2016-01-29 Vladimir Makarov <vmakarov@redhat.com>
[official-gcc.git] / gcc / doc / md.texi
blob864824f2f0dbb0440317a81848d9aff0414bc6f2
1 @c Copyright (C) 1988-2016 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 A @code{define_insn} expression is used to define instruction patterns
109 to which insns may be matched.  A @code{define_insn} expression contains
110 an incomplete RTL expression, with pieces to be filled in later, operand
111 constraints that restrict how the pieces can be filled in, and an output
112 template or C code to generate the assembler output.
114 A @code{define_insn} is an RTL expression containing four or five operands:
116 @enumerate
117 @item
118 An optional name.  The presence of a name indicate that this instruction
119 pattern can perform a certain standard job for the RTL-generation
120 pass of the compiler.  This pass knows certain names and will use
121 the instruction patterns with those names, if the names are defined
122 in the machine description.
124 The absence of a name is indicated by writing an empty string
125 where the name should go.  Nameless instruction patterns are never
126 used for generating RTL code, but they may permit several simpler insns
127 to be combined later on.
129 Names that are not thus known and used in RTL-generation have no
130 effect; they are equivalent to no name at all.
132 For the purpose of debugging the compiler, you may also specify a
133 name beginning with the @samp{*} character.  Such a name is used only
134 for identifying the instruction in RTL dumps; it is equivalent to having
135 a nameless pattern for all other purposes.  Names beginning with the
136 @samp{*} character are not required to be unique.
138 @item
139 The @dfn{RTL template}: This is a vector of incomplete RTL expressions
140 which describe the semantics of the instruction (@pxref{RTL Template}).
141 It is incomplete because it may contain @code{match_operand},
142 @code{match_operator}, and @code{match_dup} expressions that stand for
143 operands of the instruction.
145 If the vector has multiple elements, the RTL template is treated as a
146 @code{parallel} expression.
148 @item
149 @cindex pattern conditions
150 @cindex conditions, in patterns
151 The condition: This is a string which contains a C expression.  When the
152 compiler attempts to match RTL against a pattern, the condition is
153 evaluated.  If the condition evaluates to @code{true}, the match is
154 permitted.  The condition may be an empty string, which is treated
155 as always @code{true}.
157 @cindex named patterns and conditions
158 For a named pattern, the condition may not depend on the data in the
159 insn being matched, but only the target-machine-type flags.  The compiler
160 needs to test these conditions during initialization in order to learn
161 exactly which named instructions are available in a particular run.
163 @findex operands
164 For nameless patterns, the condition is applied only when matching an
165 individual insn, and only after the insn has matched the pattern's
166 recognition template.  The insn's operands may be found in the vector
167 @code{operands}.
169 For an insn where the condition has once matched, it
170 cannot later be used to control register allocation by excluding
171 certain register or value combinations.
173 @item
174 The @dfn{output template} or @dfn{output statement}: This is either
175 a string, or a fragment of C code which returns a string.
177 When simple substitution isn't general enough, you can specify a piece
178 of C code to compute the output.  @xref{Output Statement}.
180 @item
181 The @dfn{insn attributes}: This is an optional vector containing the values of
182 attributes for insns matching this pattern (@pxref{Insn Attributes}).
183 @end enumerate
185 @node Example
186 @section Example of @code{define_insn}
187 @cindex @code{define_insn} example
189 Here is an example of an instruction pattern, taken from the machine
190 description for the 68000/68020.
192 @smallexample
193 (define_insn "tstsi"
194   [(set (cc0)
195         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
196   ""
197   "*
199   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
200     return \"tstl %0\";
201   return \"cmpl #0,%0\";
202 @}")
203 @end smallexample
205 @noindent
206 This can also be written using braced strings:
208 @smallexample
209 (define_insn "tstsi"
210   [(set (cc0)
211         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
212   ""
214   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
215     return "tstl %0";
216   return "cmpl #0,%0";
218 @end smallexample
220 This describes an instruction which sets the condition codes based on the
221 value of a general operand.  It has no condition, so any insn with an RTL
222 description of the form shown may be matched to this pattern.  The name
223 @samp{tstsi} means ``test a @code{SImode} value'' and tells the RTL
224 generation pass that, when it is necessary to test such a value, an insn
225 to do so can be constructed using this pattern.
227 The output control string is a piece of C code which chooses which
228 output template to return based on the kind of operand and the specific
229 type of CPU for which code is being generated.
231 @samp{"rm"} is an operand constraint.  Its meaning is explained below.
233 @node RTL Template
234 @section RTL Template
235 @cindex RTL insn template
236 @cindex generating insns
237 @cindex insns, generating
238 @cindex recognizing insns
239 @cindex insns, recognizing
241 The RTL template is used to define which insns match the particular pattern
242 and how to find their operands.  For named patterns, the RTL template also
243 says how to construct an insn from specified operands.
245 Construction involves substituting specified operands into a copy of the
246 template.  Matching involves determining the values that serve as the
247 operands in the insn being matched.  Both of these activities are
248 controlled by special expression types that direct matching and
249 substitution of the operands.
251 @table @code
252 @findex match_operand
253 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{predicate} @var{constraint})
254 This expression is a placeholder for operand number @var{n} of
255 the insn.  When constructing an insn, operand number @var{n}
256 will be substituted at this point.  When matching an insn, whatever
257 appears at this position in the insn will be taken as operand
258 number @var{n}; but it must satisfy @var{predicate} or this instruction
259 pattern will not match at all.
261 Operand numbers must be chosen consecutively counting from zero in
262 each instruction pattern.  There may be only one @code{match_operand}
263 expression in the pattern for each operand number.  Usually operands
264 are numbered in the order of appearance in @code{match_operand}
265 expressions.  In the case of a @code{define_expand}, any operand numbers
266 used only in @code{match_dup} expressions have higher values than all
267 other operand numbers.
269 @var{predicate} is a string that is the name of a function that
270 accepts two arguments, an expression and a machine mode.
271 @xref{Predicates}.  During matching, the function will be called with
272 the putative operand as the expression and @var{m} as the mode
273 argument (if @var{m} is not specified, @code{VOIDmode} will be used,
274 which normally causes @var{predicate} to accept any mode).  If it
275 returns zero, this instruction pattern fails to match.
276 @var{predicate} may be an empty string; then it means no test is to be
277 done on the operand, so anything which occurs in this position is
278 valid.
280 Most of the time, @var{predicate} will reject modes other than @var{m}---but
281 not always.  For example, the predicate @code{address_operand} uses
282 @var{m} as the mode of memory ref that the address should be valid for.
283 Many predicates accept @code{const_int} nodes even though their mode is
284 @code{VOIDmode}.
286 @var{constraint} controls reloading and the choice of the best register
287 class to use for a value, as explained later (@pxref{Constraints}).
288 If the constraint would be an empty string, it can be omitted.
290 People are often unclear on the difference between the constraint and the
291 predicate.  The predicate helps decide whether a given insn matches the
292 pattern.  The constraint plays no role in this decision; instead, it
293 controls various decisions in the case of an insn which does match.
295 @findex match_scratch
296 @item (match_scratch:@var{m} @var{n} @var{constraint})
297 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}
298 and indicates that operand must be a @code{scratch} or @code{reg}
299 expression.
301 When matching patterns, this is equivalent to
303 @smallexample
304 (match_operand:@var{m} @var{n} "scratch_operand" @var{constraint})
305 @end smallexample
307 but, when generating RTL, it produces a (@code{scratch}:@var{m})
308 expression.
310 If the last few expressions in a @code{parallel} are @code{clobber}
311 expressions whose operands are either a hard register or
312 @code{match_scratch}, the combiner can add or delete them when
313 necessary.  @xref{Side Effects}.
315 @findex match_dup
316 @item (match_dup @var{n})
317 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}.
318 It is used when the operand needs to appear more than once in the
319 insn.
321 In construction, @code{match_dup} acts just like @code{match_operand}:
322 the operand is substituted into the insn being constructed.  But in
323 matching, @code{match_dup} behaves differently.  It assumes that operand
324 number @var{n} has already been determined by a @code{match_operand}
325 appearing earlier in the recognition template, and it matches only an
326 identical-looking expression.
328 Note that @code{match_dup} should not be used to tell the compiler that
329 a particular register is being used for two operands (example:
330 @code{add} that adds one register to another; the second register is
331 both an input operand and the output operand).  Use a matching
332 constraint (@pxref{Simple Constraints}) for those.  @code{match_dup} is for the cases where one
333 operand is used in two places in the template, such as an instruction
334 that computes both a quotient and a remainder, where the opcode takes
335 two input operands but the RTL template has to refer to each of those
336 twice; once for the quotient pattern and once for the remainder pattern.
338 @findex match_operator
339 @item (match_operator:@var{m} @var{n} @var{predicate} [@var{operands}@dots{}])
340 This pattern is a kind of placeholder for a variable RTL expression
341 code.
343 When constructing an insn, it stands for an RTL expression whose
344 expression code is taken from that of operand @var{n}, and whose
345 operands are constructed from the patterns @var{operands}.
347 When matching an expression, it matches an expression if the function
348 @var{predicate} returns nonzero on that expression @emph{and} the
349 patterns @var{operands} match the operands of the expression.
351 Suppose that the function @code{commutative_operator} is defined as
352 follows, to match any expression whose operator is one of the
353 commutative arithmetic operators of RTL and whose mode is @var{mode}:
355 @smallexample
357 commutative_integer_operator (x, mode)
358      rtx x;
359      machine_mode mode;
361   enum rtx_code code = GET_CODE (x);
362   if (GET_MODE (x) != mode)
363     return 0;
364   return (GET_RTX_CLASS (code) == RTX_COMM_ARITH
365           || code == EQ || code == NE);
367 @end smallexample
369 Then the following pattern will match any RTL expression consisting
370 of a commutative operator applied to two general operands:
372 @smallexample
373 (match_operator:SI 3 "commutative_operator"
374   [(match_operand:SI 1 "general_operand" "g")
375    (match_operand:SI 2 "general_operand" "g")])
376 @end smallexample
378 Here the vector @code{[@var{operands}@dots{}]} contains two patterns
379 because the expressions to be matched all contain two operands.
381 When this pattern does match, the two operands of the commutative
382 operator are recorded as operands 1 and 2 of the insn.  (This is done
383 by the two instances of @code{match_operand}.)  Operand 3 of the insn
384 will be the entire commutative expression: use @code{GET_CODE
385 (operands[3])} to see which commutative operator was used.
387 The machine mode @var{m} of @code{match_operator} works like that of
388 @code{match_operand}: it is passed as the second argument to the
389 predicate function, and that function is solely responsible for
390 deciding whether the expression to be matched ``has'' that mode.
392 When constructing an insn, argument 3 of the gen-function will specify
393 the operation (i.e.@: the expression code) for the expression to be
394 made.  It should be an RTL expression, whose expression code is copied
395 into a new expression whose operands are arguments 1 and 2 of the
396 gen-function.  The subexpressions of argument 3 are not used;
397 only its expression code matters.
399 When @code{match_operator} is used in a pattern for matching an insn,
400 it usually best if the operand number of the @code{match_operator}
401 is higher than that of the actual operands of the insn.  This improves
402 register allocation because the register allocator often looks at
403 operands 1 and 2 of insns to see if it can do register tying.
405 There is no way to specify constraints in @code{match_operator}.  The
406 operand of the insn which corresponds to the @code{match_operator}
407 never has any constraints because it is never reloaded as a whole.
408 However, if parts of its @var{operands} are matched by
409 @code{match_operand} patterns, those parts may have constraints of
410 their own.
412 @findex match_op_dup
413 @item (match_op_dup:@var{m} @var{n}[@var{operands}@dots{}])
414 Like @code{match_dup}, except that it applies to operators instead of
415 operands.  When constructing an insn, operand number @var{n} will be
416 substituted at this point.  But in matching, @code{match_op_dup} behaves
417 differently.  It assumes that operand number @var{n} has already been
418 determined by a @code{match_operator} appearing earlier in the
419 recognition template, and it matches only an identical-looking
420 expression.
422 @findex match_parallel
423 @item (match_parallel @var{n} @var{predicate} [@var{subpat}@dots{}])
424 This pattern is a placeholder for an insn that consists of a
425 @code{parallel} expression with a variable number of elements.  This
426 expression should only appear at the top level of an insn pattern.
428 When constructing an insn, operand number @var{n} will be substituted at
429 this point.  When matching an insn, it matches if the body of the insn
430 is a @code{parallel} expression with at least as many elements as the
431 vector of @var{subpat} expressions in the @code{match_parallel}, if each
432 @var{subpat} matches the corresponding element of the @code{parallel},
433 @emph{and} the function @var{predicate} returns nonzero on the
434 @code{parallel} that is the body of the insn.  It is the responsibility
435 of the predicate to validate elements of the @code{parallel} beyond
436 those listed in the @code{match_parallel}.
438 A typical use of @code{match_parallel} is to match load and store
439 multiple expressions, which can contain a variable number of elements
440 in a @code{parallel}.  For example,
442 @smallexample
443 (define_insn ""
444   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
445      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
446            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
447       (use (reg:SI 179))
448       (clobber (reg:SI 179))])]
449   ""
450   "loadm 0,0,%1,%2")
451 @end smallexample
453 This example comes from @file{a29k.md}.  The function
454 @code{load_multiple_operation} is defined in @file{a29k.c} and checks
455 that subsequent elements in the @code{parallel} are the same as the
456 @code{set} in the pattern, except that they are referencing subsequent
457 registers and memory locations.
459 An insn that matches this pattern might look like:
461 @smallexample
462 (parallel
463  [(set (reg:SI 20) (mem:SI (reg:SI 100)))
464   (use (reg:SI 179))
465   (clobber (reg:SI 179))
466   (set (reg:SI 21)
467        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
468                         (const_int 4))))
469   (set (reg:SI 22)
470        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
471                         (const_int 8))))])
472 @end smallexample
474 @findex match_par_dup
475 @item (match_par_dup @var{n} [@var{subpat}@dots{}])
476 Like @code{match_op_dup}, but for @code{match_parallel} instead of
477 @code{match_operator}.
479 @end table
481 @node Output Template
482 @section Output Templates and Operand Substitution
483 @cindex output templates
484 @cindex operand substitution
486 @cindex @samp{%} in template
487 @cindex percent sign
488 The @dfn{output template} is a string which specifies how to output the
489 assembler code for an instruction pattern.  Most of the template is a
490 fixed string which is output literally.  The character @samp{%} is used
491 to specify where to substitute an operand; it can also be used to
492 identify places where different variants of the assembler require
493 different syntax.
495 In the simplest case, a @samp{%} followed by a digit @var{n} says to output
496 operand @var{n} at that point in the string.
498 @samp{%} followed by a letter and a digit says to output an operand in an
499 alternate fashion.  Four letters have standard, built-in meanings described
500 below.  The machine description macro @code{PRINT_OPERAND} can define
501 additional letters with nonstandard meanings.
503 @samp{%c@var{digit}} can be used to substitute an operand that is a
504 constant value without the syntax that normally indicates an immediate
505 operand.
507 @samp{%n@var{digit}} is like @samp{%c@var{digit}} except that the value of
508 the constant is negated before printing.
510 @samp{%a@var{digit}} can be used to substitute an operand as if it were a
511 memory reference, with the actual operand treated as the address.  This may
512 be useful when outputting a ``load address'' instruction, because often the
513 assembler syntax for such an instruction requires you to write the operand
514 as if it were a memory reference.
516 @samp{%l@var{digit}} is used to substitute a @code{label_ref} into a jump
517 instruction.
519 @samp{%=} outputs a number which is unique to each instruction in the
520 entire compilation.  This is useful for making local labels to be
521 referred to more than once in a single template that generates multiple
522 assembler instructions.
524 @samp{%} followed by a punctuation character specifies a substitution that
525 does not use an operand.  Only one case is standard: @samp{%%} outputs a
526 @samp{%} into the assembler code.  Other nonstandard cases can be
527 defined in the @code{PRINT_OPERAND} macro.  You must also define
528 which punctuation characters are valid with the
529 @code{PRINT_OPERAND_PUNCT_VALID_P} macro.
531 @cindex \
532 @cindex backslash
533 The template may generate multiple assembler instructions.  Write the text
534 for the instructions, with @samp{\;} between them.
536 @cindex matching operands
537 When the RTL contains two operands which are required by constraint to match
538 each other, the output template must refer only to the lower-numbered operand.
539 Matching operands are not always identical, and the rest of the compiler
540 arranges to put the proper RTL expression for printing into the lower-numbered
541 operand.
543 One use of nonstandard letters or punctuation following @samp{%} is to
544 distinguish between different assembler languages for the same machine; for
545 example, Motorola syntax versus MIT syntax for the 68000.  Motorola syntax
546 requires periods in most opcode names, while MIT syntax does not.  For
547 example, the opcode @samp{movel} in MIT syntax is @samp{move.l} in Motorola
548 syntax.  The same file of patterns is used for both kinds of output syntax,
549 but the character sequence @samp{%.} is used in each place where Motorola
550 syntax wants a period.  The @code{PRINT_OPERAND} macro for Motorola syntax
551 defines the sequence to output a period; the macro for MIT syntax defines
552 it to do nothing.
554 @cindex @code{#} in template
555 As a special case, a template consisting of the single character @code{#}
556 instructs the compiler to first split the insn, and then output the
557 resulting instructions separately.  This helps eliminate redundancy in the
558 output templates.   If you have a @code{define_insn} that needs to emit
559 multiple assembler instructions, and there is a matching @code{define_split}
560 already defined, then you can simply use @code{#} as the output template
561 instead of writing an output template that emits the multiple assembler
562 instructions.
564 If the macro @code{ASSEMBLER_DIALECT} is defined, you can use construct
565 of the form @samp{@{option0|option1|option2@}} in the templates.  These
566 describe multiple variants of assembler language syntax.
567 @xref{Instruction Output}.
569 @node Output Statement
570 @section C Statements for Assembler Output
571 @cindex output statements
572 @cindex C statements for assembler output
573 @cindex generating assembler output
575 Often a single fixed template string cannot produce correct and efficient
576 assembler code for all the cases that are recognized by a single
577 instruction pattern.  For example, the opcodes may depend on the kinds of
578 operands; or some unfortunate combinations of operands may require extra
579 machine instructions.
581 If the output control string starts with a @samp{@@}, then it is actually
582 a series of templates, each on a separate line.  (Blank lines and
583 leading spaces and tabs are ignored.)  The templates correspond to the
584 pattern's constraint alternatives (@pxref{Multi-Alternative}).  For example,
585 if a target machine has a two-address add instruction @samp{addr} to add
586 into a register and another @samp{addm} to add a register to memory, you
587 might write this pattern:
589 @smallexample
590 (define_insn "addsi3"
591   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
592         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0,0")
593                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "g,r")))]
594   ""
595   "@@
596    addr %2,%0
597    addm %2,%0")
598 @end smallexample
600 @cindex @code{*} in template
601 @cindex asterisk in template
602 If the output control string starts with a @samp{*}, then it is not an
603 output template but rather a piece of C program that should compute a
604 template.  It should execute a @code{return} statement to return the
605 template-string you want.  Most such templates use C string literals, which
606 require doublequote characters to delimit them.  To include these
607 doublequote characters in the string, prefix each one with @samp{\}.
609 If the output control string is written as a brace block instead of a
610 double-quoted string, it is automatically assumed to be C code.  In that
611 case, it is not necessary to put in a leading asterisk, or to escape the
612 doublequotes surrounding C string literals.
614 The operands may be found in the array @code{operands}, whose C data type
615 is @code{rtx []}.
617 It is very common to select different ways of generating assembler code
618 based on whether an immediate operand is within a certain range.  Be
619 careful when doing this, because the result of @code{INTVAL} is an
620 integer on the host machine.  If the host machine has more bits in an
621 @code{int} than the target machine has in the mode in which the constant
622 will be used, then some of the bits you get from @code{INTVAL} will be
623 superfluous.  For proper results, you must carefully disregard the
624 values of those bits.
626 @findex output_asm_insn
627 It is possible to output an assembler instruction and then go on to output
628 or compute more of them, using the subroutine @code{output_asm_insn}.  This
629 receives two arguments: a template-string and a vector of operands.  The
630 vector may be @code{operands}, or it may be another array of @code{rtx}
631 that you declare locally and initialize yourself.
633 @findex which_alternative
634 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
635 the appearance of the assembler code is determined mostly by which alternative
636 was matched.  When this is so, the C code can test the variable
637 @code{which_alternative}, which is the ordinal number of the alternative
638 that was actually satisfied (0 for the first, 1 for the second alternative,
639 etc.).
641 For example, suppose there are two opcodes for storing zero, @samp{clrreg}
642 for registers and @samp{clrmem} for memory locations.  Here is how
643 a pattern could use @code{which_alternative} to choose between them:
645 @smallexample
646 (define_insn ""
647   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
648         (const_int 0))]
649   ""
650   @{
651   return (which_alternative == 0
652           ? "clrreg %0" : "clrmem %0");
653   @})
654 @end smallexample
656 The example above, where the assembler code to generate was
657 @emph{solely} determined by the alternative, could also have been specified
658 as follows, having the output control string start with a @samp{@@}:
660 @smallexample
661 @group
662 (define_insn ""
663   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
664         (const_int 0))]
665   ""
666   "@@
667    clrreg %0
668    clrmem %0")
669 @end group
670 @end smallexample
672 If you just need a little bit of C code in one (or a few) alternatives,
673 you can use @samp{*} inside of a @samp{@@} multi-alternative template:
675 @smallexample
676 @group
677 (define_insn ""
678   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,<,m")
679         (const_int 0))]
680   ""
681   "@@
682    clrreg %0
683    * return stack_mem_p (operands[0]) ? \"push 0\" : \"clrmem %0\";
684    clrmem %0")
685 @end group
686 @end smallexample
688 @node Predicates
689 @section Predicates
690 @cindex predicates
691 @cindex operand predicates
692 @cindex operator predicates
694 A predicate determines whether a @code{match_operand} or
695 @code{match_operator} expression matches, and therefore whether the
696 surrounding instruction pattern will be used for that combination of
697 operands.  GCC has a number of machine-independent predicates, and you
698 can define machine-specific predicates as needed.  By convention,
699 predicates used with @code{match_operand} have names that end in
700 @samp{_operand}, and those used with @code{match_operator} have names
701 that end in @samp{_operator}.
703 All predicates are Boolean functions (in the mathematical sense) of
704 two arguments: the RTL expression that is being considered at that
705 position in the instruction pattern, and the machine mode that the
706 @code{match_operand} or @code{match_operator} specifies.  In this
707 section, the first argument is called @var{op} and the second argument
708 @var{mode}.  Predicates can be called from C as ordinary two-argument
709 functions; this can be useful in output templates or other
710 machine-specific code.
712 Operand predicates can allow operands that are not actually acceptable
713 to the hardware, as long as the constraints give reload the ability to
714 fix them up (@pxref{Constraints}).  However, GCC will usually generate
715 better code if the predicates specify the requirements of the machine
716 instructions as closely as possible.  Reload cannot fix up operands
717 that must be constants (``immediate operands''); you must use a
718 predicate that allows only constants, or else enforce the requirement
719 in the extra condition.
721 @cindex predicates and machine modes
722 @cindex normal predicates
723 @cindex special predicates
724 Most predicates handle their @var{mode} argument in a uniform manner.
725 If @var{mode} is @code{VOIDmode} (unspecified), then @var{op} can have
726 any mode.  If @var{mode} is anything else, then @var{op} must have the
727 same mode, unless @var{op} is a @code{CONST_INT} or integer
728 @code{CONST_DOUBLE}.  These RTL expressions always have
729 @code{VOIDmode}, so it would be counterproductive to check that their
730 mode matches.  Instead, predicates that accept @code{CONST_INT} and/or
731 integer @code{CONST_DOUBLE} check that the value stored in the
732 constant will fit in the requested mode.
734 Predicates with this behavior are called @dfn{normal}.
735 @command{genrecog} can optimize the instruction recognizer based on
736 knowledge of how normal predicates treat modes.  It can also diagnose
737 certain kinds of common errors in the use of normal predicates; for
738 instance, it is almost always an error to use a normal predicate
739 without specifying a mode.
741 Predicates that do something different with their @var{mode} argument
742 are called @dfn{special}.  The generic predicates
743 @code{address_operand} and @code{pmode_register_operand} are special
744 predicates.  @command{genrecog} does not do any optimizations or
745 diagnosis when special predicates are used.
747 @menu
748 * Machine-Independent Predicates::  Predicates available to all back ends.
749 * Defining Predicates::             How to write machine-specific predicate
750                                     functions.
751 @end menu
753 @node Machine-Independent Predicates
754 @subsection Machine-Independent Predicates
755 @cindex machine-independent predicates
756 @cindex generic predicates
758 These are the generic predicates available to all back ends.  They are
759 defined in @file{recog.c}.  The first category of predicates allow
760 only constant, or @dfn{immediate}, operands.
762 @defun immediate_operand
763 This predicate allows any sort of constant that fits in @var{mode}.
764 It is an appropriate choice for instructions that take operands that
765 must be constant.
766 @end defun
768 @defun const_int_operand
769 This predicate allows any @code{CONST_INT} expression that fits in
770 @var{mode}.  It is an appropriate choice for an immediate operand that
771 does not allow a symbol or label.
772 @end defun
774 @defun const_double_operand
775 This predicate accepts any @code{CONST_DOUBLE} expression that has
776 exactly @var{mode}.  If @var{mode} is @code{VOIDmode}, it will also
777 accept @code{CONST_INT}.  It is intended for immediate floating point
778 constants.
779 @end defun
781 @noindent
782 The second category of predicates allow only some kind of machine
783 register.
785 @defun register_operand
786 This predicate allows any @code{REG} or @code{SUBREG} expression that
787 is valid for @var{mode}.  It is often suitable for arithmetic
788 instruction operands on a RISC machine.
789 @end defun
791 @defun pmode_register_operand
792 This is a slight variant on @code{register_operand} which works around
793 a limitation in the machine-description reader.
795 @smallexample
796 (match_operand @var{n} "pmode_register_operand" @var{constraint})
797 @end smallexample
799 @noindent
800 means exactly what
802 @smallexample
803 (match_operand:P @var{n} "register_operand" @var{constraint})
804 @end smallexample
806 @noindent
807 would mean, if the machine-description reader accepted @samp{:P}
808 mode suffixes.  Unfortunately, it cannot, because @code{Pmode} is an
809 alias for some other mode, and might vary with machine-specific
810 options.  @xref{Misc}.
811 @end defun
813 @defun scratch_operand
814 This predicate allows hard registers and @code{SCRATCH} expressions,
815 but not pseudo-registers.  It is used internally by @code{match_scratch};
816 it should not be used directly.
817 @end defun
819 @noindent
820 The third category of predicates allow only some kind of memory reference.
822 @defun memory_operand
823 This predicate allows any valid reference to a quantity of mode
824 @var{mode} in memory, as determined by the weak form of
825 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS} (@pxref{Addressing Modes}).
826 @end defun
828 @defun address_operand
829 This predicate is a little unusual; it allows any operand that is a
830 valid expression for the @emph{address} of a quantity of mode
831 @var{mode}, again determined by the weak form of
832 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS}.  To first order, if
833 @samp{@w{(mem:@var{mode} (@var{exp}))}} is acceptable to
834 @code{memory_operand}, then @var{exp} is acceptable to
835 @code{address_operand}.  Note that @var{exp} does not necessarily have
836 the mode @var{mode}.
837 @end defun
839 @defun indirect_operand
840 This is a stricter form of @code{memory_operand} which allows only
841 memory references with a @code{general_operand} as the address
842 expression.  New uses of this predicate are discouraged, because
843 @code{general_operand} is very permissive, so it's hard to tell what
844 an @code{indirect_operand} does or does not allow.  If a target has
845 different requirements for memory operands for different instructions,
846 it is better to define target-specific predicates which enforce the
847 hardware's requirements explicitly.
848 @end defun
850 @defun push_operand
851 This predicate allows a memory reference suitable for pushing a value
852 onto the stack.  This will be a @code{MEM} which refers to
853 @code{stack_pointer_rtx}, with a side-effect in its address expression
854 (@pxref{Incdec}); which one is determined by the
855 @code{STACK_PUSH_CODE} macro (@pxref{Frame Layout}).
856 @end defun
858 @defun pop_operand
859 This predicate allows a memory reference suitable for popping a value
860 off the stack.  Again, this will be a @code{MEM} referring to
861 @code{stack_pointer_rtx}, with a side-effect in its address
862 expression.  However, this time @code{STACK_POP_CODE} is expected.
863 @end defun
865 @noindent
866 The fourth category of predicates allow some combination of the above
867 operands.
869 @defun nonmemory_operand
870 This predicate allows any immediate or register operand valid for @var{mode}.
871 @end defun
873 @defun nonimmediate_operand
874 This predicate allows any register or memory operand valid for @var{mode}.
875 @end defun
877 @defun general_operand
878 This predicate allows any immediate, register, or memory operand
879 valid for @var{mode}.
880 @end defun
882 @noindent
883 Finally, there are two generic operator predicates.
885 @defun comparison_operator
886 This predicate matches any expression which performs an arithmetic
887 comparison in @var{mode}; that is, @code{COMPARISON_P} is true for the
888 expression code.
889 @end defun
891 @defun ordered_comparison_operator
892 This predicate matches any expression which performs an arithmetic
893 comparison in @var{mode} and whose expression code is valid for integer
894 modes; that is, the expression code will be one of @code{eq}, @code{ne},
895 @code{lt}, @code{ltu}, @code{le}, @code{leu}, @code{gt}, @code{gtu},
896 @code{ge}, @code{geu}.
897 @end defun
899 @node Defining Predicates
900 @subsection Defining Machine-Specific Predicates
901 @cindex defining predicates
902 @findex define_predicate
903 @findex define_special_predicate
905 Many machines have requirements for their operands that cannot be
906 expressed precisely using the generic predicates.  You can define
907 additional predicates using @code{define_predicate} and
908 @code{define_special_predicate} expressions.  These expressions have
909 three operands:
911 @itemize @bullet
912 @item
913 The name of the predicate, as it will be referred to in
914 @code{match_operand} or @code{match_operator} expressions.
916 @item
917 An RTL expression which evaluates to true if the predicate allows the
918 operand @var{op}, false if it does not.  This expression can only use
919 the following RTL codes:
921 @table @code
922 @item MATCH_OPERAND
923 When written inside a predicate expression, a @code{MATCH_OPERAND}
924 expression evaluates to true if the predicate it names would allow
925 @var{op}.  The operand number and constraint are ignored.  Due to
926 limitations in @command{genrecog}, you can only refer to generic
927 predicates and predicates that have already been defined.
929 @item MATCH_CODE
930 This expression evaluates to true if @var{op} or a specified
931 subexpression of @var{op} has one of a given list of RTX codes.
933 The first operand of this expression is a string constant containing a
934 comma-separated list of RTX code names (in lower case).  These are the
935 codes for which the @code{MATCH_CODE} will be true.
937 The second operand is a string constant which indicates what
938 subexpression of @var{op} to examine.  If it is absent or the empty
939 string, @var{op} itself is examined.  Otherwise, the string constant
940 must be a sequence of digits and/or lowercase letters.  Each character
941 indicates a subexpression to extract from the current expression; for
942 the first character this is @var{op}, for the second and subsequent
943 characters it is the result of the previous character.  A digit
944 @var{n} extracts @samp{@w{XEXP (@var{e}, @var{n})}}; a letter @var{l}
945 extracts @samp{@w{XVECEXP (@var{e}, 0, @var{n})}} where @var{n} is the
946 alphabetic ordinal of @var{l} (0 for `a', 1 for 'b', and so on).  The
947 @code{MATCH_CODE} then examines the RTX code of the subexpression
948 extracted by the complete string.  It is not possible to extract
949 components of an @code{rtvec} that is not at position 0 within its RTX
950 object.
952 @item MATCH_TEST
953 This expression has one operand, a string constant containing a C
954 expression.  The predicate's arguments, @var{op} and @var{mode}, are
955 available with those names in the C expression.  The @code{MATCH_TEST}
956 evaluates to true if the C expression evaluates to a nonzero value.
957 @code{MATCH_TEST} expressions must not have side effects.
959 @item  AND
960 @itemx IOR
961 @itemx NOT
962 @itemx IF_THEN_ELSE
963 The basic @samp{MATCH_} expressions can be combined using these
964 logical operators, which have the semantics of the C operators
965 @samp{&&}, @samp{||}, @samp{!}, and @samp{@w{? :}} respectively.  As
966 in Common Lisp, you may give an @code{AND} or @code{IOR} expression an
967 arbitrary number of arguments; this has exactly the same effect as
968 writing a chain of two-argument @code{AND} or @code{IOR} expressions.
969 @end table
971 @item
972 An optional block of C code, which should execute
973 @samp{@w{return true}} if the predicate is found to match and
974 @samp{@w{return false}} if it does not.  It must not have any side
975 effects.  The predicate arguments, @var{op} and @var{mode}, are
976 available with those names.
978 If a code block is present in a predicate definition, then the RTL
979 expression must evaluate to true @emph{and} the code block must
980 execute @samp{@w{return true}} for the predicate to allow the operand.
981 The RTL expression is evaluated first; do not re-check anything in the
982 code block that was checked in the RTL expression.
983 @end itemize
985 The program @command{genrecog} scans @code{define_predicate} and
986 @code{define_special_predicate} expressions to determine which RTX
987 codes are possibly allowed.  You should always make this explicit in
988 the RTL predicate expression, using @code{MATCH_OPERAND} and
989 @code{MATCH_CODE}.
991 Here is an example of a simple predicate definition, from the IA64
992 machine description:
994 @smallexample
995 @group
996 ;; @r{True if @var{op} is a @code{SYMBOL_REF} which refers to the sdata section.}
997 (define_predicate "small_addr_symbolic_operand"
998   (and (match_code "symbol_ref")
999        (match_test "SYMBOL_REF_SMALL_ADDR_P (op)")))
1000 @end group
1001 @end smallexample
1003 @noindent
1004 And here is another, showing the use of the C block.
1006 @smallexample
1007 @group
1008 ;; @r{True if @var{op} is a register operand that is (or could be) a GR reg.}
1009 (define_predicate "gr_register_operand"
1010   (match_operand 0 "register_operand")
1012   unsigned int regno;
1013   if (GET_CODE (op) == SUBREG)
1014     op = SUBREG_REG (op);
1016   regno = REGNO (op);
1017   return (regno >= FIRST_PSEUDO_REGISTER || GENERAL_REGNO_P (regno));
1019 @end group
1020 @end smallexample
1022 Predicates written with @code{define_predicate} automatically include
1023 a test that @var{mode} is @code{VOIDmode}, or @var{op} has the same
1024 mode as @var{mode}, or @var{op} is a @code{CONST_INT} or
1025 @code{CONST_DOUBLE}.  They do @emph{not} check specifically for
1026 integer @code{CONST_DOUBLE}, nor do they test that the value of either
1027 kind of constant fits in the requested mode.  This is because
1028 target-specific predicates that take constants usually have to do more
1029 stringent value checks anyway.  If you need the exact same treatment
1030 of @code{CONST_INT} or @code{CONST_DOUBLE} that the generic predicates
1031 provide, use a @code{MATCH_OPERAND} subexpression to call
1032 @code{const_int_operand}, @code{const_double_operand}, or
1033 @code{immediate_operand}.
1035 Predicates written with @code{define_special_predicate} do not get any
1036 automatic mode checks, and are treated as having special mode handling
1037 by @command{genrecog}.
1039 The program @command{genpreds} is responsible for generating code to
1040 test predicates.  It also writes a header file containing function
1041 declarations for all machine-specific predicates.  It is not necessary
1042 to declare these predicates in @file{@var{cpu}-protos.h}.
1043 @end ifset
1045 @c Most of this node appears by itself (in a different place) even
1046 @c when the INTERNALS flag is clear.  Passages that require the internals
1047 @c manual's context are conditionalized to appear only in the internals manual.
1048 @ifset INTERNALS
1049 @node Constraints
1050 @section Operand Constraints
1051 @cindex operand constraints
1052 @cindex constraints
1054 Each @code{match_operand} in an instruction pattern can specify
1055 constraints for the operands allowed.  The constraints allow you to
1056 fine-tune matching within the set of operands allowed by the
1057 predicate.
1059 @end ifset
1060 @ifclear INTERNALS
1061 @node Constraints
1062 @section Constraints for @code{asm} Operands
1063 @cindex operand constraints, @code{asm}
1064 @cindex constraints, @code{asm}
1065 @cindex @code{asm} constraints
1067 Here are specific details on what constraint letters you can use with
1068 @code{asm} operands.
1069 @end ifclear
1070 Constraints can say whether
1071 an operand may be in a register, and which kinds of register; whether the
1072 operand can be a memory reference, and which kinds of address; whether the
1073 operand may be an immediate constant, and which possible values it may
1074 have.  Constraints can also require two operands to match.
1075 Side-effects aren't allowed in operands of inline @code{asm}, unless
1076 @samp{<} or @samp{>} constraints are used, because there is no guarantee
1077 that the side-effects will happen exactly once in an instruction that can update
1078 the addressing register.
1080 @ifset INTERNALS
1081 @menu
1082 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1083 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1084 * Class Preferences::   Constraints guide which hard register to put things in.
1085 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1086 * Machine Constraints:: Existing constraints for some particular machines.
1087 * Disable Insn Alternatives:: Disable insn alternatives using attributes.
1088 * Define Constraints::  How to define machine-specific constraints.
1089 * C Constraint Interface:: How to test constraints from C code.
1090 @end menu
1091 @end ifset
1093 @ifclear INTERNALS
1094 @menu
1095 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1096 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1097 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1098 * Machine Constraints:: Special constraints for some particular machines.
1099 @end menu
1100 @end ifclear
1102 @node Simple Constraints
1103 @subsection Simple Constraints
1104 @cindex simple constraints
1106 The simplest kind of constraint is a string full of letters, each of
1107 which describes one kind of operand that is permitted.  Here are
1108 the letters that are allowed:
1110 @table @asis
1111 @item whitespace
1112 Whitespace characters are ignored and can be inserted at any position
1113 except the first.  This enables each alternative for different operands to
1114 be visually aligned in the machine description even if they have different
1115 number of constraints and modifiers.
1117 @cindex @samp{m} in constraint
1118 @cindex memory references in constraints
1119 @item @samp{m}
1120 A memory operand is allowed, with any kind of address that the machine
1121 supports in general.
1122 Note that the letter used for the general memory constraint can be
1123 re-defined by a back end using the @code{TARGET_MEM_CONSTRAINT} macro.
1125 @cindex offsettable address
1126 @cindex @samp{o} in constraint
1127 @item @samp{o}
1128 A memory operand is allowed, but only if the address is
1129 @dfn{offsettable}.  This means that adding a small integer (actually,
1130 the width in bytes of the operand, as determined by its machine mode)
1131 may be added to the address and the result is also a valid memory
1132 address.
1134 @cindex autoincrement/decrement addressing
1135 For example, an address which is constant is offsettable; so is an
1136 address that is the sum of a register and a constant (as long as a
1137 slightly larger constant is also within the range of address-offsets
1138 supported by the machine); but an autoincrement or autodecrement
1139 address is not offsettable.  More complicated indirect/indexed
1140 addresses may or may not be offsettable depending on the other
1141 addressing modes that the machine supports.
1143 Note that in an output operand which can be matched by another
1144 operand, the constraint letter @samp{o} is valid only when accompanied
1145 by both @samp{<} (if the target machine has predecrement addressing)
1146 and @samp{>} (if the target machine has preincrement addressing).
1148 @cindex @samp{V} in constraint
1149 @item @samp{V}
1150 A memory operand that is not offsettable.  In other words, anything that
1151 would fit the @samp{m} constraint but not the @samp{o} constraint.
1153 @cindex @samp{<} in constraint
1154 @item @samp{<}
1155 A memory operand with autodecrement addressing (either predecrement or
1156 postdecrement) is allowed.  In inline @code{asm} this constraint is only
1157 allowed if the operand is used exactly once in an instruction that can
1158 handle the side-effects.  Not using an operand with @samp{<} in constraint
1159 string in the inline @code{asm} pattern at all or using it in multiple
1160 instructions isn't valid, because the side-effects wouldn't be performed
1161 or would be performed more than once.  Furthermore, on some targets
1162 the operand with @samp{<} in constraint string must be accompanied by
1163 special instruction suffixes like @code{%U0} instruction suffix on PowerPC
1164 or @code{%P0} on IA-64.
1166 @cindex @samp{>} in constraint
1167 @item @samp{>}
1168 A memory operand with autoincrement addressing (either preincrement or
1169 postincrement) is allowed.  In inline @code{asm} the same restrictions
1170 as for @samp{<} apply.
1172 @cindex @samp{r} in constraint
1173 @cindex registers in constraints
1174 @item @samp{r}
1175 A register operand is allowed provided that it is in a general
1176 register.
1178 @cindex constants in constraints
1179 @cindex @samp{i} in constraint
1180 @item @samp{i}
1181 An immediate integer operand (one with constant value) is allowed.
1182 This includes symbolic constants whose values will be known only at
1183 assembly time or later.
1185 @cindex @samp{n} in constraint
1186 @item @samp{n}
1187 An immediate integer operand with a known numeric value is allowed.
1188 Many systems cannot support assembly-time constants for operands less
1189 than a word wide.  Constraints for these operands should use @samp{n}
1190 rather than @samp{i}.
1192 @cindex @samp{I} in constraint
1193 @item @samp{I}, @samp{J}, @samp{K}, @dots{} @samp{P}
1194 Other letters in the range @samp{I} through @samp{P} may be defined in
1195 a machine-dependent fashion to permit immediate integer operands with
1196 explicit integer values in specified ranges.  For example, on the
1197 68000, @samp{I} is defined to stand for the range of values 1 to 8.
1198 This is the range permitted as a shift count in the shift
1199 instructions.
1201 @cindex @samp{E} in constraint
1202 @item @samp{E}
1203 An immediate floating operand (expression code @code{const_double}) is
1204 allowed, but only if the target floating point format is the same as
1205 that of the host machine (on which the compiler is running).
1207 @cindex @samp{F} in constraint
1208 @item @samp{F}
1209 An immediate floating operand (expression code @code{const_double} or
1210 @code{const_vector}) is allowed.
1212 @cindex @samp{G} in constraint
1213 @cindex @samp{H} in constraint
1214 @item @samp{G}, @samp{H}
1215 @samp{G} and @samp{H} may be defined in a machine-dependent fashion to
1216 permit immediate floating operands in particular ranges of values.
1218 @cindex @samp{s} in constraint
1219 @item @samp{s}
1220 An immediate integer operand whose value is not an explicit integer is
1221 allowed.
1223 This might appear strange; if an insn allows a constant operand with a
1224 value not known at compile time, it certainly must allow any known
1225 value.  So why use @samp{s} instead of @samp{i}?  Sometimes it allows
1226 better code to be generated.
1228 For example, on the 68000 in a fullword instruction it is possible to
1229 use an immediate operand; but if the immediate value is between @minus{}128
1230 and 127, better code results from loading the value into a register and
1231 using the register.  This is because the load into the register can be
1232 done with a @samp{moveq} instruction.  We arrange for this to happen
1233 by defining the letter @samp{K} to mean ``any integer outside the
1234 range @minus{}128 to 127'', and then specifying @samp{Ks} in the operand
1235 constraints.
1237 @cindex @samp{g} in constraint
1238 @item @samp{g}
1239 Any register, memory or immediate integer operand is allowed, except for
1240 registers that are not general registers.
1242 @cindex @samp{X} in constraint
1243 @item @samp{X}
1244 @ifset INTERNALS
1245 Any operand whatsoever is allowed, even if it does not satisfy
1246 @code{general_operand}.  This is normally used in the constraint of
1247 a @code{match_scratch} when certain alternatives will not actually
1248 require a scratch register.
1249 @end ifset
1250 @ifclear INTERNALS
1251 Any operand whatsoever is allowed.
1252 @end ifclear
1254 @cindex @samp{0} in constraint
1255 @cindex digits in constraint
1256 @item @samp{0}, @samp{1}, @samp{2}, @dots{} @samp{9}
1257 An operand that matches the specified operand number is allowed.  If a
1258 digit is used together with letters within the same alternative, the
1259 digit should come last.
1261 This number is allowed to be more than a single digit.  If multiple
1262 digits are encountered consecutively, they are interpreted as a single
1263 decimal integer.  There is scant chance for ambiguity, since to-date
1264 it has never been desirable that @samp{10} be interpreted as matching
1265 either operand 1 @emph{or} operand 0.  Should this be desired, one
1266 can use multiple alternatives instead.
1268 @cindex matching constraint
1269 @cindex constraint, matching
1270 This is called a @dfn{matching constraint} and what it really means is
1271 that the assembler has only a single operand that fills two roles
1272 @ifset INTERNALS
1273 considered separate in the RTL insn.  For example, an add insn has two
1274 input operands and one output operand in the RTL, but on most CISC
1275 @end ifset
1276 @ifclear INTERNALS
1277 which @code{asm} distinguishes.  For example, an add instruction uses
1278 two input operands and an output operand, but on most CISC
1279 @end ifclear
1280 machines an add instruction really has only two operands, one of them an
1281 input-output operand:
1283 @smallexample
1284 addl #35,r12
1285 @end smallexample
1287 Matching constraints are used in these circumstances.
1288 More precisely, the two operands that match must include one input-only
1289 operand and one output-only operand.  Moreover, the digit must be a
1290 smaller number than the number of the operand that uses it in the
1291 constraint.
1293 @ifset INTERNALS
1294 For operands to match in a particular case usually means that they
1295 are identical-looking RTL expressions.  But in a few special cases
1296 specific kinds of dissimilarity are allowed.  For example, @code{*x}
1297 as an input operand will match @code{*x++} as an output operand.
1298 For proper results in such cases, the output template should always
1299 use the output-operand's number when printing the operand.
1300 @end ifset
1302 @cindex load address instruction
1303 @cindex push address instruction
1304 @cindex address constraints
1305 @cindex @samp{p} in constraint
1306 @item @samp{p}
1307 An operand that is a valid memory address is allowed.  This is
1308 for ``load address'' and ``push address'' instructions.
1310 @findex address_operand
1311 @samp{p} in the constraint must be accompanied by @code{address_operand}
1312 as the predicate in the @code{match_operand}.  This predicate interprets
1313 the mode specified in the @code{match_operand} as the mode of the memory
1314 reference for which the address would be valid.
1316 @cindex other register constraints
1317 @cindex extensible constraints
1318 @item @var{other-letters}
1319 Other letters can be defined in machine-dependent fashion to stand for
1320 particular classes of registers or other arbitrary operand types.
1321 @samp{d}, @samp{a} and @samp{f} are defined on the 68000/68020 to stand
1322 for data, address and floating point registers.
1323 @end table
1325 @ifset INTERNALS
1326 In order to have valid assembler code, each operand must satisfy
1327 its constraint.  But a failure to do so does not prevent the pattern
1328 from applying to an insn.  Instead, it directs the compiler to modify
1329 the code so that the constraint will be satisfied.  Usually this is
1330 done by copying an operand into a register.
1332 Contrast, therefore, the two instruction patterns that follow:
1334 @smallexample
1335 (define_insn ""
1336   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1337         (plus:SI (match_dup 0)
1338                  (match_operand:SI 1 "general_operand" "r")))]
1339   ""
1340   "@dots{}")
1341 @end smallexample
1343 @noindent
1344 which has two operands, one of which must appear in two places, and
1346 @smallexample
1347 (define_insn ""
1348   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1349         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
1350                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "r")))]
1351   ""
1352   "@dots{}")
1353 @end smallexample
1355 @noindent
1356 which has three operands, two of which are required by a constraint to be
1357 identical.  If we are considering an insn of the form
1359 @smallexample
1360 (insn @var{n} @var{prev} @var{next}
1361   (set (reg:SI 3)
1362        (plus:SI (reg:SI 6) (reg:SI 109)))
1363   @dots{})
1364 @end smallexample
1366 @noindent
1367 the first pattern would not apply at all, because this insn does not
1368 contain two identical subexpressions in the right place.  The pattern would
1369 say, ``That does not look like an add instruction; try other patterns''.
1370 The second pattern would say, ``Yes, that's an add instruction, but there
1371 is something wrong with it''.  It would direct the reload pass of the
1372 compiler to generate additional insns to make the constraint true.  The
1373 results might look like this:
1375 @smallexample
1376 (insn @var{n2} @var{prev} @var{n}
1377   (set (reg:SI 3) (reg:SI 6))
1378   @dots{})
1380 (insn @var{n} @var{n2} @var{next}
1381   (set (reg:SI 3)
1382        (plus:SI (reg:SI 3) (reg:SI 109)))
1383   @dots{})
1384 @end smallexample
1386 It is up to you to make sure that each operand, in each pattern, has
1387 constraints that can handle any RTL expression that could be present for
1388 that operand.  (When multiple alternatives are in use, each pattern must,
1389 for each possible combination of operand expressions, have at least one
1390 alternative which can handle that combination of operands.)  The
1391 constraints don't need to @emph{allow} any possible operand---when this is
1392 the case, they do not constrain---but they must at least point the way to
1393 reloading any possible operand so that it will fit.
1395 @itemize @bullet
1396 @item
1397 If the constraint accepts whatever operands the predicate permits,
1398 there is no problem: reloading is never necessary for this operand.
1400 For example, an operand whose constraints permit everything except
1401 registers is safe provided its predicate rejects registers.
1403 An operand whose predicate accepts only constant values is safe
1404 provided its constraints include the letter @samp{i}.  If any possible
1405 constant value is accepted, then nothing less than @samp{i} will do;
1406 if the predicate is more selective, then the constraints may also be
1407 more selective.
1409 @item
1410 Any operand expression can be reloaded by copying it into a register.
1411 So if an operand's constraints allow some kind of register, it is
1412 certain to be safe.  It need not permit all classes of registers; the
1413 compiler knows how to copy a register into another register of the
1414 proper class in order to make an instruction valid.
1416 @cindex nonoffsettable memory reference
1417 @cindex memory reference, nonoffsettable
1418 @item
1419 A nonoffsettable memory reference can be reloaded by copying the
1420 address into a register.  So if the constraint uses the letter
1421 @samp{o}, all memory references are taken care of.
1423 @item
1424 A constant operand can be reloaded by allocating space in memory to
1425 hold it as preinitialized data.  Then the memory reference can be used
1426 in place of the constant.  So if the constraint uses the letters
1427 @samp{o} or @samp{m}, constant operands are not a problem.
1429 @item
1430 If the constraint permits a constant and a pseudo register used in an insn
1431 was not allocated to a hard register and is equivalent to a constant,
1432 the register will be replaced with the constant.  If the predicate does
1433 not permit a constant and the insn is re-recognized for some reason, the
1434 compiler will crash.  Thus the predicate must always recognize any
1435 objects allowed by the constraint.
1436 @end itemize
1438 If the operand's predicate can recognize registers, but the constraint does
1439 not permit them, it can make the compiler crash.  When this operand happens
1440 to be a register, the reload pass will be stymied, because it does not know
1441 how to copy a register temporarily into memory.
1443 If the predicate accepts a unary operator, the constraint applies to the
1444 operand.  For example, the MIPS processor at ISA level 3 supports an
1445 instruction which adds two registers in @code{SImode} to produce a
1446 @code{DImode} result, but only if the registers are correctly sign
1447 extended.  This predicate for the input operands accepts a
1448 @code{sign_extend} of an @code{SImode} register.  Write the constraint
1449 to indicate the type of register that is required for the operand of the
1450 @code{sign_extend}.
1451 @end ifset
1453 @node Multi-Alternative
1454 @subsection Multiple Alternative Constraints
1455 @cindex multiple alternative constraints
1457 Sometimes a single instruction has multiple alternative sets of possible
1458 operands.  For example, on the 68000, a logical-or instruction can combine
1459 register or an immediate value into memory, or it can combine any kind of
1460 operand into a register; but it cannot combine one memory location into
1461 another.
1463 These constraints are represented as multiple alternatives.  An alternative
1464 can be described by a series of letters for each operand.  The overall
1465 constraint for an operand is made from the letters for this operand
1466 from the first alternative, a comma, the letters for this operand from
1467 the second alternative, a comma, and so on until the last alternative.
1468 All operands for a single instruction must have the same number of 
1469 alternatives.
1470 @ifset INTERNALS
1471 Here is how it is done for fullword logical-or on the 68000:
1473 @smallexample
1474 (define_insn "iorsi3"
1475   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=m,d")
1476         (ior:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "%0,0")
1477                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dKs,dmKs")))]
1478   @dots{})
1479 @end smallexample
1481 The first alternative has @samp{m} (memory) for operand 0, @samp{0} for
1482 operand 1 (meaning it must match operand 0), and @samp{dKs} for operand
1483 2.  The second alternative has @samp{d} (data register) for operand 0,
1484 @samp{0} for operand 1, and @samp{dmKs} for operand 2.  The @samp{=} and
1485 @samp{%} in the constraints apply to all the alternatives; their
1486 meaning is explained in the next section (@pxref{Class Preferences}).
1488 If all the operands fit any one alternative, the instruction is valid.
1489 Otherwise, for each alternative, the compiler counts how many instructions
1490 must be added to copy the operands so that that alternative applies.
1491 The alternative requiring the least copying is chosen.  If two alternatives
1492 need the same amount of copying, the one that comes first is chosen.
1493 These choices can be altered with the @samp{?} and @samp{!} characters:
1495 @table @code
1496 @cindex @samp{?} in constraint
1497 @cindex question mark
1498 @item ?
1499 Disparage slightly the alternative that the @samp{?} appears in,
1500 as a choice when no alternative applies exactly.  The compiler regards
1501 this alternative as one unit more costly for each @samp{?} that appears
1502 in it.
1504 @cindex @samp{!} in constraint
1505 @cindex exclamation point
1506 @item !
1507 Disparage severely the alternative that the @samp{!} appears in.
1508 This alternative can still be used if it fits without reloading,
1509 but if reloading is needed, some other alternative will be used.
1511 @cindex @samp{^} in constraint
1512 @cindex caret
1513 @item ^
1514 This constraint is analogous to @samp{?} but it disparages slightly
1515 the alternative only if the operand with the @samp{^} needs a reload.
1517 @cindex @samp{$} in constraint
1518 @cindex dollar sign
1519 @item $
1520 This constraint is analogous to @samp{!} but it disparages severely
1521 the alternative only if the operand with the @samp{$} needs a reload.
1522 @end table
1524 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
1525 the appearance of the assembler code is determined mostly by which
1526 alternative was matched.  When this is so, the C code for writing the
1527 assembler code can use the variable @code{which_alternative}, which is
1528 the ordinal number of the alternative that was actually satisfied (0 for
1529 the first, 1 for the second alternative, etc.).  @xref{Output Statement}.
1530 @end ifset
1531 @ifclear INTERNALS
1533 So the first alternative for the 68000's logical-or could be written as 
1534 @code{"+m" (output) : "ir" (input)}.  The second could be @code{"+r" 
1535 (output): "irm" (input)}.  However, the fact that two memory locations 
1536 cannot be used in a single instruction prevents simply using @code{"+rm" 
1537 (output) : "irm" (input)}.  Using multi-alternatives, this might be 
1538 written as @code{"+m,r" (output) : "ir,irm" (input)}.  This describes
1539 all the available alternatives to the compiler, allowing it to choose 
1540 the most efficient one for the current conditions.
1542 There is no way within the template to determine which alternative was 
1543 chosen.  However you may be able to wrap your @code{asm} statements with 
1544 builtins such as @code{__builtin_constant_p} to achieve the desired results.
1545 @end ifclear
1547 @ifset INTERNALS
1548 @node Class Preferences
1549 @subsection Register Class Preferences
1550 @cindex class preference constraints
1551 @cindex register class preference constraints
1553 @cindex voting between constraint alternatives
1554 The operand constraints have another function: they enable the compiler
1555 to decide which kind of hardware register a pseudo register is best
1556 allocated to.  The compiler examines the constraints that apply to the
1557 insns that use the pseudo register, looking for the machine-dependent
1558 letters such as @samp{d} and @samp{a} that specify classes of registers.
1559 The pseudo register is put in whichever class gets the most ``votes''.
1560 The constraint letters @samp{g} and @samp{r} also vote: they vote in
1561 favor of a general register.  The machine description says which registers
1562 are considered general.
1564 Of course, on some machines all registers are equivalent, and no register
1565 classes are defined.  Then none of this complexity is relevant.
1566 @end ifset
1568 @node Modifiers
1569 @subsection Constraint Modifier Characters
1570 @cindex modifiers in constraints
1571 @cindex constraint modifier characters
1573 @c prevent bad page break with this line
1574 Here are constraint modifier characters.
1576 @table @samp
1577 @cindex @samp{=} in constraint
1578 @item =
1579 Means that this operand is written to by this instruction:
1580 the previous value is discarded and replaced by new data.
1582 @cindex @samp{+} in constraint
1583 @item +
1584 Means that this operand is both read and written by the instruction.
1586 When the compiler fixes up the operands to satisfy the constraints,
1587 it needs to know which operands are read by the instruction and
1588 which are written by it.  @samp{=} identifies an operand which is only
1589 written; @samp{+} identifies an operand that is both read and written; all
1590 other operands are assumed to only be read.
1592 If you specify @samp{=} or @samp{+} in a constraint, you put it in the
1593 first character of the constraint string.
1595 @cindex @samp{&} in constraint
1596 @cindex earlyclobber operand
1597 @item &
1598 Means (in a particular alternative) that this operand is an
1599 @dfn{earlyclobber} operand, which is written before the instruction is
1600 finished using the input operands.  Therefore, this operand may not lie
1601 in a register that is read by the instruction or as part of any memory
1602 address.
1604 @samp{&} applies only to the alternative in which it is written.  In
1605 constraints with multiple alternatives, sometimes one alternative
1606 requires @samp{&} while others do not.  See, for example, the
1607 @samp{movdf} insn of the 68000.
1609 A operand which is read by the instruction can be tied to an earlyclobber
1610 operand if its only use as an input occurs before the early result is
1611 written.  Adding alternatives of this form often allows GCC to produce
1612 better code when only some of the read operands can be affected by the
1613 earlyclobber. See, for example, the @samp{mulsi3} insn of the ARM@.
1615 Furthermore, if the @dfn{earlyclobber} operand is also a read/write
1616 operand, then that operand is written only after it's used.
1618 @samp{&} does not obviate the need to write @samp{=} or @samp{+}.  As
1619 @dfn{earlyclobber} operands are always written, a read-only
1620 @dfn{earlyclobber} operand is ill-formed and will be rejected by the
1621 compiler.
1623 @cindex @samp{%} in constraint
1624 @item %
1625 Declares the instruction to be commutative for this operand and the
1626 following operand.  This means that the compiler may interchange the
1627 two operands if that is the cheapest way to make all operands fit the
1628 constraints.  @samp{%} applies to all alternatives and must appear as
1629 the first character in the constraint.  Only read-only operands can use
1630 @samp{%}.
1632 @ifset INTERNALS
1633 This is often used in patterns for addition instructions
1634 that really have only two operands: the result must go in one of the
1635 arguments.  Here for example, is how the 68000 halfword-add
1636 instruction is defined:
1638 @smallexample
1639 (define_insn "addhi3"
1640   [(set (match_operand:HI 0 "general_operand" "=m,r")
1641      (plus:HI (match_operand:HI 1 "general_operand" "%0,0")
1642               (match_operand:HI 2 "general_operand" "di,g")))]
1643   @dots{})
1644 @end smallexample
1645 @end ifset
1646 GCC can only handle one commutative pair in an asm; if you use more,
1647 the compiler may fail.  Note that you need not use the modifier if
1648 the two alternatives are strictly identical; this would only waste
1649 time in the reload pass.
1650 @ifset INTERNALS
1651 The modifier is not operational after
1652 register allocation, so the result of @code{define_peephole2}
1653 and @code{define_split}s performed after reload cannot rely on
1654 @samp{%} to make the intended insn match.
1656 @cindex @samp{#} in constraint
1657 @item #
1658 Says that all following characters, up to the next comma, are to be
1659 ignored as a constraint.  They are significant only for choosing
1660 register preferences.
1662 @cindex @samp{*} in constraint
1663 @item *
1664 Says that the following character should be ignored when choosing
1665 register preferences.  @samp{*} has no effect on the meaning of the
1666 constraint as a constraint, and no effect on reloading.  For LRA
1667 @samp{*} additionally disparages slightly the alternative if the
1668 following character matches the operand.
1670 Here is an example: the 68000 has an instruction to sign-extend a
1671 halfword in a data register, and can also sign-extend a value by
1672 copying it into an address register.  While either kind of register is
1673 acceptable, the constraints on an address-register destination are
1674 less strict, so it is best if register allocation makes an address
1675 register its goal.  Therefore, @samp{*} is used so that the @samp{d}
1676 constraint letter (for data register) is ignored when computing
1677 register preferences.
1679 @smallexample
1680 (define_insn "extendhisi2"
1681   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=*d,a")
1682         (sign_extend:SI
1683          (match_operand:HI 1 "general_operand" "0,g")))]
1684   @dots{})
1685 @end smallexample
1686 @end ifset
1687 @end table
1689 @node Machine Constraints
1690 @subsection Constraints for Particular Machines
1691 @cindex machine specific constraints
1692 @cindex constraints, machine specific
1694 Whenever possible, you should use the general-purpose constraint letters
1695 in @code{asm} arguments, since they will convey meaning more readily to
1696 people reading your code.  Failing that, use the constraint letters
1697 that usually have very similar meanings across architectures.  The most
1698 commonly used constraints are @samp{m} and @samp{r} (for memory and
1699 general-purpose registers respectively; @pxref{Simple Constraints}), and
1700 @samp{I}, usually the letter indicating the most common
1701 immediate-constant format.
1703 Each architecture defines additional constraints.  These constraints
1704 are used by the compiler itself for instruction generation, as well as
1705 for @code{asm} statements; therefore, some of the constraints are not
1706 particularly useful for @code{asm}.  Here is a summary of some of the
1707 machine-dependent constraints available on some particular machines;
1708 it includes both constraints that are useful for @code{asm} and
1709 constraints that aren't.  The compiler source file mentioned in the
1710 table heading for each architecture is the definitive reference for
1711 the meanings of that architecture's constraints.
1713 @c Please keep this table alphabetized by target!
1714 @table @emph
1715 @item AArch64 family---@file{config/aarch64/constraints.md}
1716 @table @code
1717 @item k
1718 The stack pointer register (@code{SP})
1720 @item w
1721 Floating point or SIMD vector register
1723 @item I
1724 Integer constant that is valid as an immediate operand in an @code{ADD}
1725 instruction
1727 @item J
1728 Integer constant that is valid as an immediate operand in a @code{SUB}
1729 instruction (once negated)
1731 @item K
1732 Integer constant that can be used with a 32-bit logical instruction
1734 @item L
1735 Integer constant that can be used with a 64-bit logical instruction
1737 @item M
1738 Integer constant that is valid as an immediate operand in a 32-bit @code{MOV}
1739 pseudo instruction. The @code{MOV} may be assembled to one of several different
1740 machine instructions depending on the value
1742 @item N
1743 Integer constant that is valid as an immediate operand in a 64-bit @code{MOV}
1744 pseudo instruction
1746 @item S
1747 An absolute symbolic address or a label reference
1749 @item Y
1750 Floating point constant zero
1752 @item Z
1753 Integer constant zero
1755 @item Ush
1756 The high part (bits 12 and upwards) of the pc-relative address of a symbol
1757 within 4GB of the instruction
1759 @item Q
1760 A memory address which uses a single base register with no offset
1762 @item Ump
1763 A memory address suitable for a load/store pair instruction in SI, DI, SF and
1764 DF modes
1766 @end table
1769 @item ARC ---@file{config/arc/constraints.md}
1770 @table @code
1771 @item q
1772 Registers usable in ARCompact 16-bit instructions: @code{r0}-@code{r3},
1773 @code{r12}-@code{r15}.  This constraint can only match when the @option{-mq}
1774 option is in effect.
1776 @item e
1777 Registers usable as base-regs of memory addresses in ARCompact 16-bit memory
1778 instructions: @code{r0}-@code{r3}, @code{r12}-@code{r15}, @code{sp}.
1779 This constraint can only match when the @option{-mq}
1780 option is in effect.
1781 @item D
1782 ARC FPX (dpfp) 64-bit registers. @code{D0}, @code{D1}.
1784 @item I
1785 A signed 12-bit integer constant.
1787 @item Cal
1788 constant for arithmetic/logical operations.  This might be any constant
1789 that can be put into a long immediate by the assmbler or linker without
1790 involving a PIC relocation.
1792 @item K
1793 A 3-bit unsigned integer constant.
1795 @item L
1796 A 6-bit unsigned integer constant.
1798 @item CnL
1799 One's complement of a 6-bit unsigned integer constant.
1801 @item CmL
1802 Two's complement of a 6-bit unsigned integer constant.
1804 @item M
1805 A 5-bit unsigned integer constant.
1807 @item O
1808 A 7-bit unsigned integer constant.
1810 @item P
1811 A 8-bit unsigned integer constant.
1813 @item H
1814 Any const_double value.
1815 @end table
1817 @item ARM family---@file{config/arm/constraints.md}
1818 @table @code
1820 @item h
1821 In Thumb state, the core registers @code{r8}-@code{r15}.
1823 @item k
1824 The stack pointer register.
1826 @item l
1827 In Thumb State the core registers @code{r0}-@code{r7}.  In ARM state this
1828 is an alias for the @code{r} constraint.
1830 @item t
1831 VFP floating-point registers @code{s0}-@code{s31}.  Used for 32 bit values.
1833 @item w
1834 VFP floating-point registers @code{d0}-@code{d31} and the appropriate
1835 subset @code{d0}-@code{d15} based on command line options.
1836 Used for 64 bit values only.  Not valid for Thumb1.
1838 @item y
1839 The iWMMX co-processor registers.
1841 @item z
1842 The iWMMX GR registers.
1844 @item G
1845 The floating-point constant 0.0
1847 @item I
1848 Integer that is valid as an immediate operand in a data processing
1849 instruction.  That is, an integer in the range 0 to 255 rotated by a
1850 multiple of 2
1852 @item J
1853 Integer in the range @minus{}4095 to 4095
1855 @item K
1856 Integer that satisfies constraint @samp{I} when inverted (ones complement)
1858 @item L
1859 Integer that satisfies constraint @samp{I} when negated (twos complement)
1861 @item M
1862 Integer in the range 0 to 32
1864 @item Q
1865 A memory reference where the exact address is in a single register
1866 (`@samp{m}' is preferable for @code{asm} statements)
1868 @item R
1869 An item in the constant pool
1871 @item S
1872 A symbol in the text segment of the current file
1874 @item Uv
1875 A memory reference suitable for VFP load/store insns (reg+constant offset)
1877 @item Uy
1878 A memory reference suitable for iWMMXt load/store instructions.
1880 @item Uq
1881 A memory reference suitable for the ARMv4 ldrsb instruction.
1882 @end table
1884 @item AVR family---@file{config/avr/constraints.md}
1885 @table @code
1886 @item l
1887 Registers from r0 to r15
1889 @item a
1890 Registers from r16 to r23
1892 @item d
1893 Registers from r16 to r31
1895 @item w
1896 Registers from r24 to r31.  These registers can be used in @samp{adiw} command
1898 @item e
1899 Pointer register (r26--r31)
1901 @item b
1902 Base pointer register (r28--r31)
1904 @item q
1905 Stack pointer register (SPH:SPL)
1907 @item t
1908 Temporary register r0
1910 @item x
1911 Register pair X (r27:r26)
1913 @item y
1914 Register pair Y (r29:r28)
1916 @item z
1917 Register pair Z (r31:r30)
1919 @item I
1920 Constant greater than @minus{}1, less than 64
1922 @item J
1923 Constant greater than @minus{}64, less than 1
1925 @item K
1926 Constant integer 2
1928 @item L
1929 Constant integer 0
1931 @item M
1932 Constant that fits in 8 bits
1934 @item N
1935 Constant integer @minus{}1
1937 @item O
1938 Constant integer 8, 16, or 24
1940 @item P
1941 Constant integer 1
1943 @item G
1944 A floating point constant 0.0
1946 @item Q
1947 A memory address based on Y or Z pointer with displacement.
1948 @end table
1950 @item Blackfin family---@file{config/bfin/constraints.md}
1951 @table @code
1952 @item a
1953 P register
1955 @item d
1956 D register
1958 @item z
1959 A call clobbered P register.
1961 @item q@var{n}
1962 A single register.  If @var{n} is in the range 0 to 7, the corresponding D
1963 register.  If it is @code{A}, then the register P0.
1965 @item D
1966 Even-numbered D register
1968 @item W
1969 Odd-numbered D register
1971 @item e
1972 Accumulator register.
1974 @item A
1975 Even-numbered accumulator register.
1977 @item B
1978 Odd-numbered accumulator register.
1980 @item b
1981 I register
1983 @item v
1984 B register
1986 @item f
1987 M register
1989 @item c
1990 Registers used for circular buffering, i.e. I, B, or L registers.
1992 @item C
1993 The CC register.
1995 @item t
1996 LT0 or LT1.
1998 @item k
1999 LC0 or LC1.
2001 @item u
2002 LB0 or LB1.
2004 @item x
2005 Any D, P, B, M, I or L register.
2007 @item y
2008 Additional registers typically used only in prologues and epilogues: RETS,
2009 RETN, RETI, RETX, RETE, ASTAT, SEQSTAT and USP.
2011 @item w
2012 Any register except accumulators or CC.
2014 @item Ksh
2015 Signed 16 bit integer (in the range @minus{}32768 to 32767)
2017 @item Kuh
2018 Unsigned 16 bit integer (in the range 0 to 65535)
2020 @item Ks7
2021 Signed 7 bit integer (in the range @minus{}64 to 63)
2023 @item Ku7
2024 Unsigned 7 bit integer (in the range 0 to 127)
2026 @item Ku5
2027 Unsigned 5 bit integer (in the range 0 to 31)
2029 @item Ks4
2030 Signed 4 bit integer (in the range @minus{}8 to 7)
2032 @item Ks3
2033 Signed 3 bit integer (in the range @minus{}3 to 4)
2035 @item Ku3
2036 Unsigned 3 bit integer (in the range 0 to 7)
2038 @item P@var{n}
2039 Constant @var{n}, where @var{n} is a single-digit constant in the range 0 to 4.
2041 @item PA
2042 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2043 use with either accumulator.
2045 @item PB
2046 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2047 use only with accumulator A1.
2049 @item M1
2050 Constant 255.
2052 @item M2
2053 Constant 65535.
2055 @item J
2056 An integer constant with exactly a single bit set.
2058 @item L
2059 An integer constant with all bits set except exactly one.
2061 @item H
2063 @item Q
2064 Any SYMBOL_REF.
2065 @end table
2067 @item CR16 Architecture---@file{config/cr16/cr16.h}
2068 @table @code
2070 @item b
2071 Registers from r0 to r14 (registers without stack pointer)
2073 @item t
2074 Register from r0 to r11 (all 16-bit registers)
2076 @item p
2077 Register from r12 to r15 (all 32-bit registers)
2079 @item I
2080 Signed constant that fits in 4 bits
2082 @item J
2083 Signed constant that fits in 5 bits
2085 @item K
2086 Signed constant that fits in 6 bits
2088 @item L
2089 Unsigned constant that fits in 4 bits
2091 @item M
2092 Signed constant that fits in 32 bits
2094 @item N
2095 Check for 64 bits wide constants for add/sub instructions
2097 @item G
2098 Floating point constant that is legal for store immediate
2099 @end table
2101 @item Epiphany---@file{config/epiphany/constraints.md}
2102 @table @code
2103 @item U16
2104 An unsigned 16-bit constant.
2106 @item K
2107 An unsigned 5-bit constant.
2109 @item L
2110 A signed 11-bit constant.
2112 @item Cm1
2113 A signed 11-bit constant added to @minus{}1.
2114 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
2116 @item Cl1
2117 Left-shift of @minus{}1, i.e., a bit mask with a block of leading ones, the rest
2118 being a block of trailing zeroes.
2119 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
2121 @item Cr1
2122 Right-shift of @minus{}1, i.e., a bit mask with a trailing block of ones, the
2123 rest being zeroes.  Or to put it another way, one less than a power of two.
2124 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
2126 @item Cal
2127 Constant for arithmetic/logical operations.
2128 This is like @code{i}, except that for position independent code,
2129 no symbols / expressions needing relocations are allowed.
2131 @item Csy
2132 Symbolic constant for call/jump instruction.
2134 @item Rcs
2135 The register class usable in short insns.  This is a register class
2136 constraint, and can thus drive register allocation.
2137 This constraint won't match unless @option{-mprefer-short-insn-regs} is
2138 in effect.
2140 @item Rsc
2141 The the register class of registers that can be used to hold a
2142 sibcall call address.  I.e., a caller-saved register.
2144 @item Rct
2145 Core control register class.
2147 @item Rgs
2148 The register group usable in short insns.
2149 This constraint does not use a register class, so that it only
2150 passively matches suitable registers, and doesn't drive register allocation.
2152 @ifset INTERNALS
2153 @item Car
2154 Constant suitable for the addsi3_r pattern.  This is a valid offset
2155 For byte, halfword, or word addressing.
2156 @end ifset
2158 @item Rra
2159 Matches the return address if it can be replaced with the link register.
2161 @item Rcc
2162 Matches the integer condition code register.
2164 @item Sra
2165 Matches the return address if it is in a stack slot.
2167 @item Cfm
2168 Matches control register values to switch fp mode, which are encapsulated in
2169 @code{UNSPEC_FP_MODE}.
2170 @end table
2172 @item FRV---@file{config/frv/frv.h}
2173 @table @code
2174 @item a
2175 Register in the class @code{ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2177 @item b
2178 Register in the class @code{EVEN_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2180 @item c
2181 Register in the class @code{CC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3} and
2182 @code{icc0} to @code{icc3}).
2184 @item d
2185 Register in the class @code{GPR_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2187 @item e
2188 Register in the class @code{EVEN_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2189 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2190 mode larger than 4 bytes.
2192 @item f
2193 Register in the class @code{FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2195 @item h
2196 Register in the class @code{FEVEN_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2197 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2198 mode larger than 4 bytes.
2200 @item l
2201 Register in the class @code{LR_REG} (the @code{lr} register).
2203 @item q
2204 Register in the class @code{QUAD_REGS} (@code{gr2} to @code{gr63}).
2205 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2206 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2208 @item t
2209 Register in the class @code{ICC_REGS} (@code{icc0} to @code{icc3}).
2211 @item u
2212 Register in the class @code{FCC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3}).
2214 @item v
2215 Register in the class @code{ICR_REGS} (@code{cc4} to @code{cc7}).
2217 @item w
2218 Register in the class @code{FCR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc3}).
2220 @item x
2221 Register in the class @code{QUAD_FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2222 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2223 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2225 @item z
2226 Register in the class @code{SPR_REGS} (@code{lcr} and @code{lr}).
2228 @item A
2229 Register in the class @code{QUAD_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2231 @item B
2232 Register in the class @code{ACCG_REGS} (@code{accg0} to @code{accg7}).
2234 @item C
2235 Register in the class @code{CR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc7}).
2237 @item G
2238 Floating point constant zero
2240 @item I
2241 6-bit signed integer constant
2243 @item J
2244 10-bit signed integer constant
2246 @item L
2247 16-bit signed integer constant
2249 @item M
2250 16-bit unsigned integer constant
2252 @item N
2253 12-bit signed integer constant that is negative---i.e.@: in the
2254 range of @minus{}2048 to @minus{}1
2256 @item O
2257 Constant zero
2259 @item P
2260 12-bit signed integer constant that is greater than zero---i.e.@: in the
2261 range of 1 to 2047.
2263 @end table
2265 @item FT32---@file{config/ft32/constraints.md}
2266 @table @code
2267 @item A
2268 An absolute address
2270 @item B
2271 An offset address
2273 @item W
2274 A register indirect memory operand
2276 @item e
2277 An offset address.
2279 @item f
2280 An offset address.
2282 @item O
2283 The constant zero or one
2285 @item I
2286 A 16-bit signed constant (@minus{}32768 @dots{} 32767)
2288 @item w
2289 A bitfield mask suitable for bext or bins
2291 @item x
2292 An inverted bitfield mask suitable for bext or bins
2294 @item L
2295 A 16-bit unsigned constant, multiple of 4 (0 @dots{} 65532)
2297 @item S
2298 A 20-bit signed constant (@minus{}524288 @dots{} 524287)
2300 @item b
2301 A constant for a bitfield width (1 @dots{} 16)
2303 @item KA
2304 A 10-bit signed constant (@minus{}512 @dots{} 511)
2306 @end table
2308 @item Hewlett-Packard PA-RISC---@file{config/pa/pa.h}
2309 @table @code
2310 @item a
2311 General register 1
2313 @item f
2314 Floating point register
2316 @item q
2317 Shift amount register
2319 @item x
2320 Floating point register (deprecated)
2322 @item y
2323 Upper floating point register (32-bit), floating point register (64-bit)
2325 @item Z
2326 Any register
2328 @item I
2329 Signed 11-bit integer constant
2331 @item J
2332 Signed 14-bit integer constant
2334 @item K
2335 Integer constant that can be deposited with a @code{zdepi} instruction
2337 @item L
2338 Signed 5-bit integer constant
2340 @item M
2341 Integer constant 0
2343 @item N
2344 Integer constant that can be loaded with a @code{ldil} instruction
2346 @item O
2347 Integer constant whose value plus one is a power of 2
2349 @item P
2350 Integer constant that can be used for @code{and} operations in @code{depi}
2351 and @code{extru} instructions
2353 @item S
2354 Integer constant 31
2356 @item U
2357 Integer constant 63
2359 @item G
2360 Floating-point constant 0.0
2362 @item A
2363 A @code{lo_sum} data-linkage-table memory operand
2365 @item Q
2366 A memory operand that can be used as the destination operand of an
2367 integer store instruction
2369 @item R
2370 A scaled or unscaled indexed memory operand
2372 @item T
2373 A memory operand for floating-point loads and stores
2375 @item W
2376 A register indirect memory operand
2377 @end table
2379 @item Intel IA-64---@file{config/ia64/ia64.h}
2380 @table @code
2381 @item a
2382 General register @code{r0} to @code{r3} for @code{addl} instruction
2384 @item b
2385 Branch register
2387 @item c
2388 Predicate register (@samp{c} as in ``conditional'')
2390 @item d
2391 Application register residing in M-unit
2393 @item e
2394 Application register residing in I-unit
2396 @item f
2397 Floating-point register
2399 @item m
2400 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>},
2401 the operand can have postincrement and postdecrement which
2402 require printing with @samp{%Pn} on IA-64.
2404 @item G
2405 Floating-point constant 0.0 or 1.0
2407 @item I
2408 14-bit signed integer constant
2410 @item J
2411 22-bit signed integer constant
2413 @item K
2414 8-bit signed integer constant for logical instructions
2416 @item L
2417 8-bit adjusted signed integer constant for compare pseudo-ops
2419 @item M
2420 6-bit unsigned integer constant for shift counts
2422 @item N
2423 9-bit signed integer constant for load and store postincrements
2425 @item O
2426 The constant zero
2428 @item P
2429 0 or @minus{}1 for @code{dep} instruction
2431 @item Q
2432 Non-volatile memory for floating-point loads and stores
2434 @item R
2435 Integer constant in the range 1 to 4 for @code{shladd} instruction
2437 @item S
2438 Memory operand except postincrement and postdecrement.  This is
2439 now roughly the same as @samp{m} when not used together with @samp{<}
2440 or @samp{>}.
2441 @end table
2443 @item M32C---@file{config/m32c/m32c.c}
2444 @table @code
2445 @item Rsp
2446 @itemx Rfb
2447 @itemx Rsb
2448 @samp{$sp}, @samp{$fb}, @samp{$sb}.
2450 @item Rcr
2451 Any control register, when they're 16 bits wide (nothing if control
2452 registers are 24 bits wide)
2454 @item Rcl
2455 Any control register, when they're 24 bits wide.
2457 @item R0w
2458 @itemx R1w
2459 @itemx R2w
2460 @itemx R3w
2461 $r0, $r1, $r2, $r3.
2463 @item R02
2464 $r0 or $r2, or $r2r0 for 32 bit values.
2466 @item R13
2467 $r1 or $r3, or $r3r1 for 32 bit values.
2469 @item Rdi
2470 A register that can hold a 64 bit value.
2472 @item Rhl
2473 $r0 or $r1 (registers with addressable high/low bytes)
2475 @item R23
2476 $r2 or $r3
2478 @item Raa
2479 Address registers
2481 @item Raw
2482 Address registers when they're 16 bits wide.
2484 @item Ral
2485 Address registers when they're 24 bits wide.
2487 @item Rqi
2488 Registers that can hold QI values.
2490 @item Rad
2491 Registers that can be used with displacements ($a0, $a1, $sb).
2493 @item Rsi
2494 Registers that can hold 32 bit values.
2496 @item Rhi
2497 Registers that can hold 16 bit values.
2499 @item Rhc
2500 Registers chat can hold 16 bit values, including all control
2501 registers.
2503 @item Rra
2504 $r0 through R1, plus $a0 and $a1.
2506 @item Rfl
2507 The flags register.
2509 @item Rmm
2510 The memory-based pseudo-registers $mem0 through $mem15.
2512 @item Rpi
2513 Registers that can hold pointers (16 bit registers for r8c, m16c; 24
2514 bit registers for m32cm, m32c).
2516 @item Rpa
2517 Matches multiple registers in a PARALLEL to form a larger register.
2518 Used to match function return values.
2520 @item Is3
2521 @minus{}8 @dots{} 7
2523 @item IS1
2524 @minus{}128 @dots{} 127
2526 @item IS2
2527 @minus{}32768 @dots{} 32767
2529 @item IU2
2530 0 @dots{} 65535
2532 @item In4
2533 @minus{}8 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 8
2535 @item In5
2536 @minus{}16 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 16
2538 @item In6
2539 @minus{}32 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 32
2541 @item IM2
2542 @minus{}65536 @dots{} @minus{}1
2544 @item Ilb
2545 An 8 bit value with exactly one bit set.
2547 @item Ilw
2548 A 16 bit value with exactly one bit set.
2550 @item Sd
2551 The common src/dest memory addressing modes.
2553 @item Sa
2554 Memory addressed using $a0 or $a1.
2556 @item Si
2557 Memory addressed with immediate addresses.
2559 @item Ss
2560 Memory addressed using the stack pointer ($sp).
2562 @item Sf
2563 Memory addressed using the frame base register ($fb).
2565 @item Ss
2566 Memory addressed using the small base register ($sb).
2568 @item S1
2569 $r1h
2570 @end table
2572 @item MeP---@file{config/mep/constraints.md}
2573 @table @code
2575 @item a
2576 The $sp register.
2578 @item b
2579 The $tp register.
2581 @item c
2582 Any control register.
2584 @item d
2585 Either the $hi or the $lo register.
2587 @item em
2588 Coprocessor registers that can be directly loaded ($c0-$c15).
2590 @item ex
2591 Coprocessor registers that can be moved to each other.
2593 @item er
2594 Coprocessor registers that can be moved to core registers.
2596 @item h
2597 The $hi register.
2599 @item j
2600 The $rpc register.
2602 @item l
2603 The $lo register.
2605 @item t
2606 Registers which can be used in $tp-relative addressing.
2608 @item v
2609 The $gp register.
2611 @item x
2612 The coprocessor registers.
2614 @item y
2615 The coprocessor control registers.
2617 @item z
2618 The $0 register.
2620 @item A
2621 User-defined register set A.
2623 @item B
2624 User-defined register set B.
2626 @item C
2627 User-defined register set C.
2629 @item D
2630 User-defined register set D.
2632 @item I
2633 Offsets for $gp-rel addressing.
2635 @item J
2636 Constants that can be used directly with boolean insns.
2638 @item K
2639 Constants that can be moved directly to registers.
2641 @item L
2642 Small constants that can be added to registers.
2644 @item M
2645 Long shift counts.
2647 @item N
2648 Small constants that can be compared to registers.
2650 @item O
2651 Constants that can be loaded into the top half of registers.
2653 @item S
2654 Signed 8-bit immediates.
2656 @item T
2657 Symbols encoded for $tp-rel or $gp-rel addressing.
2659 @item U
2660 Non-constant addresses for loading/saving coprocessor registers.
2662 @item W
2663 The top half of a symbol's value.
2665 @item Y
2666 A register indirect address without offset.
2668 @item Z
2669 Symbolic references to the control bus.
2671 @end table
2673 @item MicroBlaze---@file{config/microblaze/constraints.md}
2674 @table @code
2675 @item d
2676 A general register (@code{r0} to @code{r31}).
2678 @item z
2679 A status register (@code{rmsr}, @code{$fcc1} to @code{$fcc7}).
2681 @end table
2683 @item MIPS---@file{config/mips/constraints.md}
2684 @table @code
2685 @item d
2686 An address register.  This is equivalent to @code{r} unless
2687 generating MIPS16 code.
2689 @item f
2690 A floating-point register (if available).
2692 @item h
2693 Formerly the @code{hi} register.  This constraint is no longer supported.
2695 @item l
2696 The @code{lo} register.  Use this register to store values that are
2697 no bigger than a word.
2699 @item x
2700 The concatenated @code{hi} and @code{lo} registers.  Use this register
2701 to store doubleword values.
2703 @item c
2704 A register suitable for use in an indirect jump.  This will always be
2705 @code{$25} for @option{-mabicalls}.
2707 @item v
2708 Register @code{$3}.  Do not use this constraint in new code;
2709 it is retained only for compatibility with glibc.
2711 @item y
2712 Equivalent to @code{r}; retained for backwards compatibility.
2714 @item z
2715 A floating-point condition code register.
2717 @item I
2718 A signed 16-bit constant (for arithmetic instructions).
2720 @item J
2721 Integer zero.
2723 @item K
2724 An unsigned 16-bit constant (for logic instructions).
2726 @item L
2727 A signed 32-bit constant in which the lower 16 bits are zero.
2728 Such constants can be loaded using @code{lui}.
2730 @item M
2731 A constant that cannot be loaded using @code{lui}, @code{addiu}
2732 or @code{ori}.
2734 @item N
2735 A constant in the range @minus{}65535 to @minus{}1 (inclusive).
2737 @item O
2738 A signed 15-bit constant.
2740 @item P
2741 A constant in the range 1 to 65535 (inclusive).
2743 @item G
2744 Floating-point zero.
2746 @item R
2747 An address that can be used in a non-macro load or store.
2749 @item ZC
2750 A memory operand whose address is formed by a base register and offset
2751 that is suitable for use in instructions with the same addressing mode
2752 as @code{ll} and @code{sc}.
2754 @item ZD
2755 An address suitable for a @code{prefetch} instruction, or for any other
2756 instruction with the same addressing mode as @code{prefetch}.
2757 @end table
2759 @item Motorola 680x0---@file{config/m68k/constraints.md}
2760 @table @code
2761 @item a
2762 Address register
2764 @item d
2765 Data register
2767 @item f
2768 68881 floating-point register, if available
2770 @item I
2771 Integer in the range 1 to 8
2773 @item J
2774 16-bit signed number
2776 @item K
2777 Signed number whose magnitude is greater than 0x80
2779 @item L
2780 Integer in the range @minus{}8 to @minus{}1
2782 @item M
2783 Signed number whose magnitude is greater than 0x100
2785 @item N
2786 Range 24 to 31, rotatert:SI 8 to 1 expressed as rotate
2788 @item O
2789 16 (for rotate using swap)
2791 @item P
2792 Range 8 to 15, rotatert:HI 8 to 1 expressed as rotate
2794 @item R
2795 Numbers that mov3q can handle
2797 @item G
2798 Floating point constant that is not a 68881 constant
2800 @item S
2801 Operands that satisfy 'm' when -mpcrel is in effect
2803 @item T
2804 Operands that satisfy 's' when -mpcrel is not in effect
2806 @item Q
2807 Address register indirect addressing mode
2809 @item U
2810 Register offset addressing
2812 @item W
2813 const_call_operand
2815 @item Cs
2816 symbol_ref or const
2818 @item Ci
2819 const_int
2821 @item C0
2822 const_int 0
2824 @item Cj
2825 Range of signed numbers that don't fit in 16 bits
2827 @item Cmvq
2828 Integers valid for mvq
2830 @item Capsw
2831 Integers valid for a moveq followed by a swap
2833 @item Cmvz
2834 Integers valid for mvz
2836 @item Cmvs
2837 Integers valid for mvs
2839 @item Ap
2840 push_operand
2842 @item Ac
2843 Non-register operands allowed in clr
2845 @end table
2847 @item Moxie---@file{config/moxie/constraints.md}
2848 @table @code
2849 @item A
2850 An absolute address
2852 @item B
2853 An offset address
2855 @item W
2856 A register indirect memory operand
2858 @item I
2859 A constant in the range of 0 to 255.
2861 @item N
2862 A constant in the range of 0 to @minus{}255.
2864 @end table
2866 @item MSP430--@file{config/msp430/constraints.md}
2867 @table @code
2869 @item R12
2870 Register R12.
2872 @item R13
2873 Register R13.
2875 @item K
2876 Integer constant 1.
2878 @item L
2879 Integer constant -1^20..1^19.
2881 @item M
2882 Integer constant 1-4.
2884 @item Ya
2885 Memory references which do not require an extended MOVX instruction.
2887 @item Yl
2888 Memory reference, labels only.
2890 @item Ys
2891 Memory reference, stack only.
2893 @end table
2895 @item NDS32---@file{config/nds32/constraints.md}
2896 @table @code
2897 @item w
2898 LOW register class $r0 to $r7 constraint for V3/V3M ISA.
2899 @item l
2900 LOW register class $r0 to $r7.
2901 @item d
2902 MIDDLE register class $r0 to $r11, $r16 to $r19.
2903 @item h
2904 HIGH register class $r12 to $r14, $r20 to $r31.
2905 @item t
2906 Temporary assist register $ta (i.e.@: $r15).
2907 @item k
2908 Stack register $sp.
2909 @item Iu03
2910 Unsigned immediate 3-bit value.
2911 @item In03
2912 Negative immediate 3-bit value in the range of @minus{}7--0.
2913 @item Iu04
2914 Unsigned immediate 4-bit value.
2915 @item Is05
2916 Signed immediate 5-bit value.
2917 @item Iu05
2918 Unsigned immediate 5-bit value.
2919 @item In05
2920 Negative immediate 5-bit value in the range of @minus{}31--0.
2921 @item Ip05
2922 Unsigned immediate 5-bit value for movpi45 instruction with range 16--47.
2923 @item Iu06
2924 Unsigned immediate 6-bit value constraint for addri36.sp instruction.
2925 @item Iu08
2926 Unsigned immediate 8-bit value.
2927 @item Iu09
2928 Unsigned immediate 9-bit value.
2929 @item Is10
2930 Signed immediate 10-bit value.
2931 @item Is11
2932 Signed immediate 11-bit value.
2933 @item Is15
2934 Signed immediate 15-bit value.
2935 @item Iu15
2936 Unsigned immediate 15-bit value.
2937 @item Ic15
2938 A constant which is not in the range of imm15u but ok for bclr instruction.
2939 @item Ie15
2940 A constant which is not in the range of imm15u but ok for bset instruction.
2941 @item It15
2942 A constant which is not in the range of imm15u but ok for btgl instruction.
2943 @item Ii15
2944 A constant whose compliment value is in the range of imm15u
2945 and ok for bitci instruction.
2946 @item Is16
2947 Signed immediate 16-bit value.
2948 @item Is17
2949 Signed immediate 17-bit value.
2950 @item Is19
2951 Signed immediate 19-bit value.
2952 @item Is20
2953 Signed immediate 20-bit value.
2954 @item Ihig
2955 The immediate value that can be simply set high 20-bit.
2956 @item Izeb
2957 The immediate value 0xff.
2958 @item Izeh
2959 The immediate value 0xffff.
2960 @item Ixls
2961 The immediate value 0x01.
2962 @item Ix11
2963 The immediate value 0x7ff.
2964 @item Ibms
2965 The immediate value with power of 2.
2966 @item Ifex
2967 The immediate value with power of 2 minus 1.
2968 @item U33
2969 Memory constraint for 333 format.
2970 @item U45
2971 Memory constraint for 45 format.
2972 @item U37
2973 Memory constraint for 37 format.
2974 @end table
2976 @item Nios II family---@file{config/nios2/constraints.md}
2977 @table @code
2979 @item I
2980 Integer that is valid as an immediate operand in an
2981 instruction taking a signed 16-bit number. Range
2982 @minus{}32768 to 32767.
2984 @item J
2985 Integer that is valid as an immediate operand in an
2986 instruction taking an unsigned 16-bit number. Range
2987 0 to 65535.
2989 @item K
2990 Integer that is valid as an immediate operand in an
2991 instruction taking only the upper 16-bits of a
2992 32-bit number. Range 32-bit numbers with the lower
2993 16-bits being 0.
2995 @item L
2996 Integer that is valid as an immediate operand for a 
2997 shift instruction. Range 0 to 31.
2999 @item M
3000 Integer that is valid as an immediate operand for
3001 only the value 0. Can be used in conjunction with
3002 the format modifier @code{z} to use @code{r0}
3003 instead of @code{0} in the assembly output.
3005 @item N
3006 Integer that is valid as an immediate operand for
3007 a custom instruction opcode. Range 0 to 255.
3009 @item P
3010 An immediate operand for R2 andchi/andci instructions. 
3012 @item S
3013 Matches immediates which are addresses in the small
3014 data section and therefore can be added to @code{gp}
3015 as a 16-bit immediate to re-create their 32-bit value.
3017 @item U
3018 Matches constants suitable as an operand for the rdprs and
3019 cache instructions.
3021 @item v
3022 A memory operand suitable for Nios II R2 load/store
3023 exclusive instructions.
3025 @item w
3026 A memory operand suitable for load/store IO and cache
3027 instructions.
3029 @ifset INTERNALS
3030 @item T
3031 A @code{const} wrapped @code{UNSPEC} expression,
3032 representing a supported PIC or TLS relocation.
3033 @end ifset
3035 @end table
3037 @item PDP-11---@file{config/pdp11/constraints.md}
3038 @table @code
3039 @item a
3040 Floating point registers AC0 through AC3.  These can be loaded from/to
3041 memory with a single instruction.
3043 @item d
3044 Odd numbered general registers (R1, R3, R5).  These are used for
3045 16-bit multiply operations.
3047 @item f
3048 Any of the floating point registers (AC0 through AC5).
3050 @item G
3051 Floating point constant 0.
3053 @item I
3054 An integer constant that fits in 16 bits.
3056 @item J
3057 An integer constant whose low order 16 bits are zero.
3059 @item K
3060 An integer constant that does not meet the constraints for codes
3061 @samp{I} or @samp{J}.
3063 @item L
3064 The integer constant 1.
3066 @item M
3067 The integer constant @minus{}1.
3069 @item N
3070 The integer constant 0.
3072 @item O
3073 Integer constants @minus{}4 through @minus{}1 and 1 through 4; shifts by these
3074 amounts are handled as multiple single-bit shifts rather than a single
3075 variable-length shift.
3077 @item Q
3078 A memory reference which requires an additional word (address or
3079 offset) after the opcode.
3081 @item R
3082 A memory reference that is encoded within the opcode.
3084 @end table
3086 @item PowerPC and IBM RS6000---@file{config/rs6000/constraints.md}
3087 @table @code
3088 @item b
3089 Address base register
3091 @item d
3092 Floating point register (containing 64-bit value)
3094 @item f
3095 Floating point register (containing 32-bit value)
3097 @item v
3098 Altivec vector register
3100 @item wa
3101 Any VSX register if the -mvsx option was used or NO_REGS.
3103 When using any of the register constraints (@code{wa}, @code{wd},
3104 @code{wf}, @code{wg}, @code{wh}, @code{wi}, @code{wj}, @code{wk},
3105 @code{wl}, @code{wm}, @code{wo}, @code{wp}, @code{wq}, @code{ws},
3106 @code{wt}, @code{wu}, @code{wv}, @code{ww}, or @code{wy})
3107 that take VSX registers, you must use @code{%x<n>} in the template so
3108 that the correct register is used.  Otherwise the register number
3109 output in the assembly file will be incorrect if an Altivec register
3110 is an operand of a VSX instruction that expects VSX register
3111 numbering.
3113 @smallexample
3114 asm ("xvadddp %x0,%x1,%x2" : "=wa" (v1) : "wa" (v2), "wa" (v3));
3115 @end smallexample
3117 is correct, but:
3119 @smallexample
3120 asm ("xvadddp %0,%1,%2" : "=wa" (v1) : "wa" (v2), "wa" (v3));
3121 @end smallexample
3123 is not correct.
3125 If an instruction only takes Altivec registers, you do not want to use
3126 @code{%x<n>}.
3128 @smallexample
3129 asm ("xsaddqp %0,%1,%2" : "=v" (v1) : "v" (v2), "v" (v3));
3130 @end smallexample
3132 is correct because the @code{xsaddqp} instruction only takes Altivec
3133 registers, while:
3135 @smallexample
3136 asm ("xsaddqp %x0,%x1,%x2" : "=v" (v1) : "v" (v2), "v" (v3));
3137 @end smallexample
3139 is incorrect.
3141 @item wb
3142 Altivec register if @option{-mpower9-dform} is used or NO_REGS.
3144 @item wd
3145 VSX vector register to hold vector double data or NO_REGS.
3147 @item we
3148 VSX register if the @option{-mpower9-vector} and @option{-m64} options
3149 were used or NO_REGS.
3151 @item wf
3152 VSX vector register to hold vector float data or NO_REGS.
3154 @item wg
3155 If @option{-mmfpgpr} was used, a floating point register or NO_REGS.
3157 @item wh
3158 Floating point register if direct moves are available, or NO_REGS.
3160 @item wi
3161 FP or VSX register to hold 64-bit integers for VSX insns or NO_REGS.
3163 @item wj
3164 FP or VSX register to hold 64-bit integers for direct moves or NO_REGS.
3166 @item wk
3167 FP or VSX register to hold 64-bit doubles for direct moves or NO_REGS.
3169 @item wl
3170 Floating point register if the LFIWAX instruction is enabled or NO_REGS.
3172 @item wm
3173 VSX register if direct move instructions are enabled, or NO_REGS.
3175 @item wn
3176 No register (NO_REGS).
3178 @item wo
3179 VSX register to use for ISA 3.0 vector instructions, or NO_REGS.
3181 @item wp
3182 VSX register to use for IEEE 128-bit floating point TFmode, or NO_REGS.
3184 @item wq
3185 VSX register to use for IEEE 128-bit floating point, or NO_REGS.
3187 @item wr
3188 General purpose register if 64-bit instructions are enabled or NO_REGS.
3190 @item ws
3191 VSX vector register to hold scalar double values or NO_REGS.
3193 @item wt
3194 VSX vector register to hold 128 bit integer or NO_REGS.
3196 @item wu
3197 Altivec register to use for float/32-bit int loads/stores  or NO_REGS.
3199 @item wv
3200 Altivec register to use for double loads/stores  or NO_REGS.
3202 @item ww
3203 FP or VSX register to perform float operations under @option{-mvsx} or NO_REGS.
3205 @item wx
3206 Floating point register if the STFIWX instruction is enabled or NO_REGS.
3208 @item wy
3209 FP or VSX register to perform ISA 2.07 float ops or NO_REGS.
3211 @item wz
3212 Floating point register if the LFIWZX instruction is enabled or NO_REGS.
3214 @item wD
3215 Int constant that is the element number of the 64-bit scalar in a vector.
3217 @item wF
3218 Memory operand suitable for power9 fusion load/stores.
3220 @item wG
3221 Memory operand suitable for TOC fusion memory references.
3223 @item wL
3224 Int constant that is the element number that the MFVSRLD instruction
3225 targets.
3227 @item wQ
3228 A memory address that will work with the @code{lq} and @code{stq}
3229 instructions.
3231 @item h
3232 @samp{MQ}, @samp{CTR}, or @samp{LINK} register
3234 @item c
3235 @samp{CTR} register
3237 @item l
3238 @samp{LINK} register
3240 @item x
3241 @samp{CR} register (condition register) number 0
3243 @item y
3244 @samp{CR} register (condition register)
3246 @item z
3247 @samp{XER[CA]} carry bit (part of the XER register)
3249 @item I
3250 Signed 16-bit constant
3252 @item J
3253 Unsigned 16-bit constant shifted left 16 bits (use @samp{L} instead for
3254 @code{SImode} constants)
3256 @item K
3257 Unsigned 16-bit constant
3259 @item L
3260 Signed 16-bit constant shifted left 16 bits
3262 @item M
3263 Constant larger than 31
3265 @item N
3266 Exact power of 2
3268 @item O
3269 Zero
3271 @item P
3272 Constant whose negation is a signed 16-bit constant
3274 @item G
3275 Floating point constant that can be loaded into a register with one
3276 instruction per word
3278 @item H
3279 Integer/Floating point constant that can be loaded into a register using
3280 three instructions
3282 @item m
3283 Memory operand.
3284 Normally, @code{m} does not allow addresses that update the base register.
3285 If @samp{<} or @samp{>} constraint is also used, they are allowed and
3286 therefore on PowerPC targets in that case it is only safe
3287 to use @samp{m<>} in an @code{asm} statement if that @code{asm} statement
3288 accesses the operand exactly once.  The @code{asm} statement must also
3289 use @samp{%U@var{<opno>}} as a placeholder for the ``update'' flag in the
3290 corresponding load or store instruction.  For example:
3292 @smallexample
3293 asm ("st%U0 %1,%0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
3294 @end smallexample
3296 is correct but:
3298 @smallexample
3299 asm ("st %1,%0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
3300 @end smallexample
3302 is not.
3304 @item es
3305 A ``stable'' memory operand; that is, one which does not include any
3306 automodification of the base register.  This used to be useful when
3307 @samp{m} allowed automodification of the base register, but as those are now only
3308 allowed when @samp{<} or @samp{>} is used, @samp{es} is basically the same
3309 as @samp{m} without @samp{<} and @samp{>}.
3311 @item Q
3312 Memory operand that is an offset from a register (it is usually better
3313 to use @samp{m} or @samp{es} in @code{asm} statements)
3315 @item Z
3316 Memory operand that is an indexed or indirect from a register (it is
3317 usually better to use @samp{m} or @samp{es} in @code{asm} statements)
3319 @item R
3320 AIX TOC entry
3322 @item a
3323 Address operand that is an indexed or indirect from a register (@samp{p} is
3324 preferable for @code{asm} statements)
3326 @item U
3327 System V Release 4 small data area reference
3329 @item W
3330 Vector constant that does not require memory
3332 @item j
3333 Vector constant that is all zeros.
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 @item S/390 and zSeries---@file{config/s390/s390.h}
3454 @table @code
3455 @item a
3456 Address register (general purpose register except r0)
3458 @item c
3459 Condition code register
3461 @item d
3462 Data register (arbitrary general purpose register)
3464 @item f
3465 Floating-point register
3467 @item I
3468 Unsigned 8-bit constant (0--255)
3470 @item J
3471 Unsigned 12-bit constant (0--4095)
3473 @item K
3474 Signed 16-bit constant (@minus{}32768--32767)
3476 @item L
3477 Value appropriate as displacement.
3478 @table @code
3479 @item (0..4095)
3480 for short displacement
3481 @item (@minus{}524288..524287)
3482 for long displacement
3483 @end table
3485 @item M
3486 Constant integer with a value of 0x7fffffff.
3488 @item N
3489 Multiple letter constraint followed by 4 parameter letters.
3490 @table @code
3491 @item 0..9:
3492 number of the part counting from most to least significant
3493 @item H,Q:
3494 mode of the part
3495 @item D,S,H:
3496 mode of the containing operand
3497 @item 0,F:
3498 value of the other parts (F---all bits set)
3499 @end table
3500 The constraint matches if the specified part of a constant
3501 has a value different from its other parts.
3503 @item Q
3504 Memory reference without index register and with short displacement.
3506 @item R
3507 Memory reference with index register and short displacement.
3509 @item S
3510 Memory reference without index register but with long displacement.
3512 @item T
3513 Memory reference with index register and long displacement.
3515 @item U
3516 Pointer with short displacement.
3518 @item W
3519 Pointer with long displacement.
3521 @item Y
3522 Shift count operand.
3524 @end table
3526 @need 1000
3527 @item SPARC---@file{config/sparc/sparc.h}
3528 @table @code
3529 @item f
3530 Floating-point register on the SPARC-V8 architecture and
3531 lower floating-point register on the SPARC-V9 architecture.
3533 @item e
3534 Floating-point register.  It is equivalent to @samp{f} on the
3535 SPARC-V8 architecture and contains both lower and upper
3536 floating-point registers on the SPARC-V9 architecture.
3538 @item c
3539 Floating-point condition code register.
3541 @item d
3542 Lower floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9
3543 architecture when the Visual Instruction Set is available.
3545 @item b
3546 Floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9 architecture
3547 when the Visual Instruction Set is available.
3549 @item h
3550 64-bit global or out register for the SPARC-V8+ architecture.
3552 @item C
3553 The constant all-ones, for floating-point.
3555 @item A
3556 Signed 5-bit constant
3558 @item D
3559 A vector constant
3561 @item I
3562 Signed 13-bit constant
3564 @item J
3565 Zero
3567 @item K
3568 32-bit constant with the low 12 bits clear (a constant that can be
3569 loaded with the @code{sethi} instruction)
3571 @item L
3572 A constant in the range supported by @code{movcc} instructions (11-bit
3573 signed immediate)
3575 @item M
3576 A constant in the range supported by @code{movrcc} instructions (10-bit
3577 signed immediate)
3579 @item N
3580 Same as @samp{K}, except that it verifies that bits that are not in the
3581 lower 32-bit range are all zero.  Must be used instead of @samp{K} for
3582 modes wider than @code{SImode}
3584 @item O
3585 The constant 4096
3587 @item G
3588 Floating-point zero
3590 @item H
3591 Signed 13-bit constant, sign-extended to 32 or 64 bits
3593 @item P
3594 The constant -1
3596 @item Q
3597 Floating-point constant whose integral representation can
3598 be moved into an integer register using a single sethi
3599 instruction
3601 @item R
3602 Floating-point constant whose integral representation can
3603 be moved into an integer register using a single mov
3604 instruction
3606 @item S
3607 Floating-point constant whose integral representation can
3608 be moved into an integer register using a high/lo_sum
3609 instruction sequence
3611 @item T
3612 Memory address aligned to an 8-byte boundary
3614 @item U
3615 Even register
3617 @item W
3618 Memory address for @samp{e} constraint registers
3620 @item w
3621 Memory address with only a base register
3623 @item Y
3624 Vector zero
3626 @end table
3628 @item SPU---@file{config/spu/spu.h}
3629 @table @code
3630 @item a
3631 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.
3633 @item c
3634 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.
3636 @item d
3637 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 64 bit value.
3639 @item f
3640 An immediate which can be loaded with @code{fsmbi}.
3642 @item A
3643 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3645 @item B
3646 An immediate for most arithmetic instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3648 @item C
3649 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3651 @item D
3652 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 32 bit value.
3654 @item I
3655 A constant in the range [@minus{}64, 63] for shift/rotate instructions.
3657 @item J
3658 An unsigned 7-bit constant for conversion/nop/channel instructions.
3660 @item K
3661 A signed 10-bit constant for most arithmetic instructions.
3663 @item M
3664 A signed 16 bit immediate for @code{stop}.
3666 @item N
3667 An unsigned 16-bit constant for @code{iohl} and @code{fsmbi}.
3669 @item O
3670 An unsigned 7-bit constant whose 3 least significant bits are 0.
3672 @item P
3673 An unsigned 3-bit constant for 16-byte rotates and shifts
3675 @item R
3676 Call operand, reg, for indirect calls
3678 @item S
3679 Call operand, symbol, for relative calls.
3681 @item T
3682 Call operand, const_int, for absolute calls.
3684 @item U
3685 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is sign extended to 128 bit.
3687 @item W
3688 An immediate for shift and rotate instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3690 @item Y
3691 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is sign extended as a 128 bit.
3693 @item Z
3694 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is sign extended to 128 bit.
3696 @end table
3698 @item TI C6X family---@file{config/c6x/constraints.md}
3699 @table @code
3700 @item a
3701 Register file A (A0--A31).
3703 @item b
3704 Register file B (B0--B31).
3706 @item A
3707 Predicate registers in register file A (A0--A2 on C64X and
3708 higher, A1 and A2 otherwise).
3710 @item B
3711 Predicate registers in register file B (B0--B2).
3713 @item C
3714 A call-used register in register file B (B0--B9, B16--B31).
3716 @item Da
3717 Register file A, excluding predicate registers (A3--A31,
3718 plus A0 if not C64X or higher).
3720 @item Db
3721 Register file B, excluding predicate registers (B3--B31).
3723 @item Iu4
3724 Integer constant in the range 0 @dots{} 15.
3726 @item Iu5
3727 Integer constant in the range 0 @dots{} 31.
3729 @item In5
3730 Integer constant in the range @minus{}31 @dots{} 0.
3732 @item Is5
3733 Integer constant in the range @minus{}16 @dots{} 15.
3735 @item I5x
3736 Integer constant that can be the operand of an ADDA or a SUBA insn.
3738 @item IuB
3739 Integer constant in the range 0 @dots{} 65535.
3741 @item IsB
3742 Integer constant in the range @minus{}32768 @dots{} 32767.
3744 @item IsC
3745 Integer constant in the range @math{-2^{20}} @dots{} @math{2^{20} - 1}.
3747 @item Jc
3748 Integer constant that is a valid mask for the clr instruction.
3750 @item Js
3751 Integer constant that is a valid mask for the set instruction.
3753 @item Q
3754 Memory location with A base register.
3756 @item R
3757 Memory location with B base register.
3759 @ifset INTERNALS
3760 @item S0
3761 On C64x+ targets, a GP-relative small data reference.
3763 @item S1
3764 Any kind of @code{SYMBOL_REF}, for use in a call address.
3766 @item Si
3767 Any kind of immediate operand, unless it matches the S0 constraint.
3769 @item T
3770 Memory location with B base register, but not using a long offset.
3772 @item W
3773 A memory operand with an address that can't be used in an unaligned access.
3775 @end ifset
3776 @item Z
3777 Register B14 (aka DP).
3779 @end table
3781 @item TILE-Gx---@file{config/tilegx/constraints.md}
3782 @table @code
3783 @item R00
3784 @itemx R01
3785 @itemx R02
3786 @itemx R03
3787 @itemx R04
3788 @itemx R05
3789 @itemx R06
3790 @itemx R07
3791 @itemx R08
3792 @itemx R09
3793 @itemx R10
3794 Each of these represents a register constraint for an individual
3795 register, from r0 to r10.
3797 @item I
3798 Signed 8-bit integer constant.
3800 @item J
3801 Signed 16-bit integer constant.
3803 @item K
3804 Unsigned 16-bit integer constant.
3806 @item L
3807 Integer constant that fits in one signed byte when incremented by one
3808 (@minus{}129 @dots{} 126).
3810 @item m
3811 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>}, the
3812 operand can have postincrement which requires printing with @samp{%In}
3813 and @samp{%in} on TILE-Gx.  For example:
3815 @smallexample
3816 asm ("st_add %I0,%1,%i0" : "=m<>" (*mem) : "r" (val));
3817 @end smallexample
3819 @item M
3820 A bit mask suitable for the BFINS instruction.
3822 @item N
3823 Integer constant that is a byte tiled out eight times.
3825 @item O
3826 The integer zero constant.
3828 @item P
3829 Integer constant that is a sign-extended byte tiled out as four shorts.
3831 @item Q
3832 Integer constant that fits in one signed byte when incremented
3833 (@minus{}129 @dots{} 126), but excluding -1.
3835 @item S
3836 Integer constant that has all 1 bits consecutive and starting at bit 0.
3838 @item T
3839 A 16-bit fragment of a got, tls, or pc-relative reference.
3841 @item U
3842 Memory operand except postincrement.  This is roughly the same as
3843 @samp{m} when not used together with @samp{<} or @samp{>}.
3845 @item W
3846 An 8-element vector constant with identical elements.
3848 @item Y
3849 A 4-element vector constant with identical elements.
3851 @item Z0
3852 The integer constant 0xffffffff.
3854 @item Z1
3855 The integer constant 0xffffffff00000000.
3857 @end table
3859 @item TILEPro---@file{config/tilepro/constraints.md}
3860 @table @code
3861 @item R00
3862 @itemx R01
3863 @itemx R02
3864 @itemx R03
3865 @itemx R04
3866 @itemx R05
3867 @itemx R06
3868 @itemx R07
3869 @itemx R08
3870 @itemx R09
3871 @itemx R10
3872 Each of these represents a register constraint for an individual
3873 register, from r0 to r10.
3875 @item I
3876 Signed 8-bit integer constant.
3878 @item J
3879 Signed 16-bit integer constant.
3881 @item K
3882 Nonzero integer constant with low 16 bits zero.
3884 @item L
3885 Integer constant that fits in one signed byte when incremented by one
3886 (@minus{}129 @dots{} 126).
3888 @item m
3889 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>}, the
3890 operand can have postincrement which requires printing with @samp{%In}
3891 and @samp{%in} on TILEPro.  For example:
3893 @smallexample
3894 asm ("swadd %I0,%1,%i0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
3895 @end smallexample
3897 @item M
3898 A bit mask suitable for the MM instruction.
3900 @item N
3901 Integer constant that is a byte tiled out four times.
3903 @item O
3904 The integer zero constant.
3906 @item P
3907 Integer constant that is a sign-extended byte tiled out as two shorts.
3909 @item Q
3910 Integer constant that fits in one signed byte when incremented
3911 (@minus{}129 @dots{} 126), but excluding -1.
3913 @item T
3914 A symbolic operand, or a 16-bit fragment of a got, tls, or pc-relative
3915 reference.
3917 @item U
3918 Memory operand except postincrement.  This is roughly the same as
3919 @samp{m} when not used together with @samp{<} or @samp{>}.
3921 @item W
3922 A 4-element vector constant with identical elements.
3924 @item Y
3925 A 2-element vector constant with identical elements.
3927 @end table
3929 @item Visium---@file{config/visium/constraints.md}
3930 @table @code
3931 @item b
3932 EAM register @code{mdb}
3934 @item c
3935 EAM register @code{mdc}
3937 @item f
3938 Floating point register
3940 @ifset INTERNALS
3941 @item k
3942 Register for sibcall optimization
3943 @end ifset
3945 @item l
3946 General register, but not @code{r29}, @code{r30} and @code{r31}
3948 @item t
3949 Register @code{r1}
3951 @item u
3952 Register @code{r2}
3954 @item v
3955 Register @code{r3}
3957 @item G
3958 Floating-point constant 0.0
3960 @item J
3961 Integer constant in the range 0 .. 65535 (16-bit immediate)
3963 @item K
3964 Integer constant in the range 1 .. 31 (5-bit immediate)
3966 @item L
3967 Integer constant in the range @minus{}65535 .. @minus{}1 (16-bit negative immediate)
3969 @item M
3970 Integer constant @minus{}1
3972 @item O
3973 Integer constant 0
3975 @item P
3976 Integer constant 32
3977 @end table
3979 @item x86 family---@file{config/i386/constraints.md}
3980 @table @code
3981 @item R
3982 Legacy register---the eight integer registers available on all
3983 i386 processors (@code{a}, @code{b}, @code{c}, @code{d},
3984 @code{si}, @code{di}, @code{bp}, @code{sp}).
3986 @item q
3987 Any register accessible as @code{@var{r}l}.  In 32-bit mode, @code{a},
3988 @code{b}, @code{c}, and @code{d}; in 64-bit mode, any integer register.
3990 @item Q
3991 Any register accessible as @code{@var{r}h}: @code{a}, @code{b},
3992 @code{c}, and @code{d}.
3994 @ifset INTERNALS
3995 @item l
3996 Any register that can be used as the index in a base+index memory
3997 access: that is, any general register except the stack pointer.
3998 @end ifset
4000 @item a
4001 The @code{a} register.
4003 @item b
4004 The @code{b} register.
4006 @item c
4007 The @code{c} register.
4009 @item d
4010 The @code{d} register.
4012 @item S
4013 The @code{si} register.
4015 @item D
4016 The @code{di} register.
4018 @item A
4019 The @code{a} and @code{d} registers.  This class is used for instructions
4020 that return double word results in the @code{ax:dx} register pair.  Single
4021 word values will be allocated either in @code{ax} or @code{dx}.
4022 For example on i386 the following implements @code{rdtsc}:
4024 @smallexample
4025 unsigned long long rdtsc (void)
4027   unsigned long long tick;
4028   __asm__ __volatile__("rdtsc":"=A"(tick));
4029   return tick;
4031 @end smallexample
4033 This is not correct on x86-64 as it would allocate tick in either @code{ax}
4034 or @code{dx}.  You have to use the following variant instead:
4036 @smallexample
4037 unsigned long long rdtsc (void)
4039   unsigned int tickl, tickh;
4040   __asm__ __volatile__("rdtsc":"=a"(tickl),"=d"(tickh));
4041   return ((unsigned long long)tickh << 32)|tickl;
4043 @end smallexample
4046 @item f
4047 Any 80387 floating-point (stack) register.
4049 @item t
4050 Top of 80387 floating-point stack (@code{%st(0)}).
4052 @item u
4053 Second from top of 80387 floating-point stack (@code{%st(1)}).
4055 @item y
4056 Any MMX register.
4058 @item x
4059 Any SSE register.
4061 @item Yz
4062 First SSE register (@code{%xmm0}).
4064 @ifset INTERNALS
4065 @item Y2
4066 Any SSE register, when SSE2 is enabled.
4068 @item Yi
4069 Any SSE register, when SSE2 and inter-unit moves are enabled.
4071 @item Ym
4072 Any MMX register, when inter-unit moves are enabled.
4073 @end ifset
4075 @item I
4076 Integer constant in the range 0 @dots{} 31, for 32-bit shifts.
4078 @item J
4079 Integer constant in the range 0 @dots{} 63, for 64-bit shifts.
4081 @item K
4082 Signed 8-bit integer constant.
4084 @item L
4085 @code{0xFF} or @code{0xFFFF}, for andsi as a zero-extending move.
4087 @item M
4088 0, 1, 2, or 3 (shifts for the @code{lea} instruction).
4090 @item N
4091 Unsigned 8-bit integer constant (for @code{in} and @code{out}
4092 instructions).
4094 @ifset INTERNALS
4095 @item O
4096 Integer constant in the range 0 @dots{} 127, for 128-bit shifts.
4097 @end ifset
4099 @item G
4100 Standard 80387 floating point constant.
4102 @item C
4103 SSE constant zero operand.
4105 @item e
4106 32-bit signed integer constant, or a symbolic reference known
4107 to fit that range (for immediate operands in sign-extending x86-64
4108 instructions).
4110 @item Z
4111 32-bit unsigned integer constant, or a symbolic reference known
4112 to fit that range (for immediate operands in zero-extending x86-64
4113 instructions).
4115 @end table
4117 @item Xstormy16---@file{config/stormy16/stormy16.h}
4118 @table @code
4119 @item a
4120 Register r0.
4122 @item b
4123 Register r1.
4125 @item c
4126 Register r2.
4128 @item d
4129 Register r8.
4131 @item e
4132 Registers r0 through r7.
4134 @item t
4135 Registers r0 and r1.
4137 @item y
4138 The carry register.
4140 @item z
4141 Registers r8 and r9.
4143 @item I
4144 A constant between 0 and 3 inclusive.
4146 @item J
4147 A constant that has exactly one bit set.
4149 @item K
4150 A constant that has exactly one bit clear.
4152 @item L
4153 A constant between 0 and 255 inclusive.
4155 @item M
4156 A constant between @minus{}255 and 0 inclusive.
4158 @item N
4159 A constant between @minus{}3 and 0 inclusive.
4161 @item O
4162 A constant between 1 and 4 inclusive.
4164 @item P
4165 A constant between @minus{}4 and @minus{}1 inclusive.
4167 @item Q
4168 A memory reference that is a stack push.
4170 @item R
4171 A memory reference that is a stack pop.
4173 @item S
4174 A memory reference that refers to a constant address of known value.
4176 @item T
4177 The register indicated by Rx (not implemented yet).
4179 @item U
4180 A constant that is not between 2 and 15 inclusive.
4182 @item Z
4183 The constant 0.
4185 @end table
4187 @item Xtensa---@file{config/xtensa/constraints.md}
4188 @table @code
4189 @item a
4190 General-purpose 32-bit register
4192 @item b
4193 One-bit boolean register
4195 @item A
4196 MAC16 40-bit accumulator register
4198 @item I
4199 Signed 12-bit integer constant, for use in MOVI instructions
4201 @item J
4202 Signed 8-bit integer constant, for use in ADDI instructions
4204 @item K
4205 Integer constant valid for BccI instructions
4207 @item L
4208 Unsigned constant valid for BccUI instructions
4210 @end table
4212 @end table
4214 @ifset INTERNALS
4215 @node Disable Insn Alternatives
4216 @subsection Disable insn alternatives using the @code{enabled} attribute
4217 @cindex enabled
4219 There are three insn attributes that may be used to selectively disable
4220 instruction alternatives:
4222 @table @code
4223 @item enabled
4224 Says whether an alternative is available on the current subtarget.
4226 @item preferred_for_size
4227 Says whether an enabled alternative should be used in code that is
4228 optimized for size.
4230 @item preferred_for_speed
4231 Says whether an enabled alternative should be used in code that is
4232 optimized for speed.
4233 @end table
4235 All these attributes should use @code{(const_int 1)} to allow an alternative
4236 or @code{(const_int 0)} to disallow it.  The attributes must be a static
4237 property of the subtarget; they cannot for example depend on the
4238 current operands, on the current optimization level, on the location
4239 of the insn within the body of a loop, on whether register allocation
4240 has finished, or on the current compiler pass.
4242 The @code{enabled} attribute is a correctness property.  It tells GCC to act
4243 as though the disabled alternatives were never defined in the first place.
4244 This is useful when adding new instructions to an existing pattern in
4245 cases where the new instructions are only available for certain cpu
4246 architecture levels (typically mapped to the @code{-march=} command-line
4247 option).
4249 In contrast, the @code{preferred_for_size} and @code{preferred_for_speed}
4250 attributes are strong optimization hints rather than correctness properties.
4251 @code{preferred_for_size} tells GCC which alternatives to consider when
4252 adding or modifying an instruction that GCC wants to optimize for size.
4253 @code{preferred_for_speed} does the same thing for speed.  Note that things
4254 like code motion can lead to cases where code optimized for size uses
4255 alternatives that are not preferred for size, and similarly for speed.
4257 Although @code{define_insn}s can in principle specify the @code{enabled}
4258 attribute directly, it is often clearer to have subsiduary attributes
4259 for each architectural feature of interest.  The @code{define_insn}s
4260 can then use these subsiduary attributes to say which alternatives
4261 require which features.  The example below does this for @code{cpu_facility}.
4263 E.g. the following two patterns could easily be merged using the @code{enabled}
4264 attribute:
4266 @smallexample
4268 (define_insn "*movdi_old"
4269   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
4270         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d"))]
4271   "!TARGET_NEW"
4272   "lgr %0,%1")
4274 (define_insn "*movdi_new"
4275   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
4276         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
4277   "TARGET_NEW"
4278   "@@
4279    lgr  %0,%1
4280    ldgr %0,%1
4281    lgdr %0,%1")
4283 @end smallexample
4287 @smallexample
4289 (define_insn "*movdi_combined"
4290   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
4291         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
4292   ""
4293   "@@
4294    lgr  %0,%1
4295    ldgr %0,%1
4296    lgdr %0,%1"
4297   [(set_attr "cpu_facility" "*,new,new")])
4299 @end smallexample
4301 with the @code{enabled} attribute defined like this:
4303 @smallexample
4305 (define_attr "cpu_facility" "standard,new" (const_string "standard"))
4307 (define_attr "enabled" ""
4308   (cond [(eq_attr "cpu_facility" "standard") (const_int 1)
4309          (and (eq_attr "cpu_facility" "new")
4310               (ne (symbol_ref "TARGET_NEW") (const_int 0)))
4311          (const_int 1)]
4312         (const_int 0)))
4314 @end smallexample
4316 @end ifset
4318 @ifset INTERNALS
4319 @node Define Constraints
4320 @subsection Defining Machine-Specific Constraints
4321 @cindex defining constraints
4322 @cindex constraints, defining
4324 Machine-specific constraints fall into two categories: register and
4325 non-register constraints.  Within the latter category, constraints
4326 which allow subsets of all possible memory or address operands should
4327 be specially marked, to give @code{reload} more information.
4329 Machine-specific constraints can be given names of arbitrary length,
4330 but they must be entirely composed of letters, digits, underscores
4331 (@samp{_}), and angle brackets (@samp{< >}).  Like C identifiers, they
4332 must begin with a letter or underscore.
4334 In order to avoid ambiguity in operand constraint strings, no
4335 constraint can have a name that begins with any other constraint's
4336 name.  For example, if @code{x} is defined as a constraint name,
4337 @code{xy} may not be, and vice versa.  As a consequence of this rule,
4338 no constraint may begin with one of the generic constraint letters:
4339 @samp{E F V X g i m n o p r s}.
4341 Register constraints correspond directly to register classes.
4342 @xref{Register Classes}.  There is thus not much flexibility in their
4343 definitions.
4345 @deffn {MD Expression} define_register_constraint name regclass docstring
4346 All three arguments are string constants.
4347 @var{name} is the name of the constraint, as it will appear in
4348 @code{match_operand} expressions.  If @var{name} is a multi-letter
4349 constraint its length shall be the same for all constraints starting
4350 with the same letter.  @var{regclass} can be either the
4351 name of the corresponding register class (@pxref{Register Classes}),
4352 or a C expression which evaluates to the appropriate register class.
4353 If it is an expression, it must have no side effects, and it cannot
4354 look at the operand.  The usual use of expressions is to map some
4355 register constraints to @code{NO_REGS} when the register class
4356 is not available on a given subarchitecture.
4358 @var{docstring} is a sentence documenting the meaning of the
4359 constraint.  Docstrings are explained further below.
4360 @end deffn
4362 Non-register constraints are more like predicates: the constraint
4363 definition gives a Boolean expression which indicates whether the
4364 constraint matches.
4366 @deffn {MD Expression} define_constraint name docstring exp
4367 The @var{name} and @var{docstring} arguments are the same as for
4368 @code{define_register_constraint}, but note that the docstring comes
4369 immediately after the name for these expressions.  @var{exp} is an RTL
4370 expression, obeying the same rules as the RTL expressions in predicate
4371 definitions.  @xref{Defining Predicates}, for details.  If it
4372 evaluates true, the constraint matches; if it evaluates false, it
4373 doesn't. Constraint expressions should indicate which RTL codes they
4374 might match, just like predicate expressions.
4376 @code{match_test} C expressions have access to the
4377 following variables:
4379 @table @var
4380 @item op
4381 The RTL object defining the operand.
4382 @item mode
4383 The machine mode of @var{op}.
4384 @item ival
4385 @samp{INTVAL (@var{op})}, if @var{op} is a @code{const_int}.
4386 @item hval
4387 @samp{CONST_DOUBLE_HIGH (@var{op})}, if @var{op} is an integer
4388 @code{const_double}.
4389 @item lval
4390 @samp{CONST_DOUBLE_LOW (@var{op})}, if @var{op} is an integer
4391 @code{const_double}.
4392 @item rval
4393 @samp{CONST_DOUBLE_REAL_VALUE (@var{op})}, if @var{op} is a floating-point
4394 @code{const_double}.
4395 @end table
4397 The @var{*val} variables should only be used once another piece of the
4398 expression has verified that @var{op} is the appropriate kind of RTL
4399 object.
4400 @end deffn
4402 Most non-register constraints should be defined with
4403 @code{define_constraint}.  The remaining two definition expressions
4404 are only appropriate for constraints that should be handled specially
4405 by @code{reload} if they fail to match.
4407 @deffn {MD Expression} define_memory_constraint name docstring exp
4408 Use this expression for constraints that match a subset of all memory
4409 operands: that is, @code{reload} can make them match by converting the
4410 operand to the form @samp{@w{(mem (reg @var{X}))}}, where @var{X} is a
4411 base register (from the register class specified by
4412 @code{BASE_REG_CLASS}, @pxref{Register Classes}).
4414 For example, on the S/390, some instructions do not accept arbitrary
4415 memory references, but only those that do not make use of an index
4416 register.  The constraint letter @samp{Q} is defined to represent a
4417 memory address of this type.  If @samp{Q} is defined with
4418 @code{define_memory_constraint}, a @samp{Q} constraint can handle any
4419 memory operand, because @code{reload} knows it can simply copy the
4420 memory address into a base register if required.  This is analogous to
4421 the way an @samp{o} constraint can handle any memory operand.
4423 The syntax and semantics are otherwise identical to
4424 @code{define_constraint}.
4425 @end deffn
4427 @deffn {MD Expression} define_special_memory_constraint name docstring exp
4428 Use this expression for constraints that match a subset of all memory
4429 operands: that is, @code{reload} can not make them match by reloading
4430 the address as it is described for @code{define_memory_constraint} or
4431 such address reload is undesirable with the performance point of view.
4433 For example, @code{define_special_memory_constraint} can be useful if
4434 specifically aligned memory is necessary or desirable for some insn
4435 operand.
4437 The syntax and semantics are otherwise identical to
4438 @code{define_constraint}.
4439 @end deffn
4441 @deffn {MD Expression} define_address_constraint name docstring exp
4442 Use this expression for constraints that match a subset of all address
4443 operands: that is, @code{reload} can make the constraint match by
4444 converting the operand to the form @samp{@w{(reg @var{X})}}, again
4445 with @var{X} a base register.
4447 Constraints defined with @code{define_address_constraint} can only be
4448 used with the @code{address_operand} predicate, or machine-specific
4449 predicates that work the same way.  They are treated analogously to
4450 the generic @samp{p} constraint.
4452 The syntax and semantics are otherwise identical to
4453 @code{define_constraint}.
4454 @end deffn
4456 For historical reasons, names beginning with the letters @samp{G H}
4457 are reserved for constraints that match only @code{const_double}s, and
4458 names beginning with the letters @samp{I J K L M N O P} are reserved
4459 for constraints that match only @code{const_int}s.  This may change in
4460 the future.  For the time being, constraints with these names must be
4461 written in a stylized form, so that @code{genpreds} can tell you did
4462 it correctly:
4464 @smallexample
4465 @group
4466 (define_constraint "[@var{GHIJKLMNOP}]@dots{}"
4467   "@var{doc}@dots{}"
4468   (and (match_code "const_int")  ; @r{@code{const_double} for G/H}
4469        @var{condition}@dots{}))            ; @r{usually a @code{match_test}}
4470 @end group
4471 @end smallexample
4472 @c the semicolons line up in the formatted manual
4474 It is fine to use names beginning with other letters for constraints
4475 that match @code{const_double}s or @code{const_int}s.
4477 Each docstring in a constraint definition should be one or more complete
4478 sentences, marked up in Texinfo format.  @emph{They are currently unused.}
4479 In the future they will be copied into the GCC manual, in @ref{Machine
4480 Constraints}, replacing the hand-maintained tables currently found in
4481 that section.  Also, in the future the compiler may use this to give
4482 more helpful diagnostics when poor choice of @code{asm} constraints
4483 causes a reload failure.
4485 If you put the pseudo-Texinfo directive @samp{@@internal} at the
4486 beginning of a docstring, then (in the future) it will appear only in
4487 the internals manual's version of the machine-specific constraint tables.
4488 Use this for constraints that should not appear in @code{asm} statements.
4490 @node C Constraint Interface
4491 @subsection Testing constraints from C
4492 @cindex testing constraints
4493 @cindex constraints, testing
4495 It is occasionally useful to test a constraint from C code rather than
4496 implicitly via the constraint string in a @code{match_operand}.  The
4497 generated file @file{tm_p.h} declares a few interfaces for working
4498 with constraints.  At present these are defined for all constraints
4499 except @code{g} (which is equivalent to @code{general_operand}).
4501 Some valid constraint names are not valid C identifiers, so there is a
4502 mangling scheme for referring to them from C@.  Constraint names that
4503 do not contain angle brackets or underscores are left unchanged.
4504 Underscores are doubled, each @samp{<} is replaced with @samp{_l}, and
4505 each @samp{>} with @samp{_g}.  Here are some examples:
4507 @c the @c's prevent double blank lines in the printed manual.
4508 @example
4509 @multitable {Original} {Mangled}
4510 @item @strong{Original} @tab @strong{Mangled}  @c
4511 @item @code{x}     @tab @code{x}       @c
4512 @item @code{P42x}  @tab @code{P42x}    @c
4513 @item @code{P4_x}  @tab @code{P4__x}   @c
4514 @item @code{P4>x}  @tab @code{P4_gx}   @c
4515 @item @code{P4>>}  @tab @code{P4_g_g}  @c
4516 @item @code{P4_g>} @tab @code{P4__g_g} @c
4517 @end multitable
4518 @end example
4520 Throughout this section, the variable @var{c} is either a constraint
4521 in the abstract sense, or a constant from @code{enum constraint_num};
4522 the variable @var{m} is a mangled constraint name (usually as part of
4523 a larger identifier).
4525 @deftp Enum constraint_num
4526 For each constraint except @code{g}, there is a corresponding
4527 enumeration constant: @samp{CONSTRAINT_} plus the mangled name of the
4528 constraint.  Functions that take an @code{enum constraint_num} as an
4529 argument expect one of these constants.
4530 @end deftp
4532 @deftypefun {inline bool} satisfies_constraint_@var{m} (rtx @var{exp})
4533 For each non-register constraint @var{m} except @code{g}, there is
4534 one of these functions; it returns @code{true} if @var{exp} satisfies the
4535 constraint.  These functions are only visible if @file{rtl.h} was included
4536 before @file{tm_p.h}.
4537 @end deftypefun
4539 @deftypefun bool constraint_satisfied_p (rtx @var{exp}, enum constraint_num @var{c})
4540 Like the @code{satisfies_constraint_@var{m}} functions, but the
4541 constraint to test is given as an argument, @var{c}.  If @var{c}
4542 specifies a register constraint, this function will always return
4543 @code{false}.
4544 @end deftypefun
4546 @deftypefun {enum reg_class} reg_class_for_constraint (enum constraint_num @var{c})
4547 Returns the register class associated with @var{c}.  If @var{c} is not
4548 a register constraint, or those registers are not available for the
4549 currently selected subtarget, returns @code{NO_REGS}.
4550 @end deftypefun
4552 Here is an example use of @code{satisfies_constraint_@var{m}}.  In
4553 peephole optimizations (@pxref{Peephole Definitions}), operand
4554 constraint strings are ignored, so if there are relevant constraints,
4555 they must be tested in the C condition.  In the example, the
4556 optimization is applied if operand 2 does @emph{not} satisfy the
4557 @samp{K} constraint.  (This is a simplified version of a peephole
4558 definition from the i386 machine description.)
4560 @smallexample
4561 (define_peephole2
4562   [(match_scratch:SI 3 "r")
4563    (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
4564         (mult:SI (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")
4565                  (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "")))]
4567   "!satisfies_constraint_K (operands[2])"
4569   [(set (match_dup 3) (match_dup 1))
4570    (set (match_dup 0) (mult:SI (match_dup 3) (match_dup 2)))]
4572   "")
4573 @end smallexample
4575 @node Standard Names
4576 @section Standard Pattern Names For Generation
4577 @cindex standard pattern names
4578 @cindex pattern names
4579 @cindex names, pattern
4581 Here is a table of the instruction names that are meaningful in the RTL
4582 generation pass of the compiler.  Giving one of these names to an
4583 instruction pattern tells the RTL generation pass that it can use the
4584 pattern to accomplish a certain task.
4586 @table @asis
4587 @cindex @code{mov@var{m}} instruction pattern
4588 @item @samp{mov@var{m}}
4589 Here @var{m} stands for a two-letter machine mode name, in lowercase.
4590 This instruction pattern moves data with that machine mode from operand
4591 1 to operand 0.  For example, @samp{movsi} moves full-word data.
4593 If operand 0 is a @code{subreg} with mode @var{m} of a register whose
4594 own mode is wider than @var{m}, the effect of this instruction is
4595 to store the specified value in the part of the register that corresponds
4596 to mode @var{m}.  Bits outside of @var{m}, but which are within the
4597 same target word as the @code{subreg} are undefined.  Bits which are
4598 outside the target word are left unchanged.
4600 This class of patterns is special in several ways.  First of all, each
4601 of these names up to and including full word size @emph{must} be defined,
4602 because there is no other way to copy a datum from one place to another.
4603 If there are patterns accepting operands in larger modes,
4604 @samp{mov@var{m}} must be defined for integer modes of those sizes.
4606 Second, these patterns are not used solely in the RTL generation pass.
4607 Even the reload pass can generate move insns to copy values from stack
4608 slots into temporary registers.  When it does so, one of the operands is
4609 a hard register and the other is an operand that can need to be reloaded
4610 into a register.
4612 @findex force_reg
4613 Therefore, when given such a pair of operands, the pattern must generate
4614 RTL which needs no reloading and needs no temporary registers---no
4615 registers other than the operands.  For example, if you support the
4616 pattern with a @code{define_expand}, then in such a case the
4617 @code{define_expand} mustn't call @code{force_reg} or any other such
4618 function which might generate new pseudo registers.
4620 This requirement exists even for subword modes on a RISC machine where
4621 fetching those modes from memory normally requires several insns and
4622 some temporary registers.
4624 @findex change_address
4625 During reload a memory reference with an invalid address may be passed
4626 as an operand.  Such an address will be replaced with a valid address
4627 later in the reload pass.  In this case, nothing may be done with the
4628 address except to use it as it stands.  If it is copied, it will not be
4629 replaced with a valid address.  No attempt should be made to make such
4630 an address into a valid address and no routine (such as
4631 @code{change_address}) that will do so may be called.  Note that
4632 @code{general_operand} will fail when applied to such an address.
4634 @findex reload_in_progress
4635 The global variable @code{reload_in_progress} (which must be explicitly
4636 declared if required) can be used to determine whether such special
4637 handling is required.
4639 The variety of operands that have reloads depends on the rest of the
4640 machine description, but typically on a RISC machine these can only be
4641 pseudo registers that did not get hard registers, while on other
4642 machines explicit memory references will get optional reloads.
4644 If a scratch register is required to move an object to or from memory,
4645 it can be allocated using @code{gen_reg_rtx} prior to life analysis.
4647 If there are cases which need scratch registers during or after reload,
4648 you must provide an appropriate secondary_reload target hook.
4650 @findex can_create_pseudo_p
4651 The macro @code{can_create_pseudo_p} can be used to determine if it
4652 is unsafe to create new pseudo registers.  If this variable is nonzero, then
4653 it is unsafe to call @code{gen_reg_rtx} to allocate a new pseudo.
4655 The constraints on a @samp{mov@var{m}} must permit moving any hard
4656 register to any other hard register provided that
4657 @code{HARD_REGNO_MODE_OK} permits mode @var{m} in both registers and
4658 @code{TARGET_REGISTER_MOVE_COST} applied to their classes returns a value
4659 of 2.
4661 It is obligatory to support floating point @samp{mov@var{m}}
4662 instructions into and out of any registers that can hold fixed point
4663 values, because unions and structures (which have modes @code{SImode} or
4664 @code{DImode}) can be in those registers and they may have floating
4665 point members.
4667 There may also be a need to support fixed point @samp{mov@var{m}}
4668 instructions in and out of floating point registers.  Unfortunately, I
4669 have forgotten why this was so, and I don't know whether it is still
4670 true.  If @code{HARD_REGNO_MODE_OK} rejects fixed point values in
4671 floating point registers, then the constraints of the fixed point
4672 @samp{mov@var{m}} instructions must be designed to avoid ever trying to
4673 reload into a floating point register.
4675 @cindex @code{reload_in} instruction pattern
4676 @cindex @code{reload_out} instruction pattern
4677 @item @samp{reload_in@var{m}}
4678 @itemx @samp{reload_out@var{m}}
4679 These named patterns have been obsoleted by the target hook
4680 @code{secondary_reload}.
4682 Like @samp{mov@var{m}}, but used when a scratch register is required to
4683 move between operand 0 and operand 1.  Operand 2 describes the scratch
4684 register.  See the discussion of the @code{SECONDARY_RELOAD_CLASS}
4685 macro in @pxref{Register Classes}.
4687 There are special restrictions on the form of the @code{match_operand}s
4688 used in these patterns.  First, only the predicate for the reload
4689 operand is examined, i.e., @code{reload_in} examines operand 1, but not
4690 the predicates for operand 0 or 2.  Second, there may be only one
4691 alternative in the constraints.  Third, only a single register class
4692 letter may be used for the constraint; subsequent constraint letters
4693 are ignored.  As a special exception, an empty constraint string
4694 matches the @code{ALL_REGS} register class.  This may relieve ports
4695 of the burden of defining an @code{ALL_REGS} constraint letter just
4696 for these patterns.
4698 @cindex @code{movstrict@var{m}} instruction pattern
4699 @item @samp{movstrict@var{m}}
4700 Like @samp{mov@var{m}} except that if operand 0 is a @code{subreg}
4701 with mode @var{m} of a register whose natural mode is wider,
4702 the @samp{movstrict@var{m}} instruction is guaranteed not to alter
4703 any of the register except the part which belongs to mode @var{m}.
4705 @cindex @code{movmisalign@var{m}} instruction pattern
4706 @item @samp{movmisalign@var{m}}
4707 This variant of a move pattern is designed to load or store a value
4708 from a memory address that is not naturally aligned for its mode.
4709 For a store, the memory will be in operand 0; for a load, the memory
4710 will be in operand 1.  The other operand is guaranteed not to be a
4711 memory, so that it's easy to tell whether this is a load or store.
4713 This pattern is used by the autovectorizer, and when expanding a
4714 @code{MISALIGNED_INDIRECT_REF} expression.
4716 @cindex @code{load_multiple} instruction pattern
4717 @item @samp{load_multiple}
4718 Load several consecutive memory locations into consecutive registers.
4719 Operand 0 is the first of the consecutive registers, operand 1
4720 is the first memory location, and operand 2 is a constant: the
4721 number of consecutive registers.
4723 Define this only if the target machine really has such an instruction;
4724 do not define this if the most efficient way of loading consecutive
4725 registers from memory is to do them one at a time.
4727 On some machines, there are restrictions as to which consecutive
4728 registers can be stored into memory, such as particular starting or
4729 ending register numbers or only a range of valid counts.  For those
4730 machines, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
4731 and make the pattern fail if the restrictions are not met.
4733 Write the generated insn as a @code{parallel} with elements being a
4734 @code{set} of one register from the appropriate memory location (you may
4735 also need @code{use} or @code{clobber} elements).  Use a
4736 @code{match_parallel} (@pxref{RTL Template}) to recognize the insn.  See
4737 @file{rs6000.md} for examples of the use of this insn pattern.
4739 @cindex @samp{store_multiple} instruction pattern
4740 @item @samp{store_multiple}
4741 Similar to @samp{load_multiple}, but store several consecutive registers
4742 into consecutive memory locations.  Operand 0 is the first of the
4743 consecutive memory locations, operand 1 is the first register, and
4744 operand 2 is a constant: the number of consecutive registers.
4746 @cindex @code{vec_load_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4747 @item @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}
4748 Perform an interleaved load of several vectors from memory operand 1
4749 into register operand 0.  Both operands have mode @var{m}.  The register
4750 operand is viewed as holding consecutive vectors of mode @var{n},
4751 while the memory operand is a flat array that contains the same number
4752 of elements.  The operation is equivalent to:
4754 @smallexample
4755 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4756 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4757   for (i = 0; i < c; i++)
4758     operand0[i][j] = operand1[j * c + i];
4759 @end smallexample
4761 For example, @samp{vec_load_lanestiv4hi} loads 8 16-bit values
4762 from memory into a register of mode @samp{TI}@.  The register
4763 contains two consecutive vectors of mode @samp{V4HI}@.
4765 This pattern can only be used if:
4766 @smallexample
4767 TARGET_ARRAY_MODE_SUPPORTED_P (@var{n}, @var{c})
4768 @end smallexample
4769 is true.  GCC assumes that, if a target supports this kind of
4770 instruction for some mode @var{n}, it also supports unaligned
4771 loads for vectors of mode @var{n}.
4773 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
4775 @cindex @code{vec_store_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4776 @item @samp{vec_store_lanes@var{m}@var{n}}
4777 Equivalent to @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}, with the memory
4778 and register operands reversed.  That is, the instruction is
4779 equivalent to:
4781 @smallexample
4782 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4783 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4784   for (i = 0; i < c; i++)
4785     operand0[j * c + i] = operand1[i][j];
4786 @end smallexample
4788 for a memory operand 0 and register operand 1.
4790 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
4792 @cindex @code{vec_set@var{m}} instruction pattern
4793 @item @samp{vec_set@var{m}}
4794 Set given field in the vector value.  Operand 0 is the vector to modify,
4795 operand 1 is new value of field and operand 2 specify the field index.
4797 @cindex @code{vec_extract@var{m}} instruction pattern
4798 @item @samp{vec_extract@var{m}}
4799 Extract given field from the vector value.  Operand 1 is the vector, operand 2
4800 specify field index and operand 0 place to store value into.
4802 @cindex @code{vec_init@var{m}} instruction pattern
4803 @item @samp{vec_init@var{m}}
4804 Initialize the vector to given values.  Operand 0 is the vector to initialize
4805 and operand 1 is parallel containing values for individual fields.
4807 @cindex @code{vec_cmp@var{m}@var{n}} instruction pattern
4808 @item @samp{vec_cmp@var{m}@var{n}}
4809 Output a vector comparison.  Operand 0 of mode @var{n} is the destination for
4810 predicate in operand 1 which is a signed vector comparison with operands of
4811 mode @var{m} in operands 2 and 3.  Predicate is computed by element-wise
4812 evaluation of the vector comparison with a truth value of all-ones and a false
4813 value of all-zeros.
4815 @cindex @code{vec_cmpu@var{m}@var{n}} instruction pattern
4816 @item @samp{vec_cmpu@var{m}@var{n}}
4817 Similar to @code{vec_cmp@var{m}@var{n}} but perform unsigned vector comparison.
4819 @cindex @code{vcond@var{m}@var{n}} instruction pattern
4820 @item @samp{vcond@var{m}@var{n}}
4821 Output a conditional vector move.  Operand 0 is the destination to
4822 receive a combination of operand 1 and operand 2, which are of mode @var{m},
4823 dependent on the outcome of the predicate in operand 3 which is a signed
4824 vector comparison with operands of mode @var{n} in operands 4 and 5.  The
4825 modes @var{m} and @var{n} should have the same size.  Operand 0
4826 will be set to the value @var{op1} & @var{msk} | @var{op2} & ~@var{msk}
4827 where @var{msk} is computed by element-wise evaluation of the vector
4828 comparison with a truth value of all-ones and a false value of all-zeros.
4830 @cindex @code{vcondu@var{m}@var{n}} instruction pattern
4831 @item @samp{vcondu@var{m}@var{n}}
4832 Similar to @code{vcond@var{m}@var{n}} but performs unsigned vector
4833 comparison.
4835 @cindex @code{vcond_mask_@var{m}@var{n}} instruction pattern
4836 @item @samp{vcond_mask_@var{m}@var{n}}
4837 Similar to @code{vcond@var{m}@var{n}} but operand 3 holds a pre-computed
4838 result of vector comparison.
4840 @cindex @code{maskload@var{m}@var{n}} instruction pattern
4841 @item @samp{maskload@var{m}@var{n}}
4842 Perform a masked load of vector from memory operand 1 of mode @var{m}
4843 into register operand 0.  Mask is provided in register operand 2 of
4844 mode @var{n}.
4846 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
4848 @cindex @code{maskstore@var{m}@var{n}} instruction pattern
4849 @item @samp{maskstore@var{m}@var{n}}
4850 Perform a masked store of vector from register operand 1 of mode @var{m}
4851 into memory operand 0.  Mask is provided in register operand 2 of
4852 mode @var{n}.
4854 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
4856 @cindex @code{vec_perm@var{m}} instruction pattern
4857 @item @samp{vec_perm@var{m}}
4858 Output a (variable) vector permutation.  Operand 0 is the destination
4859 to receive elements from operand 1 and operand 2, which are of mode
4860 @var{m}.  Operand 3 is the @dfn{selector}.  It is an integral mode
4861 vector of the same width and number of elements as mode @var{m}.
4863 The input elements are numbered from 0 in operand 1 through
4864 @math{2*@var{N}-1} in operand 2.  The elements of the selector must
4865 be computed modulo @math{2*@var{N}}.  Note that if
4866 @code{rtx_equal_p(operand1, operand2)}, this can be implemented
4867 with just operand 1 and selector elements modulo @var{N}.
4869 In order to make things easy for a number of targets, if there is no
4870 @samp{vec_perm} pattern for mode @var{m}, but there is for mode @var{q}
4871 where @var{q} is a vector of @code{QImode} of the same width as @var{m},
4872 the middle-end will lower the mode @var{m} @code{VEC_PERM_EXPR} to
4873 mode @var{q}.
4875 @cindex @code{vec_perm_const@var{m}} instruction pattern
4876 @item @samp{vec_perm_const@var{m}}
4877 Like @samp{vec_perm} except that the permutation is a compile-time
4878 constant.  That is, operand 3, the @dfn{selector}, is a @code{CONST_VECTOR}.
4880 Some targets cannot perform a permutation with a variable selector,
4881 but can efficiently perform a constant permutation.  Further, the
4882 target hook @code{vec_perm_ok} is queried to determine if the 
4883 specific constant permutation is available efficiently; the named
4884 pattern is never expanded without @code{vec_perm_ok} returning true.
4886 There is no need for a target to supply both @samp{vec_perm@var{m}}
4887 and @samp{vec_perm_const@var{m}} if the former can trivially implement
4888 the operation with, say, the vector constant loaded into a register.
4890 @cindex @code{push@var{m}1} instruction pattern
4891 @item @samp{push@var{m}1}
4892 Output a push instruction.  Operand 0 is value to push.  Used only when
4893 @code{PUSH_ROUNDING} is defined.  For historical reason, this pattern may be
4894 missing and in such case an @code{mov} expander is used instead, with a
4895 @code{MEM} expression forming the push operation.  The @code{mov} expander
4896 method is deprecated.
4898 @cindex @code{add@var{m}3} instruction pattern
4899 @item @samp{add@var{m}3}
4900 Add operand 2 and operand 1, storing the result in operand 0.  All operands
4901 must have mode @var{m}.  This can be used even on two-address machines, by
4902 means of constraints requiring operands 1 and 0 to be the same location.
4904 @cindex @code{ssadd@var{m}3} instruction pattern
4905 @cindex @code{usadd@var{m}3} instruction pattern
4906 @cindex @code{sub@var{m}3} instruction pattern
4907 @cindex @code{sssub@var{m}3} instruction pattern
4908 @cindex @code{ussub@var{m}3} instruction pattern
4909 @cindex @code{mul@var{m}3} instruction pattern
4910 @cindex @code{ssmul@var{m}3} instruction pattern
4911 @cindex @code{usmul@var{m}3} instruction pattern
4912 @cindex @code{div@var{m}3} instruction pattern
4913 @cindex @code{ssdiv@var{m}3} instruction pattern
4914 @cindex @code{udiv@var{m}3} instruction pattern
4915 @cindex @code{usdiv@var{m}3} instruction pattern
4916 @cindex @code{mod@var{m}3} instruction pattern
4917 @cindex @code{umod@var{m}3} instruction pattern
4918 @cindex @code{umin@var{m}3} instruction pattern
4919 @cindex @code{umax@var{m}3} instruction pattern
4920 @cindex @code{and@var{m}3} instruction pattern
4921 @cindex @code{ior@var{m}3} instruction pattern
4922 @cindex @code{xor@var{m}3} instruction pattern
4923 @item @samp{ssadd@var{m}3}, @samp{usadd@var{m}3}
4924 @itemx @samp{sub@var{m}3}, @samp{sssub@var{m}3}, @samp{ussub@var{m}3}
4925 @itemx @samp{mul@var{m}3}, @samp{ssmul@var{m}3}, @samp{usmul@var{m}3}
4926 @itemx @samp{div@var{m}3}, @samp{ssdiv@var{m}3}
4927 @itemx @samp{udiv@var{m}3}, @samp{usdiv@var{m}3}
4928 @itemx @samp{mod@var{m}3}, @samp{umod@var{m}3}
4929 @itemx @samp{umin@var{m}3}, @samp{umax@var{m}3}
4930 @itemx @samp{and@var{m}3}, @samp{ior@var{m}3}, @samp{xor@var{m}3}
4931 Similar, for other arithmetic operations.
4933 @cindex @code{addv@var{m}4} instruction pattern
4934 @item @samp{addv@var{m}4}
4935 Like @code{add@var{m}3} but takes a @code{code_label} as operand 3 and
4936 emits code to jump to it if signed overflow occurs during the addition.
4937 This pattern is used to implement the built-in functions performing
4938 signed integer addition with overflow checking.
4940 @cindex @code{subv@var{m}4} instruction pattern
4941 @cindex @code{mulv@var{m}4} instruction pattern
4942 @item @samp{subv@var{m}4}, @samp{mulv@var{m}4}
4943 Similar, for other signed arithmetic operations.
4945 @cindex @code{uaddv@var{m}4} instruction pattern
4946 @item @samp{uaddv@var{m}4}
4947 Like @code{addv@var{m}4} but for unsigned addition.  That is to
4948 say, the operation is the same as signed addition but the jump
4949 is taken only on unsigned overflow.
4951 @cindex @code{usubv@var{m}4} instruction pattern
4952 @cindex @code{umulv@var{m}4} instruction pattern
4953 @item @samp{usubv@var{m}4}, @samp{umulv@var{m}4}
4954 Similar, for other unsigned arithmetic operations.
4956 @cindex @code{addptr@var{m}3} instruction pattern
4957 @item @samp{addptr@var{m}3}
4958 Like @code{add@var{m}3} but is guaranteed to only be used for address
4959 calculations.  The expanded code is not allowed to clobber the
4960 condition code.  It only needs to be defined if @code{add@var{m}3}
4961 sets the condition code.  If adds used for address calculations and
4962 normal adds are not compatible it is required to expand a distinct
4963 pattern (e.g. using an unspec).  The pattern is used by LRA to emit
4964 address calculations.  @code{add@var{m}3} is used if
4965 @code{addptr@var{m}3} is not defined.
4967 @cindex @code{fma@var{m}4} instruction pattern
4968 @item @samp{fma@var{m}4}
4969 Multiply operand 2 and operand 1, then add operand 3, storing the
4970 result in operand 0 without doing an intermediate rounding step.  All
4971 operands must have mode @var{m}.  This pattern is used to implement
4972 the @code{fma}, @code{fmaf}, and @code{fmal} builtin functions from
4973 the ISO C99 standard.
4975 @cindex @code{fms@var{m}4} instruction pattern
4976 @item @samp{fms@var{m}4}
4977 Like @code{fma@var{m}4}, except operand 3 subtracted from the
4978 product instead of added to the product.  This is represented
4979 in the rtl as
4981 @smallexample
4982 (fma:@var{m} @var{op1} @var{op2} (neg:@var{m} @var{op3}))
4983 @end smallexample
4985 @cindex @code{fnma@var{m}4} instruction pattern
4986 @item @samp{fnma@var{m}4}
4987 Like @code{fma@var{m}4} except that the intermediate product
4988 is negated before being added to operand 3.  This is represented
4989 in the rtl as
4991 @smallexample
4992 (fma:@var{m} (neg:@var{m} @var{op1}) @var{op2} @var{op3})
4993 @end smallexample
4995 @cindex @code{fnms@var{m}4} instruction pattern
4996 @item @samp{fnms@var{m}4}
4997 Like @code{fms@var{m}4} except that the intermediate product
4998 is negated before subtracting operand 3.  This is represented
4999 in the rtl as
5001 @smallexample
5002 (fma:@var{m} (neg:@var{m} @var{op1}) @var{op2} (neg:@var{m} @var{op3}))
5003 @end smallexample
5005 @cindex @code{min@var{m}3} instruction pattern
5006 @cindex @code{max@var{m}3} instruction pattern
5007 @item @samp{smin@var{m}3}, @samp{smax@var{m}3}
5008 Signed minimum and maximum operations.  When used with floating point,
5009 if both operands are zeros, or if either operand is @code{NaN}, then
5010 it is unspecified which of the two operands is returned as the result.
5012 @cindex @code{fmin@var{m}3} instruction pattern
5013 @cindex @code{fmax@var{m}3} instruction pattern
5014 @item @samp{fmin@var{m}3}, @samp{fmax@var{m}3}
5015 IEEE-conformant minimum and maximum operations.  If one operand is a quiet
5016 @code{NaN}, then the other operand is returned.  If both operands are quiet
5017 @code{NaN}, then a quiet @code{NaN} is returned.  In the case when gcc supports
5018 signalling @code{NaN} (-fsignaling-nans) an invalid floating point exception is
5019 raised and a quiet @code{NaN} is returned.
5021 All operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5022 floating-point mode.  These patterns are not allowed to @code{FAIL}.
5024 @cindex @code{reduc_smin_scal_@var{m}} instruction pattern
5025 @cindex @code{reduc_smax_scal_@var{m}} instruction pattern
5026 @item @samp{reduc_smin_scal_@var{m}}, @samp{reduc_smax_scal_@var{m}}
5027 Find the signed minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
5028 operand 1, and operand 0 is the scalar result, with mode equal to the mode of
5029 the elements of the input vector.
5031 @cindex @code{reduc_umin_scal_@var{m}} instruction pattern
5032 @cindex @code{reduc_umax_scal_@var{m}} instruction pattern
5033 @item @samp{reduc_umin_scal_@var{m}}, @samp{reduc_umax_scal_@var{m}}
5034 Find the unsigned minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
5035 operand 1, and operand 0 is the scalar result, with mode equal to the mode of
5036 the elements of the input vector.
5038 @cindex @code{reduc_plus_scal_@var{m}} instruction pattern
5039 @item @samp{reduc_plus_scal_@var{m}}
5040 Compute the sum of the elements of a vector. The vector is operand 1, and
5041 operand 0 is the scalar result, with mode equal to the mode of the elements of
5042 the input vector.
5044 @cindex @code{sdot_prod@var{m}} instruction pattern
5045 @item @samp{sdot_prod@var{m}}
5046 @cindex @code{udot_prod@var{m}} instruction pattern
5047 @itemx @samp{udot_prod@var{m}}
5048 Compute the sum of the products of two signed/unsigned elements.
5049 Operand 1 and operand 2 are of the same mode. Their product, which is of a
5050 wider mode, is computed and added to operand 3. Operand 3 is of a mode equal or
5051 wider than the mode of the product. The result is placed in operand 0, which
5052 is of the same mode as operand 3.
5054 @cindex @code{ssad@var{m}} instruction pattern
5055 @item @samp{ssad@var{m}}
5056 @cindex @code{usad@var{m}} instruction pattern
5057 @item @samp{usad@var{m}}
5058 Compute the sum of absolute differences of two signed/unsigned elements.
5059 Operand 1 and operand 2 are of the same mode. Their absolute difference, which
5060 is of a wider mode, is computed and added to operand 3. Operand 3 is of a mode
5061 equal or wider than the mode of the absolute difference. The result is placed
5062 in operand 0, which is of the same mode as operand 3.
5064 @cindex @code{widen_ssum@var{m3}} instruction pattern
5065 @item @samp{widen_ssum@var{m3}}
5066 @cindex @code{widen_usum@var{m3}} instruction pattern
5067 @itemx @samp{widen_usum@var{m3}}
5068 Operands 0 and 2 are of the same mode, which is wider than the mode of
5069 operand 1. Add operand 1 to operand 2 and place the widened result in
5070 operand 0. (This is used express accumulation of elements into an accumulator
5071 of a wider mode.)
5073 @cindex @code{vec_shr_@var{m}} instruction pattern
5074 @item @samp{vec_shr_@var{m}}
5075 Whole vector right shift in bits, i.e. towards element 0.
5076 Operand 1 is a vector to be shifted.
5077 Operand 2 is an integer shift amount in bits.
5078 Operand 0 is where the resulting shifted vector is stored.
5079 The output and input vectors should have the same modes.
5081 @cindex @code{vec_pack_trunc_@var{m}} instruction pattern
5082 @item @samp{vec_pack_trunc_@var{m}}
5083 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors. Operands 1 and 2
5084 are vectors of the same mode having N integral or floating point elements
5085 of size S@.  Operand 0 is the resulting vector in which 2*N elements of
5086 size N/2 are concatenated after narrowing them down using truncation.
5088 @cindex @code{vec_pack_ssat_@var{m}} instruction pattern
5089 @cindex @code{vec_pack_usat_@var{m}} instruction pattern
5090 @item @samp{vec_pack_ssat_@var{m}}, @samp{vec_pack_usat_@var{m}}
5091 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors.  Operands 1 and 2
5092 are vectors of the same mode having N integral elements of size S.
5093 Operand 0 is the resulting vector in which the elements of the two input
5094 vectors are concatenated after narrowing them down using signed/unsigned
5095 saturating arithmetic.
5097 @cindex @code{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}} instruction pattern
5098 @cindex @code{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}} instruction pattern
5099 @item @samp{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}}, @samp{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}}
5100 Narrow, convert to signed/unsigned integral type and merge the elements
5101 of two vectors.  Operands 1 and 2 are vectors of the same mode having N
5102 floating point elements of size S@.  Operand 0 is the resulting vector
5103 in which 2*N elements of size N/2 are concatenated.
5105 @cindex @code{vec_unpacks_hi_@var{m}} instruction pattern
5106 @cindex @code{vec_unpacks_lo_@var{m}} instruction pattern
5107 @item @samp{vec_unpacks_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_lo_@var{m}}
5108 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of signed
5109 integral or floating point elements.  The input vector (operand 1) has N
5110 elements of size S@.  Widen (promote) the high/low elements of the vector
5111 using signed or floating point extension and place the resulting N/2
5112 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
5114 @cindex @code{vec_unpacku_hi_@var{m}} instruction pattern
5115 @cindex @code{vec_unpacku_lo_@var{m}} instruction pattern
5116 @item @samp{vec_unpacku_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_lo_@var{m}}
5117 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of unsigned
5118 integral elements.  The input vector (operand 1) has N elements of size S.
5119 Widen (promote) the high/low elements of the vector using zero extension and
5120 place the resulting N/2 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
5122 @cindex @code{vec_unpacks_float_hi_@var{m}} instruction pattern
5123 @cindex @code{vec_unpacks_float_lo_@var{m}} instruction pattern
5124 @cindex @code{vec_unpacku_float_hi_@var{m}} instruction pattern
5125 @cindex @code{vec_unpacku_float_lo_@var{m}} instruction pattern
5126 @item @samp{vec_unpacks_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_float_lo_@var{m}}
5127 @itemx @samp{vec_unpacku_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_float_lo_@var{m}}
5128 Extract, convert to floating point type and widen the high/low part of a
5129 vector of signed/unsigned integral elements.  The input vector (operand 1)
5130 has N elements of size S@.  Convert the high/low elements of the vector using
5131 floating point conversion and place the resulting N/2 values of size 2*S in
5132 the output vector (operand 0).
5134 @cindex @code{vec_widen_umult_hi_@var{m}} instruction pattern
5135 @cindex @code{vec_widen_umult_lo_@var{m}} instruction pattern
5136 @cindex @code{vec_widen_smult_hi_@var{m}} instruction pattern
5137 @cindex @code{vec_widen_smult_lo_@var{m}} instruction pattern
5138 @cindex @code{vec_widen_umult_even_@var{m}} instruction pattern
5139 @cindex @code{vec_widen_umult_odd_@var{m}} instruction pattern
5140 @cindex @code{vec_widen_smult_even_@var{m}} instruction pattern
5141 @cindex @code{vec_widen_smult_odd_@var{m}} instruction pattern
5142 @item @samp{vec_widen_umult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_lo_@var{m}}
5143 @itemx @samp{vec_widen_smult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_lo_@var{m}}
5144 @itemx @samp{vec_widen_umult_even_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_odd_@var{m}}
5145 @itemx @samp{vec_widen_smult_even_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_odd_@var{m}}
5146 Signed/Unsigned widening multiplication.  The two inputs (operands 1 and 2)
5147 are vectors with N signed/unsigned elements of size S@.  Multiply the high/low
5148 or even/odd elements of the two vectors, and put the N/2 products of size 2*S
5149 in the output vector (operand 0). A target shouldn't implement even/odd pattern
5150 pair if it is less efficient than lo/hi one.
5152 @cindex @code{vec_widen_ushiftl_hi_@var{m}} instruction pattern
5153 @cindex @code{vec_widen_ushiftl_lo_@var{m}} instruction pattern
5154 @cindex @code{vec_widen_sshiftl_hi_@var{m}} instruction pattern
5155 @cindex @code{vec_widen_sshiftl_lo_@var{m}} instruction pattern
5156 @item @samp{vec_widen_ushiftl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_ushiftl_lo_@var{m}}
5157 @itemx @samp{vec_widen_sshiftl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_sshiftl_lo_@var{m}}
5158 Signed/Unsigned widening shift left.  The first input (operand 1) is a vector
5159 with N signed/unsigned elements of size S@.  Operand 2 is a constant.  Shift
5160 the high/low elements of operand 1, and put the N/2 results of size 2*S in the
5161 output vector (operand 0).
5163 @cindex @code{mulhisi3} instruction pattern
5164 @item @samp{mulhisi3}
5165 Multiply operands 1 and 2, which have mode @code{HImode}, and store
5166 a @code{SImode} product in operand 0.
5168 @cindex @code{mulqihi3} instruction pattern
5169 @cindex @code{mulsidi3} instruction pattern
5170 @item @samp{mulqihi3}, @samp{mulsidi3}
5171 Similar widening-multiplication instructions of other widths.
5173 @cindex @code{umulqihi3} instruction pattern
5174 @cindex @code{umulhisi3} instruction pattern
5175 @cindex @code{umulsidi3} instruction pattern
5176 @item @samp{umulqihi3}, @samp{umulhisi3}, @samp{umulsidi3}
5177 Similar widening-multiplication instructions that do unsigned
5178 multiplication.
5180 @cindex @code{usmulqihi3} instruction pattern
5181 @cindex @code{usmulhisi3} instruction pattern
5182 @cindex @code{usmulsidi3} instruction pattern
5183 @item @samp{usmulqihi3}, @samp{usmulhisi3}, @samp{usmulsidi3}
5184 Similar widening-multiplication instructions that interpret the first
5185 operand as unsigned and the second operand as signed, then do a signed
5186 multiplication.
5188 @cindex @code{smul@var{m}3_highpart} instruction pattern
5189 @item @samp{smul@var{m}3_highpart}
5190 Perform a signed multiplication of operands 1 and 2, which have mode
5191 @var{m}, and store the most significant half of the product in operand 0.
5192 The least significant half of the product is discarded.
5194 @cindex @code{umul@var{m}3_highpart} instruction pattern
5195 @item @samp{umul@var{m}3_highpart}
5196 Similar, but the multiplication is unsigned.
5198 @cindex @code{madd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5199 @item @samp{madd@var{m}@var{n}4}
5200 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, add
5201 operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
5202 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
5203 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
5204 the size of @var{m}.
5206 In other words, @code{madd@var{m}@var{n}4} is like
5207 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also adds operand 3.
5209 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
5211 @cindex @code{umadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5212 @item @samp{umadd@var{m}@var{n}4}
5213 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
5214 operands instead of sign-extending them.
5216 @cindex @code{ssmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5217 @item @samp{ssmadd@var{m}@var{n}4}
5218 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5219 signed-saturating.
5221 @cindex @code{usmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5222 @item @samp{usmadd@var{m}@var{n}4}
5223 Like @code{umadd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5224 unsigned-saturating.
5226 @cindex @code{msub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5227 @item @samp{msub@var{m}@var{n}4}
5228 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, subtract the
5229 result from operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
5230 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
5231 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
5232 the size of @var{m}.
5234 In other words, @code{msub@var{m}@var{n}4} is like
5235 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also subtracts the result
5236 from operand 3.
5238 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
5240 @cindex @code{umsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5241 @item @samp{umsub@var{m}@var{n}4}
5242 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
5243 operands instead of sign-extending them.
5245 @cindex @code{ssmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5246 @item @samp{ssmsub@var{m}@var{n}4}
5247 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5248 signed-saturating.
5250 @cindex @code{usmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5251 @item @samp{usmsub@var{m}@var{n}4}
5252 Like @code{umsub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5253 unsigned-saturating.
5255 @cindex @code{divmod@var{m}4} instruction pattern
5256 @item @samp{divmod@var{m}4}
5257 Signed division that produces both a quotient and a remainder.
5258 Operand 1 is divided by operand 2 to produce a quotient stored
5259 in operand 0 and a remainder stored in operand 3.
5261 For machines with an instruction that produces both a quotient and a
5262 remainder, provide a pattern for @samp{divmod@var{m}4} but do not
5263 provide patterns for @samp{div@var{m}3} and @samp{mod@var{m}3}.  This
5264 allows optimization in the relatively common case when both the quotient
5265 and remainder are computed.
5267 If an instruction that just produces a quotient or just a remainder
5268 exists and is more efficient than the instruction that produces both,
5269 write the output routine of @samp{divmod@var{m}4} to call
5270 @code{find_reg_note} and look for a @code{REG_UNUSED} note on the
5271 quotient or remainder and generate the appropriate instruction.
5273 @cindex @code{udivmod@var{m}4} instruction pattern
5274 @item @samp{udivmod@var{m}4}
5275 Similar, but does unsigned division.
5277 @anchor{shift patterns}
5278 @cindex @code{ashl@var{m}3} instruction pattern
5279 @cindex @code{ssashl@var{m}3} instruction pattern
5280 @cindex @code{usashl@var{m}3} instruction pattern
5281 @item @samp{ashl@var{m}3}, @samp{ssashl@var{m}3}, @samp{usashl@var{m}3}
5282 Arithmetic-shift operand 1 left by a number of bits specified by operand
5283 2, and store the result in operand 0.  Here @var{m} is the mode of
5284 operand 0 and operand 1; operand 2's mode is specified by the
5285 instruction pattern, and the compiler will convert the operand to that
5286 mode before generating the instruction.  The meaning of out-of-range shift
5287 counts can optionally be specified by @code{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.
5288 @xref{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.  Operand 2 is always a scalar type.
5290 @cindex @code{ashr@var{m}3} instruction pattern
5291 @cindex @code{lshr@var{m}3} instruction pattern
5292 @cindex @code{rotl@var{m}3} instruction pattern
5293 @cindex @code{rotr@var{m}3} instruction pattern
5294 @item @samp{ashr@var{m}3}, @samp{lshr@var{m}3}, @samp{rotl@var{m}3}, @samp{rotr@var{m}3}
5295 Other shift and rotate instructions, analogous to the
5296 @code{ashl@var{m}3} instructions.  Operand 2 is always a scalar type.
5298 @cindex @code{vashl@var{m}3} instruction pattern
5299 @cindex @code{vashr@var{m}3} instruction pattern
5300 @cindex @code{vlshr@var{m}3} instruction pattern
5301 @cindex @code{vrotl@var{m}3} instruction pattern
5302 @cindex @code{vrotr@var{m}3} instruction pattern
5303 @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}
5304 Vector shift and rotate instructions that take vectors as operand 2
5305 instead of a scalar type.
5307 @cindex @code{bswap@var{m}2} instruction pattern
5308 @item @samp{bswap@var{m}2}
5309 Reverse the order of bytes of operand 1 and store the result in operand 0.
5311 @cindex @code{neg@var{m}2} instruction pattern
5312 @cindex @code{ssneg@var{m}2} instruction pattern
5313 @cindex @code{usneg@var{m}2} instruction pattern
5314 @item @samp{neg@var{m}2}, @samp{ssneg@var{m}2}, @samp{usneg@var{m}2}
5315 Negate operand 1 and store the result in operand 0.
5317 @cindex @code{negv@var{m}3} instruction pattern
5318 @item @samp{negv@var{m}3}
5319 Like @code{neg@var{m}2} but takes a @code{code_label} as operand 2 and
5320 emits code to jump to it if signed overflow occurs during the negation.
5322 @cindex @code{abs@var{m}2} instruction pattern
5323 @item @samp{abs@var{m}2}
5324 Store the absolute value of operand 1 into operand 0.
5326 @cindex @code{sqrt@var{m}2} instruction pattern
5327 @item @samp{sqrt@var{m}2}
5328 Store the square root of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5329 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5331 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5333 @cindex @code{rsqrt@var{m}2} instruction pattern
5334 @item @samp{rsqrt@var{m}2}
5335 Store the reciprocal of the square root of operand 1 into operand 0.
5336 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5337 floating-point mode.
5339 On most architectures this pattern is only approximate, so either
5340 its C condition or the @code{TARGET_OPTAB_SUPPORTED_P} hook should
5341 check for the appropriate math flags.  (Using the C condition is
5342 more direct, but using @code{TARGET_OPTAB_SUPPORTED_P} can be useful
5343 if a target-specific built-in also uses the @samp{rsqrt@var{m}2}
5344 pattern.)
5346 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5348 @cindex @code{fmod@var{m}3} instruction pattern
5349 @item @samp{fmod@var{m}3}
5350 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
5351 operand 0, rounded towards zero to an integer.  All operands have
5352 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5354 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5356 @cindex @code{remainder@var{m}3} instruction pattern
5357 @item @samp{remainder@var{m}3}
5358 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
5359 operand 0, rounded to the nearest integer.  All operands have
5360 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5362 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5364 @cindex @code{scalb@var{m}3} instruction pattern
5365 @item @samp{scalb@var{m}3}
5366 Raise @code{FLT_RADIX} to the power of operand 2, multiply it by
5367 operand 1, and store the result in operand 0.  All operands have
5368 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5370 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5372 @cindex @code{ldexp@var{m}3} instruction pattern
5373 @item @samp{ldexp@var{m}3}
5374 Raise 2 to the power of operand 2, multiply it by operand 1, and store
5375 the result in operand 0.  Operands 0 and 1 have mode @var{m}, which is
5376 a scalar or vector floating-point mode.  Operand 2's mode has
5377 the same number of elements as @var{m} and each element is wide
5378 enough to store an @code{int}.  The integers are signed.
5380 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5382 @cindex @code{cos@var{m}2} instruction pattern
5383 @item @samp{cos@var{m}2}
5384 Store the cosine of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5385 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5387 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5389 @cindex @code{sin@var{m}2} instruction pattern
5390 @item @samp{sin@var{m}2}
5391 Store the sine of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5392 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5394 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5396 @cindex @code{sincos@var{m}3} instruction pattern
5397 @item @samp{sincos@var{m}3}
5398 Store the cosine of operand 2 into operand 0 and the sine of
5399 operand 2 into operand 1.  All operands have mode @var{m},
5400 which is a scalar or vector floating-point mode.
5402 Targets that can calculate the sine and cosine simultaneously can
5403 implement this pattern as opposed to implementing individual
5404 @code{sin@var{m}2} and @code{cos@var{m}2} patterns.  The @code{sin}
5405 and @code{cos} built-in functions will then be expanded to the
5406 @code{sincos@var{m}3} pattern, with one of the output values
5407 left unused.
5409 @cindex @code{tan@var{m}2} instruction pattern
5410 @item @samp{tan@var{m}2}
5411 Store the tangent of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5412 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5414 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5416 @cindex @code{asin@var{m}2} instruction pattern
5417 @item @samp{asin@var{m}2}
5418 Store the arc sine of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5419 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5421 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5423 @cindex @code{acos@var{m}2} instruction pattern
5424 @item @samp{acos@var{m}2}
5425 Store the arc cosine of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5426 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5428 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5430 @cindex @code{atan@var{m}2} instruction pattern
5431 @item @samp{atan@var{m}2}
5432 Store the arc tangent of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5433 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5435 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5437 @cindex @code{exp@var{m}2} instruction pattern
5438 @item @samp{exp@var{m}2}
5439 Raise e (the base of natural logarithms) to the power of operand 1
5440 and store the result in operand 0.  Both operands have mode @var{m},
5441 which is a scalar or vector floating-point mode.
5443 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5445 @cindex @code{expm1@var{m}2} instruction pattern
5446 @item @samp{expm1@var{m}2}
5447 Raise e (the base of natural logarithms) to the power of operand 1,
5448 subtract 1, and store the result in operand 0.  Both operands have
5449 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5451 For inputs close to zero, the pattern is expected to be more
5452 accurate than a separate @code{exp@var{m}2} and @code{sub@var{m}3}
5453 would be.
5455 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5457 @cindex @code{exp10@var{m}2} instruction pattern
5458 @item @samp{exp10@var{m}2}
5459 Raise 10 to the power of operand 1 and store the result in operand 0.
5460 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5461 floating-point mode.
5463 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5465 @cindex @code{exp2@var{m}2} instruction pattern
5466 @item @samp{exp2@var{m}2}
5467 Raise 2 to the power of operand 1 and store the result in operand 0.
5468 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5469 floating-point mode.
5471 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5473 @cindex @code{log@var{m}2} instruction pattern
5474 @item @samp{log@var{m}2}
5475 Store the natural logarithm of operand 1 into operand 0.  Both operands
5476 have mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5478 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5480 @cindex @code{log1p@var{m}2} instruction pattern
5481 @item @samp{log1p@var{m}2}
5482 Add 1 to operand 1, compute the natural logarithm, and store
5483 the result in operand 0.  Both operands have mode @var{m}, which is
5484 a scalar or vector floating-point mode.
5486 For inputs close to zero, the pattern is expected to be more
5487 accurate than a separate @code{add@var{m}3} and @code{log@var{m}2}
5488 would be.
5490 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5492 @cindex @code{log10@var{m}2} instruction pattern
5493 @item @samp{log10@var{m}2}
5494 Store the base-10 logarithm of operand 1 into operand 0.  Both operands
5495 have mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5497 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5499 @cindex @code{log2@var{m}2} instruction pattern
5500 @item @samp{log2@var{m}2}
5501 Store the base-2 logarithm of operand 1 into operand 0.  Both operands
5502 have mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5504 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5506 @cindex @code{logb@var{m}2} instruction pattern
5507 @item @samp{logb@var{m}2}
5508 Store the base-@code{FLT_RADIX} logarithm of operand 1 into operand 0.
5509 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5510 floating-point mode.
5512 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5514 @cindex @code{significand@var{m}2} instruction pattern
5515 @item @samp{significand@var{m}2}
5516 Store the significand of floating-point operand 1 in operand 0.
5517 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5518 floating-point mode.
5520 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5522 @cindex @code{pow@var{m}3} instruction pattern
5523 @item @samp{pow@var{m}3}
5524 Store the value of operand 1 raised to the exponent operand 2
5525 into operand 0.  All operands have mode @var{m}, which is a scalar
5526 or vector floating-point mode.
5528 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5530 @cindex @code{atan2@var{m}3} instruction pattern
5531 @item @samp{atan2@var{m}3}
5532 Store the arc tangent (inverse tangent) of operand 1 divided by
5533 operand 2 into operand 0, using the signs of both arguments to
5534 determine the quadrant of the result.  All operands have mode
5535 @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5537 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5539 @cindex @code{floor@var{m}2} instruction pattern
5540 @item @samp{floor@var{m}2}
5541 Store the largest integral value not greater than operand 1 in operand 0.
5542 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5543 floating-point mode.
5545 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5547 @cindex @code{btrunc@var{m}2} instruction pattern
5548 @item @samp{btrunc@var{m}2}
5549 Round operand 1 to an integer, towards zero, and store the result in
5550 operand 0.  Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or
5551 vector floating-point mode.
5553 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5555 @cindex @code{round@var{m}2} instruction pattern
5556 @item @samp{round@var{m}2}
5557 Round operand 1 to the nearest integer, rounding away from zero in the
5558 event of a tie, and store the result in operand 0.  Both operands have
5559 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5561 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5563 @cindex @code{ceil@var{m}2} instruction pattern
5564 @item @samp{ceil@var{m}2}
5565 Store the smallest integral value not less than operand 1 in operand 0.
5566 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5567 floating-point mode.
5569 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5571 @cindex @code{nearbyint@var{m}2} instruction pattern
5572 @item @samp{nearbyint@var{m}2}
5573 Round operand 1 to an integer, using the current rounding mode, and
5574 store the result in operand 0.  Do not raise an inexact condition when
5575 the result is different from the argument.  Both operands have mode
5576 @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5578 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5580 @cindex @code{rint@var{m}2} instruction pattern
5581 @item @samp{rint@var{m}2}
5582 Round operand 1 to an integer, using the current rounding mode, and
5583 store the result in operand 0.  Raise an inexact condition when
5584 the result is different from the argument.  Both operands have mode
5585 @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5587 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5589 @cindex @code{lrint@var{m}@var{n}2}
5590 @item @samp{lrint@var{m}@var{n}2}
5591 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5592 point mode @var{n} as a signed number according to the current
5593 rounding mode and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
5595 @cindex @code{lround@var{m}@var{n}2}
5596 @item @samp{lround@var{m}@var{n}2}
5597 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5598 point mode @var{n} as a signed number rounding to nearest and away
5599 from zero and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
5601 @cindex @code{lfloor@var{m}@var{n}2}
5602 @item @samp{lfloor@var{m}@var{n}2}
5603 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5604 point mode @var{n} as a signed number rounding down and store in
5605 operand 0 (which has mode @var{n}).
5607 @cindex @code{lceil@var{m}@var{n}2}
5608 @item @samp{lceil@var{m}@var{n}2}
5609 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5610 point mode @var{n} as a signed number rounding up and store in
5611 operand 0 (which has mode @var{n}).
5613 @cindex @code{copysign@var{m}3} instruction pattern
5614 @item @samp{copysign@var{m}3}
5615 Store a value with the magnitude of operand 1 and the sign of operand
5616 2 into operand 0.  All operands have mode @var{m}, which is a scalar or
5617 vector floating-point mode.
5619 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5621 @cindex @code{ffs@var{m}2} instruction pattern
5622 @item @samp{ffs@var{m}2}
5623 Store into operand 0 one plus the index of the least significant 1-bit
5624 of operand 1.  If operand 1 is zero, store zero.
5626 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
5627 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
5628 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
5629 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
5630 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
5631 operands must have mode @var{m}.
5633 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5635 @cindex @code{clrsb@var{m}2} instruction pattern
5636 @item @samp{clrsb@var{m}2}
5637 Count leading redundant sign bits.
5638 Store into operand 0 the number of redundant sign bits in operand 1, starting
5639 at the most significant bit position.
5640 A redundant sign bit is defined as any sign bit after the first. As such,
5641 this count will be one less than the count of leading sign bits.
5643 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
5644 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
5645 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
5646 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
5647 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
5648 operands must have mode @var{m}.
5650 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5652 @cindex @code{clz@var{m}2} instruction pattern
5653 @item @samp{clz@var{m}2}
5654 Store into operand 0 the number of leading 0-bits in operand 1, starting
5655 at the most significant bit position.  If operand 1 is 0, the
5656 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
5657 the result is undefined or has a useful value.
5659 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
5660 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
5661 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
5662 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
5663 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
5664 operands must have mode @var{m}.
5666 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5668 @cindex @code{ctz@var{m}2} instruction pattern
5669 @item @samp{ctz@var{m}2}
5670 Store into operand 0 the number of trailing 0-bits in operand 1, starting
5671 at the least significant bit position.  If operand 1 is 0, the
5672 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
5673 the result is undefined or has a useful value.
5675 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
5676 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
5677 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
5678 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
5679 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
5680 operands must have mode @var{m}.
5682 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5684 @cindex @code{popcount@var{m}2} instruction pattern
5685 @item @samp{popcount@var{m}2}
5686 Store into operand 0 the number of 1-bits in operand 1.
5688 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
5689 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
5690 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
5691 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
5692 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
5693 operands must have mode @var{m}.
5695 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5697 @cindex @code{parity@var{m}2} instruction pattern
5698 @item @samp{parity@var{m}2}
5699 Store into operand 0 the parity of operand 1, i.e.@: the number of 1-bits
5700 in operand 1 modulo 2.
5702 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
5703 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
5704 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
5705 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
5706 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
5707 operands must have mode @var{m}.
5709 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5711 @cindex @code{one_cmpl@var{m}2} instruction pattern
5712 @item @samp{one_cmpl@var{m}2}
5713 Store the bitwise-complement of operand 1 into operand 0.
5715 @cindex @code{movmem@var{m}} instruction pattern
5716 @item @samp{movmem@var{m}}
5717 Block move instruction.  The destination and source blocks of memory
5718 are the first two operands, and both are @code{mem:BLK}s with an
5719 address in mode @code{Pmode}.
5721 The number of bytes to move is the third operand, in mode @var{m}.
5722 Usually, you specify @code{Pmode} for @var{m}.  However, if you can
5723 generate better code knowing the range of valid lengths is smaller than
5724 those representable in a full Pmode pointer, you should provide
5725 a pattern with a
5726 mode corresponding to the range of values you can handle efficiently
5727 (e.g., @code{QImode} for values in the range 0--127; note we avoid numbers
5728 that appear negative) and also a pattern with @code{Pmode}.
5730 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
5731 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
5732 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
5733 it may provide the value 4 for this operand.
5735 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
5736 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
5737 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
5738 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
5739 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
5741 Descriptions of multiple @code{movmem@var{m}} patterns can only be
5742 beneficial if the patterns for smaller modes have fewer restrictions
5743 on their first, second and fourth operands.  Note that the mode @var{m}
5744 in @code{movmem@var{m}} does not impose any restriction on the mode of
5745 individually moved data units in the block.
5747 These patterns need not give special consideration to the possibility
5748 that the source and destination strings might overlap.
5750 @cindex @code{movstr} instruction pattern
5751 @item @samp{movstr}
5752 String copy instruction, with @code{stpcpy} semantics.  Operand 0 is
5753 an output operand in mode @code{Pmode}.  The addresses of the
5754 destination and source strings are operands 1 and 2, and both are
5755 @code{mem:BLK}s with addresses in mode @code{Pmode}.  The execution of
5756 the expansion of this pattern should store in operand 0 the address in
5757 which the @code{NUL} terminator was stored in the destination string.
5759 This patern has also several optional operands that are same as in
5760 @code{setmem}.
5762 @cindex @code{setmem@var{m}} instruction pattern
5763 @item @samp{setmem@var{m}}
5764 Block set instruction.  The destination string is the first operand,
5765 given as a @code{mem:BLK} whose address is in mode @code{Pmode}.  The
5766 number of bytes to set is the second operand, in mode @var{m}.  The value to
5767 initialize the memory with is the third operand. Targets that only support the
5768 clearing of memory should reject any value that is not the constant 0.  See
5769 @samp{movmem@var{m}} for a discussion of the choice of mode.
5771 The fourth operand is the known alignment of the destination, in the form
5772 of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the compiler knows that the
5773 destination is word-aligned, it may provide the value 4 for this
5774 operand.
5776 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
5777 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
5778 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
5779 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
5780 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
5781 Operand 7 is the minimal size of the block and operand 8 is the
5782 maximal size of the block (NULL if it can not be represented as CONST_INT).
5783 Operand 9 is the probable maximal size (i.e. we can not rely on it for correctness,
5784 but it can be used for choosing proper code sequence for a given size).
5786 The use for multiple @code{setmem@var{m}} is as for @code{movmem@var{m}}.
5788 @cindex @code{cmpstrn@var{m}} instruction pattern
5789 @item @samp{cmpstrn@var{m}}
5790 String compare instruction, with five operands.  Operand 0 is the output;
5791 it has mode @var{m}.  The remaining four operands are like the operands
5792 of @samp{movmem@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
5793 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
5794 string.  The instruction is not allowed to prefetch more than one byte
5795 at a time since either string may end in the first byte and reading past
5796 that may access an invalid page or segment and cause a fault.  The
5797 comparison terminates early if the fetched bytes are different or if
5798 they are equal to zero.  The effect of the instruction is to store a
5799 value in operand 0 whose sign indicates the result of the comparison.
5801 @cindex @code{cmpstr@var{m}} instruction pattern
5802 @item @samp{cmpstr@var{m}}
5803 String compare instruction, without known maximum length.  Operand 0 is the
5804 output; it has mode @var{m}.  The second and third operand are the blocks of
5805 memory to be compared; both are @code{mem:BLK} with an address in mode
5806 @code{Pmode}.
5808 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
5809 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
5810 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
5811 it may provide the value 4 for this operand.
5813 The two memory blocks specified are compared byte by byte in lexicographic
5814 order starting at the beginning of each string.  The instruction is not allowed
5815 to prefetch more than one byte at a time since either string may end in the
5816 first byte and reading past that may access an invalid page or segment and
5817 cause a fault.  The comparison will terminate when the fetched bytes
5818 are different or if they are equal to zero.  The effect of the
5819 instruction is to store a value in operand 0 whose sign indicates the
5820 result of the comparison.
5822 @cindex @code{cmpmem@var{m}} instruction pattern
5823 @item @samp{cmpmem@var{m}}
5824 Block compare instruction, with five operands like the operands
5825 of @samp{cmpstr@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
5826 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
5827 block.  Unlike @samp{cmpstr@var{m}} the instruction can prefetch
5828 any bytes in the two memory blocks.  Also unlike @samp{cmpstr@var{m}}
5829 the comparison will not stop if both bytes are zero.  The effect of
5830 the instruction is to store a value in operand 0 whose sign indicates
5831 the result of the comparison.
5833 @cindex @code{strlen@var{m}} instruction pattern
5834 @item @samp{strlen@var{m}}
5835 Compute the length of a string, with three operands.
5836 Operand 0 is the result (of mode @var{m}), operand 1 is
5837 a @code{mem} referring to the first character of the string,
5838 operand 2 is the character to search for (normally zero),
5839 and operand 3 is a constant describing the known alignment
5840 of the beginning of the string.
5842 @cindex @code{float@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5843 @item @samp{float@var{m}@var{n}2}
5844 Convert signed integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m}) to
5845 floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
5846 @var{n}).
5848 @cindex @code{floatuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5849 @item @samp{floatuns@var{m}@var{n}2}
5850 Convert unsigned integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m})
5851 to floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
5852 @var{n}).
5854 @cindex @code{fix@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5855 @item @samp{fix@var{m}@var{n}2}
5856 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5857 point mode @var{n} as a signed number and store in operand 0 (which
5858 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when
5859 the value of operand 1 is an integer.
5861 If the machine description defines this pattern, it also needs to
5862 define the @code{ftrunc} pattern.
5864 @cindex @code{fixuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5865 @item @samp{fixuns@var{m}@var{n}2}
5866 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5867 point mode @var{n} as an unsigned number and store in operand 0 (which
5868 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when the
5869 value of operand 1 is an integer.
5871 @cindex @code{ftrunc@var{m}2} instruction pattern
5872 @item @samp{ftrunc@var{m}2}
5873 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to an
5874 integer value, still represented in floating point mode @var{m}, and
5875 store it in operand 0 (valid for floating point mode @var{m}).
5877 @cindex @code{fix_trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5878 @item @samp{fix_trunc@var{m}@var{n}2}
5879 Like @samp{fix@var{m}@var{n}2} but works for any floating point value
5880 of mode @var{m} by converting the value to an integer.
5882 @cindex @code{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5883 @item @samp{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2}
5884 Like @samp{fixuns@var{m}@var{n}2} but works for any floating point
5885 value of mode @var{m} by converting the value to an integer.
5887 @cindex @code{trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5888 @item @samp{trunc@var{m}@var{n}2}
5889 Truncate operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
5890 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
5891 point or both floating point.
5893 @cindex @code{extend@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5894 @item @samp{extend@var{m}@var{n}2}
5895 Sign-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
5896 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
5897 point or both floating point.
5899 @cindex @code{zero_extend@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5900 @item @samp{zero_extend@var{m}@var{n}2}
5901 Zero-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
5902 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
5903 point.
5905 @cindex @code{fract@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5906 @item @samp{fract@var{m}@var{n}2}
5907 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
5908 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
5909 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
5910 fixed-point to signed integer, floating-point to fixed-point,
5911 or fixed-point to floating-point.
5912 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
5914 @cindex @code{satfract@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5915 @item @samp{satfract@var{m}@var{n}2}
5916 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
5917 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
5918 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
5919 or floating-point to fixed-point.
5920 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
5921 results to the maximum or the minimum.
5923 @cindex @code{fractuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5924 @item @samp{fractuns@var{m}@var{n}2}
5925 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
5926 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
5927 could be unsigned integer to fixed-point, or
5928 fixed-point to unsigned integer.
5929 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
5931 @cindex @code{satfractuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5932 @item @samp{satfractuns@var{m}@var{n}2}
5933 Convert unsigned integer operand 1 of mode @var{m} to fixed-point mode
5934 @var{n} and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
5935 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
5936 results to the maximum or the minimum.
5938 @cindex @code{extv@var{m}} instruction pattern
5939 @item @samp{extv@var{m}}
5940 Extract a bit-field from register operand 1, sign-extend it, and store
5941 it in operand 0.  Operand 2 specifies the width of the field in bits
5942 and operand 3 the starting bit, which counts from the most significant
5943 bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN} is true and from the least significant bit
5944 otherwise.
5946 Operands 0 and 1 both have mode @var{m}.  Operands 2 and 3 have a
5947 target-specific mode.
5949 @cindex @code{extvmisalign@var{m}} instruction pattern
5950 @item @samp{extvmisalign@var{m}}
5951 Extract a bit-field from memory operand 1, sign extend it, and store
5952 it in operand 0.  Operand 2 specifies the width in bits and operand 3
5953 the starting bit.  The starting bit is always somewhere in the first byte of
5954 operand 1; it counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
5955 is true and from the least significant bit otherwise.
5957 Operand 0 has mode @var{m} while operand 1 has @code{BLK} mode.
5958 Operands 2 and 3 have a target-specific mode.
5960 The instruction must not read beyond the last byte of the bit-field.
5962 @cindex @code{extzv@var{m}} instruction pattern
5963 @item @samp{extzv@var{m}}
5964 Like @samp{extv@var{m}} except that the bit-field value is zero-extended.
5966 @cindex @code{extzvmisalign@var{m}} instruction pattern
5967 @item @samp{extzvmisalign@var{m}}
5968 Like @samp{extvmisalign@var{m}} except that the bit-field value is
5969 zero-extended.
5971 @cindex @code{insv@var{m}} instruction pattern
5972 @item @samp{insv@var{m}}
5973 Insert operand 3 into a bit-field of register operand 0.  Operand 1
5974 specifies the width of the field in bits and operand 2 the starting bit,
5975 which counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
5976 is true and from the least significant bit otherwise.
5978 Operands 0 and 3 both have mode @var{m}.  Operands 1 and 2 have a
5979 target-specific mode.
5981 @cindex @code{insvmisalign@var{m}} instruction pattern
5982 @item @samp{insvmisalign@var{m}}
5983 Insert operand 3 into a bit-field of memory operand 0.  Operand 1
5984 specifies the width of the field in bits and operand 2 the starting bit.
5985 The starting bit is always somewhere in the first byte of operand 0;
5986 it counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
5987 is true and from the least significant bit otherwise.
5989 Operand 3 has mode @var{m} while operand 0 has @code{BLK} mode.
5990 Operands 1 and 2 have a target-specific mode.
5992 The instruction must not read or write beyond the last byte of the bit-field.
5994 @cindex @code{extv} instruction pattern
5995 @item @samp{extv}
5996 Extract a bit-field from operand 1 (a register or memory operand), where
5997 operand 2 specifies the width in bits and operand 3 the starting bit,
5998 and store it in operand 0.  Operand 0 must have mode @code{word_mode}.
5999 Operand 1 may have mode @code{byte_mode} or @code{word_mode}; often
6000 @code{word_mode} is allowed only for registers.  Operands 2 and 3 must
6001 be valid for @code{word_mode}.
6003 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
6004 for operands 2 and 3 and the constant is never zero for operand 2.
6006 The bit-field value is sign-extended to a full word integer
6007 before it is stored in operand 0.
6009 This pattern is deprecated; please use @samp{extv@var{m}} and
6010 @code{extvmisalign@var{m}} instead.
6012 @cindex @code{extzv} instruction pattern
6013 @item @samp{extzv}
6014 Like @samp{extv} except that the bit-field value is zero-extended.
6016 This pattern is deprecated; please use @samp{extzv@var{m}} and
6017 @code{extzvmisalign@var{m}} instead.
6019 @cindex @code{insv} instruction pattern
6020 @item @samp{insv}
6021 Store operand 3 (which must be valid for @code{word_mode}) into a
6022 bit-field in operand 0, where operand 1 specifies the width in bits and
6023 operand 2 the starting bit.  Operand 0 may have mode @code{byte_mode} or
6024 @code{word_mode}; often @code{word_mode} is allowed only for registers.
6025 Operands 1 and 2 must be valid for @code{word_mode}.
6027 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
6028 for operands 1 and 2 and the constant is never zero for operand 1.
6030 This pattern is deprecated; please use @samp{insv@var{m}} and
6031 @code{insvmisalign@var{m}} instead.
6033 @cindex @code{mov@var{mode}cc} instruction pattern
6034 @item @samp{mov@var{mode}cc}
6035 Conditionally move operand 2 or operand 3 into operand 0 according to the
6036 comparison in operand 1.  If the comparison is true, operand 2 is moved
6037 into operand 0, otherwise operand 3 is moved.
6039 The mode of the operands being compared need not be the same as the operands
6040 being moved.  Some machines, sparc64 for example, have instructions that
6041 conditionally move an integer value based on the floating point condition
6042 codes and vice versa.
6044 If the machine does not have conditional move instructions, do not
6045 define these patterns.
6047 @cindex @code{add@var{mode}cc} instruction pattern
6048 @item @samp{add@var{mode}cc}
6049 Similar to @samp{mov@var{mode}cc} but for conditional addition.  Conditionally
6050 move operand 2 or (operands 2 + operand 3) into operand 0 according to the
6051 comparison in operand 1.  If the comparison is false, operand 2 is moved into
6052 operand 0, otherwise (operand 2 + operand 3) is moved.
6054 @cindex @code{neg@var{mode}cc} instruction pattern
6055 @item @samp{neg@var{mode}cc}
6056 Similar to @samp{mov@var{mode}cc} but for conditional negation.  Conditionally
6057 move the negation of operand 2 or the unchanged operand 3 into operand 0
6058 according to the comparison in operand 1.  If the comparison is true, the negation
6059 of operand 2 is moved into operand 0, otherwise operand 3 is moved.
6061 @cindex @code{not@var{mode}cc} instruction pattern
6062 @item @samp{not@var{mode}cc}
6063 Similar to @samp{neg@var{mode}cc} but for conditional complement.
6064 Conditionally move the bitwise complement of operand 2 or the unchanged
6065 operand 3 into operand 0 according to the comparison in operand 1.
6066 If the comparison is true, the complement of operand 2 is moved into
6067 operand 0, otherwise operand 3 is moved.
6069 @cindex @code{cstore@var{mode}4} instruction pattern
6070 @item @samp{cstore@var{mode}4}
6071 Store zero or nonzero in operand 0 according to whether a comparison
6072 is true.  Operand 1 is a comparison operator.  Operand 2 and operand 3
6073 are the first and second operand of the comparison, respectively.
6074 You specify the mode that operand 0 must have when you write the
6075 @code{match_operand} expression.  The compiler automatically sees which
6076 mode you have used and supplies an operand of that mode.
6078 The value stored for a true condition must have 1 as its low bit, or
6079 else must be negative.  Otherwise the instruction is not suitable and
6080 you should omit it from the machine description.  You describe to the
6081 compiler exactly which value is stored by defining the macro
6082 @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}).  If a description cannot be
6083 found that can be used for all the possible comparison operators, you
6084 should pick one and use a @code{define_expand} to map all results
6085 onto the one you chose.
6087 These operations may @code{FAIL}, but should do so only in relatively
6088 uncommon cases; if they would @code{FAIL} for common cases involving
6089 integer comparisons, it is best to restrict the predicates to not
6090 allow these operands.  Likewise if a given comparison operator will
6091 always fail, independent of the operands (for floating-point modes, the
6092 @code{ordered_comparison_operator} predicate is often useful in this case).
6094 If this pattern is omitted, the compiler will generate a conditional
6095 branch---for example, it may copy a constant one to the target and branching
6096 around an assignment of zero to the target---or a libcall.  If the predicate
6097 for operand 1 only rejects some operators, it will also try reordering the
6098 operands and/or inverting the result value (e.g.@: by an exclusive OR).
6099 These possibilities could be cheaper or equivalent to the instructions
6100 used for the @samp{cstore@var{mode}4} pattern followed by those required
6101 to convert a positive result from @code{STORE_FLAG_VALUE} to 1; in this
6102 case, you can and should make operand 1's predicate reject some operators
6103 in the @samp{cstore@var{mode}4} pattern, or remove the pattern altogether
6104 from the machine description.
6106 @cindex @code{cbranch@var{mode}4} instruction pattern
6107 @item @samp{cbranch@var{mode}4}
6108 Conditional branch instruction combined with a compare instruction.
6109 Operand 0 is a comparison operator.  Operand 1 and operand 2 are the
6110 first and second operands of the comparison, respectively.  Operand 3
6111 is the @code{code_label} to jump to.
6113 @cindex @code{jump} instruction pattern
6114 @item @samp{jump}
6115 A jump inside a function; an unconditional branch.  Operand 0 is the
6116 @code{code_label} to jump to.  This pattern name is mandatory on all
6117 machines.
6119 @cindex @code{call} instruction pattern
6120 @item @samp{call}
6121 Subroutine call instruction returning no value.  Operand 0 is the
6122 function to call; operand 1 is the number of bytes of arguments pushed
6123 as a @code{const_int}; operand 2 is the number of registers used as
6124 operands.
6126 On most machines, operand 2 is not actually stored into the RTL
6127 pattern.  It is supplied for the sake of some RISC machines which need
6128 to put this information into the assembler code; they can put it in
6129 the RTL instead of operand 1.
6131 Operand 0 should be a @code{mem} RTX whose address is the address of the
6132 function.  Note, however, that this address can be a @code{symbol_ref}
6133 expression even if it would not be a legitimate memory address on the
6134 target machine.  If it is also not a valid argument for a call
6135 instruction, the pattern for this operation should be a
6136 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) that places the
6137 address into a register and uses that register in the call instruction.
6139 @cindex @code{call_value} instruction pattern
6140 @item @samp{call_value}
6141 Subroutine call instruction returning a value.  Operand 0 is the hard
6142 register in which the value is returned.  There are three more
6143 operands, the same as the three operands of the @samp{call}
6144 instruction (but with numbers increased by one).
6146 Subroutines that return @code{BLKmode} objects use the @samp{call}
6147 insn.
6149 @cindex @code{call_pop} instruction pattern
6150 @cindex @code{call_value_pop} instruction pattern
6151 @item @samp{call_pop}, @samp{call_value_pop}
6152 Similar to @samp{call} and @samp{call_value}, except used if defined and
6153 if @code{RETURN_POPS_ARGS} is nonzero.  They should emit a @code{parallel}
6154 that contains both the function call and a @code{set} to indicate the
6155 adjustment made to the frame pointer.
6157 For machines where @code{RETURN_POPS_ARGS} can be nonzero, the use of these
6158 patterns increases the number of functions for which the frame pointer
6159 can be eliminated, if desired.
6161 @cindex @code{untyped_call} instruction pattern
6162 @item @samp{untyped_call}
6163 Subroutine call instruction returning a value of any type.  Operand 0 is
6164 the function to call; operand 1 is a memory location where the result of
6165 calling the function is to be stored; operand 2 is a @code{parallel}
6166 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
6167 the saving of a function return value into the result block.
6169 This instruction pattern should be defined to support
6170 @code{__builtin_apply} on machines where special instructions are needed
6171 to call a subroutine with arbitrary arguments or to save the value
6172 returned.  This instruction pattern is required on machines that have
6173 multiple registers that can hold a return value
6174 (i.e.@: @code{FUNCTION_VALUE_REGNO_P} is true for more than one register).
6176 @cindex @code{return} instruction pattern
6177 @item @samp{return}
6178 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
6179 defined only if a single instruction can do all the work of returning
6180 from a function.
6182 Like the @samp{mov@var{m}} patterns, this pattern is also used after the
6183 RTL generation phase.  In this case it is to support machines where
6184 multiple instructions are usually needed to return from a function, but
6185 some class of functions only requires one instruction to implement a
6186 return.  Normally, the applicable functions are those which do not need
6187 to save any registers or allocate stack space.
6189 It is valid for this pattern to expand to an instruction using
6190 @code{simple_return} if no epilogue is required.
6192 @cindex @code{simple_return} instruction pattern
6193 @item @samp{simple_return}
6194 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
6195 defined only if a single instruction can do all the work of returning
6196 from a function on a path where no epilogue is required.  This pattern
6197 is very similar to the @code{return} instruction pattern, but it is emitted
6198 only by the shrink-wrapping optimization on paths where the function
6199 prologue has not been executed, and a function return should occur without
6200 any of the effects of the epilogue.  Additional uses may be introduced on
6201 paths where both the prologue and the epilogue have executed.
6203 @findex reload_completed
6204 @findex leaf_function_p
6205 For such machines, the condition specified in this pattern should only
6206 be true when @code{reload_completed} is nonzero and the function's
6207 epilogue would only be a single instruction.  For machines with register
6208 windows, the routine @code{leaf_function_p} may be used to determine if
6209 a register window push is required.
6211 Machines that have conditional return instructions should define patterns
6212 such as
6214 @smallexample
6215 (define_insn ""
6216   [(set (pc)
6217         (if_then_else (match_operator
6218                          0 "comparison_operator"
6219                          [(cc0) (const_int 0)])
6220                       (return)
6221                       (pc)))]
6222   "@var{condition}"
6223   "@dots{}")
6224 @end smallexample
6226 where @var{condition} would normally be the same condition specified on the
6227 named @samp{return} pattern.
6229 @cindex @code{untyped_return} instruction pattern
6230 @item @samp{untyped_return}
6231 Untyped subroutine return instruction.  This instruction pattern should
6232 be defined to support @code{__builtin_return} on machines where special
6233 instructions are needed to return a value of any type.
6235 Operand 0 is a memory location where the result of calling a function
6236 with @code{__builtin_apply} is stored; operand 1 is a @code{parallel}
6237 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
6238 the restoring of a function return value from the result block.
6240 @cindex @code{nop} instruction pattern
6241 @item @samp{nop}
6242 No-op instruction.  This instruction pattern name should always be defined
6243 to output a no-op in assembler code.  @code{(const_int 0)} will do as an
6244 RTL pattern.
6246 @cindex @code{indirect_jump} instruction pattern
6247 @item @samp{indirect_jump}
6248 An instruction to jump to an address which is operand zero.
6249 This pattern name is mandatory on all machines.
6251 @cindex @code{casesi} instruction pattern
6252 @item @samp{casesi}
6253 Instruction to jump through a dispatch table, including bounds checking.
6254 This instruction takes five operands:
6256 @enumerate
6257 @item
6258 The index to dispatch on, which has mode @code{SImode}.
6260 @item
6261 The lower bound for indices in the table, an integer constant.
6263 @item
6264 The total range of indices in the table---the largest index
6265 minus the smallest one (both inclusive).
6267 @item
6268 A label that precedes the table itself.
6270 @item
6271 A label to jump to if the index has a value outside the bounds.
6272 @end enumerate
6274 The table is an @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} inside of a
6275 @code{jump_table_data}.  The number of elements in the table is one plus the
6276 difference between the upper bound and the lower bound.
6278 @cindex @code{tablejump} instruction pattern
6279 @item @samp{tablejump}
6280 Instruction to jump to a variable address.  This is a low-level
6281 capability which can be used to implement a dispatch table when there
6282 is no @samp{casesi} pattern.
6284 This pattern requires two operands: the address or offset, and a label
6285 which should immediately precede the jump table.  If the macro
6286 @code{CASE_VECTOR_PC_RELATIVE} evaluates to a nonzero value then the first
6287 operand is an offset which counts from the address of the table; otherwise,
6288 it is an absolute address to jump to.  In either case, the first operand has
6289 mode @code{Pmode}.
6291 The @samp{tablejump} insn is always the last insn before the jump
6292 table it uses.  Its assembler code normally has no need to use the
6293 second operand, but you should incorporate it in the RTL pattern so
6294 that the jump optimizer will not delete the table as unreachable code.
6297 @cindex @code{decrement_and_branch_until_zero} instruction pattern
6298 @item @samp{decrement_and_branch_until_zero}
6299 Conditional branch instruction that decrements a register and
6300 jumps if the register is nonzero.  Operand 0 is the register to
6301 decrement and test; operand 1 is the label to jump to if the
6302 register is nonzero.  @xref{Looping Patterns}.
6304 This optional instruction pattern is only used by the combiner,
6305 typically for loops reversed by the loop optimizer when strength
6306 reduction is enabled.
6308 @cindex @code{doloop_end} instruction pattern
6309 @item @samp{doloop_end}
6310 Conditional branch instruction that decrements a register and
6311 jumps if the register is nonzero.  Operand 0 is the register to
6312 decrement and test; operand 1 is the label to jump to if the
6313 register is nonzero.
6314 @xref{Looping Patterns}.
6316 This optional instruction pattern should be defined for machines with
6317 low-overhead looping instructions as the loop optimizer will try to
6318 modify suitable loops to utilize it.  The target hook
6319 @code{TARGET_CAN_USE_DOLOOP_P} controls the conditions under which
6320 low-overhead loops can be used.
6322 @cindex @code{doloop_begin} instruction pattern
6323 @item @samp{doloop_begin}
6324 Companion instruction to @code{doloop_end} required for machines that
6325 need to perform some initialization, such as loading a special counter
6326 register.  Operand 1 is the associated @code{doloop_end} pattern and
6327 operand 0 is the register that it decrements.
6329 If initialization insns do not always need to be emitted, use a
6330 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) and make it fail.
6332 @cindex @code{canonicalize_funcptr_for_compare} instruction pattern
6333 @item @samp{canonicalize_funcptr_for_compare}
6334 Canonicalize the function pointer in operand 1 and store the result
6335 into operand 0.
6337 Operand 0 is always a @code{reg} and has mode @code{Pmode}; operand 1
6338 may be a @code{reg}, @code{mem}, @code{symbol_ref}, @code{const_int}, etc
6339 and also has mode @code{Pmode}.
6341 Canonicalization of a function pointer usually involves computing
6342 the address of the function which would be called if the function
6343 pointer were used in an indirect call.
6345 Only define this pattern if function pointers on the target machine
6346 can have different values but still call the same function when
6347 used in an indirect call.
6349 @cindex @code{save_stack_block} instruction pattern
6350 @cindex @code{save_stack_function} instruction pattern
6351 @cindex @code{save_stack_nonlocal} instruction pattern
6352 @cindex @code{restore_stack_block} instruction pattern
6353 @cindex @code{restore_stack_function} instruction pattern
6354 @cindex @code{restore_stack_nonlocal} instruction pattern
6355 @item @samp{save_stack_block}
6356 @itemx @samp{save_stack_function}
6357 @itemx @samp{save_stack_nonlocal}
6358 @itemx @samp{restore_stack_block}
6359 @itemx @samp{restore_stack_function}
6360 @itemx @samp{restore_stack_nonlocal}
6361 Most machines save and restore the stack pointer by copying it to or
6362 from an object of mode @code{Pmode}.  Do not define these patterns on
6363 such machines.
6365 Some machines require special handling for stack pointer saves and
6366 restores.  On those machines, define the patterns corresponding to the
6367 non-standard cases by using a @code{define_expand} (@pxref{Expander
6368 Definitions}) that produces the required insns.  The three types of
6369 saves and restores are:
6371 @enumerate
6372 @item
6373 @samp{save_stack_block} saves the stack pointer at the start of a block
6374 that allocates a variable-sized object, and @samp{restore_stack_block}
6375 restores the stack pointer when the block is exited.
6377 @item
6378 @samp{save_stack_function} and @samp{restore_stack_function} do a
6379 similar job for the outermost block of a function and are used when the
6380 function allocates variable-sized objects or calls @code{alloca}.  Only
6381 the epilogue uses the restored stack pointer, allowing a simpler save or
6382 restore sequence on some machines.
6384 @item
6385 @samp{save_stack_nonlocal} is used in functions that contain labels
6386 branched to by nested functions.  It saves the stack pointer in such a
6387 way that the inner function can use @samp{restore_stack_nonlocal} to
6388 restore the stack pointer.  The compiler generates code to restore the
6389 frame and argument pointer registers, but some machines require saving
6390 and restoring additional data such as register window information or
6391 stack backchains.  Place insns in these patterns to save and restore any
6392 such required data.
6393 @end enumerate
6395 When saving the stack pointer, operand 0 is the save area and operand 1
6396 is the stack pointer.  The mode used to allocate the save area defaults
6397 to @code{Pmode} but you can override that choice by defining the
6398 @code{STACK_SAVEAREA_MODE} macro (@pxref{Storage Layout}).  You must
6399 specify an integral mode, or @code{VOIDmode} if no save area is needed
6400 for a particular type of save (either because no save is needed or
6401 because a machine-specific save area can be used).  Operand 0 is the
6402 stack pointer and operand 1 is the save area for restore operations.  If
6403 @samp{save_stack_block} is defined, operand 0 must not be
6404 @code{VOIDmode} since these saves can be arbitrarily nested.
6406 A save area is a @code{mem} that is at a constant offset from
6407 @code{virtual_stack_vars_rtx} when the stack pointer is saved for use by
6408 nonlocal gotos and a @code{reg} in the other two cases.
6410 @cindex @code{allocate_stack} instruction pattern
6411 @item @samp{allocate_stack}
6412 Subtract (or add if @code{STACK_GROWS_DOWNWARD} is undefined) operand 1 from
6413 the stack pointer to create space for dynamically allocated data.
6415 Store the resultant pointer to this space into operand 0.  If you
6416 are allocating space from the main stack, do this by emitting a
6417 move insn to copy @code{virtual_stack_dynamic_rtx} to operand 0.
6418 If you are allocating the space elsewhere, generate code to copy the
6419 location of the space to operand 0.  In the latter case, you must
6420 ensure this space gets freed when the corresponding space on the main
6421 stack is free.
6423 Do not define this pattern if all that must be done is the subtraction.
6424 Some machines require other operations such as stack probes or
6425 maintaining the back chain.  Define this pattern to emit those
6426 operations in addition to updating the stack pointer.
6428 @cindex @code{check_stack} instruction pattern
6429 @item @samp{check_stack}
6430 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) cannot be done on your system by
6431 probing the stack, define this pattern to perform the needed check and signal
6432 an error if the stack has overflowed.  The single operand is the address in
6433 the stack farthest from the current stack pointer that you need to validate.
6434 Normally, on platforms where this pattern is needed, you would obtain the
6435 stack limit from a global or thread-specific variable or register.
6437 @cindex @code{probe_stack_address} instruction pattern
6438 @item @samp{probe_stack_address}
6439 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) can be done on your system by
6440 probing the stack but without the need to actually access it, define this
6441 pattern and signal an error if the stack has overflowed.  The single operand
6442 is the memory address in the stack that needs to be probed.
6444 @cindex @code{probe_stack} instruction pattern
6445 @item @samp{probe_stack}
6446 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) can be done on your system by
6447 probing the stack but doing it with a ``store zero'' instruction is not valid
6448 or optimal, define this pattern to do the probing differently and signal an
6449 error if the stack has overflowed.  The single operand is the memory reference
6450 in the stack that needs to be probed.
6452 @cindex @code{nonlocal_goto} instruction pattern
6453 @item @samp{nonlocal_goto}
6454 Emit code to generate a non-local goto, e.g., a jump from one function
6455 to a label in an outer function.  This pattern has four arguments,
6456 each representing a value to be used in the jump.  The first
6457 argument is to be loaded into the frame pointer, the second is
6458 the address to branch to (code to dispatch to the actual label),
6459 the third is the address of a location where the stack is saved,
6460 and the last is the address of the label, to be placed in the
6461 location for the incoming static chain.
6463 On most machines you need not define this pattern, since GCC will
6464 already generate the correct code, which is to load the frame pointer
6465 and static chain, restore the stack (using the
6466 @samp{restore_stack_nonlocal} pattern, if defined), and jump indirectly
6467 to the dispatcher.  You need only define this pattern if this code will
6468 not work on your machine.
6470 @cindex @code{nonlocal_goto_receiver} instruction pattern
6471 @item @samp{nonlocal_goto_receiver}
6472 This pattern, if defined, contains code needed at the target of a
6473 nonlocal goto after the code already generated by GCC@.  You will not
6474 normally need to define this pattern.  A typical reason why you might
6475 need this pattern is if some value, such as a pointer to a global table,
6476 must be restored when the frame pointer is restored.  Note that a nonlocal
6477 goto only occurs within a unit-of-translation, so a global table pointer
6478 that is shared by all functions of a given module need not be restored.
6479 There are no arguments.
6481 @cindex @code{exception_receiver} instruction pattern
6482 @item @samp{exception_receiver}
6483 This pattern, if defined, contains code needed at the site of an
6484 exception handler that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
6485 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
6486 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
6487 table, must be restored after control flow is branched to the handler of
6488 an exception.  There are no arguments.
6490 @cindex @code{builtin_setjmp_setup} instruction pattern
6491 @item @samp{builtin_setjmp_setup}
6492 This pattern, if defined, contains additional code needed to initialize
6493 the @code{jmp_buf}.  You will not normally need to define this pattern.
6494 A typical reason why you might need this pattern is if some value, such
6495 as a pointer to a global table, must be restored.  Though it is
6496 preferred that the pointer value be recalculated if possible (given the
6497 address of a label for instance).  The single argument is a pointer to
6498 the @code{jmp_buf}.  Note that the buffer is five words long and that
6499 the first three are normally used by the generic mechanism.
6501 @cindex @code{builtin_setjmp_receiver} instruction pattern
6502 @item @samp{builtin_setjmp_receiver}
6503 This pattern, if defined, contains code needed at the site of a
6504 built-in setjmp that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
6505 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
6506 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
6507 table, must be restored.  It takes one argument, which is the label
6508 to which builtin_longjmp transferred control; this pattern may be emitted
6509 at a small offset from that label.
6511 @cindex @code{builtin_longjmp} instruction pattern
6512 @item @samp{builtin_longjmp}
6513 This pattern, if defined, performs the entire action of the longjmp.
6514 You will not normally need to define this pattern unless you also define
6515 @code{builtin_setjmp_setup}.  The single argument is a pointer to the
6516 @code{jmp_buf}.
6518 @cindex @code{eh_return} instruction pattern
6519 @item @samp{eh_return}
6520 This pattern, if defined, affects the way @code{__builtin_eh_return},
6521 and thence the call frame exception handling library routines, are
6522 built.  It is intended to handle non-trivial actions needed along
6523 the abnormal return path.
6525 The address of the exception handler to which the function should return
6526 is passed as operand to this pattern.  It will normally need to copied by
6527 the pattern to some special register or memory location.
6528 If the pattern needs to determine the location of the target call
6529 frame in order to do so, it may use @code{EH_RETURN_STACKADJ_RTX},
6530 if defined; it will have already been assigned.
6532 If this pattern is not defined, the default action will be to simply
6533 copy the return address to @code{EH_RETURN_HANDLER_RTX}.  Either
6534 that macro or this pattern needs to be defined if call frame exception
6535 handling is to be used.
6537 @cindex @code{prologue} instruction pattern
6538 @anchor{prologue instruction pattern}
6539 @item @samp{prologue}
6540 This pattern, if defined, emits RTL for entry to a function.  The function
6541 entry is responsible for setting up the stack frame, initializing the frame
6542 pointer register, saving callee saved registers, etc.
6544 Using a prologue pattern is generally preferred over defining
6545 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_PROLOGUE} to emit assembly code for the prologue.
6547 The @code{prologue} pattern is particularly useful for targets which perform
6548 instruction scheduling.
6550 @cindex @code{window_save} instruction pattern
6551 @anchor{window_save instruction pattern}
6552 @item @samp{window_save}
6553 This pattern, if defined, emits RTL for a register window save.  It should
6554 be defined if the target machine has register windows but the window events
6555 are decoupled from calls to subroutines.  The canonical example is the SPARC
6556 architecture.
6558 @cindex @code{epilogue} instruction pattern
6559 @anchor{epilogue instruction pattern}
6560 @item @samp{epilogue}
6561 This pattern emits RTL for exit from a function.  The function
6562 exit is responsible for deallocating the stack frame, restoring callee saved
6563 registers and emitting the return instruction.
6565 Using an epilogue pattern is generally preferred over defining
6566 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_EPILOGUE} to emit assembly code for the epilogue.
6568 The @code{epilogue} pattern is particularly useful for targets which perform
6569 instruction scheduling or which have delay slots for their return instruction.
6571 @cindex @code{sibcall_epilogue} instruction pattern
6572 @item @samp{sibcall_epilogue}
6573 This pattern, if defined, emits RTL for exit from a function without the final
6574 branch back to the calling function.  This pattern will be emitted before any
6575 sibling call (aka tail call) sites.
6577 The @code{sibcall_epilogue} pattern must not clobber any arguments used for
6578 parameter passing or any stack slots for arguments passed to the current
6579 function.
6581 @cindex @code{trap} instruction pattern
6582 @item @samp{trap}
6583 This pattern, if defined, signals an error, typically by causing some
6584 kind of signal to be raised.  Among other places, it is used by the Java
6585 front end to signal `invalid array index' exceptions.
6587 @cindex @code{ctrap@var{MM}4} instruction pattern
6588 @item @samp{ctrap@var{MM}4}
6589 Conditional trap instruction.  Operand 0 is a piece of RTL which
6590 performs a comparison, and operands 1 and 2 are the arms of the
6591 comparison.  Operand 3 is the trap code, an integer.
6593 A typical @code{ctrap} pattern looks like
6595 @smallexample
6596 (define_insn "ctrapsi4"
6597   [(trap_if (match_operator 0 "trap_operator"
6598              [(match_operand 1 "register_operand")
6599               (match_operand 2 "immediate_operand")])
6600             (match_operand 3 "const_int_operand" "i"))]
6601   ""
6602   "@dots{}")
6603 @end smallexample
6605 @cindex @code{prefetch} instruction pattern
6606 @item @samp{prefetch}
6607 This pattern, if defined, emits code for a non-faulting data prefetch
6608 instruction.  Operand 0 is the address of the memory to prefetch.  Operand 1
6609 is a constant 1 if the prefetch is preparing for a write to the memory
6610 address, or a constant 0 otherwise.  Operand 2 is the expected degree of
6611 temporal locality of the data and is a value between 0 and 3, inclusive; 0
6612 means that the data has no temporal locality, so it need not be left in the
6613 cache after the access; 3 means that the data has a high degree of temporal
6614 locality and should be left in all levels of cache possible;  1 and 2 mean,
6615 respectively, a low or moderate degree of temporal locality.
6617 Targets that do not support write prefetches or locality hints can ignore
6618 the values of operands 1 and 2.
6620 @cindex @code{blockage} instruction pattern
6621 @item @samp{blockage}
6622 This pattern defines a pseudo insn that prevents the instruction
6623 scheduler and other passes from moving instructions and using register
6624 equivalences across the boundary defined by the blockage insn.
6625 This needs to be an UNSPEC_VOLATILE pattern or a volatile ASM.
6627 @cindex @code{memory_barrier} instruction pattern
6628 @item @samp{memory_barrier}
6629 If the target memory model is not fully synchronous, then this pattern
6630 should be defined to an instruction that orders both loads and stores
6631 before the instruction with respect to loads and stores after the instruction.
6632 This pattern has no operands.
6634 @cindex @code{sync_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
6635 @item @samp{sync_compare_and_swap@var{mode}}
6636 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
6637 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
6638 performed.  Operand 2 is the ``old'' value to be compared against the
6639 current contents of the memory location.  Operand 3 is the ``new'' value
6640 to store in the memory if the compare succeeds.  Operand 0 is the result
6641 of the operation; it should contain the contents of the memory
6642 before the operation.  If the compare succeeds, this should obviously be
6643 a copy of operand 2.
6645 This pattern must show that both operand 0 and operand 1 are modified.
6647 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
6648 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
6649 operation and all memory operations after the atomic operation occur
6650 after the atomic operation.
6652 For targets where the success or failure of the compare-and-swap
6653 operation is available via the status flags, it is possible to
6654 avoid a separate compare operation and issue the subsequent
6655 branch or store-flag operation immediately after the compare-and-swap.
6656 To this end, GCC will look for a @code{MODE_CC} set in the
6657 output of @code{sync_compare_and_swap@var{mode}}; if the machine
6658 description includes such a set, the target should also define special
6659 @code{cbranchcc4} and/or @code{cstorecc4} instructions.  GCC will then
6660 be able to take the destination of the @code{MODE_CC} set and pass it
6661 to the @code{cbranchcc4} or @code{cstorecc4} pattern as the first
6662 operand of the comparison (the second will be @code{(const_int 0)}).
6664 For targets where the operating system may provide support for this
6665 operation via library calls, the @code{sync_compare_and_swap_optab}
6666 may be initialized to a function with the same interface as the
6667 @code{__sync_val_compare_and_swap_@var{n}} built-in.  If the entire
6668 set of @var{__sync} builtins are supported via library calls, the
6669 target can initialize all of the optabs at once with
6670 @code{init_sync_libfuncs}.
6671 For the purposes of C++11 @code{std::atomic::is_lock_free}, it is
6672 assumed that these library calls do @emph{not} use any kind of
6673 interruptable locking.
6675 @cindex @code{sync_add@var{mode}} instruction pattern
6676 @cindex @code{sync_sub@var{mode}} instruction pattern
6677 @cindex @code{sync_ior@var{mode}} instruction pattern
6678 @cindex @code{sync_and@var{mode}} instruction pattern
6679 @cindex @code{sync_xor@var{mode}} instruction pattern
6680 @cindex @code{sync_nand@var{mode}} instruction pattern
6681 @item @samp{sync_add@var{mode}}, @samp{sync_sub@var{mode}}
6682 @itemx @samp{sync_ior@var{mode}}, @samp{sync_and@var{mode}}
6683 @itemx @samp{sync_xor@var{mode}}, @samp{sync_nand@var{mode}}
6684 These patterns emit code for an atomic operation on memory.
6685 Operand 0 is the memory on which the atomic operation is performed.
6686 Operand 1 is the second operand to the binary operator.
6688 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
6689 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
6690 operation and all memory operations after the atomic operation occur
6691 after the atomic operation.
6693 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
6694 from a compare-and-swap operation, if defined.
6696 @cindex @code{sync_old_add@var{mode}} instruction pattern
6697 @cindex @code{sync_old_sub@var{mode}} instruction pattern
6698 @cindex @code{sync_old_ior@var{mode}} instruction pattern
6699 @cindex @code{sync_old_and@var{mode}} instruction pattern
6700 @cindex @code{sync_old_xor@var{mode}} instruction pattern
6701 @cindex @code{sync_old_nand@var{mode}} instruction pattern
6702 @item @samp{sync_old_add@var{mode}}, @samp{sync_old_sub@var{mode}}
6703 @itemx @samp{sync_old_ior@var{mode}}, @samp{sync_old_and@var{mode}}
6704 @itemx @samp{sync_old_xor@var{mode}}, @samp{sync_old_nand@var{mode}}
6705 These patterns emit code for an atomic operation on memory,
6706 and return the value that the memory contained before the operation.
6707 Operand 0 is the result value, operand 1 is the memory on which the
6708 atomic operation is performed, and operand 2 is the second operand
6709 to the binary operator.
6711 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
6712 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
6713 operation and all memory operations after the atomic operation occur
6714 after the atomic operation.
6716 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
6717 from a compare-and-swap operation, if defined.
6719 @cindex @code{sync_new_add@var{mode}} instruction pattern
6720 @cindex @code{sync_new_sub@var{mode}} instruction pattern
6721 @cindex @code{sync_new_ior@var{mode}} instruction pattern
6722 @cindex @code{sync_new_and@var{mode}} instruction pattern
6723 @cindex @code{sync_new_xor@var{mode}} instruction pattern
6724 @cindex @code{sync_new_nand@var{mode}} instruction pattern
6725 @item @samp{sync_new_add@var{mode}}, @samp{sync_new_sub@var{mode}}
6726 @itemx @samp{sync_new_ior@var{mode}}, @samp{sync_new_and@var{mode}}
6727 @itemx @samp{sync_new_xor@var{mode}}, @samp{sync_new_nand@var{mode}}
6728 These patterns are like their @code{sync_old_@var{op}} counterparts,
6729 except that they return the value that exists in the memory location
6730 after the operation, rather than before the operation.
6732 @cindex @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}} instruction pattern
6733 @item @samp{sync_lock_test_and_set@var{mode}}
6734 This pattern takes two forms, based on the capabilities of the target.
6735 In either case, operand 0 is the result of the operand, operand 1 is
6736 the memory on which the atomic operation is performed, and operand 2
6737 is the value to set in the lock.
6739 In the ideal case, this operation is an atomic exchange operation, in
6740 which the previous value in memory operand is copied into the result
6741 operand, and the value operand is stored in the memory operand.
6743 For less capable targets, any value operand that is not the constant 1
6744 should be rejected with @code{FAIL}.  In this case the target may use
6745 an atomic test-and-set bit operation.  The result operand should contain
6746 1 if the bit was previously set and 0 if the bit was previously clear.
6747 The true contents of the memory operand are implementation defined.
6749 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
6750 pattern as a whole acts as an acquire barrier, that is all memory
6751 operations after the pattern do not occur until the lock is acquired.
6753 If this pattern is not defined, the operation will be constructed from
6754 a compare-and-swap operation, if defined.
6756 @cindex @code{sync_lock_release@var{mode}} instruction pattern
6757 @item @samp{sync_lock_release@var{mode}}
6758 This pattern, if defined, releases a lock set by
6759 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}.  Operand 0 is the memory
6760 that contains the lock; operand 1 is the value to store in the lock.
6762 If the target doesn't implement full semantics for
6763 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}, any value operand which is not
6764 the constant 0 should be rejected with @code{FAIL}, and the true contents
6765 of the memory operand are implementation defined.
6767 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
6768 pattern as a whole acts as a release barrier, that is the lock is
6769 released only after all previous memory operations have completed.
6771 If this pattern is not defined, then a @code{memory_barrier} pattern
6772 will be emitted, followed by a store of the value to the memory operand.
6774 @cindex @code{atomic_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
6775 @item @samp{atomic_compare_and_swap@var{mode}} 
6776 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
6777 operation with memory model semantics.  Operand 2 is the memory on which
6778 the atomic operation is performed.  Operand 0 is an output operand which
6779 is set to true or false based on whether the operation succeeded.  Operand
6780 1 is an output operand which is set to the contents of the memory before
6781 the operation was attempted.  Operand 3 is the value that is expected to
6782 be in memory.  Operand 4 is the value to put in memory if the expected
6783 value is found there.  Operand 5 is set to 1 if this compare and swap is to
6784 be treated as a weak operation.  Operand 6 is the memory model to be used
6785 if the operation is a success.  Operand 7 is the memory model to be used
6786 if the operation fails.
6788 If memory referred to in operand 2 contains the value in operand 3, then
6789 operand 4 is stored in memory pointed to by operand 2 and fencing based on
6790 the memory model in operand 6 is issued.  
6792 If memory referred to in operand 2 does not contain the value in operand 3,
6793 then fencing based on the memory model in operand 7 is issued.
6795 If a target does not support weak compare-and-swap operations, or the port
6796 elects not to implement weak operations, the argument in operand 5 can be
6797 ignored.  Note a strong implementation must be provided.
6799 If this pattern is not provided, the @code{__atomic_compare_exchange}
6800 built-in functions will utilize the legacy @code{sync_compare_and_swap}
6801 pattern with an @code{__ATOMIC_SEQ_CST} memory model.
6803 @cindex @code{atomic_load@var{mode}} instruction pattern
6804 @item @samp{atomic_load@var{mode}}
6805 This pattern implements an atomic load operation with memory model
6806 semantics.  Operand 1 is the memory address being loaded from.  Operand 0
6807 is the result of the load.  Operand 2 is the memory model to be used for
6808 the load operation.
6810 If not present, the @code{__atomic_load} built-in function will either
6811 resort to a normal load with memory barriers, or a compare-and-swap
6812 operation if a normal load would not be atomic.
6814 @cindex @code{atomic_store@var{mode}} instruction pattern
6815 @item @samp{atomic_store@var{mode}}
6816 This pattern implements an atomic store operation with memory model
6817 semantics.  Operand 0 is the memory address being stored to.  Operand 1
6818 is the value to be written.  Operand 2 is the memory model to be used for
6819 the operation.
6821 If not present, the @code{__atomic_store} built-in function will attempt to
6822 perform a normal store and surround it with any required memory fences.  If
6823 the store would not be atomic, then an @code{__atomic_exchange} is
6824 attempted with the result being ignored.
6826 @cindex @code{atomic_exchange@var{mode}} instruction pattern
6827 @item @samp{atomic_exchange@var{mode}}
6828 This pattern implements an atomic exchange operation with memory model
6829 semantics.  Operand 1 is the memory location the operation is performed on.
6830 Operand 0 is an output operand which is set to the original value contained
6831 in the memory pointed to by operand 1.  Operand 2 is the value to be
6832 stored.  Operand 3 is the memory model to be used.
6834 If this pattern is not present, the built-in function
6835 @code{__atomic_exchange} will attempt to preform the operation with a
6836 compare and swap loop.
6838 @cindex @code{atomic_add@var{mode}} instruction pattern
6839 @cindex @code{atomic_sub@var{mode}} instruction pattern
6840 @cindex @code{atomic_or@var{mode}} instruction pattern
6841 @cindex @code{atomic_and@var{mode}} instruction pattern
6842 @cindex @code{atomic_xor@var{mode}} instruction pattern
6843 @cindex @code{atomic_nand@var{mode}} instruction pattern
6844 @item @samp{atomic_add@var{mode}}, @samp{atomic_sub@var{mode}}
6845 @itemx @samp{atomic_or@var{mode}}, @samp{atomic_and@var{mode}}
6846 @itemx @samp{atomic_xor@var{mode}}, @samp{atomic_nand@var{mode}}
6847 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
6848 model semantics. Operand 0 is the memory on which the atomic operation is
6849 performed.  Operand 1 is the second operand to the binary operator.
6850 Operand 2 is the memory model to be used by the operation.
6852 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
6853 @code{sync} patterns, or equivalent patterns which return a result.  If
6854 none of these are available a compare-and-swap loop will be used.
6856 @cindex @code{atomic_fetch_add@var{mode}} instruction pattern
6857 @cindex @code{atomic_fetch_sub@var{mode}} instruction pattern
6858 @cindex @code{atomic_fetch_or@var{mode}} instruction pattern
6859 @cindex @code{atomic_fetch_and@var{mode}} instruction pattern
6860 @cindex @code{atomic_fetch_xor@var{mode}} instruction pattern
6861 @cindex @code{atomic_fetch_nand@var{mode}} instruction pattern
6862 @item @samp{atomic_fetch_add@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_sub@var{mode}}
6863 @itemx @samp{atomic_fetch_or@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_and@var{mode}}
6864 @itemx @samp{atomic_fetch_xor@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_nand@var{mode}}
6865 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
6866 model semantics, and return the original value. Operand 0 is an output 
6867 operand which contains the value of the memory location before the 
6868 operation was performed.  Operand 1 is the memory on which the atomic 
6869 operation is performed.  Operand 2 is the second operand to the binary
6870 operator.  Operand 3 is the memory model to be used by the operation.
6872 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
6873 @code{sync} patterns.  If none of these are available a compare-and-swap
6874 loop will be used.
6876 @cindex @code{atomic_add_fetch@var{mode}} instruction pattern
6877 @cindex @code{atomic_sub_fetch@var{mode}} instruction pattern
6878 @cindex @code{atomic_or_fetch@var{mode}} instruction pattern
6879 @cindex @code{atomic_and_fetch@var{mode}} instruction pattern
6880 @cindex @code{atomic_xor_fetch@var{mode}} instruction pattern
6881 @cindex @code{atomic_nand_fetch@var{mode}} instruction pattern
6882 @item @samp{atomic_add_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_sub_fetch@var{mode}}
6883 @itemx @samp{atomic_or_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_and_fetch@var{mode}}
6884 @itemx @samp{atomic_xor_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_nand_fetch@var{mode}}
6885 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
6886 model semantics and return the result after the operation is performed.
6887 Operand 0 is an output operand which contains the value after the
6888 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
6889 performed.  Operand 2 is the second operand to the binary operator.
6890 Operand 3 is the memory model to be used by the operation.
6892 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
6893 @code{sync} patterns, or equivalent patterns which return the result before
6894 the operation followed by the arithmetic operation required to produce the
6895 result.  If none of these are available a compare-and-swap loop will be
6896 used.
6898 @cindex @code{atomic_test_and_set} instruction pattern
6899 @item @samp{atomic_test_and_set}
6900 This pattern emits code for @code{__builtin_atomic_test_and_set}.
6901 Operand 0 is an output operand which is set to true if the previous
6902 previous contents of the byte was "set", and false otherwise.  Operand 1
6903 is the @code{QImode} memory to be modified.  Operand 2 is the memory
6904 model to be used.
6906 The specific value that defines "set" is implementation defined, and
6907 is normally based on what is performed by the native atomic test and set
6908 instruction.
6910 @cindex @code{mem_thread_fence@var{mode}} instruction pattern
6911 @item @samp{mem_thread_fence@var{mode}}
6912 This pattern emits code required to implement a thread fence with
6913 memory model semantics.  Operand 0 is the memory model to be used.
6915 If this pattern is not specified, all memory models except
6916 @code{__ATOMIC_RELAXED} will result in issuing a @code{sync_synchronize}
6917 barrier pattern.
6919 @cindex @code{mem_signal_fence@var{mode}} instruction pattern
6920 @item @samp{mem_signal_fence@var{mode}}
6921 This pattern emits code required to implement a signal fence with
6922 memory model semantics.  Operand 0 is the memory model to be used.
6924 This pattern should impact the compiler optimizers the same way that
6925 mem_signal_fence does, but it does not need to issue any barrier
6926 instructions.
6928 If this pattern is not specified, all memory models except
6929 @code{__ATOMIC_RELAXED} will result in issuing a @code{sync_synchronize}
6930 barrier pattern.
6932 @cindex @code{get_thread_pointer@var{mode}} instruction pattern
6933 @cindex @code{set_thread_pointer@var{mode}} instruction pattern
6934 @item @samp{get_thread_pointer@var{mode}}
6935 @itemx @samp{set_thread_pointer@var{mode}}
6936 These patterns emit code that reads/sets the TLS thread pointer. Currently,
6937 these are only needed if the target needs to support the
6938 @code{__builtin_thread_pointer} and @code{__builtin_set_thread_pointer}
6939 builtins.
6941 The get/set patterns have a single output/input operand respectively,
6942 with @var{mode} intended to be @code{Pmode}.
6944 @cindex @code{stack_protect_set} instruction pattern
6945 @item @samp{stack_protect_set}
6946 This pattern, if defined, moves a @code{ptr_mode} value from the memory
6947 in operand 1 to the memory in operand 0 without leaving the value in
6948 a register afterward.  This is to avoid leaking the value some place
6949 that an attacker might use to rewrite the stack guard slot after
6950 having clobbered it.
6952 If this pattern is not defined, then a plain move pattern is generated.
6954 @cindex @code{stack_protect_test} instruction pattern
6955 @item @samp{stack_protect_test}
6956 This pattern, if defined, compares a @code{ptr_mode} value from the
6957 memory in operand 1 with the memory in operand 0 without leaving the
6958 value in a register afterward and branches to operand 2 if the values
6959 were equal.
6961 If this pattern is not defined, then a plain compare pattern and
6962 conditional branch pattern is used.
6964 @cindex @code{clear_cache} instruction pattern
6965 @item @samp{clear_cache}
6966 This pattern, if defined, flushes the instruction cache for a region of
6967 memory.  The region is bounded to by the Pmode pointers in operand 0
6968 inclusive and operand 1 exclusive.
6970 If this pattern is not defined, a call to the library function
6971 @code{__clear_cache} is used.
6973 @end table
6975 @end ifset
6976 @c Each of the following nodes are wrapped in separate
6977 @c "@ifset INTERNALS" to work around memory limits for the default
6978 @c configuration in older tetex distributions.  Known to not work:
6979 @c tetex-1.0.7, known to work: tetex-2.0.2.
6980 @ifset INTERNALS
6981 @node Pattern Ordering
6982 @section When the Order of Patterns Matters
6983 @cindex Pattern Ordering
6984 @cindex Ordering of Patterns
6986 Sometimes an insn can match more than one instruction pattern.  Then the
6987 pattern that appears first in the machine description is the one used.
6988 Therefore, more specific patterns (patterns that will match fewer things)
6989 and faster instructions (those that will produce better code when they
6990 do match) should usually go first in the description.
6992 In some cases the effect of ordering the patterns can be used to hide
6993 a pattern when it is not valid.  For example, the 68000 has an
6994 instruction for converting a fullword to floating point and another
6995 for converting a byte to floating point.  An instruction converting
6996 an integer to floating point could match either one.  We put the
6997 pattern to convert the fullword first to make sure that one will
6998 be used rather than the other.  (Otherwise a large integer might
6999 be generated as a single-byte immediate quantity, which would not work.)
7000 Instead of using this pattern ordering it would be possible to make the
7001 pattern for convert-a-byte smart enough to deal properly with any
7002 constant value.
7004 @end ifset
7005 @ifset INTERNALS
7006 @node Dependent Patterns
7007 @section Interdependence of Patterns
7008 @cindex Dependent Patterns
7009 @cindex Interdependence of Patterns
7011 In some cases machines support instructions identical except for the
7012 machine mode of one or more operands.  For example, there may be
7013 ``sign-extend halfword'' and ``sign-extend byte'' instructions whose
7014 patterns are
7016 @smallexample
7017 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
7018      (extend:SI (match_operand:HI 1 @dots{})))
7020 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
7021      (extend:SI (match_operand:QI 1 @dots{})))
7022 @end smallexample
7024 @noindent
7025 Constant integers do not specify a machine mode, so an instruction to
7026 extend a constant value could match either pattern.  The pattern it
7027 actually will match is the one that appears first in the file.  For correct
7028 results, this must be the one for the widest possible mode (@code{HImode},
7029 here).  If the pattern matches the @code{QImode} instruction, the results
7030 will be incorrect if the constant value does not actually fit that mode.
7032 Such instructions to extend constants are rarely generated because they are
7033 optimized away, but they do occasionally happen in nonoptimized
7034 compilations.
7036 If a constraint in a pattern allows a constant, the reload pass may
7037 replace a register with a constant permitted by the constraint in some
7038 cases.  Similarly for memory references.  Because of this substitution,
7039 you should not provide separate patterns for increment and decrement
7040 instructions.  Instead, they should be generated from the same pattern
7041 that supports register-register add insns by examining the operands and
7042 generating the appropriate machine instruction.
7044 @end ifset
7045 @ifset INTERNALS
7046 @node Jump Patterns
7047 @section Defining Jump Instruction Patterns
7048 @cindex jump instruction patterns
7049 @cindex defining jump instruction patterns
7051 GCC does not assume anything about how the machine realizes jumps.
7052 The machine description should define a single pattern, usually
7053 a @code{define_expand}, which expands to all the required insns.
7055 Usually, this would be a comparison insn to set the condition code
7056 and a separate branch insn testing the condition code and branching
7057 or not according to its value.  For many machines, however,
7058 separating compares and branches is limiting, which is why the
7059 more flexible approach with one @code{define_expand} is used in GCC.
7060 The machine description becomes clearer for architectures that
7061 have compare-and-branch instructions but no condition code.  It also
7062 works better when different sets of comparison operators are supported
7063 by different kinds of conditional branches (e.g. integer vs. floating-point),
7064 or by conditional branches with respect to conditional stores.
7066 Two separate insns are always used if the machine description represents
7067 a condition code register using the legacy RTL expression @code{(cc0)},
7068 and on most machines that use a separate condition code register
7069 (@pxref{Condition Code}).  For machines that use @code{(cc0)}, in
7070 fact, the set and use of the condition code must be separate and
7071 adjacent@footnote{@code{note} insns can separate them, though.}, thus
7072 allowing flags in @code{cc_status} to be used (@pxref{Condition Code}) and
7073 so that the comparison and branch insns could be located from each other
7074 by using the functions @code{prev_cc0_setter} and @code{next_cc0_user}.
7076 Even in this case having a single entry point for conditional branches
7077 is advantageous, because it handles equally well the case where a single
7078 comparison instruction records the results of both signed and unsigned
7079 comparison of the given operands (with the branch insns coming in distinct
7080 signed and unsigned flavors) as in the x86 or SPARC, and the case where
7081 there are distinct signed and unsigned compare instructions and only
7082 one set of conditional branch instructions as in the PowerPC.
7084 @end ifset
7085 @ifset INTERNALS
7086 @node Looping Patterns
7087 @section Defining Looping Instruction Patterns
7088 @cindex looping instruction patterns
7089 @cindex defining looping instruction patterns
7091 Some machines have special jump instructions that can be utilized to
7092 make loops more efficient.  A common example is the 68000 @samp{dbra}
7093 instruction which performs a decrement of a register and a branch if the
7094 result was greater than zero.  Other machines, in particular digital
7095 signal processors (DSPs), have special block repeat instructions to
7096 provide low-overhead loop support.  For example, the TI TMS320C3x/C4x
7097 DSPs have a block repeat instruction that loads special registers to
7098 mark the top and end of a loop and to count the number of loop
7099 iterations.  This avoids the need for fetching and executing a
7100 @samp{dbra}-like instruction and avoids pipeline stalls associated with
7101 the jump.
7103 GCC has three special named patterns to support low overhead looping.
7104 They are @samp{decrement_and_branch_until_zero}, @samp{doloop_begin},
7105 and @samp{doloop_end}.  The first pattern,
7106 @samp{decrement_and_branch_until_zero}, is not emitted during RTL
7107 generation but may be emitted during the instruction combination phase.
7108 This requires the assistance of the loop optimizer, using information
7109 collected during strength reduction, to reverse a loop to count down to
7110 zero.  Some targets also require the loop optimizer to add a
7111 @code{REG_NONNEG} note to indicate that the iteration count is always
7112 positive.  This is needed if the target performs a signed loop
7113 termination test.  For example, the 68000 uses a pattern similar to the
7114 following for its @code{dbra} instruction:
7116 @smallexample
7117 @group
7118 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
7119   [(set (pc)
7120         (if_then_else
7121           (ge (plus:SI (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
7122                        (const_int -1))
7123               (const_int 0))
7124           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
7125           (pc)))
7126    (set (match_dup 0)
7127         (plus:SI (match_dup 0)
7128                  (const_int -1)))]
7129   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
7130   "@dots{}")
7131 @end group
7132 @end smallexample
7134 Note that since the insn is both a jump insn and has an output, it must
7135 deal with its own reloads, hence the `m' constraints.  Also note that
7136 since this insn is generated by the instruction combination phase
7137 combining two sequential insns together into an implicit parallel insn,
7138 the iteration counter needs to be biased by the same amount as the
7139 decrement operation, in this case @minus{}1.  Note that the following similar
7140 pattern will not be matched by the combiner.
7142 @smallexample
7143 @group
7144 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
7145   [(set (pc)
7146         (if_then_else
7147           (ge (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
7148               (const_int 1))
7149           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
7150           (pc)))
7151    (set (match_dup 0)
7152         (plus:SI (match_dup 0)
7153                  (const_int -1)))]
7154   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
7155   "@dots{}")
7156 @end group
7157 @end smallexample
7159 The other two special looping patterns, @samp{doloop_begin} and
7160 @samp{doloop_end}, are emitted by the loop optimizer for certain
7161 well-behaved loops with a finite number of loop iterations using
7162 information collected during strength reduction.
7164 The @samp{doloop_end} pattern describes the actual looping instruction
7165 (or the implicit looping operation) and the @samp{doloop_begin} pattern
7166 is an optional companion pattern that can be used for initialization
7167 needed for some low-overhead looping instructions.
7169 Note that some machines require the actual looping instruction to be
7170 emitted at the top of the loop (e.g., the TMS320C3x/C4x DSPs).  Emitting
7171 the true RTL for a looping instruction at the top of the loop can cause
7172 problems with flow analysis.  So instead, a dummy @code{doloop} insn is
7173 emitted at the end of the loop.  The machine dependent reorg pass checks
7174 for the presence of this @code{doloop} insn and then searches back to
7175 the top of the loop, where it inserts the true looping insn (provided
7176 there are no instructions in the loop which would cause problems).  Any
7177 additional labels can be emitted at this point.  In addition, if the
7178 desired special iteration counter register was not allocated, this
7179 machine dependent reorg pass could emit a traditional compare and jump
7180 instruction pair.
7182 The essential difference between the
7183 @samp{decrement_and_branch_until_zero} and the @samp{doloop_end}
7184 patterns is that the loop optimizer allocates an additional pseudo
7185 register for the latter as an iteration counter.  This pseudo register
7186 cannot be used within the loop (i.e., general induction variables cannot
7187 be derived from it), however, in many cases the loop induction variable
7188 may become redundant and removed by the flow pass.
7191 @end ifset
7192 @ifset INTERNALS
7193 @node Insn Canonicalizations
7194 @section Canonicalization of Instructions
7195 @cindex canonicalization of instructions
7196 @cindex insn canonicalization
7198 There are often cases where multiple RTL expressions could represent an
7199 operation performed by a single machine instruction.  This situation is
7200 most commonly encountered with logical, branch, and multiply-accumulate
7201 instructions.  In such cases, the compiler attempts to convert these
7202 multiple RTL expressions into a single canonical form to reduce the
7203 number of insn patterns required.
7205 In addition to algebraic simplifications, following canonicalizations
7206 are performed:
7208 @itemize @bullet
7209 @item
7210 For commutative and comparison operators, a constant is always made the
7211 second operand.  If a machine only supports a constant as the second
7212 operand, only patterns that match a constant in the second operand need
7213 be supplied.
7215 @item
7216 For associative operators, a sequence of operators will always chain
7217 to the left; for instance, only the left operand of an integer @code{plus}
7218 can itself be a @code{plus}.  @code{and}, @code{ior}, @code{xor},
7219 @code{plus}, @code{mult}, @code{smin}, @code{smax}, @code{umin}, and
7220 @code{umax} are associative when applied to integers, and sometimes to
7221 floating-point.
7223 @item
7224 @cindex @code{neg}, canonicalization of
7225 @cindex @code{not}, canonicalization of
7226 @cindex @code{mult}, canonicalization of
7227 @cindex @code{plus}, canonicalization of
7228 @cindex @code{minus}, canonicalization of
7229 For these operators, if only one operand is a @code{neg}, @code{not},
7230 @code{mult}, @code{plus}, or @code{minus} expression, it will be the
7231 first operand.
7233 @item
7234 In combinations of @code{neg}, @code{mult}, @code{plus}, and
7235 @code{minus}, the @code{neg} operations (if any) will be moved inside
7236 the operations as far as possible.  For instance,
7237 @code{(neg (mult A B))} is canonicalized as @code{(mult (neg A) B)}, but
7238 @code{(plus (mult (neg B) C) A)} is canonicalized as
7239 @code{(minus A (mult B C))}.
7241 @cindex @code{compare}, canonicalization of
7242 @item
7243 For the @code{compare} operator, a constant is always the second operand
7244 if the first argument is a condition code register or @code{(cc0)}.
7246 @item
7247 An operand of @code{neg}, @code{not}, @code{mult}, @code{plus}, or
7248 @code{minus} is made the first operand under the same conditions as
7249 above.
7251 @item
7252 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{b})} is converted to
7253 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{a})}. Likewise with @code{geu} instead
7254 of @code{ltu}.
7256 @item
7257 @code{(minus @var{x} (const_int @var{n}))} is converted to
7258 @code{(plus @var{x} (const_int @var{-n}))}.
7260 @item
7261 Within address computations (i.e., inside @code{mem}), a left shift is
7262 converted into the appropriate multiplication by a power of two.
7264 @cindex @code{ior}, canonicalization of
7265 @cindex @code{and}, canonicalization of
7266 @cindex De Morgan's law
7267 @item
7268 De Morgan's Law is used to move bitwise negation inside a bitwise
7269 logical-and or logical-or operation.  If this results in only one
7270 operand being a @code{not} expression, it will be the first one.
7272 A machine that has an instruction that performs a bitwise logical-and of one
7273 operand with the bitwise negation of the other should specify the pattern
7274 for that instruction as
7276 @smallexample
7277 (define_insn ""
7278   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
7279         (and:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
7280                      (match_operand:@var{m} 2 @dots{})))]
7281   "@dots{}"
7282   "@dots{}")
7283 @end smallexample
7285 @noindent
7286 Similarly, a pattern for a ``NAND'' instruction should be written
7288 @smallexample
7289 (define_insn ""
7290   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
7291         (ior:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
7292                      (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 2 @dots{}))))]
7293   "@dots{}"
7294   "@dots{}")
7295 @end smallexample
7297 In both cases, it is not necessary to include patterns for the many
7298 logically equivalent RTL expressions.
7300 @cindex @code{xor}, canonicalization of
7301 @item
7302 The only possible RTL expressions involving both bitwise exclusive-or
7303 and bitwise negation are @code{(xor:@var{m} @var{x} @var{y})}
7304 and @code{(not:@var{m} (xor:@var{m} @var{x} @var{y}))}.
7306 @item
7307 The sum of three items, one of which is a constant, will only appear in
7308 the form
7310 @smallexample
7311 (plus:@var{m} (plus:@var{m} @var{x} @var{y}) @var{constant})
7312 @end smallexample
7314 @cindex @code{zero_extract}, canonicalization of
7315 @cindex @code{sign_extract}, canonicalization of
7316 @item
7317 Equality comparisons of a group of bits (usually a single bit) with zero
7318 will be written using @code{zero_extract} rather than the equivalent
7319 @code{and} or @code{sign_extract} operations.
7321 @cindex @code{mult}, canonicalization of
7322 @item
7323 @code{(sign_extend:@var{m1} (mult:@var{m2} (sign_extend:@var{m2} @var{x})
7324 (sign_extend:@var{m2} @var{y})))} is converted to @code{(mult:@var{m1}
7325 (sign_extend:@var{m1} @var{x}) (sign_extend:@var{m1} @var{y}))}, and likewise
7326 for @code{zero_extend}.
7328 @item
7329 @code{(sign_extend:@var{m1} (mult:@var{m2} (ashiftrt:@var{m2}
7330 @var{x} @var{s}) (sign_extend:@var{m2} @var{y})))} is converted
7331 to @code{(mult:@var{m1} (sign_extend:@var{m1} (ashiftrt:@var{m2}
7332 @var{x} @var{s})) (sign_extend:@var{m1} @var{y}))}, and likewise for
7333 patterns using @code{zero_extend} and @code{lshiftrt}.  If the second
7334 operand of @code{mult} is also a shift, then that is extended also.
7335 This transformation is only applied when it can be proven that the
7336 original operation had sufficient precision to prevent overflow.
7338 @end itemize
7340 Further canonicalization rules are defined in the function
7341 @code{commutative_operand_precedence} in @file{gcc/rtlanal.c}.
7343 @end ifset
7344 @ifset INTERNALS
7345 @node Expander Definitions
7346 @section Defining RTL Sequences for Code Generation
7347 @cindex expander definitions
7348 @cindex code generation RTL sequences
7349 @cindex defining RTL sequences for code generation
7351 On some target machines, some standard pattern names for RTL generation
7352 cannot be handled with single insn, but a sequence of RTL insns can
7353 represent them.  For these target machines, you can write a
7354 @code{define_expand} to specify how to generate the sequence of RTL@.
7356 @findex define_expand
7357 A @code{define_expand} is an RTL expression that looks almost like a
7358 @code{define_insn}; but, unlike the latter, a @code{define_expand} is used
7359 only for RTL generation and it can produce more than one RTL insn.
7361 A @code{define_expand} RTX has four operands:
7363 @itemize @bullet
7364 @item
7365 The name.  Each @code{define_expand} must have a name, since the only
7366 use for it is to refer to it by name.
7368 @item
7369 The RTL template.  This is a vector of RTL expressions representing
7370 a sequence of separate instructions.  Unlike @code{define_insn}, there
7371 is no implicit surrounding @code{PARALLEL}.
7373 @item
7374 The condition, a string containing a C expression.  This expression is
7375 used to express how the availability of this pattern depends on
7376 subclasses of target machine, selected by command-line options when GCC
7377 is run.  This is just like the condition of a @code{define_insn} that
7378 has a standard name.  Therefore, the condition (if present) may not
7379 depend on the data in the insn being matched, but only the
7380 target-machine-type flags.  The compiler needs to test these conditions
7381 during initialization in order to learn exactly which named instructions
7382 are available in a particular run.
7384 @item
7385 The preparation statements, a string containing zero or more C
7386 statements which are to be executed before RTL code is generated from
7387 the RTL template.
7389 Usually these statements prepare temporary registers for use as
7390 internal operands in the RTL template, but they can also generate RTL
7391 insns directly by calling routines such as @code{emit_insn}, etc.
7392 Any such insns precede the ones that come from the RTL template.
7394 @item
7395 Optionally, a vector containing the values of attributes. @xref{Insn
7396 Attributes}.
7397 @end itemize
7399 Every RTL insn emitted by a @code{define_expand} must match some
7400 @code{define_insn} in the machine description.  Otherwise, the compiler
7401 will crash when trying to generate code for the insn or trying to optimize
7404 The RTL template, in addition to controlling generation of RTL insns,
7405 also describes the operands that need to be specified when this pattern
7406 is used.  In particular, it gives a predicate for each operand.
7408 A true operand, which needs to be specified in order to generate RTL from
7409 the pattern, should be described with a @code{match_operand} in its first
7410 occurrence in the RTL template.  This enters information on the operand's
7411 predicate into the tables that record such things.  GCC uses the
7412 information to preload the operand into a register if that is required for
7413 valid RTL code.  If the operand is referred to more than once, subsequent
7414 references should use @code{match_dup}.
7416 The RTL template may also refer to internal ``operands'' which are
7417 temporary registers or labels used only within the sequence made by the
7418 @code{define_expand}.  Internal operands are substituted into the RTL
7419 template with @code{match_dup}, never with @code{match_operand}.  The
7420 values of the internal operands are not passed in as arguments by the
7421 compiler when it requests use of this pattern.  Instead, they are computed
7422 within the pattern, in the preparation statements.  These statements
7423 compute the values and store them into the appropriate elements of
7424 @code{operands} so that @code{match_dup} can find them.
7426 There are two special macros defined for use in the preparation statements:
7427 @code{DONE} and @code{FAIL}.  Use them with a following semicolon,
7428 as a statement.
7430 @table @code
7432 @findex DONE
7433 @item DONE
7434 Use the @code{DONE} macro to end RTL generation for the pattern.  The
7435 only RTL insns resulting from the pattern on this occasion will be
7436 those already emitted by explicit calls to @code{emit_insn} within the
7437 preparation statements; the RTL template will not be generated.
7439 @findex FAIL
7440 @item FAIL
7441 Make the pattern fail on this occasion.  When a pattern fails, it means
7442 that the pattern was not truly available.  The calling routines in the
7443 compiler will try other strategies for code generation using other patterns.
7445 Failure is currently supported only for binary (addition, multiplication,
7446 shifting, etc.) and bit-field (@code{extv}, @code{extzv}, and @code{insv})
7447 operations.
7448 @end table
7450 If the preparation falls through (invokes neither @code{DONE} nor
7451 @code{FAIL}), then the @code{define_expand} acts like a
7452 @code{define_insn} in that the RTL template is used to generate the
7453 insn.
7455 The RTL template is not used for matching, only for generating the
7456 initial insn list.  If the preparation statement always invokes
7457 @code{DONE} or @code{FAIL}, the RTL template may be reduced to a simple
7458 list of operands, such as this example:
7460 @smallexample
7461 @group
7462 (define_expand "addsi3"
7463   [(match_operand:SI 0 "register_operand" "")
7464    (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
7465    (match_operand:SI 2 "register_operand" "")]
7466 @end group
7467 @group
7468   ""
7469   "
7471   handle_add (operands[0], operands[1], operands[2]);
7472   DONE;
7473 @}")
7474 @end group
7475 @end smallexample
7477 Here is an example, the definition of left-shift for the SPUR chip:
7479 @smallexample
7480 @group
7481 (define_expand "ashlsi3"
7482   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
7483         (ashift:SI
7484 @end group
7485 @group
7486           (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
7487           (match_operand:SI 2 "nonmemory_operand" "")))]
7488   ""
7489   "
7490 @end group
7491 @end smallexample
7493 @smallexample
7494 @group
7496   if (GET_CODE (operands[2]) != CONST_INT
7497       || (unsigned) INTVAL (operands[2]) > 3)
7498     FAIL;
7499 @}")
7500 @end group
7501 @end smallexample
7503 @noindent
7504 This example uses @code{define_expand} so that it can generate an RTL insn
7505 for shifting when the shift-count is in the supported range of 0 to 3 but
7506 fail in other cases where machine insns aren't available.  When it fails,
7507 the compiler tries another strategy using different patterns (such as, a
7508 library call).
7510 If the compiler were able to handle nontrivial condition-strings in
7511 patterns with names, then it would be possible to use a
7512 @code{define_insn} in that case.  Here is another case (zero-extension
7513 on the 68000) which makes more use of the power of @code{define_expand}:
7515 @smallexample
7516 (define_expand "zero_extendhisi2"
7517   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "")
7518         (const_int 0))
7519    (set (strict_low_part
7520           (subreg:HI
7521             (match_dup 0)
7522             0))
7523         (match_operand:HI 1 "general_operand" ""))]
7524   ""
7525   "operands[1] = make_safe_from (operands[1], operands[0]);")
7526 @end smallexample
7528 @noindent
7529 @findex make_safe_from
7530 Here two RTL insns are generated, one to clear the entire output operand
7531 and the other to copy the input operand into its low half.  This sequence
7532 is incorrect if the input operand refers to [the old value of] the output
7533 operand, so the preparation statement makes sure this isn't so.  The
7534 function @code{make_safe_from} copies the @code{operands[1]} into a
7535 temporary register if it refers to @code{operands[0]}.  It does this
7536 by emitting another RTL insn.
7538 Finally, a third example shows the use of an internal operand.
7539 Zero-extension on the SPUR chip is done by @code{and}-ing the result
7540 against a halfword mask.  But this mask cannot be represented by a
7541 @code{const_int} because the constant value is too large to be legitimate
7542 on this machine.  So it must be copied into a register with
7543 @code{force_reg} and then the register used in the @code{and}.
7545 @smallexample
7546 (define_expand "zero_extendhisi2"
7547   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
7548         (and:SI (subreg:SI
7549                   (match_operand:HI 1 "register_operand" "")
7550                   0)
7551                 (match_dup 2)))]
7552   ""
7553   "operands[2]
7554      = force_reg (SImode, GEN_INT (65535)); ")
7555 @end smallexample
7557 @emph{Note:} If the @code{define_expand} is used to serve a
7558 standard binary or unary arithmetic operation or a bit-field operation,
7559 then the last insn it generates must not be a @code{code_label},
7560 @code{barrier} or @code{note}.  It must be an @code{insn},
7561 @code{jump_insn} or @code{call_insn}.  If you don't need a real insn
7562 at the end, emit an insn to copy the result of the operation into
7563 itself.  Such an insn will generate no code, but it can avoid problems
7564 in the compiler.
7566 @end ifset
7567 @ifset INTERNALS
7568 @node Insn Splitting
7569 @section Defining How to Split Instructions
7570 @cindex insn splitting
7571 @cindex instruction splitting
7572 @cindex splitting instructions
7574 There are two cases where you should specify how to split a pattern
7575 into multiple insns.  On machines that have instructions requiring
7576 delay slots (@pxref{Delay Slots}) or that have instructions whose
7577 output is not available for multiple cycles (@pxref{Processor pipeline
7578 description}), the compiler phases that optimize these cases need to
7579 be able to move insns into one-instruction delay slots.  However, some
7580 insns may generate more than one machine instruction.  These insns
7581 cannot be placed into a delay slot.
7583 Often you can rewrite the single insn as a list of individual insns,
7584 each corresponding to one machine instruction.  The disadvantage of
7585 doing so is that it will cause the compilation to be slower and require
7586 more space.  If the resulting insns are too complex, it may also
7587 suppress some optimizations.  The compiler splits the insn if there is a
7588 reason to believe that it might improve instruction or delay slot
7589 scheduling.
7591 The insn combiner phase also splits putative insns.  If three insns are
7592 merged into one insn with a complex expression that cannot be matched by
7593 some @code{define_insn} pattern, the combiner phase attempts to split
7594 the complex pattern into two insns that are recognized.  Usually it can
7595 break the complex pattern into two patterns by splitting out some
7596 subexpression.  However, in some other cases, such as performing an
7597 addition of a large constant in two insns on a RISC machine, the way to
7598 split the addition into two insns is machine-dependent.
7600 @findex define_split
7601 The @code{define_split} definition tells the compiler how to split a
7602 complex insn into several simpler insns.  It looks like this:
7604 @smallexample
7605 (define_split
7606   [@var{insn-pattern}]
7607   "@var{condition}"
7608   [@var{new-insn-pattern-1}
7609    @var{new-insn-pattern-2}
7610    @dots{}]
7611   "@var{preparation-statements}")
7612 @end smallexample
7614 @var{insn-pattern} is a pattern that needs to be split and
7615 @var{condition} is the final condition to be tested, as in a
7616 @code{define_insn}.  When an insn matching @var{insn-pattern} and
7617 satisfying @var{condition} is found, it is replaced in the insn list
7618 with the insns given by @var{new-insn-pattern-1},
7619 @var{new-insn-pattern-2}, etc.
7621 The @var{preparation-statements} are similar to those statements that
7622 are specified for @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
7623 and are executed before the new RTL is generated to prepare for the
7624 generated code or emit some insns whose pattern is not fixed.  Unlike
7625 those in @code{define_expand}, however, these statements must not
7626 generate any new pseudo-registers.  Once reload has completed, they also
7627 must not allocate any space in the stack frame.
7629 Patterns are matched against @var{insn-pattern} in two different
7630 circumstances.  If an insn needs to be split for delay slot scheduling
7631 or insn scheduling, the insn is already known to be valid, which means
7632 that it must have been matched by some @code{define_insn} and, if
7633 @code{reload_completed} is nonzero, is known to satisfy the constraints
7634 of that @code{define_insn}.  In that case, the new insn patterns must
7635 also be insns that are matched by some @code{define_insn} and, if
7636 @code{reload_completed} is nonzero, must also satisfy the constraints
7637 of those definitions.
7639 As an example of this usage of @code{define_split}, consider the following
7640 example from @file{a29k.md}, which splits a @code{sign_extend} from
7641 @code{HImode} to @code{SImode} into a pair of shift insns:
7643 @smallexample
7644 (define_split
7645   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
7646         (sign_extend:SI (match_operand:HI 1 "gen_reg_operand" "")))]
7647   ""
7648   [(set (match_dup 0)
7649         (ashift:SI (match_dup 1)
7650                    (const_int 16)))
7651    (set (match_dup 0)
7652         (ashiftrt:SI (match_dup 0)
7653                      (const_int 16)))]
7654   "
7655 @{ operands[1] = gen_lowpart (SImode, operands[1]); @}")
7656 @end smallexample
7658 When the combiner phase tries to split an insn pattern, it is always the
7659 case that the pattern is @emph{not} matched by any @code{define_insn}.
7660 The combiner pass first tries to split a single @code{set} expression
7661 and then the same @code{set} expression inside a @code{parallel}, but
7662 followed by a @code{clobber} of a pseudo-reg to use as a scratch
7663 register.  In these cases, the combiner expects exactly two new insn
7664 patterns to be generated.  It will verify that these patterns match some
7665 @code{define_insn} definitions, so you need not do this test in the
7666 @code{define_split} (of course, there is no point in writing a
7667 @code{define_split} that will never produce insns that match).
7669 Here is an example of this use of @code{define_split}, taken from
7670 @file{rs6000.md}:
7672 @smallexample
7673 (define_split
7674   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
7675         (plus:SI (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
7676                  (match_operand:SI 2 "non_add_cint_operand" "")))]
7677   ""
7678   [(set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 1) (match_dup 3)))
7679    (set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 0) (match_dup 4)))]
7682   int low = INTVAL (operands[2]) & 0xffff;
7683   int high = (unsigned) INTVAL (operands[2]) >> 16;
7685   if (low & 0x8000)
7686     high++, low |= 0xffff0000;
7688   operands[3] = GEN_INT (high << 16);
7689   operands[4] = GEN_INT (low);
7690 @}")
7691 @end smallexample
7693 Here the predicate @code{non_add_cint_operand} matches any
7694 @code{const_int} that is @emph{not} a valid operand of a single add
7695 insn.  The add with the smaller displacement is written so that it
7696 can be substituted into the address of a subsequent operation.
7698 An example that uses a scratch register, from the same file, generates
7699 an equality comparison of a register and a large constant:
7701 @smallexample
7702 (define_split
7703   [(set (match_operand:CC 0 "cc_reg_operand" "")
7704         (compare:CC (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
7705                     (match_operand:SI 2 "non_short_cint_operand" "")))
7706    (clobber (match_operand:SI 3 "gen_reg_operand" ""))]
7707   "find_single_use (operands[0], insn, 0)
7708    && (GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == EQ
7709        || GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == NE)"
7710   [(set (match_dup 3) (xor:SI (match_dup 1) (match_dup 4)))
7711    (set (match_dup 0) (compare:CC (match_dup 3) (match_dup 5)))]
7712   "
7714   /* @r{Get the constant we are comparing against, C, and see what it
7715      looks like sign-extended to 16 bits.  Then see what constant
7716      could be XOR'ed with C to get the sign-extended value.}  */
7718   int c = INTVAL (operands[2]);
7719   int sextc = (c << 16) >> 16;
7720   int xorv = c ^ sextc;
7722   operands[4] = GEN_INT (xorv);
7723   operands[5] = GEN_INT (sextc);
7724 @}")
7725 @end smallexample
7727 To avoid confusion, don't write a single @code{define_split} that
7728 accepts some insns that match some @code{define_insn} as well as some
7729 insns that don't.  Instead, write two separate @code{define_split}
7730 definitions, one for the insns that are valid and one for the insns that
7731 are not valid.
7733 The splitter is allowed to split jump instructions into sequence of
7734 jumps or create new jumps in while splitting non-jump instructions.  As
7735 the central flowgraph and branch prediction information needs to be updated,
7736 several restriction apply.
7738 Splitting of jump instruction into sequence that over by another jump
7739 instruction is always valid, as compiler expect identical behavior of new
7740 jump.  When new sequence contains multiple jump instructions or new labels,
7741 more assistance is needed.  Splitter is required to create only unconditional
7742 jumps, or simple conditional jump instructions.  Additionally it must attach a
7743 @code{REG_BR_PROB} note to each conditional jump.  A global variable
7744 @code{split_branch_probability} holds the probability of the original branch in case
7745 it was a simple conditional jump, @minus{}1 otherwise.  To simplify
7746 recomputing of edge frequencies, the new sequence is required to have only
7747 forward jumps to the newly created labels.
7749 @findex define_insn_and_split
7750 For the common case where the pattern of a define_split exactly matches the
7751 pattern of a define_insn, use @code{define_insn_and_split}.  It looks like
7752 this:
7754 @smallexample
7755 (define_insn_and_split
7756   [@var{insn-pattern}]
7757   "@var{condition}"
7758   "@var{output-template}"
7759   "@var{split-condition}"
7760   [@var{new-insn-pattern-1}
7761    @var{new-insn-pattern-2}
7762    @dots{}]
7763   "@var{preparation-statements}"
7764   [@var{insn-attributes}])
7766 @end smallexample
7768 @var{insn-pattern}, @var{condition}, @var{output-template}, and
7769 @var{insn-attributes} are used as in @code{define_insn}.  The
7770 @var{new-insn-pattern} vector and the @var{preparation-statements} are used as
7771 in a @code{define_split}.  The @var{split-condition} is also used as in
7772 @code{define_split}, with the additional behavior that if the condition starts
7773 with @samp{&&}, the condition used for the split will be the constructed as a
7774 logical ``and'' of the split condition with the insn condition.  For example,
7775 from i386.md:
7777 @smallexample
7778 (define_insn_and_split "zero_extendhisi2_and"
7779   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
7780      (zero_extend:SI (match_operand:HI 1 "register_operand" "0")))
7781    (clobber (reg:CC 17))]
7782   "TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size"
7783   "#"
7784   "&& reload_completed"
7785   [(parallel [(set (match_dup 0)
7786                    (and:SI (match_dup 0) (const_int 65535)))
7787               (clobber (reg:CC 17))])]
7788   ""
7789   [(set_attr "type" "alu1")])
7791 @end smallexample
7793 In this case, the actual split condition will be
7794 @samp{TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size && reload_completed}.
7796 The @code{define_insn_and_split} construction provides exactly the same
7797 functionality as two separate @code{define_insn} and @code{define_split}
7798 patterns.  It exists for compactness, and as a maintenance tool to prevent
7799 having to ensure the two patterns' templates match.
7801 @end ifset
7802 @ifset INTERNALS
7803 @node Including Patterns
7804 @section Including Patterns in Machine Descriptions.
7805 @cindex insn includes
7807 @findex include
7808 The @code{include} pattern tells the compiler tools where to
7809 look for patterns that are in files other than in the file
7810 @file{.md}.  This is used only at build time and there is no preprocessing allowed.
7812 It looks like:
7814 @smallexample
7816 (include
7817   @var{pathname})
7818 @end smallexample
7820 For example:
7822 @smallexample
7824 (include "filestuff")
7826 @end smallexample
7828 Where @var{pathname} is a string that specifies the location of the file,
7829 specifies the include file to be in @file{gcc/config/target/filestuff}.  The
7830 directory @file{gcc/config/target} is regarded as the default directory.
7833 Machine descriptions may be split up into smaller more manageable subsections
7834 and placed into subdirectories.
7836 By specifying:
7838 @smallexample
7840 (include "BOGUS/filestuff")
7842 @end smallexample
7844 the include file is specified to be in @file{gcc/config/@var{target}/BOGUS/filestuff}.
7846 Specifying an absolute path for the include file such as;
7847 @smallexample
7849 (include "/u2/BOGUS/filestuff")
7851 @end smallexample
7852 is permitted but is not encouraged.
7854 @subsection RTL Generation Tool Options for Directory Search
7855 @cindex directory options .md
7856 @cindex options, directory search
7857 @cindex search options
7859 The @option{-I@var{dir}} option specifies directories to search for machine descriptions.
7860 For example:
7862 @smallexample
7864 genrecog -I/p1/abc/proc1 -I/p2/abcd/pro2 target.md
7866 @end smallexample
7869 Add the directory @var{dir} to the head of the list of directories to be
7870 searched for header files.  This can be used to override a system machine definition
7871 file, substituting your own version, since these directories are
7872 searched before the default machine description file directories.  If you use more than
7873 one @option{-I} option, the directories are scanned in left-to-right
7874 order; the standard default directory come after.
7877 @end ifset
7878 @ifset INTERNALS
7879 @node Peephole Definitions
7880 @section Machine-Specific Peephole Optimizers
7881 @cindex peephole optimizer definitions
7882 @cindex defining peephole optimizers
7884 In addition to instruction patterns the @file{md} file may contain
7885 definitions of machine-specific peephole optimizations.
7887 The combiner does not notice certain peephole optimizations when the data
7888 flow in the program does not suggest that it should try them.  For example,
7889 sometimes two consecutive insns related in purpose can be combined even
7890 though the second one does not appear to use a register computed in the
7891 first one.  A machine-specific peephole optimizer can detect such
7892 opportunities.
7894 There are two forms of peephole definitions that may be used.  The
7895 original @code{define_peephole} is run at assembly output time to
7896 match insns and substitute assembly text.  Use of @code{define_peephole}
7897 is deprecated.
7899 A newer @code{define_peephole2} matches insns and substitutes new
7900 insns.  The @code{peephole2} pass is run after register allocation
7901 but before scheduling, which may result in much better code for
7902 targets that do scheduling.
7904 @menu
7905 * define_peephole::     RTL to Text Peephole Optimizers
7906 * define_peephole2::    RTL to RTL Peephole Optimizers
7907 @end menu
7909 @end ifset
7910 @ifset INTERNALS
7911 @node define_peephole
7912 @subsection RTL to Text Peephole Optimizers
7913 @findex define_peephole
7915 @need 1000
7916 A definition looks like this:
7918 @smallexample
7919 (define_peephole
7920   [@var{insn-pattern-1}
7921    @var{insn-pattern-2}
7922    @dots{}]
7923   "@var{condition}"
7924   "@var{template}"
7925   "@var{optional-insn-attributes}")
7926 @end smallexample
7928 @noindent
7929 The last string operand may be omitted if you are not using any
7930 machine-specific information in this machine description.  If present,
7931 it must obey the same rules as in a @code{define_insn}.
7933 In this skeleton, @var{insn-pattern-1} and so on are patterns to match
7934 consecutive insns.  The optimization applies to a sequence of insns when
7935 @var{insn-pattern-1} matches the first one, @var{insn-pattern-2} matches
7936 the next, and so on.
7938 Each of the insns matched by a peephole must also match a
7939 @code{define_insn}.  Peepholes are checked only at the last stage just
7940 before code generation, and only optionally.  Therefore, any insn which
7941 would match a peephole but no @code{define_insn} will cause a crash in code
7942 generation in an unoptimized compilation, or at various optimization
7943 stages.
7945 The operands of the insns are matched with @code{match_operands},
7946 @code{match_operator}, and @code{match_dup}, as usual.  What is not
7947 usual is that the operand numbers apply to all the insn patterns in the
7948 definition.  So, you can check for identical operands in two insns by
7949 using @code{match_operand} in one insn and @code{match_dup} in the
7950 other.
7952 The operand constraints used in @code{match_operand} patterns do not have
7953 any direct effect on the applicability of the peephole, but they will
7954 be validated afterward, so make sure your constraints are general enough
7955 to apply whenever the peephole matches.  If the peephole matches
7956 but the constraints are not satisfied, the compiler will crash.
7958 It is safe to omit constraints in all the operands of the peephole; or
7959 you can write constraints which serve as a double-check on the criteria
7960 previously tested.
7962 Once a sequence of insns matches the patterns, the @var{condition} is
7963 checked.  This is a C expression which makes the final decision whether to
7964 perform the optimization (we do so if the expression is nonzero).  If
7965 @var{condition} is omitted (in other words, the string is empty) then the
7966 optimization is applied to every sequence of insns that matches the
7967 patterns.
7969 The defined peephole optimizations are applied after register allocation
7970 is complete.  Therefore, the peephole definition can check which
7971 operands have ended up in which kinds of registers, just by looking at
7972 the operands.
7974 @findex prev_active_insn
7975 The way to refer to the operands in @var{condition} is to write
7976 @code{operands[@var{i}]} for operand number @var{i} (as matched by
7977 @code{(match_operand @var{i} @dots{})}).  Use the variable @code{insn}
7978 to refer to the last of the insns being matched; use
7979 @code{prev_active_insn} to find the preceding insns.
7981 @findex dead_or_set_p
7982 When optimizing computations with intermediate results, you can use
7983 @var{condition} to match only when the intermediate results are not used
7984 elsewhere.  Use the C expression @code{dead_or_set_p (@var{insn},
7985 @var{op})}, where @var{insn} is the insn in which you expect the value
7986 to be used for the last time (from the value of @code{insn}, together
7987 with use of @code{prev_nonnote_insn}), and @var{op} is the intermediate
7988 value (from @code{operands[@var{i}]}).
7990 Applying the optimization means replacing the sequence of insns with one
7991 new insn.  The @var{template} controls ultimate output of assembler code
7992 for this combined insn.  It works exactly like the template of a
7993 @code{define_insn}.  Operand numbers in this template are the same ones
7994 used in matching the original sequence of insns.
7996 The result of a defined peephole optimizer does not need to match any of
7997 the insn patterns in the machine description; it does not even have an
7998 opportunity to match them.  The peephole optimizer definition itself serves
7999 as the insn pattern to control how the insn is output.
8001 Defined peephole optimizers are run as assembler code is being output,
8002 so the insns they produce are never combined or rearranged in any way.
8004 Here is an example, taken from the 68000 machine description:
8006 @smallexample
8007 (define_peephole
8008   [(set (reg:SI 15) (plus:SI (reg:SI 15) (const_int 4)))
8009    (set (match_operand:DF 0 "register_operand" "=f")
8010         (match_operand:DF 1 "register_operand" "ad"))]
8011   "FP_REG_P (operands[0]) && ! FP_REG_P (operands[1])"
8013   rtx xoperands[2];
8014   xoperands[1] = gen_rtx_REG (SImode, REGNO (operands[1]) + 1);
8015 #ifdef MOTOROLA
8016   output_asm_insn ("move.l %1,(sp)", xoperands);
8017   output_asm_insn ("move.l %1,-(sp)", operands);
8018   return "fmove.d (sp)+,%0";
8019 #else
8020   output_asm_insn ("movel %1,sp@@", xoperands);
8021   output_asm_insn ("movel %1,sp@@-", operands);
8022   return "fmoved sp@@+,%0";
8023 #endif
8025 @end smallexample
8027 @need 1000
8028 The effect of this optimization is to change
8030 @smallexample
8031 @group
8032 jbsr _foobar
8033 addql #4,sp
8034 movel d1,sp@@-
8035 movel d0,sp@@-
8036 fmoved sp@@+,fp0
8037 @end group
8038 @end smallexample
8040 @noindent
8041 into
8043 @smallexample
8044 @group
8045 jbsr _foobar
8046 movel d1,sp@@
8047 movel d0,sp@@-
8048 fmoved sp@@+,fp0
8049 @end group
8050 @end smallexample
8052 @ignore
8053 @findex CC_REVERSED
8054 If a peephole matches a sequence including one or more jump insns, you must
8055 take account of the flags such as @code{CC_REVERSED} which specify that the
8056 condition codes are represented in an unusual manner.  The compiler
8057 automatically alters any ordinary conditional jumps which occur in such
8058 situations, but the compiler cannot alter jumps which have been replaced by
8059 peephole optimizations.  So it is up to you to alter the assembler code
8060 that the peephole produces.  Supply C code to write the assembler output,
8061 and in this C code check the condition code status flags and change the
8062 assembler code as appropriate.
8063 @end ignore
8065 @var{insn-pattern-1} and so on look @emph{almost} like the second
8066 operand of @code{define_insn}.  There is one important difference: the
8067 second operand of @code{define_insn} consists of one or more RTX's
8068 enclosed in square brackets.  Usually, there is only one: then the same
8069 action can be written as an element of a @code{define_peephole}.  But
8070 when there are multiple actions in a @code{define_insn}, they are
8071 implicitly enclosed in a @code{parallel}.  Then you must explicitly
8072 write the @code{parallel}, and the square brackets within it, in the
8073 @code{define_peephole}.  Thus, if an insn pattern looks like this,
8075 @smallexample
8076 (define_insn "divmodsi4"
8077   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
8078         (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
8079                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
8080    (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
8081         (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))]
8082   "TARGET_68020"
8083   "divsl%.l %2,%3:%0")
8084 @end smallexample
8086 @noindent
8087 then the way to mention this insn in a peephole is as follows:
8089 @smallexample
8090 (define_peephole
8091   [@dots{}
8092    (parallel
8093     [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
8094           (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
8095                   (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
8096      (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
8097           (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))])
8098    @dots{}]
8099   @dots{})
8100 @end smallexample
8102 @end ifset
8103 @ifset INTERNALS
8104 @node define_peephole2
8105 @subsection RTL to RTL Peephole Optimizers
8106 @findex define_peephole2
8108 The @code{define_peephole2} definition tells the compiler how to
8109 substitute one sequence of instructions for another sequence,
8110 what additional scratch registers may be needed and what their
8111 lifetimes must be.
8113 @smallexample
8114 (define_peephole2
8115   [@var{insn-pattern-1}
8116    @var{insn-pattern-2}
8117    @dots{}]
8118   "@var{condition}"
8119   [@var{new-insn-pattern-1}
8120    @var{new-insn-pattern-2}
8121    @dots{}]
8122   "@var{preparation-statements}")
8123 @end smallexample
8125 The definition is almost identical to @code{define_split}
8126 (@pxref{Insn Splitting}) except that the pattern to match is not a
8127 single instruction, but a sequence of instructions.
8129 It is possible to request additional scratch registers for use in the
8130 output template.  If appropriate registers are not free, the pattern
8131 will simply not match.
8133 @findex match_scratch
8134 @findex match_dup
8135 Scratch registers are requested with a @code{match_scratch} pattern at
8136 the top level of the input pattern.  The allocated register (initially) will
8137 be dead at the point requested within the original sequence.  If the scratch
8138 is used at more than a single point, a @code{match_dup} pattern at the
8139 top level of the input pattern marks the last position in the input sequence
8140 at which the register must be available.
8142 Here is an example from the IA-32 machine description:
8144 @smallexample
8145 (define_peephole2
8146   [(match_scratch:SI 2 "r")
8147    (parallel [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
8148                    (match_operator:SI 3 "arith_or_logical_operator"
8149                      [(match_dup 0)
8150                       (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")]))
8151               (clobber (reg:CC 17))])]
8152   "! optimize_size && ! TARGET_READ_MODIFY"
8153   [(set (match_dup 2) (match_dup 1))
8154    (parallel [(set (match_dup 0)
8155                    (match_op_dup 3 [(match_dup 0) (match_dup 2)]))
8156               (clobber (reg:CC 17))])]
8157   "")
8158 @end smallexample
8160 @noindent
8161 This pattern tries to split a load from its use in the hopes that we'll be
8162 able to schedule around the memory load latency.  It allocates a single
8163 @code{SImode} register of class @code{GENERAL_REGS} (@code{"r"}) that needs
8164 to be live only at the point just before the arithmetic.
8166 A real example requiring extended scratch lifetimes is harder to come by,
8167 so here's a silly made-up example:
8169 @smallexample
8170 (define_peephole2
8171   [(match_scratch:SI 4 "r")
8172    (set (match_operand:SI 0 "" "") (match_operand:SI 1 "" ""))
8173    (set (match_operand:SI 2 "" "") (match_dup 1))
8174    (match_dup 4)
8175    (set (match_operand:SI 3 "" "") (match_dup 1))]
8176   "/* @r{determine 1 does not overlap 0 and 2} */"
8177   [(set (match_dup 4) (match_dup 1))
8178    (set (match_dup 0) (match_dup 4))
8179    (set (match_dup 2) (match_dup 4))
8180    (set (match_dup 3) (match_dup 4))]
8181   "")
8182 @end smallexample
8184 @noindent
8185 If we had not added the @code{(match_dup 4)} in the middle of the input
8186 sequence, it might have been the case that the register we chose at the
8187 beginning of the sequence is killed by the first or second @code{set}.
8189 @end ifset
8190 @ifset INTERNALS
8191 @node Insn Attributes
8192 @section Instruction Attributes
8193 @cindex insn attributes
8194 @cindex instruction attributes
8196 In addition to describing the instruction supported by the target machine,
8197 the @file{md} file also defines a group of @dfn{attributes} and a set of
8198 values for each.  Every generated insn is assigned a value for each attribute.
8199 One possible attribute would be the effect that the insn has on the machine's
8200 condition code.  This attribute can then be used by @code{NOTICE_UPDATE_CC}
8201 to track the condition codes.
8203 @menu
8204 * Defining Attributes:: Specifying attributes and their values.
8205 * Expressions::         Valid expressions for attribute values.
8206 * Tagging Insns::       Assigning attribute values to insns.
8207 * Attr Example::        An example of assigning attributes.
8208 * Insn Lengths::        Computing the length of insns.
8209 * Constant Attributes:: Defining attributes that are constant.
8210 * Mnemonic Attribute::  Obtain the instruction mnemonic as attribute value.
8211 * Delay Slots::         Defining delay slots required for a machine.
8212 * Processor pipeline description:: Specifying information for insn scheduling.
8213 @end menu
8215 @end ifset
8216 @ifset INTERNALS
8217 @node Defining Attributes
8218 @subsection Defining Attributes and their Values
8219 @cindex defining attributes and their values
8220 @cindex attributes, defining
8222 @findex define_attr
8223 The @code{define_attr} expression is used to define each attribute required
8224 by the target machine.  It looks like:
8226 @smallexample
8227 (define_attr @var{name} @var{list-of-values} @var{default})
8228 @end smallexample
8230 @var{name} is a string specifying the name of the attribute being
8231 defined.  Some attributes are used in a special way by the rest of the
8232 compiler. The @code{enabled} attribute can be used to conditionally
8233 enable or disable insn alternatives (@pxref{Disable Insn
8234 Alternatives}). The @code{predicable} attribute, together with a
8235 suitable @code{define_cond_exec} (@pxref{Conditional Execution}), can
8236 be used to automatically generate conditional variants of instruction
8237 patterns. The @code{mnemonic} attribute can be used to check for the
8238 instruction mnemonic (@pxref{Mnemonic Attribute}).  The compiler
8239 internally uses the names @code{ce_enabled} and @code{nonce_enabled},
8240 so they should not be used elsewhere as alternative names.
8242 @var{list-of-values} is either a string that specifies a comma-separated
8243 list of values that can be assigned to the attribute, or a null string to
8244 indicate that the attribute takes numeric values.
8246 @var{default} is an attribute expression that gives the value of this
8247 attribute for insns that match patterns whose definition does not include
8248 an explicit value for this attribute.  @xref{Attr Example}, for more
8249 information on the handling of defaults.  @xref{Constant Attributes},
8250 for information on attributes that do not depend on any particular insn.
8252 @findex insn-attr.h
8253 For each defined attribute, a number of definitions are written to the
8254 @file{insn-attr.h} file.  For cases where an explicit set of values is
8255 specified for an attribute, the following are defined:
8257 @itemize @bullet
8258 @item
8259 A @samp{#define} is written for the symbol @samp{HAVE_ATTR_@var{name}}.
8261 @item
8262 An enumerated class is defined for @samp{attr_@var{name}} with
8263 elements of the form @samp{@var{upper-name}_@var{upper-value}} where
8264 the attribute name and value are first converted to uppercase.
8266 @item
8267 A function @samp{get_attr_@var{name}} is defined that is passed an insn and
8268 returns the attribute value for that insn.
8269 @end itemize
8271 For example, if the following is present in the @file{md} file:
8273 @smallexample
8274 (define_attr "type" "branch,fp,load,store,arith" @dots{})
8275 @end smallexample
8277 @noindent
8278 the following lines will be written to the file @file{insn-attr.h}.
8280 @smallexample
8281 #define HAVE_ATTR_type 1
8282 enum attr_type @{TYPE_BRANCH, TYPE_FP, TYPE_LOAD,
8283                  TYPE_STORE, TYPE_ARITH@};
8284 extern enum attr_type get_attr_type ();
8285 @end smallexample
8287 If the attribute takes numeric values, no @code{enum} type will be
8288 defined and the function to obtain the attribute's value will return
8289 @code{int}.
8291 There are attributes which are tied to a specific meaning.  These
8292 attributes are not free to use for other purposes:
8294 @table @code
8295 @item length
8296 The @code{length} attribute is used to calculate the length of emitted
8297 code chunks.  This is especially important when verifying branch
8298 distances. @xref{Insn Lengths}.
8300 @item enabled
8301 The @code{enabled} attribute can be defined to prevent certain
8302 alternatives of an insn definition from being used during code
8303 generation. @xref{Disable Insn Alternatives}.
8305 @item mnemonic
8306 The @code{mnemonic} attribute can be defined to implement instruction
8307 specific checks in e.g. the pipeline description.
8308 @xref{Mnemonic Attribute}.
8309 @end table
8311 For each of these special attributes, the corresponding
8312 @samp{HAVE_ATTR_@var{name}} @samp{#define} is also written when the
8313 attribute is not defined; in that case, it is defined as @samp{0}.
8315 @findex define_enum_attr
8316 @anchor{define_enum_attr}
8317 Another way of defining an attribute is to use:
8319 @smallexample
8320 (define_enum_attr "@var{attr}" "@var{enum}" @var{default})
8321 @end smallexample
8323 This works in just the same way as @code{define_attr}, except that
8324 the list of values is taken from a separate enumeration called
8325 @var{enum} (@pxref{define_enum}).  This form allows you to use
8326 the same list of values for several attributes without having to
8327 repeat the list each time.  For example:
8329 @smallexample
8330 (define_enum "processor" [
8331   model_a
8332   model_b
8333   @dots{}
8335 (define_enum_attr "arch" "processor"
8336   (const (symbol_ref "target_arch")))
8337 (define_enum_attr "tune" "processor"
8338   (const (symbol_ref "target_tune")))
8339 @end smallexample
8341 defines the same attributes as:
8343 @smallexample
8344 (define_attr "arch" "model_a,model_b,@dots{}"
8345   (const (symbol_ref "target_arch")))
8346 (define_attr "tune" "model_a,model_b,@dots{}"
8347   (const (symbol_ref "target_tune")))
8348 @end smallexample
8350 but without duplicating the processor list.  The second example defines two
8351 separate C enums (@code{attr_arch} and @code{attr_tune}) whereas the first
8352 defines a single C enum (@code{processor}).
8353 @end ifset
8354 @ifset INTERNALS
8355 @node Expressions
8356 @subsection Attribute Expressions
8357 @cindex attribute expressions
8359 RTL expressions used to define attributes use the codes described above
8360 plus a few specific to attribute definitions, to be discussed below.
8361 Attribute value expressions must have one of the following forms:
8363 @table @code
8364 @cindex @code{const_int} and attributes
8365 @item (const_int @var{i})
8366 The integer @var{i} specifies the value of a numeric attribute.  @var{i}
8367 must be non-negative.
8369 The value of a numeric attribute can be specified either with a
8370 @code{const_int}, or as an integer represented as a string in
8371 @code{const_string}, @code{eq_attr} (see below), @code{attr},
8372 @code{symbol_ref}, simple arithmetic expressions, and @code{set_attr}
8373 overrides on specific instructions (@pxref{Tagging Insns}).
8375 @cindex @code{const_string} and attributes
8376 @item (const_string @var{value})
8377 The string @var{value} specifies a constant attribute value.
8378 If @var{value} is specified as @samp{"*"}, it means that the default value of
8379 the attribute is to be used for the insn containing this expression.
8380 @samp{"*"} obviously cannot be used in the @var{default} expression
8381 of a @code{define_attr}.
8383 If the attribute whose value is being specified is numeric, @var{value}
8384 must be a string containing a non-negative integer (normally
8385 @code{const_int} would be used in this case).  Otherwise, it must
8386 contain one of the valid values for the attribute.
8388 @cindex @code{if_then_else} and attributes
8389 @item (if_then_else @var{test} @var{true-value} @var{false-value})
8390 @var{test} specifies an attribute test, whose format is defined below.
8391 The value of this expression is @var{true-value} if @var{test} is true,
8392 otherwise it is @var{false-value}.
8394 @cindex @code{cond} and attributes
8395 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @dots{}] @var{default})
8396 The first operand of this expression is a vector containing an even
8397 number of expressions and consisting of pairs of @var{test} and @var{value}
8398 expressions.  The value of the @code{cond} expression is that of the
8399 @var{value} corresponding to the first true @var{test} expression.  If
8400 none of the @var{test} expressions are true, the value of the @code{cond}
8401 expression is that of the @var{default} expression.
8402 @end table
8404 @var{test} expressions can have one of the following forms:
8406 @table @code
8407 @cindex @code{const_int} and attribute tests
8408 @item (const_int @var{i})
8409 This test is true if @var{i} is nonzero and false otherwise.
8411 @cindex @code{not} and attributes
8412 @cindex @code{ior} and attributes
8413 @cindex @code{and} and attributes
8414 @item (not @var{test})
8415 @itemx (ior @var{test1} @var{test2})
8416 @itemx (and @var{test1} @var{test2})
8417 These tests are true if the indicated logical function is true.
8419 @cindex @code{match_operand} and attributes
8420 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{pred} @var{constraints})
8421 This test is true if operand @var{n} of the insn whose attribute value
8422 is being determined has mode @var{m} (this part of the test is ignored
8423 if @var{m} is @code{VOIDmode}) and the function specified by the string
8424 @var{pred} returns a nonzero value when passed operand @var{n} and mode
8425 @var{m} (this part of the test is ignored if @var{pred} is the null
8426 string).
8428 The @var{constraints} operand is ignored and should be the null string.
8430 @cindex @code{match_test} and attributes
8431 @item (match_test @var{c-expr})
8432 The test is true if C expression @var{c-expr} is true.  In non-constant
8433 attributes, @var{c-expr} has access to the following variables:
8435 @table @var
8436 @item insn
8437 The rtl instruction under test.
8438 @item which_alternative
8439 The @code{define_insn} alternative that @var{insn} matches.
8440 @xref{Output Statement}.
8441 @item operands
8442 An array of @var{insn}'s rtl operands.
8443 @end table
8445 @var{c-expr} behaves like the condition in a C @code{if} statement,
8446 so there is no need to explicitly convert the expression into a boolean
8447 0 or 1 value.  For example, the following two tests are equivalent:
8449 @smallexample
8450 (match_test "x & 2")
8451 (match_test "(x & 2) != 0")
8452 @end smallexample
8454 @cindex @code{le} and attributes
8455 @cindex @code{leu} and attributes
8456 @cindex @code{lt} and attributes
8457 @cindex @code{gt} and attributes
8458 @cindex @code{gtu} and attributes
8459 @cindex @code{ge} and attributes
8460 @cindex @code{geu} and attributes
8461 @cindex @code{ne} and attributes
8462 @cindex @code{eq} and attributes
8463 @cindex @code{plus} and attributes
8464 @cindex @code{minus} and attributes
8465 @cindex @code{mult} and attributes
8466 @cindex @code{div} and attributes
8467 @cindex @code{mod} and attributes
8468 @cindex @code{abs} and attributes
8469 @cindex @code{neg} and attributes
8470 @cindex @code{ashift} and attributes
8471 @cindex @code{lshiftrt} and attributes
8472 @cindex @code{ashiftrt} and attributes
8473 @item (le @var{arith1} @var{arith2})
8474 @itemx (leu @var{arith1} @var{arith2})
8475 @itemx (lt @var{arith1} @var{arith2})
8476 @itemx (ltu @var{arith1} @var{arith2})
8477 @itemx (gt @var{arith1} @var{arith2})
8478 @itemx (gtu @var{arith1} @var{arith2})
8479 @itemx (ge @var{arith1} @var{arith2})
8480 @itemx (geu @var{arith1} @var{arith2})
8481 @itemx (ne @var{arith1} @var{arith2})
8482 @itemx (eq @var{arith1} @var{arith2})
8483 These tests are true if the indicated comparison of the two arithmetic
8484 expressions is true.  Arithmetic expressions are formed with
8485 @code{plus}, @code{minus}, @code{mult}, @code{div}, @code{mod},
8486 @code{abs}, @code{neg}, @code{and}, @code{ior}, @code{xor}, @code{not},
8487 @code{ashift}, @code{lshiftrt}, and @code{ashiftrt} expressions.
8489 @findex get_attr
8490 @code{const_int} and @code{symbol_ref} are always valid terms (@pxref{Insn
8491 Lengths},for additional forms).  @code{symbol_ref} is a string
8492 denoting a C expression that yields an @code{int} when evaluated by the
8493 @samp{get_attr_@dots{}} routine.  It should normally be a global
8494 variable.
8496 @findex eq_attr
8497 @item (eq_attr @var{name} @var{value})
8498 @var{name} is a string specifying the name of an attribute.
8500 @var{value} is a string that is either a valid value for attribute
8501 @var{name}, a comma-separated list of values, or @samp{!} followed by a
8502 value or list.  If @var{value} does not begin with a @samp{!}, this
8503 test is true if the value of the @var{name} attribute of the current
8504 insn is in the list specified by @var{value}.  If @var{value} begins
8505 with a @samp{!}, this test is true if the attribute's value is
8506 @emph{not} in the specified list.
8508 For example,
8510 @smallexample
8511 (eq_attr "type" "load,store")
8512 @end smallexample
8514 @noindent
8515 is equivalent to
8517 @smallexample
8518 (ior (eq_attr "type" "load") (eq_attr "type" "store"))
8519 @end smallexample
8521 If @var{name} specifies an attribute of @samp{alternative}, it refers to the
8522 value of the compiler variable @code{which_alternative}
8523 (@pxref{Output Statement}) and the values must be small integers.  For
8524 example,
8526 @smallexample
8527 (eq_attr "alternative" "2,3")
8528 @end smallexample
8530 @noindent
8531 is equivalent to
8533 @smallexample
8534 (ior (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 2))
8535      (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 3)))
8536 @end smallexample
8538 Note that, for most attributes, an @code{eq_attr} test is simplified in cases
8539 where the value of the attribute being tested is known for all insns matching
8540 a particular pattern.  This is by far the most common case.
8542 @findex attr_flag
8543 @item (attr_flag @var{name})
8544 The value of an @code{attr_flag} expression is true if the flag
8545 specified by @var{name} is true for the @code{insn} currently being
8546 scheduled.
8548 @var{name} is a string specifying one of a fixed set of flags to test.
8549 Test the flags @code{forward} and @code{backward} to determine the
8550 direction of a conditional branch.
8552 This example describes a conditional branch delay slot which
8553 can be nullified for forward branches that are taken (annul-true) or
8554 for backward branches which are not taken (annul-false).
8556 @smallexample
8557 (define_delay (eq_attr "type" "cbranch")
8558   [(eq_attr "in_branch_delay" "true")
8559    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
8560         (attr_flag "forward"))
8561    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
8562         (attr_flag "backward"))])
8563 @end smallexample
8565 The @code{forward} and @code{backward} flags are false if the current
8566 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
8568 @code{attr_flag} is only used during delay slot scheduling and has no
8569 meaning to other passes of the compiler.
8571 @findex attr
8572 @item (attr @var{name})
8573 The value of another attribute is returned.  This is most useful
8574 for numeric attributes, as @code{eq_attr} and @code{attr_flag}
8575 produce more efficient code for non-numeric attributes.
8576 @end table
8578 @end ifset
8579 @ifset INTERNALS
8580 @node Tagging Insns
8581 @subsection Assigning Attribute Values to Insns
8582 @cindex tagging insns
8583 @cindex assigning attribute values to insns
8585 The value assigned to an attribute of an insn is primarily determined by
8586 which pattern is matched by that insn (or which @code{define_peephole}
8587 generated it).  Every @code{define_insn} and @code{define_peephole} can
8588 have an optional last argument to specify the values of attributes for
8589 matching insns.  The value of any attribute not specified in a particular
8590 insn is set to the default value for that attribute, as specified in its
8591 @code{define_attr}.  Extensive use of default values for attributes
8592 permits the specification of the values for only one or two attributes
8593 in the definition of most insn patterns, as seen in the example in the
8594 next section.
8596 The optional last argument of @code{define_insn} and
8597 @code{define_peephole} is a vector of expressions, each of which defines
8598 the value for a single attribute.  The most general way of assigning an
8599 attribute's value is to use a @code{set} expression whose first operand is an
8600 @code{attr} expression giving the name of the attribute being set.  The
8601 second operand of the @code{set} is an attribute expression
8602 (@pxref{Expressions}) giving the value of the attribute.
8604 When the attribute value depends on the @samp{alternative} attribute
8605 (i.e., which is the applicable alternative in the constraint of the
8606 insn), the @code{set_attr_alternative} expression can be used.  It
8607 allows the specification of a vector of attribute expressions, one for
8608 each alternative.
8610 @findex set_attr
8611 When the generality of arbitrary attribute expressions is not required,
8612 the simpler @code{set_attr} expression can be used, which allows
8613 specifying a string giving either a single attribute value or a list
8614 of attribute values, one for each alternative.
8616 The form of each of the above specifications is shown below.  In each case,
8617 @var{name} is a string specifying the attribute to be set.
8619 @table @code
8620 @item (set_attr @var{name} @var{value-string})
8621 @var{value-string} is either a string giving the desired attribute value,
8622 or a string containing a comma-separated list giving the values for
8623 succeeding alternatives.  The number of elements must match the number
8624 of alternatives in the constraint of the insn pattern.
8626 Note that it may be useful to specify @samp{*} for some alternative, in
8627 which case the attribute will assume its default value for insns matching
8628 that alternative.
8630 @findex set_attr_alternative
8631 @item (set_attr_alternative @var{name} [@var{value1} @var{value2} @dots{}])
8632 Depending on the alternative of the insn, the value will be one of the
8633 specified values.  This is a shorthand for using a @code{cond} with
8634 tests on the @samp{alternative} attribute.
8636 @findex attr
8637 @item (set (attr @var{name}) @var{value})
8638 The first operand of this @code{set} must be the special RTL expression
8639 @code{attr}, whose sole operand is a string giving the name of the
8640 attribute being set.  @var{value} is the value of the attribute.
8641 @end table
8643 The following shows three different ways of representing the same
8644 attribute value specification:
8646 @smallexample
8647 (set_attr "type" "load,store,arith")
8649 (set_attr_alternative "type"
8650                       [(const_string "load") (const_string "store")
8651                        (const_string "arith")])
8653 (set (attr "type")
8654      (cond [(eq_attr "alternative" "1") (const_string "load")
8655             (eq_attr "alternative" "2") (const_string "store")]
8656            (const_string "arith")))
8657 @end smallexample
8659 @need 1000
8660 @findex define_asm_attributes
8661 The @code{define_asm_attributes} expression provides a mechanism to
8662 specify the attributes assigned to insns produced from an @code{asm}
8663 statement.  It has the form:
8665 @smallexample
8666 (define_asm_attributes [@var{attr-sets}])
8667 @end smallexample
8669 @noindent
8670 where @var{attr-sets} is specified the same as for both the
8671 @code{define_insn} and the @code{define_peephole} expressions.
8673 These values will typically be the ``worst case'' attribute values.  For
8674 example, they might indicate that the condition code will be clobbered.
8676 A specification for a @code{length} attribute is handled specially.  The
8677 way to compute the length of an @code{asm} insn is to multiply the
8678 length specified in the expression @code{define_asm_attributes} by the
8679 number of machine instructions specified in the @code{asm} statement,
8680 determined by counting the number of semicolons and newlines in the
8681 string.  Therefore, the value of the @code{length} attribute specified
8682 in a @code{define_asm_attributes} should be the maximum possible length
8683 of a single machine instruction.
8685 @end ifset
8686 @ifset INTERNALS
8687 @node Attr Example
8688 @subsection Example of Attribute Specifications
8689 @cindex attribute specifications example
8690 @cindex attribute specifications
8692 The judicious use of defaulting is important in the efficient use of
8693 insn attributes.  Typically, insns are divided into @dfn{types} and an
8694 attribute, customarily called @code{type}, is used to represent this
8695 value.  This attribute is normally used only to define the default value
8696 for other attributes.  An example will clarify this usage.
8698 Assume we have a RISC machine with a condition code and in which only
8699 full-word operations are performed in registers.  Let us assume that we
8700 can divide all insns into loads, stores, (integer) arithmetic
8701 operations, floating point operations, and branches.
8703 Here we will concern ourselves with determining the effect of an insn on
8704 the condition code and will limit ourselves to the following possible
8705 effects:  The condition code can be set unpredictably (clobbered), not
8706 be changed, be set to agree with the results of the operation, or only
8707 changed if the item previously set into the condition code has been
8708 modified.
8710 Here is part of a sample @file{md} file for such a machine:
8712 @smallexample
8713 (define_attr "type" "load,store,arith,fp,branch" (const_string "arith"))
8715 (define_attr "cc" "clobber,unchanged,set,change0"
8716              (cond [(eq_attr "type" "load")
8717                         (const_string "change0")
8718                     (eq_attr "type" "store,branch")
8719                         (const_string "unchanged")
8720                     (eq_attr "type" "arith")
8721                         (if_then_else (match_operand:SI 0 "" "")
8722                                       (const_string "set")
8723                                       (const_string "clobber"))]
8724                    (const_string "clobber")))
8726 (define_insn ""
8727   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,r,m")
8728         (match_operand:SI 1 "general_operand" "r,m,r"))]
8729   ""
8730   "@@
8731    move %0,%1
8732    load %0,%1
8733    store %0,%1"
8734   [(set_attr "type" "arith,load,store")])
8735 @end smallexample
8737 Note that we assume in the above example that arithmetic operations
8738 performed on quantities smaller than a machine word clobber the condition
8739 code since they will set the condition code to a value corresponding to the
8740 full-word result.
8742 @end ifset
8743 @ifset INTERNALS
8744 @node Insn Lengths
8745 @subsection Computing the Length of an Insn
8746 @cindex insn lengths, computing
8747 @cindex computing the length of an insn
8749 For many machines, multiple types of branch instructions are provided, each
8750 for different length branch displacements.  In most cases, the assembler
8751 will choose the correct instruction to use.  However, when the assembler
8752 cannot do so, GCC can when a special attribute, the @code{length}
8753 attribute, is defined.  This attribute must be defined to have numeric
8754 values by specifying a null string in its @code{define_attr}.
8756 In the case of the @code{length} attribute, two additional forms of
8757 arithmetic terms are allowed in test expressions:
8759 @table @code
8760 @cindex @code{match_dup} and attributes
8761 @item (match_dup @var{n})
8762 This refers to the address of operand @var{n} of the current insn, which
8763 must be a @code{label_ref}.
8765 @cindex @code{pc} and attributes
8766 @item (pc)
8767 For non-branch instructions and backward branch instructions, this refers
8768 to the address of the current insn.  But for forward branch instructions,
8769 this refers to the address of the next insn, because the length of the
8770 current insn is to be computed.
8771 @end table
8773 @cindex @code{addr_vec}, length of
8774 @cindex @code{addr_diff_vec}, length of
8775 For normal insns, the length will be determined by value of the
8776 @code{length} attribute.  In the case of @code{addr_vec} and
8777 @code{addr_diff_vec} insn patterns, the length is computed as
8778 the number of vectors multiplied by the size of each vector.
8780 Lengths are measured in addressable storage units (bytes).
8782 Note that it is possible to call functions via the @code{symbol_ref}
8783 mechanism to compute the length of an insn.  However, if you use this
8784 mechanism you must provide dummy clauses to express the maximum length
8785 without using the function call.  You can an example of this in the
8786 @code{pa} machine description for the @code{call_symref} pattern.
8788 The following macros can be used to refine the length computation:
8790 @table @code
8791 @findex ADJUST_INSN_LENGTH
8792 @item ADJUST_INSN_LENGTH (@var{insn}, @var{length})
8793 If defined, modifies the length assigned to instruction @var{insn} as a
8794 function of the context in which it is used.  @var{length} is an lvalue
8795 that contains the initially computed length of the insn and should be
8796 updated with the correct length of the insn.
8798 This macro will normally not be required.  A case in which it is
8799 required is the ROMP@.  On this machine, the size of an @code{addr_vec}
8800 insn must be increased by two to compensate for the fact that alignment
8801 may be required.
8802 @end table
8804 @findex get_attr_length
8805 The routine that returns @code{get_attr_length} (the value of the
8806 @code{length} attribute) can be used by the output routine to
8807 determine the form of the branch instruction to be written, as the
8808 example below illustrates.
8810 As an example of the specification of variable-length branches, consider
8811 the IBM 360.  If we adopt the convention that a register will be set to
8812 the starting address of a function, we can jump to labels within 4k of
8813 the start using a four-byte instruction.  Otherwise, we need a six-byte
8814 sequence to load the address from memory and then branch to it.
8816 On such a machine, a pattern for a branch instruction might be specified
8817 as follows:
8819 @smallexample
8820 (define_insn "jump"
8821   [(set (pc)
8822         (label_ref (match_operand 0 "" "")))]
8823   ""
8825    return (get_attr_length (insn) == 4
8826            ? "b %l0" : "l r15,=a(%l0); br r15");
8828   [(set (attr "length")
8829         (if_then_else (lt (match_dup 0) (const_int 4096))
8830                       (const_int 4)
8831                       (const_int 6)))])
8832 @end smallexample
8834 @end ifset
8835 @ifset INTERNALS
8836 @node Constant Attributes
8837 @subsection Constant Attributes
8838 @cindex constant attributes
8840 A special form of @code{define_attr}, where the expression for the
8841 default value is a @code{const} expression, indicates an attribute that
8842 is constant for a given run of the compiler.  Constant attributes may be
8843 used to specify which variety of processor is used.  For example,
8845 @smallexample
8846 (define_attr "cpu" "m88100,m88110,m88000"
8847  (const
8848   (cond [(symbol_ref "TARGET_88100") (const_string "m88100")
8849          (symbol_ref "TARGET_88110") (const_string "m88110")]
8850         (const_string "m88000"))))
8852 (define_attr "memory" "fast,slow"
8853  (const
8854   (if_then_else (symbol_ref "TARGET_FAST_MEM")
8855                 (const_string "fast")
8856                 (const_string "slow"))))
8857 @end smallexample
8859 The routine generated for constant attributes has no parameters as it
8860 does not depend on any particular insn.  RTL expressions used to define
8861 the value of a constant attribute may use the @code{symbol_ref} form,
8862 but may not use either the @code{match_operand} form or @code{eq_attr}
8863 forms involving insn attributes.
8865 @end ifset
8866 @ifset INTERNALS
8867 @node Mnemonic Attribute
8868 @subsection Mnemonic Attribute
8869 @cindex mnemonic attribute
8871 The @code{mnemonic} attribute is a string type attribute holding the
8872 instruction mnemonic for an insn alternative.  The attribute values
8873 will automatically be generated by the machine description parser if
8874 there is an attribute definition in the md file:
8876 @smallexample
8877 (define_attr "mnemonic" "unknown" (const_string "unknown"))
8878 @end smallexample
8880 The default value can be freely chosen as long as it does not collide
8881 with any of the instruction mnemonics.  This value will be used
8882 whenever the machine description parser is not able to determine the
8883 mnemonic string.  This might be the case for output templates
8884 containing more than a single instruction as in
8885 @code{"mvcle\t%0,%1,0\;jo\t.-4"}.
8887 The @code{mnemonic} attribute set is not generated automatically if the
8888 instruction string is generated via C code.
8890 An existing @code{mnemonic} attribute set in an insn definition will not
8891 be overriden by the md file parser.  That way it is possible to
8892 manually set the instruction mnemonics for the cases where the md file
8893 parser fails to determine it automatically.
8895 The @code{mnemonic} attribute is useful for dealing with instruction
8896 specific properties in the pipeline description without defining
8897 additional insn attributes.
8899 @smallexample
8900 (define_attr "ooo_expanded" ""
8901   (cond [(eq_attr "mnemonic" "dlr,dsgr,d,dsgf,stam,dsgfr,dlgr")
8902          (const_int 1)]
8903         (const_int 0)))
8904 @end smallexample
8906 @end ifset
8907 @ifset INTERNALS
8908 @node Delay Slots
8909 @subsection Delay Slot Scheduling
8910 @cindex delay slots, defining
8912 The insn attribute mechanism can be used to specify the requirements for
8913 delay slots, if any, on a target machine.  An instruction is said to
8914 require a @dfn{delay slot} if some instructions that are physically
8915 after the instruction are executed as if they were located before it.
8916 Classic examples are branch and call instructions, which often execute
8917 the following instruction before the branch or call is performed.
8919 On some machines, conditional branch instructions can optionally
8920 @dfn{annul} instructions in the delay slot.  This means that the
8921 instruction will not be executed for certain branch outcomes.  Both
8922 instructions that annul if the branch is true and instructions that
8923 annul if the branch is false are supported.
8925 Delay slot scheduling differs from instruction scheduling in that
8926 determining whether an instruction needs a delay slot is dependent only
8927 on the type of instruction being generated, not on data flow between the
8928 instructions.  See the next section for a discussion of data-dependent
8929 instruction scheduling.
8931 @findex define_delay
8932 The requirement of an insn needing one or more delay slots is indicated
8933 via the @code{define_delay} expression.  It has the following form:
8935 @smallexample
8936 (define_delay @var{test}
8937               [@var{delay-1} @var{annul-true-1} @var{annul-false-1}
8938                @var{delay-2} @var{annul-true-2} @var{annul-false-2}
8939                @dots{}])
8940 @end smallexample
8942 @var{test} is an attribute test that indicates whether this
8943 @code{define_delay} applies to a particular insn.  If so, the number of
8944 required delay slots is determined by the length of the vector specified
8945 as the second argument.  An insn placed in delay slot @var{n} must
8946 satisfy attribute test @var{delay-n}.  @var{annul-true-n} is an
8947 attribute test that specifies which insns may be annulled if the branch
8948 is true.  Similarly, @var{annul-false-n} specifies which insns in the
8949 delay slot may be annulled if the branch is false.  If annulling is not
8950 supported for that delay slot, @code{(nil)} should be coded.
8952 For example, in the common case where branch and call insns require
8953 a single delay slot, which may contain any insn other than a branch or
8954 call, the following would be placed in the @file{md} file:
8956 @smallexample
8957 (define_delay (eq_attr "type" "branch,call")
8958               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
8959 @end smallexample
8961 Multiple @code{define_delay} expressions may be specified.  In this
8962 case, each such expression specifies different delay slot requirements
8963 and there must be no insn for which tests in two @code{define_delay}
8964 expressions are both true.
8966 For example, if we have a machine that requires one delay slot for branches
8967 but two for calls,  no delay slot can contain a branch or call insn,
8968 and any valid insn in the delay slot for the branch can be annulled if the
8969 branch is true, we might represent this as follows:
8971 @smallexample
8972 (define_delay (eq_attr "type" "branch")
8973    [(eq_attr "type" "!branch,call")
8974     (eq_attr "type" "!branch,call")
8975     (nil)])
8977 (define_delay (eq_attr "type" "call")
8978               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)
8979                (eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
8980 @end smallexample
8981 @c the above is *still* too long.  --mew 4feb93
8983 @end ifset
8984 @ifset INTERNALS
8985 @node Processor pipeline description
8986 @subsection Specifying processor pipeline description
8987 @cindex processor pipeline description
8988 @cindex processor functional units
8989 @cindex instruction latency time
8990 @cindex interlock delays
8991 @cindex data dependence delays
8992 @cindex reservation delays
8993 @cindex pipeline hazard recognizer
8994 @cindex automaton based pipeline description
8995 @cindex regular expressions
8996 @cindex deterministic finite state automaton
8997 @cindex automaton based scheduler
8998 @cindex RISC
8999 @cindex VLIW
9001 To achieve better performance, most modern processors
9002 (super-pipelined, superscalar @acronym{RISC}, and @acronym{VLIW}
9003 processors) have many @dfn{functional units} on which several
9004 instructions can be executed simultaneously.  An instruction starts
9005 execution if its issue conditions are satisfied.  If not, the
9006 instruction is stalled until its conditions are satisfied.  Such
9007 @dfn{interlock (pipeline) delay} causes interruption of the fetching
9008 of successor instructions (or demands nop instructions, e.g.@: for some
9009 MIPS processors).
9011 There are two major kinds of interlock delays in modern processors.
9012 The first one is a data dependence delay determining @dfn{instruction
9013 latency time}.  The instruction execution is not started until all
9014 source data have been evaluated by prior instructions (there are more
9015 complex cases when the instruction execution starts even when the data
9016 are not available but will be ready in given time after the
9017 instruction execution start).  Taking the data dependence delays into
9018 account is simple.  The data dependence (true, output, and
9019 anti-dependence) delay between two instructions is given by a
9020 constant.  In most cases this approach is adequate.  The second kind
9021 of interlock delays is a reservation delay.  The reservation delay
9022 means that two instructions under execution will be in need of shared
9023 processors resources, i.e.@: buses, internal registers, and/or
9024 functional units, which are reserved for some time.  Taking this kind
9025 of delay into account is complex especially for modern @acronym{RISC}
9026 processors.
9028 The task of exploiting more processor parallelism is solved by an
9029 instruction scheduler.  For a better solution to this problem, the
9030 instruction scheduler has to have an adequate description of the
9031 processor parallelism (or @dfn{pipeline description}).  GCC
9032 machine descriptions describe processor parallelism and functional
9033 unit reservations for groups of instructions with the aid of
9034 @dfn{regular expressions}.
9036 The GCC instruction scheduler uses a @dfn{pipeline hazard recognizer} to
9037 figure out the possibility of the instruction issue by the processor
9038 on a given simulated processor cycle.  The pipeline hazard recognizer is
9039 automatically generated from the processor pipeline description.  The
9040 pipeline hazard recognizer generated from the machine description
9041 is based on a deterministic finite state automaton (@acronym{DFA}):
9042 the instruction issue is possible if there is a transition from one
9043 automaton state to another one.  This algorithm is very fast, and
9044 furthermore, its speed is not dependent on processor
9045 complexity@footnote{However, the size of the automaton depends on
9046 processor complexity.  To limit this effect, machine descriptions
9047 can split orthogonal parts of the machine description among several
9048 automata: but then, since each of these must be stepped independently,
9049 this does cause a small decrease in the algorithm's performance.}.
9051 @cindex automaton based pipeline description
9052 The rest of this section describes the directives that constitute
9053 an automaton-based processor pipeline description.  The order of
9054 these constructions within the machine description file is not
9055 important.
9057 @findex define_automaton
9058 @cindex pipeline hazard recognizer
9059 The following optional construction describes names of automata
9060 generated and used for the pipeline hazards recognition.  Sometimes
9061 the generated finite state automaton used by the pipeline hazard
9062 recognizer is large.  If we use more than one automaton and bind functional
9063 units to the automata, the total size of the automata is usually
9064 less than the size of the single automaton.  If there is no one such
9065 construction, only one finite state automaton is generated.
9067 @smallexample
9068 (define_automaton @var{automata-names})
9069 @end smallexample
9071 @var{automata-names} is a string giving names of the automata.  The
9072 names are separated by commas.  All the automata should have unique names.
9073 The automaton name is used in the constructions @code{define_cpu_unit} and
9074 @code{define_query_cpu_unit}.
9076 @findex define_cpu_unit
9077 @cindex processor functional units
9078 Each processor functional unit used in the description of instruction
9079 reservations should be described by the following construction.
9081 @smallexample
9082 (define_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
9083 @end smallexample
9085 @var{unit-names} is a string giving the names of the functional units
9086 separated by commas.  Don't use name @samp{nothing}, it is reserved
9087 for other goals.
9089 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
9090 which the unit is bound.  The automaton should be described in
9091 construction @code{define_automaton}.  You should give
9092 @dfn{automaton-name}, if there is a defined automaton.
9094 The assignment of units to automata are constrained by the uses of the
9095 units in insn reservations.  The most important constraint is: if a
9096 unit reservation is present on a particular cycle of an alternative
9097 for an insn reservation, then some unit from the same automaton must
9098 be present on the same cycle for the other alternatives of the insn
9099 reservation.  The rest of the constraints are mentioned in the
9100 description of the subsequent constructions.
9102 @findex define_query_cpu_unit
9103 @cindex querying function unit reservations
9104 The following construction describes CPU functional units analogously
9105 to @code{define_cpu_unit}.  The reservation of such units can be
9106 queried for an automaton state.  The instruction scheduler never
9107 queries reservation of functional units for given automaton state.  So
9108 as a rule, you don't need this construction.  This construction could
9109 be used for future code generation goals (e.g.@: to generate
9110 @acronym{VLIW} insn templates).
9112 @smallexample
9113 (define_query_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
9114 @end smallexample
9116 @var{unit-names} is a string giving names of the functional units
9117 separated by commas.
9119 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
9120 which the unit is bound.
9122 @findex define_insn_reservation
9123 @cindex instruction latency time
9124 @cindex regular expressions
9125 @cindex data bypass
9126 The following construction is the major one to describe pipeline
9127 characteristics of an instruction.
9129 @smallexample
9130 (define_insn_reservation @var{insn-name} @var{default_latency}
9131                          @var{condition} @var{regexp})
9132 @end smallexample
9134 @var{default_latency} is a number giving latency time of the
9135 instruction.  There is an important difference between the old
9136 description and the automaton based pipeline description.  The latency
9137 time is used for all dependencies when we use the old description.  In
9138 the automaton based pipeline description, the given latency time is only
9139 used for true dependencies.  The cost of anti-dependencies is always
9140 zero and the cost of output dependencies is the difference between
9141 latency times of the producing and consuming insns (if the difference
9142 is negative, the cost is considered to be zero).  You can always
9143 change the default costs for any description by using the target hook
9144 @code{TARGET_SCHED_ADJUST_COST} (@pxref{Scheduling}).
9146 @var{insn-name} is a string giving the internal name of the insn.  The
9147 internal names are used in constructions @code{define_bypass} and in
9148 the automaton description file generated for debugging.  The internal
9149 name has nothing in common with the names in @code{define_insn}.  It is a
9150 good practice to use insn classes described in the processor manual.
9152 @var{condition} defines what RTL insns are described by this
9153 construction.  You should remember that you will be in trouble if
9154 @var{condition} for two or more different
9155 @code{define_insn_reservation} constructions is TRUE for an insn.  In
9156 this case what reservation will be used for the insn is not defined.
9157 Such cases are not checked during generation of the pipeline hazards
9158 recognizer because in general recognizing that two conditions may have
9159 the same value is quite difficult (especially if the conditions
9160 contain @code{symbol_ref}).  It is also not checked during the
9161 pipeline hazard recognizer work because it would slow down the
9162 recognizer considerably.
9164 @var{regexp} is a string describing the reservation of the cpu's functional
9165 units by the instruction.  The reservations are described by a regular
9166 expression according to the following syntax:
9168 @smallexample
9169        regexp = regexp "," oneof
9170               | oneof
9172        oneof = oneof "|" allof
9173              | allof
9175        allof = allof "+" repeat
9176              | repeat
9178        repeat = element "*" number
9179               | element
9181        element = cpu_function_unit_name
9182                | reservation_name
9183                | result_name
9184                | "nothing"
9185                | "(" regexp ")"
9186 @end smallexample
9188 @itemize @bullet
9189 @item
9190 @samp{,} is used for describing the start of the next cycle in
9191 the reservation.
9193 @item
9194 @samp{|} is used for describing a reservation described by the first
9195 regular expression @strong{or} a reservation described by the second
9196 regular expression @strong{or} etc.
9198 @item
9199 @samp{+} is used for describing a reservation described by the first
9200 regular expression @strong{and} a reservation described by the
9201 second regular expression @strong{and} etc.
9203 @item
9204 @samp{*} is used for convenience and simply means a sequence in which
9205 the regular expression are repeated @var{number} times with cycle
9206 advancing (see @samp{,}).
9208 @item
9209 @samp{cpu_function_unit_name} denotes reservation of the named
9210 functional unit.
9212 @item
9213 @samp{reservation_name} --- see description of construction
9214 @samp{define_reservation}.
9216 @item
9217 @samp{nothing} denotes no unit reservations.
9218 @end itemize
9220 @findex define_reservation
9221 Sometimes unit reservations for different insns contain common parts.
9222 In such case, you can simplify the pipeline description by describing
9223 the common part by the following construction
9225 @smallexample
9226 (define_reservation @var{reservation-name} @var{regexp})
9227 @end smallexample
9229 @var{reservation-name} is a string giving name of @var{regexp}.
9230 Functional unit names and reservation names are in the same name
9231 space.  So the reservation names should be different from the
9232 functional unit names and can not be the reserved name @samp{nothing}.
9234 @findex define_bypass
9235 @cindex instruction latency time
9236 @cindex data bypass
9237 The following construction is used to describe exceptions in the
9238 latency time for given instruction pair.  This is so called bypasses.
9240 @smallexample
9241 (define_bypass @var{number} @var{out_insn_names} @var{in_insn_names}
9242                [@var{guard}])
9243 @end smallexample
9245 @var{number} defines when the result generated by the instructions
9246 given in string @var{out_insn_names} will be ready for the
9247 instructions given in string @var{in_insn_names}.  Each of these
9248 strings is a comma-separated list of filename-style globs and
9249 they refer to the names of @code{define_insn_reservation}s.
9250 For example:
9251 @smallexample
9252 (define_bypass 1 "cpu1_load_*, cpu1_store_*" "cpu1_load_*")
9253 @end smallexample
9254 defines a bypass between instructions that start with
9255 @samp{cpu1_load_} or @samp{cpu1_store_} and those that start with
9256 @samp{cpu1_load_}.
9258 @var{guard} is an optional string giving the name of a C function which
9259 defines an additional guard for the bypass.  The function will get the
9260 two insns as parameters.  If the function returns zero the bypass will
9261 be ignored for this case.  The additional guard is necessary to
9262 recognize complicated bypasses, e.g.@: when the consumer is only an address
9263 of insn @samp{store} (not a stored value).
9265 If there are more one bypass with the same output and input insns, the
9266 chosen bypass is the first bypass with a guard in description whose
9267 guard function returns nonzero.  If there is no such bypass, then
9268 bypass without the guard function is chosen.
9270 @findex exclusion_set
9271 @findex presence_set
9272 @findex final_presence_set
9273 @findex absence_set
9274 @findex final_absence_set
9275 @cindex VLIW
9276 @cindex RISC
9277 The following five constructions are usually used to describe
9278 @acronym{VLIW} processors, or more precisely, to describe a placement
9279 of small instructions into @acronym{VLIW} instruction slots.  They
9280 can be used for @acronym{RISC} processors, too.
9282 @smallexample
9283 (exclusion_set @var{unit-names} @var{unit-names})
9284 (presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
9285 (final_presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
9286 (absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
9287 (final_absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
9288 @end smallexample
9290 @var{unit-names} is a string giving names of functional units
9291 separated by commas.
9293 @var{patterns} is a string giving patterns of functional units
9294 separated by comma.  Currently pattern is one unit or units
9295 separated by white-spaces.
9297 The first construction (@samp{exclusion_set}) means that each
9298 functional unit in the first string can not be reserved simultaneously
9299 with a unit whose name is in the second string and vice versa.  For
9300 example, the construction is useful for describing processors
9301 (e.g.@: some SPARC processors) with a fully pipelined floating point
9302 functional unit which can execute simultaneously only single floating
9303 point insns or only double floating point insns.
9305 The second construction (@samp{presence_set}) means that each
9306 functional unit in the first string can not be reserved unless at
9307 least one of pattern of units whose names are in the second string is
9308 reserved.  This is an asymmetric relation.  For example, it is useful
9309 for description that @acronym{VLIW} @samp{slot1} is reserved after
9310 @samp{slot0} reservation.  We could describe it by the following
9311 construction
9313 @smallexample
9314 (presence_set "slot1" "slot0")
9315 @end smallexample
9317 Or @samp{slot1} is reserved only after @samp{slot0} and unit @samp{b0}
9318 reservation.  In this case we could write
9320 @smallexample
9321 (presence_set "slot1" "slot0 b0")
9322 @end smallexample
9324 The third construction (@samp{final_presence_set}) is analogous to
9325 @samp{presence_set}.  The difference between them is when checking is
9326 done.  When an instruction is issued in given automaton state
9327 reflecting all current and planned unit reservations, the automaton
9328 state is changed.  The first state is a source state, the second one
9329 is a result state.  Checking for @samp{presence_set} is done on the
9330 source state reservation, checking for @samp{final_presence_set} is
9331 done on the result reservation.  This construction is useful to
9332 describe a reservation which is actually two subsequent reservations.
9333 For example, if we use
9335 @smallexample
9336 (presence_set "slot1" "slot0")
9337 @end smallexample
9339 the following insn will be never issued (because @samp{slot1} requires
9340 @samp{slot0} which is absent in the source state).
9342 @smallexample
9343 (define_reservation "insn_and_nop" "slot0 + slot1")
9344 @end smallexample
9346 but it can be issued if we use analogous @samp{final_presence_set}.
9348 The forth construction (@samp{absence_set}) means that each functional
9349 unit in the first string can be reserved only if each pattern of units
9350 whose names are in the second string is not reserved.  This is an
9351 asymmetric relation (actually @samp{exclusion_set} is analogous to
9352 this one but it is symmetric).  For example it might be useful in a
9353 @acronym{VLIW} description to say that @samp{slot0} cannot be reserved
9354 after either @samp{slot1} or @samp{slot2} have been reserved.  This
9355 can be described as:
9357 @smallexample
9358 (absence_set "slot0" "slot1, slot2")
9359 @end smallexample
9361 Or @samp{slot2} can not be reserved if @samp{slot0} and unit @samp{b0}
9362 are reserved or @samp{slot1} and unit @samp{b1} are reserved.  In
9363 this case we could write
9365 @smallexample
9366 (absence_set "slot2" "slot0 b0, slot1 b1")
9367 @end smallexample
9369 All functional units mentioned in a set should belong to the same
9370 automaton.
9372 The last construction (@samp{final_absence_set}) is analogous to
9373 @samp{absence_set} but checking is done on the result (state)
9374 reservation.  See comments for @samp{final_presence_set}.
9376 @findex automata_option
9377 @cindex deterministic finite state automaton
9378 @cindex nondeterministic finite state automaton
9379 @cindex finite state automaton minimization
9380 You can control the generator of the pipeline hazard recognizer with
9381 the following construction.
9383 @smallexample
9384 (automata_option @var{options})
9385 @end smallexample
9387 @var{options} is a string giving options which affect the generated
9388 code.  Currently there are the following options:
9390 @itemize @bullet
9391 @item
9392 @dfn{no-minimization} makes no minimization of the automaton.  This is
9393 only worth to do when we are debugging the description and need to
9394 look more accurately at reservations of states.
9396 @item
9397 @dfn{time} means printing time statistics about the generation of
9398 automata.
9400 @item
9401 @dfn{stats} means printing statistics about the generated automata
9402 such as the number of DFA states, NDFA states and arcs.
9404 @item
9405 @dfn{v} means a generation of the file describing the result automata.
9406 The file has suffix @samp{.dfa} and can be used for the description
9407 verification and debugging.
9409 @item
9410 @dfn{w} means a generation of warning instead of error for
9411 non-critical errors.
9413 @item
9414 @dfn{no-comb-vect} prevents the automaton generator from generating
9415 two data structures and comparing them for space efficiency.  Using
9416 a comb vector to represent transitions may be better, but it can be
9417 very expensive to construct.  This option is useful if the build
9418 process spends an unacceptably long time in genautomata.
9420 @item
9421 @dfn{ndfa} makes nondeterministic finite state automata.  This affects
9422 the treatment of operator @samp{|} in the regular expressions.  The
9423 usual treatment of the operator is to try the first alternative and,
9424 if the reservation is not possible, the second alternative.  The
9425 nondeterministic treatment means trying all alternatives, some of them
9426 may be rejected by reservations in the subsequent insns.
9428 @item
9429 @dfn{collapse-ndfa} modifies the behaviour of the generator when
9430 producing an automaton.  An additional state transition to collapse a
9431 nondeterministic @acronym{NDFA} state to a deterministic @acronym{DFA}
9432 state is generated.  It can be triggered by passing @code{const0_rtx} to
9433 state_transition.  In such an automaton, cycle advance transitions are
9434 available only for these collapsed states.  This option is useful for
9435 ports that want to use the @code{ndfa} option, but also want to use
9436 @code{define_query_cpu_unit} to assign units to insns issued in a cycle.
9438 @item
9439 @dfn{progress} means output of a progress bar showing how many states
9440 were generated so far for automaton being processed.  This is useful
9441 during debugging a @acronym{DFA} description.  If you see too many
9442 generated states, you could interrupt the generator of the pipeline
9443 hazard recognizer and try to figure out a reason for generation of the
9444 huge automaton.
9445 @end itemize
9447 As an example, consider a superscalar @acronym{RISC} machine which can
9448 issue three insns (two integer insns and one floating point insn) on
9449 the cycle but can finish only two insns.  To describe this, we define
9450 the following functional units.
9452 @smallexample
9453 (define_cpu_unit "i0_pipeline, i1_pipeline, f_pipeline")
9454 (define_cpu_unit "port0, port1")
9455 @end smallexample
9457 All simple integer insns can be executed in any integer pipeline and
9458 their result is ready in two cycles.  The simple integer insns are
9459 issued into the first pipeline unless it is reserved, otherwise they
9460 are issued into the second pipeline.  Integer division and
9461 multiplication insns can be executed only in the second integer
9462 pipeline and their results are ready correspondingly in 8 and 4
9463 cycles.  The integer division is not pipelined, i.e.@: the subsequent
9464 integer division insn can not be issued until the current division
9465 insn finished.  Floating point insns are fully pipelined and their
9466 results are ready in 3 cycles.  Where the result of a floating point
9467 insn is used by an integer insn, an additional delay of one cycle is
9468 incurred.  To describe all of this we could specify
9470 @smallexample
9471 (define_cpu_unit "div")
9473 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
9474                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), (port0 | port1)")
9476 (define_insn_reservation "mult" 4 (eq_attr "type" "mult")
9477                          "i1_pipeline, nothing*2, (port0 | port1)")
9479 (define_insn_reservation "div" 8 (eq_attr "type" "div")
9480                          "i1_pipeline, div*7, div + (port0 | port1)")
9482 (define_insn_reservation "float" 3 (eq_attr "type" "float")
9483                          "f_pipeline, nothing, (port0 | port1))
9485 (define_bypass 4 "float" "simple,mult,div")
9486 @end smallexample
9488 To simplify the description we could describe the following reservation
9490 @smallexample
9491 (define_reservation "finish" "port0|port1")
9492 @end smallexample
9494 and use it in all @code{define_insn_reservation} as in the following
9495 construction
9497 @smallexample
9498 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
9499                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), finish")
9500 @end smallexample
9503 @end ifset
9504 @ifset INTERNALS
9505 @node Conditional Execution
9506 @section Conditional Execution
9507 @cindex conditional execution
9508 @cindex predication
9510 A number of architectures provide for some form of conditional
9511 execution, or predication.  The hallmark of this feature is the
9512 ability to nullify most of the instructions in the instruction set.
9513 When the instruction set is large and not entirely symmetric, it
9514 can be quite tedious to describe these forms directly in the
9515 @file{.md} file.  An alternative is the @code{define_cond_exec} template.
9517 @findex define_cond_exec
9518 @smallexample
9519 (define_cond_exec
9520   [@var{predicate-pattern}]
9521   "@var{condition}"
9522   "@var{output-template}"
9523   "@var{optional-insn-attribues}")
9524 @end smallexample
9526 @var{predicate-pattern} is the condition that must be true for the
9527 insn to be executed at runtime and should match a relational operator.
9528 One can use @code{match_operator} to match several relational operators
9529 at once.  Any @code{match_operand} operands must have no more than one
9530 alternative.
9532 @var{condition} is a C expression that must be true for the generated
9533 pattern to match.
9535 @findex current_insn_predicate
9536 @var{output-template} is a string similar to the @code{define_insn}
9537 output template (@pxref{Output Template}), except that the @samp{*}
9538 and @samp{@@} special cases do not apply.  This is only useful if the
9539 assembly text for the predicate is a simple prefix to the main insn.
9540 In order to handle the general case, there is a global variable
9541 @code{current_insn_predicate} that will contain the entire predicate
9542 if the current insn is predicated, and will otherwise be @code{NULL}.
9544 @var{optional-insn-attributes} is an optional vector of attributes that gets
9545 appended to the insn attributes of the produced cond_exec rtx. It can
9546 be used to add some distinguishing attribute to cond_exec rtxs produced
9547 that way. An example usage would be to use this attribute in conjunction
9548 with attributes on the main pattern to disable particular alternatives under
9549 certain conditions.
9551 When @code{define_cond_exec} is used, an implicit reference to
9552 the @code{predicable} instruction attribute is made.
9553 @xref{Insn Attributes}.  This attribute must be a boolean (i.e.@: have
9554 exactly two elements in its @var{list-of-values}), with the possible
9555 values being @code{no} and @code{yes}.  The default and all uses in
9556 the insns must be a simple constant, not a complex expressions.  It
9557 may, however, depend on the alternative, by using a comma-separated
9558 list of values.  If that is the case, the port should also define an
9559 @code{enabled} attribute (@pxref{Disable Insn Alternatives}), which
9560 should also allow only @code{no} and @code{yes} as its values.
9562 For each @code{define_insn} for which the @code{predicable}
9563 attribute is true, a new @code{define_insn} pattern will be
9564 generated that matches a predicated version of the instruction.
9565 For example,
9567 @smallexample
9568 (define_insn "addsi"
9569   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
9570         (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9571                  (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9572   "@var{test1}"
9573   "add %2,%1,%0")
9575 (define_cond_exec
9576   [(ne (match_operand:CC 0 "register_operand" "c")
9577        (const_int 0))]
9578   "@var{test2}"
9579   "(%0)")
9580 @end smallexample
9582 @noindent
9583 generates a new pattern
9585 @smallexample
9586 (define_insn ""
9587   [(cond_exec
9588      (ne (match_operand:CC 3 "register_operand" "c") (const_int 0))
9589      (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
9590           (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9591                    (match_operand:SI 2 "register_operand" "r"))))]
9592   "(@var{test2}) && (@var{test1})"
9593   "(%3) add %2,%1,%0")
9594 @end smallexample
9596 @end ifset
9597 @ifset INTERNALS
9598 @node Define Subst
9599 @section RTL Templates Transformations
9600 @cindex define_subst
9602 For some hardware architectures there are common cases when the RTL
9603 templates for the instructions can be derived from the other RTL
9604 templates using simple transformations.  E.g., @file{i386.md} contains
9605 an RTL template for the ordinary @code{sub} instruction---
9606 @code{*subsi_1}, and for the @code{sub} instruction with subsequent
9607 zero-extension---@code{*subsi_1_zext}.  Such cases can be easily
9608 implemented by a single meta-template capable of generating a modified
9609 case based on the initial one:
9611 @findex define_subst
9612 @smallexample
9613 (define_subst "@var{name}"
9614   [@var{input-template}]
9615   "@var{condition}"
9616   [@var{output-template}])
9617 @end smallexample
9618 @var{input-template} is a pattern describing the source RTL template,
9619 which will be transformed.
9621 @var{condition} is a C expression that is conjunct with the condition
9622 from the input-template to generate a condition to be used in the
9623 output-template.
9625 @var{output-template} is a pattern that will be used in the resulting
9626 template.
9628 @code{define_subst} mechanism is tightly coupled with the notion of the
9629 subst attribute (@pxref{Subst Iterators}).  The use of
9630 @code{define_subst} is triggered by a reference to a subst attribute in
9631 the transforming RTL template.  This reference initiates duplication of
9632 the source RTL template and substitution of the attributes with their
9633 values.  The source RTL template is left unchanged, while the copy is
9634 transformed by @code{define_subst}.  This transformation can fail in the
9635 case when the source RTL template is not matched against the
9636 input-template of the @code{define_subst}.  In such case the copy is
9637 deleted.
9639 @code{define_subst} can be used only in @code{define_insn} and
9640 @code{define_expand}, it cannot be used in other expressions (e.g. in
9641 @code{define_insn_and_split}).
9643 @menu
9644 * Define Subst Example::            Example of @code{define_subst} work.
9645 * Define Subst Pattern Matching::   Process of template comparison.
9646 * Define Subst Output Template::    Generation of output template.
9647 @end menu
9649 @node Define Subst Example
9650 @subsection @code{define_subst} Example
9651 @cindex define_subst
9653 To illustrate how @code{define_subst} works, let us examine a simple
9654 template transformation.
9656 Suppose there are two kinds of instructions: one that touches flags and
9657 the other that does not.  The instructions of the second type could be
9658 generated with the following @code{define_subst}:
9660 @smallexample
9661 (define_subst "add_clobber_subst"
9662   [(set (match_operand:SI 0 "" "")
9663         (match_operand:SI 1 "" ""))]
9664   ""
9665   [(set (match_dup 0)
9666         (match_dup 1))
9667    (clobber (reg:CC FLAGS_REG))]
9668 @end smallexample
9670 This @code{define_subst} can be applied to any RTL pattern containing
9671 @code{set} of mode SI and generates a copy with clobber when it is
9672 applied.
9674 Assume there is an RTL template for a @code{max} instruction to be used
9675 in @code{define_subst} mentioned above:
9677 @smallexample
9678 (define_insn "maxsi"
9679   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9680         (max:SI
9681           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9682           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9683   ""
9684   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9685  [@dots{}])
9686 @end smallexample
9688 To mark the RTL template for @code{define_subst} application,
9689 subst-attributes are used.  They should be declared in advance:
9691 @smallexample
9692 (define_subst_attr "add_clobber_name" "add_clobber_subst" "_noclobber" "_clobber")
9693 @end smallexample
9695 Here @samp{add_clobber_name} is the attribute name,
9696 @samp{add_clobber_subst} is the name of the corresponding
9697 @code{define_subst}, the third argument (@samp{_noclobber}) is the
9698 attribute value that would be substituted into the unchanged version of
9699 the source RTL template, and the last argument (@samp{_clobber}) is the
9700 value that would be substituted into the second, transformed,
9701 version of the RTL template.
9703 Once the subst-attribute has been defined, it should be used in RTL
9704 templates which need to be processed by the @code{define_subst}.  So,
9705 the original RTL template should be changed:
9707 @smallexample
9708 (define_insn "maxsi<add_clobber_name>"
9709   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9710         (max:SI
9711           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9712           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9713   ""
9714   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9715  [@dots{}])
9716 @end smallexample
9718 The result of the @code{define_subst} usage would look like the following:
9720 @smallexample
9721 (define_insn "maxsi_noclobber"
9722   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9723         (max:SI
9724           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9725           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9726   ""
9727   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9728  [@dots{}])
9729 (define_insn "maxsi_clobber"
9730   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9731         (max:SI
9732           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9733           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))
9734    (clobber (reg:CC FLAGS_REG))]
9735   ""
9736   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9737  [@dots{}])
9738 @end smallexample
9740 @node Define Subst Pattern Matching
9741 @subsection Pattern Matching in @code{define_subst}
9742 @cindex define_subst
9744 All expressions, allowed in @code{define_insn} or @code{define_expand},
9745 are allowed in the input-template of @code{define_subst}, except
9746 @code{match_par_dup}, @code{match_scratch}, @code{match_parallel}. The
9747 meanings of expressions in the input-template were changed:
9749 @code{match_operand} matches any expression (possibly, a subtree in
9750 RTL-template), if modes of the @code{match_operand} and this expression
9751 are the same, or mode of the @code{match_operand} is @code{VOIDmode}, or
9752 this expression is @code{match_dup}, @code{match_op_dup}.  If the
9753 expression is @code{match_operand} too, and predicate of
9754 @code{match_operand} from the input pattern is not empty, then the
9755 predicates are compared.  That can be used for more accurate filtering
9756 of accepted RTL-templates.
9758 @code{match_operator} matches common operators (like @code{plus},
9759 @code{minus}), @code{unspec}, @code{unspec_volatile} operators and
9760 @code{match_operator}s from the original pattern if the modes match and
9761 @code{match_operator} from the input pattern has the same number of
9762 operands as the operator from the original pattern.
9764 @node Define Subst Output Template
9765 @subsection Generation of output template in @code{define_subst}
9766 @cindex define_subst
9768 If all necessary checks for @code{define_subst} application pass, a new
9769 RTL-pattern, based on the output-template, is created to replace the old
9770 template.  Like in input-patterns, meanings of some RTL expressions are
9771 changed when they are used in output-patterns of a @code{define_subst}.
9772 Thus, @code{match_dup} is used for copying the whole expression from the
9773 original pattern, which matched corresponding @code{match_operand} from
9774 the input pattern.
9776 @code{match_dup N} is used in the output template to be replaced with
9777 the expression from the original pattern, which matched
9778 @code{match_operand N} from the input pattern.  As a consequence,
9779 @code{match_dup} cannot be used to point to @code{match_operand}s from
9780 the output pattern, it should always refer to a @code{match_operand}
9781 from the input pattern.
9783 In the output template one can refer to the expressions from the
9784 original pattern and create new ones.  For instance, some operands could
9785 be added by means of standard @code{match_operand}.
9787 After replacing @code{match_dup} with some RTL-subtree from the original
9788 pattern, it could happen that several @code{match_operand}s in the
9789 output pattern have the same indexes.  It is unknown, how many and what
9790 indexes would be used in the expression which would replace
9791 @code{match_dup}, so such conflicts in indexes are inevitable.  To
9792 overcome this issue, @code{match_operands} and @code{match_operators},
9793 which were introduced into the output pattern, are renumerated when all
9794 @code{match_dup}s are replaced.
9796 Number of alternatives in @code{match_operand}s introduced into the
9797 output template @code{M} could differ from the number of alternatives in
9798 the original pattern @code{N}, so in the resultant pattern there would
9799 be @code{N*M} alternatives.  Thus, constraints from the original pattern
9800 would be duplicated @code{N} times, constraints from the output pattern
9801 would be duplicated @code{M} times, producing all possible combinations.
9802 @end ifset
9804 @ifset INTERNALS
9805 @node Constant Definitions
9806 @section Constant Definitions
9807 @cindex constant definitions
9808 @findex define_constants
9810 Using literal constants inside instruction patterns reduces legibility and
9811 can be a maintenance problem.
9813 To overcome this problem, you may use the @code{define_constants}
9814 expression.  It contains a vector of name-value pairs.  From that
9815 point on, wherever any of the names appears in the MD file, it is as
9816 if the corresponding value had been written instead.  You may use
9817 @code{define_constants} multiple times; each appearance adds more
9818 constants to the table.  It is an error to redefine a constant with
9819 a different value.
9821 To come back to the a29k load multiple example, instead of
9823 @smallexample
9824 (define_insn ""
9825   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
9826      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
9827            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
9828       (use (reg:SI 179))
9829       (clobber (reg:SI 179))])]
9830   ""
9831   "loadm 0,0,%1,%2")
9832 @end smallexample
9834 You could write:
9836 @smallexample
9837 (define_constants [
9838     (R_BP 177)
9839     (R_FC 178)
9840     (R_CR 179)
9841     (R_Q  180)
9844 (define_insn ""
9845   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
9846      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
9847            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
9848       (use (reg:SI R_CR))
9849       (clobber (reg:SI R_CR))])]
9850   ""
9851   "loadm 0,0,%1,%2")
9852 @end smallexample
9854 The constants that are defined with a define_constant are also output
9855 in the insn-codes.h header file as #defines.
9857 @cindex enumerations
9858 @findex define_c_enum
9859 You can also use the machine description file to define enumerations.
9860 Like the constants defined by @code{define_constant}, these enumerations
9861 are visible to both the machine description file and the main C code.
9863 The syntax is as follows:
9865 @smallexample
9866 (define_c_enum "@var{name}" [
9867   @var{value0}
9868   @var{value1}
9869   @dots{}
9870   @var{valuen}
9872 @end smallexample
9874 This definition causes the equivalent of the following C code to appear
9875 in @file{insn-constants.h}:
9877 @smallexample
9878 enum @var{name} @{
9879   @var{value0} = 0,
9880   @var{value1} = 1,
9881   @dots{}
9882   @var{valuen} = @var{n}
9884 #define NUM_@var{cname}_VALUES (@var{n} + 1)
9885 @end smallexample
9887 where @var{cname} is the capitalized form of @var{name}.
9888 It also makes each @var{valuei} available in the machine description
9889 file, just as if it had been declared with:
9891 @smallexample
9892 (define_constants [(@var{valuei} @var{i})])
9893 @end smallexample
9895 Each @var{valuei} is usually an upper-case identifier and usually
9896 begins with @var{cname}.
9898 You can split the enumeration definition into as many statements as
9899 you like.  The above example is directly equivalent to:
9901 @smallexample
9902 (define_c_enum "@var{name}" [@var{value0}])
9903 (define_c_enum "@var{name}" [@var{value1}])
9904 @dots{}
9905 (define_c_enum "@var{name}" [@var{valuen}])
9906 @end smallexample
9908 Splitting the enumeration helps to improve the modularity of each
9909 individual @code{.md} file.  For example, if a port defines its
9910 synchronization instructions in a separate @file{sync.md} file,
9911 it is convenient to define all synchronization-specific enumeration
9912 values in @file{sync.md} rather than in the main @file{.md} file.
9914 Some enumeration names have special significance to GCC:
9916 @table @code
9917 @item unspecv
9918 @findex unspec_volatile
9919 If an enumeration called @code{unspecv} is defined, GCC will use it
9920 when printing out @code{unspec_volatile} expressions.  For example:
9922 @smallexample
9923 (define_c_enum "unspecv" [
9924   UNSPECV_BLOCKAGE
9926 @end smallexample
9928 causes GCC to print @samp{(unspec_volatile @dots{} 0)} as:
9930 @smallexample
9931 (unspec_volatile ... UNSPECV_BLOCKAGE)
9932 @end smallexample
9934 @item unspec
9935 @findex unspec
9936 If an enumeration called @code{unspec} is defined, GCC will use
9937 it when printing out @code{unspec} expressions.  GCC will also use
9938 it when printing out @code{unspec_volatile} expressions unless an
9939 @code{unspecv} enumeration is also defined.  You can therefore
9940 decide whether to keep separate enumerations for volatile and
9941 non-volatile expressions or whether to use the same enumeration
9942 for both.
9943 @end table
9945 @findex define_enum
9946 @anchor{define_enum}
9947 Another way of defining an enumeration is to use @code{define_enum}:
9949 @smallexample
9950 (define_enum "@var{name}" [
9951   @var{value0}
9952   @var{value1}
9953   @dots{}
9954   @var{valuen}
9956 @end smallexample
9958 This directive implies:
9960 @smallexample
9961 (define_c_enum "@var{name}" [
9962   @var{cname}_@var{cvalue0}
9963   @var{cname}_@var{cvalue1}
9964   @dots{}
9965   @var{cname}_@var{cvaluen}
9967 @end smallexample
9969 @findex define_enum_attr
9970 where @var{cvaluei} is the capitalized form of @var{valuei}.
9971 However, unlike @code{define_c_enum}, the enumerations defined
9972 by @code{define_enum} can be used in attribute specifications
9973 (@pxref{define_enum_attr}).
9974 @end ifset
9975 @ifset INTERNALS
9976 @node Iterators
9977 @section Iterators
9978 @cindex iterators in @file{.md} files
9980 Ports often need to define similar patterns for more than one machine
9981 mode or for more than one rtx code.  GCC provides some simple iterator
9982 facilities to make this process easier.
9984 @menu
9985 * Mode Iterators::         Generating variations of patterns for different modes.
9986 * Code Iterators::         Doing the same for codes.
9987 * Int Iterators::          Doing the same for integers.
9988 * Subst Iterators::        Generating variations of patterns for define_subst.
9989 @end menu
9991 @node Mode Iterators
9992 @subsection Mode Iterators
9993 @cindex mode iterators in @file{.md} files
9995 Ports often need to define similar patterns for two or more different modes.
9996 For example:
9998 @itemize @bullet
9999 @item
10000 If a processor has hardware support for both single and double
10001 floating-point arithmetic, the @code{SFmode} patterns tend to be
10002 very similar to the @code{DFmode} ones.
10004 @item
10005 If a port uses @code{SImode} pointers in one configuration and
10006 @code{DImode} pointers in another, it will usually have very similar
10007 @code{SImode} and @code{DImode} patterns for manipulating pointers.
10008 @end itemize
10010 Mode iterators allow several patterns to be instantiated from one
10011 @file{.md} file template.  They can be used with any type of
10012 rtx-based construct, such as a @code{define_insn},
10013 @code{define_split}, or @code{define_peephole2}.
10015 @menu
10016 * Defining Mode Iterators:: Defining a new mode iterator.
10017 * Substitutions::           Combining mode iterators with substitutions
10018 * Examples::                Examples
10019 @end menu
10021 @node Defining Mode Iterators
10022 @subsubsection Defining Mode Iterators
10023 @findex define_mode_iterator
10025 The syntax for defining a mode iterator is:
10027 @smallexample
10028 (define_mode_iterator @var{name} [(@var{mode1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{moden} "@var{condn}")])
10029 @end smallexample
10031 This allows subsequent @file{.md} file constructs to use the mode suffix
10032 @code{:@var{name}}.  Every construct that does so will be expanded
10033 @var{n} times, once with every use of @code{:@var{name}} replaced by
10034 @code{:@var{mode1}}, once with every use replaced by @code{:@var{mode2}},
10035 and so on.  In the expansion for a particular @var{modei}, every
10036 C condition will also require that @var{condi} be true.
10038 For example:
10040 @smallexample
10041 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
10042 @end smallexample
10044 defines a new mode suffix @code{:P}.  Every construct that uses
10045 @code{:P} will be expanded twice, once with every @code{:P} replaced
10046 by @code{:SI} and once with every @code{:P} replaced by @code{:DI}.
10047 The @code{:SI} version will only apply if @code{Pmode == SImode} and
10048 the @code{:DI} version will only apply if @code{Pmode == DImode}.
10050 As with other @file{.md} conditions, an empty string is treated
10051 as ``always true''.  @code{(@var{mode} "")} can also be abbreviated
10052 to @code{@var{mode}}.  For example:
10054 @smallexample
10055 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
10056 @end smallexample
10058 means that the @code{:DI} expansion only applies if @code{TARGET_64BIT}
10059 but that the @code{:SI} expansion has no such constraint.
10061 Iterators are applied in the order they are defined.  This can be
10062 significant if two iterators are used in a construct that requires
10063 substitutions.  @xref{Substitutions}.
10065 @node Substitutions
10066 @subsubsection Substitution in Mode Iterators
10067 @findex define_mode_attr
10069 If an @file{.md} file construct uses mode iterators, each version of the
10070 construct will often need slightly different strings or modes.  For
10071 example:
10073 @itemize @bullet
10074 @item
10075 When a @code{define_expand} defines several @code{add@var{m}3} patterns
10076 (@pxref{Standard Names}), each expander will need to use the
10077 appropriate mode name for @var{m}.
10079 @item
10080 When a @code{define_insn} defines several instruction patterns,
10081 each instruction will often use a different assembler mnemonic.
10083 @item
10084 When a @code{define_insn} requires operands with different modes,
10085 using an iterator for one of the operand modes usually requires a specific
10086 mode for the other operand(s).
10087 @end itemize
10089 GCC supports such variations through a system of ``mode attributes''.
10090 There are two standard attributes: @code{mode}, which is the name of
10091 the mode in lower case, and @code{MODE}, which is the same thing in
10092 upper case.  You can define other attributes using:
10094 @smallexample
10095 (define_mode_attr @var{name} [(@var{mode1} "@var{value1}") @dots{} (@var{moden} "@var{valuen}")])
10096 @end smallexample
10098 where @var{name} is the name of the attribute and @var{valuei}
10099 is the value associated with @var{modei}.
10101 When GCC replaces some @var{:iterator} with @var{:mode}, it will scan
10102 each string and mode in the pattern for sequences of the form
10103 @code{<@var{iterator}:@var{attr}>}, where @var{attr} is the name of a
10104 mode attribute.  If the attribute is defined for @var{mode}, the whole
10105 @code{<@dots{}>} sequence will be replaced by the appropriate attribute
10106 value.
10108 For example, suppose an @file{.md} file has:
10110 @smallexample
10111 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
10112 (define_mode_attr load [(SI "lw") (DI "ld")])
10113 @end smallexample
10115 If one of the patterns that uses @code{:P} contains the string
10116 @code{"<P:load>\t%0,%1"}, the @code{SI} version of that pattern
10117 will use @code{"lw\t%0,%1"} and the @code{DI} version will use
10118 @code{"ld\t%0,%1"}.
10120 Here is an example of using an attribute for a mode:
10122 @smallexample
10123 (define_mode_iterator LONG [SI DI])
10124 (define_mode_attr SHORT [(SI "HI") (DI "SI")])
10125 (define_insn @dots{}
10126   (sign_extend:LONG (match_operand:<LONG:SHORT> @dots{})) @dots{})
10127 @end smallexample
10129 The @code{@var{iterator}:} prefix may be omitted, in which case the
10130 substitution will be attempted for every iterator expansion.
10132 @node Examples
10133 @subsubsection Mode Iterator Examples
10135 Here is an example from the MIPS port.  It defines the following
10136 modes and attributes (among others):
10138 @smallexample
10139 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
10140 (define_mode_attr d [(SI "") (DI "d")])
10141 @end smallexample
10143 and uses the following template to define both @code{subsi3}
10144 and @code{subdi3}:
10146 @smallexample
10147 (define_insn "sub<mode>3"
10148   [(set (match_operand:GPR 0 "register_operand" "=d")
10149         (minus:GPR (match_operand:GPR 1 "register_operand" "d")
10150                    (match_operand:GPR 2 "register_operand" "d")))]
10151   ""
10152   "<d>subu\t%0,%1,%2"
10153   [(set_attr "type" "arith")
10154    (set_attr "mode" "<MODE>")])
10155 @end smallexample
10157 This is exactly equivalent to:
10159 @smallexample
10160 (define_insn "subsi3"
10161   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=d")
10162         (minus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "d")
10163                   (match_operand:SI 2 "register_operand" "d")))]
10164   ""
10165   "subu\t%0,%1,%2"
10166   [(set_attr "type" "arith")
10167    (set_attr "mode" "SI")])
10169 (define_insn "subdi3"
10170   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
10171         (minus:DI (match_operand:DI 1 "register_operand" "d")
10172                   (match_operand:DI 2 "register_operand" "d")))]
10173   ""
10174   "dsubu\t%0,%1,%2"
10175   [(set_attr "type" "arith")
10176    (set_attr "mode" "DI")])
10177 @end smallexample
10179 @node Code Iterators
10180 @subsection Code Iterators
10181 @cindex code iterators in @file{.md} files
10182 @findex define_code_iterator
10183 @findex define_code_attr
10185 Code iterators operate in a similar way to mode iterators.  @xref{Mode Iterators}.
10187 The construct:
10189 @smallexample
10190 (define_code_iterator @var{name} [(@var{code1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{coden} "@var{condn}")])
10191 @end smallexample
10193 defines a pseudo rtx code @var{name} that can be instantiated as
10194 @var{codei} if condition @var{condi} is true.  Each @var{codei}
10195 must have the same rtx format.  @xref{RTL Classes}.
10197 As with mode iterators, each pattern that uses @var{name} will be
10198 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
10199 @var{code1}, once with all uses replaced by @var{code2}, and so on.
10200 @xref{Defining Mode Iterators}.
10202 It is possible to define attributes for codes as well as for modes.
10203 There are two standard code attributes: @code{code}, the name of the
10204 code in lower case, and @code{CODE}, the name of the code in upper case.
10205 Other attributes are defined using:
10207 @smallexample
10208 (define_code_attr @var{name} [(@var{code1} "@var{value1}") @dots{} (@var{coden} "@var{valuen}")])
10209 @end smallexample
10211 Here's an example of code iterators in action, taken from the MIPS port:
10213 @smallexample
10214 (define_code_iterator any_cond [unordered ordered unlt unge uneq ltgt unle ungt
10215                                 eq ne gt ge lt le gtu geu ltu leu])
10217 (define_expand "b<code>"
10218   [(set (pc)
10219         (if_then_else (any_cond:CC (cc0)
10220                                    (const_int 0))
10221                       (label_ref (match_operand 0 ""))
10222                       (pc)))]
10223   ""
10225   gen_conditional_branch (operands, <CODE>);
10226   DONE;
10228 @end smallexample
10230 This is equivalent to:
10232 @smallexample
10233 (define_expand "bunordered"
10234   [(set (pc)
10235         (if_then_else (unordered:CC (cc0)
10236                                     (const_int 0))
10237                       (label_ref (match_operand 0 ""))
10238                       (pc)))]
10239   ""
10241   gen_conditional_branch (operands, UNORDERED);
10242   DONE;
10245 (define_expand "bordered"
10246   [(set (pc)
10247         (if_then_else (ordered:CC (cc0)
10248                                   (const_int 0))
10249                       (label_ref (match_operand 0 ""))
10250                       (pc)))]
10251   ""
10253   gen_conditional_branch (operands, ORDERED);
10254   DONE;
10257 @dots{}
10258 @end smallexample
10260 @node Int Iterators
10261 @subsection Int Iterators
10262 @cindex int iterators in @file{.md} files
10263 @findex define_int_iterator
10264 @findex define_int_attr
10266 Int iterators operate in a similar way to code iterators.  @xref{Code Iterators}.
10268 The construct:
10270 @smallexample
10271 (define_int_iterator @var{name} [(@var{int1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{intn} "@var{condn}")])
10272 @end smallexample
10274 defines a pseudo integer constant @var{name} that can be instantiated as
10275 @var{inti} if condition @var{condi} is true.  Each @var{int}
10276 must have the same rtx format.  @xref{RTL Classes}. Int iterators can appear
10277 in only those rtx fields that have 'i' as the specifier. This means that
10278 each @var{int} has to be a constant defined using define_constant or
10279 define_c_enum.
10281 As with mode and code iterators, each pattern that uses @var{name} will be
10282 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
10283 @var{int1}, once with all uses replaced by @var{int2}, and so on.
10284 @xref{Defining Mode Iterators}.
10286 It is possible to define attributes for ints as well as for codes and modes.
10287 Attributes are defined using:
10289 @smallexample
10290 (define_int_attr @var{name} [(@var{int1} "@var{value1}") @dots{} (@var{intn} "@var{valuen}")])
10291 @end smallexample
10293 Here's an example of int iterators in action, taken from the ARM port:
10295 @smallexample
10296 (define_int_iterator QABSNEG [UNSPEC_VQABS UNSPEC_VQNEG])
10298 (define_int_attr absneg [(UNSPEC_VQABS "abs") (UNSPEC_VQNEG "neg")])
10300 (define_insn "neon_vq<absneg><mode>"
10301   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
10302         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
10303                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
10304                       QABSNEG))]
10305   "TARGET_NEON"
10306   "vq<absneg>.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
10307   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
10310 @end smallexample
10312 This is equivalent to:
10314 @smallexample
10315 (define_insn "neon_vqabs<mode>"
10316   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
10317         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
10318                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
10319                       UNSPEC_VQABS))]
10320   "TARGET_NEON"
10321   "vqabs.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
10322   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
10325 (define_insn "neon_vqneg<mode>"
10326   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
10327         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
10328                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
10329                       UNSPEC_VQNEG))]
10330   "TARGET_NEON"
10331   "vqneg.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
10332   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
10335 @end smallexample
10337 @node Subst Iterators
10338 @subsection Subst Iterators
10339 @cindex subst iterators in @file{.md} files
10340 @findex define_subst
10341 @findex define_subst_attr
10343 Subst iterators are special type of iterators with the following
10344 restrictions: they could not be declared explicitly, they always have
10345 only two values, and they do not have explicit dedicated name.
10346 Subst-iterators are triggered only when corresponding subst-attribute is
10347 used in RTL-pattern.
10349 Subst iterators transform templates in the following way: the templates
10350 are duplicated, the subst-attributes in these templates are replaced
10351 with the corresponding values, and a new attribute is implicitly added
10352 to the given @code{define_insn}/@code{define_expand}.  The name of the
10353 added attribute matches the name of @code{define_subst}.  Such
10354 attributes are declared implicitly, and it is not allowed to have a
10355 @code{define_attr} named as a @code{define_subst}.
10357 Each subst iterator is linked to a @code{define_subst}.  It is declared
10358 implicitly by the first appearance of the corresponding
10359 @code{define_subst_attr}, and it is not allowed to define it explicitly.
10361 Declarations of subst-attributes have the following syntax:
10363 @findex define_subst_attr
10364 @smallexample
10365 (define_subst_attr "@var{name}"
10366   "@var{subst-name}"
10367   "@var{no-subst-value}"
10368   "@var{subst-applied-value}")
10369 @end smallexample
10371 @var{name} is a string with which the given subst-attribute could be
10372 referred to.
10374 @var{subst-name} shows which @code{define_subst} should be applied to an
10375 RTL-template if the given subst-attribute is present in the
10376 RTL-template.
10378 @var{no-subst-value} is a value with which subst-attribute would be
10379 replaced in the first copy of the original RTL-template.
10381 @var{subst-applied-value} is a value with which subst-attribute would be
10382 replaced in the second copy of the original RTL-template.
10384 @end ifset