RTX的书写形式如下：

(RTX代码[／标志1…／标志n][：机器模式]操作数1…操作数n)

其中，RTX代码也就是三地址码中的操作码，主要用于描述该RTX的功能作用。在GCC中，RTX代码是在n1．def文件中定义的，是一组类似于枚举常量的值。在GCC中，通常可以使用GET_CODE(x)和PUT_CODE(x)宏来获取与修改RTX中的代码值。

标志是可选的，主要是作为RTX的辅助说明。标志是非常有用的，但又是非常复杂的。

机器模式是可选的，主要描述的就是RTX的数据对象的大小。在RTL的文本形式中，机器模式紧跟在RTX代码之后，其间用冒号隔开。例如，REG表达式(reg:SI 38)。关于机器模式的详细内容将稍后深入。

操作数通常是一个指向另一个对象的指针，根据RTX代码的不同，操作数个数是不同的。这与三地址码是类似的，应该不难理解。

1．RTX代码的分类

目前，在rlt．def文件中，将RTX代码分成如下几类：

RTX_OBJ:实际的对象，如寄存器(reg)、存储单元(mem、symbol_ref)。

RTX_CONST_OBJ:常量对象，包括一些基本转换等，如HIGH、ADDRESSOF等。

RTX_COMPARE:不满足交换律的比较，包括LE、LT、GE、GT、LEU、LTU、GEU, GTU。

RTX_COMM COMPARE:满足交换律的比较，包括EQ、NE、ORDERED等。

RTX_UNARY:单目操作，如NEG、NOT、ABS、值扩展、整型及浮点型转换。

RTX_COMM_ARITH:满足交换律的双目操作，如PLUS、AND等。

RTX_BIN_ARITH:不满足交换律的双目操作，如MINUS、DIV、ASHIFTRT等。

RTX_BITFIELD_OPS:位域操作，通常有三个操作数。

RTX_TERNARY:其他的三目操作，目前只支持IN_THEN_ELSE、VEC_MERGE。

RTX_INSN:表示一个完整的指令，如INSN、JUMP_INSN、CALL_INSN等。

RTX_MATCH:表示指令内的匹配对象，如MATCH_DUP。通常只存在于机器描述中。

RTX_AUTOINC:表示自增的寻址模式，如POST_INC。

RTX_EXTRA:所有其他的RTX代码，包括一些用于机器描述的代码（如DEFINE_*）、所有描述副作用的代码（如SET、USE）、出现在指令中的非指令代码(如NOTE、CODE_LABEL)。

2．RTX格式描述

与三地址码类似，不同的RTX代码对其操作数是有一定限制的。在GCC中，对此有一套相对完整的描述体系。例如，在rtl.def中，__PLUS的格式描述如下：

其中，第1项表示RTX代码，第2项是文本输出形式，第4项是所属的类别，而第3项就是用于描述格式的。在GCC中，格式描述代码“e”就表示操作数可以是一个表达式，而两个“e”就表示该RTX可以且必须有两个表达式操作数。

下面，就来看看常用的RTX格式描述代码的含义：

e:表达式（实际上为指向表达式的指针）。

i:整数。

W:宽整数。

s:字符串。

E:表达式向量。

u:除了在调试信息中不同，“u”等价于“e”，表示指向指令的指针。

n:除了在调试信息中不同，“n”等价于“i”，表示note指令行号或代码编号。

S:说明一个可选字符串。在内部表示的RTL对象里，“S”等价于“s”。但当从机器描述文件中读出一个对象时，这个操作数的值可能被省略，被省略的字符串被认为是空串。

V:说明一个可选向量。在内部表示的RTL对象里，它等价于“E”。但当从机器描述文件中读出一个对象时，其值可能被省略，被省略的向量相当于没有元素的向量。

B:-个指向基本块结构的指针。

0:-个内容不适合任何正常类型的跟踪形式。“0”跟踪信息在RTL调试输出中不显示，通常在编译器中有某些特殊作用。

在GCC中，可以使用以下几个宏来获取一些与RTX代码相关的信息。

GET_RTX_LENGTH(code):获取给定RTX代码的操作数个数。

GET_RTX_FORMAT(code):获取给定RTX代码的格式字符串。

GET_RTX_CLASS(code):获取给定RTX代码所属的类别的缩写形式（一个字符表示）。

关于各个RTX代码的格式描述就不再详细列举了，读者可以参考rtl．def文件。

3．RTX机器模式

机器模式主要用于描述数据对象的大小及其表示。从实现上而言，机器模式表示成枚举类型enum_machine_mode，这个类型的声明在machmode.def文件中。例如：

INT_MODE_(QI，1)；

这是一个单字节整型模式的描述。“QI”的含义就是“Quarter-Integer”。在GCC的整型模式中，通常是以4字节int作为基准进行描述。例如，“HI”即表示“Half-Integer”，也就是两字节型。而第2项“1”则表示其所需的字节数，这是依赖于INT_MODE宏的定义。在machmode．def文件中，关于INT_MODE宏的描述为“INT_MODE_(MODE，BYTESIZE);”。再如：

这两个模式分别是单精度浮点型及双精度浮点型的描述，其中，第3项所描述的就是它们所采用的格式标准。在machmode.def文件中，关于FLOAT MODE宏的描述为“FLOAT_MODE(MODE,BYTESIZE,FORMAT);”。

根据machmode．def文件的注释，可以非常容易地理解机器模式相关声明的含义。这里，笔者不再举例说明了。在RTL中，机器模式是可选的，却是非常重要的。参考例10-12就不难发现，在RTL中，机器模式的使用是极其频繁的。值得注意的是，由于GCC的目标机不局限于i386，还包括向量机、嵌入式计算机等，因此，并非所有模式在i386中都是支持的。

4．RTX的标志

一个RTX通常可以包含若干标志，应用于一些特殊的表达式中，对其进行辅助说明。在RTL内核中，标志是以位形式存储的，而访问则通过GCC定义的宏完成。标志是比较繁琐的话题，且同一标志在不同的表达式中的含义是不同的。在RTX文本模式中，标志是紧接在RTX后面书写的，通常以“／”开头。下面，笔者将详细说明各标志的含义。

(1) call。在mem中，置1表示内存引用不受限。在RTL文本模式中，记作“／c”。

(2) frame_related。在msn或set中，置1表示它是一个函数的首部，并需要设置栈指针。包括重置栈的指针、保护现场寄存器等。在介绍运行时刻环境时，笔者已经详细阐述了相关理论与实现。(www.daowen.com)

在symbol_ref表达式中，置1表示引用的地址是该函数的字符串常量池。

在mem表达式中，置1表示引用一个标准对象。

在RTL文本模式中，记作“／f”。

(3) in_struct。在mem表达式中，置1表示引用的数据对象依赖于一个数组或结构，置0表示引用的数据对象依赖于一个标准类型的变量。这个标准对别名分析是非常有用的，它有助于确定别名引用的关系。

在reg表达式中，置1表示该寄存器的整个生存期被包含在循环条件表达式中。

在subreg表达式中，置1表示此suberg访问的对象的方式是由一个宽方式提升而来。

在label_ref表达式中，置1表示所引用的标号的定义点位于包含此标号引用的最内层循环之外。

在code_label表达式中，置1表示该标号不会被删除。这主要用于描述没有被goto引用的标号。这种标号不一定是冗余的，有可能是分支优化造成的。

在RTL文本模式中，记作“／s”。

(4) integrated。在insn、insn list、const中，置1表示该RTL是由内联函数产生的。

在reg表达式中，置1表示此寄存器包含当前函数的返回值。对于用寄存器传参的机器而言，当相同的寄存器被用于传参时，不设置该标志。

在symbol_ref表达式中，置1表示对该符号弱引用。这里，笔者简单介绍一下“弱引用(weak reference)”的概念。弱引用与强引用主要的区别是在垃圾回收机制中体现的。在Java、.Net之类的语言中，被弱引用的对象仍然可以被垃圾回收。弱引用机制对有效利用缓存资源是积极的，但是弱引用有时也是危险的。

在RTL文本模式中，记作“／i，’。

(5)jump。在mem表达式中，置1表示当访问一个对象时，该mem的别名集合不变。

在set表达式中，置1表示是一个返回。

在call_insn中，置1表示一个同属调用。这里，笔者简单介绍一下“同属调用”的概念。实际上，这是一个编译优化的情形，如下所示：

在这个程序中，如果return之前的语句不会产生任何副作用，那么，编译器可以将对aa的调用直接处理成对bb的调用。这样，编译器不必再为aa分配帧空间，而只需为bb分配帧空间。同属调用优化是一种比较高级的优化技术，而且算法实现也较复杂。

在RTL调试输出中，此标志写成“／j，’。

(6)unchanging。在reg、mem表达式中，置1表示表达式的值不变化。

在subreg表达式中，置1表示subreg访问的无符号对象的方式是由一个宽方式提升而来。

在insn、iump_insn中，置1表示一个废弃的分支。

在symbol_ref表达式中，置1表示此符号引用函数常数池中的地址。

在call_insn、note、expr_list中，置1表示一个常数和纯函数的调用。

在RTL调试输出中，此标志写成“／u”。

(7)used。通常，used只临时用在一个函数的RTL生成完成之时，用于计算一个表达式在指令中出现的次数。在GCC中，对于多次出现的表达式，根据结构共享规则将被复制。

在symbol_ref表达式中，置1表示符号的外部说明己输出。简单地说，就是保证外部说明只输出一次。

在reg表达式中，用于重新编码叶子寄存器，以保证每个寄存器仅被重新编码一次。

(8)volatile。在mem、asm_operands或asm_input表达式中，若内存引用是易变(volatile)的，则易变内存引用不能被删除、归并或重新排序。

在symbol_ref表达式中，它是与具体机器相关的标志。

在reg表达式中，置1表示用户级的变量值。置0表示编译器内部临时变量。

在insn中，置1表示此指令被删除。

在label_ref、reg_label表达式中，置1表示引用一个非局部标号。

在RTL调试输出中，写成“／V”。

5．RTX代码

前面，笔者已经详细讲述了RTX结构相关的话题，包括机器模式、标志等。下面将关注一下RTX的代码。这是学习与理解RTL的关键，也是体会经典编译器设计的契机。

表10-1列出了绝大部分常用的RTX代码，供读者参考。

表10-1 常用的RTX代码

（续）

（续）

6．insn序列

在GCC中，一个函数的RTL是以一个双向链表结构存储的，称为“insn序列”。而具体的insn结构基本上就是类似于一条指令，RTX是嵌套，但位于“顶层”的RTL只有insn，它们以空行隔开。有些insn表示可执行的指令，有些表示switch语句的分支列表，有些则表示变量的声明。

除了拥有具体的数据之外，每条insn都有唯一的编号。通常，用户可以通过一些预定义的宏来获取指定编号的insn及其前驱、后继insn。在GCC中，insn可以分为6类：

insn:用于描述非跳转及函数调用的指令。表达式序列通常是包含在insn中的。

jump_insn:用于描述跳转的指令，通常与label_ref表达式一起使用。

call_insn:用于描述函数调用的指令。

code_label:用于描述标号的指令。

note:用于描述一些调试及声明信息。

barrier:置于指令序列中，使控制流不能通过的指令，如exit等。