2013-05-30 Ed Smith-Rowland <3dw4rd@verizon.net>
[official-gcc.git] / gcc / doc / md.texi
blob8c72c850852f52e9efb66ab0a575fe8ad7f6b448
1 @c Copyright (C) 1988-2013 Free Software Foundation, Inc.
2 @c This is part of the GCC manual.
3 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
5 @ifset INTERNALS
6 @node Machine Desc
7 @chapter Machine Descriptions
8 @cindex machine descriptions
10 A machine description has two parts: a file of instruction patterns
11 (@file{.md} file) and a C header file of macro definitions.
13 The @file{.md} file for a target machine contains a pattern for each
14 instruction that the target machine supports (or at least each instruction
15 that is worth telling the compiler about).  It may also contain comments.
16 A semicolon causes the rest of the line to be a comment, unless the semicolon
17 is inside a quoted string.
19 See the next chapter for information on the C header file.
21 @menu
22 * Overview::            How the machine description is used.
23 * Patterns::            How to write instruction patterns.
24 * Example::             An explained example of a @code{define_insn} pattern.
25 * RTL Template::        The RTL template defines what insns match a pattern.
26 * Output Template::     The output template says how to make assembler code
27                         from such an insn.
28 * Output Statement::    For more generality, write C code to output
29                         the assembler code.
30 * Predicates::          Controlling what kinds of operands can be used
31                         for an insn.
32 * Constraints::         Fine-tuning operand selection.
33 * Standard Names::      Names mark patterns to use for code generation.
34 * Pattern Ordering::    When the order of patterns makes a difference.
35 * Dependent Patterns::  Having one pattern may make you need another.
36 * Jump Patterns::       Special considerations for patterns for jump insns.
37 * Looping Patterns::    How to define patterns for special looping insns.
38 * Insn Canonicalizations::Canonicalization of Instructions
39 * Expander Definitions::Generating a sequence of several RTL insns
40                         for a standard operation.
41 * Insn Splitting::      Splitting Instructions into Multiple Instructions.
42 * Including Patterns::  Including Patterns in Machine Descriptions.
43 * Peephole Definitions::Defining machine-specific peephole optimizations.
44 * Insn Attributes::     Specifying the value of attributes for generated insns.
45 * Conditional Execution::Generating @code{define_insn} patterns for
46                          predication.
47 * Define Subst::        Generating @code{define_insn} and @code{define_expand}
48                         patterns from other patterns.
49 * Constant Definitions::Defining symbolic constants that can be used in the
50                         md file.
51 * Iterators::           Using iterators to generate patterns from a template.
52 @end menu
54 @node Overview
55 @section Overview of How the Machine Description is Used
57 There are three main conversions that happen in the compiler:
59 @enumerate
61 @item
62 The front end reads the source code and builds a parse tree.
64 @item
65 The parse tree is used to generate an RTL insn list based on named
66 instruction patterns.
68 @item
69 The insn list is matched against the RTL templates to produce assembler
70 code.
72 @end enumerate
74 For the generate pass, only the names of the insns matter, from either a
75 named @code{define_insn} or a @code{define_expand}.  The compiler will
76 choose the pattern with the right name and apply the operands according
77 to the documentation later in this chapter, without regard for the RTL
78 template or operand constraints.  Note that the names the compiler looks
79 for are hard-coded in the compiler---it will ignore unnamed patterns and
80 patterns with names it doesn't know about, but if you don't provide a
81 named pattern it needs, it will abort.
83 If a @code{define_insn} is used, the template given is inserted into the
84 insn list.  If a @code{define_expand} is used, one of three things
85 happens, based on the condition logic.  The condition logic may manually
86 create new insns for the insn list, say via @code{emit_insn()}, and
87 invoke @code{DONE}.  For certain named patterns, it may invoke @code{FAIL} to tell the
88 compiler to use an alternate way of performing that task.  If it invokes
89 neither @code{DONE} nor @code{FAIL}, the template given in the pattern
90 is inserted, as if the @code{define_expand} were a @code{define_insn}.
92 Once the insn list is generated, various optimization passes convert,
93 replace, and rearrange the insns in the insn list.  This is where the
94 @code{define_split} and @code{define_peephole} patterns get used, for
95 example.
97 Finally, the insn list's RTL is matched up with the RTL templates in the
98 @code{define_insn} patterns, and those patterns are used to emit the
99 final assembly code.  For this purpose, each named @code{define_insn}
100 acts like it's unnamed, since the names are ignored.
102 @node Patterns
103 @section Everything about Instruction Patterns
104 @cindex patterns
105 @cindex instruction patterns
107 @findex define_insn
108 Each instruction pattern contains an incomplete RTL expression, with pieces
109 to be filled in later, operand constraints that restrict how the pieces can
110 be filled in, and an output pattern or C code to generate the assembler
111 output, all wrapped up in a @code{define_insn} expression.
113 A @code{define_insn} is an RTL expression containing four or five operands:
115 @enumerate
116 @item
117 An optional name.  The presence of a name indicate that this instruction
118 pattern can perform a certain standard job for the RTL-generation
119 pass of the compiler.  This pass knows certain names and will use
120 the instruction patterns with those names, if the names are defined
121 in the machine description.
123 The absence of a name is indicated by writing an empty string
124 where the name should go.  Nameless instruction patterns are never
125 used for generating RTL code, but they may permit several simpler insns
126 to be combined later on.
128 Names that are not thus known and used in RTL-generation have no
129 effect; they are equivalent to no name at all.
131 For the purpose of debugging the compiler, you may also specify a
132 name beginning with the @samp{*} character.  Such a name is used only
133 for identifying the instruction in RTL dumps; it is entirely equivalent
134 to having a nameless pattern for all other purposes.
136 @item
137 The @dfn{RTL template} (@pxref{RTL Template}) is a vector of incomplete
138 RTL expressions which show what the instruction should look like.  It is
139 incomplete because it may contain @code{match_operand},
140 @code{match_operator}, and @code{match_dup} expressions that stand for
141 operands of the instruction.
143 If the vector has only one element, that element is the template for the
144 instruction pattern.  If the vector has multiple elements, then the
145 instruction pattern is a @code{parallel} expression containing the
146 elements described.
148 @item
149 @cindex pattern conditions
150 @cindex conditions, in patterns
151 A condition.  This is a string which contains a C expression that is
152 the final test to decide whether an insn body matches this pattern.
154 @cindex named patterns and conditions
155 For a named pattern, the condition (if present) may not depend on
156 the data in the insn being matched, but only the target-machine-type
157 flags.  The compiler needs to test these conditions during
158 initialization in order to learn exactly which named instructions are
159 available in a particular run.
161 @findex operands
162 For nameless patterns, the condition is applied only when matching an
163 individual insn, and only after the insn has matched the pattern's
164 recognition template.  The insn's operands may be found in the vector
165 @code{operands}.  For an insn where the condition has once matched, it
166 can't be used to control register allocation, for example by excluding
167 certain hard registers or hard register combinations.
169 @item
170 The @dfn{output template}: a string that says how to output matching
171 insns as assembler code.  @samp{%} in this string specifies where
172 to substitute the value of an operand.  @xref{Output Template}.
174 When simple substitution isn't general enough, you can specify a piece
175 of C code to compute the output.  @xref{Output Statement}.
177 @item
178 Optionally, a vector containing the values of attributes for insns matching
179 this pattern.  @xref{Insn Attributes}.
180 @end enumerate
182 @node Example
183 @section Example of @code{define_insn}
184 @cindex @code{define_insn} example
186 Here is an actual example of an instruction pattern, for the 68000/68020.
188 @smallexample
189 (define_insn "tstsi"
190   [(set (cc0)
191         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
192   ""
193   "*
195   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
196     return \"tstl %0\";
197   return \"cmpl #0,%0\";
198 @}")
199 @end smallexample
201 @noindent
202 This can also be written using braced strings:
204 @smallexample
205 (define_insn "tstsi"
206   [(set (cc0)
207         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
208   ""
210   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
211     return "tstl %0";
212   return "cmpl #0,%0";
214 @end smallexample
216 This is an instruction that sets the condition codes based on the value of
217 a general operand.  It has no condition, so any insn whose RTL description
218 has the form shown may be handled according to this pattern.  The name
219 @samp{tstsi} means ``test a @code{SImode} value'' and tells the RTL generation
220 pass that, when it is necessary to test such a value, an insn to do so
221 can be constructed using this pattern.
223 The output control string is a piece of C code which chooses which
224 output template to return based on the kind of operand and the specific
225 type of CPU for which code is being generated.
227 @samp{"rm"} is an operand constraint.  Its meaning is explained below.
229 @node RTL Template
230 @section RTL Template
231 @cindex RTL insn template
232 @cindex generating insns
233 @cindex insns, generating
234 @cindex recognizing insns
235 @cindex insns, recognizing
237 The RTL template is used to define which insns match the particular pattern
238 and how to find their operands.  For named patterns, the RTL template also
239 says how to construct an insn from specified operands.
241 Construction involves substituting specified operands into a copy of the
242 template.  Matching involves determining the values that serve as the
243 operands in the insn being matched.  Both of these activities are
244 controlled by special expression types that direct matching and
245 substitution of the operands.
247 @table @code
248 @findex match_operand
249 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{predicate} @var{constraint})
250 This expression is a placeholder for operand number @var{n} of
251 the insn.  When constructing an insn, operand number @var{n}
252 will be substituted at this point.  When matching an insn, whatever
253 appears at this position in the insn will be taken as operand
254 number @var{n}; but it must satisfy @var{predicate} or this instruction
255 pattern will not match at all.
257 Operand numbers must be chosen consecutively counting from zero in
258 each instruction pattern.  There may be only one @code{match_operand}
259 expression in the pattern for each operand number.  Usually operands
260 are numbered in the order of appearance in @code{match_operand}
261 expressions.  In the case of a @code{define_expand}, any operand numbers
262 used only in @code{match_dup} expressions have higher values than all
263 other operand numbers.
265 @var{predicate} is a string that is the name of a function that
266 accepts two arguments, an expression and a machine mode.
267 @xref{Predicates}.  During matching, the function will be called with
268 the putative operand as the expression and @var{m} as the mode
269 argument (if @var{m} is not specified, @code{VOIDmode} will be used,
270 which normally causes @var{predicate} to accept any mode).  If it
271 returns zero, this instruction pattern fails to match.
272 @var{predicate} may be an empty string; then it means no test is to be
273 done on the operand, so anything which occurs in this position is
274 valid.
276 Most of the time, @var{predicate} will reject modes other than @var{m}---but
277 not always.  For example, the predicate @code{address_operand} uses
278 @var{m} as the mode of memory ref that the address should be valid for.
279 Many predicates accept @code{const_int} nodes even though their mode is
280 @code{VOIDmode}.
282 @var{constraint} controls reloading and the choice of the best register
283 class to use for a value, as explained later (@pxref{Constraints}).
284 If the constraint would be an empty string, it can be omitted.
286 People are often unclear on the difference between the constraint and the
287 predicate.  The predicate helps decide whether a given insn matches the
288 pattern.  The constraint plays no role in this decision; instead, it
289 controls various decisions in the case of an insn which does match.
291 @findex match_scratch
292 @item (match_scratch:@var{m} @var{n} @var{constraint})
293 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}
294 and indicates that operand must be a @code{scratch} or @code{reg}
295 expression.
297 When matching patterns, this is equivalent to
299 @smallexample
300 (match_operand:@var{m} @var{n} "scratch_operand" @var{pred})
301 @end smallexample
303 but, when generating RTL, it produces a (@code{scratch}:@var{m})
304 expression.
306 If the last few expressions in a @code{parallel} are @code{clobber}
307 expressions whose operands are either a hard register or
308 @code{match_scratch}, the combiner can add or delete them when
309 necessary.  @xref{Side Effects}.
311 @findex match_dup
312 @item (match_dup @var{n})
313 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}.
314 It is used when the operand needs to appear more than once in the
315 insn.
317 In construction, @code{match_dup} acts just like @code{match_operand}:
318 the operand is substituted into the insn being constructed.  But in
319 matching, @code{match_dup} behaves differently.  It assumes that operand
320 number @var{n} has already been determined by a @code{match_operand}
321 appearing earlier in the recognition template, and it matches only an
322 identical-looking expression.
324 Note that @code{match_dup} should not be used to tell the compiler that
325 a particular register is being used for two operands (example:
326 @code{add} that adds one register to another; the second register is
327 both an input operand and the output operand).  Use a matching
328 constraint (@pxref{Simple Constraints}) for those.  @code{match_dup} is for the cases where one
329 operand is used in two places in the template, such as an instruction
330 that computes both a quotient and a remainder, where the opcode takes
331 two input operands but the RTL template has to refer to each of those
332 twice; once for the quotient pattern and once for the remainder pattern.
334 @findex match_operator
335 @item (match_operator:@var{m} @var{n} @var{predicate} [@var{operands}@dots{}])
336 This pattern is a kind of placeholder for a variable RTL expression
337 code.
339 When constructing an insn, it stands for an RTL expression whose
340 expression code is taken from that of operand @var{n}, and whose
341 operands are constructed from the patterns @var{operands}.
343 When matching an expression, it matches an expression if the function
344 @var{predicate} returns nonzero on that expression @emph{and} the
345 patterns @var{operands} match the operands of the expression.
347 Suppose that the function @code{commutative_operator} is defined as
348 follows, to match any expression whose operator is one of the
349 commutative arithmetic operators of RTL and whose mode is @var{mode}:
351 @smallexample
353 commutative_integer_operator (x, mode)
354      rtx x;
355      enum machine_mode mode;
357   enum rtx_code code = GET_CODE (x);
358   if (GET_MODE (x) != mode)
359     return 0;
360   return (GET_RTX_CLASS (code) == RTX_COMM_ARITH
361           || code == EQ || code == NE);
363 @end smallexample
365 Then the following pattern will match any RTL expression consisting
366 of a commutative operator applied to two general operands:
368 @smallexample
369 (match_operator:SI 3 "commutative_operator"
370   [(match_operand:SI 1 "general_operand" "g")
371    (match_operand:SI 2 "general_operand" "g")])
372 @end smallexample
374 Here the vector @code{[@var{operands}@dots{}]} contains two patterns
375 because the expressions to be matched all contain two operands.
377 When this pattern does match, the two operands of the commutative
378 operator are recorded as operands 1 and 2 of the insn.  (This is done
379 by the two instances of @code{match_operand}.)  Operand 3 of the insn
380 will be the entire commutative expression: use @code{GET_CODE
381 (operands[3])} to see which commutative operator was used.
383 The machine mode @var{m} of @code{match_operator} works like that of
384 @code{match_operand}: it is passed as the second argument to the
385 predicate function, and that function is solely responsible for
386 deciding whether the expression to be matched ``has'' that mode.
388 When constructing an insn, argument 3 of the gen-function will specify
389 the operation (i.e.@: the expression code) for the expression to be
390 made.  It should be an RTL expression, whose expression code is copied
391 into a new expression whose operands are arguments 1 and 2 of the
392 gen-function.  The subexpressions of argument 3 are not used;
393 only its expression code matters.
395 When @code{match_operator} is used in a pattern for matching an insn,
396 it usually best if the operand number of the @code{match_operator}
397 is higher than that of the actual operands of the insn.  This improves
398 register allocation because the register allocator often looks at
399 operands 1 and 2 of insns to see if it can do register tying.
401 There is no way to specify constraints in @code{match_operator}.  The
402 operand of the insn which corresponds to the @code{match_operator}
403 never has any constraints because it is never reloaded as a whole.
404 However, if parts of its @var{operands} are matched by
405 @code{match_operand} patterns, those parts may have constraints of
406 their own.
408 @findex match_op_dup
409 @item (match_op_dup:@var{m} @var{n}[@var{operands}@dots{}])
410 Like @code{match_dup}, except that it applies to operators instead of
411 operands.  When constructing an insn, operand number @var{n} will be
412 substituted at this point.  But in matching, @code{match_op_dup} behaves
413 differently.  It assumes that operand number @var{n} has already been
414 determined by a @code{match_operator} appearing earlier in the
415 recognition template, and it matches only an identical-looking
416 expression.
418 @findex match_parallel
419 @item (match_parallel @var{n} @var{predicate} [@var{subpat}@dots{}])
420 This pattern is a placeholder for an insn that consists of a
421 @code{parallel} expression with a variable number of elements.  This
422 expression should only appear at the top level of an insn pattern.
424 When constructing an insn, operand number @var{n} will be substituted at
425 this point.  When matching an insn, it matches if the body of the insn
426 is a @code{parallel} expression with at least as many elements as the
427 vector of @var{subpat} expressions in the @code{match_parallel}, if each
428 @var{subpat} matches the corresponding element of the @code{parallel},
429 @emph{and} the function @var{predicate} returns nonzero on the
430 @code{parallel} that is the body of the insn.  It is the responsibility
431 of the predicate to validate elements of the @code{parallel} beyond
432 those listed in the @code{match_parallel}.
434 A typical use of @code{match_parallel} is to match load and store
435 multiple expressions, which can contain a variable number of elements
436 in a @code{parallel}.  For example,
438 @smallexample
439 (define_insn ""
440   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
441      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
442            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
443       (use (reg:SI 179))
444       (clobber (reg:SI 179))])]
445   ""
446   "loadm 0,0,%1,%2")
447 @end smallexample
449 This example comes from @file{a29k.md}.  The function
450 @code{load_multiple_operation} is defined in @file{a29k.c} and checks
451 that subsequent elements in the @code{parallel} are the same as the
452 @code{set} in the pattern, except that they are referencing subsequent
453 registers and memory locations.
455 An insn that matches this pattern might look like:
457 @smallexample
458 (parallel
459  [(set (reg:SI 20) (mem:SI (reg:SI 100)))
460   (use (reg:SI 179))
461   (clobber (reg:SI 179))
462   (set (reg:SI 21)
463        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
464                         (const_int 4))))
465   (set (reg:SI 22)
466        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
467                         (const_int 8))))])
468 @end smallexample
470 @findex match_par_dup
471 @item (match_par_dup @var{n} [@var{subpat}@dots{}])
472 Like @code{match_op_dup}, but for @code{match_parallel} instead of
473 @code{match_operator}.
475 @end table
477 @node Output Template
478 @section Output Templates and Operand Substitution
479 @cindex output templates
480 @cindex operand substitution
482 @cindex @samp{%} in template
483 @cindex percent sign
484 The @dfn{output template} is a string which specifies how to output the
485 assembler code for an instruction pattern.  Most of the template is a
486 fixed string which is output literally.  The character @samp{%} is used
487 to specify where to substitute an operand; it can also be used to
488 identify places where different variants of the assembler require
489 different syntax.
491 In the simplest case, a @samp{%} followed by a digit @var{n} says to output
492 operand @var{n} at that point in the string.
494 @samp{%} followed by a letter and a digit says to output an operand in an
495 alternate fashion.  Four letters have standard, built-in meanings described
496 below.  The machine description macro @code{PRINT_OPERAND} can define
497 additional letters with nonstandard meanings.
499 @samp{%c@var{digit}} can be used to substitute an operand that is a
500 constant value without the syntax that normally indicates an immediate
501 operand.
503 @samp{%n@var{digit}} is like @samp{%c@var{digit}} except that the value of
504 the constant is negated before printing.
506 @samp{%a@var{digit}} can be used to substitute an operand as if it were a
507 memory reference, with the actual operand treated as the address.  This may
508 be useful when outputting a ``load address'' instruction, because often the
509 assembler syntax for such an instruction requires you to write the operand
510 as if it were a memory reference.
512 @samp{%l@var{digit}} is used to substitute a @code{label_ref} into a jump
513 instruction.
515 @samp{%=} outputs a number which is unique to each instruction in the
516 entire compilation.  This is useful for making local labels to be
517 referred to more than once in a single template that generates multiple
518 assembler instructions.
520 @samp{%} followed by a punctuation character specifies a substitution that
521 does not use an operand.  Only one case is standard: @samp{%%} outputs a
522 @samp{%} into the assembler code.  Other nonstandard cases can be
523 defined in the @code{PRINT_OPERAND} macro.  You must also define
524 which punctuation characters are valid with the
525 @code{PRINT_OPERAND_PUNCT_VALID_P} macro.
527 @cindex \
528 @cindex backslash
529 The template may generate multiple assembler instructions.  Write the text
530 for the instructions, with @samp{\;} between them.
532 @cindex matching operands
533 When the RTL contains two operands which are required by constraint to match
534 each other, the output template must refer only to the lower-numbered operand.
535 Matching operands are not always identical, and the rest of the compiler
536 arranges to put the proper RTL expression for printing into the lower-numbered
537 operand.
539 One use of nonstandard letters or punctuation following @samp{%} is to
540 distinguish between different assembler languages for the same machine; for
541 example, Motorola syntax versus MIT syntax for the 68000.  Motorola syntax
542 requires periods in most opcode names, while MIT syntax does not.  For
543 example, the opcode @samp{movel} in MIT syntax is @samp{move.l} in Motorola
544 syntax.  The same file of patterns is used for both kinds of output syntax,
545 but the character sequence @samp{%.} is used in each place where Motorola
546 syntax wants a period.  The @code{PRINT_OPERAND} macro for Motorola syntax
547 defines the sequence to output a period; the macro for MIT syntax defines
548 it to do nothing.
550 @cindex @code{#} in template
551 As a special case, a template consisting of the single character @code{#}
552 instructs the compiler to first split the insn, and then output the
553 resulting instructions separately.  This helps eliminate redundancy in the
554 output templates.   If you have a @code{define_insn} that needs to emit
555 multiple assembler instructions, and there is a matching @code{define_split}
556 already defined, then you can simply use @code{#} as the output template
557 instead of writing an output template that emits the multiple assembler
558 instructions.
560 If the macro @code{ASSEMBLER_DIALECT} is defined, you can use construct
561 of the form @samp{@{option0|option1|option2@}} in the templates.  These
562 describe multiple variants of assembler language syntax.
563 @xref{Instruction Output}.
565 @node Output Statement
566 @section C Statements for Assembler Output
567 @cindex output statements
568 @cindex C statements for assembler output
569 @cindex generating assembler output
571 Often a single fixed template string cannot produce correct and efficient
572 assembler code for all the cases that are recognized by a single
573 instruction pattern.  For example, the opcodes may depend on the kinds of
574 operands; or some unfortunate combinations of operands may require extra
575 machine instructions.
577 If the output control string starts with a @samp{@@}, then it is actually
578 a series of templates, each on a separate line.  (Blank lines and
579 leading spaces and tabs are ignored.)  The templates correspond to the
580 pattern's constraint alternatives (@pxref{Multi-Alternative}).  For example,
581 if a target machine has a two-address add instruction @samp{addr} to add
582 into a register and another @samp{addm} to add a register to memory, you
583 might write this pattern:
585 @smallexample
586 (define_insn "addsi3"
587   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
588         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0,0")
589                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "g,r")))]
590   ""
591   "@@
592    addr %2,%0
593    addm %2,%0")
594 @end smallexample
596 @cindex @code{*} in template
597 @cindex asterisk in template
598 If the output control string starts with a @samp{*}, then it is not an
599 output template but rather a piece of C program that should compute a
600 template.  It should execute a @code{return} statement to return the
601 template-string you want.  Most such templates use C string literals, which
602 require doublequote characters to delimit them.  To include these
603 doublequote characters in the string, prefix each one with @samp{\}.
605 If the output control string is written as a brace block instead of a
606 double-quoted string, it is automatically assumed to be C code.  In that
607 case, it is not necessary to put in a leading asterisk, or to escape the
608 doublequotes surrounding C string literals.
610 The operands may be found in the array @code{operands}, whose C data type
611 is @code{rtx []}.
613 It is very common to select different ways of generating assembler code
614 based on whether an immediate operand is within a certain range.  Be
615 careful when doing this, because the result of @code{INTVAL} is an
616 integer on the host machine.  If the host machine has more bits in an
617 @code{int} than the target machine has in the mode in which the constant
618 will be used, then some of the bits you get from @code{INTVAL} will be
619 superfluous.  For proper results, you must carefully disregard the
620 values of those bits.
622 @findex output_asm_insn
623 It is possible to output an assembler instruction and then go on to output
624 or compute more of them, using the subroutine @code{output_asm_insn}.  This
625 receives two arguments: a template-string and a vector of operands.  The
626 vector may be @code{operands}, or it may be another array of @code{rtx}
627 that you declare locally and initialize yourself.
629 @findex which_alternative
630 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
631 the appearance of the assembler code is determined mostly by which alternative
632 was matched.  When this is so, the C code can test the variable
633 @code{which_alternative}, which is the ordinal number of the alternative
634 that was actually satisfied (0 for the first, 1 for the second alternative,
635 etc.).
637 For example, suppose there are two opcodes for storing zero, @samp{clrreg}
638 for registers and @samp{clrmem} for memory locations.  Here is how
639 a pattern could use @code{which_alternative} to choose between them:
641 @smallexample
642 (define_insn ""
643   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
644         (const_int 0))]
645   ""
646   @{
647   return (which_alternative == 0
648           ? "clrreg %0" : "clrmem %0");
649   @})
650 @end smallexample
652 The example above, where the assembler code to generate was
653 @emph{solely} determined by the alternative, could also have been specified
654 as follows, having the output control string start with a @samp{@@}:
656 @smallexample
657 @group
658 (define_insn ""
659   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
660         (const_int 0))]
661   ""
662   "@@
663    clrreg %0
664    clrmem %0")
665 @end group
666 @end smallexample
668 If you just need a little bit of C code in one (or a few) alternatives,
669 you can use @samp{*} inside of a @samp{@@} multi-alternative template:
671 @smallexample
672 @group
673 (define_insn ""
674   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,<,m")
675         (const_int 0))]
676   ""
677   "@@
678    clrreg %0
679    * return stack_mem_p (operands[0]) ? \"push 0\" : \"clrmem %0\";
680    clrmem %0")
681 @end group
682 @end smallexample
684 @node Predicates
685 @section Predicates
686 @cindex predicates
687 @cindex operand predicates
688 @cindex operator predicates
690 A predicate determines whether a @code{match_operand} or
691 @code{match_operator} expression matches, and therefore whether the
692 surrounding instruction pattern will be used for that combination of
693 operands.  GCC has a number of machine-independent predicates, and you
694 can define machine-specific predicates as needed.  By convention,
695 predicates used with @code{match_operand} have names that end in
696 @samp{_operand}, and those used with @code{match_operator} have names
697 that end in @samp{_operator}.
699 All predicates are Boolean functions (in the mathematical sense) of
700 two arguments: the RTL expression that is being considered at that
701 position in the instruction pattern, and the machine mode that the
702 @code{match_operand} or @code{match_operator} specifies.  In this
703 section, the first argument is called @var{op} and the second argument
704 @var{mode}.  Predicates can be called from C as ordinary two-argument
705 functions; this can be useful in output templates or other
706 machine-specific code.
708 Operand predicates can allow operands that are not actually acceptable
709 to the hardware, as long as the constraints give reload the ability to
710 fix them up (@pxref{Constraints}).  However, GCC will usually generate
711 better code if the predicates specify the requirements of the machine
712 instructions as closely as possible.  Reload cannot fix up operands
713 that must be constants (``immediate operands''); you must use a
714 predicate that allows only constants, or else enforce the requirement
715 in the extra condition.
717 @cindex predicates and machine modes
718 @cindex normal predicates
719 @cindex special predicates
720 Most predicates handle their @var{mode} argument in a uniform manner.
721 If @var{mode} is @code{VOIDmode} (unspecified), then @var{op} can have
722 any mode.  If @var{mode} is anything else, then @var{op} must have the
723 same mode, unless @var{op} is a @code{CONST_INT} or integer
724 @code{CONST_DOUBLE}.  These RTL expressions always have
725 @code{VOIDmode}, so it would be counterproductive to check that their
726 mode matches.  Instead, predicates that accept @code{CONST_INT} and/or
727 integer @code{CONST_DOUBLE} check that the value stored in the
728 constant will fit in the requested mode.
730 Predicates with this behavior are called @dfn{normal}.
731 @command{genrecog} can optimize the instruction recognizer based on
732 knowledge of how normal predicates treat modes.  It can also diagnose
733 certain kinds of common errors in the use of normal predicates; for
734 instance, it is almost always an error to use a normal predicate
735 without specifying a mode.
737 Predicates that do something different with their @var{mode} argument
738 are called @dfn{special}.  The generic predicates
739 @code{address_operand} and @code{pmode_register_operand} are special
740 predicates.  @command{genrecog} does not do any optimizations or
741 diagnosis when special predicates are used.
743 @menu
744 * Machine-Independent Predicates::  Predicates available to all back ends.
745 * Defining Predicates::             How to write machine-specific predicate
746                                     functions.
747 @end menu
749 @node Machine-Independent Predicates
750 @subsection Machine-Independent Predicates
751 @cindex machine-independent predicates
752 @cindex generic predicates
754 These are the generic predicates available to all back ends.  They are
755 defined in @file{recog.c}.  The first category of predicates allow
756 only constant, or @dfn{immediate}, operands.
758 @defun immediate_operand
759 This predicate allows any sort of constant that fits in @var{mode}.
760 It is an appropriate choice for instructions that take operands that
761 must be constant.
762 @end defun
764 @defun const_int_operand
765 This predicate allows any @code{CONST_INT} expression that fits in
766 @var{mode}.  It is an appropriate choice for an immediate operand that
767 does not allow a symbol or label.
768 @end defun
770 @defun const_double_operand
771 This predicate accepts any @code{CONST_DOUBLE} expression that has
772 exactly @var{mode}.  If @var{mode} is @code{VOIDmode}, it will also
773 accept @code{CONST_INT}.  It is intended for immediate floating point
774 constants.
775 @end defun
777 @noindent
778 The second category of predicates allow only some kind of machine
779 register.
781 @defun register_operand
782 This predicate allows any @code{REG} or @code{SUBREG} expression that
783 is valid for @var{mode}.  It is often suitable for arithmetic
784 instruction operands on a RISC machine.
785 @end defun
787 @defun pmode_register_operand
788 This is a slight variant on @code{register_operand} which works around
789 a limitation in the machine-description reader.
791 @smallexample
792 (match_operand @var{n} "pmode_register_operand" @var{constraint})
793 @end smallexample
795 @noindent
796 means exactly what
798 @smallexample
799 (match_operand:P @var{n} "register_operand" @var{constraint})
800 @end smallexample
802 @noindent
803 would mean, if the machine-description reader accepted @samp{:P}
804 mode suffixes.  Unfortunately, it cannot, because @code{Pmode} is an
805 alias for some other mode, and might vary with machine-specific
806 options.  @xref{Misc}.
807 @end defun
809 @defun scratch_operand
810 This predicate allows hard registers and @code{SCRATCH} expressions,
811 but not pseudo-registers.  It is used internally by @code{match_scratch};
812 it should not be used directly.
813 @end defun
815 @noindent
816 The third category of predicates allow only some kind of memory reference.
818 @defun memory_operand
819 This predicate allows any valid reference to a quantity of mode
820 @var{mode} in memory, as determined by the weak form of
821 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS} (@pxref{Addressing Modes}).
822 @end defun
824 @defun address_operand
825 This predicate is a little unusual; it allows any operand that is a
826 valid expression for the @emph{address} of a quantity of mode
827 @var{mode}, again determined by the weak form of
828 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS}.  To first order, if
829 @samp{@w{(mem:@var{mode} (@var{exp}))}} is acceptable to
830 @code{memory_operand}, then @var{exp} is acceptable to
831 @code{address_operand}.  Note that @var{exp} does not necessarily have
832 the mode @var{mode}.
833 @end defun
835 @defun indirect_operand
836 This is a stricter form of @code{memory_operand} which allows only
837 memory references with a @code{general_operand} as the address
838 expression.  New uses of this predicate are discouraged, because
839 @code{general_operand} is very permissive, so it's hard to tell what
840 an @code{indirect_operand} does or does not allow.  If a target has
841 different requirements for memory operands for different instructions,
842 it is better to define target-specific predicates which enforce the
843 hardware's requirements explicitly.
844 @end defun
846 @defun push_operand
847 This predicate allows a memory reference suitable for pushing a value
848 onto the stack.  This will be a @code{MEM} which refers to
849 @code{stack_pointer_rtx}, with a side-effect in its address expression
850 (@pxref{Incdec}); which one is determined by the
851 @code{STACK_PUSH_CODE} macro (@pxref{Frame Layout}).
852 @end defun
854 @defun pop_operand
855 This predicate allows a memory reference suitable for popping a value
856 off the stack.  Again, this will be a @code{MEM} referring to
857 @code{stack_pointer_rtx}, with a side-effect in its address
858 expression.  However, this time @code{STACK_POP_CODE} is expected.
859 @end defun
861 @noindent
862 The fourth category of predicates allow some combination of the above
863 operands.
865 @defun nonmemory_operand
866 This predicate allows any immediate or register operand valid for @var{mode}.
867 @end defun
869 @defun nonimmediate_operand
870 This predicate allows any register or memory operand valid for @var{mode}.
871 @end defun
873 @defun general_operand
874 This predicate allows any immediate, register, or memory operand
875 valid for @var{mode}.
876 @end defun
878 @noindent
879 Finally, there are two generic operator predicates.
881 @defun comparison_operator
882 This predicate matches any expression which performs an arithmetic
883 comparison in @var{mode}; that is, @code{COMPARISON_P} is true for the
884 expression code.
885 @end defun
887 @defun ordered_comparison_operator
888 This predicate matches any expression which performs an arithmetic
889 comparison in @var{mode} and whose expression code is valid for integer
890 modes; that is, the expression code will be one of @code{eq}, @code{ne},
891 @code{lt}, @code{ltu}, @code{le}, @code{leu}, @code{gt}, @code{gtu},
892 @code{ge}, @code{geu}.
893 @end defun
895 @node Defining Predicates
896 @subsection Defining Machine-Specific Predicates
897 @cindex defining predicates
898 @findex define_predicate
899 @findex define_special_predicate
901 Many machines have requirements for their operands that cannot be
902 expressed precisely using the generic predicates.  You can define
903 additional predicates using @code{define_predicate} and
904 @code{define_special_predicate} expressions.  These expressions have
905 three operands:
907 @itemize @bullet
908 @item
909 The name of the predicate, as it will be referred to in
910 @code{match_operand} or @code{match_operator} expressions.
912 @item
913 An RTL expression which evaluates to true if the predicate allows the
914 operand @var{op}, false if it does not.  This expression can only use
915 the following RTL codes:
917 @table @code
918 @item MATCH_OPERAND
919 When written inside a predicate expression, a @code{MATCH_OPERAND}
920 expression evaluates to true if the predicate it names would allow
921 @var{op}.  The operand number and constraint are ignored.  Due to
922 limitations in @command{genrecog}, you can only refer to generic
923 predicates and predicates that have already been defined.
925 @item MATCH_CODE
926 This expression evaluates to true if @var{op} or a specified
927 subexpression of @var{op} has one of a given list of RTX codes.
929 The first operand of this expression is a string constant containing a
930 comma-separated list of RTX code names (in lower case).  These are the
931 codes for which the @code{MATCH_CODE} will be true.
933 The second operand is a string constant which indicates what
934 subexpression of @var{op} to examine.  If it is absent or the empty
935 string, @var{op} itself is examined.  Otherwise, the string constant
936 must be a sequence of digits and/or lowercase letters.  Each character
937 indicates a subexpression to extract from the current expression; for
938 the first character this is @var{op}, for the second and subsequent
939 characters it is the result of the previous character.  A digit
940 @var{n} extracts @samp{@w{XEXP (@var{e}, @var{n})}}; a letter @var{l}
941 extracts @samp{@w{XVECEXP (@var{e}, 0, @var{n})}} where @var{n} is the
942 alphabetic ordinal of @var{l} (0 for `a', 1 for 'b', and so on).  The
943 @code{MATCH_CODE} then examines the RTX code of the subexpression
944 extracted by the complete string.  It is not possible to extract
945 components of an @code{rtvec} that is not at position 0 within its RTX
946 object.
948 @item MATCH_TEST
949 This expression has one operand, a string constant containing a C
950 expression.  The predicate's arguments, @var{op} and @var{mode}, are
951 available with those names in the C expression.  The @code{MATCH_TEST}
952 evaluates to true if the C expression evaluates to a nonzero value.
953 @code{MATCH_TEST} expressions must not have side effects.
955 @item  AND
956 @itemx IOR
957 @itemx NOT
958 @itemx IF_THEN_ELSE
959 The basic @samp{MATCH_} expressions can be combined using these
960 logical operators, which have the semantics of the C operators
961 @samp{&&}, @samp{||}, @samp{!}, and @samp{@w{? :}} respectively.  As
962 in Common Lisp, you may give an @code{AND} or @code{IOR} expression an
963 arbitrary number of arguments; this has exactly the same effect as
964 writing a chain of two-argument @code{AND} or @code{IOR} expressions.
965 @end table
967 @item
968 An optional block of C code, which should execute
969 @samp{@w{return true}} if the predicate is found to match and
970 @samp{@w{return false}} if it does not.  It must not have any side
971 effects.  The predicate arguments, @var{op} and @var{mode}, are
972 available with those names.
974 If a code block is present in a predicate definition, then the RTL
975 expression must evaluate to true @emph{and} the code block must
976 execute @samp{@w{return true}} for the predicate to allow the operand.
977 The RTL expression is evaluated first; do not re-check anything in the
978 code block that was checked in the RTL expression.
979 @end itemize
981 The program @command{genrecog} scans @code{define_predicate} and
982 @code{define_special_predicate} expressions to determine which RTX
983 codes are possibly allowed.  You should always make this explicit in
984 the RTL predicate expression, using @code{MATCH_OPERAND} and
985 @code{MATCH_CODE}.
987 Here is an example of a simple predicate definition, from the IA64
988 machine description:
990 @smallexample
991 @group
992 ;; @r{True if @var{op} is a @code{SYMBOL_REF} which refers to the sdata section.}
993 (define_predicate "small_addr_symbolic_operand"
994   (and (match_code "symbol_ref")
995        (match_test "SYMBOL_REF_SMALL_ADDR_P (op)")))
996 @end group
997 @end smallexample
999 @noindent
1000 And here is another, showing the use of the C block.
1002 @smallexample
1003 @group
1004 ;; @r{True if @var{op} is a register operand that is (or could be) a GR reg.}
1005 (define_predicate "gr_register_operand"
1006   (match_operand 0 "register_operand")
1008   unsigned int regno;
1009   if (GET_CODE (op) == SUBREG)
1010     op = SUBREG_REG (op);
1012   regno = REGNO (op);
1013   return (regno >= FIRST_PSEUDO_REGISTER || GENERAL_REGNO_P (regno));
1015 @end group
1016 @end smallexample
1018 Predicates written with @code{define_predicate} automatically include
1019 a test that @var{mode} is @code{VOIDmode}, or @var{op} has the same
1020 mode as @var{mode}, or @var{op} is a @code{CONST_INT} or
1021 @code{CONST_DOUBLE}.  They do @emph{not} check specifically for
1022 integer @code{CONST_DOUBLE}, nor do they test that the value of either
1023 kind of constant fits in the requested mode.  This is because
1024 target-specific predicates that take constants usually have to do more
1025 stringent value checks anyway.  If you need the exact same treatment
1026 of @code{CONST_INT} or @code{CONST_DOUBLE} that the generic predicates
1027 provide, use a @code{MATCH_OPERAND} subexpression to call
1028 @code{const_int_operand}, @code{const_double_operand}, or
1029 @code{immediate_operand}.
1031 Predicates written with @code{define_special_predicate} do not get any
1032 automatic mode checks, and are treated as having special mode handling
1033 by @command{genrecog}.
1035 The program @command{genpreds} is responsible for generating code to
1036 test predicates.  It also writes a header file containing function
1037 declarations for all machine-specific predicates.  It is not necessary
1038 to declare these predicates in @file{@var{cpu}-protos.h}.
1039 @end ifset
1041 @c Most of this node appears by itself (in a different place) even
1042 @c when the INTERNALS flag is clear.  Passages that require the internals
1043 @c manual's context are conditionalized to appear only in the internals manual.
1044 @ifset INTERNALS
1045 @node Constraints
1046 @section Operand Constraints
1047 @cindex operand constraints
1048 @cindex constraints
1050 Each @code{match_operand} in an instruction pattern can specify
1051 constraints for the operands allowed.  The constraints allow you to
1052 fine-tune matching within the set of operands allowed by the
1053 predicate.
1055 @end ifset
1056 @ifclear INTERNALS
1057 @node Constraints
1058 @section Constraints for @code{asm} Operands
1059 @cindex operand constraints, @code{asm}
1060 @cindex constraints, @code{asm}
1061 @cindex @code{asm} constraints
1063 Here are specific details on what constraint letters you can use with
1064 @code{asm} operands.
1065 @end ifclear
1066 Constraints can say whether
1067 an operand may be in a register, and which kinds of register; whether the
1068 operand can be a memory reference, and which kinds of address; whether the
1069 operand may be an immediate constant, and which possible values it may
1070 have.  Constraints can also require two operands to match.
1071 Side-effects aren't allowed in operands of inline @code{asm}, unless
1072 @samp{<} or @samp{>} constraints are used, because there is no guarantee
1073 that the side-effects will happen exactly once in an instruction that can update
1074 the addressing register.
1076 @ifset INTERNALS
1077 @menu
1078 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1079 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1080 * Class Preferences::   Constraints guide which hard register to put things in.
1081 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1082 * Machine Constraints:: Existing constraints for some particular machines.
1083 * Disable Insn Alternatives:: Disable insn alternatives using the @code{enabled} attribute.
1084 * Define Constraints::  How to define machine-specific constraints.
1085 * C Constraint Interface:: How to test constraints from C code.
1086 @end menu
1087 @end ifset
1089 @ifclear INTERNALS
1090 @menu
1091 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1092 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1093 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1094 * Machine Constraints:: Special constraints for some particular machines.
1095 @end menu
1096 @end ifclear
1098 @node Simple Constraints
1099 @subsection Simple Constraints
1100 @cindex simple constraints
1102 The simplest kind of constraint is a string full of letters, each of
1103 which describes one kind of operand that is permitted.  Here are
1104 the letters that are allowed:
1106 @table @asis
1107 @item whitespace
1108 Whitespace characters are ignored and can be inserted at any position
1109 except the first.  This enables each alternative for different operands to
1110 be visually aligned in the machine description even if they have different
1111 number of constraints and modifiers.
1113 @cindex @samp{m} in constraint
1114 @cindex memory references in constraints
1115 @item @samp{m}
1116 A memory operand is allowed, with any kind of address that the machine
1117 supports in general.
1118 Note that the letter used for the general memory constraint can be
1119 re-defined by a back end using the @code{TARGET_MEM_CONSTRAINT} macro.
1121 @cindex offsettable address
1122 @cindex @samp{o} in constraint
1123 @item @samp{o}
1124 A memory operand is allowed, but only if the address is
1125 @dfn{offsettable}.  This means that adding a small integer (actually,
1126 the width in bytes of the operand, as determined by its machine mode)
1127 may be added to the address and the result is also a valid memory
1128 address.
1130 @cindex autoincrement/decrement addressing
1131 For example, an address which is constant is offsettable; so is an
1132 address that is the sum of a register and a constant (as long as a
1133 slightly larger constant is also within the range of address-offsets
1134 supported by the machine); but an autoincrement or autodecrement
1135 address is not offsettable.  More complicated indirect/indexed
1136 addresses may or may not be offsettable depending on the other
1137 addressing modes that the machine supports.
1139 Note that in an output operand which can be matched by another
1140 operand, the constraint letter @samp{o} is valid only when accompanied
1141 by both @samp{<} (if the target machine has predecrement addressing)
1142 and @samp{>} (if the target machine has preincrement addressing).
1144 @cindex @samp{V} in constraint
1145 @item @samp{V}
1146 A memory operand that is not offsettable.  In other words, anything that
1147 would fit the @samp{m} constraint but not the @samp{o} constraint.
1149 @cindex @samp{<} in constraint
1150 @item @samp{<}
1151 A memory operand with autodecrement addressing (either predecrement or
1152 postdecrement) is allowed.  In inline @code{asm} this constraint is only
1153 allowed if the operand is used exactly once in an instruction that can
1154 handle the side-effects.  Not using an operand with @samp{<} in constraint
1155 string in the inline @code{asm} pattern at all or using it in multiple
1156 instructions isn't valid, because the side-effects wouldn't be performed
1157 or would be performed more than once.  Furthermore, on some targets
1158 the operand with @samp{<} in constraint string must be accompanied by
1159 special instruction suffixes like @code{%U0} instruction suffix on PowerPC
1160 or @code{%P0} on IA-64.
1162 @cindex @samp{>} in constraint
1163 @item @samp{>}
1164 A memory operand with autoincrement addressing (either preincrement or
1165 postincrement) is allowed.  In inline @code{asm} the same restrictions
1166 as for @samp{<} apply.
1168 @cindex @samp{r} in constraint
1169 @cindex registers in constraints
1170 @item @samp{r}
1171 A register operand is allowed provided that it is in a general
1172 register.
1174 @cindex constants in constraints
1175 @cindex @samp{i} in constraint
1176 @item @samp{i}
1177 An immediate integer operand (one with constant value) is allowed.
1178 This includes symbolic constants whose values will be known only at
1179 assembly time or later.
1181 @cindex @samp{n} in constraint
1182 @item @samp{n}
1183 An immediate integer operand with a known numeric value is allowed.
1184 Many systems cannot support assembly-time constants for operands less
1185 than a word wide.  Constraints for these operands should use @samp{n}
1186 rather than @samp{i}.
1188 @cindex @samp{I} in constraint
1189 @item @samp{I}, @samp{J}, @samp{K}, @dots{} @samp{P}
1190 Other letters in the range @samp{I} through @samp{P} may be defined in
1191 a machine-dependent fashion to permit immediate integer operands with
1192 explicit integer values in specified ranges.  For example, on the
1193 68000, @samp{I} is defined to stand for the range of values 1 to 8.
1194 This is the range permitted as a shift count in the shift
1195 instructions.
1197 @cindex @samp{E} in constraint
1198 @item @samp{E}
1199 An immediate floating operand (expression code @code{const_double}) is
1200 allowed, but only if the target floating point format is the same as
1201 that of the host machine (on which the compiler is running).
1203 @cindex @samp{F} in constraint
1204 @item @samp{F}
1205 An immediate floating operand (expression code @code{const_double} or
1206 @code{const_vector}) is allowed.
1208 @cindex @samp{G} in constraint
1209 @cindex @samp{H} in constraint
1210 @item @samp{G}, @samp{H}
1211 @samp{G} and @samp{H} may be defined in a machine-dependent fashion to
1212 permit immediate floating operands in particular ranges of values.
1214 @cindex @samp{s} in constraint
1215 @item @samp{s}
1216 An immediate integer operand whose value is not an explicit integer is
1217 allowed.
1219 This might appear strange; if an insn allows a constant operand with a
1220 value not known at compile time, it certainly must allow any known
1221 value.  So why use @samp{s} instead of @samp{i}?  Sometimes it allows
1222 better code to be generated.
1224 For example, on the 68000 in a fullword instruction it is possible to
1225 use an immediate operand; but if the immediate value is between @minus{}128
1226 and 127, better code results from loading the value into a register and
1227 using the register.  This is because the load into the register can be
1228 done with a @samp{moveq} instruction.  We arrange for this to happen
1229 by defining the letter @samp{K} to mean ``any integer outside the
1230 range @minus{}128 to 127'', and then specifying @samp{Ks} in the operand
1231 constraints.
1233 @cindex @samp{g} in constraint
1234 @item @samp{g}
1235 Any register, memory or immediate integer operand is allowed, except for
1236 registers that are not general registers.
1238 @cindex @samp{X} in constraint
1239 @item @samp{X}
1240 @ifset INTERNALS
1241 Any operand whatsoever is allowed, even if it does not satisfy
1242 @code{general_operand}.  This is normally used in the constraint of
1243 a @code{match_scratch} when certain alternatives will not actually
1244 require a scratch register.
1245 @end ifset
1246 @ifclear INTERNALS
1247 Any operand whatsoever is allowed.
1248 @end ifclear
1250 @cindex @samp{0} in constraint
1251 @cindex digits in constraint
1252 @item @samp{0}, @samp{1}, @samp{2}, @dots{} @samp{9}
1253 An operand that matches the specified operand number is allowed.  If a
1254 digit is used together with letters within the same alternative, the
1255 digit should come last.
1257 This number is allowed to be more than a single digit.  If multiple
1258 digits are encountered consecutively, they are interpreted as a single
1259 decimal integer.  There is scant chance for ambiguity, since to-date
1260 it has never been desirable that @samp{10} be interpreted as matching
1261 either operand 1 @emph{or} operand 0.  Should this be desired, one
1262 can use multiple alternatives instead.
1264 @cindex matching constraint
1265 @cindex constraint, matching
1266 This is called a @dfn{matching constraint} and what it really means is
1267 that the assembler has only a single operand that fills two roles
1268 @ifset INTERNALS
1269 considered separate in the RTL insn.  For example, an add insn has two
1270 input operands and one output operand in the RTL, but on most CISC
1271 @end ifset
1272 @ifclear INTERNALS
1273 which @code{asm} distinguishes.  For example, an add instruction uses
1274 two input operands and an output operand, but on most CISC
1275 @end ifclear
1276 machines an add instruction really has only two operands, one of them an
1277 input-output operand:
1279 @smallexample
1280 addl #35,r12
1281 @end smallexample
1283 Matching constraints are used in these circumstances.
1284 More precisely, the two operands that match must include one input-only
1285 operand and one output-only operand.  Moreover, the digit must be a
1286 smaller number than the number of the operand that uses it in the
1287 constraint.
1289 @ifset INTERNALS
1290 For operands to match in a particular case usually means that they
1291 are identical-looking RTL expressions.  But in a few special cases
1292 specific kinds of dissimilarity are allowed.  For example, @code{*x}
1293 as an input operand will match @code{*x++} as an output operand.
1294 For proper results in such cases, the output template should always
1295 use the output-operand's number when printing the operand.
1296 @end ifset
1298 @cindex load address instruction
1299 @cindex push address instruction
1300 @cindex address constraints
1301 @cindex @samp{p} in constraint
1302 @item @samp{p}
1303 An operand that is a valid memory address is allowed.  This is
1304 for ``load address'' and ``push address'' instructions.
1306 @findex address_operand
1307 @samp{p} in the constraint must be accompanied by @code{address_operand}
1308 as the predicate in the @code{match_operand}.  This predicate interprets
1309 the mode specified in the @code{match_operand} as the mode of the memory
1310 reference for which the address would be valid.
1312 @cindex other register constraints
1313 @cindex extensible constraints
1314 @item @var{other-letters}
1315 Other letters can be defined in machine-dependent fashion to stand for
1316 particular classes of registers or other arbitrary operand types.
1317 @samp{d}, @samp{a} and @samp{f} are defined on the 68000/68020 to stand
1318 for data, address and floating point registers.
1319 @end table
1321 @ifset INTERNALS
1322 In order to have valid assembler code, each operand must satisfy
1323 its constraint.  But a failure to do so does not prevent the pattern
1324 from applying to an insn.  Instead, it directs the compiler to modify
1325 the code so that the constraint will be satisfied.  Usually this is
1326 done by copying an operand into a register.
1328 Contrast, therefore, the two instruction patterns that follow:
1330 @smallexample
1331 (define_insn ""
1332   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1333         (plus:SI (match_dup 0)
1334                  (match_operand:SI 1 "general_operand" "r")))]
1335   ""
1336   "@dots{}")
1337 @end smallexample
1339 @noindent
1340 which has two operands, one of which must appear in two places, and
1342 @smallexample
1343 (define_insn ""
1344   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1345         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
1346                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "r")))]
1347   ""
1348   "@dots{}")
1349 @end smallexample
1351 @noindent
1352 which has three operands, two of which are required by a constraint to be
1353 identical.  If we are considering an insn of the form
1355 @smallexample
1356 (insn @var{n} @var{prev} @var{next}
1357   (set (reg:SI 3)
1358        (plus:SI (reg:SI 6) (reg:SI 109)))
1359   @dots{})
1360 @end smallexample
1362 @noindent
1363 the first pattern would not apply at all, because this insn does not
1364 contain two identical subexpressions in the right place.  The pattern would
1365 say, ``That does not look like an add instruction; try other patterns''.
1366 The second pattern would say, ``Yes, that's an add instruction, but there
1367 is something wrong with it''.  It would direct the reload pass of the
1368 compiler to generate additional insns to make the constraint true.  The
1369 results might look like this:
1371 @smallexample
1372 (insn @var{n2} @var{prev} @var{n}
1373   (set (reg:SI 3) (reg:SI 6))
1374   @dots{})
1376 (insn @var{n} @var{n2} @var{next}
1377   (set (reg:SI 3)
1378        (plus:SI (reg:SI 3) (reg:SI 109)))
1379   @dots{})
1380 @end smallexample
1382 It is up to you to make sure that each operand, in each pattern, has
1383 constraints that can handle any RTL expression that could be present for
1384 that operand.  (When multiple alternatives are in use, each pattern must,
1385 for each possible combination of operand expressions, have at least one
1386 alternative which can handle that combination of operands.)  The
1387 constraints don't need to @emph{allow} any possible operand---when this is
1388 the case, they do not constrain---but they must at least point the way to
1389 reloading any possible operand so that it will fit.
1391 @itemize @bullet
1392 @item
1393 If the constraint accepts whatever operands the predicate permits,
1394 there is no problem: reloading is never necessary for this operand.
1396 For example, an operand whose constraints permit everything except
1397 registers is safe provided its predicate rejects registers.
1399 An operand whose predicate accepts only constant values is safe
1400 provided its constraints include the letter @samp{i}.  If any possible
1401 constant value is accepted, then nothing less than @samp{i} will do;
1402 if the predicate is more selective, then the constraints may also be
1403 more selective.
1405 @item
1406 Any operand expression can be reloaded by copying it into a register.
1407 So if an operand's constraints allow some kind of register, it is
1408 certain to be safe.  It need not permit all classes of registers; the
1409 compiler knows how to copy a register into another register of the
1410 proper class in order to make an instruction valid.
1412 @cindex nonoffsettable memory reference
1413 @cindex memory reference, nonoffsettable
1414 @item
1415 A nonoffsettable memory reference can be reloaded by copying the
1416 address into a register.  So if the constraint uses the letter
1417 @samp{o}, all memory references are taken care of.
1419 @item
1420 A constant operand can be reloaded by allocating space in memory to
1421 hold it as preinitialized data.  Then the memory reference can be used
1422 in place of the constant.  So if the constraint uses the letters
1423 @samp{o} or @samp{m}, constant operands are not a problem.
1425 @item
1426 If the constraint permits a constant and a pseudo register used in an insn
1427 was not allocated to a hard register and is equivalent to a constant,
1428 the register will be replaced with the constant.  If the predicate does
1429 not permit a constant and the insn is re-recognized for some reason, the
1430 compiler will crash.  Thus the predicate must always recognize any
1431 objects allowed by the constraint.
1432 @end itemize
1434 If the operand's predicate can recognize registers, but the constraint does
1435 not permit them, it can make the compiler crash.  When this operand happens
1436 to be a register, the reload pass will be stymied, because it does not know
1437 how to copy a register temporarily into memory.
1439 If the predicate accepts a unary operator, the constraint applies to the
1440 operand.  For example, the MIPS processor at ISA level 3 supports an
1441 instruction which adds two registers in @code{SImode} to produce a
1442 @code{DImode} result, but only if the registers are correctly sign
1443 extended.  This predicate for the input operands accepts a
1444 @code{sign_extend} of an @code{SImode} register.  Write the constraint
1445 to indicate the type of register that is required for the operand of the
1446 @code{sign_extend}.
1447 @end ifset
1449 @node Multi-Alternative
1450 @subsection Multiple Alternative Constraints
1451 @cindex multiple alternative constraints
1453 Sometimes a single instruction has multiple alternative sets of possible
1454 operands.  For example, on the 68000, a logical-or instruction can combine
1455 register or an immediate value into memory, or it can combine any kind of
1456 operand into a register; but it cannot combine one memory location into
1457 another.
1459 These constraints are represented as multiple alternatives.  An alternative
1460 can be described by a series of letters for each operand.  The overall
1461 constraint for an operand is made from the letters for this operand
1462 from the first alternative, a comma, the letters for this operand from
1463 the second alternative, a comma, and so on until the last alternative.
1464 @ifset INTERNALS
1465 Here is how it is done for fullword logical-or on the 68000:
1467 @smallexample
1468 (define_insn "iorsi3"
1469   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=m,d")
1470         (ior:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "%0,0")
1471                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dKs,dmKs")))]
1472   @dots{})
1473 @end smallexample
1475 The first alternative has @samp{m} (memory) for operand 0, @samp{0} for
1476 operand 1 (meaning it must match operand 0), and @samp{dKs} for operand
1477 2.  The second alternative has @samp{d} (data register) for operand 0,
1478 @samp{0} for operand 1, and @samp{dmKs} for operand 2.  The @samp{=} and
1479 @samp{%} in the constraints apply to all the alternatives; their
1480 meaning is explained in the next section (@pxref{Class Preferences}).
1481 @end ifset
1483 @c FIXME Is this ? and ! stuff of use in asm()?  If not, hide unless INTERNAL
1484 If all the operands fit any one alternative, the instruction is valid.
1485 Otherwise, for each alternative, the compiler counts how many instructions
1486 must be added to copy the operands so that that alternative applies.
1487 The alternative requiring the least copying is chosen.  If two alternatives
1488 need the same amount of copying, the one that comes first is chosen.
1489 These choices can be altered with the @samp{?} and @samp{!} characters:
1491 @table @code
1492 @cindex @samp{?} in constraint
1493 @cindex question mark
1494 @item ?
1495 Disparage slightly the alternative that the @samp{?} appears in,
1496 as a choice when no alternative applies exactly.  The compiler regards
1497 this alternative as one unit more costly for each @samp{?} that appears
1498 in it.
1500 @cindex @samp{!} in constraint
1501 @cindex exclamation point
1502 @item !
1503 Disparage severely the alternative that the @samp{!} appears in.
1504 This alternative can still be used if it fits without reloading,
1505 but if reloading is needed, some other alternative will be used.
1506 @end table
1508 @ifset INTERNALS
1509 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
1510 the appearance of the assembler code is determined mostly by which
1511 alternative was matched.  When this is so, the C code for writing the
1512 assembler code can use the variable @code{which_alternative}, which is
1513 the ordinal number of the alternative that was actually satisfied (0 for
1514 the first, 1 for the second alternative, etc.).  @xref{Output Statement}.
1515 @end ifset
1517 @ifset INTERNALS
1518 @node Class Preferences
1519 @subsection Register Class Preferences
1520 @cindex class preference constraints
1521 @cindex register class preference constraints
1523 @cindex voting between constraint alternatives
1524 The operand constraints have another function: they enable the compiler
1525 to decide which kind of hardware register a pseudo register is best
1526 allocated to.  The compiler examines the constraints that apply to the
1527 insns that use the pseudo register, looking for the machine-dependent
1528 letters such as @samp{d} and @samp{a} that specify classes of registers.
1529 The pseudo register is put in whichever class gets the most ``votes''.
1530 The constraint letters @samp{g} and @samp{r} also vote: they vote in
1531 favor of a general register.  The machine description says which registers
1532 are considered general.
1534 Of course, on some machines all registers are equivalent, and no register
1535 classes are defined.  Then none of this complexity is relevant.
1536 @end ifset
1538 @node Modifiers
1539 @subsection Constraint Modifier Characters
1540 @cindex modifiers in constraints
1541 @cindex constraint modifier characters
1543 @c prevent bad page break with this line
1544 Here are constraint modifier characters.
1546 @table @samp
1547 @cindex @samp{=} in constraint
1548 @item =
1549 Means that this operand is write-only for this instruction: the previous
1550 value is discarded and replaced by output data.
1552 @cindex @samp{+} in constraint
1553 @item +
1554 Means that this operand is both read and written by the instruction.
1556 When the compiler fixes up the operands to satisfy the constraints,
1557 it needs to know which operands are inputs to the instruction and
1558 which are outputs from it.  @samp{=} identifies an output; @samp{+}
1559 identifies an operand that is both input and output; all other operands
1560 are assumed to be input only.
1562 If you specify @samp{=} or @samp{+} in a constraint, you put it in the
1563 first character of the constraint string.
1565 @cindex @samp{&} in constraint
1566 @cindex earlyclobber operand
1567 @item &
1568 Means (in a particular alternative) that this operand is an
1569 @dfn{earlyclobber} operand, which is modified before the instruction is
1570 finished using the input operands.  Therefore, this operand may not lie
1571 in a register that is used as an input operand or as part of any memory
1572 address.
1574 @samp{&} applies only to the alternative in which it is written.  In
1575 constraints with multiple alternatives, sometimes one alternative
1576 requires @samp{&} while others do not.  See, for example, the
1577 @samp{movdf} insn of the 68000.
1579 An input operand can be tied to an earlyclobber operand if its only
1580 use as an input occurs before the early result is written.  Adding
1581 alternatives of this form often allows GCC to produce better code
1582 when only some of the inputs can be affected by the earlyclobber.
1583 See, for example, the @samp{mulsi3} insn of the ARM@.
1585 @samp{&} does not obviate the need to write @samp{=}.
1587 @cindex @samp{%} in constraint
1588 @item %
1589 Declares the instruction to be commutative for this operand and the
1590 following operand.  This means that the compiler may interchange the
1591 two operands if that is the cheapest way to make all operands fit the
1592 constraints.
1593 @ifset INTERNALS
1594 This is often used in patterns for addition instructions
1595 that really have only two operands: the result must go in one of the
1596 arguments.  Here for example, is how the 68000 halfword-add
1597 instruction is defined:
1599 @smallexample
1600 (define_insn "addhi3"
1601   [(set (match_operand:HI 0 "general_operand" "=m,r")
1602      (plus:HI (match_operand:HI 1 "general_operand" "%0,0")
1603               (match_operand:HI 2 "general_operand" "di,g")))]
1604   @dots{})
1605 @end smallexample
1606 @end ifset
1607 GCC can only handle one commutative pair in an asm; if you use more,
1608 the compiler may fail.  Note that you need not use the modifier if
1609 the two alternatives are strictly identical; this would only waste
1610 time in the reload pass.  The modifier is not operational after
1611 register allocation, so the result of @code{define_peephole2}
1612 and @code{define_split}s performed after reload cannot rely on
1613 @samp{%} to make the intended insn match.
1615 @cindex @samp{#} in constraint
1616 @item #
1617 Says that all following characters, up to the next comma, are to be
1618 ignored as a constraint.  They are significant only for choosing
1619 register preferences.
1621 @cindex @samp{*} in constraint
1622 @item *
1623 Says that the following character should be ignored when choosing
1624 register preferences.  @samp{*} has no effect on the meaning of the
1625 constraint as a constraint, and no effect on reloading.  For LRA
1626 @samp{*} additionally disparages slightly the alternative if the
1627 following character matches the operand.
1629 @ifset INTERNALS
1630 Here is an example: the 68000 has an instruction to sign-extend a
1631 halfword in a data register, and can also sign-extend a value by
1632 copying it into an address register.  While either kind of register is
1633 acceptable, the constraints on an address-register destination are
1634 less strict, so it is best if register allocation makes an address
1635 register its goal.  Therefore, @samp{*} is used so that the @samp{d}
1636 constraint letter (for data register) is ignored when computing
1637 register preferences.
1639 @smallexample
1640 (define_insn "extendhisi2"
1641   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=*d,a")
1642         (sign_extend:SI
1643          (match_operand:HI 1 "general_operand" "0,g")))]
1644   @dots{})
1645 @end smallexample
1646 @end ifset
1647 @end table
1649 @node Machine Constraints
1650 @subsection Constraints for Particular Machines
1651 @cindex machine specific constraints
1652 @cindex constraints, machine specific
1654 Whenever possible, you should use the general-purpose constraint letters
1655 in @code{asm} arguments, since they will convey meaning more readily to
1656 people reading your code.  Failing that, use the constraint letters
1657 that usually have very similar meanings across architectures.  The most
1658 commonly used constraints are @samp{m} and @samp{r} (for memory and
1659 general-purpose registers respectively; @pxref{Simple Constraints}), and
1660 @samp{I}, usually the letter indicating the most common
1661 immediate-constant format.
1663 Each architecture defines additional constraints.  These constraints
1664 are used by the compiler itself for instruction generation, as well as
1665 for @code{asm} statements; therefore, some of the constraints are not
1666 particularly useful for @code{asm}.  Here is a summary of some of the
1667 machine-dependent constraints available on some particular machines;
1668 it includes both constraints that are useful for @code{asm} and
1669 constraints that aren't.  The compiler source file mentioned in the
1670 table heading for each architecture is the definitive reference for
1671 the meanings of that architecture's constraints.
1673 @table @emph
1674 @item AArch64 family---@file{config/aarch64/constraints.md}
1675 @table @code
1676 @item k
1677 The stack pointer register (@code{SP})
1679 @item w
1680 Floating point or SIMD vector register
1682 @item I
1683 Integer constant that is valid as an immediate operand in an @code{ADD}
1684 instruction
1686 @item J
1687 Integer constant that is valid as an immediate operand in a @code{SUB}
1688 instruction (once negated)
1690 @item K
1691 Integer constant that can be used with a 32-bit logical instruction
1693 @item L
1694 Integer constant that can be used with a 64-bit logical instruction
1696 @item M
1697 Integer constant that is valid as an immediate operand in a 32-bit @code{MOV}
1698 pseudo instruction. The @code{MOV} may be assembled to one of several different
1699 machine instructions depending on the value
1701 @item N
1702 Integer constant that is valid as an immediate operand in a 64-bit @code{MOV}
1703 pseudo instruction
1705 @item S
1706 An absolute symbolic address or a label reference
1708 @item Y
1709 Floating point constant zero
1711 @item Z
1712 Integer constant zero
1714 @item Ush
1715 The high part (bits 12 and upwards) of the pc-relative address of a symbol
1716 within 4GB of the instruction
1718 @item Q
1719 A memory address which uses a single base register with no offset
1721 @item Ump
1722 A memory address suitable for a load/store pair instruction in SI, DI, SF and
1723 DF modes
1725 @end table
1728 @item ARM family---@file{config/arm/constraints.md}
1729 @table @code
1730 @item w
1731 VFP floating-point register
1733 @item G
1734 The floating-point constant 0.0
1736 @item I
1737 Integer that is valid as an immediate operand in a data processing
1738 instruction.  That is, an integer in the range 0 to 255 rotated by a
1739 multiple of 2
1741 @item J
1742 Integer in the range @minus{}4095 to 4095
1744 @item K
1745 Integer that satisfies constraint @samp{I} when inverted (ones complement)
1747 @item L
1748 Integer that satisfies constraint @samp{I} when negated (twos complement)
1750 @item M
1751 Integer in the range 0 to 32
1753 @item Q
1754 A memory reference where the exact address is in a single register
1755 (`@samp{m}' is preferable for @code{asm} statements)
1757 @item R
1758 An item in the constant pool
1760 @item S
1761 A symbol in the text segment of the current file
1763 @item Uv
1764 A memory reference suitable for VFP load/store insns (reg+constant offset)
1766 @item Uy
1767 A memory reference suitable for iWMMXt load/store instructions.
1769 @item Uq
1770 A memory reference suitable for the ARMv4 ldrsb instruction.
1771 @end table
1773 @item AVR family---@file{config/avr/constraints.md}
1774 @table @code
1775 @item l
1776 Registers from r0 to r15
1778 @item a
1779 Registers from r16 to r23
1781 @item d
1782 Registers from r16 to r31
1784 @item w
1785 Registers from r24 to r31.  These registers can be used in @samp{adiw} command
1787 @item e
1788 Pointer register (r26--r31)
1790 @item b
1791 Base pointer register (r28--r31)
1793 @item q
1794 Stack pointer register (SPH:SPL)
1796 @item t
1797 Temporary register r0
1799 @item x
1800 Register pair X (r27:r26)
1802 @item y
1803 Register pair Y (r29:r28)
1805 @item z
1806 Register pair Z (r31:r30)
1808 @item I
1809 Constant greater than @minus{}1, less than 64
1811 @item J
1812 Constant greater than @minus{}64, less than 1
1814 @item K
1815 Constant integer 2
1817 @item L
1818 Constant integer 0
1820 @item M
1821 Constant that fits in 8 bits
1823 @item N
1824 Constant integer @minus{}1
1826 @item O
1827 Constant integer 8, 16, or 24
1829 @item P
1830 Constant integer 1
1832 @item G
1833 A floating point constant 0.0
1835 @item Q
1836 A memory address based on Y or Z pointer with displacement.
1837 @end table
1839 @item Epiphany---@file{config/epiphany/constraints.md}
1840 @table @code
1841 @item U16
1842 An unsigned 16-bit constant.
1844 @item K
1845 An unsigned 5-bit constant.
1847 @item L
1848 A signed 11-bit constant.
1850 @item Cm1
1851 A signed 11-bit constant added to @minus{}1.
1852 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
1854 @item Cl1
1855 Left-shift of @minus{}1, i.e., a bit mask with a block of leading ones, the rest
1856 being a block of trailing zeroes.
1857 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
1859 @item Cr1
1860 Right-shift of @minus{}1, i.e., a bit mask with a trailing block of ones, the
1861 rest being zeroes.  Or to put it another way, one less than a power of two.
1862 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
1864 @item Cal
1865 Constant for arithmetic/logical operations.
1866 This is like @code{i}, except that for position independent code,
1867 no symbols / expressions needing relocations are allowed.
1869 @item Csy
1870 Symbolic constant for call/jump instruction.
1872 @item Rcs
1873 The register class usable in short insns.  This is a register class
1874 constraint, and can thus drive register allocation.
1875 This constraint won't match unless @option{-mprefer-short-insn-regs} is
1876 in effect.
1878 @item Rsc
1879 The the register class of registers that can be used to hold a
1880 sibcall call address.  I.e., a caller-saved register.
1882 @item Rct
1883 Core control register class.
1885 @item Rgs
1886 The register group usable in short insns.
1887 This constraint does not use a register class, so that it only
1888 passively matches suitable registers, and doesn't drive register allocation.
1890 @ifset INTERNALS
1891 @item Car
1892 Constant suitable for the addsi3_r pattern.  This is a valid offset
1893 For byte, halfword, or word addressing.
1894 @end ifset
1896 @item Rra
1897 Matches the return address if it can be replaced with the link register.
1899 @item Rcc
1900 Matches the integer condition code register.
1902 @item Sra
1903 Matches the return address if it is in a stack slot.
1905 @item Cfm
1906 Matches control register values to switch fp mode, which are encapsulated in
1907 @code{UNSPEC_FP_MODE}.
1908 @end table
1910 @item CR16 Architecture---@file{config/cr16/cr16.h}
1911 @table @code
1913 @item b
1914 Registers from r0 to r14 (registers without stack pointer)
1916 @item t
1917 Register from r0 to r11 (all 16-bit registers)
1919 @item p
1920 Register from r12 to r15 (all 32-bit registers)
1922 @item I
1923 Signed constant that fits in 4 bits
1925 @item J
1926 Signed constant that fits in 5 bits
1928 @item K
1929 Signed constant that fits in 6 bits
1931 @item L
1932 Unsigned constant that fits in 4 bits
1934 @item M
1935 Signed constant that fits in 32 bits
1937 @item N
1938 Check for 64 bits wide constants for add/sub instructions
1940 @item G
1941 Floating point constant that is legal for store immediate
1942 @end table
1944 @item Hewlett-Packard PA-RISC---@file{config/pa/pa.h}
1945 @table @code
1946 @item a
1947 General register 1
1949 @item f
1950 Floating point register
1952 @item q
1953 Shift amount register
1955 @item x
1956 Floating point register (deprecated)
1958 @item y
1959 Upper floating point register (32-bit), floating point register (64-bit)
1961 @item Z
1962 Any register
1964 @item I
1965 Signed 11-bit integer constant
1967 @item J
1968 Signed 14-bit integer constant
1970 @item K
1971 Integer constant that can be deposited with a @code{zdepi} instruction
1973 @item L
1974 Signed 5-bit integer constant
1976 @item M
1977 Integer constant 0
1979 @item N
1980 Integer constant that can be loaded with a @code{ldil} instruction
1982 @item O
1983 Integer constant whose value plus one is a power of 2
1985 @item P
1986 Integer constant that can be used for @code{and} operations in @code{depi}
1987 and @code{extru} instructions
1989 @item S
1990 Integer constant 31
1992 @item U
1993 Integer constant 63
1995 @item G
1996 Floating-point constant 0.0
1998 @item A
1999 A @code{lo_sum} data-linkage-table memory operand
2001 @item Q
2002 A memory operand that can be used as the destination operand of an
2003 integer store instruction
2005 @item R
2006 A scaled or unscaled indexed memory operand
2008 @item T
2009 A memory operand for floating-point loads and stores
2011 @item W
2012 A register indirect memory operand
2013 @end table
2015 @item picoChip family---@file{picochip.h}
2016 @table @code
2017 @item k
2018 Stack register.
2020 @item f
2021 Pointer register.  A register which can be used to access memory without
2022 supplying an offset.  Any other register can be used to access memory,
2023 but will need a constant offset.  In the case of the offset being zero,
2024 it is more efficient to use a pointer register, since this reduces code
2025 size.
2027 @item t
2028 A twin register.  A register which may be paired with an adjacent
2029 register to create a 32-bit register.
2031 @item a
2032 Any absolute memory address (e.g., symbolic constant, symbolic
2033 constant + offset).
2035 @item I
2036 4-bit signed integer.
2038 @item J
2039 4-bit unsigned integer.
2041 @item K
2042 8-bit signed integer.
2044 @item M
2045 Any constant whose absolute value is no greater than 4-bits.
2047 @item N
2048 10-bit signed integer
2050 @item O
2051 16-bit signed integer.
2053 @end table
2055 @item PowerPC and IBM RS6000---@file{config/rs6000/constraints.md}
2056 @table @code
2057 @item b
2058 Address base register
2060 @item d
2061 Floating point register (containing 64-bit value)
2063 @item f
2064 Floating point register (containing 32-bit value)
2066 @item v
2067 Altivec vector register
2069 @item wa
2070 Any VSX register
2072 @item wd
2073 VSX vector register to hold vector double data
2075 @item wf
2076 VSX vector register to hold vector float data
2078 @item wg
2079 If @option{-mmfpgpr} was used, a floating point register
2081 @item wl
2082 If the LFIWAX instruction is enabled, a floating point register
2084 @item wm
2085 If direct moves are enabled, a VSX register.
2087 @item wn
2088 No register.
2090 @item wr
2091 General purpose register if 64-bit mode is used
2093 @item ws
2094 VSX vector register to hold scalar float data
2096 @item wt
2097 VSX vector register to hold 128 bit integer
2099 @item wx
2100 If the STFIWX instruction is enabled, a floating point register
2102 @item wz
2103 If the LFIWZX instruction is enabled, a floating point register
2105 @item wQ
2106 A memory address that will work with the @code{lq} and @code{stq}
2107 instructions.
2109 @item h
2110 @samp{MQ}, @samp{CTR}, or @samp{LINK} register
2112 @item q
2113 @samp{MQ} register
2115 @item c
2116 @samp{CTR} register
2118 @item l
2119 @samp{LINK} register
2121 @item x
2122 @samp{CR} register (condition register) number 0
2124 @item y
2125 @samp{CR} register (condition register)
2127 @item z
2128 @samp{XER[CA]} carry bit (part of the XER register)
2130 @item I
2131 Signed 16-bit constant
2133 @item J
2134 Unsigned 16-bit constant shifted left 16 bits (use @samp{L} instead for
2135 @code{SImode} constants)
2137 @item K
2138 Unsigned 16-bit constant
2140 @item L
2141 Signed 16-bit constant shifted left 16 bits
2143 @item M
2144 Constant larger than 31
2146 @item N
2147 Exact power of 2
2149 @item O
2150 Zero
2152 @item P
2153 Constant whose negation is a signed 16-bit constant
2155 @item G
2156 Floating point constant that can be loaded into a register with one
2157 instruction per word
2159 @item H
2160 Integer/Floating point constant that can be loaded into a register using
2161 three instructions
2163 @item m
2164 Memory operand.
2165 Normally, @code{m} does not allow addresses that update the base register.
2166 If @samp{<} or @samp{>} constraint is also used, they are allowed and
2167 therefore on PowerPC targets in that case it is only safe
2168 to use @samp{m<>} in an @code{asm} statement if that @code{asm} statement
2169 accesses the operand exactly once.  The @code{asm} statement must also
2170 use @samp{%U@var{<opno>}} as a placeholder for the ``update'' flag in the
2171 corresponding load or store instruction.  For example:
2173 @smallexample
2174 asm ("st%U0 %1,%0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
2175 @end smallexample
2177 is correct but:
2179 @smallexample
2180 asm ("st %1,%0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
2181 @end smallexample
2183 is not.
2185 @item es
2186 A ``stable'' memory operand; that is, one which does not include any
2187 automodification of the base register.  This used to be useful when
2188 @samp{m} allowed automodification of the base register, but as those are now only
2189 allowed when @samp{<} or @samp{>} is used, @samp{es} is basically the same
2190 as @samp{m} without @samp{<} and @samp{>}.
2192 @item Q
2193 Memory operand that is an offset from a register (it is usually better
2194 to use @samp{m} or @samp{es} in @code{asm} statements)
2196 @item Z
2197 Memory operand that is an indexed or indirect from a register (it is
2198 usually better to use @samp{m} or @samp{es} in @code{asm} statements)
2200 @item R
2201 AIX TOC entry
2203 @item a
2204 Address operand that is an indexed or indirect from a register (@samp{p} is
2205 preferable for @code{asm} statements)
2207 @item S
2208 Constant suitable as a 64-bit mask operand
2210 @item T
2211 Constant suitable as a 32-bit mask operand
2213 @item U
2214 System V Release 4 small data area reference
2216 @item t
2217 AND masks that can be performed by two rldic@{l, r@} instructions
2219 @item W
2220 Vector constant that does not require memory
2222 @item j
2223 Vector constant that is all zeros.
2225 @end table
2227 @item Intel 386---@file{config/i386/constraints.md}
2228 @table @code
2229 @item R
2230 Legacy register---the eight integer registers available on all
2231 i386 processors (@code{a}, @code{b}, @code{c}, @code{d},
2232 @code{si}, @code{di}, @code{bp}, @code{sp}).
2234 @item q
2235 Any register accessible as @code{@var{r}l}.  In 32-bit mode, @code{a},
2236 @code{b}, @code{c}, and @code{d}; in 64-bit mode, any integer register.
2238 @item Q
2239 Any register accessible as @code{@var{r}h}: @code{a}, @code{b},
2240 @code{c}, and @code{d}.
2242 @ifset INTERNALS
2243 @item l
2244 Any register that can be used as the index in a base+index memory
2245 access: that is, any general register except the stack pointer.
2246 @end ifset
2248 @item a
2249 The @code{a} register.
2251 @item b
2252 The @code{b} register.
2254 @item c
2255 The @code{c} register.
2257 @item d
2258 The @code{d} register.
2260 @item S
2261 The @code{si} register.
2263 @item D
2264 The @code{di} register.
2266 @item A
2267 The @code{a} and @code{d} registers.  This class is used for instructions
2268 that return double word results in the @code{ax:dx} register pair.  Single
2269 word values will be allocated either in @code{ax} or @code{dx}.
2270 For example on i386 the following implements @code{rdtsc}:
2272 @smallexample
2273 unsigned long long rdtsc (void)
2275   unsigned long long tick;
2276   __asm__ __volatile__("rdtsc":"=A"(tick));
2277   return tick;
2279 @end smallexample
2281 This is not correct on x86_64 as it would allocate tick in either @code{ax}
2282 or @code{dx}.  You have to use the following variant instead:
2284 @smallexample
2285 unsigned long long rdtsc (void)
2287   unsigned int tickl, tickh;
2288   __asm__ __volatile__("rdtsc":"=a"(tickl),"=d"(tickh));
2289   return ((unsigned long long)tickh << 32)|tickl;
2291 @end smallexample
2294 @item f
2295 Any 80387 floating-point (stack) register.
2297 @item t
2298 Top of 80387 floating-point stack (@code{%st(0)}).
2300 @item u
2301 Second from top of 80387 floating-point stack (@code{%st(1)}).
2303 @item y
2304 Any MMX register.
2306 @item x
2307 Any SSE register.
2309 @item Yz
2310 First SSE register (@code{%xmm0}).
2312 @ifset INTERNALS
2313 @item Y2
2314 Any SSE register, when SSE2 is enabled.
2316 @item Yi
2317 Any SSE register, when SSE2 and inter-unit moves are enabled.
2319 @item Ym
2320 Any MMX register, when inter-unit moves are enabled.
2321 @end ifset
2323 @item I
2324 Integer constant in the range 0 @dots{} 31, for 32-bit shifts.
2326 @item J
2327 Integer constant in the range 0 @dots{} 63, for 64-bit shifts.
2329 @item K
2330 Signed 8-bit integer constant.
2332 @item L
2333 @code{0xFF} or @code{0xFFFF}, for andsi as a zero-extending move.
2335 @item M
2336 0, 1, 2, or 3 (shifts for the @code{lea} instruction).
2338 @item N
2339 Unsigned 8-bit integer constant (for @code{in} and @code{out}
2340 instructions).
2342 @ifset INTERNALS
2343 @item O
2344 Integer constant in the range 0 @dots{} 127, for 128-bit shifts.
2345 @end ifset
2347 @item G
2348 Standard 80387 floating point constant.
2350 @item C
2351 Standard SSE floating point constant.
2353 @item e
2354 32-bit signed integer constant, or a symbolic reference known
2355 to fit that range (for immediate operands in sign-extending x86-64
2356 instructions).
2358 @item Z
2359 32-bit unsigned integer constant, or a symbolic reference known
2360 to fit that range (for immediate operands in zero-extending x86-64
2361 instructions).
2363 @end table
2365 @item Intel IA-64---@file{config/ia64/ia64.h}
2366 @table @code
2367 @item a
2368 General register @code{r0} to @code{r3} for @code{addl} instruction
2370 @item b
2371 Branch register
2373 @item c
2374 Predicate register (@samp{c} as in ``conditional'')
2376 @item d
2377 Application register residing in M-unit
2379 @item e
2380 Application register residing in I-unit
2382 @item f
2383 Floating-point register
2385 @item m
2386 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>},
2387 the operand can have postincrement and postdecrement which
2388 require printing with @samp{%Pn} on IA-64.
2390 @item G
2391 Floating-point constant 0.0 or 1.0
2393 @item I
2394 14-bit signed integer constant
2396 @item J
2397 22-bit signed integer constant
2399 @item K
2400 8-bit signed integer constant for logical instructions
2402 @item L
2403 8-bit adjusted signed integer constant for compare pseudo-ops
2405 @item M
2406 6-bit unsigned integer constant for shift counts
2408 @item N
2409 9-bit signed integer constant for load and store postincrements
2411 @item O
2412 The constant zero
2414 @item P
2415 0 or @minus{}1 for @code{dep} instruction
2417 @item Q
2418 Non-volatile memory for floating-point loads and stores
2420 @item R
2421 Integer constant in the range 1 to 4 for @code{shladd} instruction
2423 @item S
2424 Memory operand except postincrement and postdecrement.  This is
2425 now roughly the same as @samp{m} when not used together with @samp{<}
2426 or @samp{>}.
2427 @end table
2429 @item FRV---@file{config/frv/frv.h}
2430 @table @code
2431 @item a
2432 Register in the class @code{ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2434 @item b
2435 Register in the class @code{EVEN_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2437 @item c
2438 Register in the class @code{CC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3} and
2439 @code{icc0} to @code{icc3}).
2441 @item d
2442 Register in the class @code{GPR_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2444 @item e
2445 Register in the class @code{EVEN_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2446 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2447 mode larger than 4 bytes.
2449 @item f
2450 Register in the class @code{FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2452 @item h
2453 Register in the class @code{FEVEN_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2454 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2455 mode larger than 4 bytes.
2457 @item l
2458 Register in the class @code{LR_REG} (the @code{lr} register).
2460 @item q
2461 Register in the class @code{QUAD_REGS} (@code{gr2} to @code{gr63}).
2462 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2463 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2465 @item t
2466 Register in the class @code{ICC_REGS} (@code{icc0} to @code{icc3}).
2468 @item u
2469 Register in the class @code{FCC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3}).
2471 @item v
2472 Register in the class @code{ICR_REGS} (@code{cc4} to @code{cc7}).
2474 @item w
2475 Register in the class @code{FCR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc3}).
2477 @item x
2478 Register in the class @code{QUAD_FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2479 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2480 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2482 @item z
2483 Register in the class @code{SPR_REGS} (@code{lcr} and @code{lr}).
2485 @item A
2486 Register in the class @code{QUAD_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2488 @item B
2489 Register in the class @code{ACCG_REGS} (@code{accg0} to @code{accg7}).
2491 @item C
2492 Register in the class @code{CR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc7}).
2494 @item G
2495 Floating point constant zero
2497 @item I
2498 6-bit signed integer constant
2500 @item J
2501 10-bit signed integer constant
2503 @item L
2504 16-bit signed integer constant
2506 @item M
2507 16-bit unsigned integer constant
2509 @item N
2510 12-bit signed integer constant that is negative---i.e.@: in the
2511 range of @minus{}2048 to @minus{}1
2513 @item O
2514 Constant zero
2516 @item P
2517 12-bit signed integer constant that is greater than zero---i.e.@: in the
2518 range of 1 to 2047.
2520 @end table
2522 @item Blackfin family---@file{config/bfin/constraints.md}
2523 @table @code
2524 @item a
2525 P register
2527 @item d
2528 D register
2530 @item z
2531 A call clobbered P register.
2533 @item q@var{n}
2534 A single register.  If @var{n} is in the range 0 to 7, the corresponding D
2535 register.  If it is @code{A}, then the register P0.
2537 @item D
2538 Even-numbered D register
2540 @item W
2541 Odd-numbered D register
2543 @item e
2544 Accumulator register.
2546 @item A
2547 Even-numbered accumulator register.
2549 @item B
2550 Odd-numbered accumulator register.
2552 @item b
2553 I register
2555 @item v
2556 B register
2558 @item f
2559 M register
2561 @item c
2562 Registers used for circular buffering, i.e. I, B, or L registers.
2564 @item C
2565 The CC register.
2567 @item t
2568 LT0 or LT1.
2570 @item k
2571 LC0 or LC1.
2573 @item u
2574 LB0 or LB1.
2576 @item x
2577 Any D, P, B, M, I or L register.
2579 @item y
2580 Additional registers typically used only in prologues and epilogues: RETS,
2581 RETN, RETI, RETX, RETE, ASTAT, SEQSTAT and USP.
2583 @item w
2584 Any register except accumulators or CC.
2586 @item Ksh
2587 Signed 16 bit integer (in the range @minus{}32768 to 32767)
2589 @item Kuh
2590 Unsigned 16 bit integer (in the range 0 to 65535)
2592 @item Ks7
2593 Signed 7 bit integer (in the range @minus{}64 to 63)
2595 @item Ku7
2596 Unsigned 7 bit integer (in the range 0 to 127)
2598 @item Ku5
2599 Unsigned 5 bit integer (in the range 0 to 31)
2601 @item Ks4
2602 Signed 4 bit integer (in the range @minus{}8 to 7)
2604 @item Ks3
2605 Signed 3 bit integer (in the range @minus{}3 to 4)
2607 @item Ku3
2608 Unsigned 3 bit integer (in the range 0 to 7)
2610 @item P@var{n}
2611 Constant @var{n}, where @var{n} is a single-digit constant in the range 0 to 4.
2613 @item PA
2614 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2615 use with either accumulator.
2617 @item PB
2618 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2619 use only with accumulator A1.
2621 @item M1
2622 Constant 255.
2624 @item M2
2625 Constant 65535.
2627 @item J
2628 An integer constant with exactly a single bit set.
2630 @item L
2631 An integer constant with all bits set except exactly one.
2633 @item H
2635 @item Q
2636 Any SYMBOL_REF.
2637 @end table
2639 @item M32C---@file{config/m32c/m32c.c}
2640 @table @code
2641 @item Rsp
2642 @itemx Rfb
2643 @itemx Rsb
2644 @samp{$sp}, @samp{$fb}, @samp{$sb}.
2646 @item Rcr
2647 Any control register, when they're 16 bits wide (nothing if control
2648 registers are 24 bits wide)
2650 @item Rcl
2651 Any control register, when they're 24 bits wide.
2653 @item R0w
2654 @itemx R1w
2655 @itemx R2w
2656 @itemx R3w
2657 $r0, $r1, $r2, $r3.
2659 @item R02
2660 $r0 or $r2, or $r2r0 for 32 bit values.
2662 @item R13
2663 $r1 or $r3, or $r3r1 for 32 bit values.
2665 @item Rdi
2666 A register that can hold a 64 bit value.
2668 @item Rhl
2669 $r0 or $r1 (registers with addressable high/low bytes)
2671 @item R23
2672 $r2 or $r3
2674 @item Raa
2675 Address registers
2677 @item Raw
2678 Address registers when they're 16 bits wide.
2680 @item Ral
2681 Address registers when they're 24 bits wide.
2683 @item Rqi
2684 Registers that can hold QI values.
2686 @item Rad
2687 Registers that can be used with displacements ($a0, $a1, $sb).
2689 @item Rsi
2690 Registers that can hold 32 bit values.
2692 @item Rhi
2693 Registers that can hold 16 bit values.
2695 @item Rhc
2696 Registers chat can hold 16 bit values, including all control
2697 registers.
2699 @item Rra
2700 $r0 through R1, plus $a0 and $a1.
2702 @item Rfl
2703 The flags register.
2705 @item Rmm
2706 The memory-based pseudo-registers $mem0 through $mem15.
2708 @item Rpi
2709 Registers that can hold pointers (16 bit registers for r8c, m16c; 24
2710 bit registers for m32cm, m32c).
2712 @item Rpa
2713 Matches multiple registers in a PARALLEL to form a larger register.
2714 Used to match function return values.
2716 @item Is3
2717 @minus{}8 @dots{} 7
2719 @item IS1
2720 @minus{}128 @dots{} 127
2722 @item IS2
2723 @minus{}32768 @dots{} 32767
2725 @item IU2
2726 0 @dots{} 65535
2728 @item In4
2729 @minus{}8 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 8
2731 @item In5
2732 @minus{}16 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 16
2734 @item In6
2735 @minus{}32 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 32
2737 @item IM2
2738 @minus{}65536 @dots{} @minus{}1
2740 @item Ilb
2741 An 8 bit value with exactly one bit set.
2743 @item Ilw
2744 A 16 bit value with exactly one bit set.
2746 @item Sd
2747 The common src/dest memory addressing modes.
2749 @item Sa
2750 Memory addressed using $a0 or $a1.
2752 @item Si
2753 Memory addressed with immediate addresses.
2755 @item Ss
2756 Memory addressed using the stack pointer ($sp).
2758 @item Sf
2759 Memory addressed using the frame base register ($fb).
2761 @item Ss
2762 Memory addressed using the small base register ($sb).
2764 @item S1
2765 $r1h
2766 @end table
2768 @item MeP---@file{config/mep/constraints.md}
2769 @table @code
2771 @item a
2772 The $sp register.
2774 @item b
2775 The $tp register.
2777 @item c
2778 Any control register.
2780 @item d
2781 Either the $hi or the $lo register.
2783 @item em
2784 Coprocessor registers that can be directly loaded ($c0-$c15).
2786 @item ex
2787 Coprocessor registers that can be moved to each other.
2789 @item er
2790 Coprocessor registers that can be moved to core registers.
2792 @item h
2793 The $hi register.
2795 @item j
2796 The $rpc register.
2798 @item l
2799 The $lo register.
2801 @item t
2802 Registers which can be used in $tp-relative addressing.
2804 @item v
2805 The $gp register.
2807 @item x
2808 The coprocessor registers.
2810 @item y
2811 The coprocessor control registers.
2813 @item z
2814 The $0 register.
2816 @item A
2817 User-defined register set A.
2819 @item B
2820 User-defined register set B.
2822 @item C
2823 User-defined register set C.
2825 @item D
2826 User-defined register set D.
2828 @item I
2829 Offsets for $gp-rel addressing.
2831 @item J
2832 Constants that can be used directly with boolean insns.
2834 @item K
2835 Constants that can be moved directly to registers.
2837 @item L
2838 Small constants that can be added to registers.
2840 @item M
2841 Long shift counts.
2843 @item N
2844 Small constants that can be compared to registers.
2846 @item O
2847 Constants that can be loaded into the top half of registers.
2849 @item S
2850 Signed 8-bit immediates.
2852 @item T
2853 Symbols encoded for $tp-rel or $gp-rel addressing.
2855 @item U
2856 Non-constant addresses for loading/saving coprocessor registers.
2858 @item W
2859 The top half of a symbol's value.
2861 @item Y
2862 A register indirect address without offset.
2864 @item Z
2865 Symbolic references to the control bus.
2867 @end table
2869 @item MicroBlaze---@file{config/microblaze/constraints.md}
2870 @table @code
2871 @item d
2872 A general register (@code{r0} to @code{r31}).
2874 @item z
2875 A status register (@code{rmsr}, @code{$fcc1} to @code{$fcc7}).
2877 @end table
2879 @item MIPS---@file{config/mips/constraints.md}
2880 @table @code
2881 @item d
2882 An address register.  This is equivalent to @code{r} unless
2883 generating MIPS16 code.
2885 @item f
2886 A floating-point register (if available).
2888 @item h
2889 Formerly the @code{hi} register.  This constraint is no longer supported.
2891 @item l
2892 The @code{lo} register.  Use this register to store values that are
2893 no bigger than a word.
2895 @item x
2896 The concatenated @code{hi} and @code{lo} registers.  Use this register
2897 to store doubleword values.
2899 @item c
2900 A register suitable for use in an indirect jump.  This will always be
2901 @code{$25} for @option{-mabicalls}.
2903 @item v
2904 Register @code{$3}.  Do not use this constraint in new code;
2905 it is retained only for compatibility with glibc.
2907 @item y
2908 Equivalent to @code{r}; retained for backwards compatibility.
2910 @item z
2911 A floating-point condition code register.
2913 @item I
2914 A signed 16-bit constant (for arithmetic instructions).
2916 @item J
2917 Integer zero.
2919 @item K
2920 An unsigned 16-bit constant (for logic instructions).
2922 @item L
2923 A signed 32-bit constant in which the lower 16 bits are zero.
2924 Such constants can be loaded using @code{lui}.
2926 @item M
2927 A constant that cannot be loaded using @code{lui}, @code{addiu}
2928 or @code{ori}.
2930 @item N
2931 A constant in the range @minus{}65535 to @minus{}1 (inclusive).
2933 @item O
2934 A signed 15-bit constant.
2936 @item P
2937 A constant in the range 1 to 65535 (inclusive).
2939 @item G
2940 Floating-point zero.
2942 @item R
2943 An address that can be used in a non-macro load or store.
2945 @item ZC
2946 When compiling microMIPS code, this constraint matches a memory operand
2947 whose address is formed from a base register and a 12-bit offset.  These
2948 operands can be used for microMIPS instructions such as @code{ll} and
2949 @code{sc}.  When not compiling for microMIPS code, @code{ZC} is
2950 equivalent to @code{R}.
2952 @item ZD
2953 When compiling microMIPS code, this constraint matches an address operand
2954 that is formed from a base register and a 12-bit offset.  These operands
2955 can be used for microMIPS instructions such as @code{prefetch}.  When
2956 not compiling for microMIPS code, @code{ZD} is equivalent to @code{p}.
2957 @end table
2959 @item Motorola 680x0---@file{config/m68k/constraints.md}
2960 @table @code
2961 @item a
2962 Address register
2964 @item d
2965 Data register
2967 @item f
2968 68881 floating-point register, if available
2970 @item I
2971 Integer in the range 1 to 8
2973 @item J
2974 16-bit signed number
2976 @item K
2977 Signed number whose magnitude is greater than 0x80
2979 @item L
2980 Integer in the range @minus{}8 to @minus{}1
2982 @item M
2983 Signed number whose magnitude is greater than 0x100
2985 @item N
2986 Range 24 to 31, rotatert:SI 8 to 1 expressed as rotate
2988 @item O
2989 16 (for rotate using swap)
2991 @item P
2992 Range 8 to 15, rotatert:HI 8 to 1 expressed as rotate
2994 @item R
2995 Numbers that mov3q can handle
2997 @item G
2998 Floating point constant that is not a 68881 constant
3000 @item S
3001 Operands that satisfy 'm' when -mpcrel is in effect
3003 @item T
3004 Operands that satisfy 's' when -mpcrel is not in effect
3006 @item Q
3007 Address register indirect addressing mode
3009 @item U
3010 Register offset addressing
3012 @item W
3013 const_call_operand
3015 @item Cs
3016 symbol_ref or const
3018 @item Ci
3019 const_int
3021 @item C0
3022 const_int 0
3024 @item Cj
3025 Range of signed numbers that don't fit in 16 bits
3027 @item Cmvq
3028 Integers valid for mvq
3030 @item Capsw
3031 Integers valid for a moveq followed by a swap
3033 @item Cmvz
3034 Integers valid for mvz
3036 @item Cmvs
3037 Integers valid for mvs
3039 @item Ap
3040 push_operand
3042 @item Ac
3043 Non-register operands allowed in clr
3045 @end table
3047 @item Moxie---@file{config/moxie/constraints.md}
3048 @table @code
3049 @item A
3050 An absolute address
3052 @item B
3053 An offset address
3055 @item W
3056 A register indirect memory operand
3058 @item I
3059 A constant in the range of 0 to 255.
3061 @item N
3062 A constant in the range of 0 to @minus{}255.
3064 @end table
3066 @item PDP-11---@file{config/pdp11/constraints.md}
3067 @table @code
3068 @item a
3069 Floating point registers AC0 through AC3.  These can be loaded from/to
3070 memory with a single instruction.
3072 @item d
3073 Odd numbered general registers (R1, R3, R5).  These are used for
3074 16-bit multiply operations.
3076 @item f
3077 Any of the floating point registers (AC0 through AC5).
3079 @item G
3080 Floating point constant 0.
3082 @item I
3083 An integer constant that fits in 16 bits.
3085 @item J
3086 An integer constant whose low order 16 bits are zero.
3088 @item K
3089 An integer constant that does not meet the constraints for codes
3090 @samp{I} or @samp{J}.
3092 @item L
3093 The integer constant 1.
3095 @item M
3096 The integer constant @minus{}1.
3098 @item N
3099 The integer constant 0.
3101 @item O
3102 Integer constants @minus{}4 through @minus{}1 and 1 through 4; shifts by these
3103 amounts are handled as multiple single-bit shifts rather than a single
3104 variable-length shift.
3106 @item Q
3107 A memory reference which requires an additional word (address or
3108 offset) after the opcode.
3110 @item R
3111 A memory reference that is encoded within the opcode.
3113 @end table
3115 @item RL78---@file{config/rl78/constraints.md}
3116 @table @code
3118 @item Int3
3119 An integer constant in the range 1 @dots{} 7.
3120 @item Int8
3121 An integer constant in the range 0 @dots{} 255.
3122 @item J
3123 An integer constant in the range @minus{}255 @dots{} 0
3124 @item K
3125 The integer constant 1.
3126 @item L
3127 The integer constant -1.
3128 @item M
3129 The integer constant 0.
3130 @item N
3131 The integer constant 2.
3132 @item O
3133 The integer constant -2.
3134 @item P
3135 An integer constant in the range 1 @dots{} 15.
3136 @item Qbi
3137 The built-in compare types--eq, ne, gtu, ltu, geu, and leu.
3138 @item Qsc
3139 The synthetic compare types--gt, lt, ge, and le.
3140 @item Wab
3141 A memory reference with an absolute address.
3142 @item Wbc
3143 A memory reference using @code{BC} as a base register, with an optional offset.
3144 @item Wca
3145 A memory reference using @code{AX}, @code{BC}, @code{DE}, or @code{HL} for the address, for calls.
3146 @item Wcv
3147 A memory reference using any 16-bit register pair for the address, for calls.
3148 @item Wd2
3149 A memory reference using @code{DE} as a base register, with an optional offset.
3150 @item Wde
3151 A memory reference using @code{DE} as a base register, without any offset.
3152 @item Wfr
3153 Any memory reference to an address in the far address space.
3154 @item Wh1
3155 A memory reference using @code{HL} as a base register, with an optional one-byte offset.
3156 @item Whb
3157 A memory reference using @code{HL} as a base register, with @code{B} or @code{C} as the index register.
3158 @item Whl
3159 A memory reference using @code{HL} as a base register, without any offset.
3160 @item Ws1
3161 A memory reference using @code{SP} as a base register, with an optional one-byte offset.
3162 @item Y
3163 Any memory reference to an address in the near address space.
3164 @item A
3165 The @code{AX} register.
3166 @item B
3167 The @code{BC} register.
3168 @item D
3169 The @code{DE} register.
3170 @item R
3171 @code{A} through @code{L} registers.
3172 @item S
3173 The @code{SP} register.
3174 @item T
3175 The @code{HL} register.
3176 @item Z08W
3177 The 16-bit @code{R8} register.
3178 @item Z10W
3179 The 16-bit @code{R10} register.
3180 @item Zint
3181 The registers reserved for interrupts (@code{R24} to @code{R31}).
3182 @item a
3183 The @code{A} register.
3184 @item b
3185 The @code{B} register.
3186 @item c
3187 The @code{C} register.
3188 @item d
3189 The @code{D} register.
3190 @item e
3191 The @code{E} register.
3192 @item h
3193 The @code{H} register.
3194 @item l
3195 The @code{L} register.
3196 @item v
3197 The virtual registers.
3198 @item w
3199 The @code{PSW} register.
3200 @item x
3201 The @code{X} register.
3203 @end table
3205 @item RX---@file{config/rx/constraints.md}
3206 @table @code
3207 @item Q
3208 An address which does not involve register indirect addressing or
3209 pre/post increment/decrement addressing.
3211 @item Symbol
3212 A symbol reference.
3214 @item Int08
3215 A constant in the range @minus{}256 to 255, inclusive.
3217 @item Sint08
3218 A constant in the range @minus{}128 to 127, inclusive.
3220 @item Sint16
3221 A constant in the range @minus{}32768 to 32767, inclusive.
3223 @item Sint24
3224 A constant in the range @minus{}8388608 to 8388607, inclusive.
3226 @item Uint04
3227 A constant in the range 0 to 15, inclusive.
3229 @end table
3231 @need 1000
3232 @item SPARC---@file{config/sparc/sparc.h}
3233 @table @code
3234 @item f
3235 Floating-point register on the SPARC-V8 architecture and
3236 lower floating-point register on the SPARC-V9 architecture.
3238 @item e
3239 Floating-point register.  It is equivalent to @samp{f} on the
3240 SPARC-V8 architecture and contains both lower and upper
3241 floating-point registers on the SPARC-V9 architecture.
3243 @item c
3244 Floating-point condition code register.
3246 @item d
3247 Lower floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9
3248 architecture when the Visual Instruction Set is available.
3250 @item b
3251 Floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9 architecture
3252 when the Visual Instruction Set is available.
3254 @item h
3255 64-bit global or out register for the SPARC-V8+ architecture.
3257 @item C
3258 The constant all-ones, for floating-point.
3260 @item A
3261 Signed 5-bit constant
3263 @item D
3264 A vector constant
3266 @item I
3267 Signed 13-bit constant
3269 @item J
3270 Zero
3272 @item K
3273 32-bit constant with the low 12 bits clear (a constant that can be
3274 loaded with the @code{sethi} instruction)
3276 @item L
3277 A constant in the range supported by @code{movcc} instructions (11-bit
3278 signed immediate)
3280 @item M
3281 A constant in the range supported by @code{movrcc} instructions (10-bit
3282 signed immediate)
3284 @item N
3285 Same as @samp{K}, except that it verifies that bits that are not in the
3286 lower 32-bit range are all zero.  Must be used instead of @samp{K} for
3287 modes wider than @code{SImode}
3289 @item O
3290 The constant 4096
3292 @item G
3293 Floating-point zero
3295 @item H
3296 Signed 13-bit constant, sign-extended to 32 or 64 bits
3298 @item P
3299 The constant -1
3301 @item Q
3302 Floating-point constant whose integral representation can
3303 be moved into an integer register using a single sethi
3304 instruction
3306 @item R
3307 Floating-point constant whose integral representation can
3308 be moved into an integer register using a single mov
3309 instruction
3311 @item S
3312 Floating-point constant whose integral representation can
3313 be moved into an integer register using a high/lo_sum
3314 instruction sequence
3316 @item T
3317 Memory address aligned to an 8-byte boundary
3319 @item U
3320 Even register
3322 @item W
3323 Memory address for @samp{e} constraint registers
3325 @item w
3326 Memory address with only a base register
3328 @item Y
3329 Vector zero
3331 @end table
3333 @item SPU---@file{config/spu/spu.h}
3334 @table @code
3335 @item a
3336 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.
3338 @item c
3339 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.
3341 @item d
3342 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 64 bit value.
3344 @item f
3345 An immediate which can be loaded with @code{fsmbi}.
3347 @item A
3348 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3350 @item B
3351 An immediate for most arithmetic instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3353 @item C
3354 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3356 @item D
3357 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 32 bit value.
3359 @item I
3360 A constant in the range [@minus{}64, 63] for shift/rotate instructions.
3362 @item J
3363 An unsigned 7-bit constant for conversion/nop/channel instructions.
3365 @item K
3366 A signed 10-bit constant for most arithmetic instructions.
3368 @item M
3369 A signed 16 bit immediate for @code{stop}.
3371 @item N
3372 An unsigned 16-bit constant for @code{iohl} and @code{fsmbi}.
3374 @item O
3375 An unsigned 7-bit constant whose 3 least significant bits are 0.
3377 @item P
3378 An unsigned 3-bit constant for 16-byte rotates and shifts
3380 @item R
3381 Call operand, reg, for indirect calls
3383 @item S
3384 Call operand, symbol, for relative calls.
3386 @item T
3387 Call operand, const_int, for absolute calls.
3389 @item U
3390 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is sign extended to 128 bit.
3392 @item W
3393 An immediate for shift and rotate instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3395 @item Y
3396 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is sign extended as a 128 bit.
3398 @item Z
3399 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is sign extended to 128 bit.
3401 @end table
3403 @item S/390 and zSeries---@file{config/s390/s390.h}
3404 @table @code
3405 @item a
3406 Address register (general purpose register except r0)
3408 @item c
3409 Condition code register
3411 @item d
3412 Data register (arbitrary general purpose register)
3414 @item f
3415 Floating-point register
3417 @item I
3418 Unsigned 8-bit constant (0--255)
3420 @item J
3421 Unsigned 12-bit constant (0--4095)
3423 @item K
3424 Signed 16-bit constant (@minus{}32768--32767)
3426 @item L
3427 Value appropriate as displacement.
3428 @table @code
3429 @item (0..4095)
3430 for short displacement
3431 @item (@minus{}524288..524287)
3432 for long displacement
3433 @end table
3435 @item M
3436 Constant integer with a value of 0x7fffffff.
3438 @item N
3439 Multiple letter constraint followed by 4 parameter letters.
3440 @table @code
3441 @item 0..9:
3442 number of the part counting from most to least significant
3443 @item H,Q:
3444 mode of the part
3445 @item D,S,H:
3446 mode of the containing operand
3447 @item 0,F:
3448 value of the other parts (F---all bits set)
3449 @end table
3450 The constraint matches if the specified part of a constant
3451 has a value different from its other parts.
3453 @item Q
3454 Memory reference without index register and with short displacement.
3456 @item R
3457 Memory reference with index register and short displacement.
3459 @item S
3460 Memory reference without index register but with long displacement.
3462 @item T
3463 Memory reference with index register and long displacement.
3465 @item U
3466 Pointer with short displacement.
3468 @item W
3469 Pointer with long displacement.
3471 @item Y
3472 Shift count operand.
3474 @end table
3476 @item Score family---@file{config/score/score.h}
3477 @table @code
3478 @item d
3479 Registers from r0 to r32.
3481 @item e
3482 Registers from r0 to r16.
3484 @item t
3485 r8---r11 or r22---r27 registers.
3487 @item h
3488 hi register.
3490 @item l
3491 lo register.
3493 @item x
3494 hi + lo register.
3496 @item q
3497 cnt register.
3499 @item y
3500 lcb register.
3502 @item z
3503 scb register.
3505 @item a
3506 cnt + lcb + scb register.
3508 @item c
3509 cr0---cr15 register.
3511 @item b
3512 cp1 registers.
3514 @item f
3515 cp2 registers.
3517 @item i
3518 cp3 registers.
3520 @item j
3521 cp1 + cp2 + cp3 registers.
3523 @item I
3524 High 16-bit constant (32-bit constant with 16 LSBs zero).
3526 @item J
3527 Unsigned 5 bit integer (in the range 0 to 31).
3529 @item K
3530 Unsigned 16 bit integer (in the range 0 to 65535).
3532 @item L
3533 Signed 16 bit integer (in the range @minus{}32768 to 32767).
3535 @item M
3536 Unsigned 14 bit integer (in the range 0 to 16383).
3538 @item N
3539 Signed 14 bit integer (in the range @minus{}8192 to 8191).
3541 @item Z
3542 Any SYMBOL_REF.
3543 @end table
3545 @item Xstormy16---@file{config/stormy16/stormy16.h}
3546 @table @code
3547 @item a
3548 Register r0.
3550 @item b
3551 Register r1.
3553 @item c
3554 Register r2.
3556 @item d
3557 Register r8.
3559 @item e
3560 Registers r0 through r7.
3562 @item t
3563 Registers r0 and r1.
3565 @item y
3566 The carry register.
3568 @item z
3569 Registers r8 and r9.
3571 @item I
3572 A constant between 0 and 3 inclusive.
3574 @item J
3575 A constant that has exactly one bit set.
3577 @item K
3578 A constant that has exactly one bit clear.
3580 @item L
3581 A constant between 0 and 255 inclusive.
3583 @item M
3584 A constant between @minus{}255 and 0 inclusive.
3586 @item N
3587 A constant between @minus{}3 and 0 inclusive.
3589 @item O
3590 A constant between 1 and 4 inclusive.
3592 @item P
3593 A constant between @minus{}4 and @minus{}1 inclusive.
3595 @item Q
3596 A memory reference that is a stack push.
3598 @item R
3599 A memory reference that is a stack pop.
3601 @item S
3602 A memory reference that refers to a constant address of known value.
3604 @item T
3605 The register indicated by Rx (not implemented yet).
3607 @item U
3608 A constant that is not between 2 and 15 inclusive.
3610 @item Z
3611 The constant 0.
3613 @end table
3615 @item TI C6X family---@file{config/c6x/constraints.md}
3616 @table @code
3617 @item a
3618 Register file A (A0--A31).
3620 @item b
3621 Register file B (B0--B31).
3623 @item A
3624 Predicate registers in register file A (A0--A2 on C64X and
3625 higher, A1 and A2 otherwise).
3627 @item B
3628 Predicate registers in register file B (B0--B2).
3630 @item C
3631 A call-used register in register file B (B0--B9, B16--B31).
3633 @item Da
3634 Register file A, excluding predicate registers (A3--A31,
3635 plus A0 if not C64X or higher).
3637 @item Db
3638 Register file B, excluding predicate registers (B3--B31).
3640 @item Iu4
3641 Integer constant in the range 0 @dots{} 15.
3643 @item Iu5
3644 Integer constant in the range 0 @dots{} 31.
3646 @item In5
3647 Integer constant in the range @minus{}31 @dots{} 0.
3649 @item Is5
3650 Integer constant in the range @minus{}16 @dots{} 15.
3652 @item I5x
3653 Integer constant that can be the operand of an ADDA or a SUBA insn.
3655 @item IuB
3656 Integer constant in the range 0 @dots{} 65535.
3658 @item IsB
3659 Integer constant in the range @minus{}32768 @dots{} 32767.
3661 @item IsC
3662 Integer constant in the range @math{-2^{20}} @dots{} @math{2^{20} - 1}.
3664 @item Jc
3665 Integer constant that is a valid mask for the clr instruction.
3667 @item Js
3668 Integer constant that is a valid mask for the set instruction.
3670 @item Q
3671 Memory location with A base register.
3673 @item R
3674 Memory location with B base register.
3676 @ifset INTERNALS
3677 @item S0
3678 On C64x+ targets, a GP-relative small data reference.
3680 @item S1
3681 Any kind of @code{SYMBOL_REF}, for use in a call address.
3683 @item Si
3684 Any kind of immediate operand, unless it matches the S0 constraint.
3686 @item T
3687 Memory location with B base register, but not using a long offset.
3689 @item W
3690 A memory operand with an address that can't be used in an unaligned access.
3692 @end ifset
3693 @item Z
3694 Register B14 (aka DP).
3696 @end table
3698 @item TILE-Gx---@file{config/tilegx/constraints.md}
3699 @table @code
3700 @item R00
3701 @itemx R01
3702 @itemx R02
3703 @itemx R03
3704 @itemx R04
3705 @itemx R05
3706 @itemx R06
3707 @itemx R07
3708 @itemx R08
3709 @itemx R09
3710 @itemx R10
3711 Each of these represents a register constraint for an individual
3712 register, from r0 to r10.
3714 @item I
3715 Signed 8-bit integer constant.
3717 @item J
3718 Signed 16-bit integer constant.
3720 @item K
3721 Unsigned 16-bit integer constant.
3723 @item L
3724 Integer constant that fits in one signed byte when incremented by one
3725 (@minus{}129 @dots{} 126).
3727 @item m
3728 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>}, the
3729 operand can have postincrement which requires printing with @samp{%In}
3730 and @samp{%in} on TILE-Gx.  For example:
3732 @smallexample
3733 asm ("st_add %I0,%1,%i0" : "=m<>" (*mem) : "r" (val));
3734 @end smallexample
3736 @item M
3737 A bit mask suitable for the BFINS instruction.
3739 @item N
3740 Integer constant that is a byte tiled out eight times.
3742 @item O
3743 The integer zero constant.
3745 @item P
3746 Integer constant that is a sign-extended byte tiled out as four shorts.
3748 @item Q
3749 Integer constant that fits in one signed byte when incremented
3750 (@minus{}129 @dots{} 126), but excluding -1.
3752 @item S
3753 Integer constant that has all 1 bits consecutive and starting at bit 0.
3755 @item T
3756 A 16-bit fragment of a got, tls, or pc-relative reference.
3758 @item U
3759 Memory operand except postincrement.  This is roughly the same as
3760 @samp{m} when not used together with @samp{<} or @samp{>}.
3762 @item W
3763 An 8-element vector constant with identical elements.
3765 @item Y
3766 A 4-element vector constant with identical elements.
3768 @item Z0
3769 The integer constant 0xffffffff.
3771 @item Z1
3772 The integer constant 0xffffffff00000000.
3774 @end table
3776 @item TILEPro---@file{config/tilepro/constraints.md}
3777 @table @code
3778 @item R00
3779 @itemx R01
3780 @itemx R02
3781 @itemx R03
3782 @itemx R04
3783 @itemx R05
3784 @itemx R06
3785 @itemx R07
3786 @itemx R08
3787 @itemx R09
3788 @itemx R10
3789 Each of these represents a register constraint for an individual
3790 register, from r0 to r10.
3792 @item I
3793 Signed 8-bit integer constant.
3795 @item J
3796 Signed 16-bit integer constant.
3798 @item K
3799 Nonzero integer constant with low 16 bits zero.
3801 @item L
3802 Integer constant that fits in one signed byte when incremented by one
3803 (@minus{}129 @dots{} 126).
3805 @item m
3806 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>}, the
3807 operand can have postincrement which requires printing with @samp{%In}
3808 and @samp{%in} on TILEPro.  For example:
3810 @smallexample
3811 asm ("swadd %I0,%1,%i0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
3812 @end smallexample
3814 @item M
3815 A bit mask suitable for the MM instruction.
3817 @item N
3818 Integer constant that is a byte tiled out four times.
3820 @item O
3821 The integer zero constant.
3823 @item P
3824 Integer constant that is a sign-extended byte tiled out as two shorts.
3826 @item Q
3827 Integer constant that fits in one signed byte when incremented
3828 (@minus{}129 @dots{} 126), but excluding -1.
3830 @item T
3831 A symbolic operand, or a 16-bit fragment of a got, tls, or pc-relative
3832 reference.
3834 @item U
3835 Memory operand except postincrement.  This is roughly the same as
3836 @samp{m} when not used together with @samp{<} or @samp{>}.
3838 @item W
3839 A 4-element vector constant with identical elements.
3841 @item Y
3842 A 2-element vector constant with identical elements.
3844 @end table
3846 @item Xtensa---@file{config/xtensa/constraints.md}
3847 @table @code
3848 @item a
3849 General-purpose 32-bit register
3851 @item b
3852 One-bit boolean register
3854 @item A
3855 MAC16 40-bit accumulator register
3857 @item I
3858 Signed 12-bit integer constant, for use in MOVI instructions
3860 @item J
3861 Signed 8-bit integer constant, for use in ADDI instructions
3863 @item K
3864 Integer constant valid for BccI instructions
3866 @item L
3867 Unsigned constant valid for BccUI instructions
3869 @end table
3871 @end table
3873 @ifset INTERNALS
3874 @node Disable Insn Alternatives
3875 @subsection Disable insn alternatives using the @code{enabled} attribute
3876 @cindex enabled
3878 The @code{enabled} insn attribute may be used to disable certain insn
3879 alternatives for machine-specific reasons.  This is useful when adding
3880 new instructions to an existing pattern which are only available for
3881 certain cpu architecture levels as specified with the @code{-march=}
3882 option.
3884 If an insn alternative is disabled, then it will never be used.  The
3885 compiler treats the constraints for the disabled alternative as
3886 unsatisfiable.
3888 In order to make use of the @code{enabled} attribute a back end has to add
3889 in the machine description files:
3891 @enumerate
3892 @item
3893 A definition of the @code{enabled} insn attribute.  The attribute is
3894 defined as usual using the @code{define_attr} command.  This
3895 definition should be based on other insn attributes and/or target flags.
3896 The @code{enabled} attribute is a numeric attribute and should evaluate to
3897 @code{(const_int 1)} for an enabled alternative and to
3898 @code{(const_int 0)} otherwise.
3899 @item
3900 A definition of another insn attribute used to describe for what
3901 reason an insn alternative might be available or
3902 not.  E.g. @code{cpu_facility} as in the example below.
3903 @item
3904 An assignment for the second attribute to each insn definition
3905 combining instructions which are not all available under the same
3906 circumstances.  (Note: It obviously only makes sense for definitions
3907 with more than one alternative.  Otherwise the insn pattern should be
3908 disabled or enabled using the insn condition.)
3909 @end enumerate
3911 E.g. the following two patterns could easily be merged using the @code{enabled}
3912 attribute:
3914 @smallexample
3916 (define_insn "*movdi_old"
3917   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
3918         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d"))]
3919   "!TARGET_NEW"
3920   "lgr %0,%1")
3922 (define_insn "*movdi_new"
3923   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
3924         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
3925   "TARGET_NEW"
3926   "@@
3927    lgr  %0,%1
3928    ldgr %0,%1
3929    lgdr %0,%1")
3931 @end smallexample
3935 @smallexample
3937 (define_insn "*movdi_combined"
3938   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
3939         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
3940   ""
3941   "@@
3942    lgr  %0,%1
3943    ldgr %0,%1
3944    lgdr %0,%1"
3945   [(set_attr "cpu_facility" "*,new,new")])
3947 @end smallexample
3949 with the @code{enabled} attribute defined like this:
3951 @smallexample
3953 (define_attr "cpu_facility" "standard,new" (const_string "standard"))
3955 (define_attr "enabled" ""
3956   (cond [(eq_attr "cpu_facility" "standard") (const_int 1)
3957          (and (eq_attr "cpu_facility" "new")
3958               (ne (symbol_ref "TARGET_NEW") (const_int 0)))
3959          (const_int 1)]
3960         (const_int 0)))
3962 @end smallexample
3964 @end ifset
3966 @ifset INTERNALS
3967 @node Define Constraints
3968 @subsection Defining Machine-Specific Constraints
3969 @cindex defining constraints
3970 @cindex constraints, defining
3972 Machine-specific constraints fall into two categories: register and
3973 non-register constraints.  Within the latter category, constraints
3974 which allow subsets of all possible memory or address operands should
3975 be specially marked, to give @code{reload} more information.
3977 Machine-specific constraints can be given names of arbitrary length,
3978 but they must be entirely composed of letters, digits, underscores
3979 (@samp{_}), and angle brackets (@samp{< >}).  Like C identifiers, they
3980 must begin with a letter or underscore.
3982 In order to avoid ambiguity in operand constraint strings, no
3983 constraint can have a name that begins with any other constraint's
3984 name.  For example, if @code{x} is defined as a constraint name,
3985 @code{xy} may not be, and vice versa.  As a consequence of this rule,
3986 no constraint may begin with one of the generic constraint letters:
3987 @samp{E F V X g i m n o p r s}.
3989 Register constraints correspond directly to register classes.
3990 @xref{Register Classes}.  There is thus not much flexibility in their
3991 definitions.
3993 @deffn {MD Expression} define_register_constraint name regclass docstring
3994 All three arguments are string constants.
3995 @var{name} is the name of the constraint, as it will appear in
3996 @code{match_operand} expressions.  If @var{name} is a multi-letter
3997 constraint its length shall be the same for all constraints starting
3998 with the same letter.  @var{regclass} can be either the
3999 name of the corresponding register class (@pxref{Register Classes}),
4000 or a C expression which evaluates to the appropriate register class.
4001 If it is an expression, it must have no side effects, and it cannot
4002 look at the operand.  The usual use of expressions is to map some
4003 register constraints to @code{NO_REGS} when the register class
4004 is not available on a given subarchitecture.
4006 @var{docstring} is a sentence documenting the meaning of the
4007 constraint.  Docstrings are explained further below.
4008 @end deffn
4010 Non-register constraints are more like predicates: the constraint
4011 definition gives a Boolean expression which indicates whether the
4012 constraint matches.
4014 @deffn {MD Expression} define_constraint name docstring exp
4015 The @var{name} and @var{docstring} arguments are the same as for
4016 @code{define_register_constraint}, but note that the docstring comes
4017 immediately after the name for these expressions.  @var{exp} is an RTL
4018 expression, obeying the same rules as the RTL expressions in predicate
4019 definitions.  @xref{Defining Predicates}, for details.  If it
4020 evaluates true, the constraint matches; if it evaluates false, it
4021 doesn't. Constraint expressions should indicate which RTL codes they
4022 might match, just like predicate expressions.
4024 @code{match_test} C expressions have access to the
4025 following variables:
4027 @table @var
4028 @item op
4029 The RTL object defining the operand.
4030 @item mode
4031 The machine mode of @var{op}.
4032 @item ival
4033 @samp{INTVAL (@var{op})}, if @var{op} is a @code{const_int}.
4034 @item hval
4035 @samp{CONST_DOUBLE_HIGH (@var{op})}, if @var{op} is an integer
4036 @code{const_double}.
4037 @item lval
4038 @samp{CONST_DOUBLE_LOW (@var{op})}, if @var{op} is an integer
4039 @code{const_double}.
4040 @item rval
4041 @samp{CONST_DOUBLE_REAL_VALUE (@var{op})}, if @var{op} is a floating-point
4042 @code{const_double}.
4043 @end table
4045 The @var{*val} variables should only be used once another piece of the
4046 expression has verified that @var{op} is the appropriate kind of RTL
4047 object.
4048 @end deffn
4050 Most non-register constraints should be defined with
4051 @code{define_constraint}.  The remaining two definition expressions
4052 are only appropriate for constraints that should be handled specially
4053 by @code{reload} if they fail to match.
4055 @deffn {MD Expression} define_memory_constraint name docstring exp
4056 Use this expression for constraints that match a subset of all memory
4057 operands: that is, @code{reload} can make them match by converting the
4058 operand to the form @samp{@w{(mem (reg @var{X}))}}, where @var{X} is a
4059 base register (from the register class specified by
4060 @code{BASE_REG_CLASS}, @pxref{Register Classes}).
4062 For example, on the S/390, some instructions do not accept arbitrary
4063 memory references, but only those that do not make use of an index
4064 register.  The constraint letter @samp{Q} is defined to represent a
4065 memory address of this type.  If @samp{Q} is defined with
4066 @code{define_memory_constraint}, a @samp{Q} constraint can handle any
4067 memory operand, because @code{reload} knows it can simply copy the
4068 memory address into a base register if required.  This is analogous to
4069 the way an @samp{o} constraint can handle any memory operand.
4071 The syntax and semantics are otherwise identical to
4072 @code{define_constraint}.
4073 @end deffn
4075 @deffn {MD Expression} define_address_constraint name docstring exp
4076 Use this expression for constraints that match a subset of all address
4077 operands: that is, @code{reload} can make the constraint match by
4078 converting the operand to the form @samp{@w{(reg @var{X})}}, again
4079 with @var{X} a base register.
4081 Constraints defined with @code{define_address_constraint} can only be
4082 used with the @code{address_operand} predicate, or machine-specific
4083 predicates that work the same way.  They are treated analogously to
4084 the generic @samp{p} constraint.
4086 The syntax and semantics are otherwise identical to
4087 @code{define_constraint}.
4088 @end deffn
4090 For historical reasons, names beginning with the letters @samp{G H}
4091 are reserved for constraints that match only @code{const_double}s, and
4092 names beginning with the letters @samp{I J K L M N O P} are reserved
4093 for constraints that match only @code{const_int}s.  This may change in
4094 the future.  For the time being, constraints with these names must be
4095 written in a stylized form, so that @code{genpreds} can tell you did
4096 it correctly:
4098 @smallexample
4099 @group
4100 (define_constraint "[@var{GHIJKLMNOP}]@dots{}"
4101   "@var{doc}@dots{}"
4102   (and (match_code "const_int")  ; @r{@code{const_double} for G/H}
4103        @var{condition}@dots{}))            ; @r{usually a @code{match_test}}
4104 @end group
4105 @end smallexample
4106 @c the semicolons line up in the formatted manual
4108 It is fine to use names beginning with other letters for constraints
4109 that match @code{const_double}s or @code{const_int}s.
4111 Each docstring in a constraint definition should be one or more complete
4112 sentences, marked up in Texinfo format.  @emph{They are currently unused.}
4113 In the future they will be copied into the GCC manual, in @ref{Machine
4114 Constraints}, replacing the hand-maintained tables currently found in
4115 that section.  Also, in the future the compiler may use this to give
4116 more helpful diagnostics when poor choice of @code{asm} constraints
4117 causes a reload failure.
4119 If you put the pseudo-Texinfo directive @samp{@@internal} at the
4120 beginning of a docstring, then (in the future) it will appear only in
4121 the internals manual's version of the machine-specific constraint tables.
4122 Use this for constraints that should not appear in @code{asm} statements.
4124 @node C Constraint Interface
4125 @subsection Testing constraints from C
4126 @cindex testing constraints
4127 @cindex constraints, testing
4129 It is occasionally useful to test a constraint from C code rather than
4130 implicitly via the constraint string in a @code{match_operand}.  The
4131 generated file @file{tm_p.h} declares a few interfaces for working
4132 with machine-specific constraints.  None of these interfaces work with
4133 the generic constraints described in @ref{Simple Constraints}.  This
4134 may change in the future.
4136 @strong{Warning:} @file{tm_p.h} may declare other functions that
4137 operate on constraints, besides the ones documented here.  Do not use
4138 those functions from machine-dependent code.  They exist to implement
4139 the old constraint interface that machine-independent components of
4140 the compiler still expect.  They will change or disappear in the
4141 future.
4143 Some valid constraint names are not valid C identifiers, so there is a
4144 mangling scheme for referring to them from C@.  Constraint names that
4145 do not contain angle brackets or underscores are left unchanged.
4146 Underscores are doubled, each @samp{<} is replaced with @samp{_l}, and
4147 each @samp{>} with @samp{_g}.  Here are some examples:
4149 @c the @c's prevent double blank lines in the printed manual.
4150 @example
4151 @multitable {Original} {Mangled}
4152 @item @strong{Original} @tab @strong{Mangled}  @c
4153 @item @code{x}     @tab @code{x}       @c
4154 @item @code{P42x}  @tab @code{P42x}    @c
4155 @item @code{P4_x}  @tab @code{P4__x}   @c
4156 @item @code{P4>x}  @tab @code{P4_gx}   @c
4157 @item @code{P4>>}  @tab @code{P4_g_g}  @c
4158 @item @code{P4_g>} @tab @code{P4__g_g} @c
4159 @end multitable
4160 @end example
4162 Throughout this section, the variable @var{c} is either a constraint
4163 in the abstract sense, or a constant from @code{enum constraint_num};
4164 the variable @var{m} is a mangled constraint name (usually as part of
4165 a larger identifier).
4167 @deftp Enum constraint_num
4168 For each machine-specific constraint, there is a corresponding
4169 enumeration constant: @samp{CONSTRAINT_} plus the mangled name of the
4170 constraint.  Functions that take an @code{enum constraint_num} as an
4171 argument expect one of these constants.
4173 Machine-independent constraints do not have associated constants.
4174 This may change in the future.
4175 @end deftp
4177 @deftypefun {inline bool} satisfies_constraint_@var{m} (rtx @var{exp})
4178 For each machine-specific, non-register constraint @var{m}, there is
4179 one of these functions; it returns @code{true} if @var{exp} satisfies the
4180 constraint.  These functions are only visible if @file{rtl.h} was included
4181 before @file{tm_p.h}.
4182 @end deftypefun
4184 @deftypefun bool constraint_satisfied_p (rtx @var{exp}, enum constraint_num @var{c})
4185 Like the @code{satisfies_constraint_@var{m}} functions, but the
4186 constraint to test is given as an argument, @var{c}.  If @var{c}
4187 specifies a register constraint, this function will always return
4188 @code{false}.
4189 @end deftypefun
4191 @deftypefun {enum reg_class} regclass_for_constraint (enum constraint_num @var{c})
4192 Returns the register class associated with @var{c}.  If @var{c} is not
4193 a register constraint, or those registers are not available for the
4194 currently selected subtarget, returns @code{NO_REGS}.
4195 @end deftypefun
4197 Here is an example use of @code{satisfies_constraint_@var{m}}.  In
4198 peephole optimizations (@pxref{Peephole Definitions}), operand
4199 constraint strings are ignored, so if there are relevant constraints,
4200 they must be tested in the C condition.  In the example, the
4201 optimization is applied if operand 2 does @emph{not} satisfy the
4202 @samp{K} constraint.  (This is a simplified version of a peephole
4203 definition from the i386 machine description.)
4205 @smallexample
4206 (define_peephole2
4207   [(match_scratch:SI 3 "r")
4208    (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
4209         (mult:SI (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")
4210                  (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "")))]
4212   "!satisfies_constraint_K (operands[2])"
4214   [(set (match_dup 3) (match_dup 1))
4215    (set (match_dup 0) (mult:SI (match_dup 3) (match_dup 2)))]
4217   "")
4218 @end smallexample
4220 @node Standard Names
4221 @section Standard Pattern Names For Generation
4222 @cindex standard pattern names
4223 @cindex pattern names
4224 @cindex names, pattern
4226 Here is a table of the instruction names that are meaningful in the RTL
4227 generation pass of the compiler.  Giving one of these names to an
4228 instruction pattern tells the RTL generation pass that it can use the
4229 pattern to accomplish a certain task.
4231 @table @asis
4232 @cindex @code{mov@var{m}} instruction pattern
4233 @item @samp{mov@var{m}}
4234 Here @var{m} stands for a two-letter machine mode name, in lowercase.
4235 This instruction pattern moves data with that machine mode from operand
4236 1 to operand 0.  For example, @samp{movsi} moves full-word data.
4238 If operand 0 is a @code{subreg} with mode @var{m} of a register whose
4239 own mode is wider than @var{m}, the effect of this instruction is
4240 to store the specified value in the part of the register that corresponds
4241 to mode @var{m}.  Bits outside of @var{m}, but which are within the
4242 same target word as the @code{subreg} are undefined.  Bits which are
4243 outside the target word are left unchanged.
4245 This class of patterns is special in several ways.  First of all, each
4246 of these names up to and including full word size @emph{must} be defined,
4247 because there is no other way to copy a datum from one place to another.
4248 If there are patterns accepting operands in larger modes,
4249 @samp{mov@var{m}} must be defined for integer modes of those sizes.
4251 Second, these patterns are not used solely in the RTL generation pass.
4252 Even the reload pass can generate move insns to copy values from stack
4253 slots into temporary registers.  When it does so, one of the operands is
4254 a hard register and the other is an operand that can need to be reloaded
4255 into a register.
4257 @findex force_reg
4258 Therefore, when given such a pair of operands, the pattern must generate
4259 RTL which needs no reloading and needs no temporary registers---no
4260 registers other than the operands.  For example, if you support the
4261 pattern with a @code{define_expand}, then in such a case the
4262 @code{define_expand} mustn't call @code{force_reg} or any other such
4263 function which might generate new pseudo registers.
4265 This requirement exists even for subword modes on a RISC machine where
4266 fetching those modes from memory normally requires several insns and
4267 some temporary registers.
4269 @findex change_address
4270 During reload a memory reference with an invalid address may be passed
4271 as an operand.  Such an address will be replaced with a valid address
4272 later in the reload pass.  In this case, nothing may be done with the
4273 address except to use it as it stands.  If it is copied, it will not be
4274 replaced with a valid address.  No attempt should be made to make such
4275 an address into a valid address and no routine (such as
4276 @code{change_address}) that will do so may be called.  Note that
4277 @code{general_operand} will fail when applied to such an address.
4279 @findex reload_in_progress
4280 The global variable @code{reload_in_progress} (which must be explicitly
4281 declared if required) can be used to determine whether such special
4282 handling is required.
4284 The variety of operands that have reloads depends on the rest of the
4285 machine description, but typically on a RISC machine these can only be
4286 pseudo registers that did not get hard registers, while on other
4287 machines explicit memory references will get optional reloads.
4289 If a scratch register is required to move an object to or from memory,
4290 it can be allocated using @code{gen_reg_rtx} prior to life analysis.
4292 If there are cases which need scratch registers during or after reload,
4293 you must provide an appropriate secondary_reload target hook.
4295 @findex can_create_pseudo_p
4296 The macro @code{can_create_pseudo_p} can be used to determine if it
4297 is unsafe to create new pseudo registers.  If this variable is nonzero, then
4298 it is unsafe to call @code{gen_reg_rtx} to allocate a new pseudo.
4300 The constraints on a @samp{mov@var{m}} must permit moving any hard
4301 register to any other hard register provided that
4302 @code{HARD_REGNO_MODE_OK} permits mode @var{m} in both registers and
4303 @code{TARGET_REGISTER_MOVE_COST} applied to their classes returns a value
4304 of 2.
4306 It is obligatory to support floating point @samp{mov@var{m}}
4307 instructions into and out of any registers that can hold fixed point
4308 values, because unions and structures (which have modes @code{SImode} or
4309 @code{DImode}) can be in those registers and they may have floating
4310 point members.
4312 There may also be a need to support fixed point @samp{mov@var{m}}
4313 instructions in and out of floating point registers.  Unfortunately, I
4314 have forgotten why this was so, and I don't know whether it is still
4315 true.  If @code{HARD_REGNO_MODE_OK} rejects fixed point values in
4316 floating point registers, then the constraints of the fixed point
4317 @samp{mov@var{m}} instructions must be designed to avoid ever trying to
4318 reload into a floating point register.
4320 @cindex @code{reload_in} instruction pattern
4321 @cindex @code{reload_out} instruction pattern
4322 @item @samp{reload_in@var{m}}
4323 @itemx @samp{reload_out@var{m}}
4324 These named patterns have been obsoleted by the target hook
4325 @code{secondary_reload}.
4327 Like @samp{mov@var{m}}, but used when a scratch register is required to
4328 move between operand 0 and operand 1.  Operand 2 describes the scratch
4329 register.  See the discussion of the @code{SECONDARY_RELOAD_CLASS}
4330 macro in @pxref{Register Classes}.
4332 There are special restrictions on the form of the @code{match_operand}s
4333 used in these patterns.  First, only the predicate for the reload
4334 operand is examined, i.e., @code{reload_in} examines operand 1, but not
4335 the predicates for operand 0 or 2.  Second, there may be only one
4336 alternative in the constraints.  Third, only a single register class
4337 letter may be used for the constraint; subsequent constraint letters
4338 are ignored.  As a special exception, an empty constraint string
4339 matches the @code{ALL_REGS} register class.  This may relieve ports
4340 of the burden of defining an @code{ALL_REGS} constraint letter just
4341 for these patterns.
4343 @cindex @code{movstrict@var{m}} instruction pattern
4344 @item @samp{movstrict@var{m}}
4345 Like @samp{mov@var{m}} except that if operand 0 is a @code{subreg}
4346 with mode @var{m} of a register whose natural mode is wider,
4347 the @samp{movstrict@var{m}} instruction is guaranteed not to alter
4348 any of the register except the part which belongs to mode @var{m}.
4350 @cindex @code{movmisalign@var{m}} instruction pattern
4351 @item @samp{movmisalign@var{m}}
4352 This variant of a move pattern is designed to load or store a value
4353 from a memory address that is not naturally aligned for its mode.
4354 For a store, the memory will be in operand 0; for a load, the memory
4355 will be in operand 1.  The other operand is guaranteed not to be a
4356 memory, so that it's easy to tell whether this is a load or store.
4358 This pattern is used by the autovectorizer, and when expanding a
4359 @code{MISALIGNED_INDIRECT_REF} expression.
4361 @cindex @code{load_multiple} instruction pattern
4362 @item @samp{load_multiple}
4363 Load several consecutive memory locations into consecutive registers.
4364 Operand 0 is the first of the consecutive registers, operand 1
4365 is the first memory location, and operand 2 is a constant: the
4366 number of consecutive registers.
4368 Define this only if the target machine really has such an instruction;
4369 do not define this if the most efficient way of loading consecutive
4370 registers from memory is to do them one at a time.
4372 On some machines, there are restrictions as to which consecutive
4373 registers can be stored into memory, such as particular starting or
4374 ending register numbers or only a range of valid counts.  For those
4375 machines, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
4376 and make the pattern fail if the restrictions are not met.
4378 Write the generated insn as a @code{parallel} with elements being a
4379 @code{set} of one register from the appropriate memory location (you may
4380 also need @code{use} or @code{clobber} elements).  Use a
4381 @code{match_parallel} (@pxref{RTL Template}) to recognize the insn.  See
4382 @file{rs6000.md} for examples of the use of this insn pattern.
4384 @cindex @samp{store_multiple} instruction pattern
4385 @item @samp{store_multiple}
4386 Similar to @samp{load_multiple}, but store several consecutive registers
4387 into consecutive memory locations.  Operand 0 is the first of the
4388 consecutive memory locations, operand 1 is the first register, and
4389 operand 2 is a constant: the number of consecutive registers.
4391 @cindex @code{vec_load_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4392 @item @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}
4393 Perform an interleaved load of several vectors from memory operand 1
4394 into register operand 0.  Both operands have mode @var{m}.  The register
4395 operand is viewed as holding consecutive vectors of mode @var{n},
4396 while the memory operand is a flat array that contains the same number
4397 of elements.  The operation is equivalent to:
4399 @smallexample
4400 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4401 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4402   for (i = 0; i < c; i++)
4403     operand0[i][j] = operand1[j * c + i];
4404 @end smallexample
4406 For example, @samp{vec_load_lanestiv4hi} loads 8 16-bit values
4407 from memory into a register of mode @samp{TI}@.  The register
4408 contains two consecutive vectors of mode @samp{V4HI}@.
4410 This pattern can only be used if:
4411 @smallexample
4412 TARGET_ARRAY_MODE_SUPPORTED_P (@var{n}, @var{c})
4413 @end smallexample
4414 is true.  GCC assumes that, if a target supports this kind of
4415 instruction for some mode @var{n}, it also supports unaligned
4416 loads for vectors of mode @var{n}.
4418 @cindex @code{vec_store_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4419 @item @samp{vec_store_lanes@var{m}@var{n}}
4420 Equivalent to @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}, with the memory
4421 and register operands reversed.  That is, the instruction is
4422 equivalent to:
4424 @smallexample
4425 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4426 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4427   for (i = 0; i < c; i++)
4428     operand0[j * c + i] = operand1[i][j];
4429 @end smallexample
4431 for a memory operand 0 and register operand 1.
4433 @cindex @code{vec_set@var{m}} instruction pattern
4434 @item @samp{vec_set@var{m}}
4435 Set given field in the vector value.  Operand 0 is the vector to modify,
4436 operand 1 is new value of field and operand 2 specify the field index.
4438 @cindex @code{vec_extract@var{m}} instruction pattern
4439 @item @samp{vec_extract@var{m}}
4440 Extract given field from the vector value.  Operand 1 is the vector, operand 2
4441 specify field index and operand 0 place to store value into.
4443 @cindex @code{vec_init@var{m}} instruction pattern
4444 @item @samp{vec_init@var{m}}
4445 Initialize the vector to given values.  Operand 0 is the vector to initialize
4446 and operand 1 is parallel containing values for individual fields.
4448 @cindex @code{vcond@var{m}@var{n}} instruction pattern
4449 @item @samp{vcond@var{m}@var{n}}
4450 Output a conditional vector move.  Operand 0 is the destination to
4451 receive a combination of operand 1 and operand 2, which are of mode @var{m},
4452 dependent on the outcome of the predicate in operand 3 which is a
4453 vector comparison with operands of mode @var{n} in operands 4 and 5.  The
4454 modes @var{m} and @var{n} should have the same size.  Operand 0
4455 will be set to the value @var{op1} & @var{msk} | @var{op2} & ~@var{msk}
4456 where @var{msk} is computed by element-wise evaluation of the vector
4457 comparison with a truth value of all-ones and a false value of all-zeros.
4459 @cindex @code{vec_perm@var{m}} instruction pattern
4460 @item @samp{vec_perm@var{m}}
4461 Output a (variable) vector permutation.  Operand 0 is the destination
4462 to receive elements from operand 1 and operand 2, which are of mode
4463 @var{m}.  Operand 3 is the @dfn{selector}.  It is an integral mode
4464 vector of the same width and number of elements as mode @var{m}.
4466 The input elements are numbered from 0 in operand 1 through
4467 @math{2*@var{N}-1} in operand 2.  The elements of the selector must
4468 be computed modulo @math{2*@var{N}}.  Note that if
4469 @code{rtx_equal_p(operand1, operand2)}, this can be implemented
4470 with just operand 1 and selector elements modulo @var{N}.
4472 In order to make things easy for a number of targets, if there is no
4473 @samp{vec_perm} pattern for mode @var{m}, but there is for mode @var{q}
4474 where @var{q} is a vector of @code{QImode} of the same width as @var{m},
4475 the middle-end will lower the mode @var{m} @code{VEC_PERM_EXPR} to
4476 mode @var{q}.
4478 @cindex @code{vec_perm_const@var{m}} instruction pattern
4479 @item @samp{vec_perm_const@var{m}}
4480 Like @samp{vec_perm} except that the permutation is a compile-time
4481 constant.  That is, operand 3, the @dfn{selector}, is a @code{CONST_VECTOR}.
4483 Some targets cannot perform a permutation with a variable selector,
4484 but can efficiently perform a constant permutation.  Further, the
4485 target hook @code{vec_perm_ok} is queried to determine if the 
4486 specific constant permutation is available efficiently; the named
4487 pattern is never expanded without @code{vec_perm_ok} returning true.
4489 There is no need for a target to supply both @samp{vec_perm@var{m}}
4490 and @samp{vec_perm_const@var{m}} if the former can trivially implement
4491 the operation with, say, the vector constant loaded into a register.
4493 @cindex @code{push@var{m}1} instruction pattern
4494 @item @samp{push@var{m}1}
4495 Output a push instruction.  Operand 0 is value to push.  Used only when
4496 @code{PUSH_ROUNDING} is defined.  For historical reason, this pattern may be
4497 missing and in such case an @code{mov} expander is used instead, with a
4498 @code{MEM} expression forming the push operation.  The @code{mov} expander
4499 method is deprecated.
4501 @cindex @code{add@var{m}3} instruction pattern
4502 @item @samp{add@var{m}3}
4503 Add operand 2 and operand 1, storing the result in operand 0.  All operands
4504 must have mode @var{m}.  This can be used even on two-address machines, by
4505 means of constraints requiring operands 1 and 0 to be the same location.
4507 @cindex @code{ssadd@var{m}3} instruction pattern
4508 @cindex @code{usadd@var{m}3} instruction pattern
4509 @cindex @code{sub@var{m}3} instruction pattern
4510 @cindex @code{sssub@var{m}3} instruction pattern
4511 @cindex @code{ussub@var{m}3} instruction pattern
4512 @cindex @code{mul@var{m}3} instruction pattern
4513 @cindex @code{ssmul@var{m}3} instruction pattern
4514 @cindex @code{usmul@var{m}3} instruction pattern
4515 @cindex @code{div@var{m}3} instruction pattern
4516 @cindex @code{ssdiv@var{m}3} instruction pattern
4517 @cindex @code{udiv@var{m}3} instruction pattern
4518 @cindex @code{usdiv@var{m}3} instruction pattern
4519 @cindex @code{mod@var{m}3} instruction pattern
4520 @cindex @code{umod@var{m}3} instruction pattern
4521 @cindex @code{umin@var{m}3} instruction pattern
4522 @cindex @code{umax@var{m}3} instruction pattern
4523 @cindex @code{and@var{m}3} instruction pattern
4524 @cindex @code{ior@var{m}3} instruction pattern
4525 @cindex @code{xor@var{m}3} instruction pattern
4526 @item @samp{ssadd@var{m}3}, @samp{usadd@var{m}3}
4527 @itemx @samp{sub@var{m}3}, @samp{sssub@var{m}3}, @samp{ussub@var{m}3}
4528 @itemx @samp{mul@var{m}3}, @samp{ssmul@var{m}3}, @samp{usmul@var{m}3}
4529 @itemx @samp{div@var{m}3}, @samp{ssdiv@var{m}3}
4530 @itemx @samp{udiv@var{m}3}, @samp{usdiv@var{m}3}
4531 @itemx @samp{mod@var{m}3}, @samp{umod@var{m}3}
4532 @itemx @samp{umin@var{m}3}, @samp{umax@var{m}3}
4533 @itemx @samp{and@var{m}3}, @samp{ior@var{m}3}, @samp{xor@var{m}3}
4534 Similar, for other arithmetic operations.
4536 @cindex @code{fma@var{m}4} instruction pattern
4537 @item @samp{fma@var{m}4}
4538 Multiply operand 2 and operand 1, then add operand 3, storing the
4539 result in operand 0 without doing an intermediate rounding step.  All
4540 operands must have mode @var{m}.  This pattern is used to implement
4541 the @code{fma}, @code{fmaf}, and @code{fmal} builtin functions from
4542 the ISO C99 standard.
4544 @cindex @code{fms@var{m}4} instruction pattern
4545 @item @samp{fms@var{m}4}
4546 Like @code{fma@var{m}4}, except operand 3 subtracted from the
4547 product instead of added to the product.  This is represented
4548 in the rtl as
4550 @smallexample
4551 (fma:@var{m} @var{op1} @var{op2} (neg:@var{m} @var{op3}))
4552 @end smallexample
4554 @cindex @code{fnma@var{m}4} instruction pattern
4555 @item @samp{fnma@var{m}4}
4556 Like @code{fma@var{m}4} except that the intermediate product
4557 is negated before being added to operand 3.  This is represented
4558 in the rtl as
4560 @smallexample
4561 (fma:@var{m} (neg:@var{m} @var{op1}) @var{op2} @var{op3})
4562 @end smallexample
4564 @cindex @code{fnms@var{m}4} instruction pattern
4565 @item @samp{fnms@var{m}4}
4566 Like @code{fms@var{m}4} except that the intermediate product
4567 is negated before subtracting operand 3.  This is represented
4568 in the rtl as
4570 @smallexample
4571 (fma:@var{m} (neg:@var{m} @var{op1}) @var{op2} (neg:@var{m} @var{op3}))
4572 @end smallexample
4574 @cindex @code{min@var{m}3} instruction pattern
4575 @cindex @code{max@var{m}3} instruction pattern
4576 @item @samp{smin@var{m}3}, @samp{smax@var{m}3}
4577 Signed minimum and maximum operations.  When used with floating point,
4578 if both operands are zeros, or if either operand is @code{NaN}, then
4579 it is unspecified which of the two operands is returned as the result.
4581 @cindex @code{reduc_smin_@var{m}} instruction pattern
4582 @cindex @code{reduc_smax_@var{m}} instruction pattern
4583 @item @samp{reduc_smin_@var{m}}, @samp{reduc_smax_@var{m}}
4584 Find the signed minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
4585 operand 1, and the scalar result is stored in the least significant bits of
4586 operand 0 (also a vector). The output and input vector should have the same
4587 modes.
4589 @cindex @code{reduc_umin_@var{m}} instruction pattern
4590 @cindex @code{reduc_umax_@var{m}} instruction pattern
4591 @item @samp{reduc_umin_@var{m}}, @samp{reduc_umax_@var{m}}
4592 Find the unsigned minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
4593 operand 1, and the scalar result is stored in the least significant bits of
4594 operand 0 (also a vector). The output and input vector should have the same
4595 modes.
4597 @cindex @code{reduc_splus_@var{m}} instruction pattern
4598 @item @samp{reduc_splus_@var{m}}
4599 Compute the sum of the signed elements of a vector. The vector is operand 1,
4600 and the scalar result is stored in the least significant bits of operand 0
4601 (also a vector). The output and input vector should have the same modes.
4603 @cindex @code{reduc_uplus_@var{m}} instruction pattern
4604 @item @samp{reduc_uplus_@var{m}}
4605 Compute the sum of the unsigned elements of a vector. The vector is operand 1,
4606 and the scalar result is stored in the least significant bits of operand 0
4607 (also a vector). The output and input vector should have the same modes.
4609 @cindex @code{sdot_prod@var{m}} instruction pattern
4610 @item @samp{sdot_prod@var{m}}
4611 @cindex @code{udot_prod@var{m}} instruction pattern
4612 @item @samp{udot_prod@var{m}}
4613 Compute the sum of the products of two signed/unsigned elements.
4614 Operand 1 and operand 2 are of the same mode. Their product, which is of a
4615 wider mode, is computed and added to operand 3. Operand 3 is of a mode equal or
4616 wider than the mode of the product. The result is placed in operand 0, which
4617 is of the same mode as operand 3.
4619 @cindex @code{ssum_widen@var{m3}} instruction pattern
4620 @item @samp{ssum_widen@var{m3}}
4621 @cindex @code{usum_widen@var{m3}} instruction pattern
4622 @item @samp{usum_widen@var{m3}}
4623 Operands 0 and 2 are of the same mode, which is wider than the mode of
4624 operand 1. Add operand 1 to operand 2 and place the widened result in
4625 operand 0. (This is used express accumulation of elements into an accumulator
4626 of a wider mode.)
4628 @cindex @code{vec_shl_@var{m}} instruction pattern
4629 @cindex @code{vec_shr_@var{m}} instruction pattern
4630 @item @samp{vec_shl_@var{m}}, @samp{vec_shr_@var{m}}
4631 Whole vector left/right shift in bits.
4632 Operand 1 is a vector to be shifted.
4633 Operand 2 is an integer shift amount in bits.
4634 Operand 0 is where the resulting shifted vector is stored.
4635 The output and input vectors should have the same modes.
4637 @cindex @code{vec_pack_trunc_@var{m}} instruction pattern
4638 @item @samp{vec_pack_trunc_@var{m}}
4639 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors. Operands 1 and 2
4640 are vectors of the same mode having N integral or floating point elements
4641 of size S@.  Operand 0 is the resulting vector in which 2*N elements of
4642 size N/2 are concatenated after narrowing them down using truncation.
4644 @cindex @code{vec_pack_ssat_@var{m}} instruction pattern
4645 @cindex @code{vec_pack_usat_@var{m}} instruction pattern
4646 @item @samp{vec_pack_ssat_@var{m}}, @samp{vec_pack_usat_@var{m}}
4647 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors.  Operands 1 and 2
4648 are vectors of the same mode having N integral elements of size S.
4649 Operand 0 is the resulting vector in which the elements of the two input
4650 vectors are concatenated after narrowing them down using signed/unsigned
4651 saturating arithmetic.
4653 @cindex @code{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}} instruction pattern
4654 @cindex @code{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}} instruction pattern
4655 @item @samp{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}}, @samp{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}}
4656 Narrow, convert to signed/unsigned integral type and merge the elements
4657 of two vectors.  Operands 1 and 2 are vectors of the same mode having N
4658 floating point elements of size S@.  Operand 0 is the resulting vector
4659 in which 2*N elements of size N/2 are concatenated.
4661 @cindex @code{vec_unpacks_hi_@var{m}} instruction pattern
4662 @cindex @code{vec_unpacks_lo_@var{m}} instruction pattern
4663 @item @samp{vec_unpacks_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_lo_@var{m}}
4664 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of signed
4665 integral or floating point elements.  The input vector (operand 1) has N
4666 elements of size S@.  Widen (promote) the high/low elements of the vector
4667 using signed or floating point extension and place the resulting N/2
4668 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
4670 @cindex @code{vec_unpacku_hi_@var{m}} instruction pattern
4671 @cindex @code{vec_unpacku_lo_@var{m}} instruction pattern
4672 @item @samp{vec_unpacku_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_lo_@var{m}}
4673 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of unsigned
4674 integral elements.  The input vector (operand 1) has N elements of size S.
4675 Widen (promote) the high/low elements of the vector using zero extension and
4676 place the resulting N/2 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
4678 @cindex @code{vec_unpacks_float_hi_@var{m}} instruction pattern
4679 @cindex @code{vec_unpacks_float_lo_@var{m}} instruction pattern
4680 @cindex @code{vec_unpacku_float_hi_@var{m}} instruction pattern
4681 @cindex @code{vec_unpacku_float_lo_@var{m}} instruction pattern
4682 @item @samp{vec_unpacks_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_float_lo_@var{m}}
4683 @itemx @samp{vec_unpacku_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_float_lo_@var{m}}
4684 Extract, convert to floating point type and widen the high/low part of a
4685 vector of signed/unsigned integral elements.  The input vector (operand 1)
4686 has N elements of size S@.  Convert the high/low elements of the vector using
4687 floating point conversion and place the resulting N/2 values of size 2*S in
4688 the output vector (operand 0).
4690 @cindex @code{vec_widen_umult_hi_@var{m}} instruction pattern
4691 @cindex @code{vec_widen_umult_lo_@var{m}} instruction pattern
4692 @cindex @code{vec_widen_smult_hi_@var{m}} instruction pattern
4693 @cindex @code{vec_widen_smult_lo_@var{m}} instruction pattern
4694 @cindex @code{vec_widen_umult_even_@var{m}} instruction pattern
4695 @cindex @code{vec_widen_umult_odd_@var{m}} instruction pattern
4696 @cindex @code{vec_widen_smult_even_@var{m}} instruction pattern
4697 @cindex @code{vec_widen_smult_odd_@var{m}} instruction pattern
4698 @item @samp{vec_widen_umult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_lo_@var{m}}
4699 @itemx @samp{vec_widen_smult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_lo_@var{m}}
4700 @itemx @samp{vec_widen_umult_even_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_odd_@var{m}}
4701 @itemx @samp{vec_widen_smult_even_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_odd_@var{m}}
4702 Signed/Unsigned widening multiplication.  The two inputs (operands 1 and 2)
4703 are vectors with N signed/unsigned elements of size S@.  Multiply the high/low
4704 or even/odd elements of the two vectors, and put the N/2 products of size 2*S
4705 in the output vector (operand 0).
4707 @cindex @code{vec_widen_ushiftl_hi_@var{m}} instruction pattern
4708 @cindex @code{vec_widen_ushiftl_lo_@var{m}} instruction pattern
4709 @cindex @code{vec_widen_sshiftl_hi_@var{m}} instruction pattern
4710 @cindex @code{vec_widen_sshiftl_lo_@var{m}} instruction pattern
4711 @item @samp{vec_widen_ushiftl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_ushiftl_lo_@var{m}}
4712 @itemx @samp{vec_widen_sshiftl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_sshiftl_lo_@var{m}}
4713 Signed/Unsigned widening shift left.  The first input (operand 1) is a vector
4714 with N signed/unsigned elements of size S@.  Operand 2 is a constant.  Shift
4715 the high/low elements of operand 1, and put the N/2 results of size 2*S in the
4716 output vector (operand 0).
4718 @cindex @code{mulhisi3} instruction pattern
4719 @item @samp{mulhisi3}
4720 Multiply operands 1 and 2, which have mode @code{HImode}, and store
4721 a @code{SImode} product in operand 0.
4723 @cindex @code{mulqihi3} instruction pattern
4724 @cindex @code{mulsidi3} instruction pattern
4725 @item @samp{mulqihi3}, @samp{mulsidi3}
4726 Similar widening-multiplication instructions of other widths.
4728 @cindex @code{umulqihi3} instruction pattern
4729 @cindex @code{umulhisi3} instruction pattern
4730 @cindex @code{umulsidi3} instruction pattern
4731 @item @samp{umulqihi3}, @samp{umulhisi3}, @samp{umulsidi3}
4732 Similar widening-multiplication instructions that do unsigned
4733 multiplication.
4735 @cindex @code{usmulqihi3} instruction pattern
4736 @cindex @code{usmulhisi3} instruction pattern
4737 @cindex @code{usmulsidi3} instruction pattern
4738 @item @samp{usmulqihi3}, @samp{usmulhisi3}, @samp{usmulsidi3}
4739 Similar widening-multiplication instructions that interpret the first
4740 operand as unsigned and the second operand as signed, then do a signed
4741 multiplication.
4743 @cindex @code{smul@var{m}3_highpart} instruction pattern
4744 @item @samp{smul@var{m}3_highpart}
4745 Perform a signed multiplication of operands 1 and 2, which have mode
4746 @var{m}, and store the most significant half of the product in operand 0.
4747 The least significant half of the product is discarded.
4749 @cindex @code{umul@var{m}3_highpart} instruction pattern
4750 @item @samp{umul@var{m}3_highpart}
4751 Similar, but the multiplication is unsigned.
4753 @cindex @code{madd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4754 @item @samp{madd@var{m}@var{n}4}
4755 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, add
4756 operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
4757 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
4758 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
4759 the size of @var{m}.
4761 In other words, @code{madd@var{m}@var{n}4} is like
4762 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also adds operand 3.
4764 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
4766 @cindex @code{umadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4767 @item @samp{umadd@var{m}@var{n}4}
4768 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
4769 operands instead of sign-extending them.
4771 @cindex @code{ssmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4772 @item @samp{ssmadd@var{m}@var{n}4}
4773 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
4774 signed-saturating.
4776 @cindex @code{usmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4777 @item @samp{usmadd@var{m}@var{n}4}
4778 Like @code{umadd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
4779 unsigned-saturating.
4781 @cindex @code{msub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4782 @item @samp{msub@var{m}@var{n}4}
4783 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, subtract the
4784 result from operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
4785 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
4786 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
4787 the size of @var{m}.
4789 In other words, @code{msub@var{m}@var{n}4} is like
4790 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also subtracts the result
4791 from operand 3.
4793 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
4795 @cindex @code{umsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4796 @item @samp{umsub@var{m}@var{n}4}
4797 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
4798 operands instead of sign-extending them.
4800 @cindex @code{ssmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4801 @item @samp{ssmsub@var{m}@var{n}4}
4802 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
4803 signed-saturating.
4805 @cindex @code{usmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4806 @item @samp{usmsub@var{m}@var{n}4}
4807 Like @code{umsub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
4808 unsigned-saturating.
4810 @cindex @code{divmod@var{m}4} instruction pattern
4811 @item @samp{divmod@var{m}4}
4812 Signed division that produces both a quotient and a remainder.
4813 Operand 1 is divided by operand 2 to produce a quotient stored
4814 in operand 0 and a remainder stored in operand 3.
4816 For machines with an instruction that produces both a quotient and a
4817 remainder, provide a pattern for @samp{divmod@var{m}4} but do not
4818 provide patterns for @samp{div@var{m}3} and @samp{mod@var{m}3}.  This
4819 allows optimization in the relatively common case when both the quotient
4820 and remainder are computed.
4822 If an instruction that just produces a quotient or just a remainder
4823 exists and is more efficient than the instruction that produces both,
4824 write the output routine of @samp{divmod@var{m}4} to call
4825 @code{find_reg_note} and look for a @code{REG_UNUSED} note on the
4826 quotient or remainder and generate the appropriate instruction.
4828 @cindex @code{udivmod@var{m}4} instruction pattern
4829 @item @samp{udivmod@var{m}4}
4830 Similar, but does unsigned division.
4832 @anchor{shift patterns}
4833 @cindex @code{ashl@var{m}3} instruction pattern
4834 @cindex @code{ssashl@var{m}3} instruction pattern
4835 @cindex @code{usashl@var{m}3} instruction pattern
4836 @item @samp{ashl@var{m}3}, @samp{ssashl@var{m}3}, @samp{usashl@var{m}3}
4837 Arithmetic-shift operand 1 left by a number of bits specified by operand
4838 2, and store the result in operand 0.  Here @var{m} is the mode of
4839 operand 0 and operand 1; operand 2's mode is specified by the
4840 instruction pattern, and the compiler will convert the operand to that
4841 mode before generating the instruction.  The meaning of out-of-range shift
4842 counts can optionally be specified by @code{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.
4843 @xref{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.  Operand 2 is always a scalar type.
4845 @cindex @code{ashr@var{m}3} instruction pattern
4846 @cindex @code{lshr@var{m}3} instruction pattern
4847 @cindex @code{rotl@var{m}3} instruction pattern
4848 @cindex @code{rotr@var{m}3} instruction pattern
4849 @item @samp{ashr@var{m}3}, @samp{lshr@var{m}3}, @samp{rotl@var{m}3}, @samp{rotr@var{m}3}
4850 Other shift and rotate instructions, analogous to the
4851 @code{ashl@var{m}3} instructions.  Operand 2 is always a scalar type.
4853 @cindex @code{vashl@var{m}3} instruction pattern
4854 @cindex @code{vashr@var{m}3} instruction pattern
4855 @cindex @code{vlshr@var{m}3} instruction pattern
4856 @cindex @code{vrotl@var{m}3} instruction pattern
4857 @cindex @code{vrotr@var{m}3} instruction pattern
4858 @item @samp{vashl@var{m}3}, @samp{vashr@var{m}3}, @samp{vlshr@var{m}3}, @samp{vrotl@var{m}3}, @samp{vrotr@var{m}3}
4859 Vector shift and rotate instructions that take vectors as operand 2
4860 instead of a scalar type.
4862 @cindex @code{bswap@var{m}2} instruction pattern
4863 @item @samp{bswap@var{m}2}
4864 Reverse the order of bytes of operand 1 and store the result in operand 0.
4866 @cindex @code{neg@var{m}2} instruction pattern
4867 @cindex @code{ssneg@var{m}2} instruction pattern
4868 @cindex @code{usneg@var{m}2} instruction pattern
4869 @item @samp{neg@var{m}2}, @samp{ssneg@var{m}2}, @samp{usneg@var{m}2}
4870 Negate operand 1 and store the result in operand 0.
4872 @cindex @code{abs@var{m}2} instruction pattern
4873 @item @samp{abs@var{m}2}
4874 Store the absolute value of operand 1 into operand 0.
4876 @cindex @code{sqrt@var{m}2} instruction pattern
4877 @item @samp{sqrt@var{m}2}
4878 Store the square root of operand 1 into operand 0.
4880 The @code{sqrt} built-in function of C always uses the mode which
4881 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sqrtf}
4882 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4883 type @code{float}.
4885 @cindex @code{fmod@var{m}3} instruction pattern
4886 @item @samp{fmod@var{m}3}
4887 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
4888 operand 0, rounded towards zero to an integer.
4890 The @code{fmod} built-in function of C always uses the mode which
4891 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{fmodf}
4892 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4893 type @code{float}.
4895 @cindex @code{remainder@var{m}3} instruction pattern
4896 @item @samp{remainder@var{m}3}
4897 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
4898 operand 0, rounded to the nearest integer.
4900 The @code{remainder} built-in function of C always uses the mode
4901 which corresponds to the C data type @code{double} and the
4902 @code{remainderf} built-in function uses the mode which corresponds
4903 to the C data type @code{float}.
4905 @cindex @code{cos@var{m}2} instruction pattern
4906 @item @samp{cos@var{m}2}
4907 Store the cosine of operand 1 into operand 0.
4909 The @code{cos} built-in function of C always uses the mode which
4910 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{cosf}
4911 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4912 type @code{float}.
4914 @cindex @code{sin@var{m}2} instruction pattern
4915 @item @samp{sin@var{m}2}
4916 Store the sine of operand 1 into operand 0.
4918 The @code{sin} built-in function of C always uses the mode which
4919 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sinf}
4920 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4921 type @code{float}.
4923 @cindex @code{sincos@var{m}3} instruction pattern
4924 @item @samp{sincos@var{m}3}
4925 Store the cosine of operand 2 into operand 0 and the sine of
4926 operand 2 into operand 1.
4928 The @code{sin} and @code{cos} built-in functions of C always use the
4929 mode which corresponds to the C data type @code{double} and the
4930 @code{sinf} and @code{cosf} built-in function use the mode which
4931 corresponds to the C data type @code{float}.
4932 Targets that can calculate the sine and cosine simultaneously can
4933 implement this pattern as opposed to implementing individual
4934 @code{sin@var{m}2} and @code{cos@var{m}2} patterns.  The @code{sin}
4935 and @code{cos} built-in functions will then be expanded to the
4936 @code{sincos@var{m}3} pattern, with one of the output values
4937 left unused.
4939 @cindex @code{exp@var{m}2} instruction pattern
4940 @item @samp{exp@var{m}2}
4941 Store the exponential of operand 1 into operand 0.
4943 The @code{exp} built-in function of C always uses the mode which
4944 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{expf}
4945 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4946 type @code{float}.
4948 @cindex @code{log@var{m}2} instruction pattern
4949 @item @samp{log@var{m}2}
4950 Store the natural logarithm of operand 1 into operand 0.
4952 The @code{log} built-in function of C always uses the mode which
4953 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{logf}
4954 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4955 type @code{float}.
4957 @cindex @code{pow@var{m}3} instruction pattern
4958 @item @samp{pow@var{m}3}
4959 Store the value of operand 1 raised to the exponent operand 2
4960 into operand 0.
4962 The @code{pow} built-in function of C always uses the mode which
4963 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{powf}
4964 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4965 type @code{float}.
4967 @cindex @code{atan2@var{m}3} instruction pattern
4968 @item @samp{atan2@var{m}3}
4969 Store the arc tangent (inverse tangent) of operand 1 divided by
4970 operand 2 into operand 0, using the signs of both arguments to
4971 determine the quadrant of the result.
4973 The @code{atan2} built-in function of C always uses the mode which
4974 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{atan2f}
4975 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4976 type @code{float}.
4978 @cindex @code{floor@var{m}2} instruction pattern
4979 @item @samp{floor@var{m}2}
4980 Store the largest integral value not greater than argument.
4982 The @code{floor} built-in function of C always uses the mode which
4983 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{floorf}
4984 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4985 type @code{float}.
4987 @cindex @code{btrunc@var{m}2} instruction pattern
4988 @item @samp{btrunc@var{m}2}
4989 Store the argument rounded to integer towards zero.
4991 The @code{trunc} built-in function of C always uses the mode which
4992 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{truncf}
4993 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4994 type @code{float}.
4996 @cindex @code{round@var{m}2} instruction pattern
4997 @item @samp{round@var{m}2}
4998 Store the argument rounded to integer away from zero.
5000 The @code{round} built-in function of C always uses the mode which
5001 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{roundf}
5002 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5003 type @code{float}.
5005 @cindex @code{ceil@var{m}2} instruction pattern
5006 @item @samp{ceil@var{m}2}
5007 Store the argument rounded to integer away from zero.
5009 The @code{ceil} built-in function of C always uses the mode which
5010 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{ceilf}
5011 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5012 type @code{float}.
5014 @cindex @code{nearbyint@var{m}2} instruction pattern
5015 @item @samp{nearbyint@var{m}2}
5016 Store the argument rounded according to the default rounding mode
5018 The @code{nearbyint} built-in function of C always uses the mode which
5019 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{nearbyintf}
5020 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5021 type @code{float}.
5023 @cindex @code{rint@var{m}2} instruction pattern
5024 @item @samp{rint@var{m}2}
5025 Store the argument rounded according to the default rounding mode and
5026 raise the inexact exception when the result differs in value from
5027 the argument
5029 The @code{rint} built-in function of C always uses the mode which
5030 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{rintf}
5031 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5032 type @code{float}.
5034 @cindex @code{lrint@var{m}@var{n}2}
5035 @item @samp{lrint@var{m}@var{n}2}
5036 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5037 point mode @var{n} as a signed number according to the current
5038 rounding mode and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
5040 @cindex @code{lround@var{m}@var{n}2}
5041 @item @samp{lround@var{m}@var{n}2}
5042 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5043 point mode @var{n} as a signed number rounding to nearest and away
5044 from zero and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
5046 @cindex @code{lfloor@var{m}@var{n}2}
5047 @item @samp{lfloor@var{m}@var{n}2}
5048 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5049 point mode @var{n} as a signed number rounding down and store in
5050 operand 0 (which has mode @var{n}).
5052 @cindex @code{lceil@var{m}@var{n}2}
5053 @item @samp{lceil@var{m}@var{n}2}
5054 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5055 point mode @var{n} as a signed number rounding up and store in
5056 operand 0 (which has mode @var{n}).
5058 @cindex @code{copysign@var{m}3} instruction pattern
5059 @item @samp{copysign@var{m}3}
5060 Store a value with the magnitude of operand 1 and the sign of operand
5061 2 into operand 0.
5063 The @code{copysign} built-in function of C always uses the mode which
5064 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{copysignf}
5065 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5066 type @code{float}.
5068 @cindex @code{ffs@var{m}2} instruction pattern
5069 @item @samp{ffs@var{m}2}
5070 Store into operand 0 one plus the index of the least significant 1-bit
5071 of operand 1.  If operand 1 is zero, store zero.  @var{m} is the mode
5072 of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
5073 pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
5074 generating the instruction.
5076 The @code{ffs} built-in function of C always uses the mode which
5077 corresponds to the C data type @code{int}.
5079 @cindex @code{clz@var{m}2} instruction pattern
5080 @item @samp{clz@var{m}2}
5081 Store into operand 0 the number of leading 0-bits in @var{x}, starting
5082 at the most significant bit position.  If @var{x} is 0, the
5083 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
5084 the result is undefined or has a useful value.
5085 @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode is
5086 specified by the instruction pattern, and the compiler will convert the
5087 operand to that mode before generating the instruction.
5089 @cindex @code{ctz@var{m}2} instruction pattern
5090 @item @samp{ctz@var{m}2}
5091 Store into operand 0 the number of trailing 0-bits in @var{x}, starting
5092 at the least significant bit position.  If @var{x} is 0, the
5093 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
5094 the result is undefined or has a useful value.
5095 @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode is
5096 specified by the instruction pattern, and the compiler will convert the
5097 operand to that mode before generating the instruction.
5099 @cindex @code{popcount@var{m}2} instruction pattern
5100 @item @samp{popcount@var{m}2}
5101 Store into operand 0 the number of 1-bits in @var{x}.  @var{m} is the
5102 mode of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
5103 pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
5104 generating the instruction.
5106 @cindex @code{parity@var{m}2} instruction pattern
5107 @item @samp{parity@var{m}2}
5108 Store into operand 0 the parity of @var{x}, i.e.@: the number of 1-bits
5109 in @var{x} modulo 2.  @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode
5110 is specified by the instruction pattern, and the compiler will convert
5111 the operand to that mode before generating the instruction.
5113 @cindex @code{one_cmpl@var{m}2} instruction pattern
5114 @item @samp{one_cmpl@var{m}2}
5115 Store the bitwise-complement of operand 1 into operand 0.
5117 @cindex @code{movmem@var{m}} instruction pattern
5118 @item @samp{movmem@var{m}}
5119 Block move instruction.  The destination and source blocks of memory
5120 are the first two operands, and both are @code{mem:BLK}s with an
5121 address in mode @code{Pmode}.
5123 The number of bytes to move is the third operand, in mode @var{m}.
5124 Usually, you specify @code{word_mode} for @var{m}.  However, if you can
5125 generate better code knowing the range of valid lengths is smaller than
5126 those representable in a full word, you should provide a pattern with a
5127 mode corresponding to the range of values you can handle efficiently
5128 (e.g., @code{QImode} for values in the range 0--127; note we avoid numbers
5129 that appear negative) and also a pattern with @code{word_mode}.
5131 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
5132 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
5133 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
5134 it may provide the value 4 for this operand.
5136 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
5137 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
5138 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
5139 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
5140 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
5142 Descriptions of multiple @code{movmem@var{m}} patterns can only be
5143 beneficial if the patterns for smaller modes have fewer restrictions
5144 on their first, second and fourth operands.  Note that the mode @var{m}
5145 in @code{movmem@var{m}} does not impose any restriction on the mode of
5146 individually moved data units in the block.
5148 These patterns need not give special consideration to the possibility
5149 that the source and destination strings might overlap.
5151 @cindex @code{movstr} instruction pattern
5152 @item @samp{movstr}
5153 String copy instruction, with @code{stpcpy} semantics.  Operand 0 is
5154 an output operand in mode @code{Pmode}.  The addresses of the
5155 destination and source strings are operands 1 and 2, and both are
5156 @code{mem:BLK}s with addresses in mode @code{Pmode}.  The execution of
5157 the expansion of this pattern should store in operand 0 the address in
5158 which the @code{NUL} terminator was stored in the destination string.
5160 @cindex @code{setmem@var{m}} instruction pattern
5161 @item @samp{setmem@var{m}}
5162 Block set instruction.  The destination string is the first operand,
5163 given as a @code{mem:BLK} whose address is in mode @code{Pmode}.  The
5164 number of bytes to set is the second operand, in mode @var{m}.  The value to
5165 initialize the memory with is the third operand. Targets that only support the
5166 clearing of memory should reject any value that is not the constant 0.  See
5167 @samp{movmem@var{m}} for a discussion of the choice of mode.
5169 The fourth operand is the known alignment of the destination, in the form
5170 of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the compiler knows that the
5171 destination is word-aligned, it may provide the value 4 for this
5172 operand.
5174 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
5175 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
5176 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
5177 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
5178 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
5180 The use for multiple @code{setmem@var{m}} is as for @code{movmem@var{m}}.
5182 @cindex @code{cmpstrn@var{m}} instruction pattern
5183 @item @samp{cmpstrn@var{m}}
5184 String compare instruction, with five operands.  Operand 0 is the output;
5185 it has mode @var{m}.  The remaining four operands are like the operands
5186 of @samp{movmem@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
5187 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
5188 string.  The instruction is not allowed to prefetch more than one byte
5189 at a time since either string may end in the first byte and reading past
5190 that may access an invalid page or segment and cause a fault.  The
5191 comparison terminates early if the fetched bytes are different or if
5192 they are equal to zero.  The effect of the instruction is to store a
5193 value in operand 0 whose sign indicates the result of the comparison.
5195 @cindex @code{cmpstr@var{m}} instruction pattern
5196 @item @samp{cmpstr@var{m}}
5197 String compare instruction, without known maximum length.  Operand 0 is the
5198 output; it has mode @var{m}.  The second and third operand are the blocks of
5199 memory to be compared; both are @code{mem:BLK} with an address in mode
5200 @code{Pmode}.
5202 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
5203 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
5204 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
5205 it may provide the value 4 for this operand.
5207 The two memory blocks specified are compared byte by byte in lexicographic
5208 order starting at the beginning of each string.  The instruction is not allowed
5209 to prefetch more than one byte at a time since either string may end in the
5210 first byte and reading past that may access an invalid page or segment and
5211 cause a fault.  The comparison will terminate when the fetched bytes
5212 are different or if they are equal to zero.  The effect of the
5213 instruction is to store a value in operand 0 whose sign indicates the
5214 result of the comparison.
5216 @cindex @code{cmpmem@var{m}} instruction pattern
5217 @item @samp{cmpmem@var{m}}
5218 Block compare instruction, with five operands like the operands
5219 of @samp{cmpstr@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
5220 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
5221 block.  Unlike @samp{cmpstr@var{m}} the instruction can prefetch
5222 any bytes in the two memory blocks.  Also unlike @samp{cmpstr@var{m}}
5223 the comparison will not stop if both bytes are zero.  The effect of
5224 the instruction is to store a value in operand 0 whose sign indicates
5225 the result of the comparison.
5227 @cindex @code{strlen@var{m}} instruction pattern
5228 @item @samp{strlen@var{m}}
5229 Compute the length of a string, with three operands.
5230 Operand 0 is the result (of mode @var{m}), operand 1 is
5231 a @code{mem} referring to the first character of the string,
5232 operand 2 is the character to search for (normally zero),
5233 and operand 3 is a constant describing the known alignment
5234 of the beginning of the string.
5236 @cindex @code{float@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5237 @item @samp{float@var{m}@var{n}2}
5238 Convert signed integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m}) to
5239 floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
5240 @var{n}).
5242 @cindex @code{floatuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5243 @item @samp{floatuns@var{m}@var{n}2}
5244 Convert unsigned integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m})
5245 to floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
5246 @var{n}).
5248 @cindex @code{fix@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5249 @item @samp{fix@var{m}@var{n}2}
5250 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5251 point mode @var{n} as a signed number and store in operand 0 (which
5252 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when
5253 the value of operand 1 is an integer.
5255 If the machine description defines this pattern, it also needs to
5256 define the @code{ftrunc} pattern.
5258 @cindex @code{fixuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5259 @item @samp{fixuns@var{m}@var{n}2}
5260 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5261 point mode @var{n} as an unsigned number and store in operand 0 (which
5262 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when the
5263 value of operand 1 is an integer.
5265 @cindex @code{ftrunc@var{m}2} instruction pattern
5266 @item @samp{ftrunc@var{m}2}
5267 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to an
5268 integer value, still represented in floating point mode @var{m}, and
5269 store it in operand 0 (valid for floating point mode @var{m}).
5271 @cindex @code{fix_trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5272 @item @samp{fix_trunc@var{m}@var{n}2}
5273 Like @samp{fix@var{m}@var{n}2} but works for any floating point value
5274 of mode @var{m} by converting the value to an integer.
5276 @cindex @code{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5277 @item @samp{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2}
5278 Like @samp{fixuns@var{m}@var{n}2} but works for any floating point
5279 value of mode @var{m} by converting the value to an integer.
5281 @cindex @code{trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5282 @item @samp{trunc@var{m}@var{n}2}
5283 Truncate operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
5284 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
5285 point or both floating point.
5287 @cindex @code{extend@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5288 @item @samp{extend@var{m}@var{n}2}
5289 Sign-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
5290 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
5291 point or both floating point.
5293 @cindex @code{zero_extend@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5294 @item @samp{zero_extend@var{m}@var{n}2}
5295 Zero-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
5296 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
5297 point.
5299 @cindex @code{fract@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5300 @item @samp{fract@var{m}@var{n}2}
5301 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
5302 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
5303 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
5304 fixed-point to signed integer, floating-point to fixed-point,
5305 or fixed-point to floating-point.
5306 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
5308 @cindex @code{satfract@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5309 @item @samp{satfract@var{m}@var{n}2}
5310 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
5311 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
5312 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
5313 or floating-point to fixed-point.
5314 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
5315 results to the maximum or the minimum.
5317 @cindex @code{fractuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5318 @item @samp{fractuns@var{m}@var{n}2}
5319 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
5320 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
5321 could be unsigned integer to fixed-point, or
5322 fixed-point to unsigned integer.
5323 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
5325 @cindex @code{satfractuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5326 @item @samp{satfractuns@var{m}@var{n}2}
5327 Convert unsigned integer operand 1 of mode @var{m} to fixed-point mode
5328 @var{n} and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
5329 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
5330 results to the maximum or the minimum.
5332 @cindex @code{extv@var{m}} instruction pattern
5333 @item @samp{extv@var{m}}
5334 Extract a bit-field from register operand 1, sign-extend it, and store
5335 it in operand 0.  Operand 2 specifies the width of the field in bits
5336 and operand 3 the starting bit, which counts from the most significant
5337 bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN} is true and from the least significant bit
5338 otherwise.
5340 Operands 0 and 1 both have mode @var{m}.  Operands 2 and 3 have a
5341 target-specific mode.
5343 @cindex @code{extvmisalign@var{m}} instruction pattern
5344 @item @samp{extvmisalign@var{m}}
5345 Extract a bit-field from memory operand 1, sign extend it, and store
5346 it in operand 0.  Operand 2 specifies the width in bits and operand 3
5347 the starting bit.  The starting bit is always somewhere in the first byte of
5348 operand 1; it counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
5349 is true and from the least significant bit otherwise.
5351 Operand 0 has mode @var{m} while operand 1 has @code{BLK} mode.
5352 Operands 2 and 3 have a target-specific mode.
5354 The instruction must not read beyond the last byte of the bit-field.
5356 @cindex @code{extzv@var{m}} instruction pattern
5357 @item @samp{extzv@var{m}}
5358 Like @samp{extv@var{m}} except that the bit-field value is zero-extended.
5360 @cindex @code{extzvmisalign@var{m}} instruction pattern
5361 @item @samp{extzvmisalign@var{m}}
5362 Like @samp{extvmisalign@var{m}} except that the bit-field value is
5363 zero-extended.
5365 @cindex @code{insv@var{m}} instruction pattern
5366 @item @samp{insv@var{m}}
5367 Insert operand 3 into a bit-field of register operand 0.  Operand 1
5368 specifies the width of the field in bits and operand 2 the starting bit,
5369 which counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
5370 is true and from the least significant bit otherwise.
5372 Operands 0 and 3 both have mode @var{m}.  Operands 1 and 2 have a
5373 target-specific mode.
5375 @cindex @code{insvmisalign@var{m}} instruction pattern
5376 @item @samp{insvmisalign@var{m}}
5377 Insert operand 3 into a bit-field of memory operand 0.  Operand 1
5378 specifies the width of the field in bits and operand 2 the starting bit.
5379 The starting bit is always somewhere in the first byte of operand 0;
5380 it counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
5381 is true and from the least significant bit otherwise.
5383 Operand 3 has mode @var{m} while operand 0 has @code{BLK} mode.
5384 Operands 1 and 2 have a target-specific mode.
5386 The instruction must not read or write beyond the last byte of the bit-field.
5388 @cindex @code{extv} instruction pattern
5389 @item @samp{extv}
5390 Extract a bit-field from operand 1 (a register or memory operand), where
5391 operand 2 specifies the width in bits and operand 3 the starting bit,
5392 and store it in operand 0.  Operand 0 must have mode @code{word_mode}.
5393 Operand 1 may have mode @code{byte_mode} or @code{word_mode}; often
5394 @code{word_mode} is allowed only for registers.  Operands 2 and 3 must
5395 be valid for @code{word_mode}.
5397 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
5398 for operands 2 and 3 and the constant is never zero for operand 2.
5400 The bit-field value is sign-extended to a full word integer
5401 before it is stored in operand 0.
5403 This pattern is deprecated; please use @samp{extv@var{m}} and
5404 @code{extvmisalign@var{m}} instead.
5406 @cindex @code{extzv} instruction pattern
5407 @item @samp{extzv}
5408 Like @samp{extv} except that the bit-field value is zero-extended.
5410 This pattern is deprecated; please use @samp{extzv@var{m}} and
5411 @code{extzvmisalign@var{m}} instead.
5413 @cindex @code{insv} instruction pattern
5414 @item @samp{insv}
5415 Store operand 3 (which must be valid for @code{word_mode}) into a
5416 bit-field in operand 0, where operand 1 specifies the width in bits and
5417 operand 2 the starting bit.  Operand 0 may have mode @code{byte_mode} or
5418 @code{word_mode}; often @code{word_mode} is allowed only for registers.
5419 Operands 1 and 2 must be valid for @code{word_mode}.
5421 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
5422 for operands 1 and 2 and the constant is never zero for operand 1.
5424 This pattern is deprecated; please use @samp{insv@var{m}} and
5425 @code{insvmisalign@var{m}} instead.
5427 @cindex @code{mov@var{mode}cc} instruction pattern
5428 @item @samp{mov@var{mode}cc}
5429 Conditionally move operand 2 or operand 3 into operand 0 according to the
5430 comparison in operand 1.  If the comparison is true, operand 2 is moved
5431 into operand 0, otherwise operand 3 is moved.
5433 The mode of the operands being compared need not be the same as the operands
5434 being moved.  Some machines, sparc64 for example, have instructions that
5435 conditionally move an integer value based on the floating point condition
5436 codes and vice versa.
5438 If the machine does not have conditional move instructions, do not
5439 define these patterns.
5441 @cindex @code{add@var{mode}cc} instruction pattern
5442 @item @samp{add@var{mode}cc}
5443 Similar to @samp{mov@var{mode}cc} but for conditional addition.  Conditionally
5444 move operand 2 or (operands 2 + operand 3) into operand 0 according to the
5445 comparison in operand 1.  If the comparison is false, operand 2 is moved into
5446 operand 0, otherwise (operand 2 + operand 3) is moved.
5448 @cindex @code{cstore@var{mode}4} instruction pattern
5449 @item @samp{cstore@var{mode}4}
5450 Store zero or nonzero in operand 0 according to whether a comparison
5451 is true.  Operand 1 is a comparison operator.  Operand 2 and operand 3
5452 are the first and second operand of the comparison, respectively.
5453 You specify the mode that operand 0 must have when you write the
5454 @code{match_operand} expression.  The compiler automatically sees which
5455 mode you have used and supplies an operand of that mode.
5457 The value stored for a true condition must have 1 as its low bit, or
5458 else must be negative.  Otherwise the instruction is not suitable and
5459 you should omit it from the machine description.  You describe to the
5460 compiler exactly which value is stored by defining the macro
5461 @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}).  If a description cannot be
5462 found that can be used for all the possible comparison operators, you
5463 should pick one and use a @code{define_expand} to map all results
5464 onto the one you chose.
5466 These operations may @code{FAIL}, but should do so only in relatively
5467 uncommon cases; if they would @code{FAIL} for common cases involving
5468 integer comparisons, it is best to restrict the predicates to not
5469 allow these operands.  Likewise if a given comparison operator will
5470 always fail, independent of the operands (for floating-point modes, the
5471 @code{ordered_comparison_operator} predicate is often useful in this case).
5473 If this pattern is omitted, the compiler will generate a conditional
5474 branch---for example, it may copy a constant one to the target and branching
5475 around an assignment of zero to the target---or a libcall.  If the predicate
5476 for operand 1 only rejects some operators, it will also try reordering the
5477 operands and/or inverting the result value (e.g.@: by an exclusive OR).
5478 These possibilities could be cheaper or equivalent to the instructions
5479 used for the @samp{cstore@var{mode}4} pattern followed by those required
5480 to convert a positive result from @code{STORE_FLAG_VALUE} to 1; in this
5481 case, you can and should make operand 1's predicate reject some operators
5482 in the @samp{cstore@var{mode}4} pattern, or remove the pattern altogether
5483 from the machine description.
5485 @cindex @code{cbranch@var{mode}4} instruction pattern
5486 @item @samp{cbranch@var{mode}4}
5487 Conditional branch instruction combined with a compare instruction.
5488 Operand 0 is a comparison operator.  Operand 1 and operand 2 are the
5489 first and second operands of the comparison, respectively.  Operand 3
5490 is a @code{label_ref} that refers to the label to jump to.
5492 @cindex @code{jump} instruction pattern
5493 @item @samp{jump}
5494 A jump inside a function; an unconditional branch.  Operand 0 is the
5495 @code{label_ref} of the label to jump to.  This pattern name is mandatory
5496 on all machines.
5498 @cindex @code{call} instruction pattern
5499 @item @samp{call}
5500 Subroutine call instruction returning no value.  Operand 0 is the
5501 function to call; operand 1 is the number of bytes of arguments pushed
5502 as a @code{const_int}; operand 2 is the number of registers used as
5503 operands.
5505 On most machines, operand 2 is not actually stored into the RTL
5506 pattern.  It is supplied for the sake of some RISC machines which need
5507 to put this information into the assembler code; they can put it in
5508 the RTL instead of operand 1.
5510 Operand 0 should be a @code{mem} RTX whose address is the address of the
5511 function.  Note, however, that this address can be a @code{symbol_ref}
5512 expression even if it would not be a legitimate memory address on the
5513 target machine.  If it is also not a valid argument for a call
5514 instruction, the pattern for this operation should be a
5515 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) that places the
5516 address into a register and uses that register in the call instruction.
5518 @cindex @code{call_value} instruction pattern
5519 @item @samp{call_value}
5520 Subroutine call instruction returning a value.  Operand 0 is the hard
5521 register in which the value is returned.  There are three more
5522 operands, the same as the three operands of the @samp{call}
5523 instruction (but with numbers increased by one).
5525 Subroutines that return @code{BLKmode} objects use the @samp{call}
5526 insn.
5528 @cindex @code{call_pop} instruction pattern
5529 @cindex @code{call_value_pop} instruction pattern
5530 @item @samp{call_pop}, @samp{call_value_pop}
5531 Similar to @samp{call} and @samp{call_value}, except used if defined and
5532 if @code{RETURN_POPS_ARGS} is nonzero.  They should emit a @code{parallel}
5533 that contains both the function call and a @code{set} to indicate the
5534 adjustment made to the frame pointer.
5536 For machines where @code{RETURN_POPS_ARGS} can be nonzero, the use of these
5537 patterns increases the number of functions for which the frame pointer
5538 can be eliminated, if desired.
5540 @cindex @code{untyped_call} instruction pattern
5541 @item @samp{untyped_call}
5542 Subroutine call instruction returning a value of any type.  Operand 0 is
5543 the function to call; operand 1 is a memory location where the result of
5544 calling the function is to be stored; operand 2 is a @code{parallel}
5545 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
5546 the saving of a function return value into the result block.
5548 This instruction pattern should be defined to support
5549 @code{__builtin_apply} on machines where special instructions are needed
5550 to call a subroutine with arbitrary arguments or to save the value
5551 returned.  This instruction pattern is required on machines that have
5552 multiple registers that can hold a return value
5553 (i.e.@: @code{FUNCTION_VALUE_REGNO_P} is true for more than one register).
5555 @cindex @code{return} instruction pattern
5556 @item @samp{return}
5557 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
5558 defined only if a single instruction can do all the work of returning
5559 from a function.
5561 Like the @samp{mov@var{m}} patterns, this pattern is also used after the
5562 RTL generation phase.  In this case it is to support machines where
5563 multiple instructions are usually needed to return from a function, but
5564 some class of functions only requires one instruction to implement a
5565 return.  Normally, the applicable functions are those which do not need
5566 to save any registers or allocate stack space.
5568 It is valid for this pattern to expand to an instruction using
5569 @code{simple_return} if no epilogue is required.
5571 @cindex @code{simple_return} instruction pattern
5572 @item @samp{simple_return}
5573 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
5574 defined only if a single instruction can do all the work of returning
5575 from a function on a path where no epilogue is required.  This pattern
5576 is very similar to the @code{return} instruction pattern, but it is emitted
5577 only by the shrink-wrapping optimization on paths where the function
5578 prologue has not been executed, and a function return should occur without
5579 any of the effects of the epilogue.  Additional uses may be introduced on
5580 paths where both the prologue and the epilogue have executed.
5582 @findex reload_completed
5583 @findex leaf_function_p
5584 For such machines, the condition specified in this pattern should only
5585 be true when @code{reload_completed} is nonzero and the function's
5586 epilogue would only be a single instruction.  For machines with register
5587 windows, the routine @code{leaf_function_p} may be used to determine if
5588 a register window push is required.
5590 Machines that have conditional return instructions should define patterns
5591 such as
5593 @smallexample
5594 (define_insn ""
5595   [(set (pc)
5596         (if_then_else (match_operator
5597                          0 "comparison_operator"
5598                          [(cc0) (const_int 0)])
5599                       (return)
5600                       (pc)))]
5601   "@var{condition}"
5602   "@dots{}")
5603 @end smallexample
5605 where @var{condition} would normally be the same condition specified on the
5606 named @samp{return} pattern.
5608 @cindex @code{untyped_return} instruction pattern
5609 @item @samp{untyped_return}
5610 Untyped subroutine return instruction.  This instruction pattern should
5611 be defined to support @code{__builtin_return} on machines where special
5612 instructions are needed to return a value of any type.
5614 Operand 0 is a memory location where the result of calling a function
5615 with @code{__builtin_apply} is stored; operand 1 is a @code{parallel}
5616 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
5617 the restoring of a function return value from the result block.
5619 @cindex @code{nop} instruction pattern
5620 @item @samp{nop}
5621 No-op instruction.  This instruction pattern name should always be defined
5622 to output a no-op in assembler code.  @code{(const_int 0)} will do as an
5623 RTL pattern.
5625 @cindex @code{indirect_jump} instruction pattern
5626 @item @samp{indirect_jump}
5627 An instruction to jump to an address which is operand zero.
5628 This pattern name is mandatory on all machines.
5630 @cindex @code{casesi} instruction pattern
5631 @item @samp{casesi}
5632 Instruction to jump through a dispatch table, including bounds checking.
5633 This instruction takes five operands:
5635 @enumerate
5636 @item
5637 The index to dispatch on, which has mode @code{SImode}.
5639 @item
5640 The lower bound for indices in the table, an integer constant.
5642 @item
5643 The total range of indices in the table---the largest index
5644 minus the smallest one (both inclusive).
5646 @item
5647 A label that precedes the table itself.
5649 @item
5650 A label to jump to if the index has a value outside the bounds.
5651 @end enumerate
5653 The table is an @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} inside of a
5654 @code{jump_table_data}.  The number of elements in the table is one plus the
5655 difference between the upper bound and the lower bound.
5657 @cindex @code{tablejump} instruction pattern
5658 @item @samp{tablejump}
5659 Instruction to jump to a variable address.  This is a low-level
5660 capability which can be used to implement a dispatch table when there
5661 is no @samp{casesi} pattern.
5663 This pattern requires two operands: the address or offset, and a label
5664 which should immediately precede the jump table.  If the macro
5665 @code{CASE_VECTOR_PC_RELATIVE} evaluates to a nonzero value then the first
5666 operand is an offset which counts from the address of the table; otherwise,
5667 it is an absolute address to jump to.  In either case, the first operand has
5668 mode @code{Pmode}.
5670 The @samp{tablejump} insn is always the last insn before the jump
5671 table it uses.  Its assembler code normally has no need to use the
5672 second operand, but you should incorporate it in the RTL pattern so
5673 that the jump optimizer will not delete the table as unreachable code.
5676 @cindex @code{decrement_and_branch_until_zero} instruction pattern
5677 @item @samp{decrement_and_branch_until_zero}
5678 Conditional branch instruction that decrements a register and
5679 jumps if the register is nonzero.  Operand 0 is the register to
5680 decrement and test; operand 1 is the label to jump to if the
5681 register is nonzero.  @xref{Looping Patterns}.
5683 This optional instruction pattern is only used by the combiner,
5684 typically for loops reversed by the loop optimizer when strength
5685 reduction is enabled.
5687 @cindex @code{doloop_end} instruction pattern
5688 @item @samp{doloop_end}
5689 Conditional branch instruction that decrements a register and jumps if
5690 the register is nonzero.  This instruction takes five operands: Operand
5691 0 is the register to decrement and test; operand 1 is the number of loop
5692 iterations as a @code{const_int} or @code{const0_rtx} if this cannot be
5693 determined until run-time; operand 2 is the actual or estimated maximum
5694 number of iterations as a @code{const_int}; operand 3 is the number of
5695 enclosed loops as a @code{const_int} (an innermost loop has a value of
5696 1); operand 4 is the label to jump to if the register is nonzero;
5697 operand 5 is const1_rtx if the loop in entered at its top, const0_rtx
5698 otherwise.
5699 @xref{Looping Patterns}.
5701 This optional instruction pattern should be defined for machines with
5702 low-overhead looping instructions as the loop optimizer will try to
5703 modify suitable loops to utilize it.  If nested low-overhead looping is
5704 not supported, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
5705 and make the pattern fail if operand 3 is not @code{const1_rtx}.
5706 Similarly, if the actual or estimated maximum number of iterations is
5707 too large for this instruction, make it fail.
5709 @cindex @code{doloop_begin} instruction pattern
5710 @item @samp{doloop_begin}
5711 Companion instruction to @code{doloop_end} required for machines that
5712 need to perform some initialization, such as loading special registers
5713 used by a low-overhead looping instruction.  If initialization insns do
5714 not always need to be emitted, use a @code{define_expand}
5715 (@pxref{Expander Definitions}) and make it fail.
5718 @cindex @code{canonicalize_funcptr_for_compare} instruction pattern
5719 @item @samp{canonicalize_funcptr_for_compare}
5720 Canonicalize the function pointer in operand 1 and store the result
5721 into operand 0.
5723 Operand 0 is always a @code{reg} and has mode @code{Pmode}; operand 1
5724 may be a @code{reg}, @code{mem}, @code{symbol_ref}, @code{const_int}, etc
5725 and also has mode @code{Pmode}.
5727 Canonicalization of a function pointer usually involves computing
5728 the address of the function which would be called if the function
5729 pointer were used in an indirect call.
5731 Only define this pattern if function pointers on the target machine
5732 can have different values but still call the same function when
5733 used in an indirect call.
5735 @cindex @code{save_stack_block} instruction pattern
5736 @cindex @code{save_stack_function} instruction pattern
5737 @cindex @code{save_stack_nonlocal} instruction pattern
5738 @cindex @code{restore_stack_block} instruction pattern
5739 @cindex @code{restore_stack_function} instruction pattern
5740 @cindex @code{restore_stack_nonlocal} instruction pattern
5741 @item @samp{save_stack_block}
5742 @itemx @samp{save_stack_function}
5743 @itemx @samp{save_stack_nonlocal}
5744 @itemx @samp{restore_stack_block}
5745 @itemx @samp{restore_stack_function}
5746 @itemx @samp{restore_stack_nonlocal}
5747 Most machines save and restore the stack pointer by copying it to or
5748 from an object of mode @code{Pmode}.  Do not define these patterns on
5749 such machines.
5751 Some machines require special handling for stack pointer saves and
5752 restores.  On those machines, define the patterns corresponding to the
5753 non-standard cases by using a @code{define_expand} (@pxref{Expander
5754 Definitions}) that produces the required insns.  The three types of
5755 saves and restores are:
5757 @enumerate
5758 @item
5759 @samp{save_stack_block} saves the stack pointer at the start of a block
5760 that allocates a variable-sized object, and @samp{restore_stack_block}
5761 restores the stack pointer when the block is exited.
5763 @item
5764 @samp{save_stack_function} and @samp{restore_stack_function} do a
5765 similar job for the outermost block of a function and are used when the
5766 function allocates variable-sized objects or calls @code{alloca}.  Only
5767 the epilogue uses the restored stack pointer, allowing a simpler save or
5768 restore sequence on some machines.
5770 @item
5771 @samp{save_stack_nonlocal} is used in functions that contain labels
5772 branched to by nested functions.  It saves the stack pointer in such a
5773 way that the inner function can use @samp{restore_stack_nonlocal} to
5774 restore the stack pointer.  The compiler generates code to restore the
5775 frame and argument pointer registers, but some machines require saving
5776 and restoring additional data such as register window information or
5777 stack backchains.  Place insns in these patterns to save and restore any
5778 such required data.
5779 @end enumerate
5781 When saving the stack pointer, operand 0 is the save area and operand 1
5782 is the stack pointer.  The mode used to allocate the save area defaults
5783 to @code{Pmode} but you can override that choice by defining the
5784 @code{STACK_SAVEAREA_MODE} macro (@pxref{Storage Layout}).  You must
5785 specify an integral mode, or @code{VOIDmode} if no save area is needed
5786 for a particular type of save (either because no save is needed or
5787 because a machine-specific save area can be used).  Operand 0 is the
5788 stack pointer and operand 1 is the save area for restore operations.  If
5789 @samp{save_stack_block} is defined, operand 0 must not be
5790 @code{VOIDmode} since these saves can be arbitrarily nested.
5792 A save area is a @code{mem} that is at a constant offset from
5793 @code{virtual_stack_vars_rtx} when the stack pointer is saved for use by
5794 nonlocal gotos and a @code{reg} in the other two cases.
5796 @cindex @code{allocate_stack} instruction pattern
5797 @item @samp{allocate_stack}
5798 Subtract (or add if @code{STACK_GROWS_DOWNWARD} is undefined) operand 1 from
5799 the stack pointer to create space for dynamically allocated data.
5801 Store the resultant pointer to this space into operand 0.  If you
5802 are allocating space from the main stack, do this by emitting a
5803 move insn to copy @code{virtual_stack_dynamic_rtx} to operand 0.
5804 If you are allocating the space elsewhere, generate code to copy the
5805 location of the space to operand 0.  In the latter case, you must
5806 ensure this space gets freed when the corresponding space on the main
5807 stack is free.
5809 Do not define this pattern if all that must be done is the subtraction.
5810 Some machines require other operations such as stack probes or
5811 maintaining the back chain.  Define this pattern to emit those
5812 operations in addition to updating the stack pointer.
5814 @cindex @code{check_stack} instruction pattern
5815 @item @samp{check_stack}
5816 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) cannot be done on your system by
5817 probing the stack, define this pattern to perform the needed check and signal
5818 an error if the stack has overflowed.  The single operand is the address in
5819 the stack farthest from the current stack pointer that you need to validate.
5820 Normally, on platforms where this pattern is needed, you would obtain the
5821 stack limit from a global or thread-specific variable or register.
5823 @cindex @code{probe_stack_address} instruction pattern
5824 @item @samp{probe_stack_address}
5825 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) can be done on your system by
5826 probing the stack but without the need to actually access it, define this
5827 pattern and signal an error if the stack has overflowed.  The single operand
5828 is the memory address in the stack that needs to be probed.
5830 @cindex @code{probe_stack} instruction pattern
5831 @item @samp{probe_stack}
5832 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) can be done on your system by
5833 probing the stack but doing it with a ``store zero'' instruction is not valid
5834 or optimal, define this pattern to do the probing differently and signal an
5835 error if the stack has overflowed.  The single operand is the memory reference
5836 in the stack that needs to be probed.
5838 @cindex @code{nonlocal_goto} instruction pattern
5839 @item @samp{nonlocal_goto}
5840 Emit code to generate a non-local goto, e.g., a jump from one function
5841 to a label in an outer function.  This pattern has four arguments,
5842 each representing a value to be used in the jump.  The first
5843 argument is to be loaded into the frame pointer, the second is
5844 the address to branch to (code to dispatch to the actual label),
5845 the third is the address of a location where the stack is saved,
5846 and the last is the address of the label, to be placed in the
5847 location for the incoming static chain.
5849 On most machines you need not define this pattern, since GCC will
5850 already generate the correct code, which is to load the frame pointer
5851 and static chain, restore the stack (using the
5852 @samp{restore_stack_nonlocal} pattern, if defined), and jump indirectly
5853 to the dispatcher.  You need only define this pattern if this code will
5854 not work on your machine.
5856 @cindex @code{nonlocal_goto_receiver} instruction pattern
5857 @item @samp{nonlocal_goto_receiver}
5858 This pattern, if defined, contains code needed at the target of a
5859 nonlocal goto after the code already generated by GCC@.  You will not
5860 normally need to define this pattern.  A typical reason why you might
5861 need this pattern is if some value, such as a pointer to a global table,
5862 must be restored when the frame pointer is restored.  Note that a nonlocal
5863 goto only occurs within a unit-of-translation, so a global table pointer
5864 that is shared by all functions of a given module need not be restored.
5865 There are no arguments.
5867 @cindex @code{exception_receiver} instruction pattern
5868 @item @samp{exception_receiver}
5869 This pattern, if defined, contains code needed at the site of an
5870 exception handler that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
5871 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
5872 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
5873 table, must be restored after control flow is branched to the handler of
5874 an exception.  There are no arguments.
5876 @cindex @code{builtin_setjmp_setup} instruction pattern
5877 @item @samp{builtin_setjmp_setup}
5878 This pattern, if defined, contains additional code needed to initialize
5879 the @code{jmp_buf}.  You will not normally need to define this pattern.
5880 A typical reason why you might need this pattern is if some value, such
5881 as a pointer to a global table, must be restored.  Though it is
5882 preferred that the pointer value be recalculated if possible (given the
5883 address of a label for instance).  The single argument is a pointer to
5884 the @code{jmp_buf}.  Note that the buffer is five words long and that
5885 the first three are normally used by the generic mechanism.
5887 @cindex @code{builtin_setjmp_receiver} instruction pattern
5888 @item @samp{builtin_setjmp_receiver}
5889 This pattern, if defined, contains code needed at the site of a
5890 built-in setjmp that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
5891 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
5892 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
5893 table, must be restored.  It takes one argument, which is the label
5894 to which builtin_longjmp transferred control; this pattern may be emitted
5895 at a small offset from that label.
5897 @cindex @code{builtin_longjmp} instruction pattern
5898 @item @samp{builtin_longjmp}
5899 This pattern, if defined, performs the entire action of the longjmp.
5900 You will not normally need to define this pattern unless you also define
5901 @code{builtin_setjmp_setup}.  The single argument is a pointer to the
5902 @code{jmp_buf}.
5904 @cindex @code{eh_return} instruction pattern
5905 @item @samp{eh_return}
5906 This pattern, if defined, affects the way @code{__builtin_eh_return},
5907 and thence the call frame exception handling library routines, are
5908 built.  It is intended to handle non-trivial actions needed along
5909 the abnormal return path.
5911 The address of the exception handler to which the function should return
5912 is passed as operand to this pattern.  It will normally need to copied by
5913 the pattern to some special register or memory location.
5914 If the pattern needs to determine the location of the target call
5915 frame in order to do so, it may use @code{EH_RETURN_STACKADJ_RTX},
5916 if defined; it will have already been assigned.
5918 If this pattern is not defined, the default action will be to simply
5919 copy the return address to @code{EH_RETURN_HANDLER_RTX}.  Either
5920 that macro or this pattern needs to be defined if call frame exception
5921 handling is to be used.
5923 @cindex @code{prologue} instruction pattern
5924 @anchor{prologue instruction pattern}
5925 @item @samp{prologue}
5926 This pattern, if defined, emits RTL for entry to a function.  The function
5927 entry is responsible for setting up the stack frame, initializing the frame
5928 pointer register, saving callee saved registers, etc.
5930 Using a prologue pattern is generally preferred over defining
5931 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_PROLOGUE} to emit assembly code for the prologue.
5933 The @code{prologue} pattern is particularly useful for targets which perform
5934 instruction scheduling.
5936 @cindex @code{window_save} instruction pattern
5937 @anchor{window_save instruction pattern}
5938 @item @samp{window_save}
5939 This pattern, if defined, emits RTL for a register window save.  It should
5940 be defined if the target machine has register windows but the window events
5941 are decoupled from calls to subroutines.  The canonical example is the SPARC
5942 architecture.
5944 @cindex @code{epilogue} instruction pattern
5945 @anchor{epilogue instruction pattern}
5946 @item @samp{epilogue}
5947 This pattern emits RTL for exit from a function.  The function
5948 exit is responsible for deallocating the stack frame, restoring callee saved
5949 registers and emitting the return instruction.
5951 Using an epilogue pattern is generally preferred over defining
5952 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_EPILOGUE} to emit assembly code for the epilogue.
5954 The @code{epilogue} pattern is particularly useful for targets which perform
5955 instruction scheduling or which have delay slots for their return instruction.
5957 @cindex @code{sibcall_epilogue} instruction pattern
5958 @item @samp{sibcall_epilogue}
5959 This pattern, if defined, emits RTL for exit from a function without the final
5960 branch back to the calling function.  This pattern will be emitted before any
5961 sibling call (aka tail call) sites.
5963 The @code{sibcall_epilogue} pattern must not clobber any arguments used for
5964 parameter passing or any stack slots for arguments passed to the current
5965 function.
5967 @cindex @code{trap} instruction pattern
5968 @item @samp{trap}
5969 This pattern, if defined, signals an error, typically by causing some
5970 kind of signal to be raised.  Among other places, it is used by the Java
5971 front end to signal `invalid array index' exceptions.
5973 @cindex @code{ctrap@var{MM}4} instruction pattern
5974 @item @samp{ctrap@var{MM}4}
5975 Conditional trap instruction.  Operand 0 is a piece of RTL which
5976 performs a comparison, and operands 1 and 2 are the arms of the
5977 comparison.  Operand 3 is the trap code, an integer.
5979 A typical @code{ctrap} pattern looks like
5981 @smallexample
5982 (define_insn "ctrapsi4"
5983   [(trap_if (match_operator 0 "trap_operator"
5984              [(match_operand 1 "register_operand")
5985               (match_operand 2 "immediate_operand")])
5986             (match_operand 3 "const_int_operand" "i"))]
5987   ""
5988   "@dots{}")
5989 @end smallexample
5991 @cindex @code{prefetch} instruction pattern
5992 @item @samp{prefetch}
5994 This pattern, if defined, emits code for a non-faulting data prefetch
5995 instruction.  Operand 0 is the address of the memory to prefetch.  Operand 1
5996 is a constant 1 if the prefetch is preparing for a write to the memory
5997 address, or a constant 0 otherwise.  Operand 2 is the expected degree of
5998 temporal locality of the data and is a value between 0 and 3, inclusive; 0
5999 means that the data has no temporal locality, so it need not be left in the
6000 cache after the access; 3 means that the data has a high degree of temporal
6001 locality and should be left in all levels of cache possible;  1 and 2 mean,
6002 respectively, a low or moderate degree of temporal locality.
6004 Targets that do not support write prefetches or locality hints can ignore
6005 the values of operands 1 and 2.
6007 @cindex @code{blockage} instruction pattern
6008 @item @samp{blockage}
6010 This pattern defines a pseudo insn that prevents the instruction
6011 scheduler and other passes from moving instructions and using register
6012 equivalences across the boundary defined by the blockage insn.
6013 This needs to be an UNSPEC_VOLATILE pattern or a volatile ASM.
6015 @cindex @code{memory_barrier} instruction pattern
6016 @item @samp{memory_barrier}
6018 If the target memory model is not fully synchronous, then this pattern
6019 should be defined to an instruction that orders both loads and stores
6020 before the instruction with respect to loads and stores after the instruction.
6021 This pattern has no operands.
6023 @cindex @code{sync_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
6024 @item @samp{sync_compare_and_swap@var{mode}}
6026 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
6027 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
6028 performed.  Operand 2 is the ``old'' value to be compared against the
6029 current contents of the memory location.  Operand 3 is the ``new'' value
6030 to store in the memory if the compare succeeds.  Operand 0 is the result
6031 of the operation; it should contain the contents of the memory
6032 before the operation.  If the compare succeeds, this should obviously be
6033 a copy of operand 2.
6035 This pattern must show that both operand 0 and operand 1 are modified.
6037 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
6038 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
6039 operation and all memory operations after the atomic operation occur
6040 after the atomic operation.
6042 For targets where the success or failure of the compare-and-swap
6043 operation is available via the status flags, it is possible to
6044 avoid a separate compare operation and issue the subsequent
6045 branch or store-flag operation immediately after the compare-and-swap.
6046 To this end, GCC will look for a @code{MODE_CC} set in the
6047 output of @code{sync_compare_and_swap@var{mode}}; if the machine
6048 description includes such a set, the target should also define special
6049 @code{cbranchcc4} and/or @code{cstorecc4} instructions.  GCC will then
6050 be able to take the destination of the @code{MODE_CC} set and pass it
6051 to the @code{cbranchcc4} or @code{cstorecc4} pattern as the first
6052 operand of the comparison (the second will be @code{(const_int 0)}).
6054 For targets where the operating system may provide support for this
6055 operation via library calls, the @code{sync_compare_and_swap_optab}
6056 may be initialized to a function with the same interface as the
6057 @code{__sync_val_compare_and_swap_@var{n}} built-in.  If the entire
6058 set of @var{__sync} builtins are supported via library calls, the
6059 target can initialize all of the optabs at once with
6060 @code{init_sync_libfuncs}.
6061 For the purposes of C++11 @code{std::atomic::is_lock_free}, it is
6062 assumed that these library calls do @emph{not} use any kind of
6063 interruptable locking.
6065 @cindex @code{sync_add@var{mode}} instruction pattern
6066 @cindex @code{sync_sub@var{mode}} instruction pattern
6067 @cindex @code{sync_ior@var{mode}} instruction pattern
6068 @cindex @code{sync_and@var{mode}} instruction pattern
6069 @cindex @code{sync_xor@var{mode}} instruction pattern
6070 @cindex @code{sync_nand@var{mode}} instruction pattern
6071 @item @samp{sync_add@var{mode}}, @samp{sync_sub@var{mode}}
6072 @itemx @samp{sync_ior@var{mode}}, @samp{sync_and@var{mode}}
6073 @itemx @samp{sync_xor@var{mode}}, @samp{sync_nand@var{mode}}
6075 These patterns emit code for an atomic operation on memory.
6076 Operand 0 is the memory on which the atomic operation is performed.
6077 Operand 1 is the second operand to the binary operator.
6079 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
6080 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
6081 operation and all memory operations after the atomic operation occur
6082 after the atomic operation.
6084 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
6085 from a compare-and-swap operation, if defined.
6087 @cindex @code{sync_old_add@var{mode}} instruction pattern
6088 @cindex @code{sync_old_sub@var{mode}} instruction pattern
6089 @cindex @code{sync_old_ior@var{mode}} instruction pattern
6090 @cindex @code{sync_old_and@var{mode}} instruction pattern
6091 @cindex @code{sync_old_xor@var{mode}} instruction pattern
6092 @cindex @code{sync_old_nand@var{mode}} instruction pattern
6093 @item @samp{sync_old_add@var{mode}}, @samp{sync_old_sub@var{mode}}
6094 @itemx @samp{sync_old_ior@var{mode}}, @samp{sync_old_and@var{mode}}
6095 @itemx @samp{sync_old_xor@var{mode}}, @samp{sync_old_nand@var{mode}}
6097 These patterns emit code for an atomic operation on memory,
6098 and return the value that the memory contained before the operation.
6099 Operand 0 is the result value, operand 1 is the memory on which the
6100 atomic operation is performed, and operand 2 is the second operand
6101 to the binary operator.
6103 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
6104 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
6105 operation and all memory operations after the atomic operation occur
6106 after the atomic operation.
6108 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
6109 from a compare-and-swap operation, if defined.
6111 @cindex @code{sync_new_add@var{mode}} instruction pattern
6112 @cindex @code{sync_new_sub@var{mode}} instruction pattern
6113 @cindex @code{sync_new_ior@var{mode}} instruction pattern
6114 @cindex @code{sync_new_and@var{mode}} instruction pattern
6115 @cindex @code{sync_new_xor@var{mode}} instruction pattern
6116 @cindex @code{sync_new_nand@var{mode}} instruction pattern
6117 @item @samp{sync_new_add@var{mode}}, @samp{sync_new_sub@var{mode}}
6118 @itemx @samp{sync_new_ior@var{mode}}, @samp{sync_new_and@var{mode}}
6119 @itemx @samp{sync_new_xor@var{mode}}, @samp{sync_new_nand@var{mode}}
6121 These patterns are like their @code{sync_old_@var{op}} counterparts,
6122 except that they return the value that exists in the memory location
6123 after the operation, rather than before the operation.
6125 @cindex @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}} instruction pattern
6126 @item @samp{sync_lock_test_and_set@var{mode}}
6128 This pattern takes two forms, based on the capabilities of the target.
6129 In either case, operand 0 is the result of the operand, operand 1 is
6130 the memory on which the atomic operation is performed, and operand 2
6131 is the value to set in the lock.
6133 In the ideal case, this operation is an atomic exchange operation, in
6134 which the previous value in memory operand is copied into the result
6135 operand, and the value operand is stored in the memory operand.
6137 For less capable targets, any value operand that is not the constant 1
6138 should be rejected with @code{FAIL}.  In this case the target may use
6139 an atomic test-and-set bit operation.  The result operand should contain
6140 1 if the bit was previously set and 0 if the bit was previously clear.
6141 The true contents of the memory operand are implementation defined.
6143 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
6144 pattern as a whole acts as an acquire barrier, that is all memory
6145 operations after the pattern do not occur until the lock is acquired.
6147 If this pattern is not defined, the operation will be constructed from
6148 a compare-and-swap operation, if defined.
6150 @cindex @code{sync_lock_release@var{mode}} instruction pattern
6151 @item @samp{sync_lock_release@var{mode}}
6153 This pattern, if defined, releases a lock set by
6154 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}.  Operand 0 is the memory
6155 that contains the lock; operand 1 is the value to store in the lock.
6157 If the target doesn't implement full semantics for
6158 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}, any value operand which is not
6159 the constant 0 should be rejected with @code{FAIL}, and the true contents
6160 of the memory operand are implementation defined.
6162 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
6163 pattern as a whole acts as a release barrier, that is the lock is
6164 released only after all previous memory operations have completed.
6166 If this pattern is not defined, then a @code{memory_barrier} pattern
6167 will be emitted, followed by a store of the value to the memory operand.
6169 @cindex @code{atomic_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
6170 @item @samp{atomic_compare_and_swap@var{mode}} 
6171 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
6172 operation with memory model semantics.  Operand 2 is the memory on which
6173 the atomic operation is performed.  Operand 0 is an output operand which
6174 is set to true or false based on whether the operation succeeded.  Operand
6175 1 is an output operand which is set to the contents of the memory before
6176 the operation was attempted.  Operand 3 is the value that is expected to
6177 be in memory.  Operand 4 is the value to put in memory if the expected
6178 value is found there.  Operand 5 is set to 1 if this compare and swap is to
6179 be treated as a weak operation.  Operand 6 is the memory model to be used
6180 if the operation is a success.  Operand 7 is the memory model to be used
6181 if the operation fails.
6183 If memory referred to in operand 2 contains the value in operand 3, then
6184 operand 4 is stored in memory pointed to by operand 2 and fencing based on
6185 the memory model in operand 6 is issued.  
6187 If memory referred to in operand 2 does not contain the value in operand 3,
6188 then fencing based on the memory model in operand 7 is issued.
6190 If a target does not support weak compare-and-swap operations, or the port
6191 elects not to implement weak operations, the argument in operand 5 can be
6192 ignored.  Note a strong implementation must be provided.
6194 If this pattern is not provided, the @code{__atomic_compare_exchange}
6195 built-in functions will utilize the legacy @code{sync_compare_and_swap}
6196 pattern with an @code{__ATOMIC_SEQ_CST} memory model.
6198 @cindex @code{atomic_load@var{mode}} instruction pattern
6199 @item @samp{atomic_load@var{mode}}
6200 This pattern implements an atomic load operation with memory model
6201 semantics.  Operand 1 is the memory address being loaded from.  Operand 0
6202 is the result of the load.  Operand 2 is the memory model to be used for
6203 the load operation.
6205 If not present, the @code{__atomic_load} built-in function will either
6206 resort to a normal load with memory barriers, or a compare-and-swap
6207 operation if a normal load would not be atomic.
6209 @cindex @code{atomic_store@var{mode}} instruction pattern
6210 @item @samp{atomic_store@var{mode}}
6211 This pattern implements an atomic store operation with memory model
6212 semantics.  Operand 0 is the memory address being stored to.  Operand 1
6213 is the value to be written.  Operand 2 is the memory model to be used for
6214 the operation.
6216 If not present, the @code{__atomic_store} built-in function will attempt to
6217 perform a normal store and surround it with any required memory fences.  If
6218 the store would not be atomic, then an @code{__atomic_exchange} is
6219 attempted with the result being ignored.
6221 @cindex @code{atomic_exchange@var{mode}} instruction pattern
6222 @item @samp{atomic_exchange@var{mode}}
6223 This pattern implements an atomic exchange operation with memory model
6224 semantics.  Operand 1 is the memory location the operation is performed on.
6225 Operand 0 is an output operand which is set to the original value contained
6226 in the memory pointed to by operand 1.  Operand 2 is the value to be
6227 stored.  Operand 3 is the memory model to be used.
6229 If this pattern is not present, the built-in function
6230 @code{__atomic_exchange} will attempt to preform the operation with a
6231 compare and swap loop.
6233 @cindex @code{atomic_add@var{mode}} instruction pattern
6234 @cindex @code{atomic_sub@var{mode}} instruction pattern
6235 @cindex @code{atomic_or@var{mode}} instruction pattern
6236 @cindex @code{atomic_and@var{mode}} instruction pattern
6237 @cindex @code{atomic_xor@var{mode}} instruction pattern
6238 @cindex @code{atomic_nand@var{mode}} instruction pattern
6239 @item @samp{atomic_add@var{mode}}, @samp{atomic_sub@var{mode}}
6240 @itemx @samp{atomic_or@var{mode}}, @samp{atomic_and@var{mode}}
6241 @itemx @samp{atomic_xor@var{mode}}, @samp{atomic_nand@var{mode}}
6243 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
6244 model semantics. Operand 0 is the memory on which the atomic operation is
6245 performed.  Operand 1 is the second operand to the binary operator.
6246 Operand 2 is the memory model to be used by the operation.
6248 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
6249 @code{sync} patterns, or equivalent patterns which return a result.  If
6250 none of these are available a compare-and-swap loop will be used.
6252 @cindex @code{atomic_fetch_add@var{mode}} instruction pattern
6253 @cindex @code{atomic_fetch_sub@var{mode}} instruction pattern
6254 @cindex @code{atomic_fetch_or@var{mode}} instruction pattern
6255 @cindex @code{atomic_fetch_and@var{mode}} instruction pattern
6256 @cindex @code{atomic_fetch_xor@var{mode}} instruction pattern
6257 @cindex @code{atomic_fetch_nand@var{mode}} instruction pattern
6258 @item @samp{atomic_fetch_add@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_sub@var{mode}}
6259 @itemx @samp{atomic_fetch_or@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_and@var{mode}}
6260 @itemx @samp{atomic_fetch_xor@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_nand@var{mode}}
6262 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
6263 model semantics, and return the original value. Operand 0 is an output 
6264 operand which contains the value of the memory location before the 
6265 operation was performed.  Operand 1 is the memory on which the atomic 
6266 operation is performed.  Operand 2 is the second operand to the binary
6267 operator.  Operand 3 is the memory model to be used by the operation.
6269 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
6270 @code{sync} patterns.  If none of these are available a compare-and-swap
6271 loop will be used.
6273 @cindex @code{atomic_add_fetch@var{mode}} instruction pattern
6274 @cindex @code{atomic_sub_fetch@var{mode}} instruction pattern
6275 @cindex @code{atomic_or_fetch@var{mode}} instruction pattern
6276 @cindex @code{atomic_and_fetch@var{mode}} instruction pattern
6277 @cindex @code{atomic_xor_fetch@var{mode}} instruction pattern
6278 @cindex @code{atomic_nand_fetch@var{mode}} instruction pattern
6279 @item @samp{atomic_add_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_sub_fetch@var{mode}}
6280 @itemx @samp{atomic_or_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_and_fetch@var{mode}}
6281 @itemx @samp{atomic_xor_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_nand_fetch@var{mode}}
6283 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
6284 model semantics and return the result after the operation is performed.
6285 Operand 0 is an output operand which contains the value after the
6286 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
6287 performed.  Operand 2 is the second operand to the binary operator.
6288 Operand 3 is the memory model to be used by the operation.
6290 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
6291 @code{sync} patterns, or equivalent patterns which return the result before
6292 the operation followed by the arithmetic operation required to produce the
6293 result.  If none of these are available a compare-and-swap loop will be
6294 used.
6296 @cindex @code{atomic_test_and_set} instruction pattern
6297 @item @samp{atomic_test_and_set}
6299 This pattern emits code for @code{__builtin_atomic_test_and_set}.
6300 Operand 0 is an output operand which is set to true if the previous
6301 previous contents of the byte was "set", and false otherwise.  Operand 1
6302 is the @code{QImode} memory to be modified.  Operand 2 is the memory
6303 model to be used.
6305 The specific value that defines "set" is implementation defined, and
6306 is normally based on what is performed by the native atomic test and set
6307 instruction.
6309 @cindex @code{mem_thread_fence@var{mode}} instruction pattern
6310 @item @samp{mem_thread_fence@var{mode}}
6311 This pattern emits code required to implement a thread fence with
6312 memory model semantics.  Operand 0 is the memory model to be used.
6314 If this pattern is not specified, all memory models except
6315 @code{__ATOMIC_RELAXED} will result in issuing a @code{sync_synchronize}
6316 barrier pattern.
6318 @cindex @code{mem_signal_fence@var{mode}} instruction pattern
6319 @item @samp{mem_signal_fence@var{mode}}
6320 This pattern emits code required to implement a signal fence with
6321 memory model semantics.  Operand 0 is the memory model to be used.
6323 This pattern should impact the compiler optimizers the same way that
6324 mem_signal_fence does, but it does not need to issue any barrier
6325 instructions.
6327 If this pattern is not specified, all memory models except
6328 @code{__ATOMIC_RELAXED} will result in issuing a @code{sync_synchronize}
6329 barrier pattern.
6331 @cindex @code{get_thread_pointer@var{mode}} instruction pattern
6332 @cindex @code{set_thread_pointer@var{mode}} instruction pattern
6333 @item @samp{get_thread_pointer@var{mode}}
6334 @itemx @samp{set_thread_pointer@var{mode}}
6335 These patterns emit code that reads/sets the TLS thread pointer. Currently,
6336 these are only needed if the target needs to support the
6337 @code{__builtin_thread_pointer} and @code{__builtin_set_thread_pointer}
6338 builtins.
6340 The get/set patterns have a single output/input operand respectively,
6341 with @var{mode} intended to be @code{Pmode}.
6343 @cindex @code{stack_protect_set} instruction pattern
6344 @item @samp{stack_protect_set}
6346 This pattern, if defined, moves a @code{ptr_mode} value from the memory
6347 in operand 1 to the memory in operand 0 without leaving the value in
6348 a register afterward.  This is to avoid leaking the value some place
6349 that an attacker might use to rewrite the stack guard slot after
6350 having clobbered it.
6352 If this pattern is not defined, then a plain move pattern is generated.
6354 @cindex @code{stack_protect_test} instruction pattern
6355 @item @samp{stack_protect_test}
6357 This pattern, if defined, compares a @code{ptr_mode} value from the
6358 memory in operand 1 with the memory in operand 0 without leaving the
6359 value in a register afterward and branches to operand 2 if the values
6360 were equal.
6362 If this pattern is not defined, then a plain compare pattern and
6363 conditional branch pattern is used.
6365 @cindex @code{clear_cache} instruction pattern
6366 @item @samp{clear_cache}
6368 This pattern, if defined, flushes the instruction cache for a region of
6369 memory.  The region is bounded to by the Pmode pointers in operand 0
6370 inclusive and operand 1 exclusive.
6372 If this pattern is not defined, a call to the library function
6373 @code{__clear_cache} is used.
6375 @end table
6377 @end ifset
6378 @c Each of the following nodes are wrapped in separate
6379 @c "@ifset INTERNALS" to work around memory limits for the default
6380 @c configuration in older tetex distributions.  Known to not work:
6381 @c tetex-1.0.7, known to work: tetex-2.0.2.
6382 @ifset INTERNALS
6383 @node Pattern Ordering
6384 @section When the Order of Patterns Matters
6385 @cindex Pattern Ordering
6386 @cindex Ordering of Patterns
6388 Sometimes an insn can match more than one instruction pattern.  Then the
6389 pattern that appears first in the machine description is the one used.
6390 Therefore, more specific patterns (patterns that will match fewer things)
6391 and faster instructions (those that will produce better code when they
6392 do match) should usually go first in the description.
6394 In some cases the effect of ordering the patterns can be used to hide
6395 a pattern when it is not valid.  For example, the 68000 has an
6396 instruction for converting a fullword to floating point and another
6397 for converting a byte to floating point.  An instruction converting
6398 an integer to floating point could match either one.  We put the
6399 pattern to convert the fullword first to make sure that one will
6400 be used rather than the other.  (Otherwise a large integer might
6401 be generated as a single-byte immediate quantity, which would not work.)
6402 Instead of using this pattern ordering it would be possible to make the
6403 pattern for convert-a-byte smart enough to deal properly with any
6404 constant value.
6406 @end ifset
6407 @ifset INTERNALS
6408 @node Dependent Patterns
6409 @section Interdependence of Patterns
6410 @cindex Dependent Patterns
6411 @cindex Interdependence of Patterns
6413 In some cases machines support instructions identical except for the
6414 machine mode of one or more operands.  For example, there may be
6415 ``sign-extend halfword'' and ``sign-extend byte'' instructions whose
6416 patterns are
6418 @smallexample
6419 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
6420      (extend:SI (match_operand:HI 1 @dots{})))
6422 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
6423      (extend:SI (match_operand:QI 1 @dots{})))
6424 @end smallexample
6426 @noindent
6427 Constant integers do not specify a machine mode, so an instruction to
6428 extend a constant value could match either pattern.  The pattern it
6429 actually will match is the one that appears first in the file.  For correct
6430 results, this must be the one for the widest possible mode (@code{HImode},
6431 here).  If the pattern matches the @code{QImode} instruction, the results
6432 will be incorrect if the constant value does not actually fit that mode.
6434 Such instructions to extend constants are rarely generated because they are
6435 optimized away, but they do occasionally happen in nonoptimized
6436 compilations.
6438 If a constraint in a pattern allows a constant, the reload pass may
6439 replace a register with a constant permitted by the constraint in some
6440 cases.  Similarly for memory references.  Because of this substitution,
6441 you should not provide separate patterns for increment and decrement
6442 instructions.  Instead, they should be generated from the same pattern
6443 that supports register-register add insns by examining the operands and
6444 generating the appropriate machine instruction.
6446 @end ifset
6447 @ifset INTERNALS
6448 @node Jump Patterns
6449 @section Defining Jump Instruction Patterns
6450 @cindex jump instruction patterns
6451 @cindex defining jump instruction patterns
6453 GCC does not assume anything about how the machine realizes jumps.
6454 The machine description should define a single pattern, usually
6455 a @code{define_expand}, which expands to all the required insns.
6457 Usually, this would be a comparison insn to set the condition code
6458 and a separate branch insn testing the condition code and branching
6459 or not according to its value.  For many machines, however,
6460 separating compares and branches is limiting, which is why the
6461 more flexible approach with one @code{define_expand} is used in GCC.
6462 The machine description becomes clearer for architectures that
6463 have compare-and-branch instructions but no condition code.  It also
6464 works better when different sets of comparison operators are supported
6465 by different kinds of conditional branches (e.g. integer vs. floating-point),
6466 or by conditional branches with respect to conditional stores.
6468 Two separate insns are always used if the machine description represents
6469 a condition code register using the legacy RTL expression @code{(cc0)},
6470 and on most machines that use a separate condition code register
6471 (@pxref{Condition Code}).  For machines that use @code{(cc0)}, in
6472 fact, the set and use of the condition code must be separate and
6473 adjacent@footnote{@code{note} insns can separate them, though.}, thus
6474 allowing flags in @code{cc_status} to be used (@pxref{Condition Code}) and
6475 so that the comparison and branch insns could be located from each other
6476 by using the functions @code{prev_cc0_setter} and @code{next_cc0_user}.
6478 Even in this case having a single entry point for conditional branches
6479 is advantageous, because it handles equally well the case where a single
6480 comparison instruction records the results of both signed and unsigned
6481 comparison of the given operands (with the branch insns coming in distinct
6482 signed and unsigned flavors) as in the x86 or SPARC, and the case where
6483 there are distinct signed and unsigned compare instructions and only
6484 one set of conditional branch instructions as in the PowerPC.
6486 @end ifset
6487 @ifset INTERNALS
6488 @node Looping Patterns
6489 @section Defining Looping Instruction Patterns
6490 @cindex looping instruction patterns
6491 @cindex defining looping instruction patterns
6493 Some machines have special jump instructions that can be utilized to
6494 make loops more efficient.  A common example is the 68000 @samp{dbra}
6495 instruction which performs a decrement of a register and a branch if the
6496 result was greater than zero.  Other machines, in particular digital
6497 signal processors (DSPs), have special block repeat instructions to
6498 provide low-overhead loop support.  For example, the TI TMS320C3x/C4x
6499 DSPs have a block repeat instruction that loads special registers to
6500 mark the top and end of a loop and to count the number of loop
6501 iterations.  This avoids the need for fetching and executing a
6502 @samp{dbra}-like instruction and avoids pipeline stalls associated with
6503 the jump.
6505 GCC has three special named patterns to support low overhead looping.
6506 They are @samp{decrement_and_branch_until_zero}, @samp{doloop_begin},
6507 and @samp{doloop_end}.  The first pattern,
6508 @samp{decrement_and_branch_until_zero}, is not emitted during RTL
6509 generation but may be emitted during the instruction combination phase.
6510 This requires the assistance of the loop optimizer, using information
6511 collected during strength reduction, to reverse a loop to count down to
6512 zero.  Some targets also require the loop optimizer to add a
6513 @code{REG_NONNEG} note to indicate that the iteration count is always
6514 positive.  This is needed if the target performs a signed loop
6515 termination test.  For example, the 68000 uses a pattern similar to the
6516 following for its @code{dbra} instruction:
6518 @smallexample
6519 @group
6520 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
6521   [(set (pc)
6522         (if_then_else
6523           (ge (plus:SI (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
6524                        (const_int -1))
6525               (const_int 0))
6526           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
6527           (pc)))
6528    (set (match_dup 0)
6529         (plus:SI (match_dup 0)
6530                  (const_int -1)))]
6531   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
6532   "@dots{}")
6533 @end group
6534 @end smallexample
6536 Note that since the insn is both a jump insn and has an output, it must
6537 deal with its own reloads, hence the `m' constraints.  Also note that
6538 since this insn is generated by the instruction combination phase
6539 combining two sequential insns together into an implicit parallel insn,
6540 the iteration counter needs to be biased by the same amount as the
6541 decrement operation, in this case @minus{}1.  Note that the following similar
6542 pattern will not be matched by the combiner.
6544 @smallexample
6545 @group
6546 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
6547   [(set (pc)
6548         (if_then_else
6549           (ge (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
6550               (const_int 1))
6551           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
6552           (pc)))
6553    (set (match_dup 0)
6554         (plus:SI (match_dup 0)
6555                  (const_int -1)))]
6556   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
6557   "@dots{}")
6558 @end group
6559 @end smallexample
6561 The other two special looping patterns, @samp{doloop_begin} and
6562 @samp{doloop_end}, are emitted by the loop optimizer for certain
6563 well-behaved loops with a finite number of loop iterations using
6564 information collected during strength reduction.
6566 The @samp{doloop_end} pattern describes the actual looping instruction
6567 (or the implicit looping operation) and the @samp{doloop_begin} pattern
6568 is an optional companion pattern that can be used for initialization
6569 needed for some low-overhead looping instructions.
6571 Note that some machines require the actual looping instruction to be
6572 emitted at the top of the loop (e.g., the TMS320C3x/C4x DSPs).  Emitting
6573 the true RTL for a looping instruction at the top of the loop can cause
6574 problems with flow analysis.  So instead, a dummy @code{doloop} insn is
6575 emitted at the end of the loop.  The machine dependent reorg pass checks
6576 for the presence of this @code{doloop} insn and then searches back to
6577 the top of the loop, where it inserts the true looping insn (provided
6578 there are no instructions in the loop which would cause problems).  Any
6579 additional labels can be emitted at this point.  In addition, if the
6580 desired special iteration counter register was not allocated, this
6581 machine dependent reorg pass could emit a traditional compare and jump
6582 instruction pair.
6584 The essential difference between the
6585 @samp{decrement_and_branch_until_zero} and the @samp{doloop_end}
6586 patterns is that the loop optimizer allocates an additional pseudo
6587 register for the latter as an iteration counter.  This pseudo register
6588 cannot be used within the loop (i.e., general induction variables cannot
6589 be derived from it), however, in many cases the loop induction variable
6590 may become redundant and removed by the flow pass.
6593 @end ifset
6594 @ifset INTERNALS
6595 @node Insn Canonicalizations
6596 @section Canonicalization of Instructions
6597 @cindex canonicalization of instructions
6598 @cindex insn canonicalization
6600 There are often cases where multiple RTL expressions could represent an
6601 operation performed by a single machine instruction.  This situation is
6602 most commonly encountered with logical, branch, and multiply-accumulate
6603 instructions.  In such cases, the compiler attempts to convert these
6604 multiple RTL expressions into a single canonical form to reduce the
6605 number of insn patterns required.
6607 In addition to algebraic simplifications, following canonicalizations
6608 are performed:
6610 @itemize @bullet
6611 @item
6612 For commutative and comparison operators, a constant is always made the
6613 second operand.  If a machine only supports a constant as the second
6614 operand, only patterns that match a constant in the second operand need
6615 be supplied.
6617 @item
6618 For associative operators, a sequence of operators will always chain
6619 to the left; for instance, only the left operand of an integer @code{plus}
6620 can itself be a @code{plus}.  @code{and}, @code{ior}, @code{xor},
6621 @code{plus}, @code{mult}, @code{smin}, @code{smax}, @code{umin}, and
6622 @code{umax} are associative when applied to integers, and sometimes to
6623 floating-point.
6625 @item
6626 @cindex @code{neg}, canonicalization of
6627 @cindex @code{not}, canonicalization of
6628 @cindex @code{mult}, canonicalization of
6629 @cindex @code{plus}, canonicalization of
6630 @cindex @code{minus}, canonicalization of
6631 For these operators, if only one operand is a @code{neg}, @code{not},
6632 @code{mult}, @code{plus}, or @code{minus} expression, it will be the
6633 first operand.
6635 @item
6636 In combinations of @code{neg}, @code{mult}, @code{plus}, and
6637 @code{minus}, the @code{neg} operations (if any) will be moved inside
6638 the operations as far as possible.  For instance,
6639 @code{(neg (mult A B))} is canonicalized as @code{(mult (neg A) B)}, but
6640 @code{(plus (mult (neg B) C) A)} is canonicalized as
6641 @code{(minus A (mult B C))}.
6643 @cindex @code{compare}, canonicalization of
6644 @item
6645 For the @code{compare} operator, a constant is always the second operand
6646 if the first argument is a condition code register or @code{(cc0)}.
6648 @item
6649 An operand of @code{neg}, @code{not}, @code{mult}, @code{plus}, or
6650 @code{minus} is made the first operand under the same conditions as
6651 above.
6653 @item
6654 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{b})} is converted to
6655 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{a})}. Likewise with @code{geu} instead
6656 of @code{ltu}.
6658 @item
6659 @code{(minus @var{x} (const_int @var{n}))} is converted to
6660 @code{(plus @var{x} (const_int @var{-n}))}.
6662 @item
6663 Within address computations (i.e., inside @code{mem}), a left shift is
6664 converted into the appropriate multiplication by a power of two.
6666 @cindex @code{ior}, canonicalization of
6667 @cindex @code{and}, canonicalization of
6668 @cindex De Morgan's law
6669 @item
6670 De Morgan's Law is used to move bitwise negation inside a bitwise
6671 logical-and or logical-or operation.  If this results in only one
6672 operand being a @code{not} expression, it will be the first one.
6674 A machine that has an instruction that performs a bitwise logical-and of one
6675 operand with the bitwise negation of the other should specify the pattern
6676 for that instruction as
6678 @smallexample
6679 (define_insn ""
6680   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
6681         (and:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
6682                      (match_operand:@var{m} 2 @dots{})))]
6683   "@dots{}"
6684   "@dots{}")
6685 @end smallexample
6687 @noindent
6688 Similarly, a pattern for a ``NAND'' instruction should be written
6690 @smallexample
6691 (define_insn ""
6692   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
6693         (ior:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
6694                      (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 2 @dots{}))))]
6695   "@dots{}"
6696   "@dots{}")
6697 @end smallexample
6699 In both cases, it is not necessary to include patterns for the many
6700 logically equivalent RTL expressions.
6702 @cindex @code{xor}, canonicalization of
6703 @item
6704 The only possible RTL expressions involving both bitwise exclusive-or
6705 and bitwise negation are @code{(xor:@var{m} @var{x} @var{y})}
6706 and @code{(not:@var{m} (xor:@var{m} @var{x} @var{y}))}.
6708 @item
6709 The sum of three items, one of which is a constant, will only appear in
6710 the form
6712 @smallexample
6713 (plus:@var{m} (plus:@var{m} @var{x} @var{y}) @var{constant})
6714 @end smallexample
6716 @cindex @code{zero_extract}, canonicalization of
6717 @cindex @code{sign_extract}, canonicalization of
6718 @item
6719 Equality comparisons of a group of bits (usually a single bit) with zero
6720 will be written using @code{zero_extract} rather than the equivalent
6721 @code{and} or @code{sign_extract} operations.
6723 @cindex @code{mult}, canonicalization of
6724 @item
6725 @code{(sign_extend:@var{m1} (mult:@var{m2} (sign_extend:@var{m2} @var{x})
6726 (sign_extend:@var{m2} @var{y})))} is converted to @code{(mult:@var{m1}
6727 (sign_extend:@var{m1} @var{x}) (sign_extend:@var{m1} @var{y}))}, and likewise
6728 for @code{zero_extend}.
6730 @item
6731 @code{(sign_extend:@var{m1} (mult:@var{m2} (ashiftrt:@var{m2}
6732 @var{x} @var{s}) (sign_extend:@var{m2} @var{y})))} is converted
6733 to @code{(mult:@var{m1} (sign_extend:@var{m1} (ashiftrt:@var{m2}
6734 @var{x} @var{s})) (sign_extend:@var{m1} @var{y}))}, and likewise for
6735 patterns using @code{zero_extend} and @code{lshiftrt}.  If the second
6736 operand of @code{mult} is also a shift, then that is extended also.
6737 This transformation is only applied when it can be proven that the
6738 original operation had sufficient precision to prevent overflow.
6740 @end itemize
6742 Further canonicalization rules are defined in the function
6743 @code{commutative_operand_precedence} in @file{gcc/rtlanal.c}.
6745 @end ifset
6746 @ifset INTERNALS
6747 @node Expander Definitions
6748 @section Defining RTL Sequences for Code Generation
6749 @cindex expander definitions
6750 @cindex code generation RTL sequences
6751 @cindex defining RTL sequences for code generation
6753 On some target machines, some standard pattern names for RTL generation
6754 cannot be handled with single insn, but a sequence of RTL insns can
6755 represent them.  For these target machines, you can write a
6756 @code{define_expand} to specify how to generate the sequence of RTL@.
6758 @findex define_expand
6759 A @code{define_expand} is an RTL expression that looks almost like a
6760 @code{define_insn}; but, unlike the latter, a @code{define_expand} is used
6761 only for RTL generation and it can produce more than one RTL insn.
6763 A @code{define_expand} RTX has four operands:
6765 @itemize @bullet
6766 @item
6767 The name.  Each @code{define_expand} must have a name, since the only
6768 use for it is to refer to it by name.
6770 @item
6771 The RTL template.  This is a vector of RTL expressions representing
6772 a sequence of separate instructions.  Unlike @code{define_insn}, there
6773 is no implicit surrounding @code{PARALLEL}.
6775 @item
6776 The condition, a string containing a C expression.  This expression is
6777 used to express how the availability of this pattern depends on
6778 subclasses of target machine, selected by command-line options when GCC
6779 is run.  This is just like the condition of a @code{define_insn} that
6780 has a standard name.  Therefore, the condition (if present) may not
6781 depend on the data in the insn being matched, but only the
6782 target-machine-type flags.  The compiler needs to test these conditions
6783 during initialization in order to learn exactly which named instructions
6784 are available in a particular run.
6786 @item
6787 The preparation statements, a string containing zero or more C
6788 statements which are to be executed before RTL code is generated from
6789 the RTL template.
6791 Usually these statements prepare temporary registers for use as
6792 internal operands in the RTL template, but they can also generate RTL
6793 insns directly by calling routines such as @code{emit_insn}, etc.
6794 Any such insns precede the ones that come from the RTL template.
6796 @item
6797 Optionally, a vector containing the values of attributes. @xref{Insn
6798 Attributes}.
6799 @end itemize
6801 Every RTL insn emitted by a @code{define_expand} must match some
6802 @code{define_insn} in the machine description.  Otherwise, the compiler
6803 will crash when trying to generate code for the insn or trying to optimize
6806 The RTL template, in addition to controlling generation of RTL insns,
6807 also describes the operands that need to be specified when this pattern
6808 is used.  In particular, it gives a predicate for each operand.
6810 A true operand, which needs to be specified in order to generate RTL from
6811 the pattern, should be described with a @code{match_operand} in its first
6812 occurrence in the RTL template.  This enters information on the operand's
6813 predicate into the tables that record such things.  GCC uses the
6814 information to preload the operand into a register if that is required for
6815 valid RTL code.  If the operand is referred to more than once, subsequent
6816 references should use @code{match_dup}.
6818 The RTL template may also refer to internal ``operands'' which are
6819 temporary registers or labels used only within the sequence made by the
6820 @code{define_expand}.  Internal operands are substituted into the RTL
6821 template with @code{match_dup}, never with @code{match_operand}.  The
6822 values of the internal operands are not passed in as arguments by the
6823 compiler when it requests use of this pattern.  Instead, they are computed
6824 within the pattern, in the preparation statements.  These statements
6825 compute the values and store them into the appropriate elements of
6826 @code{operands} so that @code{match_dup} can find them.
6828 There are two special macros defined for use in the preparation statements:
6829 @code{DONE} and @code{FAIL}.  Use them with a following semicolon,
6830 as a statement.
6832 @table @code
6834 @findex DONE
6835 @item DONE
6836 Use the @code{DONE} macro to end RTL generation for the pattern.  The
6837 only RTL insns resulting from the pattern on this occasion will be
6838 those already emitted by explicit calls to @code{emit_insn} within the
6839 preparation statements; the RTL template will not be generated.
6841 @findex FAIL
6842 @item FAIL
6843 Make the pattern fail on this occasion.  When a pattern fails, it means
6844 that the pattern was not truly available.  The calling routines in the
6845 compiler will try other strategies for code generation using other patterns.
6847 Failure is currently supported only for binary (addition, multiplication,
6848 shifting, etc.) and bit-field (@code{extv}, @code{extzv}, and @code{insv})
6849 operations.
6850 @end table
6852 If the preparation falls through (invokes neither @code{DONE} nor
6853 @code{FAIL}), then the @code{define_expand} acts like a
6854 @code{define_insn} in that the RTL template is used to generate the
6855 insn.
6857 The RTL template is not used for matching, only for generating the
6858 initial insn list.  If the preparation statement always invokes
6859 @code{DONE} or @code{FAIL}, the RTL template may be reduced to a simple
6860 list of operands, such as this example:
6862 @smallexample
6863 @group
6864 (define_expand "addsi3"
6865   [(match_operand:SI 0 "register_operand" "")
6866    (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
6867    (match_operand:SI 2 "register_operand" "")]
6868 @end group
6869 @group
6870   ""
6871   "
6873   handle_add (operands[0], operands[1], operands[2]);
6874   DONE;
6875 @}")
6876 @end group
6877 @end smallexample
6879 Here is an example, the definition of left-shift for the SPUR chip:
6881 @smallexample
6882 @group
6883 (define_expand "ashlsi3"
6884   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
6885         (ashift:SI
6886 @end group
6887 @group
6888           (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
6889           (match_operand:SI 2 "nonmemory_operand" "")))]
6890   ""
6891   "
6892 @end group
6893 @end smallexample
6895 @smallexample
6896 @group
6898   if (GET_CODE (operands[2]) != CONST_INT
6899       || (unsigned) INTVAL (operands[2]) > 3)
6900     FAIL;
6901 @}")
6902 @end group
6903 @end smallexample
6905 @noindent
6906 This example uses @code{define_expand} so that it can generate an RTL insn
6907 for shifting when the shift-count is in the supported range of 0 to 3 but
6908 fail in other cases where machine insns aren't available.  When it fails,
6909 the compiler tries another strategy using different patterns (such as, a
6910 library call).
6912 If the compiler were able to handle nontrivial condition-strings in
6913 patterns with names, then it would be possible to use a
6914 @code{define_insn} in that case.  Here is another case (zero-extension
6915 on the 68000) which makes more use of the power of @code{define_expand}:
6917 @smallexample
6918 (define_expand "zero_extendhisi2"
6919   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "")
6920         (const_int 0))
6921    (set (strict_low_part
6922           (subreg:HI
6923             (match_dup 0)
6924             0))
6925         (match_operand:HI 1 "general_operand" ""))]
6926   ""
6927   "operands[1] = make_safe_from (operands[1], operands[0]);")
6928 @end smallexample
6930 @noindent
6931 @findex make_safe_from
6932 Here two RTL insns are generated, one to clear the entire output operand
6933 and the other to copy the input operand into its low half.  This sequence
6934 is incorrect if the input operand refers to [the old value of] the output
6935 operand, so the preparation statement makes sure this isn't so.  The
6936 function @code{make_safe_from} copies the @code{operands[1]} into a
6937 temporary register if it refers to @code{operands[0]}.  It does this
6938 by emitting another RTL insn.
6940 Finally, a third example shows the use of an internal operand.
6941 Zero-extension on the SPUR chip is done by @code{and}-ing the result
6942 against a halfword mask.  But this mask cannot be represented by a
6943 @code{const_int} because the constant value is too large to be legitimate
6944 on this machine.  So it must be copied into a register with
6945 @code{force_reg} and then the register used in the @code{and}.
6947 @smallexample
6948 (define_expand "zero_extendhisi2"
6949   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
6950         (and:SI (subreg:SI
6951                   (match_operand:HI 1 "register_operand" "")
6952                   0)
6953                 (match_dup 2)))]
6954   ""
6955   "operands[2]
6956      = force_reg (SImode, GEN_INT (65535)); ")
6957 @end smallexample
6959 @emph{Note:} If the @code{define_expand} is used to serve a
6960 standard binary or unary arithmetic operation or a bit-field operation,
6961 then the last insn it generates must not be a @code{code_label},
6962 @code{barrier} or @code{note}.  It must be an @code{insn},
6963 @code{jump_insn} or @code{call_insn}.  If you don't need a real insn
6964 at the end, emit an insn to copy the result of the operation into
6965 itself.  Such an insn will generate no code, but it can avoid problems
6966 in the compiler.
6968 @end ifset
6969 @ifset INTERNALS
6970 @node Insn Splitting
6971 @section Defining How to Split Instructions
6972 @cindex insn splitting
6973 @cindex instruction splitting
6974 @cindex splitting instructions
6976 There are two cases where you should specify how to split a pattern
6977 into multiple insns.  On machines that have instructions requiring
6978 delay slots (@pxref{Delay Slots}) or that have instructions whose
6979 output is not available for multiple cycles (@pxref{Processor pipeline
6980 description}), the compiler phases that optimize these cases need to
6981 be able to move insns into one-instruction delay slots.  However, some
6982 insns may generate more than one machine instruction.  These insns
6983 cannot be placed into a delay slot.
6985 Often you can rewrite the single insn as a list of individual insns,
6986 each corresponding to one machine instruction.  The disadvantage of
6987 doing so is that it will cause the compilation to be slower and require
6988 more space.  If the resulting insns are too complex, it may also
6989 suppress some optimizations.  The compiler splits the insn if there is a
6990 reason to believe that it might improve instruction or delay slot
6991 scheduling.
6993 The insn combiner phase also splits putative insns.  If three insns are
6994 merged into one insn with a complex expression that cannot be matched by
6995 some @code{define_insn} pattern, the combiner phase attempts to split
6996 the complex pattern into two insns that are recognized.  Usually it can
6997 break the complex pattern into two patterns by splitting out some
6998 subexpression.  However, in some other cases, such as performing an
6999 addition of a large constant in two insns on a RISC machine, the way to
7000 split the addition into two insns is machine-dependent.
7002 @findex define_split
7003 The @code{define_split} definition tells the compiler how to split a
7004 complex insn into several simpler insns.  It looks like this:
7006 @smallexample
7007 (define_split
7008   [@var{insn-pattern}]
7009   "@var{condition}"
7010   [@var{new-insn-pattern-1}
7011    @var{new-insn-pattern-2}
7012    @dots{}]
7013   "@var{preparation-statements}")
7014 @end smallexample
7016 @var{insn-pattern} is a pattern that needs to be split and
7017 @var{condition} is the final condition to be tested, as in a
7018 @code{define_insn}.  When an insn matching @var{insn-pattern} and
7019 satisfying @var{condition} is found, it is replaced in the insn list
7020 with the insns given by @var{new-insn-pattern-1},
7021 @var{new-insn-pattern-2}, etc.
7023 The @var{preparation-statements} are similar to those statements that
7024 are specified for @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
7025 and are executed before the new RTL is generated to prepare for the
7026 generated code or emit some insns whose pattern is not fixed.  Unlike
7027 those in @code{define_expand}, however, these statements must not
7028 generate any new pseudo-registers.  Once reload has completed, they also
7029 must not allocate any space in the stack frame.
7031 Patterns are matched against @var{insn-pattern} in two different
7032 circumstances.  If an insn needs to be split for delay slot scheduling
7033 or insn scheduling, the insn is already known to be valid, which means
7034 that it must have been matched by some @code{define_insn} and, if
7035 @code{reload_completed} is nonzero, is known to satisfy the constraints
7036 of that @code{define_insn}.  In that case, the new insn patterns must
7037 also be insns that are matched by some @code{define_insn} and, if
7038 @code{reload_completed} is nonzero, must also satisfy the constraints
7039 of those definitions.
7041 As an example of this usage of @code{define_split}, consider the following
7042 example from @file{a29k.md}, which splits a @code{sign_extend} from
7043 @code{HImode} to @code{SImode} into a pair of shift insns:
7045 @smallexample
7046 (define_split
7047   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
7048         (sign_extend:SI (match_operand:HI 1 "gen_reg_operand" "")))]
7049   ""
7050   [(set (match_dup 0)
7051         (ashift:SI (match_dup 1)
7052                    (const_int 16)))
7053    (set (match_dup 0)
7054         (ashiftrt:SI (match_dup 0)
7055                      (const_int 16)))]
7056   "
7057 @{ operands[1] = gen_lowpart (SImode, operands[1]); @}")
7058 @end smallexample
7060 When the combiner phase tries to split an insn pattern, it is always the
7061 case that the pattern is @emph{not} matched by any @code{define_insn}.
7062 The combiner pass first tries to split a single @code{set} expression
7063 and then the same @code{set} expression inside a @code{parallel}, but
7064 followed by a @code{clobber} of a pseudo-reg to use as a scratch
7065 register.  In these cases, the combiner expects exactly two new insn
7066 patterns to be generated.  It will verify that these patterns match some
7067 @code{define_insn} definitions, so you need not do this test in the
7068 @code{define_split} (of course, there is no point in writing a
7069 @code{define_split} that will never produce insns that match).
7071 Here is an example of this use of @code{define_split}, taken from
7072 @file{rs6000.md}:
7074 @smallexample
7075 (define_split
7076   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
7077         (plus:SI (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
7078                  (match_operand:SI 2 "non_add_cint_operand" "")))]
7079   ""
7080   [(set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 1) (match_dup 3)))
7081    (set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 0) (match_dup 4)))]
7084   int low = INTVAL (operands[2]) & 0xffff;
7085   int high = (unsigned) INTVAL (operands[2]) >> 16;
7087   if (low & 0x8000)
7088     high++, low |= 0xffff0000;
7090   operands[3] = GEN_INT (high << 16);
7091   operands[4] = GEN_INT (low);
7092 @}")
7093 @end smallexample
7095 Here the predicate @code{non_add_cint_operand} matches any
7096 @code{const_int} that is @emph{not} a valid operand of a single add
7097 insn.  The add with the smaller displacement is written so that it
7098 can be substituted into the address of a subsequent operation.
7100 An example that uses a scratch register, from the same file, generates
7101 an equality comparison of a register and a large constant:
7103 @smallexample
7104 (define_split
7105   [(set (match_operand:CC 0 "cc_reg_operand" "")
7106         (compare:CC (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
7107                     (match_operand:SI 2 "non_short_cint_operand" "")))
7108    (clobber (match_operand:SI 3 "gen_reg_operand" ""))]
7109   "find_single_use (operands[0], insn, 0)
7110    && (GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == EQ
7111        || GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == NE)"
7112   [(set (match_dup 3) (xor:SI (match_dup 1) (match_dup 4)))
7113    (set (match_dup 0) (compare:CC (match_dup 3) (match_dup 5)))]
7114   "
7116   /* @r{Get the constant we are comparing against, C, and see what it
7117      looks like sign-extended to 16 bits.  Then see what constant
7118      could be XOR'ed with C to get the sign-extended value.}  */
7120   int c = INTVAL (operands[2]);
7121   int sextc = (c << 16) >> 16;
7122   int xorv = c ^ sextc;
7124   operands[4] = GEN_INT (xorv);
7125   operands[5] = GEN_INT (sextc);
7126 @}")
7127 @end smallexample
7129 To avoid confusion, don't write a single @code{define_split} that
7130 accepts some insns that match some @code{define_insn} as well as some
7131 insns that don't.  Instead, write two separate @code{define_split}
7132 definitions, one for the insns that are valid and one for the insns that
7133 are not valid.
7135 The splitter is allowed to split jump instructions into sequence of
7136 jumps or create new jumps in while splitting non-jump instructions.  As
7137 the central flowgraph and branch prediction information needs to be updated,
7138 several restriction apply.
7140 Splitting of jump instruction into sequence that over by another jump
7141 instruction is always valid, as compiler expect identical behavior of new
7142 jump.  When new sequence contains multiple jump instructions or new labels,
7143 more assistance is needed.  Splitter is required to create only unconditional
7144 jumps, or simple conditional jump instructions.  Additionally it must attach a
7145 @code{REG_BR_PROB} note to each conditional jump.  A global variable
7146 @code{split_branch_probability} holds the probability of the original branch in case
7147 it was a simple conditional jump, @minus{}1 otherwise.  To simplify
7148 recomputing of edge frequencies, the new sequence is required to have only
7149 forward jumps to the newly created labels.
7151 @findex define_insn_and_split
7152 For the common case where the pattern of a define_split exactly matches the
7153 pattern of a define_insn, use @code{define_insn_and_split}.  It looks like
7154 this:
7156 @smallexample
7157 (define_insn_and_split
7158   [@var{insn-pattern}]
7159   "@var{condition}"
7160   "@var{output-template}"
7161   "@var{split-condition}"
7162   [@var{new-insn-pattern-1}
7163    @var{new-insn-pattern-2}
7164    @dots{}]
7165   "@var{preparation-statements}"
7166   [@var{insn-attributes}])
7168 @end smallexample
7170 @var{insn-pattern}, @var{condition}, @var{output-template}, and
7171 @var{insn-attributes} are used as in @code{define_insn}.  The
7172 @var{new-insn-pattern} vector and the @var{preparation-statements} are used as
7173 in a @code{define_split}.  The @var{split-condition} is also used as in
7174 @code{define_split}, with the additional behavior that if the condition starts
7175 with @samp{&&}, the condition used for the split will be the constructed as a
7176 logical ``and'' of the split condition with the insn condition.  For example,
7177 from i386.md:
7179 @smallexample
7180 (define_insn_and_split "zero_extendhisi2_and"
7181   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
7182      (zero_extend:SI (match_operand:HI 1 "register_operand" "0")))
7183    (clobber (reg:CC 17))]
7184   "TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size"
7185   "#"
7186   "&& reload_completed"
7187   [(parallel [(set (match_dup 0)
7188                    (and:SI (match_dup 0) (const_int 65535)))
7189               (clobber (reg:CC 17))])]
7190   ""
7191   [(set_attr "type" "alu1")])
7193 @end smallexample
7195 In this case, the actual split condition will be
7196 @samp{TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size && reload_completed}.
7198 The @code{define_insn_and_split} construction provides exactly the same
7199 functionality as two separate @code{define_insn} and @code{define_split}
7200 patterns.  It exists for compactness, and as a maintenance tool to prevent
7201 having to ensure the two patterns' templates match.
7203 @end ifset
7204 @ifset INTERNALS
7205 @node Including Patterns
7206 @section Including Patterns in Machine Descriptions.
7207 @cindex insn includes
7209 @findex include
7210 The @code{include} pattern tells the compiler tools where to
7211 look for patterns that are in files other than in the file
7212 @file{.md}.  This is used only at build time and there is no preprocessing allowed.
7214 It looks like:
7216 @smallexample
7218 (include
7219   @var{pathname})
7220 @end smallexample
7222 For example:
7224 @smallexample
7226 (include "filestuff")
7228 @end smallexample
7230 Where @var{pathname} is a string that specifies the location of the file,
7231 specifies the include file to be in @file{gcc/config/target/filestuff}.  The
7232 directory @file{gcc/config/target} is regarded as the default directory.
7235 Machine descriptions may be split up into smaller more manageable subsections
7236 and placed into subdirectories.
7238 By specifying:
7240 @smallexample
7242 (include "BOGUS/filestuff")
7244 @end smallexample
7246 the include file is specified to be in @file{gcc/config/@var{target}/BOGUS/filestuff}.
7248 Specifying an absolute path for the include file such as;
7249 @smallexample
7251 (include "/u2/BOGUS/filestuff")
7253 @end smallexample
7254 is permitted but is not encouraged.
7256 @subsection RTL Generation Tool Options for Directory Search
7257 @cindex directory options .md
7258 @cindex options, directory search
7259 @cindex search options
7261 The @option{-I@var{dir}} option specifies directories to search for machine descriptions.
7262 For example:
7264 @smallexample
7266 genrecog -I/p1/abc/proc1 -I/p2/abcd/pro2 target.md
7268 @end smallexample
7271 Add the directory @var{dir} to the head of the list of directories to be
7272 searched for header files.  This can be used to override a system machine definition
7273 file, substituting your own version, since these directories are
7274 searched before the default machine description file directories.  If you use more than
7275 one @option{-I} option, the directories are scanned in left-to-right
7276 order; the standard default directory come after.
7279 @end ifset
7280 @ifset INTERNALS
7281 @node Peephole Definitions
7282 @section Machine-Specific Peephole Optimizers
7283 @cindex peephole optimizer definitions
7284 @cindex defining peephole optimizers
7286 In addition to instruction patterns the @file{md} file may contain
7287 definitions of machine-specific peephole optimizations.
7289 The combiner does not notice certain peephole optimizations when the data
7290 flow in the program does not suggest that it should try them.  For example,
7291 sometimes two consecutive insns related in purpose can be combined even
7292 though the second one does not appear to use a register computed in the
7293 first one.  A machine-specific peephole optimizer can detect such
7294 opportunities.
7296 There are two forms of peephole definitions that may be used.  The
7297 original @code{define_peephole} is run at assembly output time to
7298 match insns and substitute assembly text.  Use of @code{define_peephole}
7299 is deprecated.
7301 A newer @code{define_peephole2} matches insns and substitutes new
7302 insns.  The @code{peephole2} pass is run after register allocation
7303 but before scheduling, which may result in much better code for
7304 targets that do scheduling.
7306 @menu
7307 * define_peephole::     RTL to Text Peephole Optimizers
7308 * define_peephole2::    RTL to RTL Peephole Optimizers
7309 @end menu
7311 @end ifset
7312 @ifset INTERNALS
7313 @node define_peephole
7314 @subsection RTL to Text Peephole Optimizers
7315 @findex define_peephole
7317 @need 1000
7318 A definition looks like this:
7320 @smallexample
7321 (define_peephole
7322   [@var{insn-pattern-1}
7323    @var{insn-pattern-2}
7324    @dots{}]
7325   "@var{condition}"
7326   "@var{template}"
7327   "@var{optional-insn-attributes}")
7328 @end smallexample
7330 @noindent
7331 The last string operand may be omitted if you are not using any
7332 machine-specific information in this machine description.  If present,
7333 it must obey the same rules as in a @code{define_insn}.
7335 In this skeleton, @var{insn-pattern-1} and so on are patterns to match
7336 consecutive insns.  The optimization applies to a sequence of insns when
7337 @var{insn-pattern-1} matches the first one, @var{insn-pattern-2} matches
7338 the next, and so on.
7340 Each of the insns matched by a peephole must also match a
7341 @code{define_insn}.  Peepholes are checked only at the last stage just
7342 before code generation, and only optionally.  Therefore, any insn which
7343 would match a peephole but no @code{define_insn} will cause a crash in code
7344 generation in an unoptimized compilation, or at various optimization
7345 stages.
7347 The operands of the insns are matched with @code{match_operands},
7348 @code{match_operator}, and @code{match_dup}, as usual.  What is not
7349 usual is that the operand numbers apply to all the insn patterns in the
7350 definition.  So, you can check for identical operands in two insns by
7351 using @code{match_operand} in one insn and @code{match_dup} in the
7352 other.
7354 The operand constraints used in @code{match_operand} patterns do not have
7355 any direct effect on the applicability of the peephole, but they will
7356 be validated afterward, so make sure your constraints are general enough
7357 to apply whenever the peephole matches.  If the peephole matches
7358 but the constraints are not satisfied, the compiler will crash.
7360 It is safe to omit constraints in all the operands of the peephole; or
7361 you can write constraints which serve as a double-check on the criteria
7362 previously tested.
7364 Once a sequence of insns matches the patterns, the @var{condition} is
7365 checked.  This is a C expression which makes the final decision whether to
7366 perform the optimization (we do so if the expression is nonzero).  If
7367 @var{condition} is omitted (in other words, the string is empty) then the
7368 optimization is applied to every sequence of insns that matches the
7369 patterns.
7371 The defined peephole optimizations are applied after register allocation
7372 is complete.  Therefore, the peephole definition can check which
7373 operands have ended up in which kinds of registers, just by looking at
7374 the operands.
7376 @findex prev_active_insn
7377 The way to refer to the operands in @var{condition} is to write
7378 @code{operands[@var{i}]} for operand number @var{i} (as matched by
7379 @code{(match_operand @var{i} @dots{})}).  Use the variable @code{insn}
7380 to refer to the last of the insns being matched; use
7381 @code{prev_active_insn} to find the preceding insns.
7383 @findex dead_or_set_p
7384 When optimizing computations with intermediate results, you can use
7385 @var{condition} to match only when the intermediate results are not used
7386 elsewhere.  Use the C expression @code{dead_or_set_p (@var{insn},
7387 @var{op})}, where @var{insn} is the insn in which you expect the value
7388 to be used for the last time (from the value of @code{insn}, together
7389 with use of @code{prev_nonnote_insn}), and @var{op} is the intermediate
7390 value (from @code{operands[@var{i}]}).
7392 Applying the optimization means replacing the sequence of insns with one
7393 new insn.  The @var{template} controls ultimate output of assembler code
7394 for this combined insn.  It works exactly like the template of a
7395 @code{define_insn}.  Operand numbers in this template are the same ones
7396 used in matching the original sequence of insns.
7398 The result of a defined peephole optimizer does not need to match any of
7399 the insn patterns in the machine description; it does not even have an
7400 opportunity to match them.  The peephole optimizer definition itself serves
7401 as the insn pattern to control how the insn is output.
7403 Defined peephole optimizers are run as assembler code is being output,
7404 so the insns they produce are never combined or rearranged in any way.
7406 Here is an example, taken from the 68000 machine description:
7408 @smallexample
7409 (define_peephole
7410   [(set (reg:SI 15) (plus:SI (reg:SI 15) (const_int 4)))
7411    (set (match_operand:DF 0 "register_operand" "=f")
7412         (match_operand:DF 1 "register_operand" "ad"))]
7413   "FP_REG_P (operands[0]) && ! FP_REG_P (operands[1])"
7415   rtx xoperands[2];
7416   xoperands[1] = gen_rtx_REG (SImode, REGNO (operands[1]) + 1);
7417 #ifdef MOTOROLA
7418   output_asm_insn ("move.l %1,(sp)", xoperands);
7419   output_asm_insn ("move.l %1,-(sp)", operands);
7420   return "fmove.d (sp)+,%0";
7421 #else
7422   output_asm_insn ("movel %1,sp@@", xoperands);
7423   output_asm_insn ("movel %1,sp@@-", operands);
7424   return "fmoved sp@@+,%0";
7425 #endif
7427 @end smallexample
7429 @need 1000
7430 The effect of this optimization is to change
7432 @smallexample
7433 @group
7434 jbsr _foobar
7435 addql #4,sp
7436 movel d1,sp@@-
7437 movel d0,sp@@-
7438 fmoved sp@@+,fp0
7439 @end group
7440 @end smallexample
7442 @noindent
7443 into
7445 @smallexample
7446 @group
7447 jbsr _foobar
7448 movel d1,sp@@
7449 movel d0,sp@@-
7450 fmoved sp@@+,fp0
7451 @end group
7452 @end smallexample
7454 @ignore
7455 @findex CC_REVERSED
7456 If a peephole matches a sequence including one or more jump insns, you must
7457 take account of the flags such as @code{CC_REVERSED} which specify that the
7458 condition codes are represented in an unusual manner.  The compiler
7459 automatically alters any ordinary conditional jumps which occur in such
7460 situations, but the compiler cannot alter jumps which have been replaced by
7461 peephole optimizations.  So it is up to you to alter the assembler code
7462 that the peephole produces.  Supply C code to write the assembler output,
7463 and in this C code check the condition code status flags and change the
7464 assembler code as appropriate.
7465 @end ignore
7467 @var{insn-pattern-1} and so on look @emph{almost} like the second
7468 operand of @code{define_insn}.  There is one important difference: the
7469 second operand of @code{define_insn} consists of one or more RTX's
7470 enclosed in square brackets.  Usually, there is only one: then the same
7471 action can be written as an element of a @code{define_peephole}.  But
7472 when there are multiple actions in a @code{define_insn}, they are
7473 implicitly enclosed in a @code{parallel}.  Then you must explicitly
7474 write the @code{parallel}, and the square brackets within it, in the
7475 @code{define_peephole}.  Thus, if an insn pattern looks like this,
7477 @smallexample
7478 (define_insn "divmodsi4"
7479   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
7480         (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
7481                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
7482    (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
7483         (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))]
7484   "TARGET_68020"
7485   "divsl%.l %2,%3:%0")
7486 @end smallexample
7488 @noindent
7489 then the way to mention this insn in a peephole is as follows:
7491 @smallexample
7492 (define_peephole
7493   [@dots{}
7494    (parallel
7495     [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
7496           (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
7497                   (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
7498      (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
7499           (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))])
7500    @dots{}]
7501   @dots{})
7502 @end smallexample
7504 @end ifset
7505 @ifset INTERNALS
7506 @node define_peephole2
7507 @subsection RTL to RTL Peephole Optimizers
7508 @findex define_peephole2
7510 The @code{define_peephole2} definition tells the compiler how to
7511 substitute one sequence of instructions for another sequence,
7512 what additional scratch registers may be needed and what their
7513 lifetimes must be.
7515 @smallexample
7516 (define_peephole2
7517   [@var{insn-pattern-1}
7518    @var{insn-pattern-2}
7519    @dots{}]
7520   "@var{condition}"
7521   [@var{new-insn-pattern-1}
7522    @var{new-insn-pattern-2}
7523    @dots{}]
7524   "@var{preparation-statements}")
7525 @end smallexample
7527 The definition is almost identical to @code{define_split}
7528 (@pxref{Insn Splitting}) except that the pattern to match is not a
7529 single instruction, but a sequence of instructions.
7531 It is possible to request additional scratch registers for use in the
7532 output template.  If appropriate registers are not free, the pattern
7533 will simply not match.
7535 @findex match_scratch
7536 @findex match_dup
7537 Scratch registers are requested with a @code{match_scratch} pattern at
7538 the top level of the input pattern.  The allocated register (initially) will
7539 be dead at the point requested within the original sequence.  If the scratch
7540 is used at more than a single point, a @code{match_dup} pattern at the
7541 top level of the input pattern marks the last position in the input sequence
7542 at which the register must be available.
7544 Here is an example from the IA-32 machine description:
7546 @smallexample
7547 (define_peephole2
7548   [(match_scratch:SI 2 "r")
7549    (parallel [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
7550                    (match_operator:SI 3 "arith_or_logical_operator"
7551                      [(match_dup 0)
7552                       (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")]))
7553               (clobber (reg:CC 17))])]
7554   "! optimize_size && ! TARGET_READ_MODIFY"
7555   [(set (match_dup 2) (match_dup 1))
7556    (parallel [(set (match_dup 0)
7557                    (match_op_dup 3 [(match_dup 0) (match_dup 2)]))
7558               (clobber (reg:CC 17))])]
7559   "")
7560 @end smallexample
7562 @noindent
7563 This pattern tries to split a load from its use in the hopes that we'll be
7564 able to schedule around the memory load latency.  It allocates a single
7565 @code{SImode} register of class @code{GENERAL_REGS} (@code{"r"}) that needs
7566 to be live only at the point just before the arithmetic.
7568 A real example requiring extended scratch lifetimes is harder to come by,
7569 so here's a silly made-up example:
7571 @smallexample
7572 (define_peephole2
7573   [(match_scratch:SI 4 "r")
7574    (set (match_operand:SI 0 "" "") (match_operand:SI 1 "" ""))
7575    (set (match_operand:SI 2 "" "") (match_dup 1))
7576    (match_dup 4)
7577    (set (match_operand:SI 3 "" "") (match_dup 1))]
7578   "/* @r{determine 1 does not overlap 0 and 2} */"
7579   [(set (match_dup 4) (match_dup 1))
7580    (set (match_dup 0) (match_dup 4))
7581    (set (match_dup 2) (match_dup 4))]
7582    (set (match_dup 3) (match_dup 4))]
7583   "")
7584 @end smallexample
7586 @noindent
7587 If we had not added the @code{(match_dup 4)} in the middle of the input
7588 sequence, it might have been the case that the register we chose at the
7589 beginning of the sequence is killed by the first or second @code{set}.
7591 @end ifset
7592 @ifset INTERNALS
7593 @node Insn Attributes
7594 @section Instruction Attributes
7595 @cindex insn attributes
7596 @cindex instruction attributes
7598 In addition to describing the instruction supported by the target machine,
7599 the @file{md} file also defines a group of @dfn{attributes} and a set of
7600 values for each.  Every generated insn is assigned a value for each attribute.
7601 One possible attribute would be the effect that the insn has on the machine's
7602 condition code.  This attribute can then be used by @code{NOTICE_UPDATE_CC}
7603 to track the condition codes.
7605 @menu
7606 * Defining Attributes:: Specifying attributes and their values.
7607 * Expressions::         Valid expressions for attribute values.
7608 * Tagging Insns::       Assigning attribute values to insns.
7609 * Attr Example::        An example of assigning attributes.
7610 * Insn Lengths::        Computing the length of insns.
7611 * Constant Attributes:: Defining attributes that are constant.
7612 * Delay Slots::         Defining delay slots required for a machine.
7613 * Processor pipeline description:: Specifying information for insn scheduling.
7614 @end menu
7616 @end ifset
7617 @ifset INTERNALS
7618 @node Defining Attributes
7619 @subsection Defining Attributes and their Values
7620 @cindex defining attributes and their values
7621 @cindex attributes, defining
7623 @findex define_attr
7624 The @code{define_attr} expression is used to define each attribute required
7625 by the target machine.  It looks like:
7627 @smallexample
7628 (define_attr @var{name} @var{list-of-values} @var{default})
7629 @end smallexample
7631 @var{name} is a string specifying the name of the attribute being defined.
7632 Some attributes are used in a special way by the rest of the compiler. The
7633 @code{enabled} attribute can be used to conditionally enable or disable
7634 insn alternatives (@pxref{Disable Insn Alternatives}). The @code{predicable}
7635 attribute, together with a suitable @code{define_cond_exec}
7636 (@pxref{Conditional Execution}), can be used to automatically generate
7637 conditional variants of instruction patterns. The compiler internally uses
7638 the names @code{ce_enabled} and @code{nonce_enabled}, so they should not be
7639 used elsewhere as alternative names.
7641 @var{list-of-values} is either a string that specifies a comma-separated
7642 list of values that can be assigned to the attribute, or a null string to
7643 indicate that the attribute takes numeric values.
7645 @var{default} is an attribute expression that gives the value of this
7646 attribute for insns that match patterns whose definition does not include
7647 an explicit value for this attribute.  @xref{Attr Example}, for more
7648 information on the handling of defaults.  @xref{Constant Attributes},
7649 for information on attributes that do not depend on any particular insn.
7651 @findex insn-attr.h
7652 For each defined attribute, a number of definitions are written to the
7653 @file{insn-attr.h} file.  For cases where an explicit set of values is
7654 specified for an attribute, the following are defined:
7656 @itemize @bullet
7657 @item
7658 A @samp{#define} is written for the symbol @samp{HAVE_ATTR_@var{name}}.
7660 @item
7661 An enumerated class is defined for @samp{attr_@var{name}} with
7662 elements of the form @samp{@var{upper-name}_@var{upper-value}} where
7663 the attribute name and value are first converted to uppercase.
7665 @item
7666 A function @samp{get_attr_@var{name}} is defined that is passed an insn and
7667 returns the attribute value for that insn.
7668 @end itemize
7670 For example, if the following is present in the @file{md} file:
7672 @smallexample
7673 (define_attr "type" "branch,fp,load,store,arith" @dots{})
7674 @end smallexample
7676 @noindent
7677 the following lines will be written to the file @file{insn-attr.h}.
7679 @smallexample
7680 #define HAVE_ATTR_type 1
7681 enum attr_type @{TYPE_BRANCH, TYPE_FP, TYPE_LOAD,
7682                  TYPE_STORE, TYPE_ARITH@};
7683 extern enum attr_type get_attr_type ();
7684 @end smallexample
7686 If the attribute takes numeric values, no @code{enum} type will be
7687 defined and the function to obtain the attribute's value will return
7688 @code{int}.
7690 There are attributes which are tied to a specific meaning.  These
7691 attributes are not free to use for other purposes:
7693 @table @code
7694 @item length
7695 The @code{length} attribute is used to calculate the length of emitted
7696 code chunks.  This is especially important when verifying branch
7697 distances. @xref{Insn Lengths}.
7699 @item enabled
7700 The @code{enabled} attribute can be defined to prevent certain
7701 alternatives of an insn definition from being used during code
7702 generation. @xref{Disable Insn Alternatives}.
7703 @end table
7705 For each of these special attributes, the corresponding
7706 @samp{HAVE_ATTR_@var{name}} @samp{#define} is also written when the
7707 attribute is not defined; in that case, it is defined as @samp{0}.
7709 @findex define_enum_attr
7710 @anchor{define_enum_attr}
7711 Another way of defining an attribute is to use:
7713 @smallexample
7714 (define_enum_attr "@var{attr}" "@var{enum}" @var{default})
7715 @end smallexample
7717 This works in just the same way as @code{define_attr}, except that
7718 the list of values is taken from a separate enumeration called
7719 @var{enum} (@pxref{define_enum}).  This form allows you to use
7720 the same list of values for several attributes without having to
7721 repeat the list each time.  For example:
7723 @smallexample
7724 (define_enum "processor" [
7725   model_a
7726   model_b
7727   @dots{}
7729 (define_enum_attr "arch" "processor"
7730   (const (symbol_ref "target_arch")))
7731 (define_enum_attr "tune" "processor"
7732   (const (symbol_ref "target_tune")))
7733 @end smallexample
7735 defines the same attributes as:
7737 @smallexample
7738 (define_attr "arch" "model_a,model_b,@dots{}"
7739   (const (symbol_ref "target_arch")))
7740 (define_attr "tune" "model_a,model_b,@dots{}"
7741   (const (symbol_ref "target_tune")))
7742 @end smallexample
7744 but without duplicating the processor list.  The second example defines two
7745 separate C enums (@code{attr_arch} and @code{attr_tune}) whereas the first
7746 defines a single C enum (@code{processor}).
7747 @end ifset
7748 @ifset INTERNALS
7749 @node Expressions
7750 @subsection Attribute Expressions
7751 @cindex attribute expressions
7753 RTL expressions used to define attributes use the codes described above
7754 plus a few specific to attribute definitions, to be discussed below.
7755 Attribute value expressions must have one of the following forms:
7757 @table @code
7758 @cindex @code{const_int} and attributes
7759 @item (const_int @var{i})
7760 The integer @var{i} specifies the value of a numeric attribute.  @var{i}
7761 must be non-negative.
7763 The value of a numeric attribute can be specified either with a
7764 @code{const_int}, or as an integer represented as a string in
7765 @code{const_string}, @code{eq_attr} (see below), @code{attr},
7766 @code{symbol_ref}, simple arithmetic expressions, and @code{set_attr}
7767 overrides on specific instructions (@pxref{Tagging Insns}).
7769 @cindex @code{const_string} and attributes
7770 @item (const_string @var{value})
7771 The string @var{value} specifies a constant attribute value.
7772 If @var{value} is specified as @samp{"*"}, it means that the default value of
7773 the attribute is to be used for the insn containing this expression.
7774 @samp{"*"} obviously cannot be used in the @var{default} expression
7775 of a @code{define_attr}.
7777 If the attribute whose value is being specified is numeric, @var{value}
7778 must be a string containing a non-negative integer (normally
7779 @code{const_int} would be used in this case).  Otherwise, it must
7780 contain one of the valid values for the attribute.
7782 @cindex @code{if_then_else} and attributes
7783 @item (if_then_else @var{test} @var{true-value} @var{false-value})
7784 @var{test} specifies an attribute test, whose format is defined below.
7785 The value of this expression is @var{true-value} if @var{test} is true,
7786 otherwise it is @var{false-value}.
7788 @cindex @code{cond} and attributes
7789 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @dots{}] @var{default})
7790 The first operand of this expression is a vector containing an even
7791 number of expressions and consisting of pairs of @var{test} and @var{value}
7792 expressions.  The value of the @code{cond} expression is that of the
7793 @var{value} corresponding to the first true @var{test} expression.  If
7794 none of the @var{test} expressions are true, the value of the @code{cond}
7795 expression is that of the @var{default} expression.
7796 @end table
7798 @var{test} expressions can have one of the following forms:
7800 @table @code
7801 @cindex @code{const_int} and attribute tests
7802 @item (const_int @var{i})
7803 This test is true if @var{i} is nonzero and false otherwise.
7805 @cindex @code{not} and attributes
7806 @cindex @code{ior} and attributes
7807 @cindex @code{and} and attributes
7808 @item (not @var{test})
7809 @itemx (ior @var{test1} @var{test2})
7810 @itemx (and @var{test1} @var{test2})
7811 These tests are true if the indicated logical function is true.
7813 @cindex @code{match_operand} and attributes
7814 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{pred} @var{constraints})
7815 This test is true if operand @var{n} of the insn whose attribute value
7816 is being determined has mode @var{m} (this part of the test is ignored
7817 if @var{m} is @code{VOIDmode}) and the function specified by the string
7818 @var{pred} returns a nonzero value when passed operand @var{n} and mode
7819 @var{m} (this part of the test is ignored if @var{pred} is the null
7820 string).
7822 The @var{constraints} operand is ignored and should be the null string.
7824 @cindex @code{match_test} and attributes
7825 @item (match_test @var{c-expr})
7826 The test is true if C expression @var{c-expr} is true.  In non-constant
7827 attributes, @var{c-expr} has access to the following variables:
7829 @table @var
7830 @item insn
7831 The rtl instruction under test.
7832 @item which_alternative
7833 The @code{define_insn} alternative that @var{insn} matches.
7834 @xref{Output Statement}.
7835 @item operands
7836 An array of @var{insn}'s rtl operands.
7837 @end table
7839 @var{c-expr} behaves like the condition in a C @code{if} statement,
7840 so there is no need to explicitly convert the expression into a boolean
7841 0 or 1 value.  For example, the following two tests are equivalent:
7843 @smallexample
7844 (match_test "x & 2")
7845 (match_test "(x & 2) != 0")
7846 @end smallexample
7848 @cindex @code{le} and attributes
7849 @cindex @code{leu} and attributes
7850 @cindex @code{lt} and attributes
7851 @cindex @code{gt} and attributes
7852 @cindex @code{gtu} and attributes
7853 @cindex @code{ge} and attributes
7854 @cindex @code{geu} and attributes
7855 @cindex @code{ne} and attributes
7856 @cindex @code{eq} and attributes
7857 @cindex @code{plus} and attributes
7858 @cindex @code{minus} and attributes
7859 @cindex @code{mult} and attributes
7860 @cindex @code{div} and attributes
7861 @cindex @code{mod} and attributes
7862 @cindex @code{abs} and attributes
7863 @cindex @code{neg} and attributes
7864 @cindex @code{ashift} and attributes
7865 @cindex @code{lshiftrt} and attributes
7866 @cindex @code{ashiftrt} and attributes
7867 @item (le @var{arith1} @var{arith2})
7868 @itemx (leu @var{arith1} @var{arith2})
7869 @itemx (lt @var{arith1} @var{arith2})
7870 @itemx (ltu @var{arith1} @var{arith2})
7871 @itemx (gt @var{arith1} @var{arith2})
7872 @itemx (gtu @var{arith1} @var{arith2})
7873 @itemx (ge @var{arith1} @var{arith2})
7874 @itemx (geu @var{arith1} @var{arith2})
7875 @itemx (ne @var{arith1} @var{arith2})
7876 @itemx (eq @var{arith1} @var{arith2})
7877 These tests are true if the indicated comparison of the two arithmetic
7878 expressions is true.  Arithmetic expressions are formed with
7879 @code{plus}, @code{minus}, @code{mult}, @code{div}, @code{mod},
7880 @code{abs}, @code{neg}, @code{and}, @code{ior}, @code{xor}, @code{not},
7881 @code{ashift}, @code{lshiftrt}, and @code{ashiftrt} expressions.
7883 @findex get_attr
7884 @code{const_int} and @code{symbol_ref} are always valid terms (@pxref{Insn
7885 Lengths},for additional forms).  @code{symbol_ref} is a string
7886 denoting a C expression that yields an @code{int} when evaluated by the
7887 @samp{get_attr_@dots{}} routine.  It should normally be a global
7888 variable.
7890 @findex eq_attr
7891 @item (eq_attr @var{name} @var{value})
7892 @var{name} is a string specifying the name of an attribute.
7894 @var{value} is a string that is either a valid value for attribute
7895 @var{name}, a comma-separated list of values, or @samp{!} followed by a
7896 value or list.  If @var{value} does not begin with a @samp{!}, this
7897 test is true if the value of the @var{name} attribute of the current
7898 insn is in the list specified by @var{value}.  If @var{value} begins
7899 with a @samp{!}, this test is true if the attribute's value is
7900 @emph{not} in the specified list.
7902 For example,
7904 @smallexample
7905 (eq_attr "type" "load,store")
7906 @end smallexample
7908 @noindent
7909 is equivalent to
7911 @smallexample
7912 (ior (eq_attr "type" "load") (eq_attr "type" "store"))
7913 @end smallexample
7915 If @var{name} specifies an attribute of @samp{alternative}, it refers to the
7916 value of the compiler variable @code{which_alternative}
7917 (@pxref{Output Statement}) and the values must be small integers.  For
7918 example,
7920 @smallexample
7921 (eq_attr "alternative" "2,3")
7922 @end smallexample
7924 @noindent
7925 is equivalent to
7927 @smallexample
7928 (ior (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 2))
7929      (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 3)))
7930 @end smallexample
7932 Note that, for most attributes, an @code{eq_attr} test is simplified in cases
7933 where the value of the attribute being tested is known for all insns matching
7934 a particular pattern.  This is by far the most common case.
7936 @findex attr_flag
7937 @item (attr_flag @var{name})
7938 The value of an @code{attr_flag} expression is true if the flag
7939 specified by @var{name} is true for the @code{insn} currently being
7940 scheduled.
7942 @var{name} is a string specifying one of a fixed set of flags to test.
7943 Test the flags @code{forward} and @code{backward} to determine the
7944 direction of a conditional branch.
7946 This example describes a conditional branch delay slot which
7947 can be nullified for forward branches that are taken (annul-true) or
7948 for backward branches which are not taken (annul-false).
7950 @smallexample
7951 (define_delay (eq_attr "type" "cbranch")
7952   [(eq_attr "in_branch_delay" "true")
7953    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
7954         (attr_flag "forward"))
7955    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
7956         (attr_flag "backward"))])
7957 @end smallexample
7959 The @code{forward} and @code{backward} flags are false if the current
7960 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
7962 @code{attr_flag} is only used during delay slot scheduling and has no
7963 meaning to other passes of the compiler.
7965 @findex attr
7966 @item (attr @var{name})
7967 The value of another attribute is returned.  This is most useful
7968 for numeric attributes, as @code{eq_attr} and @code{attr_flag}
7969 produce more efficient code for non-numeric attributes.
7970 @end table
7972 @end ifset
7973 @ifset INTERNALS
7974 @node Tagging Insns
7975 @subsection Assigning Attribute Values to Insns
7976 @cindex tagging insns
7977 @cindex assigning attribute values to insns
7979 The value assigned to an attribute of an insn is primarily determined by
7980 which pattern is matched by that insn (or which @code{define_peephole}
7981 generated it).  Every @code{define_insn} and @code{define_peephole} can
7982 have an optional last argument to specify the values of attributes for
7983 matching insns.  The value of any attribute not specified in a particular
7984 insn is set to the default value for that attribute, as specified in its
7985 @code{define_attr}.  Extensive use of default values for attributes
7986 permits the specification of the values for only one or two attributes
7987 in the definition of most insn patterns, as seen in the example in the
7988 next section.
7990 The optional last argument of @code{define_insn} and
7991 @code{define_peephole} is a vector of expressions, each of which defines
7992 the value for a single attribute.  The most general way of assigning an
7993 attribute's value is to use a @code{set} expression whose first operand is an
7994 @code{attr} expression giving the name of the attribute being set.  The
7995 second operand of the @code{set} is an attribute expression
7996 (@pxref{Expressions}) giving the value of the attribute.
7998 When the attribute value depends on the @samp{alternative} attribute
7999 (i.e., which is the applicable alternative in the constraint of the
8000 insn), the @code{set_attr_alternative} expression can be used.  It
8001 allows the specification of a vector of attribute expressions, one for
8002 each alternative.
8004 @findex set_attr
8005 When the generality of arbitrary attribute expressions is not required,
8006 the simpler @code{set_attr} expression can be used, which allows
8007 specifying a string giving either a single attribute value or a list
8008 of attribute values, one for each alternative.
8010 The form of each of the above specifications is shown below.  In each case,
8011 @var{name} is a string specifying the attribute to be set.
8013 @table @code
8014 @item (set_attr @var{name} @var{value-string})
8015 @var{value-string} is either a string giving the desired attribute value,
8016 or a string containing a comma-separated list giving the values for
8017 succeeding alternatives.  The number of elements must match the number
8018 of alternatives in the constraint of the insn pattern.
8020 Note that it may be useful to specify @samp{*} for some alternative, in
8021 which case the attribute will assume its default value for insns matching
8022 that alternative.
8024 @findex set_attr_alternative
8025 @item (set_attr_alternative @var{name} [@var{value1} @var{value2} @dots{}])
8026 Depending on the alternative of the insn, the value will be one of the
8027 specified values.  This is a shorthand for using a @code{cond} with
8028 tests on the @samp{alternative} attribute.
8030 @findex attr
8031 @item (set (attr @var{name}) @var{value})
8032 The first operand of this @code{set} must be the special RTL expression
8033 @code{attr}, whose sole operand is a string giving the name of the
8034 attribute being set.  @var{value} is the value of the attribute.
8035 @end table
8037 The following shows three different ways of representing the same
8038 attribute value specification:
8040 @smallexample
8041 (set_attr "type" "load,store,arith")
8043 (set_attr_alternative "type"
8044                       [(const_string "load") (const_string "store")
8045                        (const_string "arith")])
8047 (set (attr "type")
8048      (cond [(eq_attr "alternative" "1") (const_string "load")
8049             (eq_attr "alternative" "2") (const_string "store")]
8050            (const_string "arith")))
8051 @end smallexample
8053 @need 1000
8054 @findex define_asm_attributes
8055 The @code{define_asm_attributes} expression provides a mechanism to
8056 specify the attributes assigned to insns produced from an @code{asm}
8057 statement.  It has the form:
8059 @smallexample
8060 (define_asm_attributes [@var{attr-sets}])
8061 @end smallexample
8063 @noindent
8064 where @var{attr-sets} is specified the same as for both the
8065 @code{define_insn} and the @code{define_peephole} expressions.
8067 These values will typically be the ``worst case'' attribute values.  For
8068 example, they might indicate that the condition code will be clobbered.
8070 A specification for a @code{length} attribute is handled specially.  The
8071 way to compute the length of an @code{asm} insn is to multiply the
8072 length specified in the expression @code{define_asm_attributes} by the
8073 number of machine instructions specified in the @code{asm} statement,
8074 determined by counting the number of semicolons and newlines in the
8075 string.  Therefore, the value of the @code{length} attribute specified
8076 in a @code{define_asm_attributes} should be the maximum possible length
8077 of a single machine instruction.
8079 @end ifset
8080 @ifset INTERNALS
8081 @node Attr Example
8082 @subsection Example of Attribute Specifications
8083 @cindex attribute specifications example
8084 @cindex attribute specifications
8086 The judicious use of defaulting is important in the efficient use of
8087 insn attributes.  Typically, insns are divided into @dfn{types} and an
8088 attribute, customarily called @code{type}, is used to represent this
8089 value.  This attribute is normally used only to define the default value
8090 for other attributes.  An example will clarify this usage.
8092 Assume we have a RISC machine with a condition code and in which only
8093 full-word operations are performed in registers.  Let us assume that we
8094 can divide all insns into loads, stores, (integer) arithmetic
8095 operations, floating point operations, and branches.
8097 Here we will concern ourselves with determining the effect of an insn on
8098 the condition code and will limit ourselves to the following possible
8099 effects:  The condition code can be set unpredictably (clobbered), not
8100 be changed, be set to agree with the results of the operation, or only
8101 changed if the item previously set into the condition code has been
8102 modified.
8104 Here is part of a sample @file{md} file for such a machine:
8106 @smallexample
8107 (define_attr "type" "load,store,arith,fp,branch" (const_string "arith"))
8109 (define_attr "cc" "clobber,unchanged,set,change0"
8110              (cond [(eq_attr "type" "load")
8111                         (const_string "change0")
8112                     (eq_attr "type" "store,branch")
8113                         (const_string "unchanged")
8114                     (eq_attr "type" "arith")
8115                         (if_then_else (match_operand:SI 0 "" "")
8116                                       (const_string "set")
8117                                       (const_string "clobber"))]
8118                    (const_string "clobber")))
8120 (define_insn ""
8121   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,r,m")
8122         (match_operand:SI 1 "general_operand" "r,m,r"))]
8123   ""
8124   "@@
8125    move %0,%1
8126    load %0,%1
8127    store %0,%1"
8128   [(set_attr "type" "arith,load,store")])
8129 @end smallexample
8131 Note that we assume in the above example that arithmetic operations
8132 performed on quantities smaller than a machine word clobber the condition
8133 code since they will set the condition code to a value corresponding to the
8134 full-word result.
8136 @end ifset
8137 @ifset INTERNALS
8138 @node Insn Lengths
8139 @subsection Computing the Length of an Insn
8140 @cindex insn lengths, computing
8141 @cindex computing the length of an insn
8143 For many machines, multiple types of branch instructions are provided, each
8144 for different length branch displacements.  In most cases, the assembler
8145 will choose the correct instruction to use.  However, when the assembler
8146 cannot do so, GCC can when a special attribute, the @code{length}
8147 attribute, is defined.  This attribute must be defined to have numeric
8148 values by specifying a null string in its @code{define_attr}.
8150 In the case of the @code{length} attribute, two additional forms of
8151 arithmetic terms are allowed in test expressions:
8153 @table @code
8154 @cindex @code{match_dup} and attributes
8155 @item (match_dup @var{n})
8156 This refers to the address of operand @var{n} of the current insn, which
8157 must be a @code{label_ref}.
8159 @cindex @code{pc} and attributes
8160 @item (pc)
8161 This refers to the address of the @emph{current} insn.  It might have
8162 been more consistent with other usage to make this the address of the
8163 @emph{next} insn but this would be confusing because the length of the
8164 current insn is to be computed.
8165 @end table
8167 @cindex @code{addr_vec}, length of
8168 @cindex @code{addr_diff_vec}, length of
8169 For normal insns, the length will be determined by value of the
8170 @code{length} attribute.  In the case of @code{addr_vec} and
8171 @code{addr_diff_vec} insn patterns, the length is computed as
8172 the number of vectors multiplied by the size of each vector.
8174 Lengths are measured in addressable storage units (bytes).
8176 The following macros can be used to refine the length computation:
8178 @table @code
8179 @findex ADJUST_INSN_LENGTH
8180 @item ADJUST_INSN_LENGTH (@var{insn}, @var{length})
8181 If defined, modifies the length assigned to instruction @var{insn} as a
8182 function of the context in which it is used.  @var{length} is an lvalue
8183 that contains the initially computed length of the insn and should be
8184 updated with the correct length of the insn.
8186 This macro will normally not be required.  A case in which it is
8187 required is the ROMP@.  On this machine, the size of an @code{addr_vec}
8188 insn must be increased by two to compensate for the fact that alignment
8189 may be required.
8190 @end table
8192 @findex get_attr_length
8193 The routine that returns @code{get_attr_length} (the value of the
8194 @code{length} attribute) can be used by the output routine to
8195 determine the form of the branch instruction to be written, as the
8196 example below illustrates.
8198 As an example of the specification of variable-length branches, consider
8199 the IBM 360.  If we adopt the convention that a register will be set to
8200 the starting address of a function, we can jump to labels within 4k of
8201 the start using a four-byte instruction.  Otherwise, we need a six-byte
8202 sequence to load the address from memory and then branch to it.
8204 On such a machine, a pattern for a branch instruction might be specified
8205 as follows:
8207 @smallexample
8208 (define_insn "jump"
8209   [(set (pc)
8210         (label_ref (match_operand 0 "" "")))]
8211   ""
8213    return (get_attr_length (insn) == 4
8214            ? "b %l0" : "l r15,=a(%l0); br r15");
8216   [(set (attr "length")
8217         (if_then_else (lt (match_dup 0) (const_int 4096))
8218                       (const_int 4)
8219                       (const_int 6)))])
8220 @end smallexample
8222 @end ifset
8223 @ifset INTERNALS
8224 @node Constant Attributes
8225 @subsection Constant Attributes
8226 @cindex constant attributes
8228 A special form of @code{define_attr}, where the expression for the
8229 default value is a @code{const} expression, indicates an attribute that
8230 is constant for a given run of the compiler.  Constant attributes may be
8231 used to specify which variety of processor is used.  For example,
8233 @smallexample
8234 (define_attr "cpu" "m88100,m88110,m88000"
8235  (const
8236   (cond [(symbol_ref "TARGET_88100") (const_string "m88100")
8237          (symbol_ref "TARGET_88110") (const_string "m88110")]
8238         (const_string "m88000"))))
8240 (define_attr "memory" "fast,slow"
8241  (const
8242   (if_then_else (symbol_ref "TARGET_FAST_MEM")
8243                 (const_string "fast")
8244                 (const_string "slow"))))
8245 @end smallexample
8247 The routine generated for constant attributes has no parameters as it
8248 does not depend on any particular insn.  RTL expressions used to define
8249 the value of a constant attribute may use the @code{symbol_ref} form,
8250 but may not use either the @code{match_operand} form or @code{eq_attr}
8251 forms involving insn attributes.
8253 @end ifset
8254 @ifset INTERNALS
8255 @node Delay Slots
8256 @subsection Delay Slot Scheduling
8257 @cindex delay slots, defining
8259 The insn attribute mechanism can be used to specify the requirements for
8260 delay slots, if any, on a target machine.  An instruction is said to
8261 require a @dfn{delay slot} if some instructions that are physically
8262 after the instruction are executed as if they were located before it.
8263 Classic examples are branch and call instructions, which often execute
8264 the following instruction before the branch or call is performed.
8266 On some machines, conditional branch instructions can optionally
8267 @dfn{annul} instructions in the delay slot.  This means that the
8268 instruction will not be executed for certain branch outcomes.  Both
8269 instructions that annul if the branch is true and instructions that
8270 annul if the branch is false are supported.
8272 Delay slot scheduling differs from instruction scheduling in that
8273 determining whether an instruction needs a delay slot is dependent only
8274 on the type of instruction being generated, not on data flow between the
8275 instructions.  See the next section for a discussion of data-dependent
8276 instruction scheduling.
8278 @findex define_delay
8279 The requirement of an insn needing one or more delay slots is indicated
8280 via the @code{define_delay} expression.  It has the following form:
8282 @smallexample
8283 (define_delay @var{test}
8284               [@var{delay-1} @var{annul-true-1} @var{annul-false-1}
8285                @var{delay-2} @var{annul-true-2} @var{annul-false-2}
8286                @dots{}])
8287 @end smallexample
8289 @var{test} is an attribute test that indicates whether this
8290 @code{define_delay} applies to a particular insn.  If so, the number of
8291 required delay slots is determined by the length of the vector specified
8292 as the second argument.  An insn placed in delay slot @var{n} must
8293 satisfy attribute test @var{delay-n}.  @var{annul-true-n} is an
8294 attribute test that specifies which insns may be annulled if the branch
8295 is true.  Similarly, @var{annul-false-n} specifies which insns in the
8296 delay slot may be annulled if the branch is false.  If annulling is not
8297 supported for that delay slot, @code{(nil)} should be coded.
8299 For example, in the common case where branch and call insns require
8300 a single delay slot, which may contain any insn other than a branch or
8301 call, the following would be placed in the @file{md} file:
8303 @smallexample
8304 (define_delay (eq_attr "type" "branch,call")
8305               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
8306 @end smallexample
8308 Multiple @code{define_delay} expressions may be specified.  In this
8309 case, each such expression specifies different delay slot requirements
8310 and there must be no insn for which tests in two @code{define_delay}
8311 expressions are both true.
8313 For example, if we have a machine that requires one delay slot for branches
8314 but two for calls,  no delay slot can contain a branch or call insn,
8315 and any valid insn in the delay slot for the branch can be annulled if the
8316 branch is true, we might represent this as follows:
8318 @smallexample
8319 (define_delay (eq_attr "type" "branch")
8320    [(eq_attr "type" "!branch,call")
8321     (eq_attr "type" "!branch,call")
8322     (nil)])
8324 (define_delay (eq_attr "type" "call")
8325               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)
8326                (eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
8327 @end smallexample
8328 @c the above is *still* too long.  --mew 4feb93
8330 @end ifset
8331 @ifset INTERNALS
8332 @node Processor pipeline description
8333 @subsection Specifying processor pipeline description
8334 @cindex processor pipeline description
8335 @cindex processor functional units
8336 @cindex instruction latency time
8337 @cindex interlock delays
8338 @cindex data dependence delays
8339 @cindex reservation delays
8340 @cindex pipeline hazard recognizer
8341 @cindex automaton based pipeline description
8342 @cindex regular expressions
8343 @cindex deterministic finite state automaton
8344 @cindex automaton based scheduler
8345 @cindex RISC
8346 @cindex VLIW
8348 To achieve better performance, most modern processors
8349 (super-pipelined, superscalar @acronym{RISC}, and @acronym{VLIW}
8350 processors) have many @dfn{functional units} on which several
8351 instructions can be executed simultaneously.  An instruction starts
8352 execution if its issue conditions are satisfied.  If not, the
8353 instruction is stalled until its conditions are satisfied.  Such
8354 @dfn{interlock (pipeline) delay} causes interruption of the fetching
8355 of successor instructions (or demands nop instructions, e.g.@: for some
8356 MIPS processors).
8358 There are two major kinds of interlock delays in modern processors.
8359 The first one is a data dependence delay determining @dfn{instruction
8360 latency time}.  The instruction execution is not started until all
8361 source data have been evaluated by prior instructions (there are more
8362 complex cases when the instruction execution starts even when the data
8363 are not available but will be ready in given time after the
8364 instruction execution start).  Taking the data dependence delays into
8365 account is simple.  The data dependence (true, output, and
8366 anti-dependence) delay between two instructions is given by a
8367 constant.  In most cases this approach is adequate.  The second kind
8368 of interlock delays is a reservation delay.  The reservation delay
8369 means that two instructions under execution will be in need of shared
8370 processors resources, i.e.@: buses, internal registers, and/or
8371 functional units, which are reserved for some time.  Taking this kind
8372 of delay into account is complex especially for modern @acronym{RISC}
8373 processors.
8375 The task of exploiting more processor parallelism is solved by an
8376 instruction scheduler.  For a better solution to this problem, the
8377 instruction scheduler has to have an adequate description of the
8378 processor parallelism (or @dfn{pipeline description}).  GCC
8379 machine descriptions describe processor parallelism and functional
8380 unit reservations for groups of instructions with the aid of
8381 @dfn{regular expressions}.
8383 The GCC instruction scheduler uses a @dfn{pipeline hazard recognizer} to
8384 figure out the possibility of the instruction issue by the processor
8385 on a given simulated processor cycle.  The pipeline hazard recognizer is
8386 automatically generated from the processor pipeline description.  The
8387 pipeline hazard recognizer generated from the machine description
8388 is based on a deterministic finite state automaton (@acronym{DFA}):
8389 the instruction issue is possible if there is a transition from one
8390 automaton state to another one.  This algorithm is very fast, and
8391 furthermore, its speed is not dependent on processor
8392 complexity@footnote{However, the size of the automaton depends on
8393 processor complexity.  To limit this effect, machine descriptions
8394 can split orthogonal parts of the machine description among several
8395 automata: but then, since each of these must be stepped independently,
8396 this does cause a small decrease in the algorithm's performance.}.
8398 @cindex automaton based pipeline description
8399 The rest of this section describes the directives that constitute
8400 an automaton-based processor pipeline description.  The order of
8401 these constructions within the machine description file is not
8402 important.
8404 @findex define_automaton
8405 @cindex pipeline hazard recognizer
8406 The following optional construction describes names of automata
8407 generated and used for the pipeline hazards recognition.  Sometimes
8408 the generated finite state automaton used by the pipeline hazard
8409 recognizer is large.  If we use more than one automaton and bind functional
8410 units to the automata, the total size of the automata is usually
8411 less than the size of the single automaton.  If there is no one such
8412 construction, only one finite state automaton is generated.
8414 @smallexample
8415 (define_automaton @var{automata-names})
8416 @end smallexample
8418 @var{automata-names} is a string giving names of the automata.  The
8419 names are separated by commas.  All the automata should have unique names.
8420 The automaton name is used in the constructions @code{define_cpu_unit} and
8421 @code{define_query_cpu_unit}.
8423 @findex define_cpu_unit
8424 @cindex processor functional units
8425 Each processor functional unit used in the description of instruction
8426 reservations should be described by the following construction.
8428 @smallexample
8429 (define_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
8430 @end smallexample
8432 @var{unit-names} is a string giving the names of the functional units
8433 separated by commas.  Don't use name @samp{nothing}, it is reserved
8434 for other goals.
8436 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
8437 which the unit is bound.  The automaton should be described in
8438 construction @code{define_automaton}.  You should give
8439 @dfn{automaton-name}, if there is a defined automaton.
8441 The assignment of units to automata are constrained by the uses of the
8442 units in insn reservations.  The most important constraint is: if a
8443 unit reservation is present on a particular cycle of an alternative
8444 for an insn reservation, then some unit from the same automaton must
8445 be present on the same cycle for the other alternatives of the insn
8446 reservation.  The rest of the constraints are mentioned in the
8447 description of the subsequent constructions.
8449 @findex define_query_cpu_unit
8450 @cindex querying function unit reservations
8451 The following construction describes CPU functional units analogously
8452 to @code{define_cpu_unit}.  The reservation of such units can be
8453 queried for an automaton state.  The instruction scheduler never
8454 queries reservation of functional units for given automaton state.  So
8455 as a rule, you don't need this construction.  This construction could
8456 be used for future code generation goals (e.g.@: to generate
8457 @acronym{VLIW} insn templates).
8459 @smallexample
8460 (define_query_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
8461 @end smallexample
8463 @var{unit-names} is a string giving names of the functional units
8464 separated by commas.
8466 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
8467 which the unit is bound.
8469 @findex define_insn_reservation
8470 @cindex instruction latency time
8471 @cindex regular expressions
8472 @cindex data bypass
8473 The following construction is the major one to describe pipeline
8474 characteristics of an instruction.
8476 @smallexample
8477 (define_insn_reservation @var{insn-name} @var{default_latency}
8478                          @var{condition} @var{regexp})
8479 @end smallexample
8481 @var{default_latency} is a number giving latency time of the
8482 instruction.  There is an important difference between the old
8483 description and the automaton based pipeline description.  The latency
8484 time is used for all dependencies when we use the old description.  In
8485 the automaton based pipeline description, the given latency time is only
8486 used for true dependencies.  The cost of anti-dependencies is always
8487 zero and the cost of output dependencies is the difference between
8488 latency times of the producing and consuming insns (if the difference
8489 is negative, the cost is considered to be zero).  You can always
8490 change the default costs for any description by using the target hook
8491 @code{TARGET_SCHED_ADJUST_COST} (@pxref{Scheduling}).
8493 @var{insn-name} is a string giving the internal name of the insn.  The
8494 internal names are used in constructions @code{define_bypass} and in
8495 the automaton description file generated for debugging.  The internal
8496 name has nothing in common with the names in @code{define_insn}.  It is a
8497 good practice to use insn classes described in the processor manual.
8499 @var{condition} defines what RTL insns are described by this
8500 construction.  You should remember that you will be in trouble if
8501 @var{condition} for two or more different
8502 @code{define_insn_reservation} constructions is TRUE for an insn.  In
8503 this case what reservation will be used for the insn is not defined.
8504 Such cases are not checked during generation of the pipeline hazards
8505 recognizer because in general recognizing that two conditions may have
8506 the same value is quite difficult (especially if the conditions
8507 contain @code{symbol_ref}).  It is also not checked during the
8508 pipeline hazard recognizer work because it would slow down the
8509 recognizer considerably.
8511 @var{regexp} is a string describing the reservation of the cpu's functional
8512 units by the instruction.  The reservations are described by a regular
8513 expression according to the following syntax:
8515 @smallexample
8516        regexp = regexp "," oneof
8517               | oneof
8519        oneof = oneof "|" allof
8520              | allof
8522        allof = allof "+" repeat
8523              | repeat
8525        repeat = element "*" number
8526               | element
8528        element = cpu_function_unit_name
8529                | reservation_name
8530                | result_name
8531                | "nothing"
8532                | "(" regexp ")"
8533 @end smallexample
8535 @itemize @bullet
8536 @item
8537 @samp{,} is used for describing the start of the next cycle in
8538 the reservation.
8540 @item
8541 @samp{|} is used for describing a reservation described by the first
8542 regular expression @strong{or} a reservation described by the second
8543 regular expression @strong{or} etc.
8545 @item
8546 @samp{+} is used for describing a reservation described by the first
8547 regular expression @strong{and} a reservation described by the
8548 second regular expression @strong{and} etc.
8550 @item
8551 @samp{*} is used for convenience and simply means a sequence in which
8552 the regular expression are repeated @var{number} times with cycle
8553 advancing (see @samp{,}).
8555 @item
8556 @samp{cpu_function_unit_name} denotes reservation of the named
8557 functional unit.
8559 @item
8560 @samp{reservation_name} --- see description of construction
8561 @samp{define_reservation}.
8563 @item
8564 @samp{nothing} denotes no unit reservations.
8565 @end itemize
8567 @findex define_reservation
8568 Sometimes unit reservations for different insns contain common parts.
8569 In such case, you can simplify the pipeline description by describing
8570 the common part by the following construction
8572 @smallexample
8573 (define_reservation @var{reservation-name} @var{regexp})
8574 @end smallexample
8576 @var{reservation-name} is a string giving name of @var{regexp}.
8577 Functional unit names and reservation names are in the same name
8578 space.  So the reservation names should be different from the
8579 functional unit names and can not be the reserved name @samp{nothing}.
8581 @findex define_bypass
8582 @cindex instruction latency time
8583 @cindex data bypass
8584 The following construction is used to describe exceptions in the
8585 latency time for given instruction pair.  This is so called bypasses.
8587 @smallexample
8588 (define_bypass @var{number} @var{out_insn_names} @var{in_insn_names}
8589                [@var{guard}])
8590 @end smallexample
8592 @var{number} defines when the result generated by the instructions
8593 given in string @var{out_insn_names} will be ready for the
8594 instructions given in string @var{in_insn_names}.  Each of these
8595 strings is a comma-separated list of filename-style globs and
8596 they refer to the names of @code{define_insn_reservation}s.
8597 For example:
8598 @smallexample
8599 (define_bypass 1 "cpu1_load_*, cpu1_store_*" "cpu1_load_*")
8600 @end smallexample
8601 defines a bypass between instructions that start with
8602 @samp{cpu1_load_} or @samp{cpu1_store_} and those that start with
8603 @samp{cpu1_load_}.
8605 @var{guard} is an optional string giving the name of a C function which
8606 defines an additional guard for the bypass.  The function will get the
8607 two insns as parameters.  If the function returns zero the bypass will
8608 be ignored for this case.  The additional guard is necessary to
8609 recognize complicated bypasses, e.g.@: when the consumer is only an address
8610 of insn @samp{store} (not a stored value).
8612 If there are more one bypass with the same output and input insns, the
8613 chosen bypass is the first bypass with a guard in description whose
8614 guard function returns nonzero.  If there is no such bypass, then
8615 bypass without the guard function is chosen.
8617 @findex exclusion_set
8618 @findex presence_set
8619 @findex final_presence_set
8620 @findex absence_set
8621 @findex final_absence_set
8622 @cindex VLIW
8623 @cindex RISC
8624 The following five constructions are usually used to describe
8625 @acronym{VLIW} processors, or more precisely, to describe a placement
8626 of small instructions into @acronym{VLIW} instruction slots.  They
8627 can be used for @acronym{RISC} processors, too.
8629 @smallexample
8630 (exclusion_set @var{unit-names} @var{unit-names})
8631 (presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
8632 (final_presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
8633 (absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
8634 (final_absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
8635 @end smallexample
8637 @var{unit-names} is a string giving names of functional units
8638 separated by commas.
8640 @var{patterns} is a string giving patterns of functional units
8641 separated by comma.  Currently pattern is one unit or units
8642 separated by white-spaces.
8644 The first construction (@samp{exclusion_set}) means that each
8645 functional unit in the first string can not be reserved simultaneously
8646 with a unit whose name is in the second string and vice versa.  For
8647 example, the construction is useful for describing processors
8648 (e.g.@: some SPARC processors) with a fully pipelined floating point
8649 functional unit which can execute simultaneously only single floating
8650 point insns or only double floating point insns.
8652 The second construction (@samp{presence_set}) means that each
8653 functional unit in the first string can not be reserved unless at
8654 least one of pattern of units whose names are in the second string is
8655 reserved.  This is an asymmetric relation.  For example, it is useful
8656 for description that @acronym{VLIW} @samp{slot1} is reserved after
8657 @samp{slot0} reservation.  We could describe it by the following
8658 construction
8660 @smallexample
8661 (presence_set "slot1" "slot0")
8662 @end smallexample
8664 Or @samp{slot1} is reserved only after @samp{slot0} and unit @samp{b0}
8665 reservation.  In this case we could write
8667 @smallexample
8668 (presence_set "slot1" "slot0 b0")
8669 @end smallexample
8671 The third construction (@samp{final_presence_set}) is analogous to
8672 @samp{presence_set}.  The difference between them is when checking is
8673 done.  When an instruction is issued in given automaton state
8674 reflecting all current and planned unit reservations, the automaton
8675 state is changed.  The first state is a source state, the second one
8676 is a result state.  Checking for @samp{presence_set} is done on the
8677 source state reservation, checking for @samp{final_presence_set} is
8678 done on the result reservation.  This construction is useful to
8679 describe a reservation which is actually two subsequent reservations.
8680 For example, if we use
8682 @smallexample
8683 (presence_set "slot1" "slot0")
8684 @end smallexample
8686 the following insn will be never issued (because @samp{slot1} requires
8687 @samp{slot0} which is absent in the source state).
8689 @smallexample
8690 (define_reservation "insn_and_nop" "slot0 + slot1")
8691 @end smallexample
8693 but it can be issued if we use analogous @samp{final_presence_set}.
8695 The forth construction (@samp{absence_set}) means that each functional
8696 unit in the first string can be reserved only if each pattern of units
8697 whose names are in the second string is not reserved.  This is an
8698 asymmetric relation (actually @samp{exclusion_set} is analogous to
8699 this one but it is symmetric).  For example it might be useful in a
8700 @acronym{VLIW} description to say that @samp{slot0} cannot be reserved
8701 after either @samp{slot1} or @samp{slot2} have been reserved.  This
8702 can be described as:
8704 @smallexample
8705 (absence_set "slot0" "slot1, slot2")
8706 @end smallexample
8708 Or @samp{slot2} can not be reserved if @samp{slot0} and unit @samp{b0}
8709 are reserved or @samp{slot1} and unit @samp{b1} are reserved.  In
8710 this case we could write
8712 @smallexample
8713 (absence_set "slot2" "slot0 b0, slot1 b1")
8714 @end smallexample
8716 All functional units mentioned in a set should belong to the same
8717 automaton.
8719 The last construction (@samp{final_absence_set}) is analogous to
8720 @samp{absence_set} but checking is done on the result (state)
8721 reservation.  See comments for @samp{final_presence_set}.
8723 @findex automata_option
8724 @cindex deterministic finite state automaton
8725 @cindex nondeterministic finite state automaton
8726 @cindex finite state automaton minimization
8727 You can control the generator of the pipeline hazard recognizer with
8728 the following construction.
8730 @smallexample
8731 (automata_option @var{options})
8732 @end smallexample
8734 @var{options} is a string giving options which affect the generated
8735 code.  Currently there are the following options:
8737 @itemize @bullet
8738 @item
8739 @dfn{no-minimization} makes no minimization of the automaton.  This is
8740 only worth to do when we are debugging the description and need to
8741 look more accurately at reservations of states.
8743 @item
8744 @dfn{time} means printing time statistics about the generation of
8745 automata.
8747 @item
8748 @dfn{stats} means printing statistics about the generated automata
8749 such as the number of DFA states, NDFA states and arcs.
8751 @item
8752 @dfn{v} means a generation of the file describing the result automata.
8753 The file has suffix @samp{.dfa} and can be used for the description
8754 verification and debugging.
8756 @item
8757 @dfn{w} means a generation of warning instead of error for
8758 non-critical errors.
8760 @item
8761 @dfn{no-comb-vect} prevents the automaton generator from generating
8762 two data structures and comparing them for space efficiency.  Using
8763 a comb vector to represent transitions may be better, but it can be
8764 very expensive to construct.  This option is useful if the build
8765 process spends an unacceptably long time in genautomata.
8767 @item
8768 @dfn{ndfa} makes nondeterministic finite state automata.  This affects
8769 the treatment of operator @samp{|} in the regular expressions.  The
8770 usual treatment of the operator is to try the first alternative and,
8771 if the reservation is not possible, the second alternative.  The
8772 nondeterministic treatment means trying all alternatives, some of them
8773 may be rejected by reservations in the subsequent insns.
8775 @item
8776 @dfn{collapse-ndfa} modifies the behaviour of the generator when
8777 producing an automaton.  An additional state transition to collapse a
8778 nondeterministic @acronym{NDFA} state to a deterministic @acronym{DFA}
8779 state is generated.  It can be triggered by passing @code{const0_rtx} to
8780 state_transition.  In such an automaton, cycle advance transitions are
8781 available only for these collapsed states.  This option is useful for
8782 ports that want to use the @code{ndfa} option, but also want to use
8783 @code{define_query_cpu_unit} to assign units to insns issued in a cycle.
8785 @item
8786 @dfn{progress} means output of a progress bar showing how many states
8787 were generated so far for automaton being processed.  This is useful
8788 during debugging a @acronym{DFA} description.  If you see too many
8789 generated states, you could interrupt the generator of the pipeline
8790 hazard recognizer and try to figure out a reason for generation of the
8791 huge automaton.
8792 @end itemize
8794 As an example, consider a superscalar @acronym{RISC} machine which can
8795 issue three insns (two integer insns and one floating point insn) on
8796 the cycle but can finish only two insns.  To describe this, we define
8797 the following functional units.
8799 @smallexample
8800 (define_cpu_unit "i0_pipeline, i1_pipeline, f_pipeline")
8801 (define_cpu_unit "port0, port1")
8802 @end smallexample
8804 All simple integer insns can be executed in any integer pipeline and
8805 their result is ready in two cycles.  The simple integer insns are
8806 issued into the first pipeline unless it is reserved, otherwise they
8807 are issued into the second pipeline.  Integer division and
8808 multiplication insns can be executed only in the second integer
8809 pipeline and their results are ready correspondingly in 8 and 4
8810 cycles.  The integer division is not pipelined, i.e.@: the subsequent
8811 integer division insn can not be issued until the current division
8812 insn finished.  Floating point insns are fully pipelined and their
8813 results are ready in 3 cycles.  Where the result of a floating point
8814 insn is used by an integer insn, an additional delay of one cycle is
8815 incurred.  To describe all of this we could specify
8817 @smallexample
8818 (define_cpu_unit "div")
8820 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
8821                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), (port0 | port1)")
8823 (define_insn_reservation "mult" 4 (eq_attr "type" "mult")
8824                          "i1_pipeline, nothing*2, (port0 | port1)")
8826 (define_insn_reservation "div" 8 (eq_attr "type" "div")
8827                          "i1_pipeline, div*7, div + (port0 | port1)")
8829 (define_insn_reservation "float" 3 (eq_attr "type" "float")
8830                          "f_pipeline, nothing, (port0 | port1))
8832 (define_bypass 4 "float" "simple,mult,div")
8833 @end smallexample
8835 To simplify the description we could describe the following reservation
8837 @smallexample
8838 (define_reservation "finish" "port0|port1")
8839 @end smallexample
8841 and use it in all @code{define_insn_reservation} as in the following
8842 construction
8844 @smallexample
8845 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
8846                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), finish")
8847 @end smallexample
8850 @end ifset
8851 @ifset INTERNALS
8852 @node Conditional Execution
8853 @section Conditional Execution
8854 @cindex conditional execution
8855 @cindex predication
8857 A number of architectures provide for some form of conditional
8858 execution, or predication.  The hallmark of this feature is the
8859 ability to nullify most of the instructions in the instruction set.
8860 When the instruction set is large and not entirely symmetric, it
8861 can be quite tedious to describe these forms directly in the
8862 @file{.md} file.  An alternative is the @code{define_cond_exec} template.
8864 @findex define_cond_exec
8865 @smallexample
8866 (define_cond_exec
8867   [@var{predicate-pattern}]
8868   "@var{condition}"
8869   "@var{output-template}")
8870 @end smallexample
8872 @var{predicate-pattern} is the condition that must be true for the
8873 insn to be executed at runtime and should match a relational operator.
8874 One can use @code{match_operator} to match several relational operators
8875 at once.  Any @code{match_operand} operands must have no more than one
8876 alternative.
8878 @var{condition} is a C expression that must be true for the generated
8879 pattern to match.
8881 @findex current_insn_predicate
8882 @var{output-template} is a string similar to the @code{define_insn}
8883 output template (@pxref{Output Template}), except that the @samp{*}
8884 and @samp{@@} special cases do not apply.  This is only useful if the
8885 assembly text for the predicate is a simple prefix to the main insn.
8886 In order to handle the general case, there is a global variable
8887 @code{current_insn_predicate} that will contain the entire predicate
8888 if the current insn is predicated, and will otherwise be @code{NULL}.
8890 When @code{define_cond_exec} is used, an implicit reference to
8891 the @code{predicable} instruction attribute is made.
8892 @xref{Insn Attributes}.  This attribute must be a boolean (i.e.@: have
8893 exactly two elements in its @var{list-of-values}), with the possible
8894 values being @code{no} and @code{yes}.  The default and all uses in
8895 the insns must be a simple constant, not a complex expressions.  It
8896 may, however, depend on the alternative, by using a comma-separated
8897 list of values.  If that is the case, the port should also define an
8898 @code{enabled} attribute (@pxref{Disable Insn Alternatives}), which
8899 should also allow only @code{no} and @code{yes} as its values.
8901 For each @code{define_insn} for which the @code{predicable}
8902 attribute is true, a new @code{define_insn} pattern will be
8903 generated that matches a predicated version of the instruction.
8904 For example,
8906 @smallexample
8907 (define_insn "addsi"
8908   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
8909         (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
8910                  (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
8911   "@var{test1}"
8912   "add %2,%1,%0")
8914 (define_cond_exec
8915   [(ne (match_operand:CC 0 "register_operand" "c")
8916        (const_int 0))]
8917   "@var{test2}"
8918   "(%0)")
8919 @end smallexample
8921 @noindent
8922 generates a new pattern
8924 @smallexample
8925 (define_insn ""
8926   [(cond_exec
8927      (ne (match_operand:CC 3 "register_operand" "c") (const_int 0))
8928      (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
8929           (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
8930                    (match_operand:SI 2 "register_operand" "r"))))]
8931   "(@var{test2}) && (@var{test1})"
8932   "(%3) add %2,%1,%0")
8933 @end smallexample
8935 @end ifset
8936 @ifset INTERNALS
8937 @node Define Subst
8938 @section RTL Templates Transformations
8939 @cindex define_subst
8941 For some hardware architectures there are common cases when the RTL
8942 templates for the instructions can be derived from the other RTL
8943 templates using simple transformations.  E.g., @file{i386.md} contains
8944 an RTL template for the ordinary @code{sub} instruction---
8945 @code{*subsi_1}, and for the @code{sub} instruction with subsequent
8946 zero-extension---@code{*subsi_1_zext}.  Such cases can be easily
8947 implemented by a single meta-template capable of generating a modified
8948 case based on the initial one:
8950 @findex define_subst
8951 @smallexample
8952 (define_subst "@var{name}"
8953   [@var{input-template}]
8954   "@var{condition}"
8955   [@var{output-template}])
8956 @end smallexample
8957 @var{input-template} is a pattern describing the source RTL template,
8958 which will be transformed.
8960 @var{condition} is a C expression that is conjunct with the condition
8961 from the input-template to generate a condition to be used in the
8962 output-template.
8964 @var{output-template} is a pattern that will be used in the resulting
8965 template.
8967 @code{define_subst} mechanism is tightly coupled with the notion of the
8968 subst attribute (@pxref{Subst Iterators}).  The use of
8969 @code{define_subst} is triggered by a reference to a subst attribute in
8970 the transforming RTL template.  This reference initiates duplication of
8971 the source RTL template and substitution of the attributes with their
8972 values.  The source RTL template is left unchanged, while the copy is
8973 transformed by @code{define_subst}.  This transformation can fail in the
8974 case when the source RTL template is not matched against the
8975 input-template of the @code{define_subst}.  In such case the copy is
8976 deleted.
8978 @code{define_subst} can be used only in @code{define_insn} and
8979 @code{define_expand}, it cannot be used in other expressions (e.g. in
8980 @code{define_insn_and_split}).
8982 @menu
8983 * Define Subst Example::            Example of @code{define_subst} work.
8984 * Define Subst Pattern Matching::   Process of template comparison.
8985 * Define Subst Output Template::    Generation of output template.
8986 @end menu
8988 @node Define Subst Example
8989 @subsection @code{define_subst} Example
8990 @cindex define_subst
8992 To illustrate how @code{define_subst} works, let us examine a simple
8993 template transformation.
8995 Suppose there are two kinds of instructions: one that touches flags and
8996 the other that does not.  The instructions of the second type could be
8997 generated with the following @code{define_subst}:
8999 @smallexample
9000 (define_subst "add_clobber_subst"
9001   [(set (match_operand:SI 0 "" "")
9002         (match_operand:SI 1 "" ""))]
9003   ""
9004   [(set (match_dup 0)
9005         (match_dup 1))
9006    (clobber (reg:CC FLAGS_REG))]
9007 @end smallexample
9009 This @code{define_subst} can be applied to any RTL pattern containing
9010 @code{set} of mode SI and generates a copy with clobber when it is
9011 applied.
9013 Assume there is an RTL template for a @code{max} instruction to be used
9014 in @code{define_subst} mentioned above:
9016 @smallexample
9017 (define_insn "maxsi"
9018   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9019         (max:SI
9020           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9021           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9022   ""
9023   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9024  [@dots{}])
9025 @end smallexample
9027 To mark the RTL template for @code{define_subst} application,
9028 subst-attributes are used.  They should be declared in advance:
9030 @smallexample
9031 (define_subst_attr "add_clobber_name" "add_clobber_subst" "_noclobber" "_clobber")
9032 @end smallexample
9034 Here @samp{add_clobber_name} is the attribute name,
9035 @samp{add_clobber_subst} is the name of the corresponding
9036 @code{define_subst}, the third argument (@samp{_noclobber}) is the
9037 attribute value that would be substituted into the unchanged version of
9038 the source RTL template, and the last argument (@samp{_clobber}) is the
9039 value that would be substituted into the second, transformed,
9040 version of the RTL template.
9042 Once the subst-attribute has been defined, it should be used in RTL
9043 templates which need to be processed by the @code{define_subst}.  So,
9044 the original RTL template should be changed:
9046 @smallexample
9047 (define_insn "maxsi<add_clobber_name>"
9048   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9049         (max:SI
9050           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9051           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9052   ""
9053   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9054  [@dots{}])
9055 @end smallexample
9057 The result of the @code{define_subst} usage would look like the following:
9059 @smallexample
9060 (define_insn "maxsi_noclobber"
9061   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9062         (max:SI
9063           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9064           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9065   ""
9066   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9067  [@dots{}])
9068 (define_insn "maxsi_clobber"
9069   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9070         (max:SI
9071           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9072           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))
9073    (clobber (reg:CC FLAGS_REG))]
9074   ""
9075   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9076  [@dots{}])
9077 @end smallexample
9079 @node Define Subst Pattern Matching
9080 @subsection Pattern Matching in @code{define_subst}
9081 @cindex define_subst
9083 All expressions, allowed in @code{define_insn} or @code{define_expand},
9084 are allowed in the input-template of @code{define_subst}, except
9085 @code{match_par_dup}, @code{match_scratch}, @code{match_parallel}. The
9086 meanings of expressions in the input-template were changed:
9088 @code{match_operand} matches any expression (possibly, a subtree in
9089 RTL-template), if modes of the @code{match_operand} and this expression
9090 are the same, or mode of the @code{match_operand} is @code{VOIDmode}, or
9091 this expression is @code{match_dup}, @code{match_op_dup}.  If the
9092 expression is @code{match_operand} too, and predicate of
9093 @code{match_operand} from the input pattern is not empty, then the
9094 predicates are compared.  That can be used for more accurate filtering
9095 of accepted RTL-templates.
9097 @code{match_operator} matches common operators (like @code{plus},
9098 @code{minus}), @code{unspec}, @code{unspec_volatile} operators and
9099 @code{match_operator}s from the original pattern if the modes match and
9100 @code{match_operator} from the input pattern has the same number of
9101 operands as the operator from the original pattern.
9103 @node Define Subst Output Template
9104 @subsection Generation of output template in @code{define_subst}
9105 @cindex define_subst
9107 If all necessary checks for @code{define_subst} application pass, a new
9108 RTL-pattern, based on the output-template, is created to replace the old
9109 template.  Like in input-patterns, meanings of some RTL expressions are
9110 changed when they are used in output-patterns of a @code{define_subst}.
9111 Thus, @code{match_dup} is used for copying the whole expression from the
9112 original pattern, which matched corresponding @code{match_operand} from
9113 the input pattern.
9115 @code{match_dup N} is used in the output template to be replaced with
9116 the expression from the original pattern, which matched
9117 @code{match_operand N} from the input pattern.  As a consequence,
9118 @code{match_dup} cannot be used to point to @code{match_operand}s from
9119 the output pattern, it should always refer to a @code{match_operand}
9120 from the input pattern.
9122 In the output template one can refer to the expressions from the
9123 original pattern and create new ones.  For instance, some operands could
9124 be added by means of standard @code{match_operand}.
9126 After replacing @code{match_dup} with some RTL-subtree from the original
9127 pattern, it could happen that several @code{match_operand}s in the
9128 output pattern have the same indexes.  It is unknown, how many and what
9129 indexes would be used in the expression which would replace
9130 @code{match_dup}, so such conflicts in indexes are inevitable.  To
9131 overcome this issue, @code{match_operands} and @code{match_operators},
9132 which were introduced into the output pattern, are renumerated when all
9133 @code{match_dup}s are replaced.
9135 Number of alternatives in @code{match_operand}s introduced into the
9136 output template @code{M} could differ from the number of alternatives in
9137 the original pattern @code{N}, so in the resultant pattern there would
9138 be @code{N*M} alternatives.  Thus, constraints from the original pattern
9139 would be duplicated @code{N} times, constraints from the output pattern
9140 would be duplicated @code{M} times, producing all possible combinations.
9141 @end ifset
9143 @ifset INTERNALS
9144 @node Constant Definitions
9145 @section Constant Definitions
9146 @cindex constant definitions
9147 @findex define_constants
9149 Using literal constants inside instruction patterns reduces legibility and
9150 can be a maintenance problem.
9152 To overcome this problem, you may use the @code{define_constants}
9153 expression.  It contains a vector of name-value pairs.  From that
9154 point on, wherever any of the names appears in the MD file, it is as
9155 if the corresponding value had been written instead.  You may use
9156 @code{define_constants} multiple times; each appearance adds more
9157 constants to the table.  It is an error to redefine a constant with
9158 a different value.
9160 To come back to the a29k load multiple example, instead of
9162 @smallexample
9163 (define_insn ""
9164   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
9165      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
9166            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
9167       (use (reg:SI 179))
9168       (clobber (reg:SI 179))])]
9169   ""
9170   "loadm 0,0,%1,%2")
9171 @end smallexample
9173 You could write:
9175 @smallexample
9176 (define_constants [
9177     (R_BP 177)
9178     (R_FC 178)
9179     (R_CR 179)
9180     (R_Q  180)
9183 (define_insn ""
9184   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
9185      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
9186            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
9187       (use (reg:SI R_CR))
9188       (clobber (reg:SI R_CR))])]
9189   ""
9190   "loadm 0,0,%1,%2")
9191 @end smallexample
9193 The constants that are defined with a define_constant are also output
9194 in the insn-codes.h header file as #defines.
9196 @cindex enumerations
9197 @findex define_c_enum
9198 You can also use the machine description file to define enumerations.
9199 Like the constants defined by @code{define_constant}, these enumerations
9200 are visible to both the machine description file and the main C code.
9202 The syntax is as follows:
9204 @smallexample
9205 (define_c_enum "@var{name}" [
9206   @var{value0}
9207   @var{value1}
9208   @dots{}
9209   @var{valuen}
9211 @end smallexample
9213 This definition causes the equivalent of the following C code to appear
9214 in @file{insn-constants.h}:
9216 @smallexample
9217 enum @var{name} @{
9218   @var{value0} = 0,
9219   @var{value1} = 1,
9220   @dots{}
9221   @var{valuen} = @var{n}
9223 #define NUM_@var{cname}_VALUES (@var{n} + 1)
9224 @end smallexample
9226 where @var{cname} is the capitalized form of @var{name}.
9227 It also makes each @var{valuei} available in the machine description
9228 file, just as if it had been declared with:
9230 @smallexample
9231 (define_constants [(@var{valuei} @var{i})])
9232 @end smallexample
9234 Each @var{valuei} is usually an upper-case identifier and usually
9235 begins with @var{cname}.
9237 You can split the enumeration definition into as many statements as
9238 you like.  The above example is directly equivalent to:
9240 @smallexample
9241 (define_c_enum "@var{name}" [@var{value0}])
9242 (define_c_enum "@var{name}" [@var{value1}])
9243 @dots{}
9244 (define_c_enum "@var{name}" [@var{valuen}])
9245 @end smallexample
9247 Splitting the enumeration helps to improve the modularity of each
9248 individual @code{.md} file.  For example, if a port defines its
9249 synchronization instructions in a separate @file{sync.md} file,
9250 it is convenient to define all synchronization-specific enumeration
9251 values in @file{sync.md} rather than in the main @file{.md} file.
9253 Some enumeration names have special significance to GCC:
9255 @table @code
9256 @item unspecv
9257 @findex unspec_volatile
9258 If an enumeration called @code{unspecv} is defined, GCC will use it
9259 when printing out @code{unspec_volatile} expressions.  For example:
9261 @smallexample
9262 (define_c_enum "unspecv" [
9263   UNSPECV_BLOCKAGE
9265 @end smallexample
9267 causes GCC to print @samp{(unspec_volatile @dots{} 0)} as:
9269 @smallexample
9270 (unspec_volatile ... UNSPECV_BLOCKAGE)
9271 @end smallexample
9273 @item unspec
9274 @findex unspec
9275 If an enumeration called @code{unspec} is defined, GCC will use
9276 it when printing out @code{unspec} expressions.  GCC will also use
9277 it when printing out @code{unspec_volatile} expressions unless an
9278 @code{unspecv} enumeration is also defined.  You can therefore
9279 decide whether to keep separate enumerations for volatile and
9280 non-volatile expressions or whether to use the same enumeration
9281 for both.
9282 @end table
9284 @findex define_enum
9285 @anchor{define_enum}
9286 Another way of defining an enumeration is to use @code{define_enum}:
9288 @smallexample
9289 (define_enum "@var{name}" [
9290   @var{value0}
9291   @var{value1}
9292   @dots{}
9293   @var{valuen}
9295 @end smallexample
9297 This directive implies:
9299 @smallexample
9300 (define_c_enum "@var{name}" [
9301   @var{cname}_@var{cvalue0}
9302   @var{cname}_@var{cvalue1}
9303   @dots{}
9304   @var{cname}_@var{cvaluen}
9306 @end smallexample
9308 @findex define_enum_attr
9309 where @var{cvaluei} is the capitalized form of @var{valuei}.
9310 However, unlike @code{define_c_enum}, the enumerations defined
9311 by @code{define_enum} can be used in attribute specifications
9312 (@pxref{define_enum_attr}).
9313 @end ifset
9314 @ifset INTERNALS
9315 @node Iterators
9316 @section Iterators
9317 @cindex iterators in @file{.md} files
9319 Ports often need to define similar patterns for more than one machine
9320 mode or for more than one rtx code.  GCC provides some simple iterator
9321 facilities to make this process easier.
9323 @menu
9324 * Mode Iterators::         Generating variations of patterns for different modes.
9325 * Code Iterators::         Doing the same for codes.
9326 * Int Iterators::          Doing the same for integers.
9327 * Subst Iterators::        Generating variations of patterns for define_subst.
9328 @end menu
9330 @node Mode Iterators
9331 @subsection Mode Iterators
9332 @cindex mode iterators in @file{.md} files
9334 Ports often need to define similar patterns for two or more different modes.
9335 For example:
9337 @itemize @bullet
9338 @item
9339 If a processor has hardware support for both single and double
9340 floating-point arithmetic, the @code{SFmode} patterns tend to be
9341 very similar to the @code{DFmode} ones.
9343 @item
9344 If a port uses @code{SImode} pointers in one configuration and
9345 @code{DImode} pointers in another, it will usually have very similar
9346 @code{SImode} and @code{DImode} patterns for manipulating pointers.
9347 @end itemize
9349 Mode iterators allow several patterns to be instantiated from one
9350 @file{.md} file template.  They can be used with any type of
9351 rtx-based construct, such as a @code{define_insn},
9352 @code{define_split}, or @code{define_peephole2}.
9354 @menu
9355 * Defining Mode Iterators:: Defining a new mode iterator.
9356 * Substitutions::           Combining mode iterators with substitutions
9357 * Examples::                Examples
9358 @end menu
9360 @node Defining Mode Iterators
9361 @subsubsection Defining Mode Iterators
9362 @findex define_mode_iterator
9364 The syntax for defining a mode iterator is:
9366 @smallexample
9367 (define_mode_iterator @var{name} [(@var{mode1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{moden} "@var{condn}")])
9368 @end smallexample
9370 This allows subsequent @file{.md} file constructs to use the mode suffix
9371 @code{:@var{name}}.  Every construct that does so will be expanded
9372 @var{n} times, once with every use of @code{:@var{name}} replaced by
9373 @code{:@var{mode1}}, once with every use replaced by @code{:@var{mode2}},
9374 and so on.  In the expansion for a particular @var{modei}, every
9375 C condition will also require that @var{condi} be true.
9377 For example:
9379 @smallexample
9380 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
9381 @end smallexample
9383 defines a new mode suffix @code{:P}.  Every construct that uses
9384 @code{:P} will be expanded twice, once with every @code{:P} replaced
9385 by @code{:SI} and once with every @code{:P} replaced by @code{:DI}.
9386 The @code{:SI} version will only apply if @code{Pmode == SImode} and
9387 the @code{:DI} version will only apply if @code{Pmode == DImode}.
9389 As with other @file{.md} conditions, an empty string is treated
9390 as ``always true''.  @code{(@var{mode} "")} can also be abbreviated
9391 to @code{@var{mode}}.  For example:
9393 @smallexample
9394 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
9395 @end smallexample
9397 means that the @code{:DI} expansion only applies if @code{TARGET_64BIT}
9398 but that the @code{:SI} expansion has no such constraint.
9400 Iterators are applied in the order they are defined.  This can be
9401 significant if two iterators are used in a construct that requires
9402 substitutions.  @xref{Substitutions}.
9404 @node Substitutions
9405 @subsubsection Substitution in Mode Iterators
9406 @findex define_mode_attr
9408 If an @file{.md} file construct uses mode iterators, each version of the
9409 construct will often need slightly different strings or modes.  For
9410 example:
9412 @itemize @bullet
9413 @item
9414 When a @code{define_expand} defines several @code{add@var{m}3} patterns
9415 (@pxref{Standard Names}), each expander will need to use the
9416 appropriate mode name for @var{m}.
9418 @item
9419 When a @code{define_insn} defines several instruction patterns,
9420 each instruction will often use a different assembler mnemonic.
9422 @item
9423 When a @code{define_insn} requires operands with different modes,
9424 using an iterator for one of the operand modes usually requires a specific
9425 mode for the other operand(s).
9426 @end itemize
9428 GCC supports such variations through a system of ``mode attributes''.
9429 There are two standard attributes: @code{mode}, which is the name of
9430 the mode in lower case, and @code{MODE}, which is the same thing in
9431 upper case.  You can define other attributes using:
9433 @smallexample
9434 (define_mode_attr @var{name} [(@var{mode1} "@var{value1}") @dots{} (@var{moden} "@var{valuen}")])
9435 @end smallexample
9437 where @var{name} is the name of the attribute and @var{valuei}
9438 is the value associated with @var{modei}.
9440 When GCC replaces some @var{:iterator} with @var{:mode}, it will scan
9441 each string and mode in the pattern for sequences of the form
9442 @code{<@var{iterator}:@var{attr}>}, where @var{attr} is the name of a
9443 mode attribute.  If the attribute is defined for @var{mode}, the whole
9444 @code{<@dots{}>} sequence will be replaced by the appropriate attribute
9445 value.
9447 For example, suppose an @file{.md} file has:
9449 @smallexample
9450 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
9451 (define_mode_attr load [(SI "lw") (DI "ld")])
9452 @end smallexample
9454 If one of the patterns that uses @code{:P} contains the string
9455 @code{"<P:load>\t%0,%1"}, the @code{SI} version of that pattern
9456 will use @code{"lw\t%0,%1"} and the @code{DI} version will use
9457 @code{"ld\t%0,%1"}.
9459 Here is an example of using an attribute for a mode:
9461 @smallexample
9462 (define_mode_iterator LONG [SI DI])
9463 (define_mode_attr SHORT [(SI "HI") (DI "SI")])
9464 (define_insn @dots{}
9465   (sign_extend:LONG (match_operand:<LONG:SHORT> @dots{})) @dots{})
9466 @end smallexample
9468 The @code{@var{iterator}:} prefix may be omitted, in which case the
9469 substitution will be attempted for every iterator expansion.
9471 @node Examples
9472 @subsubsection Mode Iterator Examples
9474 Here is an example from the MIPS port.  It defines the following
9475 modes and attributes (among others):
9477 @smallexample
9478 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
9479 (define_mode_attr d [(SI "") (DI "d")])
9480 @end smallexample
9482 and uses the following template to define both @code{subsi3}
9483 and @code{subdi3}:
9485 @smallexample
9486 (define_insn "sub<mode>3"
9487   [(set (match_operand:GPR 0 "register_operand" "=d")
9488         (minus:GPR (match_operand:GPR 1 "register_operand" "d")
9489                    (match_operand:GPR 2 "register_operand" "d")))]
9490   ""
9491   "<d>subu\t%0,%1,%2"
9492   [(set_attr "type" "arith")
9493    (set_attr "mode" "<MODE>")])
9494 @end smallexample
9496 This is exactly equivalent to:
9498 @smallexample
9499 (define_insn "subsi3"
9500   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=d")
9501         (minus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "d")
9502                   (match_operand:SI 2 "register_operand" "d")))]
9503   ""
9504   "subu\t%0,%1,%2"
9505   [(set_attr "type" "arith")
9506    (set_attr "mode" "SI")])
9508 (define_insn "subdi3"
9509   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
9510         (minus:DI (match_operand:DI 1 "register_operand" "d")
9511                   (match_operand:DI 2 "register_operand" "d")))]
9512   ""
9513   "dsubu\t%0,%1,%2"
9514   [(set_attr "type" "arith")
9515    (set_attr "mode" "DI")])
9516 @end smallexample
9518 @node Code Iterators
9519 @subsection Code Iterators
9520 @cindex code iterators in @file{.md} files
9521 @findex define_code_iterator
9522 @findex define_code_attr
9524 Code iterators operate in a similar way to mode iterators.  @xref{Mode Iterators}.
9526 The construct:
9528 @smallexample
9529 (define_code_iterator @var{name} [(@var{code1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{coden} "@var{condn}")])
9530 @end smallexample
9532 defines a pseudo rtx code @var{name} that can be instantiated as
9533 @var{codei} if condition @var{condi} is true.  Each @var{codei}
9534 must have the same rtx format.  @xref{RTL Classes}.
9536 As with mode iterators, each pattern that uses @var{name} will be
9537 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
9538 @var{code1}, once with all uses replaced by @var{code2}, and so on.
9539 @xref{Defining Mode Iterators}.
9541 It is possible to define attributes for codes as well as for modes.
9542 There are two standard code attributes: @code{code}, the name of the
9543 code in lower case, and @code{CODE}, the name of the code in upper case.
9544 Other attributes are defined using:
9546 @smallexample
9547 (define_code_attr @var{name} [(@var{code1} "@var{value1}") @dots{} (@var{coden} "@var{valuen}")])
9548 @end smallexample
9550 Here's an example of code iterators in action, taken from the MIPS port:
9552 @smallexample
9553 (define_code_iterator any_cond [unordered ordered unlt unge uneq ltgt unle ungt
9554                                 eq ne gt ge lt le gtu geu ltu leu])
9556 (define_expand "b<code>"
9557   [(set (pc)
9558         (if_then_else (any_cond:CC (cc0)
9559                                    (const_int 0))
9560                       (label_ref (match_operand 0 ""))
9561                       (pc)))]
9562   ""
9564   gen_conditional_branch (operands, <CODE>);
9565   DONE;
9567 @end smallexample
9569 This is equivalent to:
9571 @smallexample
9572 (define_expand "bunordered"
9573   [(set (pc)
9574         (if_then_else (unordered:CC (cc0)
9575                                     (const_int 0))
9576                       (label_ref (match_operand 0 ""))
9577                       (pc)))]
9578   ""
9580   gen_conditional_branch (operands, UNORDERED);
9581   DONE;
9584 (define_expand "bordered"
9585   [(set (pc)
9586         (if_then_else (ordered:CC (cc0)
9587                                   (const_int 0))
9588                       (label_ref (match_operand 0 ""))
9589                       (pc)))]
9590   ""
9592   gen_conditional_branch (operands, ORDERED);
9593   DONE;
9596 @dots{}
9597 @end smallexample
9599 @node Int Iterators
9600 @subsection Int Iterators
9601 @cindex int iterators in @file{.md} files
9602 @findex define_int_iterator
9603 @findex define_int_attr
9605 Int iterators operate in a similar way to code iterators.  @xref{Code Iterators}.
9607 The construct:
9609 @smallexample
9610 (define_int_iterator @var{name} [(@var{int1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{intn} "@var{condn}")])
9611 @end smallexample
9613 defines a pseudo integer constant @var{name} that can be instantiated as
9614 @var{inti} if condition @var{condi} is true.  Each @var{int}
9615 must have the same rtx format.  @xref{RTL Classes}. Int iterators can appear
9616 in only those rtx fields that have 'i' as the specifier. This means that
9617 each @var{int} has to be a constant defined using define_constant or
9618 define_c_enum.
9620 As with mode and code iterators, each pattern that uses @var{name} will be
9621 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
9622 @var{int1}, once with all uses replaced by @var{int2}, and so on.
9623 @xref{Defining Mode Iterators}.
9625 It is possible to define attributes for ints as well as for codes and modes.
9626 Attributes are defined using:
9628 @smallexample
9629 (define_int_attr @var{name} [(@var{int1} "@var{value1}") @dots{} (@var{intn} "@var{valuen}")])
9630 @end smallexample
9632 Here's an example of int iterators in action, taken from the ARM port:
9634 @smallexample
9635 (define_int_iterator QABSNEG [UNSPEC_VQABS UNSPEC_VQNEG])
9637 (define_int_attr absneg [(UNSPEC_VQABS "abs") (UNSPEC_VQNEG "neg")])
9639 (define_insn "neon_vq<absneg><mode>"
9640   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
9641         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
9642                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
9643                       QABSNEG))]
9644   "TARGET_NEON"
9645   "vq<absneg>.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
9646   [(set_attr "neon_type" "neon_vqneg_vqabs")]
9649 @end smallexample
9651 This is equivalent to:
9653 @smallexample
9654 (define_insn "neon_vqabs<mode>"
9655   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
9656         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
9657                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
9658                       UNSPEC_VQABS))]
9659   "TARGET_NEON"
9660   "vqabs.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
9661   [(set_attr "neon_type" "neon_vqneg_vqabs")]
9664 (define_insn "neon_vqneg<mode>"
9665   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
9666         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
9667                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
9668                       UNSPEC_VQNEG))]
9669   "TARGET_NEON"
9670   "vqneg.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
9671   [(set_attr "neon_type" "neon_vqneg_vqabs")]
9674 @end smallexample
9676 @node Subst Iterators
9677 @subsection Subst Iterators
9678 @cindex subst iterators in @file{.md} files
9679 @findex define_subst
9680 @findex define_subst_attr
9682 Subst iterators are special type of iterators with the following
9683 restrictions: they could not be declared explicitly, they always have
9684 only two values, and they do not have explicit dedicated name.
9685 Subst-iterators are triggered only when corresponding subst-attribute is
9686 used in RTL-pattern.
9688 Subst iterators transform templates in the following way: the templates
9689 are duplicated, the subst-attributes in these templates are replaced
9690 with the corresponding values, and a new attribute is implicitly added
9691 to the given @code{define_insn}/@code{define_expand}.  The name of the
9692 added attribute matches the name of @code{define_subst}.  Such
9693 attributes are declared implicitly, and it is not allowed to have a
9694 @code{define_attr} named as a @code{define_subst}.
9696 Each subst iterator is linked to a @code{define_subst}.  It is declared
9697 implicitly by the first appearance of the corresponding
9698 @code{define_subst_attr}, and it is not allowed to define it explicitly.
9700 Declarations of subst-attributes have the following syntax:
9702 @findex define_subst_attr
9703 @smallexample
9704 (define_subst_attr "@var{name}"
9705   "@var{subst-name}"
9706   "@var{no-subst-value}"
9707   "@var{subst-applied-value}")
9708 @end smallexample
9710 @var{name} is a string with which the given subst-attribute could be
9711 referred to.
9713 @var{subst-name} shows which @code{define_subst} should be applied to an
9714 RTL-template if the given subst-attribute is present in the
9715 RTL-template.
9717 @var{no-subst-value} is a value with which subst-attribute would be
9718 replaced in the first copy of the original RTL-template.
9720 @var{subst-applied-value} is a value with which subst-attribute would be
9721 replaced in the second copy of the original RTL-template.
9723 @end ifset