* doc/md.texi (Standard Names): Use @itemx for grouped items.
[official-gcc.git] / gcc / doc / md.texi
blob1c3a3265ed1f00307367ddd656ee896c70c03cea
1 @c Copyright (C) 1988-2014 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.  @samp{%} applies to all alternatives and must appear as
1593 the first character in the constraint.  Only input operands can use
1594 @samp{%}.
1596 @ifset INTERNALS
1597 This is often used in patterns for addition instructions
1598 that really have only two operands: the result must go in one of the
1599 arguments.  Here for example, is how the 68000 halfword-add
1600 instruction is defined:
1602 @smallexample
1603 (define_insn "addhi3"
1604   [(set (match_operand:HI 0 "general_operand" "=m,r")
1605      (plus:HI (match_operand:HI 1 "general_operand" "%0,0")
1606               (match_operand:HI 2 "general_operand" "di,g")))]
1607   @dots{})
1608 @end smallexample
1609 @end ifset
1610 GCC can only handle one commutative pair in an asm; if you use more,
1611 the compiler may fail.  Note that you need not use the modifier if
1612 the two alternatives are strictly identical; this would only waste
1613 time in the reload pass.  The modifier is not operational after
1614 register allocation, so the result of @code{define_peephole2}
1615 and @code{define_split}s performed after reload cannot rely on
1616 @samp{%} to make the intended insn match.
1618 @cindex @samp{#} in constraint
1619 @item #
1620 Says that all following characters, up to the next comma, are to be
1621 ignored as a constraint.  They are significant only for choosing
1622 register preferences.
1624 @cindex @samp{*} in constraint
1625 @item *
1626 Says that the following character should be ignored when choosing
1627 register preferences.  @samp{*} has no effect on the meaning of the
1628 constraint as a constraint, and no effect on reloading.  For LRA
1629 @samp{*} additionally disparages slightly the alternative if the
1630 following character matches the operand.
1632 @ifset INTERNALS
1633 Here is an example: the 68000 has an instruction to sign-extend a
1634 halfword in a data register, and can also sign-extend a value by
1635 copying it into an address register.  While either kind of register is
1636 acceptable, the constraints on an address-register destination are
1637 less strict, so it is best if register allocation makes an address
1638 register its goal.  Therefore, @samp{*} is used so that the @samp{d}
1639 constraint letter (for data register) is ignored when computing
1640 register preferences.
1642 @smallexample
1643 (define_insn "extendhisi2"
1644   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=*d,a")
1645         (sign_extend:SI
1646          (match_operand:HI 1 "general_operand" "0,g")))]
1647   @dots{})
1648 @end smallexample
1649 @end ifset
1650 @end table
1652 @node Machine Constraints
1653 @subsection Constraints for Particular Machines
1654 @cindex machine specific constraints
1655 @cindex constraints, machine specific
1657 Whenever possible, you should use the general-purpose constraint letters
1658 in @code{asm} arguments, since they will convey meaning more readily to
1659 people reading your code.  Failing that, use the constraint letters
1660 that usually have very similar meanings across architectures.  The most
1661 commonly used constraints are @samp{m} and @samp{r} (for memory and
1662 general-purpose registers respectively; @pxref{Simple Constraints}), and
1663 @samp{I}, usually the letter indicating the most common
1664 immediate-constant format.
1666 Each architecture defines additional constraints.  These constraints
1667 are used by the compiler itself for instruction generation, as well as
1668 for @code{asm} statements; therefore, some of the constraints are not
1669 particularly useful for @code{asm}.  Here is a summary of some of the
1670 machine-dependent constraints available on some particular machines;
1671 it includes both constraints that are useful for @code{asm} and
1672 constraints that aren't.  The compiler source file mentioned in the
1673 table heading for each architecture is the definitive reference for
1674 the meanings of that architecture's constraints.
1676 @table @emph
1677 @item AArch64 family---@file{config/aarch64/constraints.md}
1678 @table @code
1679 @item k
1680 The stack pointer register (@code{SP})
1682 @item w
1683 Floating point or SIMD vector register
1685 @item I
1686 Integer constant that is valid as an immediate operand in an @code{ADD}
1687 instruction
1689 @item J
1690 Integer constant that is valid as an immediate operand in a @code{SUB}
1691 instruction (once negated)
1693 @item K
1694 Integer constant that can be used with a 32-bit logical instruction
1696 @item L
1697 Integer constant that can be used with a 64-bit logical instruction
1699 @item M
1700 Integer constant that is valid as an immediate operand in a 32-bit @code{MOV}
1701 pseudo instruction. The @code{MOV} may be assembled to one of several different
1702 machine instructions depending on the value
1704 @item N
1705 Integer constant that is valid as an immediate operand in a 64-bit @code{MOV}
1706 pseudo instruction
1708 @item S
1709 An absolute symbolic address or a label reference
1711 @item Y
1712 Floating point constant zero
1714 @item Z
1715 Integer constant zero
1717 @item Ush
1718 The high part (bits 12 and upwards) of the pc-relative address of a symbol
1719 within 4GB of the instruction
1721 @item Q
1722 A memory address which uses a single base register with no offset
1724 @item Ump
1725 A memory address suitable for a load/store pair instruction in SI, DI, SF and
1726 DF modes
1728 @end table
1731 @item ARC ---@file{config/arc/constraints.md}
1732 @table @code
1733 @item q
1734 Registers usable in ARCompact 16-bit instructions: @code{r0}-@code{r3},
1735 @code{r12}-@code{r15}.  This constraint can only match when the @option{-mq}
1736 option is in effect.
1738 @item e
1739 Registers usable as base-regs of memory addresses in ARCompact 16-bit memory
1740 instructions: @code{r0}-@code{r3}, @code{r12}-@code{r15}, @code{sp}.
1741 This constraint can only match when the @option{-mq}
1742 option is in effect.
1743 @item D
1744 ARC FPX (dpfp) 64-bit registers. @code{D0}, @code{D1}.
1746 @item I
1747 A signed 12-bit integer constant.
1749 @item Cal
1750 constant for arithmetic/logical operations.  This might be any constant
1751 that can be put into a long immediate by the assmbler or linker without
1752 involving a PIC relocation.
1754 @item K
1755 A 3-bit unsigned integer constant.
1757 @item L
1758 A 6-bit unsigned integer constant.
1760 @item CnL
1761 One's complement of a 6-bit unsigned integer constant.
1763 @item CmL
1764 Two's complement of a 6-bit unsigned integer constant.
1766 @item M
1767 A 5-bit unsigned integer constant.
1769 @item O
1770 A 7-bit unsigned integer constant.
1772 @item P
1773 A 8-bit unsigned integer constant.
1775 @item H
1776 Any const_double value.
1777 @end table
1779 @item ARM family---@file{config/arm/constraints.md}
1780 @table @code
1781 @item w
1782 VFP floating-point register
1784 @item G
1785 The floating-point constant 0.0
1787 @item I
1788 Integer that is valid as an immediate operand in a data processing
1789 instruction.  That is, an integer in the range 0 to 255 rotated by a
1790 multiple of 2
1792 @item J
1793 Integer in the range @minus{}4095 to 4095
1795 @item K
1796 Integer that satisfies constraint @samp{I} when inverted (ones complement)
1798 @item L
1799 Integer that satisfies constraint @samp{I} when negated (twos complement)
1801 @item M
1802 Integer in the range 0 to 32
1804 @item Q
1805 A memory reference where the exact address is in a single register
1806 (`@samp{m}' is preferable for @code{asm} statements)
1808 @item R
1809 An item in the constant pool
1811 @item S
1812 A symbol in the text segment of the current file
1814 @item Uv
1815 A memory reference suitable for VFP load/store insns (reg+constant offset)
1817 @item Uy
1818 A memory reference suitable for iWMMXt load/store instructions.
1820 @item Uq
1821 A memory reference suitable for the ARMv4 ldrsb instruction.
1822 @end table
1824 @item AVR family---@file{config/avr/constraints.md}
1825 @table @code
1826 @item l
1827 Registers from r0 to r15
1829 @item a
1830 Registers from r16 to r23
1832 @item d
1833 Registers from r16 to r31
1835 @item w
1836 Registers from r24 to r31.  These registers can be used in @samp{adiw} command
1838 @item e
1839 Pointer register (r26--r31)
1841 @item b
1842 Base pointer register (r28--r31)
1844 @item q
1845 Stack pointer register (SPH:SPL)
1847 @item t
1848 Temporary register r0
1850 @item x
1851 Register pair X (r27:r26)
1853 @item y
1854 Register pair Y (r29:r28)
1856 @item z
1857 Register pair Z (r31:r30)
1859 @item I
1860 Constant greater than @minus{}1, less than 64
1862 @item J
1863 Constant greater than @minus{}64, less than 1
1865 @item K
1866 Constant integer 2
1868 @item L
1869 Constant integer 0
1871 @item M
1872 Constant that fits in 8 bits
1874 @item N
1875 Constant integer @minus{}1
1877 @item O
1878 Constant integer 8, 16, or 24
1880 @item P
1881 Constant integer 1
1883 @item G
1884 A floating point constant 0.0
1886 @item Q
1887 A memory address based on Y or Z pointer with displacement.
1888 @end table
1890 @item Epiphany---@file{config/epiphany/constraints.md}
1891 @table @code
1892 @item U16
1893 An unsigned 16-bit constant.
1895 @item K
1896 An unsigned 5-bit constant.
1898 @item L
1899 A signed 11-bit constant.
1901 @item Cm1
1902 A signed 11-bit constant added to @minus{}1.
1903 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
1905 @item Cl1
1906 Left-shift of @minus{}1, i.e., a bit mask with a block of leading ones, the rest
1907 being a block of trailing zeroes.
1908 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
1910 @item Cr1
1911 Right-shift of @minus{}1, i.e., a bit mask with a trailing block of ones, the
1912 rest being zeroes.  Or to put it another way, one less than a power of two.
1913 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
1915 @item Cal
1916 Constant for arithmetic/logical operations.
1917 This is like @code{i}, except that for position independent code,
1918 no symbols / expressions needing relocations are allowed.
1920 @item Csy
1921 Symbolic constant for call/jump instruction.
1923 @item Rcs
1924 The register class usable in short insns.  This is a register class
1925 constraint, and can thus drive register allocation.
1926 This constraint won't match unless @option{-mprefer-short-insn-regs} is
1927 in effect.
1929 @item Rsc
1930 The the register class of registers that can be used to hold a
1931 sibcall call address.  I.e., a caller-saved register.
1933 @item Rct
1934 Core control register class.
1936 @item Rgs
1937 The register group usable in short insns.
1938 This constraint does not use a register class, so that it only
1939 passively matches suitable registers, and doesn't drive register allocation.
1941 @ifset INTERNALS
1942 @item Car
1943 Constant suitable for the addsi3_r pattern.  This is a valid offset
1944 For byte, halfword, or word addressing.
1945 @end ifset
1947 @item Rra
1948 Matches the return address if it can be replaced with the link register.
1950 @item Rcc
1951 Matches the integer condition code register.
1953 @item Sra
1954 Matches the return address if it is in a stack slot.
1956 @item Cfm
1957 Matches control register values to switch fp mode, which are encapsulated in
1958 @code{UNSPEC_FP_MODE}.
1959 @end table
1961 @item CR16 Architecture---@file{config/cr16/cr16.h}
1962 @table @code
1964 @item b
1965 Registers from r0 to r14 (registers without stack pointer)
1967 @item t
1968 Register from r0 to r11 (all 16-bit registers)
1970 @item p
1971 Register from r12 to r15 (all 32-bit registers)
1973 @item I
1974 Signed constant that fits in 4 bits
1976 @item J
1977 Signed constant that fits in 5 bits
1979 @item K
1980 Signed constant that fits in 6 bits
1982 @item L
1983 Unsigned constant that fits in 4 bits
1985 @item M
1986 Signed constant that fits in 32 bits
1988 @item N
1989 Check for 64 bits wide constants for add/sub instructions
1991 @item G
1992 Floating point constant that is legal for store immediate
1993 @end table
1995 @item Hewlett-Packard PA-RISC---@file{config/pa/pa.h}
1996 @table @code
1997 @item a
1998 General register 1
2000 @item f
2001 Floating point register
2003 @item q
2004 Shift amount register
2006 @item x
2007 Floating point register (deprecated)
2009 @item y
2010 Upper floating point register (32-bit), floating point register (64-bit)
2012 @item Z
2013 Any register
2015 @item I
2016 Signed 11-bit integer constant
2018 @item J
2019 Signed 14-bit integer constant
2021 @item K
2022 Integer constant that can be deposited with a @code{zdepi} instruction
2024 @item L
2025 Signed 5-bit integer constant
2027 @item M
2028 Integer constant 0
2030 @item N
2031 Integer constant that can be loaded with a @code{ldil} instruction
2033 @item O
2034 Integer constant whose value plus one is a power of 2
2036 @item P
2037 Integer constant that can be used for @code{and} operations in @code{depi}
2038 and @code{extru} instructions
2040 @item S
2041 Integer constant 31
2043 @item U
2044 Integer constant 63
2046 @item G
2047 Floating-point constant 0.0
2049 @item A
2050 A @code{lo_sum} data-linkage-table memory operand
2052 @item Q
2053 A memory operand that can be used as the destination operand of an
2054 integer store instruction
2056 @item R
2057 A scaled or unscaled indexed memory operand
2059 @item T
2060 A memory operand for floating-point loads and stores
2062 @item W
2063 A register indirect memory operand
2064 @end table
2066 @item picoChip family---@file{picochip.h}
2067 @table @code
2068 @item k
2069 Stack register.
2071 @item f
2072 Pointer register.  A register which can be used to access memory without
2073 supplying an offset.  Any other register can be used to access memory,
2074 but will need a constant offset.  In the case of the offset being zero,
2075 it is more efficient to use a pointer register, since this reduces code
2076 size.
2078 @item t
2079 A twin register.  A register which may be paired with an adjacent
2080 register to create a 32-bit register.
2082 @item a
2083 Any absolute memory address (e.g., symbolic constant, symbolic
2084 constant + offset).
2086 @item I
2087 4-bit signed integer.
2089 @item J
2090 4-bit unsigned integer.
2092 @item K
2093 8-bit signed integer.
2095 @item M
2096 Any constant whose absolute value is no greater than 4-bits.
2098 @item N
2099 10-bit signed integer
2101 @item O
2102 16-bit signed integer.
2104 @end table
2106 @item PowerPC and IBM RS6000---@file{config/rs6000/constraints.md}
2107 @table @code
2108 @item b
2109 Address base register
2111 @item d
2112 Floating point register (containing 64-bit value)
2114 @item f
2115 Floating point register (containing 32-bit value)
2117 @item v
2118 Altivec vector register
2120 @item wa
2121 Any VSX register if the -mvsx option was used or NO_REGS.
2123 @item wd
2124 VSX vector register to hold vector double data or NO_REGS.
2126 @item wf
2127 VSX vector register to hold vector float data or NO_REGS.
2129 @item wg
2130 If @option{-mmfpgpr} was used, a floating point register or NO_REGS.
2132 @item wl
2133 Floating point register if the LFIWAX instruction is enabled or NO_REGS.
2135 @item wm
2136 VSX register if direct move instructions are enabled, or NO_REGS.
2138 @item wn
2139 No register (NO_REGS).
2141 @item wr
2142 General purpose register if 64-bit instructions are enabled or NO_REGS.
2144 @item ws
2145 VSX vector register to hold scalar double values or NO_REGS.
2147 @item wt
2148 VSX vector register to hold 128 bit integer or NO_REGS.
2150 @item wu
2151 Altivec register to use for float/32-bit int loads/stores  or NO_REGS.
2153 @item wv
2154 Altivec register to use for double loads/stores  or NO_REGS.
2156 @item ww
2157 FP or VSX register to perform float operations under @option{-mvsx} or NO_REGS.
2159 @item wx
2160 Floating point register if the STFIWX instruction is enabled or NO_REGS.
2162 @item wy
2163 VSX vector register to hold scalar float values or NO_REGS.
2165 @item wz
2166 Floating point register if the LFIWZX instruction is enabled or NO_REGS.
2168 @item wD
2169 Int constant that is the element number of the 64-bit scalar in a vector.
2171 @item wQ
2172 A memory address that will work with the @code{lq} and @code{stq}
2173 instructions.
2175 @item h
2176 @samp{MQ}, @samp{CTR}, or @samp{LINK} register
2178 @item q
2179 @samp{MQ} register
2181 @item c
2182 @samp{CTR} register
2184 @item l
2185 @samp{LINK} register
2187 @item x
2188 @samp{CR} register (condition register) number 0
2190 @item y
2191 @samp{CR} register (condition register)
2193 @item z
2194 @samp{XER[CA]} carry bit (part of the XER register)
2196 @item I
2197 Signed 16-bit constant
2199 @item J
2200 Unsigned 16-bit constant shifted left 16 bits (use @samp{L} instead for
2201 @code{SImode} constants)
2203 @item K
2204 Unsigned 16-bit constant
2206 @item L
2207 Signed 16-bit constant shifted left 16 bits
2209 @item M
2210 Constant larger than 31
2212 @item N
2213 Exact power of 2
2215 @item O
2216 Zero
2218 @item P
2219 Constant whose negation is a signed 16-bit constant
2221 @item G
2222 Floating point constant that can be loaded into a register with one
2223 instruction per word
2225 @item H
2226 Integer/Floating point constant that can be loaded into a register using
2227 three instructions
2229 @item m
2230 Memory operand.
2231 Normally, @code{m} does not allow addresses that update the base register.
2232 If @samp{<} or @samp{>} constraint is also used, they are allowed and
2233 therefore on PowerPC targets in that case it is only safe
2234 to use @samp{m<>} in an @code{asm} statement if that @code{asm} statement
2235 accesses the operand exactly once.  The @code{asm} statement must also
2236 use @samp{%U@var{<opno>}} as a placeholder for the ``update'' flag in the
2237 corresponding load or store instruction.  For example:
2239 @smallexample
2240 asm ("st%U0 %1,%0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
2241 @end smallexample
2243 is correct but:
2245 @smallexample
2246 asm ("st %1,%0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
2247 @end smallexample
2249 is not.
2251 @item es
2252 A ``stable'' memory operand; that is, one which does not include any
2253 automodification of the base register.  This used to be useful when
2254 @samp{m} allowed automodification of the base register, but as those are now only
2255 allowed when @samp{<} or @samp{>} is used, @samp{es} is basically the same
2256 as @samp{m} without @samp{<} and @samp{>}.
2258 @item Q
2259 Memory operand that is an offset from a register (it is usually better
2260 to use @samp{m} or @samp{es} in @code{asm} statements)
2262 @item Z
2263 Memory operand that is an indexed or indirect from a register (it is
2264 usually better to use @samp{m} or @samp{es} in @code{asm} statements)
2266 @item R
2267 AIX TOC entry
2269 @item a
2270 Address operand that is an indexed or indirect from a register (@samp{p} is
2271 preferable for @code{asm} statements)
2273 @item S
2274 Constant suitable as a 64-bit mask operand
2276 @item T
2277 Constant suitable as a 32-bit mask operand
2279 @item U
2280 System V Release 4 small data area reference
2282 @item t
2283 AND masks that can be performed by two rldic@{l, r@} instructions
2285 @item W
2286 Vector constant that does not require memory
2288 @item j
2289 Vector constant that is all zeros.
2291 @end table
2293 @item Intel 386---@file{config/i386/constraints.md}
2294 @table @code
2295 @item R
2296 Legacy register---the eight integer registers available on all
2297 i386 processors (@code{a}, @code{b}, @code{c}, @code{d},
2298 @code{si}, @code{di}, @code{bp}, @code{sp}).
2300 @item q
2301 Any register accessible as @code{@var{r}l}.  In 32-bit mode, @code{a},
2302 @code{b}, @code{c}, and @code{d}; in 64-bit mode, any integer register.
2304 @item Q
2305 Any register accessible as @code{@var{r}h}: @code{a}, @code{b},
2306 @code{c}, and @code{d}.
2308 @ifset INTERNALS
2309 @item l
2310 Any register that can be used as the index in a base+index memory
2311 access: that is, any general register except the stack pointer.
2312 @end ifset
2314 @item a
2315 The @code{a} register.
2317 @item b
2318 The @code{b} register.
2320 @item c
2321 The @code{c} register.
2323 @item d
2324 The @code{d} register.
2326 @item S
2327 The @code{si} register.
2329 @item D
2330 The @code{di} register.
2332 @item A
2333 The @code{a} and @code{d} registers.  This class is used for instructions
2334 that return double word results in the @code{ax:dx} register pair.  Single
2335 word values will be allocated either in @code{ax} or @code{dx}.
2336 For example on i386 the following implements @code{rdtsc}:
2338 @smallexample
2339 unsigned long long rdtsc (void)
2341   unsigned long long tick;
2342   __asm__ __volatile__("rdtsc":"=A"(tick));
2343   return tick;
2345 @end smallexample
2347 This is not correct on x86_64 as it would allocate tick in either @code{ax}
2348 or @code{dx}.  You have to use the following variant instead:
2350 @smallexample
2351 unsigned long long rdtsc (void)
2353   unsigned int tickl, tickh;
2354   __asm__ __volatile__("rdtsc":"=a"(tickl),"=d"(tickh));
2355   return ((unsigned long long)tickh << 32)|tickl;
2357 @end smallexample
2360 @item f
2361 Any 80387 floating-point (stack) register.
2363 @item t
2364 Top of 80387 floating-point stack (@code{%st(0)}).
2366 @item u
2367 Second from top of 80387 floating-point stack (@code{%st(1)}).
2369 @item y
2370 Any MMX register.
2372 @item x
2373 Any SSE register.
2375 @item Yz
2376 First SSE register (@code{%xmm0}).
2378 @ifset INTERNALS
2379 @item Y2
2380 Any SSE register, when SSE2 is enabled.
2382 @item Yi
2383 Any SSE register, when SSE2 and inter-unit moves are enabled.
2385 @item Ym
2386 Any MMX register, when inter-unit moves are enabled.
2387 @end ifset
2389 @item I
2390 Integer constant in the range 0 @dots{} 31, for 32-bit shifts.
2392 @item J
2393 Integer constant in the range 0 @dots{} 63, for 64-bit shifts.
2395 @item K
2396 Signed 8-bit integer constant.
2398 @item L
2399 @code{0xFF} or @code{0xFFFF}, for andsi as a zero-extending move.
2401 @item M
2402 0, 1, 2, or 3 (shifts for the @code{lea} instruction).
2404 @item N
2405 Unsigned 8-bit integer constant (for @code{in} and @code{out}
2406 instructions).
2408 @ifset INTERNALS
2409 @item O
2410 Integer constant in the range 0 @dots{} 127, for 128-bit shifts.
2411 @end ifset
2413 @item G
2414 Standard 80387 floating point constant.
2416 @item C
2417 Standard SSE floating point constant.
2419 @item e
2420 32-bit signed integer constant, or a symbolic reference known
2421 to fit that range (for immediate operands in sign-extending x86-64
2422 instructions).
2424 @item Z
2425 32-bit unsigned integer constant, or a symbolic reference known
2426 to fit that range (for immediate operands in zero-extending x86-64
2427 instructions).
2429 @end table
2431 @item Intel IA-64---@file{config/ia64/ia64.h}
2432 @table @code
2433 @item a
2434 General register @code{r0} to @code{r3} for @code{addl} instruction
2436 @item b
2437 Branch register
2439 @item c
2440 Predicate register (@samp{c} as in ``conditional'')
2442 @item d
2443 Application register residing in M-unit
2445 @item e
2446 Application register residing in I-unit
2448 @item f
2449 Floating-point register
2451 @item m
2452 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>},
2453 the operand can have postincrement and postdecrement which
2454 require printing with @samp{%Pn} on IA-64.
2456 @item G
2457 Floating-point constant 0.0 or 1.0
2459 @item I
2460 14-bit signed integer constant
2462 @item J
2463 22-bit signed integer constant
2465 @item K
2466 8-bit signed integer constant for logical instructions
2468 @item L
2469 8-bit adjusted signed integer constant for compare pseudo-ops
2471 @item M
2472 6-bit unsigned integer constant for shift counts
2474 @item N
2475 9-bit signed integer constant for load and store postincrements
2477 @item O
2478 The constant zero
2480 @item P
2481 0 or @minus{}1 for @code{dep} instruction
2483 @item Q
2484 Non-volatile memory for floating-point loads and stores
2486 @item R
2487 Integer constant in the range 1 to 4 for @code{shladd} instruction
2489 @item S
2490 Memory operand except postincrement and postdecrement.  This is
2491 now roughly the same as @samp{m} when not used together with @samp{<}
2492 or @samp{>}.
2493 @end table
2495 @item FRV---@file{config/frv/frv.h}
2496 @table @code
2497 @item a
2498 Register in the class @code{ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2500 @item b
2501 Register in the class @code{EVEN_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2503 @item c
2504 Register in the class @code{CC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3} and
2505 @code{icc0} to @code{icc3}).
2507 @item d
2508 Register in the class @code{GPR_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2510 @item e
2511 Register in the class @code{EVEN_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2512 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2513 mode larger than 4 bytes.
2515 @item f
2516 Register in the class @code{FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2518 @item h
2519 Register in the class @code{FEVEN_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2520 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2521 mode larger than 4 bytes.
2523 @item l
2524 Register in the class @code{LR_REG} (the @code{lr} register).
2526 @item q
2527 Register in the class @code{QUAD_REGS} (@code{gr2} to @code{gr63}).
2528 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2529 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2531 @item t
2532 Register in the class @code{ICC_REGS} (@code{icc0} to @code{icc3}).
2534 @item u
2535 Register in the class @code{FCC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3}).
2537 @item v
2538 Register in the class @code{ICR_REGS} (@code{cc4} to @code{cc7}).
2540 @item w
2541 Register in the class @code{FCR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc3}).
2543 @item x
2544 Register in the class @code{QUAD_FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2545 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2546 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2548 @item z
2549 Register in the class @code{SPR_REGS} (@code{lcr} and @code{lr}).
2551 @item A
2552 Register in the class @code{QUAD_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2554 @item B
2555 Register in the class @code{ACCG_REGS} (@code{accg0} to @code{accg7}).
2557 @item C
2558 Register in the class @code{CR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc7}).
2560 @item G
2561 Floating point constant zero
2563 @item I
2564 6-bit signed integer constant
2566 @item J
2567 10-bit signed integer constant
2569 @item L
2570 16-bit signed integer constant
2572 @item M
2573 16-bit unsigned integer constant
2575 @item N
2576 12-bit signed integer constant that is negative---i.e.@: in the
2577 range of @minus{}2048 to @minus{}1
2579 @item O
2580 Constant zero
2582 @item P
2583 12-bit signed integer constant that is greater than zero---i.e.@: in the
2584 range of 1 to 2047.
2586 @end table
2588 @item Blackfin family---@file{config/bfin/constraints.md}
2589 @table @code
2590 @item a
2591 P register
2593 @item d
2594 D register
2596 @item z
2597 A call clobbered P register.
2599 @item q@var{n}
2600 A single register.  If @var{n} is in the range 0 to 7, the corresponding D
2601 register.  If it is @code{A}, then the register P0.
2603 @item D
2604 Even-numbered D register
2606 @item W
2607 Odd-numbered D register
2609 @item e
2610 Accumulator register.
2612 @item A
2613 Even-numbered accumulator register.
2615 @item B
2616 Odd-numbered accumulator register.
2618 @item b
2619 I register
2621 @item v
2622 B register
2624 @item f
2625 M register
2627 @item c
2628 Registers used for circular buffering, i.e. I, B, or L registers.
2630 @item C
2631 The CC register.
2633 @item t
2634 LT0 or LT1.
2636 @item k
2637 LC0 or LC1.
2639 @item u
2640 LB0 or LB1.
2642 @item x
2643 Any D, P, B, M, I or L register.
2645 @item y
2646 Additional registers typically used only in prologues and epilogues: RETS,
2647 RETN, RETI, RETX, RETE, ASTAT, SEQSTAT and USP.
2649 @item w
2650 Any register except accumulators or CC.
2652 @item Ksh
2653 Signed 16 bit integer (in the range @minus{}32768 to 32767)
2655 @item Kuh
2656 Unsigned 16 bit integer (in the range 0 to 65535)
2658 @item Ks7
2659 Signed 7 bit integer (in the range @minus{}64 to 63)
2661 @item Ku7
2662 Unsigned 7 bit integer (in the range 0 to 127)
2664 @item Ku5
2665 Unsigned 5 bit integer (in the range 0 to 31)
2667 @item Ks4
2668 Signed 4 bit integer (in the range @minus{}8 to 7)
2670 @item Ks3
2671 Signed 3 bit integer (in the range @minus{}3 to 4)
2673 @item Ku3
2674 Unsigned 3 bit integer (in the range 0 to 7)
2676 @item P@var{n}
2677 Constant @var{n}, where @var{n} is a single-digit constant in the range 0 to 4.
2679 @item PA
2680 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2681 use with either accumulator.
2683 @item PB
2684 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2685 use only with accumulator A1.
2687 @item M1
2688 Constant 255.
2690 @item M2
2691 Constant 65535.
2693 @item J
2694 An integer constant with exactly a single bit set.
2696 @item L
2697 An integer constant with all bits set except exactly one.
2699 @item H
2701 @item Q
2702 Any SYMBOL_REF.
2703 @end table
2705 @item M32C---@file{config/m32c/m32c.c}
2706 @table @code
2707 @item Rsp
2708 @itemx Rfb
2709 @itemx Rsb
2710 @samp{$sp}, @samp{$fb}, @samp{$sb}.
2712 @item Rcr
2713 Any control register, when they're 16 bits wide (nothing if control
2714 registers are 24 bits wide)
2716 @item Rcl
2717 Any control register, when they're 24 bits wide.
2719 @item R0w
2720 @itemx R1w
2721 @itemx R2w
2722 @itemx R3w
2723 $r0, $r1, $r2, $r3.
2725 @item R02
2726 $r0 or $r2, or $r2r0 for 32 bit values.
2728 @item R13
2729 $r1 or $r3, or $r3r1 for 32 bit values.
2731 @item Rdi
2732 A register that can hold a 64 bit value.
2734 @item Rhl
2735 $r0 or $r1 (registers with addressable high/low bytes)
2737 @item R23
2738 $r2 or $r3
2740 @item Raa
2741 Address registers
2743 @item Raw
2744 Address registers when they're 16 bits wide.
2746 @item Ral
2747 Address registers when they're 24 bits wide.
2749 @item Rqi
2750 Registers that can hold QI values.
2752 @item Rad
2753 Registers that can be used with displacements ($a0, $a1, $sb).
2755 @item Rsi
2756 Registers that can hold 32 bit values.
2758 @item Rhi
2759 Registers that can hold 16 bit values.
2761 @item Rhc
2762 Registers chat can hold 16 bit values, including all control
2763 registers.
2765 @item Rra
2766 $r0 through R1, plus $a0 and $a1.
2768 @item Rfl
2769 The flags register.
2771 @item Rmm
2772 The memory-based pseudo-registers $mem0 through $mem15.
2774 @item Rpi
2775 Registers that can hold pointers (16 bit registers for r8c, m16c; 24
2776 bit registers for m32cm, m32c).
2778 @item Rpa
2779 Matches multiple registers in a PARALLEL to form a larger register.
2780 Used to match function return values.
2782 @item Is3
2783 @minus{}8 @dots{} 7
2785 @item IS1
2786 @minus{}128 @dots{} 127
2788 @item IS2
2789 @minus{}32768 @dots{} 32767
2791 @item IU2
2792 0 @dots{} 65535
2794 @item In4
2795 @minus{}8 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 8
2797 @item In5
2798 @minus{}16 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 16
2800 @item In6
2801 @minus{}32 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 32
2803 @item IM2
2804 @minus{}65536 @dots{} @minus{}1
2806 @item Ilb
2807 An 8 bit value with exactly one bit set.
2809 @item Ilw
2810 A 16 bit value with exactly one bit set.
2812 @item Sd
2813 The common src/dest memory addressing modes.
2815 @item Sa
2816 Memory addressed using $a0 or $a1.
2818 @item Si
2819 Memory addressed with immediate addresses.
2821 @item Ss
2822 Memory addressed using the stack pointer ($sp).
2824 @item Sf
2825 Memory addressed using the frame base register ($fb).
2827 @item Ss
2828 Memory addressed using the small base register ($sb).
2830 @item S1
2831 $r1h
2832 @end table
2834 @item MeP---@file{config/mep/constraints.md}
2835 @table @code
2837 @item a
2838 The $sp register.
2840 @item b
2841 The $tp register.
2843 @item c
2844 Any control register.
2846 @item d
2847 Either the $hi or the $lo register.
2849 @item em
2850 Coprocessor registers that can be directly loaded ($c0-$c15).
2852 @item ex
2853 Coprocessor registers that can be moved to each other.
2855 @item er
2856 Coprocessor registers that can be moved to core registers.
2858 @item h
2859 The $hi register.
2861 @item j
2862 The $rpc register.
2864 @item l
2865 The $lo register.
2867 @item t
2868 Registers which can be used in $tp-relative addressing.
2870 @item v
2871 The $gp register.
2873 @item x
2874 The coprocessor registers.
2876 @item y
2877 The coprocessor control registers.
2879 @item z
2880 The $0 register.
2882 @item A
2883 User-defined register set A.
2885 @item B
2886 User-defined register set B.
2888 @item C
2889 User-defined register set C.
2891 @item D
2892 User-defined register set D.
2894 @item I
2895 Offsets for $gp-rel addressing.
2897 @item J
2898 Constants that can be used directly with boolean insns.
2900 @item K
2901 Constants that can be moved directly to registers.
2903 @item L
2904 Small constants that can be added to registers.
2906 @item M
2907 Long shift counts.
2909 @item N
2910 Small constants that can be compared to registers.
2912 @item O
2913 Constants that can be loaded into the top half of registers.
2915 @item S
2916 Signed 8-bit immediates.
2918 @item T
2919 Symbols encoded for $tp-rel or $gp-rel addressing.
2921 @item U
2922 Non-constant addresses for loading/saving coprocessor registers.
2924 @item W
2925 The top half of a symbol's value.
2927 @item Y
2928 A register indirect address without offset.
2930 @item Z
2931 Symbolic references to the control bus.
2933 @end table
2935 @item MicroBlaze---@file{config/microblaze/constraints.md}
2936 @table @code
2937 @item d
2938 A general register (@code{r0} to @code{r31}).
2940 @item z
2941 A status register (@code{rmsr}, @code{$fcc1} to @code{$fcc7}).
2943 @end table
2945 @item MIPS---@file{config/mips/constraints.md}
2946 @table @code
2947 @item d
2948 An address register.  This is equivalent to @code{r} unless
2949 generating MIPS16 code.
2951 @item f
2952 A floating-point register (if available).
2954 @item h
2955 Formerly the @code{hi} register.  This constraint is no longer supported.
2957 @item l
2958 The @code{lo} register.  Use this register to store values that are
2959 no bigger than a word.
2961 @item x
2962 The concatenated @code{hi} and @code{lo} registers.  Use this register
2963 to store doubleword values.
2965 @item c
2966 A register suitable for use in an indirect jump.  This will always be
2967 @code{$25} for @option{-mabicalls}.
2969 @item v
2970 Register @code{$3}.  Do not use this constraint in new code;
2971 it is retained only for compatibility with glibc.
2973 @item y
2974 Equivalent to @code{r}; retained for backwards compatibility.
2976 @item z
2977 A floating-point condition code register.
2979 @item I
2980 A signed 16-bit constant (for arithmetic instructions).
2982 @item J
2983 Integer zero.
2985 @item K
2986 An unsigned 16-bit constant (for logic instructions).
2988 @item L
2989 A signed 32-bit constant in which the lower 16 bits are zero.
2990 Such constants can be loaded using @code{lui}.
2992 @item M
2993 A constant that cannot be loaded using @code{lui}, @code{addiu}
2994 or @code{ori}.
2996 @item N
2997 A constant in the range @minus{}65535 to @minus{}1 (inclusive).
2999 @item O
3000 A signed 15-bit constant.
3002 @item P
3003 A constant in the range 1 to 65535 (inclusive).
3005 @item G
3006 Floating-point zero.
3008 @item R
3009 An address that can be used in a non-macro load or store.
3011 @item ZC
3012 When compiling microMIPS code, this constraint matches a memory operand
3013 whose address is formed from a base register and a 12-bit offset.  These
3014 operands can be used for microMIPS instructions such as @code{ll} and
3015 @code{sc}.  When not compiling for microMIPS code, @code{ZC} is
3016 equivalent to @code{R}.
3018 @item ZD
3019 When compiling microMIPS code, this constraint matches an address operand
3020 that is formed from a base register and a 12-bit offset.  These operands
3021 can be used for microMIPS instructions such as @code{prefetch}.  When
3022 not compiling for microMIPS code, @code{ZD} is equivalent to @code{p}.
3023 @end table
3025 @item Motorola 680x0---@file{config/m68k/constraints.md}
3026 @table @code
3027 @item a
3028 Address register
3030 @item d
3031 Data register
3033 @item f
3034 68881 floating-point register, if available
3036 @item I
3037 Integer in the range 1 to 8
3039 @item J
3040 16-bit signed number
3042 @item K
3043 Signed number whose magnitude is greater than 0x80
3045 @item L
3046 Integer in the range @minus{}8 to @minus{}1
3048 @item M
3049 Signed number whose magnitude is greater than 0x100
3051 @item N
3052 Range 24 to 31, rotatert:SI 8 to 1 expressed as rotate
3054 @item O
3055 16 (for rotate using swap)
3057 @item P
3058 Range 8 to 15, rotatert:HI 8 to 1 expressed as rotate
3060 @item R
3061 Numbers that mov3q can handle
3063 @item G
3064 Floating point constant that is not a 68881 constant
3066 @item S
3067 Operands that satisfy 'm' when -mpcrel is in effect
3069 @item T
3070 Operands that satisfy 's' when -mpcrel is not in effect
3072 @item Q
3073 Address register indirect addressing mode
3075 @item U
3076 Register offset addressing
3078 @item W
3079 const_call_operand
3081 @item Cs
3082 symbol_ref or const
3084 @item Ci
3085 const_int
3087 @item C0
3088 const_int 0
3090 @item Cj
3091 Range of signed numbers that don't fit in 16 bits
3093 @item Cmvq
3094 Integers valid for mvq
3096 @item Capsw
3097 Integers valid for a moveq followed by a swap
3099 @item Cmvz
3100 Integers valid for mvz
3102 @item Cmvs
3103 Integers valid for mvs
3105 @item Ap
3106 push_operand
3108 @item Ac
3109 Non-register operands allowed in clr
3111 @end table
3113 @item Moxie---@file{config/moxie/constraints.md}
3114 @table @code
3115 @item A
3116 An absolute address
3118 @item B
3119 An offset address
3121 @item W
3122 A register indirect memory operand
3124 @item I
3125 A constant in the range of 0 to 255.
3127 @item N
3128 A constant in the range of 0 to @minus{}255.
3130 @end table
3132 @item MSP430--@file{config/msp430/constraints.md}
3133 @table @code
3135 @item R12
3136 Register R12.
3138 @item R13
3139 Register R13.
3141 @item K
3142 Integer constant 1.
3144 @item L
3145 Integer constant -1^20..1^19.
3147 @item M
3148 Integer constant 1-4.
3150 @item Ya
3151 Memory references which do not require an extended MOVX instruction.
3153 @item Yl
3154 Memory reference, labels only.
3156 @item Ys
3157 Memory reference, stack only.
3159 @end table
3161 @item NDS32---@file{config/nds32/constraints.md}
3162 @table @code
3163 @item w
3164 LOW register class $r0 to $r7 constraint for V3/V3M ISA.
3165 @item l
3166 LOW register class $r0 to $r7.
3167 @item d
3168 MIDDLE register class $r0 to $r11, $r16 to $r19.
3169 @item h
3170 HIGH register class $r12 to $r14, $r20 to $r31.
3171 @item t
3172 Temporary assist register $ta (i.e.@: $r15).
3173 @item k
3174 Stack register $sp.
3175 @item Iu03
3176 Unsigned immediate 3-bit value.
3177 @item In03
3178 Negative immediate 3-bit value in the range of @minus{}7--0.
3179 @item Iu04
3180 Unsigned immediate 4-bit value.
3181 @item Is05
3182 Signed immediate 5-bit value.
3183 @item Iu05
3184 Unsigned immediate 5-bit value.
3185 @item In05
3186 Negative immediate 5-bit value in the range of @minus{}31--0.
3187 @item Ip05
3188 Unsigned immediate 5-bit value for movpi45 instruction with range 16--47.
3189 @item Iu06
3190 Unsigned immediate 6-bit value constraint for addri36.sp instruction.
3191 @item Iu08
3192 Unsigned immediate 8-bit value.
3193 @item Iu09
3194 Unsigned immediate 9-bit value.
3195 @item Is10
3196 Signed immediate 10-bit value.
3197 @item Is11
3198 Signed immediate 11-bit value.
3199 @item Is15
3200 Signed immediate 15-bit value.
3201 @item Iu15
3202 Unsigned immediate 15-bit value.
3203 @item Ic15
3204 A constant which is not in the range of imm15u but ok for bclr instruction.
3205 @item Ie15
3206 A constant which is not in the range of imm15u but ok for bset instruction.
3207 @item It15
3208 A constant which is not in the range of imm15u but ok for btgl instruction.
3209 @item Ii15
3210 A constant whose compliment value is in the range of imm15u
3211 and ok for bitci instruction.
3212 @item Is16
3213 Signed immediate 16-bit value.
3214 @item Is17
3215 Signed immediate 17-bit value.
3216 @item Is19
3217 Signed immediate 19-bit value.
3218 @item Is20
3219 Signed immediate 20-bit value.
3220 @item Ihig
3221 The immediate value that can be simply set high 20-bit.
3222 @item Izeb
3223 The immediate value 0xff.
3224 @item Izeh
3225 The immediate value 0xffff.
3226 @item Ixls
3227 The immediate value 0x01.
3228 @item Ix11
3229 The immediate value 0x7ff.
3230 @item Ibms
3231 The immediate value with power of 2.
3232 @item Ifex
3233 The immediate value with power of 2 minus 1.
3234 @item U33
3235 Memory constraint for 333 format.
3236 @item U45
3237 Memory constraint for 45 format.
3238 @item U37
3239 Memory constraint for 37 format.
3240 @end table
3242 @item Nios II family---@file{config/nios2/constraints.md}
3243 @table @code
3245 @item I
3246 Integer that is valid as an immediate operand in an
3247 instruction taking a signed 16-bit number. Range
3248 @minus{}32768 to 32767.
3250 @item J
3251 Integer that is valid as an immediate operand in an
3252 instruction taking an unsigned 16-bit number. Range
3253 0 to 65535.
3255 @item K
3256 Integer that is valid as an immediate operand in an
3257 instruction taking only the upper 16-bits of a
3258 32-bit number. Range 32-bit numbers with the lower
3259 16-bits being 0.
3261 @item L
3262 Integer that is valid as an immediate operand for a 
3263 shift instruction. Range 0 to 31.
3265 @item M
3266 Integer that is valid as an immediate operand for
3267 only the value 0. Can be used in conjunction with
3268 the format modifier @code{z} to use @code{r0}
3269 instead of @code{0} in the assembly output.
3271 @item N
3272 Integer that is valid as an immediate operand for
3273 a custom instruction opcode. Range 0 to 255.
3275 @item S
3276 Matches immediates which are addresses in the small
3277 data section and therefore can be added to @code{gp}
3278 as a 16-bit immediate to re-create their 32-bit value.
3280 @ifset INTERNALS
3281 @item T
3282 A @code{const} wrapped @code{UNSPEC} expression,
3283 representing a supported PIC or TLS relocation.
3284 @end ifset
3286 @end table
3288 @item PDP-11---@file{config/pdp11/constraints.md}
3289 @table @code
3290 @item a
3291 Floating point registers AC0 through AC3.  These can be loaded from/to
3292 memory with a single instruction.
3294 @item d
3295 Odd numbered general registers (R1, R3, R5).  These are used for
3296 16-bit multiply operations.
3298 @item f
3299 Any of the floating point registers (AC0 through AC5).
3301 @item G
3302 Floating point constant 0.
3304 @item I
3305 An integer constant that fits in 16 bits.
3307 @item J
3308 An integer constant whose low order 16 bits are zero.
3310 @item K
3311 An integer constant that does not meet the constraints for codes
3312 @samp{I} or @samp{J}.
3314 @item L
3315 The integer constant 1.
3317 @item M
3318 The integer constant @minus{}1.
3320 @item N
3321 The integer constant 0.
3323 @item O
3324 Integer constants @minus{}4 through @minus{}1 and 1 through 4; shifts by these
3325 amounts are handled as multiple single-bit shifts rather than a single
3326 variable-length shift.
3328 @item Q
3329 A memory reference which requires an additional word (address or
3330 offset) after the opcode.
3332 @item R
3333 A memory reference that is encoded within the opcode.
3335 @end table
3337 @item RL78---@file{config/rl78/constraints.md}
3338 @table @code
3340 @item Int3
3341 An integer constant in the range 1 @dots{} 7.
3342 @item Int8
3343 An integer constant in the range 0 @dots{} 255.
3344 @item J
3345 An integer constant in the range @minus{}255 @dots{} 0
3346 @item K
3347 The integer constant 1.
3348 @item L
3349 The integer constant -1.
3350 @item M
3351 The integer constant 0.
3352 @item N
3353 The integer constant 2.
3354 @item O
3355 The integer constant -2.
3356 @item P
3357 An integer constant in the range 1 @dots{} 15.
3358 @item Qbi
3359 The built-in compare types--eq, ne, gtu, ltu, geu, and leu.
3360 @item Qsc
3361 The synthetic compare types--gt, lt, ge, and le.
3362 @item Wab
3363 A memory reference with an absolute address.
3364 @item Wbc
3365 A memory reference using @code{BC} as a base register, with an optional offset.
3366 @item Wca
3367 A memory reference using @code{AX}, @code{BC}, @code{DE}, or @code{HL} for the address, for calls.
3368 @item Wcv
3369 A memory reference using any 16-bit register pair for the address, for calls.
3370 @item Wd2
3371 A memory reference using @code{DE} as a base register, with an optional offset.
3372 @item Wde
3373 A memory reference using @code{DE} as a base register, without any offset.
3374 @item Wfr
3375 Any memory reference to an address in the far address space.
3376 @item Wh1
3377 A memory reference using @code{HL} as a base register, with an optional one-byte offset.
3378 @item Whb
3379 A memory reference using @code{HL} as a base register, with @code{B} or @code{C} as the index register.
3380 @item Whl
3381 A memory reference using @code{HL} as a base register, without any offset.
3382 @item Ws1
3383 A memory reference using @code{SP} as a base register, with an optional one-byte offset.
3384 @item Y
3385 Any memory reference to an address in the near address space.
3386 @item A
3387 The @code{AX} register.
3388 @item B
3389 The @code{BC} register.
3390 @item D
3391 The @code{DE} register.
3392 @item R
3393 @code{A} through @code{L} registers.
3394 @item S
3395 The @code{SP} register.
3396 @item T
3397 The @code{HL} register.
3398 @item Z08W
3399 The 16-bit @code{R8} register.
3400 @item Z10W
3401 The 16-bit @code{R10} register.
3402 @item Zint
3403 The registers reserved for interrupts (@code{R24} to @code{R31}).
3404 @item a
3405 The @code{A} register.
3406 @item b
3407 The @code{B} register.
3408 @item c
3409 The @code{C} register.
3410 @item d
3411 The @code{D} register.
3412 @item e
3413 The @code{E} register.
3414 @item h
3415 The @code{H} register.
3416 @item l
3417 The @code{L} register.
3418 @item v
3419 The virtual registers.
3420 @item w
3421 The @code{PSW} register.
3422 @item x
3423 The @code{X} register.
3425 @end table
3427 @item RX---@file{config/rx/constraints.md}
3428 @table @code
3429 @item Q
3430 An address which does not involve register indirect addressing or
3431 pre/post increment/decrement addressing.
3433 @item Symbol
3434 A symbol reference.
3436 @item Int08
3437 A constant in the range @minus{}256 to 255, inclusive.
3439 @item Sint08
3440 A constant in the range @minus{}128 to 127, inclusive.
3442 @item Sint16
3443 A constant in the range @minus{}32768 to 32767, inclusive.
3445 @item Sint24
3446 A constant in the range @minus{}8388608 to 8388607, inclusive.
3448 @item Uint04
3449 A constant in the range 0 to 15, inclusive.
3451 @end table
3453 @need 1000
3454 @item SPARC---@file{config/sparc/sparc.h}
3455 @table @code
3456 @item f
3457 Floating-point register on the SPARC-V8 architecture and
3458 lower floating-point register on the SPARC-V9 architecture.
3460 @item e
3461 Floating-point register.  It is equivalent to @samp{f} on the
3462 SPARC-V8 architecture and contains both lower and upper
3463 floating-point registers on the SPARC-V9 architecture.
3465 @item c
3466 Floating-point condition code register.
3468 @item d
3469 Lower floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9
3470 architecture when the Visual Instruction Set is available.
3472 @item b
3473 Floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9 architecture
3474 when the Visual Instruction Set is available.
3476 @item h
3477 64-bit global or out register for the SPARC-V8+ architecture.
3479 @item C
3480 The constant all-ones, for floating-point.
3482 @item A
3483 Signed 5-bit constant
3485 @item D
3486 A vector constant
3488 @item I
3489 Signed 13-bit constant
3491 @item J
3492 Zero
3494 @item K
3495 32-bit constant with the low 12 bits clear (a constant that can be
3496 loaded with the @code{sethi} instruction)
3498 @item L
3499 A constant in the range supported by @code{movcc} instructions (11-bit
3500 signed immediate)
3502 @item M
3503 A constant in the range supported by @code{movrcc} instructions (10-bit
3504 signed immediate)
3506 @item N
3507 Same as @samp{K}, except that it verifies that bits that are not in the
3508 lower 32-bit range are all zero.  Must be used instead of @samp{K} for
3509 modes wider than @code{SImode}
3511 @item O
3512 The constant 4096
3514 @item G
3515 Floating-point zero
3517 @item H
3518 Signed 13-bit constant, sign-extended to 32 or 64 bits
3520 @item P
3521 The constant -1
3523 @item Q
3524 Floating-point constant whose integral representation can
3525 be moved into an integer register using a single sethi
3526 instruction
3528 @item R
3529 Floating-point constant whose integral representation can
3530 be moved into an integer register using a single mov
3531 instruction
3533 @item S
3534 Floating-point constant whose integral representation can
3535 be moved into an integer register using a high/lo_sum
3536 instruction sequence
3538 @item T
3539 Memory address aligned to an 8-byte boundary
3541 @item U
3542 Even register
3544 @item W
3545 Memory address for @samp{e} constraint registers
3547 @item w
3548 Memory address with only a base register
3550 @item Y
3551 Vector zero
3553 @end table
3555 @item SPU---@file{config/spu/spu.h}
3556 @table @code
3557 @item a
3558 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.
3560 @item c
3561 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.
3563 @item d
3564 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 64 bit value.
3566 @item f
3567 An immediate which can be loaded with @code{fsmbi}.
3569 @item A
3570 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3572 @item B
3573 An immediate for most arithmetic instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3575 @item C
3576 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3578 @item D
3579 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 32 bit value.
3581 @item I
3582 A constant in the range [@minus{}64, 63] for shift/rotate instructions.
3584 @item J
3585 An unsigned 7-bit constant for conversion/nop/channel instructions.
3587 @item K
3588 A signed 10-bit constant for most arithmetic instructions.
3590 @item M
3591 A signed 16 bit immediate for @code{stop}.
3593 @item N
3594 An unsigned 16-bit constant for @code{iohl} and @code{fsmbi}.
3596 @item O
3597 An unsigned 7-bit constant whose 3 least significant bits are 0.
3599 @item P
3600 An unsigned 3-bit constant for 16-byte rotates and shifts
3602 @item R
3603 Call operand, reg, for indirect calls
3605 @item S
3606 Call operand, symbol, for relative calls.
3608 @item T
3609 Call operand, const_int, for absolute calls.
3611 @item U
3612 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is sign extended to 128 bit.
3614 @item W
3615 An immediate for shift and rotate instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3617 @item Y
3618 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is sign extended as a 128 bit.
3620 @item Z
3621 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is sign extended to 128 bit.
3623 @end table
3625 @item S/390 and zSeries---@file{config/s390/s390.h}
3626 @table @code
3627 @item a
3628 Address register (general purpose register except r0)
3630 @item c
3631 Condition code register
3633 @item d
3634 Data register (arbitrary general purpose register)
3636 @item f
3637 Floating-point register
3639 @item I
3640 Unsigned 8-bit constant (0--255)
3642 @item J
3643 Unsigned 12-bit constant (0--4095)
3645 @item K
3646 Signed 16-bit constant (@minus{}32768--32767)
3648 @item L
3649 Value appropriate as displacement.
3650 @table @code
3651 @item (0..4095)
3652 for short displacement
3653 @item (@minus{}524288..524287)
3654 for long displacement
3655 @end table
3657 @item M
3658 Constant integer with a value of 0x7fffffff.
3660 @item N
3661 Multiple letter constraint followed by 4 parameter letters.
3662 @table @code
3663 @item 0..9:
3664 number of the part counting from most to least significant
3665 @item H,Q:
3666 mode of the part
3667 @item D,S,H:
3668 mode of the containing operand
3669 @item 0,F:
3670 value of the other parts (F---all bits set)
3671 @end table
3672 The constraint matches if the specified part of a constant
3673 has a value different from its other parts.
3675 @item Q
3676 Memory reference without index register and with short displacement.
3678 @item R
3679 Memory reference with index register and short displacement.
3681 @item S
3682 Memory reference without index register but with long displacement.
3684 @item T
3685 Memory reference with index register and long displacement.
3687 @item U
3688 Pointer with short displacement.
3690 @item W
3691 Pointer with long displacement.
3693 @item Y
3694 Shift count operand.
3696 @end table
3698 @item Score family---@file{config/score/score.h}
3699 @table @code
3700 @item d
3701 Registers from r0 to r32.
3703 @item e
3704 Registers from r0 to r16.
3706 @item t
3707 r8---r11 or r22---r27 registers.
3709 @item h
3710 hi register.
3712 @item l
3713 lo register.
3715 @item x
3716 hi + lo register.
3718 @item q
3719 cnt register.
3721 @item y
3722 lcb register.
3724 @item z
3725 scb register.
3727 @item a
3728 cnt + lcb + scb register.
3730 @item c
3731 cr0---cr15 register.
3733 @item b
3734 cp1 registers.
3736 @item f
3737 cp2 registers.
3739 @item i
3740 cp3 registers.
3742 @item j
3743 cp1 + cp2 + cp3 registers.
3745 @item I
3746 High 16-bit constant (32-bit constant with 16 LSBs zero).
3748 @item J
3749 Unsigned 5 bit integer (in the range 0 to 31).
3751 @item K
3752 Unsigned 16 bit integer (in the range 0 to 65535).
3754 @item L
3755 Signed 16 bit integer (in the range @minus{}32768 to 32767).
3757 @item M
3758 Unsigned 14 bit integer (in the range 0 to 16383).
3760 @item N
3761 Signed 14 bit integer (in the range @minus{}8192 to 8191).
3763 @item Z
3764 Any SYMBOL_REF.
3765 @end table
3767 @item Xstormy16---@file{config/stormy16/stormy16.h}
3768 @table @code
3769 @item a
3770 Register r0.
3772 @item b
3773 Register r1.
3775 @item c
3776 Register r2.
3778 @item d
3779 Register r8.
3781 @item e
3782 Registers r0 through r7.
3784 @item t
3785 Registers r0 and r1.
3787 @item y
3788 The carry register.
3790 @item z
3791 Registers r8 and r9.
3793 @item I
3794 A constant between 0 and 3 inclusive.
3796 @item J
3797 A constant that has exactly one bit set.
3799 @item K
3800 A constant that has exactly one bit clear.
3802 @item L
3803 A constant between 0 and 255 inclusive.
3805 @item M
3806 A constant between @minus{}255 and 0 inclusive.
3808 @item N
3809 A constant between @minus{}3 and 0 inclusive.
3811 @item O
3812 A constant between 1 and 4 inclusive.
3814 @item P
3815 A constant between @minus{}4 and @minus{}1 inclusive.
3817 @item Q
3818 A memory reference that is a stack push.
3820 @item R
3821 A memory reference that is a stack pop.
3823 @item S
3824 A memory reference that refers to a constant address of known value.
3826 @item T
3827 The register indicated by Rx (not implemented yet).
3829 @item U
3830 A constant that is not between 2 and 15 inclusive.
3832 @item Z
3833 The constant 0.
3835 @end table
3837 @item TI C6X family---@file{config/c6x/constraints.md}
3838 @table @code
3839 @item a
3840 Register file A (A0--A31).
3842 @item b
3843 Register file B (B0--B31).
3845 @item A
3846 Predicate registers in register file A (A0--A2 on C64X and
3847 higher, A1 and A2 otherwise).
3849 @item B
3850 Predicate registers in register file B (B0--B2).
3852 @item C
3853 A call-used register in register file B (B0--B9, B16--B31).
3855 @item Da
3856 Register file A, excluding predicate registers (A3--A31,
3857 plus A0 if not C64X or higher).
3859 @item Db
3860 Register file B, excluding predicate registers (B3--B31).
3862 @item Iu4
3863 Integer constant in the range 0 @dots{} 15.
3865 @item Iu5
3866 Integer constant in the range 0 @dots{} 31.
3868 @item In5
3869 Integer constant in the range @minus{}31 @dots{} 0.
3871 @item Is5
3872 Integer constant in the range @minus{}16 @dots{} 15.
3874 @item I5x
3875 Integer constant that can be the operand of an ADDA or a SUBA insn.
3877 @item IuB
3878 Integer constant in the range 0 @dots{} 65535.
3880 @item IsB
3881 Integer constant in the range @minus{}32768 @dots{} 32767.
3883 @item IsC
3884 Integer constant in the range @math{-2^{20}} @dots{} @math{2^{20} - 1}.
3886 @item Jc
3887 Integer constant that is a valid mask for the clr instruction.
3889 @item Js
3890 Integer constant that is a valid mask for the set instruction.
3892 @item Q
3893 Memory location with A base register.
3895 @item R
3896 Memory location with B base register.
3898 @ifset INTERNALS
3899 @item S0
3900 On C64x+ targets, a GP-relative small data reference.
3902 @item S1
3903 Any kind of @code{SYMBOL_REF}, for use in a call address.
3905 @item Si
3906 Any kind of immediate operand, unless it matches the S0 constraint.
3908 @item T
3909 Memory location with B base register, but not using a long offset.
3911 @item W
3912 A memory operand with an address that can't be used in an unaligned access.
3914 @end ifset
3915 @item Z
3916 Register B14 (aka DP).
3918 @end table
3920 @item TILE-Gx---@file{config/tilegx/constraints.md}
3921 @table @code
3922 @item R00
3923 @itemx R01
3924 @itemx R02
3925 @itemx R03
3926 @itemx R04
3927 @itemx R05
3928 @itemx R06
3929 @itemx R07
3930 @itemx R08
3931 @itemx R09
3932 @itemx R10
3933 Each of these represents a register constraint for an individual
3934 register, from r0 to r10.
3936 @item I
3937 Signed 8-bit integer constant.
3939 @item J
3940 Signed 16-bit integer constant.
3942 @item K
3943 Unsigned 16-bit integer constant.
3945 @item L
3946 Integer constant that fits in one signed byte when incremented by one
3947 (@minus{}129 @dots{} 126).
3949 @item m
3950 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>}, the
3951 operand can have postincrement which requires printing with @samp{%In}
3952 and @samp{%in} on TILE-Gx.  For example:
3954 @smallexample
3955 asm ("st_add %I0,%1,%i0" : "=m<>" (*mem) : "r" (val));
3956 @end smallexample
3958 @item M
3959 A bit mask suitable for the BFINS instruction.
3961 @item N
3962 Integer constant that is a byte tiled out eight times.
3964 @item O
3965 The integer zero constant.
3967 @item P
3968 Integer constant that is a sign-extended byte tiled out as four shorts.
3970 @item Q
3971 Integer constant that fits in one signed byte when incremented
3972 (@minus{}129 @dots{} 126), but excluding -1.
3974 @item S
3975 Integer constant that has all 1 bits consecutive and starting at bit 0.
3977 @item T
3978 A 16-bit fragment of a got, tls, or pc-relative reference.
3980 @item U
3981 Memory operand except postincrement.  This is roughly the same as
3982 @samp{m} when not used together with @samp{<} or @samp{>}.
3984 @item W
3985 An 8-element vector constant with identical elements.
3987 @item Y
3988 A 4-element vector constant with identical elements.
3990 @item Z0
3991 The integer constant 0xffffffff.
3993 @item Z1
3994 The integer constant 0xffffffff00000000.
3996 @end table
3998 @item TILEPro---@file{config/tilepro/constraints.md}
3999 @table @code
4000 @item R00
4001 @itemx R01
4002 @itemx R02
4003 @itemx R03
4004 @itemx R04
4005 @itemx R05
4006 @itemx R06
4007 @itemx R07
4008 @itemx R08
4009 @itemx R09
4010 @itemx R10
4011 Each of these represents a register constraint for an individual
4012 register, from r0 to r10.
4014 @item I
4015 Signed 8-bit integer constant.
4017 @item J
4018 Signed 16-bit integer constant.
4020 @item K
4021 Nonzero integer constant with low 16 bits zero.
4023 @item L
4024 Integer constant that fits in one signed byte when incremented by one
4025 (@minus{}129 @dots{} 126).
4027 @item m
4028 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>}, the
4029 operand can have postincrement which requires printing with @samp{%In}
4030 and @samp{%in} on TILEPro.  For example:
4032 @smallexample
4033 asm ("swadd %I0,%1,%i0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
4034 @end smallexample
4036 @item M
4037 A bit mask suitable for the MM instruction.
4039 @item N
4040 Integer constant that is a byte tiled out four times.
4042 @item O
4043 The integer zero constant.
4045 @item P
4046 Integer constant that is a sign-extended byte tiled out as two shorts.
4048 @item Q
4049 Integer constant that fits in one signed byte when incremented
4050 (@minus{}129 @dots{} 126), but excluding -1.
4052 @item T
4053 A symbolic operand, or a 16-bit fragment of a got, tls, or pc-relative
4054 reference.
4056 @item U
4057 Memory operand except postincrement.  This is roughly the same as
4058 @samp{m} when not used together with @samp{<} or @samp{>}.
4060 @item W
4061 A 4-element vector constant with identical elements.
4063 @item Y
4064 A 2-element vector constant with identical elements.
4066 @end table
4068 @item Xtensa---@file{config/xtensa/constraints.md}
4069 @table @code
4070 @item a
4071 General-purpose 32-bit register
4073 @item b
4074 One-bit boolean register
4076 @item A
4077 MAC16 40-bit accumulator register
4079 @item I
4080 Signed 12-bit integer constant, for use in MOVI instructions
4082 @item J
4083 Signed 8-bit integer constant, for use in ADDI instructions
4085 @item K
4086 Integer constant valid for BccI instructions
4088 @item L
4089 Unsigned constant valid for BccUI instructions
4091 @end table
4093 @end table
4095 @ifset INTERNALS
4096 @node Disable Insn Alternatives
4097 @subsection Disable insn alternatives using the @code{enabled} attribute
4098 @cindex enabled
4100 The @code{enabled} insn attribute may be used to disable insn
4101 alternatives that are not available for the current subtarget.
4102 This is useful when adding new instructions to an existing pattern
4103 which are only available for certain cpu architecture levels as
4104 specified with the @code{-march=} option.
4106 If an insn alternative is disabled, then it will never be used.  The
4107 compiler treats the constraints for the disabled alternative as
4108 unsatisfiable.
4110 In order to make use of the @code{enabled} attribute a back end has to add
4111 in the machine description files:
4113 @enumerate
4114 @item
4115 A definition of the @code{enabled} insn attribute.  The attribute is
4116 defined as usual using the @code{define_attr} command.  This
4117 definition should be based on other insn attributes and/or target flags.
4118 The attribute must be a static property of the subtarget; that is, it
4119 must not depend on the current operands or any other dynamic context
4120 (for example, the location of the insn within the body of a loop).
4122 The @code{enabled} attribute is a numeric attribute and should evaluate to
4123 @code{(const_int 1)} for an enabled alternative and to
4124 @code{(const_int 0)} otherwise.
4125 @item
4126 A definition of another insn attribute used to describe for what
4127 reason an insn alternative might be available or
4128 not.  E.g. @code{cpu_facility} as in the example below.
4129 @item
4130 An assignment for the second attribute to each insn definition
4131 combining instructions which are not all available under the same
4132 circumstances.  (Note: It obviously only makes sense for definitions
4133 with more than one alternative.  Otherwise the insn pattern should be
4134 disabled or enabled using the insn condition.)
4135 @end enumerate
4137 E.g. the following two patterns could easily be merged using the @code{enabled}
4138 attribute:
4140 @smallexample
4142 (define_insn "*movdi_old"
4143   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
4144         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d"))]
4145   "!TARGET_NEW"
4146   "lgr %0,%1")
4148 (define_insn "*movdi_new"
4149   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
4150         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
4151   "TARGET_NEW"
4152   "@@
4153    lgr  %0,%1
4154    ldgr %0,%1
4155    lgdr %0,%1")
4157 @end smallexample
4161 @smallexample
4163 (define_insn "*movdi_combined"
4164   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
4165         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
4166   ""
4167   "@@
4168    lgr  %0,%1
4169    ldgr %0,%1
4170    lgdr %0,%1"
4171   [(set_attr "cpu_facility" "*,new,new")])
4173 @end smallexample
4175 with the @code{enabled} attribute defined like this:
4177 @smallexample
4179 (define_attr "cpu_facility" "standard,new" (const_string "standard"))
4181 (define_attr "enabled" ""
4182   (cond [(eq_attr "cpu_facility" "standard") (const_int 1)
4183          (and (eq_attr "cpu_facility" "new")
4184               (ne (symbol_ref "TARGET_NEW") (const_int 0)))
4185          (const_int 1)]
4186         (const_int 0)))
4188 @end smallexample
4190 @end ifset
4192 @ifset INTERNALS
4193 @node Define Constraints
4194 @subsection Defining Machine-Specific Constraints
4195 @cindex defining constraints
4196 @cindex constraints, defining
4198 Machine-specific constraints fall into two categories: register and
4199 non-register constraints.  Within the latter category, constraints
4200 which allow subsets of all possible memory or address operands should
4201 be specially marked, to give @code{reload} more information.
4203 Machine-specific constraints can be given names of arbitrary length,
4204 but they must be entirely composed of letters, digits, underscores
4205 (@samp{_}), and angle brackets (@samp{< >}).  Like C identifiers, they
4206 must begin with a letter or underscore.
4208 In order to avoid ambiguity in operand constraint strings, no
4209 constraint can have a name that begins with any other constraint's
4210 name.  For example, if @code{x} is defined as a constraint name,
4211 @code{xy} may not be, and vice versa.  As a consequence of this rule,
4212 no constraint may begin with one of the generic constraint letters:
4213 @samp{E F V X g i m n o p r s}.
4215 Register constraints correspond directly to register classes.
4216 @xref{Register Classes}.  There is thus not much flexibility in their
4217 definitions.
4219 @deffn {MD Expression} define_register_constraint name regclass docstring
4220 All three arguments are string constants.
4221 @var{name} is the name of the constraint, as it will appear in
4222 @code{match_operand} expressions.  If @var{name} is a multi-letter
4223 constraint its length shall be the same for all constraints starting
4224 with the same letter.  @var{regclass} can be either the
4225 name of the corresponding register class (@pxref{Register Classes}),
4226 or a C expression which evaluates to the appropriate register class.
4227 If it is an expression, it must have no side effects, and it cannot
4228 look at the operand.  The usual use of expressions is to map some
4229 register constraints to @code{NO_REGS} when the register class
4230 is not available on a given subarchitecture.
4232 @var{docstring} is a sentence documenting the meaning of the
4233 constraint.  Docstrings are explained further below.
4234 @end deffn
4236 Non-register constraints are more like predicates: the constraint
4237 definition gives a Boolean expression which indicates whether the
4238 constraint matches.
4240 @deffn {MD Expression} define_constraint name docstring exp
4241 The @var{name} and @var{docstring} arguments are the same as for
4242 @code{define_register_constraint}, but note that the docstring comes
4243 immediately after the name for these expressions.  @var{exp} is an RTL
4244 expression, obeying the same rules as the RTL expressions in predicate
4245 definitions.  @xref{Defining Predicates}, for details.  If it
4246 evaluates true, the constraint matches; if it evaluates false, it
4247 doesn't. Constraint expressions should indicate which RTL codes they
4248 might match, just like predicate expressions.
4250 @code{match_test} C expressions have access to the
4251 following variables:
4253 @table @var
4254 @item op
4255 The RTL object defining the operand.
4256 @item mode
4257 The machine mode of @var{op}.
4258 @item ival
4259 @samp{INTVAL (@var{op})}, if @var{op} is a @code{const_int}.
4260 @item hval
4261 @samp{CONST_DOUBLE_HIGH (@var{op})}, if @var{op} is an integer
4262 @code{const_double}.
4263 @item lval
4264 @samp{CONST_DOUBLE_LOW (@var{op})}, if @var{op} is an integer
4265 @code{const_double}.
4266 @item rval
4267 @samp{CONST_DOUBLE_REAL_VALUE (@var{op})}, if @var{op} is a floating-point
4268 @code{const_double}.
4269 @end table
4271 The @var{*val} variables should only be used once another piece of the
4272 expression has verified that @var{op} is the appropriate kind of RTL
4273 object.
4274 @end deffn
4276 Most non-register constraints should be defined with
4277 @code{define_constraint}.  The remaining two definition expressions
4278 are only appropriate for constraints that should be handled specially
4279 by @code{reload} if they fail to match.
4281 @deffn {MD Expression} define_memory_constraint name docstring exp
4282 Use this expression for constraints that match a subset of all memory
4283 operands: that is, @code{reload} can make them match by converting the
4284 operand to the form @samp{@w{(mem (reg @var{X}))}}, where @var{X} is a
4285 base register (from the register class specified by
4286 @code{BASE_REG_CLASS}, @pxref{Register Classes}).
4288 For example, on the S/390, some instructions do not accept arbitrary
4289 memory references, but only those that do not make use of an index
4290 register.  The constraint letter @samp{Q} is defined to represent a
4291 memory address of this type.  If @samp{Q} is defined with
4292 @code{define_memory_constraint}, a @samp{Q} constraint can handle any
4293 memory operand, because @code{reload} knows it can simply copy the
4294 memory address into a base register if required.  This is analogous to
4295 the way an @samp{o} constraint can handle any memory operand.
4297 The syntax and semantics are otherwise identical to
4298 @code{define_constraint}.
4299 @end deffn
4301 @deffn {MD Expression} define_address_constraint name docstring exp
4302 Use this expression for constraints that match a subset of all address
4303 operands: that is, @code{reload} can make the constraint match by
4304 converting the operand to the form @samp{@w{(reg @var{X})}}, again
4305 with @var{X} a base register.
4307 Constraints defined with @code{define_address_constraint} can only be
4308 used with the @code{address_operand} predicate, or machine-specific
4309 predicates that work the same way.  They are treated analogously to
4310 the generic @samp{p} constraint.
4312 The syntax and semantics are otherwise identical to
4313 @code{define_constraint}.
4314 @end deffn
4316 For historical reasons, names beginning with the letters @samp{G H}
4317 are reserved for constraints that match only @code{const_double}s, and
4318 names beginning with the letters @samp{I J K L M N O P} are reserved
4319 for constraints that match only @code{const_int}s.  This may change in
4320 the future.  For the time being, constraints with these names must be
4321 written in a stylized form, so that @code{genpreds} can tell you did
4322 it correctly:
4324 @smallexample
4325 @group
4326 (define_constraint "[@var{GHIJKLMNOP}]@dots{}"
4327   "@var{doc}@dots{}"
4328   (and (match_code "const_int")  ; @r{@code{const_double} for G/H}
4329        @var{condition}@dots{}))            ; @r{usually a @code{match_test}}
4330 @end group
4331 @end smallexample
4332 @c the semicolons line up in the formatted manual
4334 It is fine to use names beginning with other letters for constraints
4335 that match @code{const_double}s or @code{const_int}s.
4337 Each docstring in a constraint definition should be one or more complete
4338 sentences, marked up in Texinfo format.  @emph{They are currently unused.}
4339 In the future they will be copied into the GCC manual, in @ref{Machine
4340 Constraints}, replacing the hand-maintained tables currently found in
4341 that section.  Also, in the future the compiler may use this to give
4342 more helpful diagnostics when poor choice of @code{asm} constraints
4343 causes a reload failure.
4345 If you put the pseudo-Texinfo directive @samp{@@internal} at the
4346 beginning of a docstring, then (in the future) it will appear only in
4347 the internals manual's version of the machine-specific constraint tables.
4348 Use this for constraints that should not appear in @code{asm} statements.
4350 @node C Constraint Interface
4351 @subsection Testing constraints from C
4352 @cindex testing constraints
4353 @cindex constraints, testing
4355 It is occasionally useful to test a constraint from C code rather than
4356 implicitly via the constraint string in a @code{match_operand}.  The
4357 generated file @file{tm_p.h} declares a few interfaces for working
4358 with constraints.  At present these are defined for all constraints
4359 except @code{g} (which is equivalent to @code{general_operand}).
4361 Some valid constraint names are not valid C identifiers, so there is a
4362 mangling scheme for referring to them from C@.  Constraint names that
4363 do not contain angle brackets or underscores are left unchanged.
4364 Underscores are doubled, each @samp{<} is replaced with @samp{_l}, and
4365 each @samp{>} with @samp{_g}.  Here are some examples:
4367 @c the @c's prevent double blank lines in the printed manual.
4368 @example
4369 @multitable {Original} {Mangled}
4370 @item @strong{Original} @tab @strong{Mangled}  @c
4371 @item @code{x}     @tab @code{x}       @c
4372 @item @code{P42x}  @tab @code{P42x}    @c
4373 @item @code{P4_x}  @tab @code{P4__x}   @c
4374 @item @code{P4>x}  @tab @code{P4_gx}   @c
4375 @item @code{P4>>}  @tab @code{P4_g_g}  @c
4376 @item @code{P4_g>} @tab @code{P4__g_g} @c
4377 @end multitable
4378 @end example
4380 Throughout this section, the variable @var{c} is either a constraint
4381 in the abstract sense, or a constant from @code{enum constraint_num};
4382 the variable @var{m} is a mangled constraint name (usually as part of
4383 a larger identifier).
4385 @deftp Enum constraint_num
4386 For each constraint except @code{g}, there is a corresponding
4387 enumeration constant: @samp{CONSTRAINT_} plus the mangled name of the
4388 constraint.  Functions that take an @code{enum constraint_num} as an
4389 argument expect one of these constants.
4390 @end deftp
4392 @deftypefun {inline bool} satisfies_constraint_@var{m} (rtx @var{exp})
4393 For each non-register constraint @var{m} except @code{g}, there is
4394 one of these functions; it returns @code{true} if @var{exp} satisfies the
4395 constraint.  These functions are only visible if @file{rtl.h} was included
4396 before @file{tm_p.h}.
4397 @end deftypefun
4399 @deftypefun bool constraint_satisfied_p (rtx @var{exp}, enum constraint_num @var{c})
4400 Like the @code{satisfies_constraint_@var{m}} functions, but the
4401 constraint to test is given as an argument, @var{c}.  If @var{c}
4402 specifies a register constraint, this function will always return
4403 @code{false}.
4404 @end deftypefun
4406 @deftypefun {enum reg_class} reg_class_for_constraint (enum constraint_num @var{c})
4407 Returns the register class associated with @var{c}.  If @var{c} is not
4408 a register constraint, or those registers are not available for the
4409 currently selected subtarget, returns @code{NO_REGS}.
4410 @end deftypefun
4412 Here is an example use of @code{satisfies_constraint_@var{m}}.  In
4413 peephole optimizations (@pxref{Peephole Definitions}), operand
4414 constraint strings are ignored, so if there are relevant constraints,
4415 they must be tested in the C condition.  In the example, the
4416 optimization is applied if operand 2 does @emph{not} satisfy the
4417 @samp{K} constraint.  (This is a simplified version of a peephole
4418 definition from the i386 machine description.)
4420 @smallexample
4421 (define_peephole2
4422   [(match_scratch:SI 3 "r")
4423    (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
4424         (mult:SI (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")
4425                  (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "")))]
4427   "!satisfies_constraint_K (operands[2])"
4429   [(set (match_dup 3) (match_dup 1))
4430    (set (match_dup 0) (mult:SI (match_dup 3) (match_dup 2)))]
4432   "")
4433 @end smallexample
4435 @node Standard Names
4436 @section Standard Pattern Names For Generation
4437 @cindex standard pattern names
4438 @cindex pattern names
4439 @cindex names, pattern
4441 Here is a table of the instruction names that are meaningful in the RTL
4442 generation pass of the compiler.  Giving one of these names to an
4443 instruction pattern tells the RTL generation pass that it can use the
4444 pattern to accomplish a certain task.
4446 @table @asis
4447 @cindex @code{mov@var{m}} instruction pattern
4448 @item @samp{mov@var{m}}
4449 Here @var{m} stands for a two-letter machine mode name, in lowercase.
4450 This instruction pattern moves data with that machine mode from operand
4451 1 to operand 0.  For example, @samp{movsi} moves full-word data.
4453 If operand 0 is a @code{subreg} with mode @var{m} of a register whose
4454 own mode is wider than @var{m}, the effect of this instruction is
4455 to store the specified value in the part of the register that corresponds
4456 to mode @var{m}.  Bits outside of @var{m}, but which are within the
4457 same target word as the @code{subreg} are undefined.  Bits which are
4458 outside the target word are left unchanged.
4460 This class of patterns is special in several ways.  First of all, each
4461 of these names up to and including full word size @emph{must} be defined,
4462 because there is no other way to copy a datum from one place to another.
4463 If there are patterns accepting operands in larger modes,
4464 @samp{mov@var{m}} must be defined for integer modes of those sizes.
4466 Second, these patterns are not used solely in the RTL generation pass.
4467 Even the reload pass can generate move insns to copy values from stack
4468 slots into temporary registers.  When it does so, one of the operands is
4469 a hard register and the other is an operand that can need to be reloaded
4470 into a register.
4472 @findex force_reg
4473 Therefore, when given such a pair of operands, the pattern must generate
4474 RTL which needs no reloading and needs no temporary registers---no
4475 registers other than the operands.  For example, if you support the
4476 pattern with a @code{define_expand}, then in such a case the
4477 @code{define_expand} mustn't call @code{force_reg} or any other such
4478 function which might generate new pseudo registers.
4480 This requirement exists even for subword modes on a RISC machine where
4481 fetching those modes from memory normally requires several insns and
4482 some temporary registers.
4484 @findex change_address
4485 During reload a memory reference with an invalid address may be passed
4486 as an operand.  Such an address will be replaced with a valid address
4487 later in the reload pass.  In this case, nothing may be done with the
4488 address except to use it as it stands.  If it is copied, it will not be
4489 replaced with a valid address.  No attempt should be made to make such
4490 an address into a valid address and no routine (such as
4491 @code{change_address}) that will do so may be called.  Note that
4492 @code{general_operand} will fail when applied to such an address.
4494 @findex reload_in_progress
4495 The global variable @code{reload_in_progress} (which must be explicitly
4496 declared if required) can be used to determine whether such special
4497 handling is required.
4499 The variety of operands that have reloads depends on the rest of the
4500 machine description, but typically on a RISC machine these can only be
4501 pseudo registers that did not get hard registers, while on other
4502 machines explicit memory references will get optional reloads.
4504 If a scratch register is required to move an object to or from memory,
4505 it can be allocated using @code{gen_reg_rtx} prior to life analysis.
4507 If there are cases which need scratch registers during or after reload,
4508 you must provide an appropriate secondary_reload target hook.
4510 @findex can_create_pseudo_p
4511 The macro @code{can_create_pseudo_p} can be used to determine if it
4512 is unsafe to create new pseudo registers.  If this variable is nonzero, then
4513 it is unsafe to call @code{gen_reg_rtx} to allocate a new pseudo.
4515 The constraints on a @samp{mov@var{m}} must permit moving any hard
4516 register to any other hard register provided that
4517 @code{HARD_REGNO_MODE_OK} permits mode @var{m} in both registers and
4518 @code{TARGET_REGISTER_MOVE_COST} applied to their classes returns a value
4519 of 2.
4521 It is obligatory to support floating point @samp{mov@var{m}}
4522 instructions into and out of any registers that can hold fixed point
4523 values, because unions and structures (which have modes @code{SImode} or
4524 @code{DImode}) can be in those registers and they may have floating
4525 point members.
4527 There may also be a need to support fixed point @samp{mov@var{m}}
4528 instructions in and out of floating point registers.  Unfortunately, I
4529 have forgotten why this was so, and I don't know whether it is still
4530 true.  If @code{HARD_REGNO_MODE_OK} rejects fixed point values in
4531 floating point registers, then the constraints of the fixed point
4532 @samp{mov@var{m}} instructions must be designed to avoid ever trying to
4533 reload into a floating point register.
4535 @cindex @code{reload_in} instruction pattern
4536 @cindex @code{reload_out} instruction pattern
4537 @item @samp{reload_in@var{m}}
4538 @itemx @samp{reload_out@var{m}}
4539 These named patterns have been obsoleted by the target hook
4540 @code{secondary_reload}.
4542 Like @samp{mov@var{m}}, but used when a scratch register is required to
4543 move between operand 0 and operand 1.  Operand 2 describes the scratch
4544 register.  See the discussion of the @code{SECONDARY_RELOAD_CLASS}
4545 macro in @pxref{Register Classes}.
4547 There are special restrictions on the form of the @code{match_operand}s
4548 used in these patterns.  First, only the predicate for the reload
4549 operand is examined, i.e., @code{reload_in} examines operand 1, but not
4550 the predicates for operand 0 or 2.  Second, there may be only one
4551 alternative in the constraints.  Third, only a single register class
4552 letter may be used for the constraint; subsequent constraint letters
4553 are ignored.  As a special exception, an empty constraint string
4554 matches the @code{ALL_REGS} register class.  This may relieve ports
4555 of the burden of defining an @code{ALL_REGS} constraint letter just
4556 for these patterns.
4558 @cindex @code{movstrict@var{m}} instruction pattern
4559 @item @samp{movstrict@var{m}}
4560 Like @samp{mov@var{m}} except that if operand 0 is a @code{subreg}
4561 with mode @var{m} of a register whose natural mode is wider,
4562 the @samp{movstrict@var{m}} instruction is guaranteed not to alter
4563 any of the register except the part which belongs to mode @var{m}.
4565 @cindex @code{movmisalign@var{m}} instruction pattern
4566 @item @samp{movmisalign@var{m}}
4567 This variant of a move pattern is designed to load or store a value
4568 from a memory address that is not naturally aligned for its mode.
4569 For a store, the memory will be in operand 0; for a load, the memory
4570 will be in operand 1.  The other operand is guaranteed not to be a
4571 memory, so that it's easy to tell whether this is a load or store.
4573 This pattern is used by the autovectorizer, and when expanding a
4574 @code{MISALIGNED_INDIRECT_REF} expression.
4576 @cindex @code{load_multiple} instruction pattern
4577 @item @samp{load_multiple}
4578 Load several consecutive memory locations into consecutive registers.
4579 Operand 0 is the first of the consecutive registers, operand 1
4580 is the first memory location, and operand 2 is a constant: the
4581 number of consecutive registers.
4583 Define this only if the target machine really has such an instruction;
4584 do not define this if the most efficient way of loading consecutive
4585 registers from memory is to do them one at a time.
4587 On some machines, there are restrictions as to which consecutive
4588 registers can be stored into memory, such as particular starting or
4589 ending register numbers or only a range of valid counts.  For those
4590 machines, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
4591 and make the pattern fail if the restrictions are not met.
4593 Write the generated insn as a @code{parallel} with elements being a
4594 @code{set} of one register from the appropriate memory location (you may
4595 also need @code{use} or @code{clobber} elements).  Use a
4596 @code{match_parallel} (@pxref{RTL Template}) to recognize the insn.  See
4597 @file{rs6000.md} for examples of the use of this insn pattern.
4599 @cindex @samp{store_multiple} instruction pattern
4600 @item @samp{store_multiple}
4601 Similar to @samp{load_multiple}, but store several consecutive registers
4602 into consecutive memory locations.  Operand 0 is the first of the
4603 consecutive memory locations, operand 1 is the first register, and
4604 operand 2 is a constant: the number of consecutive registers.
4606 @cindex @code{vec_load_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4607 @item @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}
4608 Perform an interleaved load of several vectors from memory operand 1
4609 into register operand 0.  Both operands have mode @var{m}.  The register
4610 operand is viewed as holding consecutive vectors of mode @var{n},
4611 while the memory operand is a flat array that contains the same number
4612 of elements.  The operation is equivalent to:
4614 @smallexample
4615 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4616 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4617   for (i = 0; i < c; i++)
4618     operand0[i][j] = operand1[j * c + i];
4619 @end smallexample
4621 For example, @samp{vec_load_lanestiv4hi} loads 8 16-bit values
4622 from memory into a register of mode @samp{TI}@.  The register
4623 contains two consecutive vectors of mode @samp{V4HI}@.
4625 This pattern can only be used if:
4626 @smallexample
4627 TARGET_ARRAY_MODE_SUPPORTED_P (@var{n}, @var{c})
4628 @end smallexample
4629 is true.  GCC assumes that, if a target supports this kind of
4630 instruction for some mode @var{n}, it also supports unaligned
4631 loads for vectors of mode @var{n}.
4633 @cindex @code{vec_store_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4634 @item @samp{vec_store_lanes@var{m}@var{n}}
4635 Equivalent to @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}, with the memory
4636 and register operands reversed.  That is, the instruction is
4637 equivalent to:
4639 @smallexample
4640 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4641 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4642   for (i = 0; i < c; i++)
4643     operand0[j * c + i] = operand1[i][j];
4644 @end smallexample
4646 for a memory operand 0 and register operand 1.
4648 @cindex @code{vec_set@var{m}} instruction pattern
4649 @item @samp{vec_set@var{m}}
4650 Set given field in the vector value.  Operand 0 is the vector to modify,
4651 operand 1 is new value of field and operand 2 specify the field index.
4653 @cindex @code{vec_extract@var{m}} instruction pattern
4654 @item @samp{vec_extract@var{m}}
4655 Extract given field from the vector value.  Operand 1 is the vector, operand 2
4656 specify field index and operand 0 place to store value into.
4658 @cindex @code{vec_init@var{m}} instruction pattern
4659 @item @samp{vec_init@var{m}}
4660 Initialize the vector to given values.  Operand 0 is the vector to initialize
4661 and operand 1 is parallel containing values for individual fields.
4663 @cindex @code{vcond@var{m}@var{n}} instruction pattern
4664 @item @samp{vcond@var{m}@var{n}}
4665 Output a conditional vector move.  Operand 0 is the destination to
4666 receive a combination of operand 1 and operand 2, which are of mode @var{m},
4667 dependent on the outcome of the predicate in operand 3 which is a
4668 vector comparison with operands of mode @var{n} in operands 4 and 5.  The
4669 modes @var{m} and @var{n} should have the same size.  Operand 0
4670 will be set to the value @var{op1} & @var{msk} | @var{op2} & ~@var{msk}
4671 where @var{msk} is computed by element-wise evaluation of the vector
4672 comparison with a truth value of all-ones and a false value of all-zeros.
4674 @cindex @code{vec_perm@var{m}} instruction pattern
4675 @item @samp{vec_perm@var{m}}
4676 Output a (variable) vector permutation.  Operand 0 is the destination
4677 to receive elements from operand 1 and operand 2, which are of mode
4678 @var{m}.  Operand 3 is the @dfn{selector}.  It is an integral mode
4679 vector of the same width and number of elements as mode @var{m}.
4681 The input elements are numbered from 0 in operand 1 through
4682 @math{2*@var{N}-1} in operand 2.  The elements of the selector must
4683 be computed modulo @math{2*@var{N}}.  Note that if
4684 @code{rtx_equal_p(operand1, operand2)}, this can be implemented
4685 with just operand 1 and selector elements modulo @var{N}.
4687 In order to make things easy for a number of targets, if there is no
4688 @samp{vec_perm} pattern for mode @var{m}, but there is for mode @var{q}
4689 where @var{q} is a vector of @code{QImode} of the same width as @var{m},
4690 the middle-end will lower the mode @var{m} @code{VEC_PERM_EXPR} to
4691 mode @var{q}.
4693 @cindex @code{vec_perm_const@var{m}} instruction pattern
4694 @item @samp{vec_perm_const@var{m}}
4695 Like @samp{vec_perm} except that the permutation is a compile-time
4696 constant.  That is, operand 3, the @dfn{selector}, is a @code{CONST_VECTOR}.
4698 Some targets cannot perform a permutation with a variable selector,
4699 but can efficiently perform a constant permutation.  Further, the
4700 target hook @code{vec_perm_ok} is queried to determine if the 
4701 specific constant permutation is available efficiently; the named
4702 pattern is never expanded without @code{vec_perm_ok} returning true.
4704 There is no need for a target to supply both @samp{vec_perm@var{m}}
4705 and @samp{vec_perm_const@var{m}} if the former can trivially implement
4706 the operation with, say, the vector constant loaded into a register.
4708 @cindex @code{push@var{m}1} instruction pattern
4709 @item @samp{push@var{m}1}
4710 Output a push instruction.  Operand 0 is value to push.  Used only when
4711 @code{PUSH_ROUNDING} is defined.  For historical reason, this pattern may be
4712 missing and in such case an @code{mov} expander is used instead, with a
4713 @code{MEM} expression forming the push operation.  The @code{mov} expander
4714 method is deprecated.
4716 @cindex @code{add@var{m}3} instruction pattern
4717 @item @samp{add@var{m}3}
4718 Add operand 2 and operand 1, storing the result in operand 0.  All operands
4719 must have mode @var{m}.  This can be used even on two-address machines, by
4720 means of constraints requiring operands 1 and 0 to be the same location.
4722 @cindex @code{addptr@var{m}3} instruction pattern
4723 @item @samp{addptr@var{m}3}
4724 Like @code{add@var{m}3} but is guaranteed to only be used for address
4725 calculations.  The expanded code is not allowed to clobber the
4726 condition code.  It only needs to be defined if @code{add@var{m}3}
4727 sets the condition code.  If adds used for address calculations and
4728 normal adds are not compatible it is required to expand a distinct
4729 pattern (e.g. using an unspec).  The pattern is used by LRA to emit
4730 address calculations.  @code{add@var{m}3} is used if
4731 @code{addptr@var{m}3} is not defined.
4733 @cindex @code{ssadd@var{m}3} instruction pattern
4734 @cindex @code{usadd@var{m}3} instruction pattern
4735 @cindex @code{sub@var{m}3} instruction pattern
4736 @cindex @code{sssub@var{m}3} instruction pattern
4737 @cindex @code{ussub@var{m}3} instruction pattern
4738 @cindex @code{mul@var{m}3} instruction pattern
4739 @cindex @code{ssmul@var{m}3} instruction pattern
4740 @cindex @code{usmul@var{m}3} instruction pattern
4741 @cindex @code{div@var{m}3} instruction pattern
4742 @cindex @code{ssdiv@var{m}3} instruction pattern
4743 @cindex @code{udiv@var{m}3} instruction pattern
4744 @cindex @code{usdiv@var{m}3} instruction pattern
4745 @cindex @code{mod@var{m}3} instruction pattern
4746 @cindex @code{umod@var{m}3} instruction pattern
4747 @cindex @code{umin@var{m}3} instruction pattern
4748 @cindex @code{umax@var{m}3} instruction pattern
4749 @cindex @code{and@var{m}3} instruction pattern
4750 @cindex @code{ior@var{m}3} instruction pattern
4751 @cindex @code{xor@var{m}3} instruction pattern
4752 @item @samp{ssadd@var{m}3}, @samp{usadd@var{m}3}
4753 @itemx @samp{sub@var{m}3}, @samp{sssub@var{m}3}, @samp{ussub@var{m}3}
4754 @itemx @samp{mul@var{m}3}, @samp{ssmul@var{m}3}, @samp{usmul@var{m}3}
4755 @itemx @samp{div@var{m}3}, @samp{ssdiv@var{m}3}
4756 @itemx @samp{udiv@var{m}3}, @samp{usdiv@var{m}3}
4757 @itemx @samp{mod@var{m}3}, @samp{umod@var{m}3}
4758 @itemx @samp{umin@var{m}3}, @samp{umax@var{m}3}
4759 @itemx @samp{and@var{m}3}, @samp{ior@var{m}3}, @samp{xor@var{m}3}
4760 Similar, for other arithmetic operations.
4762 @cindex @code{fma@var{m}4} instruction pattern
4763 @item @samp{fma@var{m}4}
4764 Multiply operand 2 and operand 1, then add operand 3, storing the
4765 result in operand 0 without doing an intermediate rounding step.  All
4766 operands must have mode @var{m}.  This pattern is used to implement
4767 the @code{fma}, @code{fmaf}, and @code{fmal} builtin functions from
4768 the ISO C99 standard.
4770 @cindex @code{fms@var{m}4} instruction pattern
4771 @item @samp{fms@var{m}4}
4772 Like @code{fma@var{m}4}, except operand 3 subtracted from the
4773 product instead of added to the product.  This is represented
4774 in the rtl as
4776 @smallexample
4777 (fma:@var{m} @var{op1} @var{op2} (neg:@var{m} @var{op3}))
4778 @end smallexample
4780 @cindex @code{fnma@var{m}4} instruction pattern
4781 @item @samp{fnma@var{m}4}
4782 Like @code{fma@var{m}4} except that the intermediate product
4783 is negated before being added to operand 3.  This is represented
4784 in the rtl as
4786 @smallexample
4787 (fma:@var{m} (neg:@var{m} @var{op1}) @var{op2} @var{op3})
4788 @end smallexample
4790 @cindex @code{fnms@var{m}4} instruction pattern
4791 @item @samp{fnms@var{m}4}
4792 Like @code{fms@var{m}4} except that the intermediate product
4793 is negated before subtracting operand 3.  This is represented
4794 in the rtl as
4796 @smallexample
4797 (fma:@var{m} (neg:@var{m} @var{op1}) @var{op2} (neg:@var{m} @var{op3}))
4798 @end smallexample
4800 @cindex @code{min@var{m}3} instruction pattern
4801 @cindex @code{max@var{m}3} instruction pattern
4802 @item @samp{smin@var{m}3}, @samp{smax@var{m}3}
4803 Signed minimum and maximum operations.  When used with floating point,
4804 if both operands are zeros, or if either operand is @code{NaN}, then
4805 it is unspecified which of the two operands is returned as the result.
4807 @cindex @code{reduc_smin_@var{m}} instruction pattern
4808 @cindex @code{reduc_smax_@var{m}} instruction pattern
4809 @item @samp{reduc_smin_@var{m}}, @samp{reduc_smax_@var{m}}
4810 Find the signed minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
4811 operand 1, and the scalar result is stored in the least significant bits of
4812 operand 0 (also a vector). The output and input vector should have the same
4813 modes.
4815 @cindex @code{reduc_umin_@var{m}} instruction pattern
4816 @cindex @code{reduc_umax_@var{m}} instruction pattern
4817 @item @samp{reduc_umin_@var{m}}, @samp{reduc_umax_@var{m}}
4818 Find the unsigned minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
4819 operand 1, and the scalar result is stored in the least significant bits of
4820 operand 0 (also a vector). The output and input vector should have the same
4821 modes.
4823 @cindex @code{reduc_splus_@var{m}} instruction pattern
4824 @item @samp{reduc_splus_@var{m}}
4825 Compute the sum of the signed elements of a vector. The vector is operand 1,
4826 and the scalar result is stored in the least significant bits of operand 0
4827 (also a vector). The output and input vector should have the same modes.
4829 @cindex @code{reduc_uplus_@var{m}} instruction pattern
4830 @item @samp{reduc_uplus_@var{m}}
4831 Compute the sum of the unsigned elements of a vector. The vector is operand 1,
4832 and the scalar result is stored in the least significant bits of operand 0
4833 (also a vector). The output and input vector should have the same modes.
4835 @cindex @code{sdot_prod@var{m}} instruction pattern
4836 @item @samp{sdot_prod@var{m}}
4837 @cindex @code{udot_prod@var{m}} instruction pattern
4838 @itemx @samp{udot_prod@var{m}}
4839 Compute the sum of the products of two signed/unsigned elements.
4840 Operand 1 and operand 2 are of the same mode. Their product, which is of a
4841 wider mode, is computed and added to operand 3. Operand 3 is of a mode equal or
4842 wider than the mode of the product. The result is placed in operand 0, which
4843 is of the same mode as operand 3.
4845 @cindex @code{ssum_widen@var{m3}} instruction pattern
4846 @item @samp{ssum_widen@var{m3}}
4847 @cindex @code{usum_widen@var{m3}} instruction pattern
4848 @itemx @samp{usum_widen@var{m3}}
4849 Operands 0 and 2 are of the same mode, which is wider than the mode of
4850 operand 1. Add operand 1 to operand 2 and place the widened result in
4851 operand 0. (This is used express accumulation of elements into an accumulator
4852 of a wider mode.)
4854 @cindex @code{vec_shl_@var{m}} instruction pattern
4855 @cindex @code{vec_shr_@var{m}} instruction pattern
4856 @item @samp{vec_shl_@var{m}}, @samp{vec_shr_@var{m}}
4857 Whole vector left/right shift in bits.
4858 Operand 1 is a vector to be shifted.
4859 Operand 2 is an integer shift amount in bits.
4860 Operand 0 is where the resulting shifted vector is stored.
4861 The output and input vectors should have the same modes.
4863 @cindex @code{vec_pack_trunc_@var{m}} instruction pattern
4864 @item @samp{vec_pack_trunc_@var{m}}
4865 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors. Operands 1 and 2
4866 are vectors of the same mode having N integral or floating point elements
4867 of size S@.  Operand 0 is the resulting vector in which 2*N elements of
4868 size N/2 are concatenated after narrowing them down using truncation.
4870 @cindex @code{vec_pack_ssat_@var{m}} instruction pattern
4871 @cindex @code{vec_pack_usat_@var{m}} instruction pattern
4872 @item @samp{vec_pack_ssat_@var{m}}, @samp{vec_pack_usat_@var{m}}
4873 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors.  Operands 1 and 2
4874 are vectors of the same mode having N integral elements of size S.
4875 Operand 0 is the resulting vector in which the elements of the two input
4876 vectors are concatenated after narrowing them down using signed/unsigned
4877 saturating arithmetic.
4879 @cindex @code{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}} instruction pattern
4880 @cindex @code{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}} instruction pattern
4881 @item @samp{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}}, @samp{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}}
4882 Narrow, convert to signed/unsigned integral type and merge the elements
4883 of two vectors.  Operands 1 and 2 are vectors of the same mode having N
4884 floating point elements of size S@.  Operand 0 is the resulting vector
4885 in which 2*N elements of size N/2 are concatenated.
4887 @cindex @code{vec_unpacks_hi_@var{m}} instruction pattern
4888 @cindex @code{vec_unpacks_lo_@var{m}} instruction pattern
4889 @item @samp{vec_unpacks_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_lo_@var{m}}
4890 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of signed
4891 integral or floating point elements.  The input vector (operand 1) has N
4892 elements of size S@.  Widen (promote) the high/low elements of the vector
4893 using signed or floating point extension and place the resulting N/2
4894 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
4896 @cindex @code{vec_unpacku_hi_@var{m}} instruction pattern
4897 @cindex @code{vec_unpacku_lo_@var{m}} instruction pattern
4898 @item @samp{vec_unpacku_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_lo_@var{m}}
4899 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of unsigned
4900 integral elements.  The input vector (operand 1) has N elements of size S.
4901 Widen (promote) the high/low elements of the vector using zero extension and
4902 place the resulting N/2 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
4904 @cindex @code{vec_unpacks_float_hi_@var{m}} instruction pattern
4905 @cindex @code{vec_unpacks_float_lo_@var{m}} instruction pattern
4906 @cindex @code{vec_unpacku_float_hi_@var{m}} instruction pattern
4907 @cindex @code{vec_unpacku_float_lo_@var{m}} instruction pattern
4908 @item @samp{vec_unpacks_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_float_lo_@var{m}}
4909 @itemx @samp{vec_unpacku_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_float_lo_@var{m}}
4910 Extract, convert to floating point type and widen the high/low part of a
4911 vector of signed/unsigned integral elements.  The input vector (operand 1)
4912 has N elements of size S@.  Convert the high/low elements of the vector using
4913 floating point conversion and place the resulting N/2 values of size 2*S in
4914 the output vector (operand 0).
4916 @cindex @code{vec_widen_umult_hi_@var{m}} instruction pattern
4917 @cindex @code{vec_widen_umult_lo_@var{m}} instruction pattern
4918 @cindex @code{vec_widen_smult_hi_@var{m}} instruction pattern
4919 @cindex @code{vec_widen_smult_lo_@var{m}} instruction pattern
4920 @cindex @code{vec_widen_umult_even_@var{m}} instruction pattern
4921 @cindex @code{vec_widen_umult_odd_@var{m}} instruction pattern
4922 @cindex @code{vec_widen_smult_even_@var{m}} instruction pattern
4923 @cindex @code{vec_widen_smult_odd_@var{m}} instruction pattern
4924 @item @samp{vec_widen_umult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_lo_@var{m}}
4925 @itemx @samp{vec_widen_smult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_lo_@var{m}}
4926 @itemx @samp{vec_widen_umult_even_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_odd_@var{m}}
4927 @itemx @samp{vec_widen_smult_even_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_odd_@var{m}}
4928 Signed/Unsigned widening multiplication.  The two inputs (operands 1 and 2)
4929 are vectors with N signed/unsigned elements of size S@.  Multiply the high/low
4930 or even/odd elements of the two vectors, and put the N/2 products of size 2*S
4931 in the output vector (operand 0). A target shouldn't implement even/odd pattern
4932 pair if it is less efficient than lo/hi one.
4934 @cindex @code{vec_widen_ushiftl_hi_@var{m}} instruction pattern
4935 @cindex @code{vec_widen_ushiftl_lo_@var{m}} instruction pattern
4936 @cindex @code{vec_widen_sshiftl_hi_@var{m}} instruction pattern
4937 @cindex @code{vec_widen_sshiftl_lo_@var{m}} instruction pattern
4938 @item @samp{vec_widen_ushiftl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_ushiftl_lo_@var{m}}
4939 @itemx @samp{vec_widen_sshiftl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_sshiftl_lo_@var{m}}
4940 Signed/Unsigned widening shift left.  The first input (operand 1) is a vector
4941 with N signed/unsigned elements of size S@.  Operand 2 is a constant.  Shift
4942 the high/low elements of operand 1, and put the N/2 results of size 2*S in the
4943 output vector (operand 0).
4945 @cindex @code{mulhisi3} instruction pattern
4946 @item @samp{mulhisi3}
4947 Multiply operands 1 and 2, which have mode @code{HImode}, and store
4948 a @code{SImode} product in operand 0.
4950 @cindex @code{mulqihi3} instruction pattern
4951 @cindex @code{mulsidi3} instruction pattern
4952 @item @samp{mulqihi3}, @samp{mulsidi3}
4953 Similar widening-multiplication instructions of other widths.
4955 @cindex @code{umulqihi3} instruction pattern
4956 @cindex @code{umulhisi3} instruction pattern
4957 @cindex @code{umulsidi3} instruction pattern
4958 @item @samp{umulqihi3}, @samp{umulhisi3}, @samp{umulsidi3}
4959 Similar widening-multiplication instructions that do unsigned
4960 multiplication.
4962 @cindex @code{usmulqihi3} instruction pattern
4963 @cindex @code{usmulhisi3} instruction pattern
4964 @cindex @code{usmulsidi3} instruction pattern
4965 @item @samp{usmulqihi3}, @samp{usmulhisi3}, @samp{usmulsidi3}
4966 Similar widening-multiplication instructions that interpret the first
4967 operand as unsigned and the second operand as signed, then do a signed
4968 multiplication.
4970 @cindex @code{smul@var{m}3_highpart} instruction pattern
4971 @item @samp{smul@var{m}3_highpart}
4972 Perform a signed multiplication of operands 1 and 2, which have mode
4973 @var{m}, and store the most significant half of the product in operand 0.
4974 The least significant half of the product is discarded.
4976 @cindex @code{umul@var{m}3_highpart} instruction pattern
4977 @item @samp{umul@var{m}3_highpart}
4978 Similar, but the multiplication is unsigned.
4980 @cindex @code{madd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4981 @item @samp{madd@var{m}@var{n}4}
4982 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, add
4983 operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
4984 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
4985 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
4986 the size of @var{m}.
4988 In other words, @code{madd@var{m}@var{n}4} is like
4989 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also adds operand 3.
4991 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
4993 @cindex @code{umadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4994 @item @samp{umadd@var{m}@var{n}4}
4995 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
4996 operands instead of sign-extending them.
4998 @cindex @code{ssmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4999 @item @samp{ssmadd@var{m}@var{n}4}
5000 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5001 signed-saturating.
5003 @cindex @code{usmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5004 @item @samp{usmadd@var{m}@var{n}4}
5005 Like @code{umadd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5006 unsigned-saturating.
5008 @cindex @code{msub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5009 @item @samp{msub@var{m}@var{n}4}
5010 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, subtract the
5011 result from operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
5012 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
5013 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
5014 the size of @var{m}.
5016 In other words, @code{msub@var{m}@var{n}4} is like
5017 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also subtracts the result
5018 from operand 3.
5020 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
5022 @cindex @code{umsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5023 @item @samp{umsub@var{m}@var{n}4}
5024 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
5025 operands instead of sign-extending them.
5027 @cindex @code{ssmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5028 @item @samp{ssmsub@var{m}@var{n}4}
5029 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5030 signed-saturating.
5032 @cindex @code{usmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5033 @item @samp{usmsub@var{m}@var{n}4}
5034 Like @code{umsub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5035 unsigned-saturating.
5037 @cindex @code{divmod@var{m}4} instruction pattern
5038 @item @samp{divmod@var{m}4}
5039 Signed division that produces both a quotient and a remainder.
5040 Operand 1 is divided by operand 2 to produce a quotient stored
5041 in operand 0 and a remainder stored in operand 3.
5043 For machines with an instruction that produces both a quotient and a
5044 remainder, provide a pattern for @samp{divmod@var{m}4} but do not
5045 provide patterns for @samp{div@var{m}3} and @samp{mod@var{m}3}.  This
5046 allows optimization in the relatively common case when both the quotient
5047 and remainder are computed.
5049 If an instruction that just produces a quotient or just a remainder
5050 exists and is more efficient than the instruction that produces both,
5051 write the output routine of @samp{divmod@var{m}4} to call
5052 @code{find_reg_note} and look for a @code{REG_UNUSED} note on the
5053 quotient or remainder and generate the appropriate instruction.
5055 @cindex @code{udivmod@var{m}4} instruction pattern
5056 @item @samp{udivmod@var{m}4}
5057 Similar, but does unsigned division.
5059 @anchor{shift patterns}
5060 @cindex @code{ashl@var{m}3} instruction pattern
5061 @cindex @code{ssashl@var{m}3} instruction pattern
5062 @cindex @code{usashl@var{m}3} instruction pattern
5063 @item @samp{ashl@var{m}3}, @samp{ssashl@var{m}3}, @samp{usashl@var{m}3}
5064 Arithmetic-shift operand 1 left by a number of bits specified by operand
5065 2, and store the result in operand 0.  Here @var{m} is the mode of
5066 operand 0 and operand 1; operand 2's mode is specified by the
5067 instruction pattern, and the compiler will convert the operand to that
5068 mode before generating the instruction.  The meaning of out-of-range shift
5069 counts can optionally be specified by @code{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.
5070 @xref{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.  Operand 2 is always a scalar type.
5072 @cindex @code{ashr@var{m}3} instruction pattern
5073 @cindex @code{lshr@var{m}3} instruction pattern
5074 @cindex @code{rotl@var{m}3} instruction pattern
5075 @cindex @code{rotr@var{m}3} instruction pattern
5076 @item @samp{ashr@var{m}3}, @samp{lshr@var{m}3}, @samp{rotl@var{m}3}, @samp{rotr@var{m}3}
5077 Other shift and rotate instructions, analogous to the
5078 @code{ashl@var{m}3} instructions.  Operand 2 is always a scalar type.
5080 @cindex @code{vashl@var{m}3} instruction pattern
5081 @cindex @code{vashr@var{m}3} instruction pattern
5082 @cindex @code{vlshr@var{m}3} instruction pattern
5083 @cindex @code{vrotl@var{m}3} instruction pattern
5084 @cindex @code{vrotr@var{m}3} instruction pattern
5085 @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}
5086 Vector shift and rotate instructions that take vectors as operand 2
5087 instead of a scalar type.
5089 @cindex @code{bswap@var{m}2} instruction pattern
5090 @item @samp{bswap@var{m}2}
5091 Reverse the order of bytes of operand 1 and store the result in operand 0.
5093 @cindex @code{neg@var{m}2} instruction pattern
5094 @cindex @code{ssneg@var{m}2} instruction pattern
5095 @cindex @code{usneg@var{m}2} instruction pattern
5096 @item @samp{neg@var{m}2}, @samp{ssneg@var{m}2}, @samp{usneg@var{m}2}
5097 Negate operand 1 and store the result in operand 0.
5099 @cindex @code{abs@var{m}2} instruction pattern
5100 @item @samp{abs@var{m}2}
5101 Store the absolute value of operand 1 into operand 0.
5103 @cindex @code{sqrt@var{m}2} instruction pattern
5104 @item @samp{sqrt@var{m}2}
5105 Store the square root of operand 1 into operand 0.
5107 The @code{sqrt} built-in function of C always uses the mode which
5108 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sqrtf}
5109 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5110 type @code{float}.
5112 @cindex @code{fmod@var{m}3} instruction pattern
5113 @item @samp{fmod@var{m}3}
5114 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
5115 operand 0, rounded towards zero to an integer.
5117 The @code{fmod} built-in function of C always uses the mode which
5118 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{fmodf}
5119 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5120 type @code{float}.
5122 @cindex @code{remainder@var{m}3} instruction pattern
5123 @item @samp{remainder@var{m}3}
5124 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
5125 operand 0, rounded to the nearest integer.
5127 The @code{remainder} built-in function of C always uses the mode
5128 which corresponds to the C data type @code{double} and the
5129 @code{remainderf} built-in function uses the mode which corresponds
5130 to the C data type @code{float}.
5132 @cindex @code{cos@var{m}2} instruction pattern
5133 @item @samp{cos@var{m}2}
5134 Store the cosine of operand 1 into operand 0.
5136 The @code{cos} built-in function of C always uses the mode which
5137 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{cosf}
5138 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5139 type @code{float}.
5141 @cindex @code{sin@var{m}2} instruction pattern
5142 @item @samp{sin@var{m}2}
5143 Store the sine of operand 1 into operand 0.
5145 The @code{sin} built-in function of C always uses the mode which
5146 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sinf}
5147 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5148 type @code{float}.
5150 @cindex @code{sincos@var{m}3} instruction pattern
5151 @item @samp{sincos@var{m}3}
5152 Store the cosine of operand 2 into operand 0 and the sine of
5153 operand 2 into operand 1.
5155 The @code{sin} and @code{cos} built-in functions of C always use the
5156 mode which corresponds to the C data type @code{double} and the
5157 @code{sinf} and @code{cosf} built-in function use the mode which
5158 corresponds to the C data type @code{float}.
5159 Targets that can calculate the sine and cosine simultaneously can
5160 implement this pattern as opposed to implementing individual
5161 @code{sin@var{m}2} and @code{cos@var{m}2} patterns.  The @code{sin}
5162 and @code{cos} built-in functions will then be expanded to the
5163 @code{sincos@var{m}3} pattern, with one of the output values
5164 left unused.
5166 @cindex @code{exp@var{m}2} instruction pattern
5167 @item @samp{exp@var{m}2}
5168 Store the exponential of operand 1 into operand 0.
5170 The @code{exp} built-in function of C always uses the mode which
5171 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{expf}
5172 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5173 type @code{float}.
5175 @cindex @code{log@var{m}2} instruction pattern
5176 @item @samp{log@var{m}2}
5177 Store the natural logarithm of operand 1 into operand 0.
5179 The @code{log} built-in function of C always uses the mode which
5180 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{logf}
5181 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5182 type @code{float}.
5184 @cindex @code{pow@var{m}3} instruction pattern
5185 @item @samp{pow@var{m}3}
5186 Store the value of operand 1 raised to the exponent operand 2
5187 into operand 0.
5189 The @code{pow} built-in function of C always uses the mode which
5190 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{powf}
5191 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5192 type @code{float}.
5194 @cindex @code{atan2@var{m}3} instruction pattern
5195 @item @samp{atan2@var{m}3}
5196 Store the arc tangent (inverse tangent) of operand 1 divided by
5197 operand 2 into operand 0, using the signs of both arguments to
5198 determine the quadrant of the result.
5200 The @code{atan2} built-in function of C always uses the mode which
5201 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{atan2f}
5202 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5203 type @code{float}.
5205 @cindex @code{floor@var{m}2} instruction pattern
5206 @item @samp{floor@var{m}2}
5207 Store the largest integral value not greater than argument.
5209 The @code{floor} built-in function of C always uses the mode which
5210 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{floorf}
5211 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5212 type @code{float}.
5214 @cindex @code{btrunc@var{m}2} instruction pattern
5215 @item @samp{btrunc@var{m}2}
5216 Store the argument rounded to integer towards zero.
5218 The @code{trunc} built-in function of C always uses the mode which
5219 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{truncf}
5220 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5221 type @code{float}.
5223 @cindex @code{round@var{m}2} instruction pattern
5224 @item @samp{round@var{m}2}
5225 Store the argument rounded to integer away from zero.
5227 The @code{round} built-in function of C always uses the mode which
5228 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{roundf}
5229 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5230 type @code{float}.
5232 @cindex @code{ceil@var{m}2} instruction pattern
5233 @item @samp{ceil@var{m}2}
5234 Store the argument rounded to integer away from zero.
5236 The @code{ceil} built-in function of C always uses the mode which
5237 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{ceilf}
5238 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5239 type @code{float}.
5241 @cindex @code{nearbyint@var{m}2} instruction pattern
5242 @item @samp{nearbyint@var{m}2}
5243 Store the argument rounded according to the default rounding mode
5245 The @code{nearbyint} built-in function of C always uses the mode which
5246 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{nearbyintf}
5247 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5248 type @code{float}.
5250 @cindex @code{rint@var{m}2} instruction pattern
5251 @item @samp{rint@var{m}2}
5252 Store the argument rounded according to the default rounding mode and
5253 raise the inexact exception when the result differs in value from
5254 the argument
5256 The @code{rint} built-in function of C always uses the mode which
5257 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{rintf}
5258 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5259 type @code{float}.
5261 @cindex @code{lrint@var{m}@var{n}2}
5262 @item @samp{lrint@var{m}@var{n}2}
5263 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5264 point mode @var{n} as a signed number according to the current
5265 rounding mode and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
5267 @cindex @code{lround@var{m}@var{n}2}
5268 @item @samp{lround@var{m}@var{n}2}
5269 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5270 point mode @var{n} as a signed number rounding to nearest and away
5271 from zero and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
5273 @cindex @code{lfloor@var{m}@var{n}2}
5274 @item @samp{lfloor@var{m}@var{n}2}
5275 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5276 point mode @var{n} as a signed number rounding down and store in
5277 operand 0 (which has mode @var{n}).
5279 @cindex @code{lceil@var{m}@var{n}2}
5280 @item @samp{lceil@var{m}@var{n}2}
5281 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5282 point mode @var{n} as a signed number rounding up and store in
5283 operand 0 (which has mode @var{n}).
5285 @cindex @code{copysign@var{m}3} instruction pattern
5286 @item @samp{copysign@var{m}3}
5287 Store a value with the magnitude of operand 1 and the sign of operand
5288 2 into operand 0.
5290 The @code{copysign} built-in function of C always uses the mode which
5291 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{copysignf}
5292 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5293 type @code{float}.
5295 @cindex @code{ffs@var{m}2} instruction pattern
5296 @item @samp{ffs@var{m}2}
5297 Store into operand 0 one plus the index of the least significant 1-bit
5298 of operand 1.  If operand 1 is zero, store zero.  @var{m} is the mode
5299 of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
5300 pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
5301 generating the instruction.
5303 The @code{ffs} built-in function of C always uses the mode which
5304 corresponds to the C data type @code{int}.
5306 @cindex @code{clz@var{m}2} instruction pattern
5307 @item @samp{clz@var{m}2}
5308 Store into operand 0 the number of leading 0-bits in @var{x}, starting
5309 at the most significant bit position.  If @var{x} is 0, the
5310 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
5311 the result is undefined or has a useful value.
5312 @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode is
5313 specified by the instruction pattern, and the compiler will convert the
5314 operand to that mode before generating the instruction.
5316 @cindex @code{ctz@var{m}2} instruction pattern
5317 @item @samp{ctz@var{m}2}
5318 Store into operand 0 the number of trailing 0-bits in @var{x}, starting
5319 at the least significant bit position.  If @var{x} is 0, the
5320 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
5321 the result is undefined or has a useful value.
5322 @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode is
5323 specified by the instruction pattern, and the compiler will convert the
5324 operand to that mode before generating the instruction.
5326 @cindex @code{popcount@var{m}2} instruction pattern
5327 @item @samp{popcount@var{m}2}
5328 Store into operand 0 the number of 1-bits in @var{x}.  @var{m} is the
5329 mode of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
5330 pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
5331 generating the instruction.
5333 @cindex @code{parity@var{m}2} instruction pattern
5334 @item @samp{parity@var{m}2}
5335 Store into operand 0 the parity of @var{x}, i.e.@: the number of 1-bits
5336 in @var{x} modulo 2.  @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode
5337 is specified by the instruction pattern, and the compiler will convert
5338 the operand to that mode before generating the instruction.
5340 @cindex @code{one_cmpl@var{m}2} instruction pattern
5341 @item @samp{one_cmpl@var{m}2}
5342 Store the bitwise-complement of operand 1 into operand 0.
5344 @cindex @code{movmem@var{m}} instruction pattern
5345 @item @samp{movmem@var{m}}
5346 Block move instruction.  The destination and source blocks of memory
5347 are the first two operands, and both are @code{mem:BLK}s with an
5348 address in mode @code{Pmode}.
5350 The number of bytes to move is the third operand, in mode @var{m}.
5351 Usually, you specify @code{Pmode} for @var{m}.  However, if you can
5352 generate better code knowing the range of valid lengths is smaller than
5353 those representable in a full Pmode pointer, you should provide
5354 a pattern with a
5355 mode corresponding to the range of values you can handle efficiently
5356 (e.g., @code{QImode} for values in the range 0--127; note we avoid numbers
5357 that appear negative) and also a pattern with @code{Pmode}.
5359 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
5360 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
5361 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
5362 it may provide the value 4 for this operand.
5364 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
5365 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
5366 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
5367 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
5368 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
5370 Descriptions of multiple @code{movmem@var{m}} patterns can only be
5371 beneficial if the patterns for smaller modes have fewer restrictions
5372 on their first, second and fourth operands.  Note that the mode @var{m}
5373 in @code{movmem@var{m}} does not impose any restriction on the mode of
5374 individually moved data units in the block.
5376 These patterns need not give special consideration to the possibility
5377 that the source and destination strings might overlap.
5379 @cindex @code{movstr} instruction pattern
5380 @item @samp{movstr}
5381 String copy instruction, with @code{stpcpy} semantics.  Operand 0 is
5382 an output operand in mode @code{Pmode}.  The addresses of the
5383 destination and source strings are operands 1 and 2, and both are
5384 @code{mem:BLK}s with addresses in mode @code{Pmode}.  The execution of
5385 the expansion of this pattern should store in operand 0 the address in
5386 which the @code{NUL} terminator was stored in the destination string.
5388 This patern has also several optional operands that are same as in
5389 @code{setmem}.
5391 @cindex @code{setmem@var{m}} instruction pattern
5392 @item @samp{setmem@var{m}}
5393 Block set instruction.  The destination string is the first operand,
5394 given as a @code{mem:BLK} whose address is in mode @code{Pmode}.  The
5395 number of bytes to set is the second operand, in mode @var{m}.  The value to
5396 initialize the memory with is the third operand. Targets that only support the
5397 clearing of memory should reject any value that is not the constant 0.  See
5398 @samp{movmem@var{m}} for a discussion of the choice of mode.
5400 The fourth operand is the known alignment of the destination, in the form
5401 of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the compiler knows that the
5402 destination is word-aligned, it may provide the value 4 for this
5403 operand.
5405 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
5406 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
5407 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
5408 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
5409 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
5410 Operand 7 is the minimal size of the block and operand 8 is the
5411 maximal size of the block (NULL if it can not be represented as CONST_INT).
5412 Operand 9 is the probable maximal size (i.e. we can not rely on it for correctness,
5413 but it can be used for choosing proper code sequence for a given size).
5415 The use for multiple @code{setmem@var{m}} is as for @code{movmem@var{m}}.
5417 @cindex @code{cmpstrn@var{m}} instruction pattern
5418 @item @samp{cmpstrn@var{m}}
5419 String compare instruction, with five operands.  Operand 0 is the output;
5420 it has mode @var{m}.  The remaining four operands are like the operands
5421 of @samp{movmem@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
5422 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
5423 string.  The instruction is not allowed to prefetch more than one byte
5424 at a time since either string may end in the first byte and reading past
5425 that may access an invalid page or segment and cause a fault.  The
5426 comparison terminates early if the fetched bytes are different or if
5427 they are equal to zero.  The effect of the instruction is to store a
5428 value in operand 0 whose sign indicates the result of the comparison.
5430 @cindex @code{cmpstr@var{m}} instruction pattern
5431 @item @samp{cmpstr@var{m}}
5432 String compare instruction, without known maximum length.  Operand 0 is the
5433 output; it has mode @var{m}.  The second and third operand are the blocks of
5434 memory to be compared; both are @code{mem:BLK} with an address in mode
5435 @code{Pmode}.
5437 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
5438 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
5439 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
5440 it may provide the value 4 for this operand.
5442 The two memory blocks specified are compared byte by byte in lexicographic
5443 order starting at the beginning of each string.  The instruction is not allowed
5444 to prefetch more than one byte at a time since either string may end in the
5445 first byte and reading past that may access an invalid page or segment and
5446 cause a fault.  The comparison will terminate when the fetched bytes
5447 are different or if they are equal to zero.  The effect of the
5448 instruction is to store a value in operand 0 whose sign indicates the
5449 result of the comparison.
5451 @cindex @code{cmpmem@var{m}} instruction pattern
5452 @item @samp{cmpmem@var{m}}
5453 Block compare instruction, with five operands like the operands
5454 of @samp{cmpstr@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
5455 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
5456 block.  Unlike @samp{cmpstr@var{m}} the instruction can prefetch
5457 any bytes in the two memory blocks.  Also unlike @samp{cmpstr@var{m}}
5458 the comparison will not stop if both bytes are zero.  The effect of
5459 the instruction is to store a value in operand 0 whose sign indicates
5460 the result of the comparison.
5462 @cindex @code{strlen@var{m}} instruction pattern
5463 @item @samp{strlen@var{m}}
5464 Compute the length of a string, with three operands.
5465 Operand 0 is the result (of mode @var{m}), operand 1 is
5466 a @code{mem} referring to the first character of the string,
5467 operand 2 is the character to search for (normally zero),
5468 and operand 3 is a constant describing the known alignment
5469 of the beginning of the string.
5471 @cindex @code{float@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5472 @item @samp{float@var{m}@var{n}2}
5473 Convert signed integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m}) to
5474 floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
5475 @var{n}).
5477 @cindex @code{floatuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5478 @item @samp{floatuns@var{m}@var{n}2}
5479 Convert unsigned integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m})
5480 to floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
5481 @var{n}).
5483 @cindex @code{fix@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5484 @item @samp{fix@var{m}@var{n}2}
5485 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5486 point mode @var{n} as a signed number and store in operand 0 (which
5487 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when
5488 the value of operand 1 is an integer.
5490 If the machine description defines this pattern, it also needs to
5491 define the @code{ftrunc} pattern.
5493 @cindex @code{fixuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5494 @item @samp{fixuns@var{m}@var{n}2}
5495 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5496 point mode @var{n} as an unsigned number and store in operand 0 (which
5497 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when the
5498 value of operand 1 is an integer.
5500 @cindex @code{ftrunc@var{m}2} instruction pattern
5501 @item @samp{ftrunc@var{m}2}
5502 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to an
5503 integer value, still represented in floating point mode @var{m}, and
5504 store it in operand 0 (valid for floating point mode @var{m}).
5506 @cindex @code{fix_trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5507 @item @samp{fix_trunc@var{m}@var{n}2}
5508 Like @samp{fix@var{m}@var{n}2} but works for any floating point value
5509 of mode @var{m} by converting the value to an integer.
5511 @cindex @code{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5512 @item @samp{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2}
5513 Like @samp{fixuns@var{m}@var{n}2} but works for any floating point
5514 value of mode @var{m} by converting the value to an integer.
5516 @cindex @code{trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5517 @item @samp{trunc@var{m}@var{n}2}
5518 Truncate operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
5519 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
5520 point or both floating point.
5522 @cindex @code{extend@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5523 @item @samp{extend@var{m}@var{n}2}
5524 Sign-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
5525 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
5526 point or both floating point.
5528 @cindex @code{zero_extend@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5529 @item @samp{zero_extend@var{m}@var{n}2}
5530 Zero-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
5531 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
5532 point.
5534 @cindex @code{fract@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5535 @item @samp{fract@var{m}@var{n}2}
5536 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
5537 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
5538 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
5539 fixed-point to signed integer, floating-point to fixed-point,
5540 or fixed-point to floating-point.
5541 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
5543 @cindex @code{satfract@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5544 @item @samp{satfract@var{m}@var{n}2}
5545 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
5546 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
5547 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
5548 or floating-point to fixed-point.
5549 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
5550 results to the maximum or the minimum.
5552 @cindex @code{fractuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5553 @item @samp{fractuns@var{m}@var{n}2}
5554 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
5555 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
5556 could be unsigned integer to fixed-point, or
5557 fixed-point to unsigned integer.
5558 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
5560 @cindex @code{satfractuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5561 @item @samp{satfractuns@var{m}@var{n}2}
5562 Convert unsigned integer operand 1 of mode @var{m} to fixed-point mode
5563 @var{n} and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
5564 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
5565 results to the maximum or the minimum.
5567 @cindex @code{extv@var{m}} instruction pattern
5568 @item @samp{extv@var{m}}
5569 Extract a bit-field from register operand 1, sign-extend it, and store
5570 it in operand 0.  Operand 2 specifies the width of the field in bits
5571 and operand 3 the starting bit, which counts from the most significant
5572 bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN} is true and from the least significant bit
5573 otherwise.
5575 Operands 0 and 1 both have mode @var{m}.  Operands 2 and 3 have a
5576 target-specific mode.
5578 @cindex @code{extvmisalign@var{m}} instruction pattern
5579 @item @samp{extvmisalign@var{m}}
5580 Extract a bit-field from memory operand 1, sign extend it, and store
5581 it in operand 0.  Operand 2 specifies the width in bits and operand 3
5582 the starting bit.  The starting bit is always somewhere in the first byte of
5583 operand 1; it counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
5584 is true and from the least significant bit otherwise.
5586 Operand 0 has mode @var{m} while operand 1 has @code{BLK} mode.
5587 Operands 2 and 3 have a target-specific mode.
5589 The instruction must not read beyond the last byte of the bit-field.
5591 @cindex @code{extzv@var{m}} instruction pattern
5592 @item @samp{extzv@var{m}}
5593 Like @samp{extv@var{m}} except that the bit-field value is zero-extended.
5595 @cindex @code{extzvmisalign@var{m}} instruction pattern
5596 @item @samp{extzvmisalign@var{m}}
5597 Like @samp{extvmisalign@var{m}} except that the bit-field value is
5598 zero-extended.
5600 @cindex @code{insv@var{m}} instruction pattern
5601 @item @samp{insv@var{m}}
5602 Insert operand 3 into a bit-field of register operand 0.  Operand 1
5603 specifies the width of the field in bits and operand 2 the starting bit,
5604 which counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
5605 is true and from the least significant bit otherwise.
5607 Operands 0 and 3 both have mode @var{m}.  Operands 1 and 2 have a
5608 target-specific mode.
5610 @cindex @code{insvmisalign@var{m}} instruction pattern
5611 @item @samp{insvmisalign@var{m}}
5612 Insert operand 3 into a bit-field of memory operand 0.  Operand 1
5613 specifies the width of the field in bits and operand 2 the starting bit.
5614 The starting bit is always somewhere in the first byte of operand 0;
5615 it counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
5616 is true and from the least significant bit otherwise.
5618 Operand 3 has mode @var{m} while operand 0 has @code{BLK} mode.
5619 Operands 1 and 2 have a target-specific mode.
5621 The instruction must not read or write beyond the last byte of the bit-field.
5623 @cindex @code{extv} instruction pattern
5624 @item @samp{extv}
5625 Extract a bit-field from operand 1 (a register or memory operand), where
5626 operand 2 specifies the width in bits and operand 3 the starting bit,
5627 and store it in operand 0.  Operand 0 must have mode @code{word_mode}.
5628 Operand 1 may have mode @code{byte_mode} or @code{word_mode}; often
5629 @code{word_mode} is allowed only for registers.  Operands 2 and 3 must
5630 be valid for @code{word_mode}.
5632 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
5633 for operands 2 and 3 and the constant is never zero for operand 2.
5635 The bit-field value is sign-extended to a full word integer
5636 before it is stored in operand 0.
5638 This pattern is deprecated; please use @samp{extv@var{m}} and
5639 @code{extvmisalign@var{m}} instead.
5641 @cindex @code{extzv} instruction pattern
5642 @item @samp{extzv}
5643 Like @samp{extv} except that the bit-field value is zero-extended.
5645 This pattern is deprecated; please use @samp{extzv@var{m}} and
5646 @code{extzvmisalign@var{m}} instead.
5648 @cindex @code{insv} instruction pattern
5649 @item @samp{insv}
5650 Store operand 3 (which must be valid for @code{word_mode}) into a
5651 bit-field in operand 0, where operand 1 specifies the width in bits and
5652 operand 2 the starting bit.  Operand 0 may have mode @code{byte_mode} or
5653 @code{word_mode}; often @code{word_mode} is allowed only for registers.
5654 Operands 1 and 2 must be valid for @code{word_mode}.
5656 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
5657 for operands 1 and 2 and the constant is never zero for operand 1.
5659 This pattern is deprecated; please use @samp{insv@var{m}} and
5660 @code{insvmisalign@var{m}} instead.
5662 @cindex @code{mov@var{mode}cc} instruction pattern
5663 @item @samp{mov@var{mode}cc}
5664 Conditionally move operand 2 or operand 3 into operand 0 according to the
5665 comparison in operand 1.  If the comparison is true, operand 2 is moved
5666 into operand 0, otherwise operand 3 is moved.
5668 The mode of the operands being compared need not be the same as the operands
5669 being moved.  Some machines, sparc64 for example, have instructions that
5670 conditionally move an integer value based on the floating point condition
5671 codes and vice versa.
5673 If the machine does not have conditional move instructions, do not
5674 define these patterns.
5676 @cindex @code{add@var{mode}cc} instruction pattern
5677 @item @samp{add@var{mode}cc}
5678 Similar to @samp{mov@var{mode}cc} but for conditional addition.  Conditionally
5679 move operand 2 or (operands 2 + operand 3) into operand 0 according to the
5680 comparison in operand 1.  If the comparison is false, operand 2 is moved into
5681 operand 0, otherwise (operand 2 + operand 3) is moved.
5683 @cindex @code{cstore@var{mode}4} instruction pattern
5684 @item @samp{cstore@var{mode}4}
5685 Store zero or nonzero in operand 0 according to whether a comparison
5686 is true.  Operand 1 is a comparison operator.  Operand 2 and operand 3
5687 are the first and second operand of the comparison, respectively.
5688 You specify the mode that operand 0 must have when you write the
5689 @code{match_operand} expression.  The compiler automatically sees which
5690 mode you have used and supplies an operand of that mode.
5692 The value stored for a true condition must have 1 as its low bit, or
5693 else must be negative.  Otherwise the instruction is not suitable and
5694 you should omit it from the machine description.  You describe to the
5695 compiler exactly which value is stored by defining the macro
5696 @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}).  If a description cannot be
5697 found that can be used for all the possible comparison operators, you
5698 should pick one and use a @code{define_expand} to map all results
5699 onto the one you chose.
5701 These operations may @code{FAIL}, but should do so only in relatively
5702 uncommon cases; if they would @code{FAIL} for common cases involving
5703 integer comparisons, it is best to restrict the predicates to not
5704 allow these operands.  Likewise if a given comparison operator will
5705 always fail, independent of the operands (for floating-point modes, the
5706 @code{ordered_comparison_operator} predicate is often useful in this case).
5708 If this pattern is omitted, the compiler will generate a conditional
5709 branch---for example, it may copy a constant one to the target and branching
5710 around an assignment of zero to the target---or a libcall.  If the predicate
5711 for operand 1 only rejects some operators, it will also try reordering the
5712 operands and/or inverting the result value (e.g.@: by an exclusive OR).
5713 These possibilities could be cheaper or equivalent to the instructions
5714 used for the @samp{cstore@var{mode}4} pattern followed by those required
5715 to convert a positive result from @code{STORE_FLAG_VALUE} to 1; in this
5716 case, you can and should make operand 1's predicate reject some operators
5717 in the @samp{cstore@var{mode}4} pattern, or remove the pattern altogether
5718 from the machine description.
5720 @cindex @code{cbranch@var{mode}4} instruction pattern
5721 @item @samp{cbranch@var{mode}4}
5722 Conditional branch instruction combined with a compare instruction.
5723 Operand 0 is a comparison operator.  Operand 1 and operand 2 are the
5724 first and second operands of the comparison, respectively.  Operand 3
5725 is a @code{label_ref} that refers to the label to jump to.
5727 @cindex @code{jump} instruction pattern
5728 @item @samp{jump}
5729 A jump inside a function; an unconditional branch.  Operand 0 is the
5730 @code{label_ref} of the label to jump to.  This pattern name is mandatory
5731 on all machines.
5733 @cindex @code{call} instruction pattern
5734 @item @samp{call}
5735 Subroutine call instruction returning no value.  Operand 0 is the
5736 function to call; operand 1 is the number of bytes of arguments pushed
5737 as a @code{const_int}; operand 2 is the number of registers used as
5738 operands.
5740 On most machines, operand 2 is not actually stored into the RTL
5741 pattern.  It is supplied for the sake of some RISC machines which need
5742 to put this information into the assembler code; they can put it in
5743 the RTL instead of operand 1.
5745 Operand 0 should be a @code{mem} RTX whose address is the address of the
5746 function.  Note, however, that this address can be a @code{symbol_ref}
5747 expression even if it would not be a legitimate memory address on the
5748 target machine.  If it is also not a valid argument for a call
5749 instruction, the pattern for this operation should be a
5750 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) that places the
5751 address into a register and uses that register in the call instruction.
5753 @cindex @code{call_value} instruction pattern
5754 @item @samp{call_value}
5755 Subroutine call instruction returning a value.  Operand 0 is the hard
5756 register in which the value is returned.  There are three more
5757 operands, the same as the three operands of the @samp{call}
5758 instruction (but with numbers increased by one).
5760 Subroutines that return @code{BLKmode} objects use the @samp{call}
5761 insn.
5763 @cindex @code{call_pop} instruction pattern
5764 @cindex @code{call_value_pop} instruction pattern
5765 @item @samp{call_pop}, @samp{call_value_pop}
5766 Similar to @samp{call} and @samp{call_value}, except used if defined and
5767 if @code{RETURN_POPS_ARGS} is nonzero.  They should emit a @code{parallel}
5768 that contains both the function call and a @code{set} to indicate the
5769 adjustment made to the frame pointer.
5771 For machines where @code{RETURN_POPS_ARGS} can be nonzero, the use of these
5772 patterns increases the number of functions for which the frame pointer
5773 can be eliminated, if desired.
5775 @cindex @code{untyped_call} instruction pattern
5776 @item @samp{untyped_call}
5777 Subroutine call instruction returning a value of any type.  Operand 0 is
5778 the function to call; operand 1 is a memory location where the result of
5779 calling the function is to be stored; operand 2 is a @code{parallel}
5780 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
5781 the saving of a function return value into the result block.
5783 This instruction pattern should be defined to support
5784 @code{__builtin_apply} on machines where special instructions are needed
5785 to call a subroutine with arbitrary arguments or to save the value
5786 returned.  This instruction pattern is required on machines that have
5787 multiple registers that can hold a return value
5788 (i.e.@: @code{FUNCTION_VALUE_REGNO_P} is true for more than one register).
5790 @cindex @code{return} instruction pattern
5791 @item @samp{return}
5792 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
5793 defined only if a single instruction can do all the work of returning
5794 from a function.
5796 Like the @samp{mov@var{m}} patterns, this pattern is also used after the
5797 RTL generation phase.  In this case it is to support machines where
5798 multiple instructions are usually needed to return from a function, but
5799 some class of functions only requires one instruction to implement a
5800 return.  Normally, the applicable functions are those which do not need
5801 to save any registers or allocate stack space.
5803 It is valid for this pattern to expand to an instruction using
5804 @code{simple_return} if no epilogue is required.
5806 @cindex @code{simple_return} instruction pattern
5807 @item @samp{simple_return}
5808 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
5809 defined only if a single instruction can do all the work of returning
5810 from a function on a path where no epilogue is required.  This pattern
5811 is very similar to the @code{return} instruction pattern, but it is emitted
5812 only by the shrink-wrapping optimization on paths where the function
5813 prologue has not been executed, and a function return should occur without
5814 any of the effects of the epilogue.  Additional uses may be introduced on
5815 paths where both the prologue and the epilogue have executed.
5817 @findex reload_completed
5818 @findex leaf_function_p
5819 For such machines, the condition specified in this pattern should only
5820 be true when @code{reload_completed} is nonzero and the function's
5821 epilogue would only be a single instruction.  For machines with register
5822 windows, the routine @code{leaf_function_p} may be used to determine if
5823 a register window push is required.
5825 Machines that have conditional return instructions should define patterns
5826 such as
5828 @smallexample
5829 (define_insn ""
5830   [(set (pc)
5831         (if_then_else (match_operator
5832                          0 "comparison_operator"
5833                          [(cc0) (const_int 0)])
5834                       (return)
5835                       (pc)))]
5836   "@var{condition}"
5837   "@dots{}")
5838 @end smallexample
5840 where @var{condition} would normally be the same condition specified on the
5841 named @samp{return} pattern.
5843 @cindex @code{untyped_return} instruction pattern
5844 @item @samp{untyped_return}
5845 Untyped subroutine return instruction.  This instruction pattern should
5846 be defined to support @code{__builtin_return} on machines where special
5847 instructions are needed to return a value of any type.
5849 Operand 0 is a memory location where the result of calling a function
5850 with @code{__builtin_apply} is stored; operand 1 is a @code{parallel}
5851 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
5852 the restoring of a function return value from the result block.
5854 @cindex @code{nop} instruction pattern
5855 @item @samp{nop}
5856 No-op instruction.  This instruction pattern name should always be defined
5857 to output a no-op in assembler code.  @code{(const_int 0)} will do as an
5858 RTL pattern.
5860 @cindex @code{indirect_jump} instruction pattern
5861 @item @samp{indirect_jump}
5862 An instruction to jump to an address which is operand zero.
5863 This pattern name is mandatory on all machines.
5865 @cindex @code{casesi} instruction pattern
5866 @item @samp{casesi}
5867 Instruction to jump through a dispatch table, including bounds checking.
5868 This instruction takes five operands:
5870 @enumerate
5871 @item
5872 The index to dispatch on, which has mode @code{SImode}.
5874 @item
5875 The lower bound for indices in the table, an integer constant.
5877 @item
5878 The total range of indices in the table---the largest index
5879 minus the smallest one (both inclusive).
5881 @item
5882 A label that precedes the table itself.
5884 @item
5885 A label to jump to if the index has a value outside the bounds.
5886 @end enumerate
5888 The table is an @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} inside of a
5889 @code{jump_table_data}.  The number of elements in the table is one plus the
5890 difference between the upper bound and the lower bound.
5892 @cindex @code{tablejump} instruction pattern
5893 @item @samp{tablejump}
5894 Instruction to jump to a variable address.  This is a low-level
5895 capability which can be used to implement a dispatch table when there
5896 is no @samp{casesi} pattern.
5898 This pattern requires two operands: the address or offset, and a label
5899 which should immediately precede the jump table.  If the macro
5900 @code{CASE_VECTOR_PC_RELATIVE} evaluates to a nonzero value then the first
5901 operand is an offset which counts from the address of the table; otherwise,
5902 it is an absolute address to jump to.  In either case, the first operand has
5903 mode @code{Pmode}.
5905 The @samp{tablejump} insn is always the last insn before the jump
5906 table it uses.  Its assembler code normally has no need to use the
5907 second operand, but you should incorporate it in the RTL pattern so
5908 that the jump optimizer will not delete the table as unreachable code.
5911 @cindex @code{decrement_and_branch_until_zero} instruction pattern
5912 @item @samp{decrement_and_branch_until_zero}
5913 Conditional branch instruction that decrements a register and
5914 jumps if the register is nonzero.  Operand 0 is the register to
5915 decrement and test; operand 1 is the label to jump to if the
5916 register is nonzero.  @xref{Looping Patterns}.
5918 This optional instruction pattern is only used by the combiner,
5919 typically for loops reversed by the loop optimizer when strength
5920 reduction is enabled.
5922 @cindex @code{doloop_end} instruction pattern
5923 @item @samp{doloop_end}
5924 Conditional branch instruction that decrements a register and
5925 jumps if the register is nonzero.  Operand 0 is the register to
5926 decrement and test; operand 1 is the label to jump to if the
5927 register is nonzero.
5928 @xref{Looping Patterns}.
5930 This optional instruction pattern should be defined for machines with
5931 low-overhead looping instructions as the loop optimizer will try to
5932 modify suitable loops to utilize it.  The target hook
5933 @code{TARGET_CAN_USE_DOLOOP_P} controls the conditions under which
5934 low-overhead loops can be used.
5936 @cindex @code{doloop_begin} instruction pattern
5937 @item @samp{doloop_begin}
5938 Companion instruction to @code{doloop_end} required for machines that
5939 need to perform some initialization, such as loading a special counter
5940 register.  Operand 1 is the associated @code{doloop_end} pattern and
5941 operand 0 is the register that it decrements.
5943 If initialization insns do not always need to be emitted, use a
5944 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) and make it fail.
5946 @cindex @code{canonicalize_funcptr_for_compare} instruction pattern
5947 @item @samp{canonicalize_funcptr_for_compare}
5948 Canonicalize the function pointer in operand 1 and store the result
5949 into operand 0.
5951 Operand 0 is always a @code{reg} and has mode @code{Pmode}; operand 1
5952 may be a @code{reg}, @code{mem}, @code{symbol_ref}, @code{const_int}, etc
5953 and also has mode @code{Pmode}.
5955 Canonicalization of a function pointer usually involves computing
5956 the address of the function which would be called if the function
5957 pointer were used in an indirect call.
5959 Only define this pattern if function pointers on the target machine
5960 can have different values but still call the same function when
5961 used in an indirect call.
5963 @cindex @code{save_stack_block} instruction pattern
5964 @cindex @code{save_stack_function} instruction pattern
5965 @cindex @code{save_stack_nonlocal} instruction pattern
5966 @cindex @code{restore_stack_block} instruction pattern
5967 @cindex @code{restore_stack_function} instruction pattern
5968 @cindex @code{restore_stack_nonlocal} instruction pattern
5969 @item @samp{save_stack_block}
5970 @itemx @samp{save_stack_function}
5971 @itemx @samp{save_stack_nonlocal}
5972 @itemx @samp{restore_stack_block}
5973 @itemx @samp{restore_stack_function}
5974 @itemx @samp{restore_stack_nonlocal}
5975 Most machines save and restore the stack pointer by copying it to or
5976 from an object of mode @code{Pmode}.  Do not define these patterns on
5977 such machines.
5979 Some machines require special handling for stack pointer saves and
5980 restores.  On those machines, define the patterns corresponding to the
5981 non-standard cases by using a @code{define_expand} (@pxref{Expander
5982 Definitions}) that produces the required insns.  The three types of
5983 saves and restores are:
5985 @enumerate
5986 @item
5987 @samp{save_stack_block} saves the stack pointer at the start of a block
5988 that allocates a variable-sized object, and @samp{restore_stack_block}
5989 restores the stack pointer when the block is exited.
5991 @item
5992 @samp{save_stack_function} and @samp{restore_stack_function} do a
5993 similar job for the outermost block of a function and are used when the
5994 function allocates variable-sized objects or calls @code{alloca}.  Only
5995 the epilogue uses the restored stack pointer, allowing a simpler save or
5996 restore sequence on some machines.
5998 @item
5999 @samp{save_stack_nonlocal} is used in functions that contain labels
6000 branched to by nested functions.  It saves the stack pointer in such a
6001 way that the inner function can use @samp{restore_stack_nonlocal} to
6002 restore the stack pointer.  The compiler generates code to restore the
6003 frame and argument pointer registers, but some machines require saving
6004 and restoring additional data such as register window information or
6005 stack backchains.  Place insns in these patterns to save and restore any
6006 such required data.
6007 @end enumerate
6009 When saving the stack pointer, operand 0 is the save area and operand 1
6010 is the stack pointer.  The mode used to allocate the save area defaults
6011 to @code{Pmode} but you can override that choice by defining the
6012 @code{STACK_SAVEAREA_MODE} macro (@pxref{Storage Layout}).  You must
6013 specify an integral mode, or @code{VOIDmode} if no save area is needed
6014 for a particular type of save (either because no save is needed or
6015 because a machine-specific save area can be used).  Operand 0 is the
6016 stack pointer and operand 1 is the save area for restore operations.  If
6017 @samp{save_stack_block} is defined, operand 0 must not be
6018 @code{VOIDmode} since these saves can be arbitrarily nested.
6020 A save area is a @code{mem} that is at a constant offset from
6021 @code{virtual_stack_vars_rtx} when the stack pointer is saved for use by
6022 nonlocal gotos and a @code{reg} in the other two cases.
6024 @cindex @code{allocate_stack} instruction pattern
6025 @item @samp{allocate_stack}
6026 Subtract (or add if @code{STACK_GROWS_DOWNWARD} is undefined) operand 1 from
6027 the stack pointer to create space for dynamically allocated data.
6029 Store the resultant pointer to this space into operand 0.  If you
6030 are allocating space from the main stack, do this by emitting a
6031 move insn to copy @code{virtual_stack_dynamic_rtx} to operand 0.
6032 If you are allocating the space elsewhere, generate code to copy the
6033 location of the space to operand 0.  In the latter case, you must
6034 ensure this space gets freed when the corresponding space on the main
6035 stack is free.
6037 Do not define this pattern if all that must be done is the subtraction.
6038 Some machines require other operations such as stack probes or
6039 maintaining the back chain.  Define this pattern to emit those
6040 operations in addition to updating the stack pointer.
6042 @cindex @code{check_stack} instruction pattern
6043 @item @samp{check_stack}
6044 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) cannot be done on your system by
6045 probing the stack, define this pattern to perform the needed check and signal
6046 an error if the stack has overflowed.  The single operand is the address in
6047 the stack farthest from the current stack pointer that you need to validate.
6048 Normally, on platforms where this pattern is needed, you would obtain the
6049 stack limit from a global or thread-specific variable or register.
6051 @cindex @code{probe_stack_address} instruction pattern
6052 @item @samp{probe_stack_address}
6053 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) can be done on your system by
6054 probing the stack but without the need to actually access it, define this
6055 pattern and signal an error if the stack has overflowed.  The single operand
6056 is the memory address in the stack that needs to be probed.
6058 @cindex @code{probe_stack} instruction pattern
6059 @item @samp{probe_stack}
6060 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) can be done on your system by
6061 probing the stack but doing it with a ``store zero'' instruction is not valid
6062 or optimal, define this pattern to do the probing differently and signal an
6063 error if the stack has overflowed.  The single operand is the memory reference
6064 in the stack that needs to be probed.
6066 @cindex @code{nonlocal_goto} instruction pattern
6067 @item @samp{nonlocal_goto}
6068 Emit code to generate a non-local goto, e.g., a jump from one function
6069 to a label in an outer function.  This pattern has four arguments,
6070 each representing a value to be used in the jump.  The first
6071 argument is to be loaded into the frame pointer, the second is
6072 the address to branch to (code to dispatch to the actual label),
6073 the third is the address of a location where the stack is saved,
6074 and the last is the address of the label, to be placed in the
6075 location for the incoming static chain.
6077 On most machines you need not define this pattern, since GCC will
6078 already generate the correct code, which is to load the frame pointer
6079 and static chain, restore the stack (using the
6080 @samp{restore_stack_nonlocal} pattern, if defined), and jump indirectly
6081 to the dispatcher.  You need only define this pattern if this code will
6082 not work on your machine.
6084 @cindex @code{nonlocal_goto_receiver} instruction pattern
6085 @item @samp{nonlocal_goto_receiver}
6086 This pattern, if defined, contains code needed at the target of a
6087 nonlocal goto after the code already generated by GCC@.  You will not
6088 normally need to define this pattern.  A typical reason why you might
6089 need this pattern is if some value, such as a pointer to a global table,
6090 must be restored when the frame pointer is restored.  Note that a nonlocal
6091 goto only occurs within a unit-of-translation, so a global table pointer
6092 that is shared by all functions of a given module need not be restored.
6093 There are no arguments.
6095 @cindex @code{exception_receiver} instruction pattern
6096 @item @samp{exception_receiver}
6097 This pattern, if defined, contains code needed at the site of an
6098 exception handler that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
6099 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
6100 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
6101 table, must be restored after control flow is branched to the handler of
6102 an exception.  There are no arguments.
6104 @cindex @code{builtin_setjmp_setup} instruction pattern
6105 @item @samp{builtin_setjmp_setup}
6106 This pattern, if defined, contains additional code needed to initialize
6107 the @code{jmp_buf}.  You will not normally need to define this pattern.
6108 A typical reason why you might need this pattern is if some value, such
6109 as a pointer to a global table, must be restored.  Though it is
6110 preferred that the pointer value be recalculated if possible (given the
6111 address of a label for instance).  The single argument is a pointer to
6112 the @code{jmp_buf}.  Note that the buffer is five words long and that
6113 the first three are normally used by the generic mechanism.
6115 @cindex @code{builtin_setjmp_receiver} instruction pattern
6116 @item @samp{builtin_setjmp_receiver}
6117 This pattern, if defined, contains code needed at the site of a
6118 built-in setjmp that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
6119 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
6120 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
6121 table, must be restored.  It takes one argument, which is the label
6122 to which builtin_longjmp transferred control; this pattern may be emitted
6123 at a small offset from that label.
6125 @cindex @code{builtin_longjmp} instruction pattern
6126 @item @samp{builtin_longjmp}
6127 This pattern, if defined, performs the entire action of the longjmp.
6128 You will not normally need to define this pattern unless you also define
6129 @code{builtin_setjmp_setup}.  The single argument is a pointer to the
6130 @code{jmp_buf}.
6132 @cindex @code{eh_return} instruction pattern
6133 @item @samp{eh_return}
6134 This pattern, if defined, affects the way @code{__builtin_eh_return},
6135 and thence the call frame exception handling library routines, are
6136 built.  It is intended to handle non-trivial actions needed along
6137 the abnormal return path.
6139 The address of the exception handler to which the function should return
6140 is passed as operand to this pattern.  It will normally need to copied by
6141 the pattern to some special register or memory location.
6142 If the pattern needs to determine the location of the target call
6143 frame in order to do so, it may use @code{EH_RETURN_STACKADJ_RTX},
6144 if defined; it will have already been assigned.
6146 If this pattern is not defined, the default action will be to simply
6147 copy the return address to @code{EH_RETURN_HANDLER_RTX}.  Either
6148 that macro or this pattern needs to be defined if call frame exception
6149 handling is to be used.
6151 @cindex @code{prologue} instruction pattern
6152 @anchor{prologue instruction pattern}
6153 @item @samp{prologue}
6154 This pattern, if defined, emits RTL for entry to a function.  The function
6155 entry is responsible for setting up the stack frame, initializing the frame
6156 pointer register, saving callee saved registers, etc.
6158 Using a prologue pattern is generally preferred over defining
6159 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_PROLOGUE} to emit assembly code for the prologue.
6161 The @code{prologue} pattern is particularly useful for targets which perform
6162 instruction scheduling.
6164 @cindex @code{window_save} instruction pattern
6165 @anchor{window_save instruction pattern}
6166 @item @samp{window_save}
6167 This pattern, if defined, emits RTL for a register window save.  It should
6168 be defined if the target machine has register windows but the window events
6169 are decoupled from calls to subroutines.  The canonical example is the SPARC
6170 architecture.
6172 @cindex @code{epilogue} instruction pattern
6173 @anchor{epilogue instruction pattern}
6174 @item @samp{epilogue}
6175 This pattern emits RTL for exit from a function.  The function
6176 exit is responsible for deallocating the stack frame, restoring callee saved
6177 registers and emitting the return instruction.
6179 Using an epilogue pattern is generally preferred over defining
6180 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_EPILOGUE} to emit assembly code for the epilogue.
6182 The @code{epilogue} pattern is particularly useful for targets which perform
6183 instruction scheduling or which have delay slots for their return instruction.
6185 @cindex @code{sibcall_epilogue} instruction pattern
6186 @item @samp{sibcall_epilogue}
6187 This pattern, if defined, emits RTL for exit from a function without the final
6188 branch back to the calling function.  This pattern will be emitted before any
6189 sibling call (aka tail call) sites.
6191 The @code{sibcall_epilogue} pattern must not clobber any arguments used for
6192 parameter passing or any stack slots for arguments passed to the current
6193 function.
6195 @cindex @code{trap} instruction pattern
6196 @item @samp{trap}
6197 This pattern, if defined, signals an error, typically by causing some
6198 kind of signal to be raised.  Among other places, it is used by the Java
6199 front end to signal `invalid array index' exceptions.
6201 @cindex @code{ctrap@var{MM}4} instruction pattern
6202 @item @samp{ctrap@var{MM}4}
6203 Conditional trap instruction.  Operand 0 is a piece of RTL which
6204 performs a comparison, and operands 1 and 2 are the arms of the
6205 comparison.  Operand 3 is the trap code, an integer.
6207 A typical @code{ctrap} pattern looks like
6209 @smallexample
6210 (define_insn "ctrapsi4"
6211   [(trap_if (match_operator 0 "trap_operator"
6212              [(match_operand 1 "register_operand")
6213               (match_operand 2 "immediate_operand")])
6214             (match_operand 3 "const_int_operand" "i"))]
6215   ""
6216   "@dots{}")
6217 @end smallexample
6219 @cindex @code{prefetch} instruction pattern
6220 @item @samp{prefetch}
6221 This pattern, if defined, emits code for a non-faulting data prefetch
6222 instruction.  Operand 0 is the address of the memory to prefetch.  Operand 1
6223 is a constant 1 if the prefetch is preparing for a write to the memory
6224 address, or a constant 0 otherwise.  Operand 2 is the expected degree of
6225 temporal locality of the data and is a value between 0 and 3, inclusive; 0
6226 means that the data has no temporal locality, so it need not be left in the
6227 cache after the access; 3 means that the data has a high degree of temporal
6228 locality and should be left in all levels of cache possible;  1 and 2 mean,
6229 respectively, a low or moderate degree of temporal locality.
6231 Targets that do not support write prefetches or locality hints can ignore
6232 the values of operands 1 and 2.
6234 @cindex @code{blockage} instruction pattern
6235 @item @samp{blockage}
6236 This pattern defines a pseudo insn that prevents the instruction
6237 scheduler and other passes from moving instructions and using register
6238 equivalences across the boundary defined by the blockage insn.
6239 This needs to be an UNSPEC_VOLATILE pattern or a volatile ASM.
6241 @cindex @code{memory_barrier} instruction pattern
6242 @item @samp{memory_barrier}
6243 If the target memory model is not fully synchronous, then this pattern
6244 should be defined to an instruction that orders both loads and stores
6245 before the instruction with respect to loads and stores after the instruction.
6246 This pattern has no operands.
6248 @cindex @code{sync_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
6249 @item @samp{sync_compare_and_swap@var{mode}}
6250 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
6251 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
6252 performed.  Operand 2 is the ``old'' value to be compared against the
6253 current contents of the memory location.  Operand 3 is the ``new'' value
6254 to store in the memory if the compare succeeds.  Operand 0 is the result
6255 of the operation; it should contain the contents of the memory
6256 before the operation.  If the compare succeeds, this should obviously be
6257 a copy of operand 2.
6259 This pattern must show that both operand 0 and operand 1 are modified.
6261 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
6262 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
6263 operation and all memory operations after the atomic operation occur
6264 after the atomic operation.
6266 For targets where the success or failure of the compare-and-swap
6267 operation is available via the status flags, it is possible to
6268 avoid a separate compare operation and issue the subsequent
6269 branch or store-flag operation immediately after the compare-and-swap.
6270 To this end, GCC will look for a @code{MODE_CC} set in the
6271 output of @code{sync_compare_and_swap@var{mode}}; if the machine
6272 description includes such a set, the target should also define special
6273 @code{cbranchcc4} and/or @code{cstorecc4} instructions.  GCC will then
6274 be able to take the destination of the @code{MODE_CC} set and pass it
6275 to the @code{cbranchcc4} or @code{cstorecc4} pattern as the first
6276 operand of the comparison (the second will be @code{(const_int 0)}).
6278 For targets where the operating system may provide support for this
6279 operation via library calls, the @code{sync_compare_and_swap_optab}
6280 may be initialized to a function with the same interface as the
6281 @code{__sync_val_compare_and_swap_@var{n}} built-in.  If the entire
6282 set of @var{__sync} builtins are supported via library calls, the
6283 target can initialize all of the optabs at once with
6284 @code{init_sync_libfuncs}.
6285 For the purposes of C++11 @code{std::atomic::is_lock_free}, it is
6286 assumed that these library calls do @emph{not} use any kind of
6287 interruptable locking.
6289 @cindex @code{sync_add@var{mode}} instruction pattern
6290 @cindex @code{sync_sub@var{mode}} instruction pattern
6291 @cindex @code{sync_ior@var{mode}} instruction pattern
6292 @cindex @code{sync_and@var{mode}} instruction pattern
6293 @cindex @code{sync_xor@var{mode}} instruction pattern
6294 @cindex @code{sync_nand@var{mode}} instruction pattern
6295 @item @samp{sync_add@var{mode}}, @samp{sync_sub@var{mode}}
6296 @itemx @samp{sync_ior@var{mode}}, @samp{sync_and@var{mode}}
6297 @itemx @samp{sync_xor@var{mode}}, @samp{sync_nand@var{mode}}
6298 These patterns emit code for an atomic operation on memory.
6299 Operand 0 is the memory on which the atomic operation is performed.
6300 Operand 1 is the second operand to the binary operator.
6302 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
6303 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
6304 operation and all memory operations after the atomic operation occur
6305 after the atomic operation.
6307 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
6308 from a compare-and-swap operation, if defined.
6310 @cindex @code{sync_old_add@var{mode}} instruction pattern
6311 @cindex @code{sync_old_sub@var{mode}} instruction pattern
6312 @cindex @code{sync_old_ior@var{mode}} instruction pattern
6313 @cindex @code{sync_old_and@var{mode}} instruction pattern
6314 @cindex @code{sync_old_xor@var{mode}} instruction pattern
6315 @cindex @code{sync_old_nand@var{mode}} instruction pattern
6316 @item @samp{sync_old_add@var{mode}}, @samp{sync_old_sub@var{mode}}
6317 @itemx @samp{sync_old_ior@var{mode}}, @samp{sync_old_and@var{mode}}
6318 @itemx @samp{sync_old_xor@var{mode}}, @samp{sync_old_nand@var{mode}}
6319 These patterns emit code for an atomic operation on memory,
6320 and return the value that the memory contained before the operation.
6321 Operand 0 is the result value, operand 1 is the memory on which the
6322 atomic operation is performed, and operand 2 is the second operand
6323 to the binary operator.
6325 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
6326 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
6327 operation and all memory operations after the atomic operation occur
6328 after the atomic operation.
6330 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
6331 from a compare-and-swap operation, if defined.
6333 @cindex @code{sync_new_add@var{mode}} instruction pattern
6334 @cindex @code{sync_new_sub@var{mode}} instruction pattern
6335 @cindex @code{sync_new_ior@var{mode}} instruction pattern
6336 @cindex @code{sync_new_and@var{mode}} instruction pattern
6337 @cindex @code{sync_new_xor@var{mode}} instruction pattern
6338 @cindex @code{sync_new_nand@var{mode}} instruction pattern
6339 @item @samp{sync_new_add@var{mode}}, @samp{sync_new_sub@var{mode}}
6340 @itemx @samp{sync_new_ior@var{mode}}, @samp{sync_new_and@var{mode}}
6341 @itemx @samp{sync_new_xor@var{mode}}, @samp{sync_new_nand@var{mode}}
6342 These patterns are like their @code{sync_old_@var{op}} counterparts,
6343 except that they return the value that exists in the memory location
6344 after the operation, rather than before the operation.
6346 @cindex @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}} instruction pattern
6347 @item @samp{sync_lock_test_and_set@var{mode}}
6348 This pattern takes two forms, based on the capabilities of the target.
6349 In either case, operand 0 is the result of the operand, operand 1 is
6350 the memory on which the atomic operation is performed, and operand 2
6351 is the value to set in the lock.
6353 In the ideal case, this operation is an atomic exchange operation, in
6354 which the previous value in memory operand is copied into the result
6355 operand, and the value operand is stored in the memory operand.
6357 For less capable targets, any value operand that is not the constant 1
6358 should be rejected with @code{FAIL}.  In this case the target may use
6359 an atomic test-and-set bit operation.  The result operand should contain
6360 1 if the bit was previously set and 0 if the bit was previously clear.
6361 The true contents of the memory operand are implementation defined.
6363 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
6364 pattern as a whole acts as an acquire barrier, that is all memory
6365 operations after the pattern do not occur until the lock is acquired.
6367 If this pattern is not defined, the operation will be constructed from
6368 a compare-and-swap operation, if defined.
6370 @cindex @code{sync_lock_release@var{mode}} instruction pattern
6371 @item @samp{sync_lock_release@var{mode}}
6372 This pattern, if defined, releases a lock set by
6373 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}.  Operand 0 is the memory
6374 that contains the lock; operand 1 is the value to store in the lock.
6376 If the target doesn't implement full semantics for
6377 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}, any value operand which is not
6378 the constant 0 should be rejected with @code{FAIL}, and the true contents
6379 of the memory operand are implementation defined.
6381 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
6382 pattern as a whole acts as a release barrier, that is the lock is
6383 released only after all previous memory operations have completed.
6385 If this pattern is not defined, then a @code{memory_barrier} pattern
6386 will be emitted, followed by a store of the value to the memory operand.
6388 @cindex @code{atomic_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
6389 @item @samp{atomic_compare_and_swap@var{mode}} 
6390 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
6391 operation with memory model semantics.  Operand 2 is the memory on which
6392 the atomic operation is performed.  Operand 0 is an output operand which
6393 is set to true or false based on whether the operation succeeded.  Operand
6394 1 is an output operand which is set to the contents of the memory before
6395 the operation was attempted.  Operand 3 is the value that is expected to
6396 be in memory.  Operand 4 is the value to put in memory if the expected
6397 value is found there.  Operand 5 is set to 1 if this compare and swap is to
6398 be treated as a weak operation.  Operand 6 is the memory model to be used
6399 if the operation is a success.  Operand 7 is the memory model to be used
6400 if the operation fails.
6402 If memory referred to in operand 2 contains the value in operand 3, then
6403 operand 4 is stored in memory pointed to by operand 2 and fencing based on
6404 the memory model in operand 6 is issued.  
6406 If memory referred to in operand 2 does not contain the value in operand 3,
6407 then fencing based on the memory model in operand 7 is issued.
6409 If a target does not support weak compare-and-swap operations, or the port
6410 elects not to implement weak operations, the argument in operand 5 can be
6411 ignored.  Note a strong implementation must be provided.
6413 If this pattern is not provided, the @code{__atomic_compare_exchange}
6414 built-in functions will utilize the legacy @code{sync_compare_and_swap}
6415 pattern with an @code{__ATOMIC_SEQ_CST} memory model.
6417 @cindex @code{atomic_load@var{mode}} instruction pattern
6418 @item @samp{atomic_load@var{mode}}
6419 This pattern implements an atomic load operation with memory model
6420 semantics.  Operand 1 is the memory address being loaded from.  Operand 0
6421 is the result of the load.  Operand 2 is the memory model to be used for
6422 the load operation.
6424 If not present, the @code{__atomic_load} built-in function will either
6425 resort to a normal load with memory barriers, or a compare-and-swap
6426 operation if a normal load would not be atomic.
6428 @cindex @code{atomic_store@var{mode}} instruction pattern
6429 @item @samp{atomic_store@var{mode}}
6430 This pattern implements an atomic store operation with memory model
6431 semantics.  Operand 0 is the memory address being stored to.  Operand 1
6432 is the value to be written.  Operand 2 is the memory model to be used for
6433 the operation.
6435 If not present, the @code{__atomic_store} built-in function will attempt to
6436 perform a normal store and surround it with any required memory fences.  If
6437 the store would not be atomic, then an @code{__atomic_exchange} is
6438 attempted with the result being ignored.
6440 @cindex @code{atomic_exchange@var{mode}} instruction pattern
6441 @item @samp{atomic_exchange@var{mode}}
6442 This pattern implements an atomic exchange operation with memory model
6443 semantics.  Operand 1 is the memory location the operation is performed on.
6444 Operand 0 is an output operand which is set to the original value contained
6445 in the memory pointed to by operand 1.  Operand 2 is the value to be
6446 stored.  Operand 3 is the memory model to be used.
6448 If this pattern is not present, the built-in function
6449 @code{__atomic_exchange} will attempt to preform the operation with a
6450 compare and swap loop.
6452 @cindex @code{atomic_add@var{mode}} instruction pattern
6453 @cindex @code{atomic_sub@var{mode}} instruction pattern
6454 @cindex @code{atomic_or@var{mode}} instruction pattern
6455 @cindex @code{atomic_and@var{mode}} instruction pattern
6456 @cindex @code{atomic_xor@var{mode}} instruction pattern
6457 @cindex @code{atomic_nand@var{mode}} instruction pattern
6458 @item @samp{atomic_add@var{mode}}, @samp{atomic_sub@var{mode}}
6459 @itemx @samp{atomic_or@var{mode}}, @samp{atomic_and@var{mode}}
6460 @itemx @samp{atomic_xor@var{mode}}, @samp{atomic_nand@var{mode}}
6461 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
6462 model semantics. Operand 0 is the memory on which the atomic operation is
6463 performed.  Operand 1 is the second operand to the binary operator.
6464 Operand 2 is the memory model to be used by the operation.
6466 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
6467 @code{sync} patterns, or equivalent patterns which return a result.  If
6468 none of these are available a compare-and-swap loop will be used.
6470 @cindex @code{atomic_fetch_add@var{mode}} instruction pattern
6471 @cindex @code{atomic_fetch_sub@var{mode}} instruction pattern
6472 @cindex @code{atomic_fetch_or@var{mode}} instruction pattern
6473 @cindex @code{atomic_fetch_and@var{mode}} instruction pattern
6474 @cindex @code{atomic_fetch_xor@var{mode}} instruction pattern
6475 @cindex @code{atomic_fetch_nand@var{mode}} instruction pattern
6476 @item @samp{atomic_fetch_add@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_sub@var{mode}}
6477 @itemx @samp{atomic_fetch_or@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_and@var{mode}}
6478 @itemx @samp{atomic_fetch_xor@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_nand@var{mode}}
6479 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
6480 model semantics, and return the original value. Operand 0 is an output 
6481 operand which contains the value of the memory location before the 
6482 operation was performed.  Operand 1 is the memory on which the atomic 
6483 operation is performed.  Operand 2 is the second operand to the binary
6484 operator.  Operand 3 is the memory model to be used by the operation.
6486 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
6487 @code{sync} patterns.  If none of these are available a compare-and-swap
6488 loop will be used.
6490 @cindex @code{atomic_add_fetch@var{mode}} instruction pattern
6491 @cindex @code{atomic_sub_fetch@var{mode}} instruction pattern
6492 @cindex @code{atomic_or_fetch@var{mode}} instruction pattern
6493 @cindex @code{atomic_and_fetch@var{mode}} instruction pattern
6494 @cindex @code{atomic_xor_fetch@var{mode}} instruction pattern
6495 @cindex @code{atomic_nand_fetch@var{mode}} instruction pattern
6496 @item @samp{atomic_add_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_sub_fetch@var{mode}}
6497 @itemx @samp{atomic_or_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_and_fetch@var{mode}}
6498 @itemx @samp{atomic_xor_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_nand_fetch@var{mode}}
6499 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
6500 model semantics and return the result after the operation is performed.
6501 Operand 0 is an output operand which contains the value after the
6502 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
6503 performed.  Operand 2 is the second operand to the binary operator.
6504 Operand 3 is the memory model to be used by the operation.
6506 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
6507 @code{sync} patterns, or equivalent patterns which return the result before
6508 the operation followed by the arithmetic operation required to produce the
6509 result.  If none of these are available a compare-and-swap loop will be
6510 used.
6512 @cindex @code{atomic_test_and_set} instruction pattern
6513 @item @samp{atomic_test_and_set}
6514 This pattern emits code for @code{__builtin_atomic_test_and_set}.
6515 Operand 0 is an output operand which is set to true if the previous
6516 previous contents of the byte was "set", and false otherwise.  Operand 1
6517 is the @code{QImode} memory to be modified.  Operand 2 is the memory
6518 model to be used.
6520 The specific value that defines "set" is implementation defined, and
6521 is normally based on what is performed by the native atomic test and set
6522 instruction.
6524 @cindex @code{mem_thread_fence@var{mode}} instruction pattern
6525 @item @samp{mem_thread_fence@var{mode}}
6526 This pattern emits code required to implement a thread fence with
6527 memory model semantics.  Operand 0 is the memory model to be used.
6529 If this pattern is not specified, all memory models except
6530 @code{__ATOMIC_RELAXED} will result in issuing a @code{sync_synchronize}
6531 barrier pattern.
6533 @cindex @code{mem_signal_fence@var{mode}} instruction pattern
6534 @item @samp{mem_signal_fence@var{mode}}
6535 This pattern emits code required to implement a signal fence with
6536 memory model semantics.  Operand 0 is the memory model to be used.
6538 This pattern should impact the compiler optimizers the same way that
6539 mem_signal_fence does, but it does not need to issue any barrier
6540 instructions.
6542 If this pattern is not specified, all memory models except
6543 @code{__ATOMIC_RELAXED} will result in issuing a @code{sync_synchronize}
6544 barrier pattern.
6546 @cindex @code{get_thread_pointer@var{mode}} instruction pattern
6547 @cindex @code{set_thread_pointer@var{mode}} instruction pattern
6548 @item @samp{get_thread_pointer@var{mode}}
6549 @itemx @samp{set_thread_pointer@var{mode}}
6550 These patterns emit code that reads/sets the TLS thread pointer. Currently,
6551 these are only needed if the target needs to support the
6552 @code{__builtin_thread_pointer} and @code{__builtin_set_thread_pointer}
6553 builtins.
6555 The get/set patterns have a single output/input operand respectively,
6556 with @var{mode} intended to be @code{Pmode}.
6558 @cindex @code{stack_protect_set} instruction pattern
6559 @item @samp{stack_protect_set}
6560 This pattern, if defined, moves a @code{ptr_mode} value from the memory
6561 in operand 1 to the memory in operand 0 without leaving the value in
6562 a register afterward.  This is to avoid leaking the value some place
6563 that an attacker might use to rewrite the stack guard slot after
6564 having clobbered it.
6566 If this pattern is not defined, then a plain move pattern is generated.
6568 @cindex @code{stack_protect_test} instruction pattern
6569 @item @samp{stack_protect_test}
6570 This pattern, if defined, compares a @code{ptr_mode} value from the
6571 memory in operand 1 with the memory in operand 0 without leaving the
6572 value in a register afterward and branches to operand 2 if the values
6573 were equal.
6575 If this pattern is not defined, then a plain compare pattern and
6576 conditional branch pattern is used.
6578 @cindex @code{clear_cache} instruction pattern
6579 @item @samp{clear_cache}
6580 This pattern, if defined, flushes the instruction cache for a region of
6581 memory.  The region is bounded to by the Pmode pointers in operand 0
6582 inclusive and operand 1 exclusive.
6584 If this pattern is not defined, a call to the library function
6585 @code{__clear_cache} is used.
6587 @end table
6589 @end ifset
6590 @c Each of the following nodes are wrapped in separate
6591 @c "@ifset INTERNALS" to work around memory limits for the default
6592 @c configuration in older tetex distributions.  Known to not work:
6593 @c tetex-1.0.7, known to work: tetex-2.0.2.
6594 @ifset INTERNALS
6595 @node Pattern Ordering
6596 @section When the Order of Patterns Matters
6597 @cindex Pattern Ordering
6598 @cindex Ordering of Patterns
6600 Sometimes an insn can match more than one instruction pattern.  Then the
6601 pattern that appears first in the machine description is the one used.
6602 Therefore, more specific patterns (patterns that will match fewer things)
6603 and faster instructions (those that will produce better code when they
6604 do match) should usually go first in the description.
6606 In some cases the effect of ordering the patterns can be used to hide
6607 a pattern when it is not valid.  For example, the 68000 has an
6608 instruction for converting a fullword to floating point and another
6609 for converting a byte to floating point.  An instruction converting
6610 an integer to floating point could match either one.  We put the
6611 pattern to convert the fullword first to make sure that one will
6612 be used rather than the other.  (Otherwise a large integer might
6613 be generated as a single-byte immediate quantity, which would not work.)
6614 Instead of using this pattern ordering it would be possible to make the
6615 pattern for convert-a-byte smart enough to deal properly with any
6616 constant value.
6618 @end ifset
6619 @ifset INTERNALS
6620 @node Dependent Patterns
6621 @section Interdependence of Patterns
6622 @cindex Dependent Patterns
6623 @cindex Interdependence of Patterns
6625 In some cases machines support instructions identical except for the
6626 machine mode of one or more operands.  For example, there may be
6627 ``sign-extend halfword'' and ``sign-extend byte'' instructions whose
6628 patterns are
6630 @smallexample
6631 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
6632      (extend:SI (match_operand:HI 1 @dots{})))
6634 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
6635      (extend:SI (match_operand:QI 1 @dots{})))
6636 @end smallexample
6638 @noindent
6639 Constant integers do not specify a machine mode, so an instruction to
6640 extend a constant value could match either pattern.  The pattern it
6641 actually will match is the one that appears first in the file.  For correct
6642 results, this must be the one for the widest possible mode (@code{HImode},
6643 here).  If the pattern matches the @code{QImode} instruction, the results
6644 will be incorrect if the constant value does not actually fit that mode.
6646 Such instructions to extend constants are rarely generated because they are
6647 optimized away, but they do occasionally happen in nonoptimized
6648 compilations.
6650 If a constraint in a pattern allows a constant, the reload pass may
6651 replace a register with a constant permitted by the constraint in some
6652 cases.  Similarly for memory references.  Because of this substitution,
6653 you should not provide separate patterns for increment and decrement
6654 instructions.  Instead, they should be generated from the same pattern
6655 that supports register-register add insns by examining the operands and
6656 generating the appropriate machine instruction.
6658 @end ifset
6659 @ifset INTERNALS
6660 @node Jump Patterns
6661 @section Defining Jump Instruction Patterns
6662 @cindex jump instruction patterns
6663 @cindex defining jump instruction patterns
6665 GCC does not assume anything about how the machine realizes jumps.
6666 The machine description should define a single pattern, usually
6667 a @code{define_expand}, which expands to all the required insns.
6669 Usually, this would be a comparison insn to set the condition code
6670 and a separate branch insn testing the condition code and branching
6671 or not according to its value.  For many machines, however,
6672 separating compares and branches is limiting, which is why the
6673 more flexible approach with one @code{define_expand} is used in GCC.
6674 The machine description becomes clearer for architectures that
6675 have compare-and-branch instructions but no condition code.  It also
6676 works better when different sets of comparison operators are supported
6677 by different kinds of conditional branches (e.g. integer vs. floating-point),
6678 or by conditional branches with respect to conditional stores.
6680 Two separate insns are always used if the machine description represents
6681 a condition code register using the legacy RTL expression @code{(cc0)},
6682 and on most machines that use a separate condition code register
6683 (@pxref{Condition Code}).  For machines that use @code{(cc0)}, in
6684 fact, the set and use of the condition code must be separate and
6685 adjacent@footnote{@code{note} insns can separate them, though.}, thus
6686 allowing flags in @code{cc_status} to be used (@pxref{Condition Code}) and
6687 so that the comparison and branch insns could be located from each other
6688 by using the functions @code{prev_cc0_setter} and @code{next_cc0_user}.
6690 Even in this case having a single entry point for conditional branches
6691 is advantageous, because it handles equally well the case where a single
6692 comparison instruction records the results of both signed and unsigned
6693 comparison of the given operands (with the branch insns coming in distinct
6694 signed and unsigned flavors) as in the x86 or SPARC, and the case where
6695 there are distinct signed and unsigned compare instructions and only
6696 one set of conditional branch instructions as in the PowerPC.
6698 @end ifset
6699 @ifset INTERNALS
6700 @node Looping Patterns
6701 @section Defining Looping Instruction Patterns
6702 @cindex looping instruction patterns
6703 @cindex defining looping instruction patterns
6705 Some machines have special jump instructions that can be utilized to
6706 make loops more efficient.  A common example is the 68000 @samp{dbra}
6707 instruction which performs a decrement of a register and a branch if the
6708 result was greater than zero.  Other machines, in particular digital
6709 signal processors (DSPs), have special block repeat instructions to
6710 provide low-overhead loop support.  For example, the TI TMS320C3x/C4x
6711 DSPs have a block repeat instruction that loads special registers to
6712 mark the top and end of a loop and to count the number of loop
6713 iterations.  This avoids the need for fetching and executing a
6714 @samp{dbra}-like instruction and avoids pipeline stalls associated with
6715 the jump.
6717 GCC has three special named patterns to support low overhead looping.
6718 They are @samp{decrement_and_branch_until_zero}, @samp{doloop_begin},
6719 and @samp{doloop_end}.  The first pattern,
6720 @samp{decrement_and_branch_until_zero}, is not emitted during RTL
6721 generation but may be emitted during the instruction combination phase.
6722 This requires the assistance of the loop optimizer, using information
6723 collected during strength reduction, to reverse a loop to count down to
6724 zero.  Some targets also require the loop optimizer to add a
6725 @code{REG_NONNEG} note to indicate that the iteration count is always
6726 positive.  This is needed if the target performs a signed loop
6727 termination test.  For example, the 68000 uses a pattern similar to the
6728 following for its @code{dbra} instruction:
6730 @smallexample
6731 @group
6732 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
6733   [(set (pc)
6734         (if_then_else
6735           (ge (plus:SI (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
6736                        (const_int -1))
6737               (const_int 0))
6738           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
6739           (pc)))
6740    (set (match_dup 0)
6741         (plus:SI (match_dup 0)
6742                  (const_int -1)))]
6743   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
6744   "@dots{}")
6745 @end group
6746 @end smallexample
6748 Note that since the insn is both a jump insn and has an output, it must
6749 deal with its own reloads, hence the `m' constraints.  Also note that
6750 since this insn is generated by the instruction combination phase
6751 combining two sequential insns together into an implicit parallel insn,
6752 the iteration counter needs to be biased by the same amount as the
6753 decrement operation, in this case @minus{}1.  Note that the following similar
6754 pattern will not be matched by the combiner.
6756 @smallexample
6757 @group
6758 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
6759   [(set (pc)
6760         (if_then_else
6761           (ge (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
6762               (const_int 1))
6763           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
6764           (pc)))
6765    (set (match_dup 0)
6766         (plus:SI (match_dup 0)
6767                  (const_int -1)))]
6768   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
6769   "@dots{}")
6770 @end group
6771 @end smallexample
6773 The other two special looping patterns, @samp{doloop_begin} and
6774 @samp{doloop_end}, are emitted by the loop optimizer for certain
6775 well-behaved loops with a finite number of loop iterations using
6776 information collected during strength reduction.
6778 The @samp{doloop_end} pattern describes the actual looping instruction
6779 (or the implicit looping operation) and the @samp{doloop_begin} pattern
6780 is an optional companion pattern that can be used for initialization
6781 needed for some low-overhead looping instructions.
6783 Note that some machines require the actual looping instruction to be
6784 emitted at the top of the loop (e.g., the TMS320C3x/C4x DSPs).  Emitting
6785 the true RTL for a looping instruction at the top of the loop can cause
6786 problems with flow analysis.  So instead, a dummy @code{doloop} insn is
6787 emitted at the end of the loop.  The machine dependent reorg pass checks
6788 for the presence of this @code{doloop} insn and then searches back to
6789 the top of the loop, where it inserts the true looping insn (provided
6790 there are no instructions in the loop which would cause problems).  Any
6791 additional labels can be emitted at this point.  In addition, if the
6792 desired special iteration counter register was not allocated, this
6793 machine dependent reorg pass could emit a traditional compare and jump
6794 instruction pair.
6796 The essential difference between the
6797 @samp{decrement_and_branch_until_zero} and the @samp{doloop_end}
6798 patterns is that the loop optimizer allocates an additional pseudo
6799 register for the latter as an iteration counter.  This pseudo register
6800 cannot be used within the loop (i.e., general induction variables cannot
6801 be derived from it), however, in many cases the loop induction variable
6802 may become redundant and removed by the flow pass.
6805 @end ifset
6806 @ifset INTERNALS
6807 @node Insn Canonicalizations
6808 @section Canonicalization of Instructions
6809 @cindex canonicalization of instructions
6810 @cindex insn canonicalization
6812 There are often cases where multiple RTL expressions could represent an
6813 operation performed by a single machine instruction.  This situation is
6814 most commonly encountered with logical, branch, and multiply-accumulate
6815 instructions.  In such cases, the compiler attempts to convert these
6816 multiple RTL expressions into a single canonical form to reduce the
6817 number of insn patterns required.
6819 In addition to algebraic simplifications, following canonicalizations
6820 are performed:
6822 @itemize @bullet
6823 @item
6824 For commutative and comparison operators, a constant is always made the
6825 second operand.  If a machine only supports a constant as the second
6826 operand, only patterns that match a constant in the second operand need
6827 be supplied.
6829 @item
6830 For associative operators, a sequence of operators will always chain
6831 to the left; for instance, only the left operand of an integer @code{plus}
6832 can itself be a @code{plus}.  @code{and}, @code{ior}, @code{xor},
6833 @code{plus}, @code{mult}, @code{smin}, @code{smax}, @code{umin}, and
6834 @code{umax} are associative when applied to integers, and sometimes to
6835 floating-point.
6837 @item
6838 @cindex @code{neg}, canonicalization of
6839 @cindex @code{not}, canonicalization of
6840 @cindex @code{mult}, canonicalization of
6841 @cindex @code{plus}, canonicalization of
6842 @cindex @code{minus}, canonicalization of
6843 For these operators, if only one operand is a @code{neg}, @code{not},
6844 @code{mult}, @code{plus}, or @code{minus} expression, it will be the
6845 first operand.
6847 @item
6848 In combinations of @code{neg}, @code{mult}, @code{plus}, and
6849 @code{minus}, the @code{neg} operations (if any) will be moved inside
6850 the operations as far as possible.  For instance,
6851 @code{(neg (mult A B))} is canonicalized as @code{(mult (neg A) B)}, but
6852 @code{(plus (mult (neg B) C) A)} is canonicalized as
6853 @code{(minus A (mult B C))}.
6855 @cindex @code{compare}, canonicalization of
6856 @item
6857 For the @code{compare} operator, a constant is always the second operand
6858 if the first argument is a condition code register or @code{(cc0)}.
6860 @item
6861 An operand of @code{neg}, @code{not}, @code{mult}, @code{plus}, or
6862 @code{minus} is made the first operand under the same conditions as
6863 above.
6865 @item
6866 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{b})} is converted to
6867 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{a})}. Likewise with @code{geu} instead
6868 of @code{ltu}.
6870 @item
6871 @code{(minus @var{x} (const_int @var{n}))} is converted to
6872 @code{(plus @var{x} (const_int @var{-n}))}.
6874 @item
6875 Within address computations (i.e., inside @code{mem}), a left shift is
6876 converted into the appropriate multiplication by a power of two.
6878 @cindex @code{ior}, canonicalization of
6879 @cindex @code{and}, canonicalization of
6880 @cindex De Morgan's law
6881 @item
6882 De Morgan's Law is used to move bitwise negation inside a bitwise
6883 logical-and or logical-or operation.  If this results in only one
6884 operand being a @code{not} expression, it will be the first one.
6886 A machine that has an instruction that performs a bitwise logical-and of one
6887 operand with the bitwise negation of the other should specify the pattern
6888 for that instruction as
6890 @smallexample
6891 (define_insn ""
6892   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
6893         (and:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
6894                      (match_operand:@var{m} 2 @dots{})))]
6895   "@dots{}"
6896   "@dots{}")
6897 @end smallexample
6899 @noindent
6900 Similarly, a pattern for a ``NAND'' instruction should be written
6902 @smallexample
6903 (define_insn ""
6904   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
6905         (ior:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
6906                      (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 2 @dots{}))))]
6907   "@dots{}"
6908   "@dots{}")
6909 @end smallexample
6911 In both cases, it is not necessary to include patterns for the many
6912 logically equivalent RTL expressions.
6914 @cindex @code{xor}, canonicalization of
6915 @item
6916 The only possible RTL expressions involving both bitwise exclusive-or
6917 and bitwise negation are @code{(xor:@var{m} @var{x} @var{y})}
6918 and @code{(not:@var{m} (xor:@var{m} @var{x} @var{y}))}.
6920 @item
6921 The sum of three items, one of which is a constant, will only appear in
6922 the form
6924 @smallexample
6925 (plus:@var{m} (plus:@var{m} @var{x} @var{y}) @var{constant})
6926 @end smallexample
6928 @cindex @code{zero_extract}, canonicalization of
6929 @cindex @code{sign_extract}, canonicalization of
6930 @item
6931 Equality comparisons of a group of bits (usually a single bit) with zero
6932 will be written using @code{zero_extract} rather than the equivalent
6933 @code{and} or @code{sign_extract} operations.
6935 @cindex @code{mult}, canonicalization of
6936 @item
6937 @code{(sign_extend:@var{m1} (mult:@var{m2} (sign_extend:@var{m2} @var{x})
6938 (sign_extend:@var{m2} @var{y})))} is converted to @code{(mult:@var{m1}
6939 (sign_extend:@var{m1} @var{x}) (sign_extend:@var{m1} @var{y}))}, and likewise
6940 for @code{zero_extend}.
6942 @item
6943 @code{(sign_extend:@var{m1} (mult:@var{m2} (ashiftrt:@var{m2}
6944 @var{x} @var{s}) (sign_extend:@var{m2} @var{y})))} is converted
6945 to @code{(mult:@var{m1} (sign_extend:@var{m1} (ashiftrt:@var{m2}
6946 @var{x} @var{s})) (sign_extend:@var{m1} @var{y}))}, and likewise for
6947 patterns using @code{zero_extend} and @code{lshiftrt}.  If the second
6948 operand of @code{mult} is also a shift, then that is extended also.
6949 This transformation is only applied when it can be proven that the
6950 original operation had sufficient precision to prevent overflow.
6952 @end itemize
6954 Further canonicalization rules are defined in the function
6955 @code{commutative_operand_precedence} in @file{gcc/rtlanal.c}.
6957 @end ifset
6958 @ifset INTERNALS
6959 @node Expander Definitions
6960 @section Defining RTL Sequences for Code Generation
6961 @cindex expander definitions
6962 @cindex code generation RTL sequences
6963 @cindex defining RTL sequences for code generation
6965 On some target machines, some standard pattern names for RTL generation
6966 cannot be handled with single insn, but a sequence of RTL insns can
6967 represent them.  For these target machines, you can write a
6968 @code{define_expand} to specify how to generate the sequence of RTL@.
6970 @findex define_expand
6971 A @code{define_expand} is an RTL expression that looks almost like a
6972 @code{define_insn}; but, unlike the latter, a @code{define_expand} is used
6973 only for RTL generation and it can produce more than one RTL insn.
6975 A @code{define_expand} RTX has four operands:
6977 @itemize @bullet
6978 @item
6979 The name.  Each @code{define_expand} must have a name, since the only
6980 use for it is to refer to it by name.
6982 @item
6983 The RTL template.  This is a vector of RTL expressions representing
6984 a sequence of separate instructions.  Unlike @code{define_insn}, there
6985 is no implicit surrounding @code{PARALLEL}.
6987 @item
6988 The condition, a string containing a C expression.  This expression is
6989 used to express how the availability of this pattern depends on
6990 subclasses of target machine, selected by command-line options when GCC
6991 is run.  This is just like the condition of a @code{define_insn} that
6992 has a standard name.  Therefore, the condition (if present) may not
6993 depend on the data in the insn being matched, but only the
6994 target-machine-type flags.  The compiler needs to test these conditions
6995 during initialization in order to learn exactly which named instructions
6996 are available in a particular run.
6998 @item
6999 The preparation statements, a string containing zero or more C
7000 statements which are to be executed before RTL code is generated from
7001 the RTL template.
7003 Usually these statements prepare temporary registers for use as
7004 internal operands in the RTL template, but they can also generate RTL
7005 insns directly by calling routines such as @code{emit_insn}, etc.
7006 Any such insns precede the ones that come from the RTL template.
7008 @item
7009 Optionally, a vector containing the values of attributes. @xref{Insn
7010 Attributes}.
7011 @end itemize
7013 Every RTL insn emitted by a @code{define_expand} must match some
7014 @code{define_insn} in the machine description.  Otherwise, the compiler
7015 will crash when trying to generate code for the insn or trying to optimize
7018 The RTL template, in addition to controlling generation of RTL insns,
7019 also describes the operands that need to be specified when this pattern
7020 is used.  In particular, it gives a predicate for each operand.
7022 A true operand, which needs to be specified in order to generate RTL from
7023 the pattern, should be described with a @code{match_operand} in its first
7024 occurrence in the RTL template.  This enters information on the operand's
7025 predicate into the tables that record such things.  GCC uses the
7026 information to preload the operand into a register if that is required for
7027 valid RTL code.  If the operand is referred to more than once, subsequent
7028 references should use @code{match_dup}.
7030 The RTL template may also refer to internal ``operands'' which are
7031 temporary registers or labels used only within the sequence made by the
7032 @code{define_expand}.  Internal operands are substituted into the RTL
7033 template with @code{match_dup}, never with @code{match_operand}.  The
7034 values of the internal operands are not passed in as arguments by the
7035 compiler when it requests use of this pattern.  Instead, they are computed
7036 within the pattern, in the preparation statements.  These statements
7037 compute the values and store them into the appropriate elements of
7038 @code{operands} so that @code{match_dup} can find them.
7040 There are two special macros defined for use in the preparation statements:
7041 @code{DONE} and @code{FAIL}.  Use them with a following semicolon,
7042 as a statement.
7044 @table @code
7046 @findex DONE
7047 @item DONE
7048 Use the @code{DONE} macro to end RTL generation for the pattern.  The
7049 only RTL insns resulting from the pattern on this occasion will be
7050 those already emitted by explicit calls to @code{emit_insn} within the
7051 preparation statements; the RTL template will not be generated.
7053 @findex FAIL
7054 @item FAIL
7055 Make the pattern fail on this occasion.  When a pattern fails, it means
7056 that the pattern was not truly available.  The calling routines in the
7057 compiler will try other strategies for code generation using other patterns.
7059 Failure is currently supported only for binary (addition, multiplication,
7060 shifting, etc.) and bit-field (@code{extv}, @code{extzv}, and @code{insv})
7061 operations.
7062 @end table
7064 If the preparation falls through (invokes neither @code{DONE} nor
7065 @code{FAIL}), then the @code{define_expand} acts like a
7066 @code{define_insn} in that the RTL template is used to generate the
7067 insn.
7069 The RTL template is not used for matching, only for generating the
7070 initial insn list.  If the preparation statement always invokes
7071 @code{DONE} or @code{FAIL}, the RTL template may be reduced to a simple
7072 list of operands, such as this example:
7074 @smallexample
7075 @group
7076 (define_expand "addsi3"
7077   [(match_operand:SI 0 "register_operand" "")
7078    (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
7079    (match_operand:SI 2 "register_operand" "")]
7080 @end group
7081 @group
7082   ""
7083   "
7085   handle_add (operands[0], operands[1], operands[2]);
7086   DONE;
7087 @}")
7088 @end group
7089 @end smallexample
7091 Here is an example, the definition of left-shift for the SPUR chip:
7093 @smallexample
7094 @group
7095 (define_expand "ashlsi3"
7096   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
7097         (ashift:SI
7098 @end group
7099 @group
7100           (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
7101           (match_operand:SI 2 "nonmemory_operand" "")))]
7102   ""
7103   "
7104 @end group
7105 @end smallexample
7107 @smallexample
7108 @group
7110   if (GET_CODE (operands[2]) != CONST_INT
7111       || (unsigned) INTVAL (operands[2]) > 3)
7112     FAIL;
7113 @}")
7114 @end group
7115 @end smallexample
7117 @noindent
7118 This example uses @code{define_expand} so that it can generate an RTL insn
7119 for shifting when the shift-count is in the supported range of 0 to 3 but
7120 fail in other cases where machine insns aren't available.  When it fails,
7121 the compiler tries another strategy using different patterns (such as, a
7122 library call).
7124 If the compiler were able to handle nontrivial condition-strings in
7125 patterns with names, then it would be possible to use a
7126 @code{define_insn} in that case.  Here is another case (zero-extension
7127 on the 68000) which makes more use of the power of @code{define_expand}:
7129 @smallexample
7130 (define_expand "zero_extendhisi2"
7131   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "")
7132         (const_int 0))
7133    (set (strict_low_part
7134           (subreg:HI
7135             (match_dup 0)
7136             0))
7137         (match_operand:HI 1 "general_operand" ""))]
7138   ""
7139   "operands[1] = make_safe_from (operands[1], operands[0]);")
7140 @end smallexample
7142 @noindent
7143 @findex make_safe_from
7144 Here two RTL insns are generated, one to clear the entire output operand
7145 and the other to copy the input operand into its low half.  This sequence
7146 is incorrect if the input operand refers to [the old value of] the output
7147 operand, so the preparation statement makes sure this isn't so.  The
7148 function @code{make_safe_from} copies the @code{operands[1]} into a
7149 temporary register if it refers to @code{operands[0]}.  It does this
7150 by emitting another RTL insn.
7152 Finally, a third example shows the use of an internal operand.
7153 Zero-extension on the SPUR chip is done by @code{and}-ing the result
7154 against a halfword mask.  But this mask cannot be represented by a
7155 @code{const_int} because the constant value is too large to be legitimate
7156 on this machine.  So it must be copied into a register with
7157 @code{force_reg} and then the register used in the @code{and}.
7159 @smallexample
7160 (define_expand "zero_extendhisi2"
7161   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
7162         (and:SI (subreg:SI
7163                   (match_operand:HI 1 "register_operand" "")
7164                   0)
7165                 (match_dup 2)))]
7166   ""
7167   "operands[2]
7168      = force_reg (SImode, GEN_INT (65535)); ")
7169 @end smallexample
7171 @emph{Note:} If the @code{define_expand} is used to serve a
7172 standard binary or unary arithmetic operation or a bit-field operation,
7173 then the last insn it generates must not be a @code{code_label},
7174 @code{barrier} or @code{note}.  It must be an @code{insn},
7175 @code{jump_insn} or @code{call_insn}.  If you don't need a real insn
7176 at the end, emit an insn to copy the result of the operation into
7177 itself.  Such an insn will generate no code, but it can avoid problems
7178 in the compiler.
7180 @end ifset
7181 @ifset INTERNALS
7182 @node Insn Splitting
7183 @section Defining How to Split Instructions
7184 @cindex insn splitting
7185 @cindex instruction splitting
7186 @cindex splitting instructions
7188 There are two cases where you should specify how to split a pattern
7189 into multiple insns.  On machines that have instructions requiring
7190 delay slots (@pxref{Delay Slots}) or that have instructions whose
7191 output is not available for multiple cycles (@pxref{Processor pipeline
7192 description}), the compiler phases that optimize these cases need to
7193 be able to move insns into one-instruction delay slots.  However, some
7194 insns may generate more than one machine instruction.  These insns
7195 cannot be placed into a delay slot.
7197 Often you can rewrite the single insn as a list of individual insns,
7198 each corresponding to one machine instruction.  The disadvantage of
7199 doing so is that it will cause the compilation to be slower and require
7200 more space.  If the resulting insns are too complex, it may also
7201 suppress some optimizations.  The compiler splits the insn if there is a
7202 reason to believe that it might improve instruction or delay slot
7203 scheduling.
7205 The insn combiner phase also splits putative insns.  If three insns are
7206 merged into one insn with a complex expression that cannot be matched by
7207 some @code{define_insn} pattern, the combiner phase attempts to split
7208 the complex pattern into two insns that are recognized.  Usually it can
7209 break the complex pattern into two patterns by splitting out some
7210 subexpression.  However, in some other cases, such as performing an
7211 addition of a large constant in two insns on a RISC machine, the way to
7212 split the addition into two insns is machine-dependent.
7214 @findex define_split
7215 The @code{define_split} definition tells the compiler how to split a
7216 complex insn into several simpler insns.  It looks like this:
7218 @smallexample
7219 (define_split
7220   [@var{insn-pattern}]
7221   "@var{condition}"
7222   [@var{new-insn-pattern-1}
7223    @var{new-insn-pattern-2}
7224    @dots{}]
7225   "@var{preparation-statements}")
7226 @end smallexample
7228 @var{insn-pattern} is a pattern that needs to be split and
7229 @var{condition} is the final condition to be tested, as in a
7230 @code{define_insn}.  When an insn matching @var{insn-pattern} and
7231 satisfying @var{condition} is found, it is replaced in the insn list
7232 with the insns given by @var{new-insn-pattern-1},
7233 @var{new-insn-pattern-2}, etc.
7235 The @var{preparation-statements} are similar to those statements that
7236 are specified for @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
7237 and are executed before the new RTL is generated to prepare for the
7238 generated code or emit some insns whose pattern is not fixed.  Unlike
7239 those in @code{define_expand}, however, these statements must not
7240 generate any new pseudo-registers.  Once reload has completed, they also
7241 must not allocate any space in the stack frame.
7243 Patterns are matched against @var{insn-pattern} in two different
7244 circumstances.  If an insn needs to be split for delay slot scheduling
7245 or insn scheduling, the insn is already known to be valid, which means
7246 that it must have been matched by some @code{define_insn} and, if
7247 @code{reload_completed} is nonzero, is known to satisfy the constraints
7248 of that @code{define_insn}.  In that case, the new insn patterns must
7249 also be insns that are matched by some @code{define_insn} and, if
7250 @code{reload_completed} is nonzero, must also satisfy the constraints
7251 of those definitions.
7253 As an example of this usage of @code{define_split}, consider the following
7254 example from @file{a29k.md}, which splits a @code{sign_extend} from
7255 @code{HImode} to @code{SImode} into a pair of shift insns:
7257 @smallexample
7258 (define_split
7259   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
7260         (sign_extend:SI (match_operand:HI 1 "gen_reg_operand" "")))]
7261   ""
7262   [(set (match_dup 0)
7263         (ashift:SI (match_dup 1)
7264                    (const_int 16)))
7265    (set (match_dup 0)
7266         (ashiftrt:SI (match_dup 0)
7267                      (const_int 16)))]
7268   "
7269 @{ operands[1] = gen_lowpart (SImode, operands[1]); @}")
7270 @end smallexample
7272 When the combiner phase tries to split an insn pattern, it is always the
7273 case that the pattern is @emph{not} matched by any @code{define_insn}.
7274 The combiner pass first tries to split a single @code{set} expression
7275 and then the same @code{set} expression inside a @code{parallel}, but
7276 followed by a @code{clobber} of a pseudo-reg to use as a scratch
7277 register.  In these cases, the combiner expects exactly two new insn
7278 patterns to be generated.  It will verify that these patterns match some
7279 @code{define_insn} definitions, so you need not do this test in the
7280 @code{define_split} (of course, there is no point in writing a
7281 @code{define_split} that will never produce insns that match).
7283 Here is an example of this use of @code{define_split}, taken from
7284 @file{rs6000.md}:
7286 @smallexample
7287 (define_split
7288   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
7289         (plus:SI (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
7290                  (match_operand:SI 2 "non_add_cint_operand" "")))]
7291   ""
7292   [(set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 1) (match_dup 3)))
7293    (set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 0) (match_dup 4)))]
7296   int low = INTVAL (operands[2]) & 0xffff;
7297   int high = (unsigned) INTVAL (operands[2]) >> 16;
7299   if (low & 0x8000)
7300     high++, low |= 0xffff0000;
7302   operands[3] = GEN_INT (high << 16);
7303   operands[4] = GEN_INT (low);
7304 @}")
7305 @end smallexample
7307 Here the predicate @code{non_add_cint_operand} matches any
7308 @code{const_int} that is @emph{not} a valid operand of a single add
7309 insn.  The add with the smaller displacement is written so that it
7310 can be substituted into the address of a subsequent operation.
7312 An example that uses a scratch register, from the same file, generates
7313 an equality comparison of a register and a large constant:
7315 @smallexample
7316 (define_split
7317   [(set (match_operand:CC 0 "cc_reg_operand" "")
7318         (compare:CC (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
7319                     (match_operand:SI 2 "non_short_cint_operand" "")))
7320    (clobber (match_operand:SI 3 "gen_reg_operand" ""))]
7321   "find_single_use (operands[0], insn, 0)
7322    && (GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == EQ
7323        || GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == NE)"
7324   [(set (match_dup 3) (xor:SI (match_dup 1) (match_dup 4)))
7325    (set (match_dup 0) (compare:CC (match_dup 3) (match_dup 5)))]
7326   "
7328   /* @r{Get the constant we are comparing against, C, and see what it
7329      looks like sign-extended to 16 bits.  Then see what constant
7330      could be XOR'ed with C to get the sign-extended value.}  */
7332   int c = INTVAL (operands[2]);
7333   int sextc = (c << 16) >> 16;
7334   int xorv = c ^ sextc;
7336   operands[4] = GEN_INT (xorv);
7337   operands[5] = GEN_INT (sextc);
7338 @}")
7339 @end smallexample
7341 To avoid confusion, don't write a single @code{define_split} that
7342 accepts some insns that match some @code{define_insn} as well as some
7343 insns that don't.  Instead, write two separate @code{define_split}
7344 definitions, one for the insns that are valid and one for the insns that
7345 are not valid.
7347 The splitter is allowed to split jump instructions into sequence of
7348 jumps or create new jumps in while splitting non-jump instructions.  As
7349 the central flowgraph and branch prediction information needs to be updated,
7350 several restriction apply.
7352 Splitting of jump instruction into sequence that over by another jump
7353 instruction is always valid, as compiler expect identical behavior of new
7354 jump.  When new sequence contains multiple jump instructions or new labels,
7355 more assistance is needed.  Splitter is required to create only unconditional
7356 jumps, or simple conditional jump instructions.  Additionally it must attach a
7357 @code{REG_BR_PROB} note to each conditional jump.  A global variable
7358 @code{split_branch_probability} holds the probability of the original branch in case
7359 it was a simple conditional jump, @minus{}1 otherwise.  To simplify
7360 recomputing of edge frequencies, the new sequence is required to have only
7361 forward jumps to the newly created labels.
7363 @findex define_insn_and_split
7364 For the common case where the pattern of a define_split exactly matches the
7365 pattern of a define_insn, use @code{define_insn_and_split}.  It looks like
7366 this:
7368 @smallexample
7369 (define_insn_and_split
7370   [@var{insn-pattern}]
7371   "@var{condition}"
7372   "@var{output-template}"
7373   "@var{split-condition}"
7374   [@var{new-insn-pattern-1}
7375    @var{new-insn-pattern-2}
7376    @dots{}]
7377   "@var{preparation-statements}"
7378   [@var{insn-attributes}])
7380 @end smallexample
7382 @var{insn-pattern}, @var{condition}, @var{output-template}, and
7383 @var{insn-attributes} are used as in @code{define_insn}.  The
7384 @var{new-insn-pattern} vector and the @var{preparation-statements} are used as
7385 in a @code{define_split}.  The @var{split-condition} is also used as in
7386 @code{define_split}, with the additional behavior that if the condition starts
7387 with @samp{&&}, the condition used for the split will be the constructed as a
7388 logical ``and'' of the split condition with the insn condition.  For example,
7389 from i386.md:
7391 @smallexample
7392 (define_insn_and_split "zero_extendhisi2_and"
7393   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
7394      (zero_extend:SI (match_operand:HI 1 "register_operand" "0")))
7395    (clobber (reg:CC 17))]
7396   "TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size"
7397   "#"
7398   "&& reload_completed"
7399   [(parallel [(set (match_dup 0)
7400                    (and:SI (match_dup 0) (const_int 65535)))
7401               (clobber (reg:CC 17))])]
7402   ""
7403   [(set_attr "type" "alu1")])
7405 @end smallexample
7407 In this case, the actual split condition will be
7408 @samp{TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size && reload_completed}.
7410 The @code{define_insn_and_split} construction provides exactly the same
7411 functionality as two separate @code{define_insn} and @code{define_split}
7412 patterns.  It exists for compactness, and as a maintenance tool to prevent
7413 having to ensure the two patterns' templates match.
7415 @end ifset
7416 @ifset INTERNALS
7417 @node Including Patterns
7418 @section Including Patterns in Machine Descriptions.
7419 @cindex insn includes
7421 @findex include
7422 The @code{include} pattern tells the compiler tools where to
7423 look for patterns that are in files other than in the file
7424 @file{.md}.  This is used only at build time and there is no preprocessing allowed.
7426 It looks like:
7428 @smallexample
7430 (include
7431   @var{pathname})
7432 @end smallexample
7434 For example:
7436 @smallexample
7438 (include "filestuff")
7440 @end smallexample
7442 Where @var{pathname} is a string that specifies the location of the file,
7443 specifies the include file to be in @file{gcc/config/target/filestuff}.  The
7444 directory @file{gcc/config/target} is regarded as the default directory.
7447 Machine descriptions may be split up into smaller more manageable subsections
7448 and placed into subdirectories.
7450 By specifying:
7452 @smallexample
7454 (include "BOGUS/filestuff")
7456 @end smallexample
7458 the include file is specified to be in @file{gcc/config/@var{target}/BOGUS/filestuff}.
7460 Specifying an absolute path for the include file such as;
7461 @smallexample
7463 (include "/u2/BOGUS/filestuff")
7465 @end smallexample
7466 is permitted but is not encouraged.
7468 @subsection RTL Generation Tool Options for Directory Search
7469 @cindex directory options .md
7470 @cindex options, directory search
7471 @cindex search options
7473 The @option{-I@var{dir}} option specifies directories to search for machine descriptions.
7474 For example:
7476 @smallexample
7478 genrecog -I/p1/abc/proc1 -I/p2/abcd/pro2 target.md
7480 @end smallexample
7483 Add the directory @var{dir} to the head of the list of directories to be
7484 searched for header files.  This can be used to override a system machine definition
7485 file, substituting your own version, since these directories are
7486 searched before the default machine description file directories.  If you use more than
7487 one @option{-I} option, the directories are scanned in left-to-right
7488 order; the standard default directory come after.
7491 @end ifset
7492 @ifset INTERNALS
7493 @node Peephole Definitions
7494 @section Machine-Specific Peephole Optimizers
7495 @cindex peephole optimizer definitions
7496 @cindex defining peephole optimizers
7498 In addition to instruction patterns the @file{md} file may contain
7499 definitions of machine-specific peephole optimizations.
7501 The combiner does not notice certain peephole optimizations when the data
7502 flow in the program does not suggest that it should try them.  For example,
7503 sometimes two consecutive insns related in purpose can be combined even
7504 though the second one does not appear to use a register computed in the
7505 first one.  A machine-specific peephole optimizer can detect such
7506 opportunities.
7508 There are two forms of peephole definitions that may be used.  The
7509 original @code{define_peephole} is run at assembly output time to
7510 match insns and substitute assembly text.  Use of @code{define_peephole}
7511 is deprecated.
7513 A newer @code{define_peephole2} matches insns and substitutes new
7514 insns.  The @code{peephole2} pass is run after register allocation
7515 but before scheduling, which may result in much better code for
7516 targets that do scheduling.
7518 @menu
7519 * define_peephole::     RTL to Text Peephole Optimizers
7520 * define_peephole2::    RTL to RTL Peephole Optimizers
7521 @end menu
7523 @end ifset
7524 @ifset INTERNALS
7525 @node define_peephole
7526 @subsection RTL to Text Peephole Optimizers
7527 @findex define_peephole
7529 @need 1000
7530 A definition looks like this:
7532 @smallexample
7533 (define_peephole
7534   [@var{insn-pattern-1}
7535    @var{insn-pattern-2}
7536    @dots{}]
7537   "@var{condition}"
7538   "@var{template}"
7539   "@var{optional-insn-attributes}")
7540 @end smallexample
7542 @noindent
7543 The last string operand may be omitted if you are not using any
7544 machine-specific information in this machine description.  If present,
7545 it must obey the same rules as in a @code{define_insn}.
7547 In this skeleton, @var{insn-pattern-1} and so on are patterns to match
7548 consecutive insns.  The optimization applies to a sequence of insns when
7549 @var{insn-pattern-1} matches the first one, @var{insn-pattern-2} matches
7550 the next, and so on.
7552 Each of the insns matched by a peephole must also match a
7553 @code{define_insn}.  Peepholes are checked only at the last stage just
7554 before code generation, and only optionally.  Therefore, any insn which
7555 would match a peephole but no @code{define_insn} will cause a crash in code
7556 generation in an unoptimized compilation, or at various optimization
7557 stages.
7559 The operands of the insns are matched with @code{match_operands},
7560 @code{match_operator}, and @code{match_dup}, as usual.  What is not
7561 usual is that the operand numbers apply to all the insn patterns in the
7562 definition.  So, you can check for identical operands in two insns by
7563 using @code{match_operand} in one insn and @code{match_dup} in the
7564 other.
7566 The operand constraints used in @code{match_operand} patterns do not have
7567 any direct effect on the applicability of the peephole, but they will
7568 be validated afterward, so make sure your constraints are general enough
7569 to apply whenever the peephole matches.  If the peephole matches
7570 but the constraints are not satisfied, the compiler will crash.
7572 It is safe to omit constraints in all the operands of the peephole; or
7573 you can write constraints which serve as a double-check on the criteria
7574 previously tested.
7576 Once a sequence of insns matches the patterns, the @var{condition} is
7577 checked.  This is a C expression which makes the final decision whether to
7578 perform the optimization (we do so if the expression is nonzero).  If
7579 @var{condition} is omitted (in other words, the string is empty) then the
7580 optimization is applied to every sequence of insns that matches the
7581 patterns.
7583 The defined peephole optimizations are applied after register allocation
7584 is complete.  Therefore, the peephole definition can check which
7585 operands have ended up in which kinds of registers, just by looking at
7586 the operands.
7588 @findex prev_active_insn
7589 The way to refer to the operands in @var{condition} is to write
7590 @code{operands[@var{i}]} for operand number @var{i} (as matched by
7591 @code{(match_operand @var{i} @dots{})}).  Use the variable @code{insn}
7592 to refer to the last of the insns being matched; use
7593 @code{prev_active_insn} to find the preceding insns.
7595 @findex dead_or_set_p
7596 When optimizing computations with intermediate results, you can use
7597 @var{condition} to match only when the intermediate results are not used
7598 elsewhere.  Use the C expression @code{dead_or_set_p (@var{insn},
7599 @var{op})}, where @var{insn} is the insn in which you expect the value
7600 to be used for the last time (from the value of @code{insn}, together
7601 with use of @code{prev_nonnote_insn}), and @var{op} is the intermediate
7602 value (from @code{operands[@var{i}]}).
7604 Applying the optimization means replacing the sequence of insns with one
7605 new insn.  The @var{template} controls ultimate output of assembler code
7606 for this combined insn.  It works exactly like the template of a
7607 @code{define_insn}.  Operand numbers in this template are the same ones
7608 used in matching the original sequence of insns.
7610 The result of a defined peephole optimizer does not need to match any of
7611 the insn patterns in the machine description; it does not even have an
7612 opportunity to match them.  The peephole optimizer definition itself serves
7613 as the insn pattern to control how the insn is output.
7615 Defined peephole optimizers are run as assembler code is being output,
7616 so the insns they produce are never combined or rearranged in any way.
7618 Here is an example, taken from the 68000 machine description:
7620 @smallexample
7621 (define_peephole
7622   [(set (reg:SI 15) (plus:SI (reg:SI 15) (const_int 4)))
7623    (set (match_operand:DF 0 "register_operand" "=f")
7624         (match_operand:DF 1 "register_operand" "ad"))]
7625   "FP_REG_P (operands[0]) && ! FP_REG_P (operands[1])"
7627   rtx xoperands[2];
7628   xoperands[1] = gen_rtx_REG (SImode, REGNO (operands[1]) + 1);
7629 #ifdef MOTOROLA
7630   output_asm_insn ("move.l %1,(sp)", xoperands);
7631   output_asm_insn ("move.l %1,-(sp)", operands);
7632   return "fmove.d (sp)+,%0";
7633 #else
7634   output_asm_insn ("movel %1,sp@@", xoperands);
7635   output_asm_insn ("movel %1,sp@@-", operands);
7636   return "fmoved sp@@+,%0";
7637 #endif
7639 @end smallexample
7641 @need 1000
7642 The effect of this optimization is to change
7644 @smallexample
7645 @group
7646 jbsr _foobar
7647 addql #4,sp
7648 movel d1,sp@@-
7649 movel d0,sp@@-
7650 fmoved sp@@+,fp0
7651 @end group
7652 @end smallexample
7654 @noindent
7655 into
7657 @smallexample
7658 @group
7659 jbsr _foobar
7660 movel d1,sp@@
7661 movel d0,sp@@-
7662 fmoved sp@@+,fp0
7663 @end group
7664 @end smallexample
7666 @ignore
7667 @findex CC_REVERSED
7668 If a peephole matches a sequence including one or more jump insns, you must
7669 take account of the flags such as @code{CC_REVERSED} which specify that the
7670 condition codes are represented in an unusual manner.  The compiler
7671 automatically alters any ordinary conditional jumps which occur in such
7672 situations, but the compiler cannot alter jumps which have been replaced by
7673 peephole optimizations.  So it is up to you to alter the assembler code
7674 that the peephole produces.  Supply C code to write the assembler output,
7675 and in this C code check the condition code status flags and change the
7676 assembler code as appropriate.
7677 @end ignore
7679 @var{insn-pattern-1} and so on look @emph{almost} like the second
7680 operand of @code{define_insn}.  There is one important difference: the
7681 second operand of @code{define_insn} consists of one or more RTX's
7682 enclosed in square brackets.  Usually, there is only one: then the same
7683 action can be written as an element of a @code{define_peephole}.  But
7684 when there are multiple actions in a @code{define_insn}, they are
7685 implicitly enclosed in a @code{parallel}.  Then you must explicitly
7686 write the @code{parallel}, and the square brackets within it, in the
7687 @code{define_peephole}.  Thus, if an insn pattern looks like this,
7689 @smallexample
7690 (define_insn "divmodsi4"
7691   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
7692         (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
7693                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
7694    (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
7695         (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))]
7696   "TARGET_68020"
7697   "divsl%.l %2,%3:%0")
7698 @end smallexample
7700 @noindent
7701 then the way to mention this insn in a peephole is as follows:
7703 @smallexample
7704 (define_peephole
7705   [@dots{}
7706    (parallel
7707     [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
7708           (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
7709                   (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
7710      (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
7711           (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))])
7712    @dots{}]
7713   @dots{})
7714 @end smallexample
7716 @end ifset
7717 @ifset INTERNALS
7718 @node define_peephole2
7719 @subsection RTL to RTL Peephole Optimizers
7720 @findex define_peephole2
7722 The @code{define_peephole2} definition tells the compiler how to
7723 substitute one sequence of instructions for another sequence,
7724 what additional scratch registers may be needed and what their
7725 lifetimes must be.
7727 @smallexample
7728 (define_peephole2
7729   [@var{insn-pattern-1}
7730    @var{insn-pattern-2}
7731    @dots{}]
7732   "@var{condition}"
7733   [@var{new-insn-pattern-1}
7734    @var{new-insn-pattern-2}
7735    @dots{}]
7736   "@var{preparation-statements}")
7737 @end smallexample
7739 The definition is almost identical to @code{define_split}
7740 (@pxref{Insn Splitting}) except that the pattern to match is not a
7741 single instruction, but a sequence of instructions.
7743 It is possible to request additional scratch registers for use in the
7744 output template.  If appropriate registers are not free, the pattern
7745 will simply not match.
7747 @findex match_scratch
7748 @findex match_dup
7749 Scratch registers are requested with a @code{match_scratch} pattern at
7750 the top level of the input pattern.  The allocated register (initially) will
7751 be dead at the point requested within the original sequence.  If the scratch
7752 is used at more than a single point, a @code{match_dup} pattern at the
7753 top level of the input pattern marks the last position in the input sequence
7754 at which the register must be available.
7756 Here is an example from the IA-32 machine description:
7758 @smallexample
7759 (define_peephole2
7760   [(match_scratch:SI 2 "r")
7761    (parallel [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
7762                    (match_operator:SI 3 "arith_or_logical_operator"
7763                      [(match_dup 0)
7764                       (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")]))
7765               (clobber (reg:CC 17))])]
7766   "! optimize_size && ! TARGET_READ_MODIFY"
7767   [(set (match_dup 2) (match_dup 1))
7768    (parallel [(set (match_dup 0)
7769                    (match_op_dup 3 [(match_dup 0) (match_dup 2)]))
7770               (clobber (reg:CC 17))])]
7771   "")
7772 @end smallexample
7774 @noindent
7775 This pattern tries to split a load from its use in the hopes that we'll be
7776 able to schedule around the memory load latency.  It allocates a single
7777 @code{SImode} register of class @code{GENERAL_REGS} (@code{"r"}) that needs
7778 to be live only at the point just before the arithmetic.
7780 A real example requiring extended scratch lifetimes is harder to come by,
7781 so here's a silly made-up example:
7783 @smallexample
7784 (define_peephole2
7785   [(match_scratch:SI 4 "r")
7786    (set (match_operand:SI 0 "" "") (match_operand:SI 1 "" ""))
7787    (set (match_operand:SI 2 "" "") (match_dup 1))
7788    (match_dup 4)
7789    (set (match_operand:SI 3 "" "") (match_dup 1))]
7790   "/* @r{determine 1 does not overlap 0 and 2} */"
7791   [(set (match_dup 4) (match_dup 1))
7792    (set (match_dup 0) (match_dup 4))
7793    (set (match_dup 2) (match_dup 4))
7794    (set (match_dup 3) (match_dup 4))]
7795   "")
7796 @end smallexample
7798 @noindent
7799 If we had not added the @code{(match_dup 4)} in the middle of the input
7800 sequence, it might have been the case that the register we chose at the
7801 beginning of the sequence is killed by the first or second @code{set}.
7803 @end ifset
7804 @ifset INTERNALS
7805 @node Insn Attributes
7806 @section Instruction Attributes
7807 @cindex insn attributes
7808 @cindex instruction attributes
7810 In addition to describing the instruction supported by the target machine,
7811 the @file{md} file also defines a group of @dfn{attributes} and a set of
7812 values for each.  Every generated insn is assigned a value for each attribute.
7813 One possible attribute would be the effect that the insn has on the machine's
7814 condition code.  This attribute can then be used by @code{NOTICE_UPDATE_CC}
7815 to track the condition codes.
7817 @menu
7818 * Defining Attributes:: Specifying attributes and their values.
7819 * Expressions::         Valid expressions for attribute values.
7820 * Tagging Insns::       Assigning attribute values to insns.
7821 * Attr Example::        An example of assigning attributes.
7822 * Insn Lengths::        Computing the length of insns.
7823 * Constant Attributes:: Defining attributes that are constant.
7824 * Mnemonic Attribute::  Obtain the instruction mnemonic as attribute value.
7825 * Delay Slots::         Defining delay slots required for a machine.
7826 * Processor pipeline description:: Specifying information for insn scheduling.
7827 @end menu
7829 @end ifset
7830 @ifset INTERNALS
7831 @node Defining Attributes
7832 @subsection Defining Attributes and their Values
7833 @cindex defining attributes and their values
7834 @cindex attributes, defining
7836 @findex define_attr
7837 The @code{define_attr} expression is used to define each attribute required
7838 by the target machine.  It looks like:
7840 @smallexample
7841 (define_attr @var{name} @var{list-of-values} @var{default})
7842 @end smallexample
7844 @var{name} is a string specifying the name of the attribute being
7845 defined.  Some attributes are used in a special way by the rest of the
7846 compiler. The @code{enabled} attribute can be used to conditionally
7847 enable or disable insn alternatives (@pxref{Disable Insn
7848 Alternatives}). The @code{predicable} attribute, together with a
7849 suitable @code{define_cond_exec} (@pxref{Conditional Execution}), can
7850 be used to automatically generate conditional variants of instruction
7851 patterns. The @code{mnemonic} attribute can be used to check for the
7852 instruction mnemonic (@pxref{Mnemonic Attribute}).  The compiler
7853 internally uses the names @code{ce_enabled} and @code{nonce_enabled},
7854 so they should not be used elsewhere as alternative names.
7856 @var{list-of-values} is either a string that specifies a comma-separated
7857 list of values that can be assigned to the attribute, or a null string to
7858 indicate that the attribute takes numeric values.
7860 @var{default} is an attribute expression that gives the value of this
7861 attribute for insns that match patterns whose definition does not include
7862 an explicit value for this attribute.  @xref{Attr Example}, for more
7863 information on the handling of defaults.  @xref{Constant Attributes},
7864 for information on attributes that do not depend on any particular insn.
7866 @findex insn-attr.h
7867 For each defined attribute, a number of definitions are written to the
7868 @file{insn-attr.h} file.  For cases where an explicit set of values is
7869 specified for an attribute, the following are defined:
7871 @itemize @bullet
7872 @item
7873 A @samp{#define} is written for the symbol @samp{HAVE_ATTR_@var{name}}.
7875 @item
7876 An enumerated class is defined for @samp{attr_@var{name}} with
7877 elements of the form @samp{@var{upper-name}_@var{upper-value}} where
7878 the attribute name and value are first converted to uppercase.
7880 @item
7881 A function @samp{get_attr_@var{name}} is defined that is passed an insn and
7882 returns the attribute value for that insn.
7883 @end itemize
7885 For example, if the following is present in the @file{md} file:
7887 @smallexample
7888 (define_attr "type" "branch,fp,load,store,arith" @dots{})
7889 @end smallexample
7891 @noindent
7892 the following lines will be written to the file @file{insn-attr.h}.
7894 @smallexample
7895 #define HAVE_ATTR_type 1
7896 enum attr_type @{TYPE_BRANCH, TYPE_FP, TYPE_LOAD,
7897                  TYPE_STORE, TYPE_ARITH@};
7898 extern enum attr_type get_attr_type ();
7899 @end smallexample
7901 If the attribute takes numeric values, no @code{enum} type will be
7902 defined and the function to obtain the attribute's value will return
7903 @code{int}.
7905 There are attributes which are tied to a specific meaning.  These
7906 attributes are not free to use for other purposes:
7908 @table @code
7909 @item length
7910 The @code{length} attribute is used to calculate the length of emitted
7911 code chunks.  This is especially important when verifying branch
7912 distances. @xref{Insn Lengths}.
7914 @item enabled
7915 The @code{enabled} attribute can be defined to prevent certain
7916 alternatives of an insn definition from being used during code
7917 generation. @xref{Disable Insn Alternatives}.
7919 @item mnemonic
7920 The @code{mnemonic} attribute can be defined to implement instruction
7921 specific checks in e.g. the pipeline description.
7922 @xref{Mnemonic Attribute}.
7923 @end table
7925 For each of these special attributes, the corresponding
7926 @samp{HAVE_ATTR_@var{name}} @samp{#define} is also written when the
7927 attribute is not defined; in that case, it is defined as @samp{0}.
7929 @findex define_enum_attr
7930 @anchor{define_enum_attr}
7931 Another way of defining an attribute is to use:
7933 @smallexample
7934 (define_enum_attr "@var{attr}" "@var{enum}" @var{default})
7935 @end smallexample
7937 This works in just the same way as @code{define_attr}, except that
7938 the list of values is taken from a separate enumeration called
7939 @var{enum} (@pxref{define_enum}).  This form allows you to use
7940 the same list of values for several attributes without having to
7941 repeat the list each time.  For example:
7943 @smallexample
7944 (define_enum "processor" [
7945   model_a
7946   model_b
7947   @dots{}
7949 (define_enum_attr "arch" "processor"
7950   (const (symbol_ref "target_arch")))
7951 (define_enum_attr "tune" "processor"
7952   (const (symbol_ref "target_tune")))
7953 @end smallexample
7955 defines the same attributes as:
7957 @smallexample
7958 (define_attr "arch" "model_a,model_b,@dots{}"
7959   (const (symbol_ref "target_arch")))
7960 (define_attr "tune" "model_a,model_b,@dots{}"
7961   (const (symbol_ref "target_tune")))
7962 @end smallexample
7964 but without duplicating the processor list.  The second example defines two
7965 separate C enums (@code{attr_arch} and @code{attr_tune}) whereas the first
7966 defines a single C enum (@code{processor}).
7967 @end ifset
7968 @ifset INTERNALS
7969 @node Expressions
7970 @subsection Attribute Expressions
7971 @cindex attribute expressions
7973 RTL expressions used to define attributes use the codes described above
7974 plus a few specific to attribute definitions, to be discussed below.
7975 Attribute value expressions must have one of the following forms:
7977 @table @code
7978 @cindex @code{const_int} and attributes
7979 @item (const_int @var{i})
7980 The integer @var{i} specifies the value of a numeric attribute.  @var{i}
7981 must be non-negative.
7983 The value of a numeric attribute can be specified either with a
7984 @code{const_int}, or as an integer represented as a string in
7985 @code{const_string}, @code{eq_attr} (see below), @code{attr},
7986 @code{symbol_ref}, simple arithmetic expressions, and @code{set_attr}
7987 overrides on specific instructions (@pxref{Tagging Insns}).
7989 @cindex @code{const_string} and attributes
7990 @item (const_string @var{value})
7991 The string @var{value} specifies a constant attribute value.
7992 If @var{value} is specified as @samp{"*"}, it means that the default value of
7993 the attribute is to be used for the insn containing this expression.
7994 @samp{"*"} obviously cannot be used in the @var{default} expression
7995 of a @code{define_attr}.
7997 If the attribute whose value is being specified is numeric, @var{value}
7998 must be a string containing a non-negative integer (normally
7999 @code{const_int} would be used in this case).  Otherwise, it must
8000 contain one of the valid values for the attribute.
8002 @cindex @code{if_then_else} and attributes
8003 @item (if_then_else @var{test} @var{true-value} @var{false-value})
8004 @var{test} specifies an attribute test, whose format is defined below.
8005 The value of this expression is @var{true-value} if @var{test} is true,
8006 otherwise it is @var{false-value}.
8008 @cindex @code{cond} and attributes
8009 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @dots{}] @var{default})
8010 The first operand of this expression is a vector containing an even
8011 number of expressions and consisting of pairs of @var{test} and @var{value}
8012 expressions.  The value of the @code{cond} expression is that of the
8013 @var{value} corresponding to the first true @var{test} expression.  If
8014 none of the @var{test} expressions are true, the value of the @code{cond}
8015 expression is that of the @var{default} expression.
8016 @end table
8018 @var{test} expressions can have one of the following forms:
8020 @table @code
8021 @cindex @code{const_int} and attribute tests
8022 @item (const_int @var{i})
8023 This test is true if @var{i} is nonzero and false otherwise.
8025 @cindex @code{not} and attributes
8026 @cindex @code{ior} and attributes
8027 @cindex @code{and} and attributes
8028 @item (not @var{test})
8029 @itemx (ior @var{test1} @var{test2})
8030 @itemx (and @var{test1} @var{test2})
8031 These tests are true if the indicated logical function is true.
8033 @cindex @code{match_operand} and attributes
8034 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{pred} @var{constraints})
8035 This test is true if operand @var{n} of the insn whose attribute value
8036 is being determined has mode @var{m} (this part of the test is ignored
8037 if @var{m} is @code{VOIDmode}) and the function specified by the string
8038 @var{pred} returns a nonzero value when passed operand @var{n} and mode
8039 @var{m} (this part of the test is ignored if @var{pred} is the null
8040 string).
8042 The @var{constraints} operand is ignored and should be the null string.
8044 @cindex @code{match_test} and attributes
8045 @item (match_test @var{c-expr})
8046 The test is true if C expression @var{c-expr} is true.  In non-constant
8047 attributes, @var{c-expr} has access to the following variables:
8049 @table @var
8050 @item insn
8051 The rtl instruction under test.
8052 @item which_alternative
8053 The @code{define_insn} alternative that @var{insn} matches.
8054 @xref{Output Statement}.
8055 @item operands
8056 An array of @var{insn}'s rtl operands.
8057 @end table
8059 @var{c-expr} behaves like the condition in a C @code{if} statement,
8060 so there is no need to explicitly convert the expression into a boolean
8061 0 or 1 value.  For example, the following two tests are equivalent:
8063 @smallexample
8064 (match_test "x & 2")
8065 (match_test "(x & 2) != 0")
8066 @end smallexample
8068 @cindex @code{le} and attributes
8069 @cindex @code{leu} and attributes
8070 @cindex @code{lt} and attributes
8071 @cindex @code{gt} and attributes
8072 @cindex @code{gtu} and attributes
8073 @cindex @code{ge} and attributes
8074 @cindex @code{geu} and attributes
8075 @cindex @code{ne} and attributes
8076 @cindex @code{eq} and attributes
8077 @cindex @code{plus} and attributes
8078 @cindex @code{minus} and attributes
8079 @cindex @code{mult} and attributes
8080 @cindex @code{div} and attributes
8081 @cindex @code{mod} and attributes
8082 @cindex @code{abs} and attributes
8083 @cindex @code{neg} and attributes
8084 @cindex @code{ashift} and attributes
8085 @cindex @code{lshiftrt} and attributes
8086 @cindex @code{ashiftrt} and attributes
8087 @item (le @var{arith1} @var{arith2})
8088 @itemx (leu @var{arith1} @var{arith2})
8089 @itemx (lt @var{arith1} @var{arith2})
8090 @itemx (ltu @var{arith1} @var{arith2})
8091 @itemx (gt @var{arith1} @var{arith2})
8092 @itemx (gtu @var{arith1} @var{arith2})
8093 @itemx (ge @var{arith1} @var{arith2})
8094 @itemx (geu @var{arith1} @var{arith2})
8095 @itemx (ne @var{arith1} @var{arith2})
8096 @itemx (eq @var{arith1} @var{arith2})
8097 These tests are true if the indicated comparison of the two arithmetic
8098 expressions is true.  Arithmetic expressions are formed with
8099 @code{plus}, @code{minus}, @code{mult}, @code{div}, @code{mod},
8100 @code{abs}, @code{neg}, @code{and}, @code{ior}, @code{xor}, @code{not},
8101 @code{ashift}, @code{lshiftrt}, and @code{ashiftrt} expressions.
8103 @findex get_attr
8104 @code{const_int} and @code{symbol_ref} are always valid terms (@pxref{Insn
8105 Lengths},for additional forms).  @code{symbol_ref} is a string
8106 denoting a C expression that yields an @code{int} when evaluated by the
8107 @samp{get_attr_@dots{}} routine.  It should normally be a global
8108 variable.
8110 @findex eq_attr
8111 @item (eq_attr @var{name} @var{value})
8112 @var{name} is a string specifying the name of an attribute.
8114 @var{value} is a string that is either a valid value for attribute
8115 @var{name}, a comma-separated list of values, or @samp{!} followed by a
8116 value or list.  If @var{value} does not begin with a @samp{!}, this
8117 test is true if the value of the @var{name} attribute of the current
8118 insn is in the list specified by @var{value}.  If @var{value} begins
8119 with a @samp{!}, this test is true if the attribute's value is
8120 @emph{not} in the specified list.
8122 For example,
8124 @smallexample
8125 (eq_attr "type" "load,store")
8126 @end smallexample
8128 @noindent
8129 is equivalent to
8131 @smallexample
8132 (ior (eq_attr "type" "load") (eq_attr "type" "store"))
8133 @end smallexample
8135 If @var{name} specifies an attribute of @samp{alternative}, it refers to the
8136 value of the compiler variable @code{which_alternative}
8137 (@pxref{Output Statement}) and the values must be small integers.  For
8138 example,
8140 @smallexample
8141 (eq_attr "alternative" "2,3")
8142 @end smallexample
8144 @noindent
8145 is equivalent to
8147 @smallexample
8148 (ior (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 2))
8149      (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 3)))
8150 @end smallexample
8152 Note that, for most attributes, an @code{eq_attr} test is simplified in cases
8153 where the value of the attribute being tested is known for all insns matching
8154 a particular pattern.  This is by far the most common case.
8156 @findex attr_flag
8157 @item (attr_flag @var{name})
8158 The value of an @code{attr_flag} expression is true if the flag
8159 specified by @var{name} is true for the @code{insn} currently being
8160 scheduled.
8162 @var{name} is a string specifying one of a fixed set of flags to test.
8163 Test the flags @code{forward} and @code{backward} to determine the
8164 direction of a conditional branch.
8166 This example describes a conditional branch delay slot which
8167 can be nullified for forward branches that are taken (annul-true) or
8168 for backward branches which are not taken (annul-false).
8170 @smallexample
8171 (define_delay (eq_attr "type" "cbranch")
8172   [(eq_attr "in_branch_delay" "true")
8173    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
8174         (attr_flag "forward"))
8175    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
8176         (attr_flag "backward"))])
8177 @end smallexample
8179 The @code{forward} and @code{backward} flags are false if the current
8180 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
8182 @code{attr_flag} is only used during delay slot scheduling and has no
8183 meaning to other passes of the compiler.
8185 @findex attr
8186 @item (attr @var{name})
8187 The value of another attribute is returned.  This is most useful
8188 for numeric attributes, as @code{eq_attr} and @code{attr_flag}
8189 produce more efficient code for non-numeric attributes.
8190 @end table
8192 @end ifset
8193 @ifset INTERNALS
8194 @node Tagging Insns
8195 @subsection Assigning Attribute Values to Insns
8196 @cindex tagging insns
8197 @cindex assigning attribute values to insns
8199 The value assigned to an attribute of an insn is primarily determined by
8200 which pattern is matched by that insn (or which @code{define_peephole}
8201 generated it).  Every @code{define_insn} and @code{define_peephole} can
8202 have an optional last argument to specify the values of attributes for
8203 matching insns.  The value of any attribute not specified in a particular
8204 insn is set to the default value for that attribute, as specified in its
8205 @code{define_attr}.  Extensive use of default values for attributes
8206 permits the specification of the values for only one or two attributes
8207 in the definition of most insn patterns, as seen in the example in the
8208 next section.
8210 The optional last argument of @code{define_insn} and
8211 @code{define_peephole} is a vector of expressions, each of which defines
8212 the value for a single attribute.  The most general way of assigning an
8213 attribute's value is to use a @code{set} expression whose first operand is an
8214 @code{attr} expression giving the name of the attribute being set.  The
8215 second operand of the @code{set} is an attribute expression
8216 (@pxref{Expressions}) giving the value of the attribute.
8218 When the attribute value depends on the @samp{alternative} attribute
8219 (i.e., which is the applicable alternative in the constraint of the
8220 insn), the @code{set_attr_alternative} expression can be used.  It
8221 allows the specification of a vector of attribute expressions, one for
8222 each alternative.
8224 @findex set_attr
8225 When the generality of arbitrary attribute expressions is not required,
8226 the simpler @code{set_attr} expression can be used, which allows
8227 specifying a string giving either a single attribute value or a list
8228 of attribute values, one for each alternative.
8230 The form of each of the above specifications is shown below.  In each case,
8231 @var{name} is a string specifying the attribute to be set.
8233 @table @code
8234 @item (set_attr @var{name} @var{value-string})
8235 @var{value-string} is either a string giving the desired attribute value,
8236 or a string containing a comma-separated list giving the values for
8237 succeeding alternatives.  The number of elements must match the number
8238 of alternatives in the constraint of the insn pattern.
8240 Note that it may be useful to specify @samp{*} for some alternative, in
8241 which case the attribute will assume its default value for insns matching
8242 that alternative.
8244 @findex set_attr_alternative
8245 @item (set_attr_alternative @var{name} [@var{value1} @var{value2} @dots{}])
8246 Depending on the alternative of the insn, the value will be one of the
8247 specified values.  This is a shorthand for using a @code{cond} with
8248 tests on the @samp{alternative} attribute.
8250 @findex attr
8251 @item (set (attr @var{name}) @var{value})
8252 The first operand of this @code{set} must be the special RTL expression
8253 @code{attr}, whose sole operand is a string giving the name of the
8254 attribute being set.  @var{value} is the value of the attribute.
8255 @end table
8257 The following shows three different ways of representing the same
8258 attribute value specification:
8260 @smallexample
8261 (set_attr "type" "load,store,arith")
8263 (set_attr_alternative "type"
8264                       [(const_string "load") (const_string "store")
8265                        (const_string "arith")])
8267 (set (attr "type")
8268      (cond [(eq_attr "alternative" "1") (const_string "load")
8269             (eq_attr "alternative" "2") (const_string "store")]
8270            (const_string "arith")))
8271 @end smallexample
8273 @need 1000
8274 @findex define_asm_attributes
8275 The @code{define_asm_attributes} expression provides a mechanism to
8276 specify the attributes assigned to insns produced from an @code{asm}
8277 statement.  It has the form:
8279 @smallexample
8280 (define_asm_attributes [@var{attr-sets}])
8281 @end smallexample
8283 @noindent
8284 where @var{attr-sets} is specified the same as for both the
8285 @code{define_insn} and the @code{define_peephole} expressions.
8287 These values will typically be the ``worst case'' attribute values.  For
8288 example, they might indicate that the condition code will be clobbered.
8290 A specification for a @code{length} attribute is handled specially.  The
8291 way to compute the length of an @code{asm} insn is to multiply the
8292 length specified in the expression @code{define_asm_attributes} by the
8293 number of machine instructions specified in the @code{asm} statement,
8294 determined by counting the number of semicolons and newlines in the
8295 string.  Therefore, the value of the @code{length} attribute specified
8296 in a @code{define_asm_attributes} should be the maximum possible length
8297 of a single machine instruction.
8299 @end ifset
8300 @ifset INTERNALS
8301 @node Attr Example
8302 @subsection Example of Attribute Specifications
8303 @cindex attribute specifications example
8304 @cindex attribute specifications
8306 The judicious use of defaulting is important in the efficient use of
8307 insn attributes.  Typically, insns are divided into @dfn{types} and an
8308 attribute, customarily called @code{type}, is used to represent this
8309 value.  This attribute is normally used only to define the default value
8310 for other attributes.  An example will clarify this usage.
8312 Assume we have a RISC machine with a condition code and in which only
8313 full-word operations are performed in registers.  Let us assume that we
8314 can divide all insns into loads, stores, (integer) arithmetic
8315 operations, floating point operations, and branches.
8317 Here we will concern ourselves with determining the effect of an insn on
8318 the condition code and will limit ourselves to the following possible
8319 effects:  The condition code can be set unpredictably (clobbered), not
8320 be changed, be set to agree with the results of the operation, or only
8321 changed if the item previously set into the condition code has been
8322 modified.
8324 Here is part of a sample @file{md} file for such a machine:
8326 @smallexample
8327 (define_attr "type" "load,store,arith,fp,branch" (const_string "arith"))
8329 (define_attr "cc" "clobber,unchanged,set,change0"
8330              (cond [(eq_attr "type" "load")
8331                         (const_string "change0")
8332                     (eq_attr "type" "store,branch")
8333                         (const_string "unchanged")
8334                     (eq_attr "type" "arith")
8335                         (if_then_else (match_operand:SI 0 "" "")
8336                                       (const_string "set")
8337                                       (const_string "clobber"))]
8338                    (const_string "clobber")))
8340 (define_insn ""
8341   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,r,m")
8342         (match_operand:SI 1 "general_operand" "r,m,r"))]
8343   ""
8344   "@@
8345    move %0,%1
8346    load %0,%1
8347    store %0,%1"
8348   [(set_attr "type" "arith,load,store")])
8349 @end smallexample
8351 Note that we assume in the above example that arithmetic operations
8352 performed on quantities smaller than a machine word clobber the condition
8353 code since they will set the condition code to a value corresponding to the
8354 full-word result.
8356 @end ifset
8357 @ifset INTERNALS
8358 @node Insn Lengths
8359 @subsection Computing the Length of an Insn
8360 @cindex insn lengths, computing
8361 @cindex computing the length of an insn
8363 For many machines, multiple types of branch instructions are provided, each
8364 for different length branch displacements.  In most cases, the assembler
8365 will choose the correct instruction to use.  However, when the assembler
8366 cannot do so, GCC can when a special attribute, the @code{length}
8367 attribute, is defined.  This attribute must be defined to have numeric
8368 values by specifying a null string in its @code{define_attr}.
8370 In the case of the @code{length} attribute, two additional forms of
8371 arithmetic terms are allowed in test expressions:
8373 @table @code
8374 @cindex @code{match_dup} and attributes
8375 @item (match_dup @var{n})
8376 This refers to the address of operand @var{n} of the current insn, which
8377 must be a @code{label_ref}.
8379 @cindex @code{pc} and attributes
8380 @item (pc)
8381 This refers to the address of the @emph{current} insn.  It might have
8382 been more consistent with other usage to make this the address of the
8383 @emph{next} insn but this would be confusing because the length of the
8384 current insn is to be computed.
8385 @end table
8387 @cindex @code{addr_vec}, length of
8388 @cindex @code{addr_diff_vec}, length of
8389 For normal insns, the length will be determined by value of the
8390 @code{length} attribute.  In the case of @code{addr_vec} and
8391 @code{addr_diff_vec} insn patterns, the length is computed as
8392 the number of vectors multiplied by the size of each vector.
8394 Lengths are measured in addressable storage units (bytes).
8396 The following macros can be used to refine the length computation:
8398 @table @code
8399 @findex ADJUST_INSN_LENGTH
8400 @item ADJUST_INSN_LENGTH (@var{insn}, @var{length})
8401 If defined, modifies the length assigned to instruction @var{insn} as a
8402 function of the context in which it is used.  @var{length} is an lvalue
8403 that contains the initially computed length of the insn and should be
8404 updated with the correct length of the insn.
8406 This macro will normally not be required.  A case in which it is
8407 required is the ROMP@.  On this machine, the size of an @code{addr_vec}
8408 insn must be increased by two to compensate for the fact that alignment
8409 may be required.
8410 @end table
8412 @findex get_attr_length
8413 The routine that returns @code{get_attr_length} (the value of the
8414 @code{length} attribute) can be used by the output routine to
8415 determine the form of the branch instruction to be written, as the
8416 example below illustrates.
8418 As an example of the specification of variable-length branches, consider
8419 the IBM 360.  If we adopt the convention that a register will be set to
8420 the starting address of a function, we can jump to labels within 4k of
8421 the start using a four-byte instruction.  Otherwise, we need a six-byte
8422 sequence to load the address from memory and then branch to it.
8424 On such a machine, a pattern for a branch instruction might be specified
8425 as follows:
8427 @smallexample
8428 (define_insn "jump"
8429   [(set (pc)
8430         (label_ref (match_operand 0 "" "")))]
8431   ""
8433    return (get_attr_length (insn) == 4
8434            ? "b %l0" : "l r15,=a(%l0); br r15");
8436   [(set (attr "length")
8437         (if_then_else (lt (match_dup 0) (const_int 4096))
8438                       (const_int 4)
8439                       (const_int 6)))])
8440 @end smallexample
8442 @end ifset
8443 @ifset INTERNALS
8444 @node Constant Attributes
8445 @subsection Constant Attributes
8446 @cindex constant attributes
8448 A special form of @code{define_attr}, where the expression for the
8449 default value is a @code{const} expression, indicates an attribute that
8450 is constant for a given run of the compiler.  Constant attributes may be
8451 used to specify which variety of processor is used.  For example,
8453 @smallexample
8454 (define_attr "cpu" "m88100,m88110,m88000"
8455  (const
8456   (cond [(symbol_ref "TARGET_88100") (const_string "m88100")
8457          (symbol_ref "TARGET_88110") (const_string "m88110")]
8458         (const_string "m88000"))))
8460 (define_attr "memory" "fast,slow"
8461  (const
8462   (if_then_else (symbol_ref "TARGET_FAST_MEM")
8463                 (const_string "fast")
8464                 (const_string "slow"))))
8465 @end smallexample
8467 The routine generated for constant attributes has no parameters as it
8468 does not depend on any particular insn.  RTL expressions used to define
8469 the value of a constant attribute may use the @code{symbol_ref} form,
8470 but may not use either the @code{match_operand} form or @code{eq_attr}
8471 forms involving insn attributes.
8473 @end ifset
8474 @ifset INTERNALS
8475 @node Mnemonic Attribute
8476 @subsection Mnemonic Attribute
8477 @cindex mnemonic attribute
8479 The @code{mnemonic} attribute is a string type attribute holding the
8480 instruction mnemonic for an insn alternative.  The attribute values
8481 will automatically be generated by the machine description parser if
8482 there is an attribute definition in the md file:
8484 @smallexample
8485 (define_attr "mnemonic" "unknown" (const_string "unknown"))
8486 @end smallexample
8488 The default value can be freely chosen as long as it does not collide
8489 with any of the instruction mnemonics.  This value will be used
8490 whenever the machine description parser is not able to determine the
8491 mnemonic string.  This might be the case for output templates
8492 containing more than a single instruction as in
8493 @code{"mvcle\t%0,%1,0\;jo\t.-4"}.
8495 The @code{mnemonic} attribute set is not generated automatically if the
8496 instruction string is generated via C code.
8498 An existing @code{mnemonic} attribute set in an insn definition will not
8499 be overriden by the md file parser.  That way it is possible to
8500 manually set the instruction mnemonics for the cases where the md file
8501 parser fails to determine it automatically.
8503 The @code{mnemonic} attribute is useful for dealing with instruction
8504 specific properties in the pipeline description without defining
8505 additional insn attributes.
8507 @smallexample
8508 (define_attr "ooo_expanded" ""
8509   (cond [(eq_attr "mnemonic" "dlr,dsgr,d,dsgf,stam,dsgfr,dlgr")
8510          (const_int 1)]
8511         (const_int 0)))
8512 @end smallexample
8514 @end ifset
8515 @ifset INTERNALS
8516 @node Delay Slots
8517 @subsection Delay Slot Scheduling
8518 @cindex delay slots, defining
8520 The insn attribute mechanism can be used to specify the requirements for
8521 delay slots, if any, on a target machine.  An instruction is said to
8522 require a @dfn{delay slot} if some instructions that are physically
8523 after the instruction are executed as if they were located before it.
8524 Classic examples are branch and call instructions, which often execute
8525 the following instruction before the branch or call is performed.
8527 On some machines, conditional branch instructions can optionally
8528 @dfn{annul} instructions in the delay slot.  This means that the
8529 instruction will not be executed for certain branch outcomes.  Both
8530 instructions that annul if the branch is true and instructions that
8531 annul if the branch is false are supported.
8533 Delay slot scheduling differs from instruction scheduling in that
8534 determining whether an instruction needs a delay slot is dependent only
8535 on the type of instruction being generated, not on data flow between the
8536 instructions.  See the next section for a discussion of data-dependent
8537 instruction scheduling.
8539 @findex define_delay
8540 The requirement of an insn needing one or more delay slots is indicated
8541 via the @code{define_delay} expression.  It has the following form:
8543 @smallexample
8544 (define_delay @var{test}
8545               [@var{delay-1} @var{annul-true-1} @var{annul-false-1}
8546                @var{delay-2} @var{annul-true-2} @var{annul-false-2}
8547                @dots{}])
8548 @end smallexample
8550 @var{test} is an attribute test that indicates whether this
8551 @code{define_delay} applies to a particular insn.  If so, the number of
8552 required delay slots is determined by the length of the vector specified
8553 as the second argument.  An insn placed in delay slot @var{n} must
8554 satisfy attribute test @var{delay-n}.  @var{annul-true-n} is an
8555 attribute test that specifies which insns may be annulled if the branch
8556 is true.  Similarly, @var{annul-false-n} specifies which insns in the
8557 delay slot may be annulled if the branch is false.  If annulling is not
8558 supported for that delay slot, @code{(nil)} should be coded.
8560 For example, in the common case where branch and call insns require
8561 a single delay slot, which may contain any insn other than a branch or
8562 call, the following would be placed in the @file{md} file:
8564 @smallexample
8565 (define_delay (eq_attr "type" "branch,call")
8566               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
8567 @end smallexample
8569 Multiple @code{define_delay} expressions may be specified.  In this
8570 case, each such expression specifies different delay slot requirements
8571 and there must be no insn for which tests in two @code{define_delay}
8572 expressions are both true.
8574 For example, if we have a machine that requires one delay slot for branches
8575 but two for calls,  no delay slot can contain a branch or call insn,
8576 and any valid insn in the delay slot for the branch can be annulled if the
8577 branch is true, we might represent this as follows:
8579 @smallexample
8580 (define_delay (eq_attr "type" "branch")
8581    [(eq_attr "type" "!branch,call")
8582     (eq_attr "type" "!branch,call")
8583     (nil)])
8585 (define_delay (eq_attr "type" "call")
8586               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)
8587                (eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
8588 @end smallexample
8589 @c the above is *still* too long.  --mew 4feb93
8591 @end ifset
8592 @ifset INTERNALS
8593 @node Processor pipeline description
8594 @subsection Specifying processor pipeline description
8595 @cindex processor pipeline description
8596 @cindex processor functional units
8597 @cindex instruction latency time
8598 @cindex interlock delays
8599 @cindex data dependence delays
8600 @cindex reservation delays
8601 @cindex pipeline hazard recognizer
8602 @cindex automaton based pipeline description
8603 @cindex regular expressions
8604 @cindex deterministic finite state automaton
8605 @cindex automaton based scheduler
8606 @cindex RISC
8607 @cindex VLIW
8609 To achieve better performance, most modern processors
8610 (super-pipelined, superscalar @acronym{RISC}, and @acronym{VLIW}
8611 processors) have many @dfn{functional units} on which several
8612 instructions can be executed simultaneously.  An instruction starts
8613 execution if its issue conditions are satisfied.  If not, the
8614 instruction is stalled until its conditions are satisfied.  Such
8615 @dfn{interlock (pipeline) delay} causes interruption of the fetching
8616 of successor instructions (or demands nop instructions, e.g.@: for some
8617 MIPS processors).
8619 There are two major kinds of interlock delays in modern processors.
8620 The first one is a data dependence delay determining @dfn{instruction
8621 latency time}.  The instruction execution is not started until all
8622 source data have been evaluated by prior instructions (there are more
8623 complex cases when the instruction execution starts even when the data
8624 are not available but will be ready in given time after the
8625 instruction execution start).  Taking the data dependence delays into
8626 account is simple.  The data dependence (true, output, and
8627 anti-dependence) delay between two instructions is given by a
8628 constant.  In most cases this approach is adequate.  The second kind
8629 of interlock delays is a reservation delay.  The reservation delay
8630 means that two instructions under execution will be in need of shared
8631 processors resources, i.e.@: buses, internal registers, and/or
8632 functional units, which are reserved for some time.  Taking this kind
8633 of delay into account is complex especially for modern @acronym{RISC}
8634 processors.
8636 The task of exploiting more processor parallelism is solved by an
8637 instruction scheduler.  For a better solution to this problem, the
8638 instruction scheduler has to have an adequate description of the
8639 processor parallelism (or @dfn{pipeline description}).  GCC
8640 machine descriptions describe processor parallelism and functional
8641 unit reservations for groups of instructions with the aid of
8642 @dfn{regular expressions}.
8644 The GCC instruction scheduler uses a @dfn{pipeline hazard recognizer} to
8645 figure out the possibility of the instruction issue by the processor
8646 on a given simulated processor cycle.  The pipeline hazard recognizer is
8647 automatically generated from the processor pipeline description.  The
8648 pipeline hazard recognizer generated from the machine description
8649 is based on a deterministic finite state automaton (@acronym{DFA}):
8650 the instruction issue is possible if there is a transition from one
8651 automaton state to another one.  This algorithm is very fast, and
8652 furthermore, its speed is not dependent on processor
8653 complexity@footnote{However, the size of the automaton depends on
8654 processor complexity.  To limit this effect, machine descriptions
8655 can split orthogonal parts of the machine description among several
8656 automata: but then, since each of these must be stepped independently,
8657 this does cause a small decrease in the algorithm's performance.}.
8659 @cindex automaton based pipeline description
8660 The rest of this section describes the directives that constitute
8661 an automaton-based processor pipeline description.  The order of
8662 these constructions within the machine description file is not
8663 important.
8665 @findex define_automaton
8666 @cindex pipeline hazard recognizer
8667 The following optional construction describes names of automata
8668 generated and used for the pipeline hazards recognition.  Sometimes
8669 the generated finite state automaton used by the pipeline hazard
8670 recognizer is large.  If we use more than one automaton and bind functional
8671 units to the automata, the total size of the automata is usually
8672 less than the size of the single automaton.  If there is no one such
8673 construction, only one finite state automaton is generated.
8675 @smallexample
8676 (define_automaton @var{automata-names})
8677 @end smallexample
8679 @var{automata-names} is a string giving names of the automata.  The
8680 names are separated by commas.  All the automata should have unique names.
8681 The automaton name is used in the constructions @code{define_cpu_unit} and
8682 @code{define_query_cpu_unit}.
8684 @findex define_cpu_unit
8685 @cindex processor functional units
8686 Each processor functional unit used in the description of instruction
8687 reservations should be described by the following construction.
8689 @smallexample
8690 (define_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
8691 @end smallexample
8693 @var{unit-names} is a string giving the names of the functional units
8694 separated by commas.  Don't use name @samp{nothing}, it is reserved
8695 for other goals.
8697 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
8698 which the unit is bound.  The automaton should be described in
8699 construction @code{define_automaton}.  You should give
8700 @dfn{automaton-name}, if there is a defined automaton.
8702 The assignment of units to automata are constrained by the uses of the
8703 units in insn reservations.  The most important constraint is: if a
8704 unit reservation is present on a particular cycle of an alternative
8705 for an insn reservation, then some unit from the same automaton must
8706 be present on the same cycle for the other alternatives of the insn
8707 reservation.  The rest of the constraints are mentioned in the
8708 description of the subsequent constructions.
8710 @findex define_query_cpu_unit
8711 @cindex querying function unit reservations
8712 The following construction describes CPU functional units analogously
8713 to @code{define_cpu_unit}.  The reservation of such units can be
8714 queried for an automaton state.  The instruction scheduler never
8715 queries reservation of functional units for given automaton state.  So
8716 as a rule, you don't need this construction.  This construction could
8717 be used for future code generation goals (e.g.@: to generate
8718 @acronym{VLIW} insn templates).
8720 @smallexample
8721 (define_query_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
8722 @end smallexample
8724 @var{unit-names} is a string giving names of the functional units
8725 separated by commas.
8727 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
8728 which the unit is bound.
8730 @findex define_insn_reservation
8731 @cindex instruction latency time
8732 @cindex regular expressions
8733 @cindex data bypass
8734 The following construction is the major one to describe pipeline
8735 characteristics of an instruction.
8737 @smallexample
8738 (define_insn_reservation @var{insn-name} @var{default_latency}
8739                          @var{condition} @var{regexp})
8740 @end smallexample
8742 @var{default_latency} is a number giving latency time of the
8743 instruction.  There is an important difference between the old
8744 description and the automaton based pipeline description.  The latency
8745 time is used for all dependencies when we use the old description.  In
8746 the automaton based pipeline description, the given latency time is only
8747 used for true dependencies.  The cost of anti-dependencies is always
8748 zero and the cost of output dependencies is the difference between
8749 latency times of the producing and consuming insns (if the difference
8750 is negative, the cost is considered to be zero).  You can always
8751 change the default costs for any description by using the target hook
8752 @code{TARGET_SCHED_ADJUST_COST} (@pxref{Scheduling}).
8754 @var{insn-name} is a string giving the internal name of the insn.  The
8755 internal names are used in constructions @code{define_bypass} and in
8756 the automaton description file generated for debugging.  The internal
8757 name has nothing in common with the names in @code{define_insn}.  It is a
8758 good practice to use insn classes described in the processor manual.
8760 @var{condition} defines what RTL insns are described by this
8761 construction.  You should remember that you will be in trouble if
8762 @var{condition} for two or more different
8763 @code{define_insn_reservation} constructions is TRUE for an insn.  In
8764 this case what reservation will be used for the insn is not defined.
8765 Such cases are not checked during generation of the pipeline hazards
8766 recognizer because in general recognizing that two conditions may have
8767 the same value is quite difficult (especially if the conditions
8768 contain @code{symbol_ref}).  It is also not checked during the
8769 pipeline hazard recognizer work because it would slow down the
8770 recognizer considerably.
8772 @var{regexp} is a string describing the reservation of the cpu's functional
8773 units by the instruction.  The reservations are described by a regular
8774 expression according to the following syntax:
8776 @smallexample
8777        regexp = regexp "," oneof
8778               | oneof
8780        oneof = oneof "|" allof
8781              | allof
8783        allof = allof "+" repeat
8784              | repeat
8786        repeat = element "*" number
8787               | element
8789        element = cpu_function_unit_name
8790                | reservation_name
8791                | result_name
8792                | "nothing"
8793                | "(" regexp ")"
8794 @end smallexample
8796 @itemize @bullet
8797 @item
8798 @samp{,} is used for describing the start of the next cycle in
8799 the reservation.
8801 @item
8802 @samp{|} is used for describing a reservation described by the first
8803 regular expression @strong{or} a reservation described by the second
8804 regular expression @strong{or} etc.
8806 @item
8807 @samp{+} is used for describing a reservation described by the first
8808 regular expression @strong{and} a reservation described by the
8809 second regular expression @strong{and} etc.
8811 @item
8812 @samp{*} is used for convenience and simply means a sequence in which
8813 the regular expression are repeated @var{number} times with cycle
8814 advancing (see @samp{,}).
8816 @item
8817 @samp{cpu_function_unit_name} denotes reservation of the named
8818 functional unit.
8820 @item
8821 @samp{reservation_name} --- see description of construction
8822 @samp{define_reservation}.
8824 @item
8825 @samp{nothing} denotes no unit reservations.
8826 @end itemize
8828 @findex define_reservation
8829 Sometimes unit reservations for different insns contain common parts.
8830 In such case, you can simplify the pipeline description by describing
8831 the common part by the following construction
8833 @smallexample
8834 (define_reservation @var{reservation-name} @var{regexp})
8835 @end smallexample
8837 @var{reservation-name} is a string giving name of @var{regexp}.
8838 Functional unit names and reservation names are in the same name
8839 space.  So the reservation names should be different from the
8840 functional unit names and can not be the reserved name @samp{nothing}.
8842 @findex define_bypass
8843 @cindex instruction latency time
8844 @cindex data bypass
8845 The following construction is used to describe exceptions in the
8846 latency time for given instruction pair.  This is so called bypasses.
8848 @smallexample
8849 (define_bypass @var{number} @var{out_insn_names} @var{in_insn_names}
8850                [@var{guard}])
8851 @end smallexample
8853 @var{number} defines when the result generated by the instructions
8854 given in string @var{out_insn_names} will be ready for the
8855 instructions given in string @var{in_insn_names}.  Each of these
8856 strings is a comma-separated list of filename-style globs and
8857 they refer to the names of @code{define_insn_reservation}s.
8858 For example:
8859 @smallexample
8860 (define_bypass 1 "cpu1_load_*, cpu1_store_*" "cpu1_load_*")
8861 @end smallexample
8862 defines a bypass between instructions that start with
8863 @samp{cpu1_load_} or @samp{cpu1_store_} and those that start with
8864 @samp{cpu1_load_}.
8866 @var{guard} is an optional string giving the name of a C function which
8867 defines an additional guard for the bypass.  The function will get the
8868 two insns as parameters.  If the function returns zero the bypass will
8869 be ignored for this case.  The additional guard is necessary to
8870 recognize complicated bypasses, e.g.@: when the consumer is only an address
8871 of insn @samp{store} (not a stored value).
8873 If there are more one bypass with the same output and input insns, the
8874 chosen bypass is the first bypass with a guard in description whose
8875 guard function returns nonzero.  If there is no such bypass, then
8876 bypass without the guard function is chosen.
8878 @findex exclusion_set
8879 @findex presence_set
8880 @findex final_presence_set
8881 @findex absence_set
8882 @findex final_absence_set
8883 @cindex VLIW
8884 @cindex RISC
8885 The following five constructions are usually used to describe
8886 @acronym{VLIW} processors, or more precisely, to describe a placement
8887 of small instructions into @acronym{VLIW} instruction slots.  They
8888 can be used for @acronym{RISC} processors, too.
8890 @smallexample
8891 (exclusion_set @var{unit-names} @var{unit-names})
8892 (presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
8893 (final_presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
8894 (absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
8895 (final_absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
8896 @end smallexample
8898 @var{unit-names} is a string giving names of functional units
8899 separated by commas.
8901 @var{patterns} is a string giving patterns of functional units
8902 separated by comma.  Currently pattern is one unit or units
8903 separated by white-spaces.
8905 The first construction (@samp{exclusion_set}) means that each
8906 functional unit in the first string can not be reserved simultaneously
8907 with a unit whose name is in the second string and vice versa.  For
8908 example, the construction is useful for describing processors
8909 (e.g.@: some SPARC processors) with a fully pipelined floating point
8910 functional unit which can execute simultaneously only single floating
8911 point insns or only double floating point insns.
8913 The second construction (@samp{presence_set}) means that each
8914 functional unit in the first string can not be reserved unless at
8915 least one of pattern of units whose names are in the second string is
8916 reserved.  This is an asymmetric relation.  For example, it is useful
8917 for description that @acronym{VLIW} @samp{slot1} is reserved after
8918 @samp{slot0} reservation.  We could describe it by the following
8919 construction
8921 @smallexample
8922 (presence_set "slot1" "slot0")
8923 @end smallexample
8925 Or @samp{slot1} is reserved only after @samp{slot0} and unit @samp{b0}
8926 reservation.  In this case we could write
8928 @smallexample
8929 (presence_set "slot1" "slot0 b0")
8930 @end smallexample
8932 The third construction (@samp{final_presence_set}) is analogous to
8933 @samp{presence_set}.  The difference between them is when checking is
8934 done.  When an instruction is issued in given automaton state
8935 reflecting all current and planned unit reservations, the automaton
8936 state is changed.  The first state is a source state, the second one
8937 is a result state.  Checking for @samp{presence_set} is done on the
8938 source state reservation, checking for @samp{final_presence_set} is
8939 done on the result reservation.  This construction is useful to
8940 describe a reservation which is actually two subsequent reservations.
8941 For example, if we use
8943 @smallexample
8944 (presence_set "slot1" "slot0")
8945 @end smallexample
8947 the following insn will be never issued (because @samp{slot1} requires
8948 @samp{slot0} which is absent in the source state).
8950 @smallexample
8951 (define_reservation "insn_and_nop" "slot0 + slot1")
8952 @end smallexample
8954 but it can be issued if we use analogous @samp{final_presence_set}.
8956 The forth construction (@samp{absence_set}) means that each functional
8957 unit in the first string can be reserved only if each pattern of units
8958 whose names are in the second string is not reserved.  This is an
8959 asymmetric relation (actually @samp{exclusion_set} is analogous to
8960 this one but it is symmetric).  For example it might be useful in a
8961 @acronym{VLIW} description to say that @samp{slot0} cannot be reserved
8962 after either @samp{slot1} or @samp{slot2} have been reserved.  This
8963 can be described as:
8965 @smallexample
8966 (absence_set "slot0" "slot1, slot2")
8967 @end smallexample
8969 Or @samp{slot2} can not be reserved if @samp{slot0} and unit @samp{b0}
8970 are reserved or @samp{slot1} and unit @samp{b1} are reserved.  In
8971 this case we could write
8973 @smallexample
8974 (absence_set "slot2" "slot0 b0, slot1 b1")
8975 @end smallexample
8977 All functional units mentioned in a set should belong to the same
8978 automaton.
8980 The last construction (@samp{final_absence_set}) is analogous to
8981 @samp{absence_set} but checking is done on the result (state)
8982 reservation.  See comments for @samp{final_presence_set}.
8984 @findex automata_option
8985 @cindex deterministic finite state automaton
8986 @cindex nondeterministic finite state automaton
8987 @cindex finite state automaton minimization
8988 You can control the generator of the pipeline hazard recognizer with
8989 the following construction.
8991 @smallexample
8992 (automata_option @var{options})
8993 @end smallexample
8995 @var{options} is a string giving options which affect the generated
8996 code.  Currently there are the following options:
8998 @itemize @bullet
8999 @item
9000 @dfn{no-minimization} makes no minimization of the automaton.  This is
9001 only worth to do when we are debugging the description and need to
9002 look more accurately at reservations of states.
9004 @item
9005 @dfn{time} means printing time statistics about the generation of
9006 automata.
9008 @item
9009 @dfn{stats} means printing statistics about the generated automata
9010 such as the number of DFA states, NDFA states and arcs.
9012 @item
9013 @dfn{v} means a generation of the file describing the result automata.
9014 The file has suffix @samp{.dfa} and can be used for the description
9015 verification and debugging.
9017 @item
9018 @dfn{w} means a generation of warning instead of error for
9019 non-critical errors.
9021 @item
9022 @dfn{no-comb-vect} prevents the automaton generator from generating
9023 two data structures and comparing them for space efficiency.  Using
9024 a comb vector to represent transitions may be better, but it can be
9025 very expensive to construct.  This option is useful if the build
9026 process spends an unacceptably long time in genautomata.
9028 @item
9029 @dfn{ndfa} makes nondeterministic finite state automata.  This affects
9030 the treatment of operator @samp{|} in the regular expressions.  The
9031 usual treatment of the operator is to try the first alternative and,
9032 if the reservation is not possible, the second alternative.  The
9033 nondeterministic treatment means trying all alternatives, some of them
9034 may be rejected by reservations in the subsequent insns.
9036 @item
9037 @dfn{collapse-ndfa} modifies the behaviour of the generator when
9038 producing an automaton.  An additional state transition to collapse a
9039 nondeterministic @acronym{NDFA} state to a deterministic @acronym{DFA}
9040 state is generated.  It can be triggered by passing @code{const0_rtx} to
9041 state_transition.  In such an automaton, cycle advance transitions are
9042 available only for these collapsed states.  This option is useful for
9043 ports that want to use the @code{ndfa} option, but also want to use
9044 @code{define_query_cpu_unit} to assign units to insns issued in a cycle.
9046 @item
9047 @dfn{progress} means output of a progress bar showing how many states
9048 were generated so far for automaton being processed.  This is useful
9049 during debugging a @acronym{DFA} description.  If you see too many
9050 generated states, you could interrupt the generator of the pipeline
9051 hazard recognizer and try to figure out a reason for generation of the
9052 huge automaton.
9053 @end itemize
9055 As an example, consider a superscalar @acronym{RISC} machine which can
9056 issue three insns (two integer insns and one floating point insn) on
9057 the cycle but can finish only two insns.  To describe this, we define
9058 the following functional units.
9060 @smallexample
9061 (define_cpu_unit "i0_pipeline, i1_pipeline, f_pipeline")
9062 (define_cpu_unit "port0, port1")
9063 @end smallexample
9065 All simple integer insns can be executed in any integer pipeline and
9066 their result is ready in two cycles.  The simple integer insns are
9067 issued into the first pipeline unless it is reserved, otherwise they
9068 are issued into the second pipeline.  Integer division and
9069 multiplication insns can be executed only in the second integer
9070 pipeline and their results are ready correspondingly in 8 and 4
9071 cycles.  The integer division is not pipelined, i.e.@: the subsequent
9072 integer division insn can not be issued until the current division
9073 insn finished.  Floating point insns are fully pipelined and their
9074 results are ready in 3 cycles.  Where the result of a floating point
9075 insn is used by an integer insn, an additional delay of one cycle is
9076 incurred.  To describe all of this we could specify
9078 @smallexample
9079 (define_cpu_unit "div")
9081 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
9082                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), (port0 | port1)")
9084 (define_insn_reservation "mult" 4 (eq_attr "type" "mult")
9085                          "i1_pipeline, nothing*2, (port0 | port1)")
9087 (define_insn_reservation "div" 8 (eq_attr "type" "div")
9088                          "i1_pipeline, div*7, div + (port0 | port1)")
9090 (define_insn_reservation "float" 3 (eq_attr "type" "float")
9091                          "f_pipeline, nothing, (port0 | port1))
9093 (define_bypass 4 "float" "simple,mult,div")
9094 @end smallexample
9096 To simplify the description we could describe the following reservation
9098 @smallexample
9099 (define_reservation "finish" "port0|port1")
9100 @end smallexample
9102 and use it in all @code{define_insn_reservation} as in the following
9103 construction
9105 @smallexample
9106 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
9107                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), finish")
9108 @end smallexample
9111 @end ifset
9112 @ifset INTERNALS
9113 @node Conditional Execution
9114 @section Conditional Execution
9115 @cindex conditional execution
9116 @cindex predication
9118 A number of architectures provide for some form of conditional
9119 execution, or predication.  The hallmark of this feature is the
9120 ability to nullify most of the instructions in the instruction set.
9121 When the instruction set is large and not entirely symmetric, it
9122 can be quite tedious to describe these forms directly in the
9123 @file{.md} file.  An alternative is the @code{define_cond_exec} template.
9125 @findex define_cond_exec
9126 @smallexample
9127 (define_cond_exec
9128   [@var{predicate-pattern}]
9129   "@var{condition}"
9130   "@var{output-template}"
9131   "@var{optional-insn-attribues}")
9132 @end smallexample
9134 @var{predicate-pattern} is the condition that must be true for the
9135 insn to be executed at runtime and should match a relational operator.
9136 One can use @code{match_operator} to match several relational operators
9137 at once.  Any @code{match_operand} operands must have no more than one
9138 alternative.
9140 @var{condition} is a C expression that must be true for the generated
9141 pattern to match.
9143 @findex current_insn_predicate
9144 @var{output-template} is a string similar to the @code{define_insn}
9145 output template (@pxref{Output Template}), except that the @samp{*}
9146 and @samp{@@} special cases do not apply.  This is only useful if the
9147 assembly text for the predicate is a simple prefix to the main insn.
9148 In order to handle the general case, there is a global variable
9149 @code{current_insn_predicate} that will contain the entire predicate
9150 if the current insn is predicated, and will otherwise be @code{NULL}.
9152 @var{optional-insn-attributes} is an optional vector of attributes that gets
9153 appended to the insn attributes of the produced cond_exec rtx. It can
9154 be used to add some distinguishing attribute to cond_exec rtxs produced
9155 that way. An example usage would be to use this attribute in conjunction
9156 with attributes on the main pattern to disable particular alternatives under
9157 certain conditions.
9159 When @code{define_cond_exec} is used, an implicit reference to
9160 the @code{predicable} instruction attribute is made.
9161 @xref{Insn Attributes}.  This attribute must be a boolean (i.e.@: have
9162 exactly two elements in its @var{list-of-values}), with the possible
9163 values being @code{no} and @code{yes}.  The default and all uses in
9164 the insns must be a simple constant, not a complex expressions.  It
9165 may, however, depend on the alternative, by using a comma-separated
9166 list of values.  If that is the case, the port should also define an
9167 @code{enabled} attribute (@pxref{Disable Insn Alternatives}), which
9168 should also allow only @code{no} and @code{yes} as its values.
9170 For each @code{define_insn} for which the @code{predicable}
9171 attribute is true, a new @code{define_insn} pattern will be
9172 generated that matches a predicated version of the instruction.
9173 For example,
9175 @smallexample
9176 (define_insn "addsi"
9177   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
9178         (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9179                  (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9180   "@var{test1}"
9181   "add %2,%1,%0")
9183 (define_cond_exec
9184   [(ne (match_operand:CC 0 "register_operand" "c")
9185        (const_int 0))]
9186   "@var{test2}"
9187   "(%0)")
9188 @end smallexample
9190 @noindent
9191 generates a new pattern
9193 @smallexample
9194 (define_insn ""
9195   [(cond_exec
9196      (ne (match_operand:CC 3 "register_operand" "c") (const_int 0))
9197      (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
9198           (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9199                    (match_operand:SI 2 "register_operand" "r"))))]
9200   "(@var{test2}) && (@var{test1})"
9201   "(%3) add %2,%1,%0")
9202 @end smallexample
9204 @end ifset
9205 @ifset INTERNALS
9206 @node Define Subst
9207 @section RTL Templates Transformations
9208 @cindex define_subst
9210 For some hardware architectures there are common cases when the RTL
9211 templates for the instructions can be derived from the other RTL
9212 templates using simple transformations.  E.g., @file{i386.md} contains
9213 an RTL template for the ordinary @code{sub} instruction---
9214 @code{*subsi_1}, and for the @code{sub} instruction with subsequent
9215 zero-extension---@code{*subsi_1_zext}.  Such cases can be easily
9216 implemented by a single meta-template capable of generating a modified
9217 case based on the initial one:
9219 @findex define_subst
9220 @smallexample
9221 (define_subst "@var{name}"
9222   [@var{input-template}]
9223   "@var{condition}"
9224   [@var{output-template}])
9225 @end smallexample
9226 @var{input-template} is a pattern describing the source RTL template,
9227 which will be transformed.
9229 @var{condition} is a C expression that is conjunct with the condition
9230 from the input-template to generate a condition to be used in the
9231 output-template.
9233 @var{output-template} is a pattern that will be used in the resulting
9234 template.
9236 @code{define_subst} mechanism is tightly coupled with the notion of the
9237 subst attribute (@pxref{Subst Iterators}).  The use of
9238 @code{define_subst} is triggered by a reference to a subst attribute in
9239 the transforming RTL template.  This reference initiates duplication of
9240 the source RTL template and substitution of the attributes with their
9241 values.  The source RTL template is left unchanged, while the copy is
9242 transformed by @code{define_subst}.  This transformation can fail in the
9243 case when the source RTL template is not matched against the
9244 input-template of the @code{define_subst}.  In such case the copy is
9245 deleted.
9247 @code{define_subst} can be used only in @code{define_insn} and
9248 @code{define_expand}, it cannot be used in other expressions (e.g. in
9249 @code{define_insn_and_split}).
9251 @menu
9252 * Define Subst Example::            Example of @code{define_subst} work.
9253 * Define Subst Pattern Matching::   Process of template comparison.
9254 * Define Subst Output Template::    Generation of output template.
9255 @end menu
9257 @node Define Subst Example
9258 @subsection @code{define_subst} Example
9259 @cindex define_subst
9261 To illustrate how @code{define_subst} works, let us examine a simple
9262 template transformation.
9264 Suppose there are two kinds of instructions: one that touches flags and
9265 the other that does not.  The instructions of the second type could be
9266 generated with the following @code{define_subst}:
9268 @smallexample
9269 (define_subst "add_clobber_subst"
9270   [(set (match_operand:SI 0 "" "")
9271         (match_operand:SI 1 "" ""))]
9272   ""
9273   [(set (match_dup 0)
9274         (match_dup 1))
9275    (clobber (reg:CC FLAGS_REG))]
9276 @end smallexample
9278 This @code{define_subst} can be applied to any RTL pattern containing
9279 @code{set} of mode SI and generates a copy with clobber when it is
9280 applied.
9282 Assume there is an RTL template for a @code{max} instruction to be used
9283 in @code{define_subst} mentioned above:
9285 @smallexample
9286 (define_insn "maxsi"
9287   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9288         (max:SI
9289           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9290           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9291   ""
9292   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9293  [@dots{}])
9294 @end smallexample
9296 To mark the RTL template for @code{define_subst} application,
9297 subst-attributes are used.  They should be declared in advance:
9299 @smallexample
9300 (define_subst_attr "add_clobber_name" "add_clobber_subst" "_noclobber" "_clobber")
9301 @end smallexample
9303 Here @samp{add_clobber_name} is the attribute name,
9304 @samp{add_clobber_subst} is the name of the corresponding
9305 @code{define_subst}, the third argument (@samp{_noclobber}) is the
9306 attribute value that would be substituted into the unchanged version of
9307 the source RTL template, and the last argument (@samp{_clobber}) is the
9308 value that would be substituted into the second, transformed,
9309 version of the RTL template.
9311 Once the subst-attribute has been defined, it should be used in RTL
9312 templates which need to be processed by the @code{define_subst}.  So,
9313 the original RTL template should be changed:
9315 @smallexample
9316 (define_insn "maxsi<add_clobber_name>"
9317   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9318         (max:SI
9319           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9320           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9321   ""
9322   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9323  [@dots{}])
9324 @end smallexample
9326 The result of the @code{define_subst} usage would look like the following:
9328 @smallexample
9329 (define_insn "maxsi_noclobber"
9330   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9331         (max:SI
9332           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9333           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9334   ""
9335   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9336  [@dots{}])
9337 (define_insn "maxsi_clobber"
9338   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9339         (max:SI
9340           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9341           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))
9342    (clobber (reg:CC FLAGS_REG))]
9343   ""
9344   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9345  [@dots{}])
9346 @end smallexample
9348 @node Define Subst Pattern Matching
9349 @subsection Pattern Matching in @code{define_subst}
9350 @cindex define_subst
9352 All expressions, allowed in @code{define_insn} or @code{define_expand},
9353 are allowed in the input-template of @code{define_subst}, except
9354 @code{match_par_dup}, @code{match_scratch}, @code{match_parallel}. The
9355 meanings of expressions in the input-template were changed:
9357 @code{match_operand} matches any expression (possibly, a subtree in
9358 RTL-template), if modes of the @code{match_operand} and this expression
9359 are the same, or mode of the @code{match_operand} is @code{VOIDmode}, or
9360 this expression is @code{match_dup}, @code{match_op_dup}.  If the
9361 expression is @code{match_operand} too, and predicate of
9362 @code{match_operand} from the input pattern is not empty, then the
9363 predicates are compared.  That can be used for more accurate filtering
9364 of accepted RTL-templates.
9366 @code{match_operator} matches common operators (like @code{plus},
9367 @code{minus}), @code{unspec}, @code{unspec_volatile} operators and
9368 @code{match_operator}s from the original pattern if the modes match and
9369 @code{match_operator} from the input pattern has the same number of
9370 operands as the operator from the original pattern.
9372 @node Define Subst Output Template
9373 @subsection Generation of output template in @code{define_subst}
9374 @cindex define_subst
9376 If all necessary checks for @code{define_subst} application pass, a new
9377 RTL-pattern, based on the output-template, is created to replace the old
9378 template.  Like in input-patterns, meanings of some RTL expressions are
9379 changed when they are used in output-patterns of a @code{define_subst}.
9380 Thus, @code{match_dup} is used for copying the whole expression from the
9381 original pattern, which matched corresponding @code{match_operand} from
9382 the input pattern.
9384 @code{match_dup N} is used in the output template to be replaced with
9385 the expression from the original pattern, which matched
9386 @code{match_operand N} from the input pattern.  As a consequence,
9387 @code{match_dup} cannot be used to point to @code{match_operand}s from
9388 the output pattern, it should always refer to a @code{match_operand}
9389 from the input pattern.
9391 In the output template one can refer to the expressions from the
9392 original pattern and create new ones.  For instance, some operands could
9393 be added by means of standard @code{match_operand}.
9395 After replacing @code{match_dup} with some RTL-subtree from the original
9396 pattern, it could happen that several @code{match_operand}s in the
9397 output pattern have the same indexes.  It is unknown, how many and what
9398 indexes would be used in the expression which would replace
9399 @code{match_dup}, so such conflicts in indexes are inevitable.  To
9400 overcome this issue, @code{match_operands} and @code{match_operators},
9401 which were introduced into the output pattern, are renumerated when all
9402 @code{match_dup}s are replaced.
9404 Number of alternatives in @code{match_operand}s introduced into the
9405 output template @code{M} could differ from the number of alternatives in
9406 the original pattern @code{N}, so in the resultant pattern there would
9407 be @code{N*M} alternatives.  Thus, constraints from the original pattern
9408 would be duplicated @code{N} times, constraints from the output pattern
9409 would be duplicated @code{M} times, producing all possible combinations.
9410 @end ifset
9412 @ifset INTERNALS
9413 @node Constant Definitions
9414 @section Constant Definitions
9415 @cindex constant definitions
9416 @findex define_constants
9418 Using literal constants inside instruction patterns reduces legibility and
9419 can be a maintenance problem.
9421 To overcome this problem, you may use the @code{define_constants}
9422 expression.  It contains a vector of name-value pairs.  From that
9423 point on, wherever any of the names appears in the MD file, it is as
9424 if the corresponding value had been written instead.  You may use
9425 @code{define_constants} multiple times; each appearance adds more
9426 constants to the table.  It is an error to redefine a constant with
9427 a different value.
9429 To come back to the a29k load multiple example, instead of
9431 @smallexample
9432 (define_insn ""
9433   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
9434      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
9435            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
9436       (use (reg:SI 179))
9437       (clobber (reg:SI 179))])]
9438   ""
9439   "loadm 0,0,%1,%2")
9440 @end smallexample
9442 You could write:
9444 @smallexample
9445 (define_constants [
9446     (R_BP 177)
9447     (R_FC 178)
9448     (R_CR 179)
9449     (R_Q  180)
9452 (define_insn ""
9453   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
9454      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
9455            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
9456       (use (reg:SI R_CR))
9457       (clobber (reg:SI R_CR))])]
9458   ""
9459   "loadm 0,0,%1,%2")
9460 @end smallexample
9462 The constants that are defined with a define_constant are also output
9463 in the insn-codes.h header file as #defines.
9465 @cindex enumerations
9466 @findex define_c_enum
9467 You can also use the machine description file to define enumerations.
9468 Like the constants defined by @code{define_constant}, these enumerations
9469 are visible to both the machine description file and the main C code.
9471 The syntax is as follows:
9473 @smallexample
9474 (define_c_enum "@var{name}" [
9475   @var{value0}
9476   @var{value1}
9477   @dots{}
9478   @var{valuen}
9480 @end smallexample
9482 This definition causes the equivalent of the following C code to appear
9483 in @file{insn-constants.h}:
9485 @smallexample
9486 enum @var{name} @{
9487   @var{value0} = 0,
9488   @var{value1} = 1,
9489   @dots{}
9490   @var{valuen} = @var{n}
9492 #define NUM_@var{cname}_VALUES (@var{n} + 1)
9493 @end smallexample
9495 where @var{cname} is the capitalized form of @var{name}.
9496 It also makes each @var{valuei} available in the machine description
9497 file, just as if it had been declared with:
9499 @smallexample
9500 (define_constants [(@var{valuei} @var{i})])
9501 @end smallexample
9503 Each @var{valuei} is usually an upper-case identifier and usually
9504 begins with @var{cname}.
9506 You can split the enumeration definition into as many statements as
9507 you like.  The above example is directly equivalent to:
9509 @smallexample
9510 (define_c_enum "@var{name}" [@var{value0}])
9511 (define_c_enum "@var{name}" [@var{value1}])
9512 @dots{}
9513 (define_c_enum "@var{name}" [@var{valuen}])
9514 @end smallexample
9516 Splitting the enumeration helps to improve the modularity of each
9517 individual @code{.md} file.  For example, if a port defines its
9518 synchronization instructions in a separate @file{sync.md} file,
9519 it is convenient to define all synchronization-specific enumeration
9520 values in @file{sync.md} rather than in the main @file{.md} file.
9522 Some enumeration names have special significance to GCC:
9524 @table @code
9525 @item unspecv
9526 @findex unspec_volatile
9527 If an enumeration called @code{unspecv} is defined, GCC will use it
9528 when printing out @code{unspec_volatile} expressions.  For example:
9530 @smallexample
9531 (define_c_enum "unspecv" [
9532   UNSPECV_BLOCKAGE
9534 @end smallexample
9536 causes GCC to print @samp{(unspec_volatile @dots{} 0)} as:
9538 @smallexample
9539 (unspec_volatile ... UNSPECV_BLOCKAGE)
9540 @end smallexample
9542 @item unspec
9543 @findex unspec
9544 If an enumeration called @code{unspec} is defined, GCC will use
9545 it when printing out @code{unspec} expressions.  GCC will also use
9546 it when printing out @code{unspec_volatile} expressions unless an
9547 @code{unspecv} enumeration is also defined.  You can therefore
9548 decide whether to keep separate enumerations for volatile and
9549 non-volatile expressions or whether to use the same enumeration
9550 for both.
9551 @end table
9553 @findex define_enum
9554 @anchor{define_enum}
9555 Another way of defining an enumeration is to use @code{define_enum}:
9557 @smallexample
9558 (define_enum "@var{name}" [
9559   @var{value0}
9560   @var{value1}
9561   @dots{}
9562   @var{valuen}
9564 @end smallexample
9566 This directive implies:
9568 @smallexample
9569 (define_c_enum "@var{name}" [
9570   @var{cname}_@var{cvalue0}
9571   @var{cname}_@var{cvalue1}
9572   @dots{}
9573   @var{cname}_@var{cvaluen}
9575 @end smallexample
9577 @findex define_enum_attr
9578 where @var{cvaluei} is the capitalized form of @var{valuei}.
9579 However, unlike @code{define_c_enum}, the enumerations defined
9580 by @code{define_enum} can be used in attribute specifications
9581 (@pxref{define_enum_attr}).
9582 @end ifset
9583 @ifset INTERNALS
9584 @node Iterators
9585 @section Iterators
9586 @cindex iterators in @file{.md} files
9588 Ports often need to define similar patterns for more than one machine
9589 mode or for more than one rtx code.  GCC provides some simple iterator
9590 facilities to make this process easier.
9592 @menu
9593 * Mode Iterators::         Generating variations of patterns for different modes.
9594 * Code Iterators::         Doing the same for codes.
9595 * Int Iterators::          Doing the same for integers.
9596 * Subst Iterators::        Generating variations of patterns for define_subst.
9597 @end menu
9599 @node Mode Iterators
9600 @subsection Mode Iterators
9601 @cindex mode iterators in @file{.md} files
9603 Ports often need to define similar patterns for two or more different modes.
9604 For example:
9606 @itemize @bullet
9607 @item
9608 If a processor has hardware support for both single and double
9609 floating-point arithmetic, the @code{SFmode} patterns tend to be
9610 very similar to the @code{DFmode} ones.
9612 @item
9613 If a port uses @code{SImode} pointers in one configuration and
9614 @code{DImode} pointers in another, it will usually have very similar
9615 @code{SImode} and @code{DImode} patterns for manipulating pointers.
9616 @end itemize
9618 Mode iterators allow several patterns to be instantiated from one
9619 @file{.md} file template.  They can be used with any type of
9620 rtx-based construct, such as a @code{define_insn},
9621 @code{define_split}, or @code{define_peephole2}.
9623 @menu
9624 * Defining Mode Iterators:: Defining a new mode iterator.
9625 * Substitutions::           Combining mode iterators with substitutions
9626 * Examples::                Examples
9627 @end menu
9629 @node Defining Mode Iterators
9630 @subsubsection Defining Mode Iterators
9631 @findex define_mode_iterator
9633 The syntax for defining a mode iterator is:
9635 @smallexample
9636 (define_mode_iterator @var{name} [(@var{mode1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{moden} "@var{condn}")])
9637 @end smallexample
9639 This allows subsequent @file{.md} file constructs to use the mode suffix
9640 @code{:@var{name}}.  Every construct that does so will be expanded
9641 @var{n} times, once with every use of @code{:@var{name}} replaced by
9642 @code{:@var{mode1}}, once with every use replaced by @code{:@var{mode2}},
9643 and so on.  In the expansion for a particular @var{modei}, every
9644 C condition will also require that @var{condi} be true.
9646 For example:
9648 @smallexample
9649 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
9650 @end smallexample
9652 defines a new mode suffix @code{:P}.  Every construct that uses
9653 @code{:P} will be expanded twice, once with every @code{:P} replaced
9654 by @code{:SI} and once with every @code{:P} replaced by @code{:DI}.
9655 The @code{:SI} version will only apply if @code{Pmode == SImode} and
9656 the @code{:DI} version will only apply if @code{Pmode == DImode}.
9658 As with other @file{.md} conditions, an empty string is treated
9659 as ``always true''.  @code{(@var{mode} "")} can also be abbreviated
9660 to @code{@var{mode}}.  For example:
9662 @smallexample
9663 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
9664 @end smallexample
9666 means that the @code{:DI} expansion only applies if @code{TARGET_64BIT}
9667 but that the @code{:SI} expansion has no such constraint.
9669 Iterators are applied in the order they are defined.  This can be
9670 significant if two iterators are used in a construct that requires
9671 substitutions.  @xref{Substitutions}.
9673 @node Substitutions
9674 @subsubsection Substitution in Mode Iterators
9675 @findex define_mode_attr
9677 If an @file{.md} file construct uses mode iterators, each version of the
9678 construct will often need slightly different strings or modes.  For
9679 example:
9681 @itemize @bullet
9682 @item
9683 When a @code{define_expand} defines several @code{add@var{m}3} patterns
9684 (@pxref{Standard Names}), each expander will need to use the
9685 appropriate mode name for @var{m}.
9687 @item
9688 When a @code{define_insn} defines several instruction patterns,
9689 each instruction will often use a different assembler mnemonic.
9691 @item
9692 When a @code{define_insn} requires operands with different modes,
9693 using an iterator for one of the operand modes usually requires a specific
9694 mode for the other operand(s).
9695 @end itemize
9697 GCC supports such variations through a system of ``mode attributes''.
9698 There are two standard attributes: @code{mode}, which is the name of
9699 the mode in lower case, and @code{MODE}, which is the same thing in
9700 upper case.  You can define other attributes using:
9702 @smallexample
9703 (define_mode_attr @var{name} [(@var{mode1} "@var{value1}") @dots{} (@var{moden} "@var{valuen}")])
9704 @end smallexample
9706 where @var{name} is the name of the attribute and @var{valuei}
9707 is the value associated with @var{modei}.
9709 When GCC replaces some @var{:iterator} with @var{:mode}, it will scan
9710 each string and mode in the pattern for sequences of the form
9711 @code{<@var{iterator}:@var{attr}>}, where @var{attr} is the name of a
9712 mode attribute.  If the attribute is defined for @var{mode}, the whole
9713 @code{<@dots{}>} sequence will be replaced by the appropriate attribute
9714 value.
9716 For example, suppose an @file{.md} file has:
9718 @smallexample
9719 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
9720 (define_mode_attr load [(SI "lw") (DI "ld")])
9721 @end smallexample
9723 If one of the patterns that uses @code{:P} contains the string
9724 @code{"<P:load>\t%0,%1"}, the @code{SI} version of that pattern
9725 will use @code{"lw\t%0,%1"} and the @code{DI} version will use
9726 @code{"ld\t%0,%1"}.
9728 Here is an example of using an attribute for a mode:
9730 @smallexample
9731 (define_mode_iterator LONG [SI DI])
9732 (define_mode_attr SHORT [(SI "HI") (DI "SI")])
9733 (define_insn @dots{}
9734   (sign_extend:LONG (match_operand:<LONG:SHORT> @dots{})) @dots{})
9735 @end smallexample
9737 The @code{@var{iterator}:} prefix may be omitted, in which case the
9738 substitution will be attempted for every iterator expansion.
9740 @node Examples
9741 @subsubsection Mode Iterator Examples
9743 Here is an example from the MIPS port.  It defines the following
9744 modes and attributes (among others):
9746 @smallexample
9747 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
9748 (define_mode_attr d [(SI "") (DI "d")])
9749 @end smallexample
9751 and uses the following template to define both @code{subsi3}
9752 and @code{subdi3}:
9754 @smallexample
9755 (define_insn "sub<mode>3"
9756   [(set (match_operand:GPR 0 "register_operand" "=d")
9757         (minus:GPR (match_operand:GPR 1 "register_operand" "d")
9758                    (match_operand:GPR 2 "register_operand" "d")))]
9759   ""
9760   "<d>subu\t%0,%1,%2"
9761   [(set_attr "type" "arith")
9762    (set_attr "mode" "<MODE>")])
9763 @end smallexample
9765 This is exactly equivalent to:
9767 @smallexample
9768 (define_insn "subsi3"
9769   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=d")
9770         (minus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "d")
9771                   (match_operand:SI 2 "register_operand" "d")))]
9772   ""
9773   "subu\t%0,%1,%2"
9774   [(set_attr "type" "arith")
9775    (set_attr "mode" "SI")])
9777 (define_insn "subdi3"
9778   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
9779         (minus:DI (match_operand:DI 1 "register_operand" "d")
9780                   (match_operand:DI 2 "register_operand" "d")))]
9781   ""
9782   "dsubu\t%0,%1,%2"
9783   [(set_attr "type" "arith")
9784    (set_attr "mode" "DI")])
9785 @end smallexample
9787 @node Code Iterators
9788 @subsection Code Iterators
9789 @cindex code iterators in @file{.md} files
9790 @findex define_code_iterator
9791 @findex define_code_attr
9793 Code iterators operate in a similar way to mode iterators.  @xref{Mode Iterators}.
9795 The construct:
9797 @smallexample
9798 (define_code_iterator @var{name} [(@var{code1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{coden} "@var{condn}")])
9799 @end smallexample
9801 defines a pseudo rtx code @var{name} that can be instantiated as
9802 @var{codei} if condition @var{condi} is true.  Each @var{codei}
9803 must have the same rtx format.  @xref{RTL Classes}.
9805 As with mode iterators, each pattern that uses @var{name} will be
9806 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
9807 @var{code1}, once with all uses replaced by @var{code2}, and so on.
9808 @xref{Defining Mode Iterators}.
9810 It is possible to define attributes for codes as well as for modes.
9811 There are two standard code attributes: @code{code}, the name of the
9812 code in lower case, and @code{CODE}, the name of the code in upper case.
9813 Other attributes are defined using:
9815 @smallexample
9816 (define_code_attr @var{name} [(@var{code1} "@var{value1}") @dots{} (@var{coden} "@var{valuen}")])
9817 @end smallexample
9819 Here's an example of code iterators in action, taken from the MIPS port:
9821 @smallexample
9822 (define_code_iterator any_cond [unordered ordered unlt unge uneq ltgt unle ungt
9823                                 eq ne gt ge lt le gtu geu ltu leu])
9825 (define_expand "b<code>"
9826   [(set (pc)
9827         (if_then_else (any_cond:CC (cc0)
9828                                    (const_int 0))
9829                       (label_ref (match_operand 0 ""))
9830                       (pc)))]
9831   ""
9833   gen_conditional_branch (operands, <CODE>);
9834   DONE;
9836 @end smallexample
9838 This is equivalent to:
9840 @smallexample
9841 (define_expand "bunordered"
9842   [(set (pc)
9843         (if_then_else (unordered:CC (cc0)
9844                                     (const_int 0))
9845                       (label_ref (match_operand 0 ""))
9846                       (pc)))]
9847   ""
9849   gen_conditional_branch (operands, UNORDERED);
9850   DONE;
9853 (define_expand "bordered"
9854   [(set (pc)
9855         (if_then_else (ordered:CC (cc0)
9856                                   (const_int 0))
9857                       (label_ref (match_operand 0 ""))
9858                       (pc)))]
9859   ""
9861   gen_conditional_branch (operands, ORDERED);
9862   DONE;
9865 @dots{}
9866 @end smallexample
9868 @node Int Iterators
9869 @subsection Int Iterators
9870 @cindex int iterators in @file{.md} files
9871 @findex define_int_iterator
9872 @findex define_int_attr
9874 Int iterators operate in a similar way to code iterators.  @xref{Code Iterators}.
9876 The construct:
9878 @smallexample
9879 (define_int_iterator @var{name} [(@var{int1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{intn} "@var{condn}")])
9880 @end smallexample
9882 defines a pseudo integer constant @var{name} that can be instantiated as
9883 @var{inti} if condition @var{condi} is true.  Each @var{int}
9884 must have the same rtx format.  @xref{RTL Classes}. Int iterators can appear
9885 in only those rtx fields that have 'i' as the specifier. This means that
9886 each @var{int} has to be a constant defined using define_constant or
9887 define_c_enum.
9889 As with mode and code iterators, each pattern that uses @var{name} will be
9890 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
9891 @var{int1}, once with all uses replaced by @var{int2}, and so on.
9892 @xref{Defining Mode Iterators}.
9894 It is possible to define attributes for ints as well as for codes and modes.
9895 Attributes are defined using:
9897 @smallexample
9898 (define_int_attr @var{name} [(@var{int1} "@var{value1}") @dots{} (@var{intn} "@var{valuen}")])
9899 @end smallexample
9901 Here's an example of int iterators in action, taken from the ARM port:
9903 @smallexample
9904 (define_int_iterator QABSNEG [UNSPEC_VQABS UNSPEC_VQNEG])
9906 (define_int_attr absneg [(UNSPEC_VQABS "abs") (UNSPEC_VQNEG "neg")])
9908 (define_insn "neon_vq<absneg><mode>"
9909   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
9910         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
9911                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
9912                       QABSNEG))]
9913   "TARGET_NEON"
9914   "vq<absneg>.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
9915   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
9918 @end smallexample
9920 This is equivalent to:
9922 @smallexample
9923 (define_insn "neon_vqabs<mode>"
9924   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
9925         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
9926                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
9927                       UNSPEC_VQABS))]
9928   "TARGET_NEON"
9929   "vqabs.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
9930   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
9933 (define_insn "neon_vqneg<mode>"
9934   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
9935         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
9936                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
9937                       UNSPEC_VQNEG))]
9938   "TARGET_NEON"
9939   "vqneg.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
9940   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
9943 @end smallexample
9945 @node Subst Iterators
9946 @subsection Subst Iterators
9947 @cindex subst iterators in @file{.md} files
9948 @findex define_subst
9949 @findex define_subst_attr
9951 Subst iterators are special type of iterators with the following
9952 restrictions: they could not be declared explicitly, they always have
9953 only two values, and they do not have explicit dedicated name.
9954 Subst-iterators are triggered only when corresponding subst-attribute is
9955 used in RTL-pattern.
9957 Subst iterators transform templates in the following way: the templates
9958 are duplicated, the subst-attributes in these templates are replaced
9959 with the corresponding values, and a new attribute is implicitly added
9960 to the given @code{define_insn}/@code{define_expand}.  The name of the
9961 added attribute matches the name of @code{define_subst}.  Such
9962 attributes are declared implicitly, and it is not allowed to have a
9963 @code{define_attr} named as a @code{define_subst}.
9965 Each subst iterator is linked to a @code{define_subst}.  It is declared
9966 implicitly by the first appearance of the corresponding
9967 @code{define_subst_attr}, and it is not allowed to define it explicitly.
9969 Declarations of subst-attributes have the following syntax:
9971 @findex define_subst_attr
9972 @smallexample
9973 (define_subst_attr "@var{name}"
9974   "@var{subst-name}"
9975   "@var{no-subst-value}"
9976   "@var{subst-applied-value}")
9977 @end smallexample
9979 @var{name} is a string with which the given subst-attribute could be
9980 referred to.
9982 @var{subst-name} shows which @code{define_subst} should be applied to an
9983 RTL-template if the given subst-attribute is present in the
9984 RTL-template.
9986 @var{no-subst-value} is a value with which subst-attribute would be
9987 replaced in the first copy of the original RTL-template.
9989 @var{subst-applied-value} is a value with which subst-attribute would be
9990 replaced in the second copy of the original RTL-template.
9992 @end ifset