must be an `insn', `jump_insn', `call_insn', `code_label',
  188.      `barrier' or `note'.
  189.      A `sequence' RTX is never placed in an actual insn during RTL
  190.      generation.  It represents the sequence of insns that result from a
  191.      `define_expand' *before* those insns are passed to `emit_insn' to
  192.      insert them in the chain of insns.  When actually inserted, the
  193.      individual sub-insns are separated out and the `sequence' is
  194.      forgotten.
  195.      After delay-slot scheduling is completed, an insn and all the
  196.      insns that reside in its delay slots are grouped together into a
  197.      `sequence'. The insn requiring the delay slot is the first insn in
  198.      the vector; subsequent insns are to be placed in the delay slot.
  199.      `INSN_ANNULLED_BRANCH_P' is set on an insn in a delay slot to
  200.      indicate that a branch insn should be used that will conditionally
  201.      annul the effect of the insns in the delay slots.  In such a case,
  202.      `INSN_FROM_TARGET_P' indicates that the insn is from the target of
  203.      the branch and should be executed only if the branch is taken;
  204.      otherwise the insn should be executed only if the branch is not
  205.      taken. *Note Delay Slots::.
  206.    These expression codes appear in place of a side effect, as the body
  207. of an insn, though strictly speaking they do not always describe side
  208. effects as such:
  209. `(asm_input S)'
  210.      Represents literal assembler code as described by the string S.
  211. `(unspec [OPERANDS ...] INDEX)'
  212. `(unspec_volatile [OPERANDS ...] INDEX)'
  213.      Represents a machine-specific operation on OPERANDS.  INDEX
  214.      selects between multiple machine-specific operations.
  215.      `unspec_volatile' is used for volatile operations and operations
  216.      that may trap; `unspec' is used for other operations.
  217.      These codes may appear inside a `pattern' of an insn, inside a
  218.      `parallel', or inside an expression.
  219. `(addr_vec:M [LR0 LR1 ...])'
  220.      Represents a table of jump addresses.  The vector elements LR0,
  221.      etc., are `label_ref' expressions.  The mode M specifies how much
  222.      space is given to each address; normally M would be `Pmode'.
  223. `(addr_diff_vec:M BASE [LR0 LR1 ...])'
  224.      Represents a table of jump addresses expressed as offsets from
  225.      BASE.  The vector elements LR0, etc., are `label_ref' expressions
  226.      and so is BASE.  The mode M specifies how much space is given to
  227.      each address-difference.
  228. File: gcc.info,  Node: Incdec,  Next: Assembler,  Prev: Side Effects,  Up: RTL
  229. Embedded Side-Effects on Addresses
  230. ==================================
  231.    Four special side-effect expression codes appear as memory addresses.
  232. `(pre_dec:M X)'
  233.      Represents the side effect of decrementing X by a standard amount
  234.      and represents also the value that X has after being decremented. 
  235.      X must be a `reg' or `mem', but most machines allow only a `reg'. 
  236.      M must be the machine mode for pointers on the machine in use. 
  237.      The amount X is decremented by is the length in bytes of the
  238.      machine mode of the containing memory reference of which this
  239.      expression serves as the address.  Here is an example of its use:
  240.           (mem:DF (pre_dec:SI (reg:SI 39)))
  241.      This says to decrement pseudo register 39 by the length of a
  242.      `DFmode' value and use the result to address a `DFmode' value.
  243. `(pre_inc:M X)'
  244.      Similar, but specifies incrementing X instead of decrementing it.
  245. `(post_dec:M X)'
  246.      Represents the same side effect as `pre_dec' but a different
  247.      value.  The value represented here is the value X has before being
  248.      decremented.
  249. `(post_inc:M X)'
  250.      Similar, but specifies incrementing X instead of decrementing it.
  251.    These embedded side effect expressions must be used with care. 
  252. Instruction patterns may not use them.  Until the `flow' pass of the
  253. compiler, they may occur only to represent pushes onto the stack.  The
  254. `flow' pass finds cases where registers are incremented or decremented
  255. in one instruction and used as an address shortly before or after;
  256. these cases are then transformed to use pre- or post-increment or
  257. -decrement.
  258.    If a register used as the operand of these expressions is used in
  259. another address in an insn, the original value of the register is used.
  260. Uses of the register outside of an address are not permitted within the
  261. same insn as a use in an embedded side effect expression because such
  262. insns behave differently on different machines and hence must be treated
  263. as ambiguous and disallowed.
  264.    An instruction that can be represented with an embedded side effect
  265. could also be represented using `parallel' containing an additional
  266. `set' to describe how the address register is altered.  This is not
  267. done because machines that allow these operations at all typically
  268. allow them wherever a memory address is called for.  Describing them as
  269. additional parallel stores would require doubling the number of entries
  270. in the machine description.
  271. File: gcc.info,  Node: Assembler,  Next: Insns,  Prev: IncDec,  Up: RTL
  272. Assembler Instructions as Expressions
  273. =====================================
  274.    The RTX code `asm_operands' represents a value produced by a
  275. user-specified assembler instruction.  It is used to represent an `asm'
  276. statement with arguments.  An `asm' statement with a single output
  277. operand, like this:
  278.      asm ("foo %1,%2,%0" : "=a" (outputvar) : "g" (x + y), "di" (*z));
  279. is represented using a single `asm_operands' RTX which represents the
  280. value that is stored in `outputvar':
  281.      (set RTX-FOR-OUTPUTVAR
  282.           (asm_operands "foo %1,%2,%0" "a" 0
  283.                         [RTX-FOR-ADDITION-RESULT RTX-FOR-*Z]
  284.                         [(asm_input:M1 "g")
  285.                          (asm_input:M2 "di")]))
  286. Here the operands of the `asm_operands' RTX are the assembler template
  287. string, the output-operand's constraint, the index-number of the output
  288. operand among the output operands specified, a vector of input operand
  289. RTX's, and a vector of input-operand modes and constraints.  The mode
  290. M1 is the mode of the sum `x+y'; M2 is that of `*z'.
  291.    When an `asm' statement has multiple output values, its insn has
  292. several such `set' RTX's inside of a `parallel'.  Each `set' contains a
  293. `asm_operands'; all of these share the same assembler template and
  294. vectors, but each contains the constraint for the respective output
  295. operand.  They are also distinguished by the output-operand index
  296. number, which is 0, 1, ... for successive output operands.
  297. File: gcc.info,  Node: Insns,  Next: Calls,  Prev: Assembler,  Up: RTL
  298. Insns
  299. =====
  300.    The RTL representation of the code for a function is a doubly-linked
  301. chain of objects called "insns".  Insns are expressions with special
  302. codes that are used for no other purpose.  Some insns are actual
  303. instructions; others represent dispatch tables for `switch' statements;
  304. others represent labels to jump to or various sorts of declarative
  305. information.
  306.    In addition to its own specific data, each insn must have a unique
  307. id-number that distinguishes it from all other insns in the current
  308. function (after delayed branch scheduling, copies of an insn with the
  309. same id-number may be present in multiple places in a function, but
  310. these copies will always be identical and will only appear inside a
  311. `sequence'), and chain pointers to the preceding and following insns. 
  312. These three fields occupy the same position in every insn, independent
  313. of the expression code of the insn.  They could be accessed with `XEXP'
  314. and `XINT', but instead three special macros are always used:
  315. `INSN_UID (I)'
  316.      Accesses the unique id of insn I.
  317. `PREV_INSN (I)'
  318.      Accesses the chain pointer to the insn preceding I. If I is the
  319.      first insn, this is a null pointer.
  320. `NEXT_INSN (I)'
  321.      Accesses the chain pointer to the insn following I. If I is the
  322.      last insn, this is a null pointer.
  323.    The first insn in the chain is obtained by calling `get_insns'; the
  324. last insn is the result of calling `get_last_insn'.  Within the chain
  325. delimited by these insns, the `NEXT_INSN' and `PREV_INSN' pointers must
  326. always correspond: if INSN is not the first insn,
  327.      NEXT_INSN (PREV_INSN (INSN)) == INSN
  328. is always true and if INSN is not the last insn,
  329.      PREV_INSN (NEXT_INSN (INSN)) == INSN
  330. is always true.
  331.    After delay slot scheduling, some of the insns in the chain might be
  332. `sequence' expressions, which contain a vector of insns.  The value of
  333. `NEXT_INSN' in all but the last of these insns is the next insn in the
  334. vector; the value of `NEXT_INSN' of the last insn in the vector is the
  335. same as the value of `NEXT_INSN' for the `sequence' in which it is
  336. contained.  Similar rules apply for `PREV_INSN'.
  337.    This means that the above invariants are not necessarily true for
  338. insns inside `sequence' expressions.  Specifically, if INSN is the
  339. first insn in a `sequence', `NEXT_INSN (PREV_INSN (INSN))' is the insn
  340. containing the `sequence' expression, as is the value of `PREV_INSN
  341. (NEXT_INSN (INSN))' is INSN is the last insn in the `sequence'
  342. expression.  You can use these expressions to find the containing
  343. `sequence' expression.
  344.    Every insn has one of the following six expression codes:
  345. `insn'
  346.      The expression code `insn' is used for instructions that do not
  347.      jump and do not do function calls.  `sequence' expressions are
  348.      always contained in insns with code `insn' even if one of those
  349.      insns should jump or do function calls.
  350.      Insns with code `insn' have four additional fields beyond the three
  351.      mandatory ones listed above.  These four are described in a table
  352.      below.
  353. `jump_insn'
  354.      The expression code `jump_insn' is used for instructions that may
  355.      jump (or, more generally, may contain `label_ref' expressions).  If
  356.      there is an instruction to return from the current function, it is
  357.      recorded as a `jump_insn'.
  358.      `jump_insn' insns have the same extra fields as `insn' insns,
  359.      accessed in the same way and in addition contains a field
  360.      `JUMP_LABEL' which is defined once jump optimization has completed.
  361.      For simple conditional and unconditional jumps, this field
  362.      contains the `code_label' to which this insn will (possibly
  363.      conditionally) branch.  In a more complex jump, `JUMP_LABEL'
  364.      records one of the labels that the insn refers to; the only way to
  365.      find the others is to scan the entire body of the insn.
  366.      Return insns count as jumps, but since they do not refer to any
  367.      labels, they have zero in the `JUMP_LABEL' field.
  368. `call_insn'
  369.      The expression code `call_insn' is used for instructions that may
  370.      do function calls.  It is important to distinguish these
  371.      instructions because they imply that certain registers and memory
  372.      locations may be altered unpredictably.
  373.      A `call_insn' insn may be preceded by insns that contain a single
  374.      `use' expression and be followed by insns the contain a single
  375.      `clobber' expression.  If so, these `use' and `clobber'
  376.      expressions are treated as being part of the function call. There
  377.      must not even be a `note' between the `call_insn' and the `use' or
  378.      `clobber' insns for this special treatment to take place.  This is
  379.      somewhat of a kludge and will be removed in a later version of GNU
  380.      CC.
  381.      `call_insn' insns have the same extra fields as `insn' insns,
  382.      accessed in the same way.
  383. `code_label'
  384.      A `code_label' insn represents a label that a jump insn can jump
  385.      to.  It contains two special fields of data in addition to the
  386.      three standard ones.  `CODE_LABEL_NUMBER' is used to hold the
  387.      "label number", a number that identifies this label uniquely among
  388.      all the labels in the compilation (not just in the current
  389.      function). Ultimately, the label is represented in the assembler
  390.      output as an assembler label, usually of the form `LN' where N is
  391.      the label number.
  392.      When a `code_label' appears in an RTL expression, it normally
  393.      appears within a `label_ref' which represents the address of the
  394.      label, as a number.
  395.      The field `LABEL_NUSES' is only defined once the jump optimization
  396.      phase is completed and contains the number of times this label is
  397.      referenced in the current function.
  398. `barrier'
  399.      Barriers are placed in the instruction stream when control cannot
  400.      flow past them.  They are placed after unconditional jump
  401.      instructions to indicate that the jumps are unconditional and
  402.      after calls to `volatile' functions, which do not return (e.g.,
  403.      `exit'). They contain no information beyond the three standard
  404.      fields.
  405. `note'
  406.      `note' insns are used to represent additional debugging and
  407.      declarative information.  They contain two nonstandard fields, an
  408.      integer which is accessed with the macro `NOTE_LINE_NUMBER' and a
  409.      string accessed with `NOTE_SOURCE_FILE'.
  410.      If `NOTE_LINE_NUMBER' is positive, the note represents the
  411.      position of a source line and `NOTE_SOURCE_FILE' is the source
  412.      file name that the line came from.  These notes control generation
  413.      of line number data in the assembler output.
  414.      Otherwise, `NOTE_LINE_NUMBER' is not really a line number but a
  415.      code with one of the following values (and `NOTE_SOURCE_FILE' must
  416.      contain a null pointer):
  417.     `NOTE_INSN_DELETED'
  418.           Such a note is completely ignorable.  Some passes of the
  419.           compiler delete insns by altering them into notes of this
  420.           kind.
  421.     `NOTE_INSN_BLOCK_BEG'
  422.     `NOTE_INSN_BLOCK_END'
  423.           These types of notes indicate the position of the beginning
  424.           and end of a level of scoping of variable names.  They
  425.           control the output of debugging information.
  426.     `NOTE_INSN_LOOP_BEG'
  427.     `NOTE_INSN_LOOP_END'
  428.           These types of notes indicate the position of the beginning
  429.           and end of a `while' or `for' loop.  They enable the loop
  430.           optimizer to find loops quickly.
  431.     `NOTE_INSN_LOOP_CONT'
  432.           Appears at the place in a loop that `continue' statements
  433.           jump to.
  434.     `NOTE_INSN_LOOP_VTOP'
  435.           This note indicates the place in a loop where the exit test
  436.           begins for those loops in which the exit test has been
  437.           duplicated.  This position becomes another virtual start of
  438.           the loop when considering loop invariants.
  439.     `NOTE_INSN_FUNCTION_END'
  440.           Appears near the end of the function body, just before the
  441.           label that `return' statements jump to (on machine where a
  442.           single instruction does not suffice for returning).  This
  443.           note may be deleted by jump optimization.
  444.     `NOTE_INSN_SETJMP'
  445.           Appears following each call to `setjmp' or a related function.
  446.      These codes are printed symbolically when they appear in debugging
  447.      dumps.
  448.    The machine mode of an insn is normally `VOIDmode', but some phases
  449. use the mode for various purposes; for example, the reload pass sets it
  450. to `HImode' if the insn needs reloading but not register elimination
  451. and `QImode' if both are required.  The common subexpression
  452. elimination pass sets the mode of an insn to `QImode' when it is the
  453. first insn in a block that has already been processed.
  454.    Here is a table of the extra fields of `insn', `jump_insn' and
  455. `call_insn' insns:
  456. `PATTERN (I)'
  457.      An expression for the side effect performed by this insn.  This
  458.      must be one of the following codes: `set', `call', `use',
  459.      `clobber', `return', `asm_input', `asm_output', `addr_vec',
  460.      `addr_diff_vec', `trap_if', `unspec', `unspec_volatile', or
  461.      `parallel'.  If it is a `parallel', each element of the `parallel'
  462.      must be one these codes, except that `parallel' expressions cannot
  463.      be nested and `addr_vec' and `addr_diff_vec' are not permitted
  464.      inside a `parallel' expression.
  465. `INSN_CODE (I)'
  466.      An integer that says which pattern in the machine description
  467.      matches this insn, or -1 if the matching has not yet been
  468.      attempted.
  469.      Such matching is never attempted and this field remains -1 on an
  470.      insn whose pattern consists of a single `use', `clobber',
  471.      `asm_input', `addr_vec' or `addr_diff_vec' expression.
  472.      Matching is also never attempted on insns that result from an `asm'
  473.      statement.  These contain at least one `asm_operands' expression.
  474.      The function `asm_noperands' returns a non-negative value for such
  475.      insns.
  476.      In the debugging output, this field is printed as a number
  477.      followed by a symbolic representation that locates the pattern in
  478.      the `md' file as some small positive or negative offset from a
  479.      named pattern.
  480. `LOG_LINKS (I)'
  481.      A list (chain of `insn_list' expressions) giving information about
  482.      dependencies between instructions within a basic block.  Neither a
  483.      jump nor a label may come between the related insns.
  484. `REG_NOTES (I)'
  485.      A list (chain of `expr_list' and `insn_list' expressions) giving
  486.      miscellaneous information about the insn.  It is often information
  487.      pertaining to the registers used in this insn.
  488.    The `LOG_LINKS' field of an insn is a chain of `insn_list'
  489. expressions.  Each of these has two operands: the first is an insn, and
  490. the second is another `insn_list' expression (the next one in the
  491. chain).  The last `insn_list' in the chain has a null pointer as second
  492. operand.  The significant thing about the chain is which insns appear
  493. in it (as first operands of `insn_list' expressions).  Their order is
  494. not significant.
  495.    This list is originally set up by the flow analysis pass; it is a
  496. null pointer until then.  Flow only adds links for those data
  497. dependencies which can be used for instruction combination.  For each
  498. insn, the flow analysis pass adds a link to insns which store into
  499. registers values that are used for the first time in this insn.  The
  500. instruction scheduling pass adds extra links so that every dependence
  501. will be represented.  Links represent data dependencies,
  502. antidependencies and output dependencies; the machine mode of the link
  503. distinguishes these three types: antidependencies have mode
  504. `REG_DEP_ANTI', output dependencies have mode `REG_DEP_OUTPUT', and
  505. data dependencies have mode `VOIDmode'.
  506.    The `REG_NOTES' field of an insn is a chain similar to the
  507. `LOG_LINKS' field but it includes `expr_list' expressions in addition
  508. to `insn_list' expressions.  There are several kinds of register notes,
  509. which are distinguished by the machine mode, which in a register note
  510. is really understood as being an `enum reg_note'. The first operand OP
  511. of the note is data whose meaning depends on the kind of note.
  512.    The macro `REG_NOTE_KIND (X)' returns the the kind of register note.
  513.  Its counterpart, the macro `PUT_REG_NOTE_KIND (X, NEWKIND)' sets the
  514. register note type of X to be NEWKIND.
  515.    Register notes are of three classes: They may say something about an
  516. input to an insn, they may say something about an output of an insn, or
  517. they may create a linkage between two insns.  There are also a set of
  518. values that are only used in `LOG_LINKS'.
  519.    These register notes annotate inputs to an insn:
  520. `REG_DEAD'
  521.      The value in OP dies in this insn; that is to say, altering the
  522.      value immediately after this insn would not affect the future
  523.      behavior of the program.
  524.      This does not necessarily mean that the register OP has no useful
  525.      value after this insn since it may also be an output of the insn. 
  526.      In such a case, however, a `REG_DEAD' note would be redundant and
  527.      is usually not present until after the reload pass, but no code
  528.      relies on this fact.
  529. `REG_INC'
  530.      The register OP is incremented (or decremented; at this level
  531.      there is no distinction) by an embedded side effect inside this
  532.      insn. This means it appears in a `post_inc', `pre_inc', `post_dec'
  533.      or `pre_dec' expression.
  534. `REG_NONNEG'
  535.      The register OP is known to have a nonnegative value when this
  536.      insn is reached.  This is used so that decrement and branch until
  537.      zero instructions, such as the m68k dbra, can be matched.
  538.      The `REG_NONNEG' note is added to insns only if the machine
  539.      description contains a pattern named
  540.      `decrement_and_branch_until_zero'.
  541. `REG_NO_CONFLICT'
  542.      This insn does not cause a conflict between OP and the item being
  543.      set by this insn even though it might appear that it does. In
  544.      other words, if the destination register and OP could otherwise be
  545.      assigned the same register, this insn does not prevent that
  546.      assignment.
  547.      Insns with this note are usually part of a block that begins with a
  548.      `clobber' insn specifying a multi-word pseudo register (which will
  549.      be the output of the block), a group of insns that each set one
  550.      word of the value and have the `REG_NO_CONFLICT' note attached,
  551.      and a final insn that copies the output to itself with an attached
  552.      `REG_EQUAL' note giving the expression being computed.  This block
  553.      is encapsulated with `REG_LIBCALL' and `REG_RETVAL' notes on the
  554.      first and last insns, respectively.
  555. `REG_LABEL'
  556.      This insn uses OP, a `code_label', but is not a `jump_insn'.  The
  557.      presence of this note allows jump optimization to be aware that OP
  558.      is, in fact, being used.
  559.    The following notes describe attributes of outputs of an insn:
  560. `REG_EQUIV'
  561. `REG_EQUAL'
  562.      This note is only valid on an insn that sets only one register and
  563.      indicates that that register will be equal to OP at run time; the
  564.      scope of this equivalence differs between the two types of notes. 
  565.      The value which the insn explicitly copies into the register may
  566.      look different from OP, but they will be equal at run time.  If the
  567.      output of the single `set' is a `strict_low_part' expression, the
  568.      note refers to the register that is contained in `SUBREG_REG' of
  569.      the `subreg' expression.
  570.      For `REG_EQUIV', the register is equivalent to OP throughout the
  571.      entire function, and could validly be replaced in all its
  572.      occurrences by OP.  ("Validly" here refers to the data flow of the
  573.      program; simple replacement may make some insns invalid.)  For
  574.      example, when a constant is loaded into a register that is never
  575.      assigned any other value, this kind of note is used.
  576.      When a parameter is copied into a pseudo-register at entry to a
  577.      function, a note of this kind records that the register is
  578.      equivalent to the stack slot where the parameter was passed. 
  579.      Although in this case the register may be set by other insns, it
  580.      is still valid to replace the register by the stack slot
  581.      throughout the function.
  582.      In the case of `REG_EQUAL', the register that is set by this insn
  583.      will be equal to OP at run time at the end of this insn but not
  584.      necessarily elsewhere in the function.  In this case, OP is
  585.      typically an arithmetic expression.  For example, when a sequence
  586.      of insns such as a library call is used to perform an arithmetic
  587.      operation, this kind of note is attached to the insn that produces
  588.      or copies the final value.
  589.      These two notes are used in different ways by the compiler passes.
  590.      `REG_EQUAL' is used by passes prior to register allocation (such as
  591.      common subexpression elimination and loop optimization) to tell
  592.      them how to think of that value.  `REG_EQUIV' notes are used by
  593.      register allocation to indicate that there is an available
  594.      substitute expression (either a constant or a `mem' expression for
  595.      the location of a parameter on the stack) that may be used in
  596.      place of a register if insufficient registers are available.
  597.      Except for stack homes for parameters, which are indicated by a
  598.      `REG_EQUIV' note and are not useful to the early optimization
  599.      passes and pseudo registers that are equivalent to a memory
  600.      location throughout there entire life, which is not detected until
  601.      later in the compilation, all equivalences are initially indicated
  602.      by an attached `REG_EQUAL' note.  In the early stages of register
  603.      allocation, a `REG_EQUAL' note is changed into a `REG_EQUIV' note
  604.      if OP is a constant and the insn represents the only set of its
  605.      destination register.
  606.      Thus, compiler passes prior to register allocation need only check
  607.      for `REG_EQUAL' notes and passes subsequent to register allocation
  608.      need only check for `REG_EQUIV' notes.
  609. `REG_UNUSED'
  610.      The register OP being set by this insn will not be used in a
  611.      subsequent insn.  This differs from a `REG_DEAD' note, which
  612.      indicates that the value in an input will not be used subsequently.
  613.      These two notes are independent; both may be present for the same
  614.      register.
  615. `REG_WAS_0'
  616.      The single output of this insn contained zero before this insn. OP
  617.      is the insn that set it to zero.  You can rely on this note if it
  618.      is present and OP has not been deleted or turned into a `note';
  619.      its absence implies nothing.
  620.    These notes describe linkages between insns.  They occur in pairs:
  621. one insn has one of a pair of notes that points to a second insn, which
  622. has the inverse note pointing back to the first insn.
  623. `REG_RETVAL'
  624.      This insn copies the value of a multi-insn sequence (for example, a
  625.      library call), and OP is the first insn of the sequence (for a
  626.      library call, the first insn that was generated to set up the
  627.      arguments for the library call).
  628.      Loop optimization uses this note to treat such a sequence as a
  629.      single operation for code motion purposes and flow analysis uses
  630.      this note to delete such sequences whose results are dead.
  631.      A `REG_EQUAL' note will also usually be attached to this insn to
  632.      provide the expression being computed by the sequence.
  633. `REG_LIBCALL'
  634.      This is the inverse of `REG_RETVAL': it is placed on the first
  635.      insn of a multi-insn sequence, and it points to the last one.
  636. `REG_CC_SETTER'
  637. `REG_CC_USER'
  638.      On machines that use `cc0', the insns which set and use `cc0' set
  639.      and use `cc0' are adjacent.  However, when branch delay slot
  640.      filling is done, this may no longer be true.  In this case a
  641.      `REG_CC_USER' note will be placed on the insn setting `cc0' to
  642.      point to the insn using `cc0' and a `REG_CC_SETTER' note will be
  643.      placed on the insn using `cc0' to point to the insn setting `cc0'.
  644.    These values are only used in the `LOG_LINKS' field, and indicate
  645. the type of dependency that each link represents.  Links which indicate
  646. a data dependence (a read after write dependence) do not use any code,
  647. they simply have mode `VOIDmode', and are printed without any
  648. descriptive text.
  649. `REG_DEP_ANTI'
  650.      This indicates an anti dependence (a write after read dependence).
  651. `REG_DEP_OUTPUT'
  652.      This indicates an output dependence (a write after write
  653.      dependence).
  654.    For convenience, the machine mode in an `insn_list' or `expr_list'
  655. is printed using these symbolic codes in debugging dumps.
  656.    The only difference between the expression codes `insn_list' and
  657. `expr_list' is that the first operand of an `insn_list' is assumed to
  658. be an insn and is printed in debugging dumps as the insn's unique id;
  659. the first operand of an `expr_list' is printed in the ordinary way as
  660. an expression.
  661. File: gcc.info,  Node: Calls,  Next: Sharing,  Prev: Insns,  Up: RTL
  662. RTL Representation of Function-Call Insns
  663. =========================================
  664.    Insns that call subroutines have the RTL expression code `call_insn'.
  665. These insns must satisfy special rules, and their bodies must use a
  666. special RTL expression code, `call'.
  667.    A `call' expression has two operands, as follows:
  668.      (call (mem:FM ADDR) NBYTES)
  669. Here NBYTES is an operand that represents the number of bytes of
  670. argument data being passed to the subroutine, FM is a machine mode
  671. (which must equal as the definition of the `FUNCTION_MODE' macro in the
  672. machine description) and ADDR represents the address of the subroutine.
  673.    For a subroutine that returns no value, the `call' expression as
  674. shown above is the entire body of the insn, except that the insn might
  675. also contain `use' or `clobber' expressions.
  676.    For a subroutine that returns a value whose mode is not `BLKmode',
  677. the value is returned in a hard register.  If this register's number is
  678. R, then the body of the call insn looks like this:
  679.      (set (reg:M R)
  680.           (call (mem:FM ADDR) NBYTES))
  681. This RTL expression makes it clear (to the optimizer passes) that the
  682. appropriate register receives a useful value in this insn.
  683.    When a subroutine returns a `BLKmode' value, it is handled by
  684. passing to the subroutine the address of a place to store the value. So
  685. the call insn itself does not "return" any value, and it has the same
  686. RTL form as a call that returns nothing.
  687.    On some machines, the call instruction itself clobbers some register,
  688. for example to contain the return address.  `call_insn' insns on these
  689. machines should have a body which is a `parallel' that contains both
  690. the `call' expression and `clobber' expressions that indicate which
  691. registers are destroyed.  Similarly, if the call instruction requires
  692. some register other than the stack pointer that is not explicitly
  693. mentioned it its RTL, a `use' subexpression should mention that
  694. register.
  695.    Functions that are called are assumed to modify all registers listed
  696. in the configuration macro `CALL_USED_REGISTERS' (*note Register
  697. Basics::.) and, with the exception of `const' functions and library
  698. calls, to modify all of memory.
  699.    Insns containing just `use' expressions directly precede the
  700. `call_insn' insn to indicate which registers contain inputs to the
  701. function.  Similarly, if registers other than those in
  702. `CALL_USED_REGISTERS' are clobbered by the called function, insns
  703. containing a single `clobber' follow immediately after the call to
  704. indicate which registers.
  705. File: gcc.info,  Node: Sharing,  Prev: Calls,  Up: RTL
  706. Structure Sharing Assumptions
  707. =============================
  708.    The compiler assumes that certain kinds of RTL expressions are
  709. unique; there do not exist two distinct objects representing the same
  710. value. In other cases, it makes an opposite assumption: that no RTL
  711. expression object of a certain kind appears in more than one place in
  712. the containing structure.
  713.    These assumptions refer to a single function; except for the RTL
  714. objects that describe global variables and external functions, and a
  715. few standard objects such as small integer constants, no RTL objects
  716. are common to two functions.
  717.    * Each pseudo-register has only a single `reg' object to represent
  718.      it, and therefore only a single machine mode.
  719.    * For any symbolic label, there is only one `symbol_ref' object
  720.      referring to it.
  721.    * There is only one `const_int' expression with value 0, only one
  722.      with value 1, and only one with value -1. Some other integer
  723.      values are also stored uniquely.
  724.    * There is only one `pc' expression.
  725.    * There is only one `cc0' expression.
  726.    * There is only one `const_double' expression with value 0 for each
  727.      floating point mode.  Likewise for values 1 and 2.
  728.    * No `label_ref' or `scratch' appears in more than one place in the
  729.      RTL structure; in other words, it is safe to do a tree-walk of all
  730.      the insns in the function and assume that each time a `label_ref'
  731.      or `scratch' is seen it is distinct from all others that are seen.
  732.    * Only one `mem' object is normally created for each static variable
  733.      or stack slot, so these objects are frequently shared in all the
  734.      places they appear.  However, separate but equal objects for these
  735.      variables are occasionally made.
  736.    * When a single `asm' statement has multiple output operands, a
  737.      distinct `asm_operands' expression is made for each output operand.
  738.      However, these all share the vector which contains the sequence of
  739.      input operands.  This sharing is used later on to test whether two
  740.      `asm_operands' expressions come from the same statement, so all
  741.      optimizations must carefully preserve the sharing if they copy the
  742.      vector at all.
  743.    * No RTL object appears in more than one place in the RTL structure
  744.      except as described above.  Many passes of the compiler rely on
  745.      this by assuming that they can modify RTL objects in place without
  746.      unwanted side-effects on other insns.
  747.    * During initial RTL generation, shared structure is freely
  748.      introduced. After all the RTL for a function has been generated,
  749.      all shared structure is copied by `unshare_all_rtl' in
  750.      `emit-rtl.c', after which the above rules are guaranteed to be
  751.      followed.
  752.    * During the combiner pass, shared structure within an insn can exist
  753.      temporarily.  However, the shared structure is copied before the
  754.      combiner is finished with the insn.  This is done by calling
  755.      `copy_rtx_if_shared', which is a subroutine of `unshare_all_rtl'.
  756. File: gcc.info,  Node: Machine Desc,  Next: Target Macros,  Prev: RTL,  Up: Top
  757. Machine Descriptions
  758. ********************
  759.    A machine description has two parts: a file of instruction patterns
  760. (`.md' file) and a C header file of macro definitions.
  761.    The `.md' file for a target machine contains a pattern for each
  762. instruction that the target machine supports (or at least each
  763. instruction that is worth telling the compiler about).  It may also
  764. contain comments. A semicolon causes the rest of the line to be a
  765. comment, unless the semicolon is inside a quoted string.
  766.    See the next chapter for information on the C header file.
  767. * Menu:
  768. * Patterns::            How to write instruction patterns.
  769. * Example::             An explained example of a `define_insn' pattern.
  770. * RTL Template::        The RTL template defines what insns match a pattern.
  771. * Output Template::     The output template says how to make assembler code
  772.                           from such an insn.
  773. * Output Statement::    For more generality, write C code to output
  774.                           the assembler code.
  775. * Constraints::         When not all operands are general operands.
  776. * Standard Names::      Names mark patterns to use for code generation.
  777. * Pattern Ordering::    When the order of patterns makes a difference.
  778. * Dependent Patterns::  Having one pattern may make you need another.
  779. * Jump Patterns::       Special considerations for patterns for jump insns.
  780. * Insn Canonicalizations::Canonicalization of Instructions
  781. * Peephole Definitions::Defining machine-specific peephole optimizations.
  782. * Expander Definitions::Generating a sequence of several RTL insns
  783.                          for a standard operation.
  784. * Insn Splitting::    Splitting Instructions into Multiple Instructions
  785. * Insn Attributes::     Specifying the value of attributes for generated insns.
  786. File: gcc.info,  Node: Patterns,  Next: Example,  Prev: Machine Desc,  Up: Machine Desc
  787. Everything about Instruction Patterns
  788. =====================================
  789.    Each instruction pattern contains an incomplete RTL expression, with
  790. pieces to be filled in later, operand constraints that restrict how the
  791. pieces can be filled in, and an output pattern or C code to generate
  792. the assembler output, all wrapped up in a `define_insn' expression.
  793.    A `define_insn' is an RTL expression containing four or five
  794. operands:
  795.   1. An optional name.  The presence of a name indicate that this
  796.      instruction pattern can perform a certain standard job for the
  797.      RTL-generation pass of the compiler.  This pass knows certain
  798.      names and will use the instruction patterns with those names, if
  799.      the names are defined in the machine description.
  800.      The absence of a name is indicated by writing an empty string
  801.      where the name should go.  Nameless instruction patterns are never
  802.      used for generating RTL code, but they may permit several simpler
  803.      insns to be combined later on.
  804.      Names that are not thus known and used in RTL-generation have no
  805.      effect; they are equivalent to no name at all.
  806.   2. The "RTL template" (*note RTL Template::.) is a vector of
  807.      incomplete RTL expressions which show what the instruction should
  808.      look like.  It is incomplete because it may contain
  809.      `match_operand', `match_operator', and `match_dup' expressions
  810.      that stand for operands of the instruction.
  811.      If the vector has only one element, that element is the template
  812.      for the instruction pattern.  If the vector has multiple elements,
  813.      then the instruction pattern is a `parallel' expression containing
  814.      the elements described.
  815.   3. A condition.  This is a string which contains a C expression that
  816.      is the final test to decide whether an insn body matches this
  817.      pattern.
  818.      For a named pattern, the condition (if present) may not depend on
  819.      the data in the insn being matched, but only the
  820.      target-machine-type flags.  The compiler needs to test these
  821.      conditions during initialization in order to learn exactly which
  822.      named instructions are available in a particular run.
  823.      For nameless patterns, the condition is applied only when matching
  824.      an individual insn, and only after the insn has matched the
  825.      pattern's recognition template.  The insn's operands may be found
  826.      in the vector `operands'.
  827.   4. The "output template": a string that says how to output matching
  828.      insns as assembler code.  `%' in this string specifies where to
  829.      substitute the value of an operand.  *Note Output Template::.
  830.      When simple substitution isn't general enough, you can specify a
  831.      piece of C code to compute the output.  *Note Output Statement::.
  832.   5. Optionally, a vector containing the values of attributes for insns
  833.      matching this pattern.  *Note Insn Attributes::.
  834. File: gcc.info,  Node: Example,  Next: RTL Template,  Prev: Patterns,  Up: Machine Desc
  835. Example of `define_insn'
  836. ========================
  837.    Here is an actual example of an instruction pattern, for the
  838. 68000/68020.
  839.      (define_insn "tstsi"
  840.        [(set (cc0)
  841.              (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
  842.        ""
  843.        "*
  844.      { if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
  845.          return \"tstl %0\";
  846.        return \"cmpl #0,%0\"; }")
  847.    This is an instruction that sets the condition codes based on the
  848. value of a general operand.  It has no condition, so any insn whose RTL
  849. description has the form shown may be handled according to this
  850. pattern.  The name `tstsi' means "test a `SImode' value" and tells the
  851. RTL generation pass that, when it is necessary to test such a value, an
  852. insn to do so can be constructed using this pattern.
  853.    The output control string is a piece of C code which chooses which
  854. output template to return based on the kind of operand and the specific
  855. type of CPU for which code is being generated.
  856.    `"rm"' is an operand constraint.  Its meaning is explained below.
  857.