* config/xtensa/xtensa.c (xtensa_char_to_class): Delete.
[official-gcc.git] / gcc / doc / md.texi
blob6e7a55a34ec2f3bc0e2d48847ab16da7cf68d9b8
1 @c Copyright (C) 1988, 1989, 1992, 1993, 1994, 1996, 1998, 1999, 2000, 2001,
2 @c 2002, 2003, 2004, 2005, 2006 Free Software Foundation, Inc.
3 @c This is part of the GCC manual.
4 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
6 @ifset INTERNALS
7 @node Machine Desc
8 @chapter Machine Descriptions
9 @cindex machine descriptions
11 A machine description has two parts: a file of instruction patterns
12 (@file{.md} file) and a C header file of macro definitions.
14 The @file{.md} file for a target machine contains a pattern for each
15 instruction that the target machine supports (or at least each instruction
16 that is worth telling the compiler about).  It may also contain comments.
17 A semicolon causes the rest of the line to be a comment, unless the semicolon
18 is inside a quoted string.
20 See the next chapter for information on the C header file.
22 @menu
23 * Overview::            How the machine description is used.
24 * Patterns::            How to write instruction patterns.
25 * Example::             An explained example of a @code{define_insn} pattern.
26 * RTL Template::        The RTL template defines what insns match a pattern.
27 * Output Template::     The output template says how to make assembler code
28                           from such an insn.
29 * Output Statement::    For more generality, write C code to output
30                           the assembler code.
31 * Predicates::          Controlling what kinds of operands can be used
32                           for an insn.
33 * Constraints::         Fine-tuning operand selection.
34 * Standard Names::      Names mark patterns to use for code generation.
35 * Pattern Ordering::    When the order of patterns makes a difference.
36 * Dependent Patterns::  Having one pattern may make you need another.
37 * Jump Patterns::       Special considerations for patterns for jump insns.
38 * Looping Patterns::    How to define patterns for special looping insns.
39 * Insn Canonicalizations::Canonicalization of Instructions
40 * Expander Definitions::Generating a sequence of several RTL insns
41                           for a standard operation.
42 * Insn Splitting::      Splitting Instructions into Multiple Instructions.
43 * Including Patterns::      Including Patterns in Machine Descriptions.
44 * Peephole Definitions::Defining machine-specific peephole optimizations.
45 * Insn Attributes::     Specifying the value of attributes for generated insns.
46 * Conditional Execution::Generating @code{define_insn} patterns for
47                            predication.
48 * Constant Definitions::Defining symbolic constants that can be used in the
49                         md file.
50 * Macros::              Using macros to generate patterns from a template.
51 @end menu
53 @node Overview
54 @section Overview of How the Machine Description is Used
56 There are three main conversions that happen in the compiler:
58 @enumerate
60 @item
61 The front end reads the source code and builds a parse tree.
63 @item
64 The parse tree is used to generate an RTL insn list based on named
65 instruction patterns.
67 @item
68 The insn list is matched against the RTL templates to produce assembler
69 code.
71 @end enumerate
73 For the generate pass, only the names of the insns matter, from either a
74 named @code{define_insn} or a @code{define_expand}.  The compiler will
75 choose the pattern with the right name and apply the operands according
76 to the documentation later in this chapter, without regard for the RTL
77 template or operand constraints.  Note that the names the compiler looks
78 for are hard-coded in the compiler---it will ignore unnamed patterns and
79 patterns with names it doesn't know about, but if you don't provide a
80 named pattern it needs, it will abort.
82 If a @code{define_insn} is used, the template given is inserted into the
83 insn list.  If a @code{define_expand} is used, one of three things
84 happens, based on the condition logic.  The condition logic may manually
85 create new insns for the insn list, say via @code{emit_insn()}, and
86 invoke @code{DONE}.  For certain named patterns, it may invoke @code{FAIL} to tell the
87 compiler to use an alternate way of performing that task.  If it invokes
88 neither @code{DONE} nor @code{FAIL}, the template given in the pattern
89 is inserted, as if the @code{define_expand} were a @code{define_insn}.
91 Once the insn list is generated, various optimization passes convert,
92 replace, and rearrange the insns in the insn list.  This is where the
93 @code{define_split} and @code{define_peephole} patterns get used, for
94 example.
96 Finally, the insn list's RTL is matched up with the RTL templates in the
97 @code{define_insn} patterns, and those patterns are used to emit the
98 final assembly code.  For this purpose, each named @code{define_insn}
99 acts like it's unnamed, since the names are ignored.
101 @node Patterns
102 @section Everything about Instruction Patterns
103 @cindex patterns
104 @cindex instruction patterns
106 @findex define_insn
107 Each instruction pattern contains an incomplete RTL expression, with pieces
108 to be filled in later, operand constraints that restrict how the pieces can
109 be filled in, and an output pattern or C code to generate the assembler
110 output, all wrapped up in a @code{define_insn} expression.
112 A @code{define_insn} is an RTL expression containing four or five operands:
114 @enumerate
115 @item
116 An optional name.  The presence of a name indicate that this instruction
117 pattern can perform a certain standard job for the RTL-generation
118 pass of the compiler.  This pass knows certain names and will use
119 the instruction patterns with those names, if the names are defined
120 in the machine description.
122 The absence of a name is indicated by writing an empty string
123 where the name should go.  Nameless instruction patterns are never
124 used for generating RTL code, but they may permit several simpler insns
125 to be combined later on.
127 Names that are not thus known and used in RTL-generation have no
128 effect; they are equivalent to no name at all.
130 For the purpose of debugging the compiler, you may also specify a
131 name beginning with the @samp{*} character.  Such a name is used only
132 for identifying the instruction in RTL dumps; it is entirely equivalent
133 to having a nameless pattern for all other purposes.
135 @item
136 The @dfn{RTL template} (@pxref{RTL Template}) is a vector of incomplete
137 RTL expressions which show what the instruction should look like.  It is
138 incomplete because it may contain @code{match_operand},
139 @code{match_operator}, and @code{match_dup} expressions that stand for
140 operands of the instruction.
142 If the vector has only one element, that element is the template for the
143 instruction pattern.  If the vector has multiple elements, then the
144 instruction pattern is a @code{parallel} expression containing the
145 elements described.
147 @item
148 @cindex pattern conditions
149 @cindex conditions, in patterns
150 A condition.  This is a string which contains a C expression that is
151 the final test to decide whether an insn body matches this pattern.
153 @cindex named patterns and conditions
154 For a named pattern, the condition (if present) may not depend on
155 the data in the insn being matched, but only the target-machine-type
156 flags.  The compiler needs to test these conditions during
157 initialization in order to learn exactly which named instructions are
158 available in a particular run.
160 @findex operands
161 For nameless patterns, the condition is applied only when matching an
162 individual insn, and only after the insn has matched the pattern's
163 recognition template.  The insn's operands may be found in the vector
164 @code{operands}.  For an insn where the condition has once matched, it
165 can't be used to control register allocation, for example by excluding
166 certain hard registers or hard register combinations.
168 @item
169 The @dfn{output template}: a string that says how to output matching
170 insns as assembler code.  @samp{%} in this string specifies where
171 to substitute the value of an operand.  @xref{Output Template}.
173 When simple substitution isn't general enough, you can specify a piece
174 of C code to compute the output.  @xref{Output Statement}.
176 @item
177 Optionally, a vector containing the values of attributes for insns matching
178 this pattern.  @xref{Insn Attributes}.
179 @end enumerate
181 @node Example
182 @section Example of @code{define_insn}
183 @cindex @code{define_insn} example
185 Here is an actual example of an instruction pattern, for the 68000/68020.
187 @smallexample
188 (define_insn "tstsi"
189   [(set (cc0)
190         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
191   ""
192   "*
194   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
195     return \"tstl %0\";
196   return \"cmpl #0,%0\";
197 @}")
198 @end smallexample
200 @noindent
201 This can also be written using braced strings:
203 @smallexample
204 (define_insn "tstsi"
205   [(set (cc0)
206         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
207   ""
209   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
210     return "tstl %0";
211   return "cmpl #0,%0";
213 @end smallexample
215 This is an instruction that sets the condition codes based on the value of
216 a general operand.  It has no condition, so any insn whose RTL description
217 has the form shown may be handled according to this pattern.  The name
218 @samp{tstsi} means ``test a @code{SImode} value'' and tells the RTL generation
219 pass that, when it is necessary to test such a value, an insn to do so
220 can be constructed using this pattern.
222 The output control string is a piece of C code which chooses which
223 output template to return based on the kind of operand and the specific
224 type of CPU for which code is being generated.
226 @samp{"rm"} is an operand constraint.  Its meaning is explained below.
228 @node RTL Template
229 @section RTL Template
230 @cindex RTL insn template
231 @cindex generating insns
232 @cindex insns, generating
233 @cindex recognizing insns
234 @cindex insns, recognizing
236 The RTL template is used to define which insns match the particular pattern
237 and how to find their operands.  For named patterns, the RTL template also
238 says how to construct an insn from specified operands.
240 Construction involves substituting specified operands into a copy of the
241 template.  Matching involves determining the values that serve as the
242 operands in the insn being matched.  Both of these activities are
243 controlled by special expression types that direct matching and
244 substitution of the operands.
246 @table @code
247 @findex match_operand
248 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{predicate} @var{constraint})
249 This expression is a placeholder for operand number @var{n} of
250 the insn.  When constructing an insn, operand number @var{n}
251 will be substituted at this point.  When matching an insn, whatever
252 appears at this position in the insn will be taken as operand
253 number @var{n}; but it must satisfy @var{predicate} or this instruction
254 pattern will not match at all.
256 Operand numbers must be chosen consecutively counting from zero in
257 each instruction pattern.  There may be only one @code{match_operand}
258 expression in the pattern for each operand number.  Usually operands
259 are numbered in the order of appearance in @code{match_operand}
260 expressions.  In the case of a @code{define_expand}, any operand numbers
261 used only in @code{match_dup} expressions have higher values than all
262 other operand numbers.
264 @var{predicate} is a string that is the name of a function that
265 accepts two arguments, an expression and a machine mode.
266 @xref{Predicates}.  During matching, the function will be called with
267 the putative operand as the expression and @var{m} as the mode
268 argument (if @var{m} is not specified, @code{VOIDmode} will be used,
269 which normally causes @var{predicate} to accept any mode).  If it
270 returns zero, this instruction pattern fails to match.
271 @var{predicate} may be an empty string; then it means no test is to be
272 done on the operand, so anything which occurs in this position is
273 valid.
275 Most of the time, @var{predicate} will reject modes other than @var{m}---but
276 not always.  For example, the predicate @code{address_operand} uses
277 @var{m} as the mode of memory ref that the address should be valid for.
278 Many predicates accept @code{const_int} nodes even though their mode is
279 @code{VOIDmode}.
281 @var{constraint} controls reloading and the choice of the best register
282 class to use for a value, as explained later (@pxref{Constraints}).
283 If the constraint would be an empty string, it can be omitted.
285 People are often unclear on the difference between the constraint and the
286 predicate.  The predicate helps decide whether a given insn matches the
287 pattern.  The constraint plays no role in this decision; instead, it
288 controls various decisions in the case of an insn which does match.
290 @findex match_scratch
291 @item (match_scratch:@var{m} @var{n} @var{constraint})
292 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}
293 and indicates that operand must be a @code{scratch} or @code{reg}
294 expression.
296 When matching patterns, this is equivalent to
298 @smallexample
299 (match_operand:@var{m} @var{n} "scratch_operand" @var{pred})
300 @end smallexample
302 but, when generating RTL, it produces a (@code{scratch}:@var{m})
303 expression.
305 If the last few expressions in a @code{parallel} are @code{clobber}
306 expressions whose operands are either a hard register or
307 @code{match_scratch}, the combiner can add or delete them when
308 necessary.  @xref{Side Effects}.
310 @findex match_dup
311 @item (match_dup @var{n})
312 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}.
313 It is used when the operand needs to appear more than once in the
314 insn.
316 In construction, @code{match_dup} acts just like @code{match_operand}:
317 the operand is substituted into the insn being constructed.  But in
318 matching, @code{match_dup} behaves differently.  It assumes that operand
319 number @var{n} has already been determined by a @code{match_operand}
320 appearing earlier in the recognition template, and it matches only an
321 identical-looking expression.
323 Note that @code{match_dup} should not be used to tell the compiler that
324 a particular register is being used for two operands (example:
325 @code{add} that adds one register to another; the second register is
326 both an input operand and the output operand).  Use a matching
327 constraint (@pxref{Simple Constraints}) for those.  @code{match_dup} is for the cases where one
328 operand is used in two places in the template, such as an instruction
329 that computes both a quotient and a remainder, where the opcode takes
330 two input operands but the RTL template has to refer to each of those
331 twice; once for the quotient pattern and once for the remainder pattern.
333 @findex match_operator
334 @item (match_operator:@var{m} @var{n} @var{predicate} [@var{operands}@dots{}])
335 This pattern is a kind of placeholder for a variable RTL expression
336 code.
338 When constructing an insn, it stands for an RTL expression whose
339 expression code is taken from that of operand @var{n}, and whose
340 operands are constructed from the patterns @var{operands}.
342 When matching an expression, it matches an expression if the function
343 @var{predicate} returns nonzero on that expression @emph{and} the
344 patterns @var{operands} match the operands of the expression.
346 Suppose that the function @code{commutative_operator} is defined as
347 follows, to match any expression whose operator is one of the
348 commutative arithmetic operators of RTL and whose mode is @var{mode}:
350 @smallexample
352 commutative_integer_operator (x, mode)
353      rtx x;
354      enum machine_mode mode;
356   enum rtx_code code = GET_CODE (x);
357   if (GET_MODE (x) != mode)
358     return 0;
359   return (GET_RTX_CLASS (code) == RTX_COMM_ARITH
360           || code == EQ || code == NE);
362 @end smallexample
364 Then the following pattern will match any RTL expression consisting
365 of a commutative operator applied to two general operands:
367 @smallexample
368 (match_operator:SI 3 "commutative_operator"
369   [(match_operand:SI 1 "general_operand" "g")
370    (match_operand:SI 2 "general_operand" "g")])
371 @end smallexample
373 Here the vector @code{[@var{operands}@dots{}]} contains two patterns
374 because the expressions to be matched all contain two operands.
376 When this pattern does match, the two operands of the commutative
377 operator are recorded as operands 1 and 2 of the insn.  (This is done
378 by the two instances of @code{match_operand}.)  Operand 3 of the insn
379 will be the entire commutative expression: use @code{GET_CODE
380 (operands[3])} to see which commutative operator was used.
382 The machine mode @var{m} of @code{match_operator} works like that of
383 @code{match_operand}: it is passed as the second argument to the
384 predicate function, and that function is solely responsible for
385 deciding whether the expression to be matched ``has'' that mode.
387 When constructing an insn, argument 3 of the gen-function will specify
388 the operation (i.e.@: the expression code) for the expression to be
389 made.  It should be an RTL expression, whose expression code is copied
390 into a new expression whose operands are arguments 1 and 2 of the
391 gen-function.  The subexpressions of argument 3 are not used;
392 only its expression code matters.
394 When @code{match_operator} is used in a pattern for matching an insn,
395 it usually best if the operand number of the @code{match_operator}
396 is higher than that of the actual operands of the insn.  This improves
397 register allocation because the register allocator often looks at
398 operands 1 and 2 of insns to see if it can do register tying.
400 There is no way to specify constraints in @code{match_operator}.  The
401 operand of the insn which corresponds to the @code{match_operator}
402 never has any constraints because it is never reloaded as a whole.
403 However, if parts of its @var{operands} are matched by
404 @code{match_operand} patterns, those parts may have constraints of
405 their own.
407 @findex match_op_dup
408 @item (match_op_dup:@var{m} @var{n}[@var{operands}@dots{}])
409 Like @code{match_dup}, except that it applies to operators instead of
410 operands.  When constructing an insn, operand number @var{n} will be
411 substituted at this point.  But in matching, @code{match_op_dup} behaves
412 differently.  It assumes that operand number @var{n} has already been
413 determined by a @code{match_operator} appearing earlier in the
414 recognition template, and it matches only an identical-looking
415 expression.
417 @findex match_parallel
418 @item (match_parallel @var{n} @var{predicate} [@var{subpat}@dots{}])
419 This pattern is a placeholder for an insn that consists of a
420 @code{parallel} expression with a variable number of elements.  This
421 expression should only appear at the top level of an insn pattern.
423 When constructing an insn, operand number @var{n} will be substituted at
424 this point.  When matching an insn, it matches if the body of the insn
425 is a @code{parallel} expression with at least as many elements as the
426 vector of @var{subpat} expressions in the @code{match_parallel}, if each
427 @var{subpat} matches the corresponding element of the @code{parallel},
428 @emph{and} the function @var{predicate} returns nonzero on the
429 @code{parallel} that is the body of the insn.  It is the responsibility
430 of the predicate to validate elements of the @code{parallel} beyond
431 those listed in the @code{match_parallel}.
433 A typical use of @code{match_parallel} is to match load and store
434 multiple expressions, which can contain a variable number of elements
435 in a @code{parallel}.  For example,
437 @smallexample
438 (define_insn ""
439   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
440      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
441            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
442       (use (reg:SI 179))
443       (clobber (reg:SI 179))])]
444   ""
445   "loadm 0,0,%1,%2")
446 @end smallexample
448 This example comes from @file{a29k.md}.  The function
449 @code{load_multiple_operation} is defined in @file{a29k.c} and checks
450 that subsequent elements in the @code{parallel} are the same as the
451 @code{set} in the pattern, except that they are referencing subsequent
452 registers and memory locations.
454 An insn that matches this pattern might look like:
456 @smallexample
457 (parallel
458  [(set (reg:SI 20) (mem:SI (reg:SI 100)))
459   (use (reg:SI 179))
460   (clobber (reg:SI 179))
461   (set (reg:SI 21)
462        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
463                         (const_int 4))))
464   (set (reg:SI 22)
465        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
466                         (const_int 8))))])
467 @end smallexample
469 @findex match_par_dup
470 @item (match_par_dup @var{n} [@var{subpat}@dots{}])
471 Like @code{match_op_dup}, but for @code{match_parallel} instead of
472 @code{match_operator}.
474 @end table
476 @node Output Template
477 @section Output Templates and Operand Substitution
478 @cindex output templates
479 @cindex operand substitution
481 @cindex @samp{%} in template
482 @cindex percent sign
483 The @dfn{output template} is a string which specifies how to output the
484 assembler code for an instruction pattern.  Most of the template is a
485 fixed string which is output literally.  The character @samp{%} is used
486 to specify where to substitute an operand; it can also be used to
487 identify places where different variants of the assembler require
488 different syntax.
490 In the simplest case, a @samp{%} followed by a digit @var{n} says to output
491 operand @var{n} at that point in the string.
493 @samp{%} followed by a letter and a digit says to output an operand in an
494 alternate fashion.  Four letters have standard, built-in meanings described
495 below.  The machine description macro @code{PRINT_OPERAND} can define
496 additional letters with nonstandard meanings.
498 @samp{%c@var{digit}} can be used to substitute an operand that is a
499 constant value without the syntax that normally indicates an immediate
500 operand.
502 @samp{%n@var{digit}} is like @samp{%c@var{digit}} except that the value of
503 the constant is negated before printing.
505 @samp{%a@var{digit}} can be used to substitute an operand as if it were a
506 memory reference, with the actual operand treated as the address.  This may
507 be useful when outputting a ``load address'' instruction, because often the
508 assembler syntax for such an instruction requires you to write the operand
509 as if it were a memory reference.
511 @samp{%l@var{digit}} is used to substitute a @code{label_ref} into a jump
512 instruction.
514 @samp{%=} outputs a number which is unique to each instruction in the
515 entire compilation.  This is useful for making local labels to be
516 referred to more than once in a single template that generates multiple
517 assembler instructions.
519 @samp{%} followed by a punctuation character specifies a substitution that
520 does not use an operand.  Only one case is standard: @samp{%%} outputs a
521 @samp{%} into the assembler code.  Other nonstandard cases can be
522 defined in the @code{PRINT_OPERAND} macro.  You must also define
523 which punctuation characters are valid with the
524 @code{PRINT_OPERAND_PUNCT_VALID_P} macro.
526 @cindex \
527 @cindex backslash
528 The template may generate multiple assembler instructions.  Write the text
529 for the instructions, with @samp{\;} between them.
531 @cindex matching operands
532 When the RTL contains two operands which are required by constraint to match
533 each other, the output template must refer only to the lower-numbered operand.
534 Matching operands are not always identical, and the rest of the compiler
535 arranges to put the proper RTL expression for printing into the lower-numbered
536 operand.
538 One use of nonstandard letters or punctuation following @samp{%} is to
539 distinguish between different assembler languages for the same machine; for
540 example, Motorola syntax versus MIT syntax for the 68000.  Motorola syntax
541 requires periods in most opcode names, while MIT syntax does not.  For
542 example, the opcode @samp{movel} in MIT syntax is @samp{move.l} in Motorola
543 syntax.  The same file of patterns is used for both kinds of output syntax,
544 but the character sequence @samp{%.} is used in each place where Motorola
545 syntax wants a period.  The @code{PRINT_OPERAND} macro for Motorola syntax
546 defines the sequence to output a period; the macro for MIT syntax defines
547 it to do nothing.
549 @cindex @code{#} in template
550 As a special case, a template consisting of the single character @code{#}
551 instructs the compiler to first split the insn, and then output the
552 resulting instructions separately.  This helps eliminate redundancy in the
553 output templates.   If you have a @code{define_insn} that needs to emit
554 multiple assembler instructions, and there is an matching @code{define_split}
555 already defined, then you can simply use @code{#} as the output template
556 instead of writing an output template that emits the multiple assembler
557 instructions.
559 If the macro @code{ASSEMBLER_DIALECT} is defined, you can use construct
560 of the form @samp{@{option0|option1|option2@}} in the templates.  These
561 describe multiple variants of assembler language syntax.
562 @xref{Instruction Output}.
564 @node Output Statement
565 @section C Statements for Assembler Output
566 @cindex output statements
567 @cindex C statements for assembler output
568 @cindex generating assembler output
570 Often a single fixed template string cannot produce correct and efficient
571 assembler code for all the cases that are recognized by a single
572 instruction pattern.  For example, the opcodes may depend on the kinds of
573 operands; or some unfortunate combinations of operands may require extra
574 machine instructions.
576 If the output control string starts with a @samp{@@}, then it is actually
577 a series of templates, each on a separate line.  (Blank lines and
578 leading spaces and tabs are ignored.)  The templates correspond to the
579 pattern's constraint alternatives (@pxref{Multi-Alternative}).  For example,
580 if a target machine has a two-address add instruction @samp{addr} to add
581 into a register and another @samp{addm} to add a register to memory, you
582 might write this pattern:
584 @smallexample
585 (define_insn "addsi3"
586   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
587         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0,0")
588                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "g,r")))]
589   ""
590   "@@
591    addr %2,%0
592    addm %2,%0")
593 @end smallexample
595 @cindex @code{*} in template
596 @cindex asterisk in template
597 If the output control string starts with a @samp{*}, then it is not an
598 output template but rather a piece of C program that should compute a
599 template.  It should execute a @code{return} statement to return the
600 template-string you want.  Most such templates use C string literals, which
601 require doublequote characters to delimit them.  To include these
602 doublequote characters in the string, prefix each one with @samp{\}.
604 If the output control string is written as a brace block instead of a
605 double-quoted string, it is automatically assumed to be C code.  In that
606 case, it is not necessary to put in a leading asterisk, or to escape the
607 doublequotes surrounding C string literals.
609 The operands may be found in the array @code{operands}, whose C data type
610 is @code{rtx []}.
612 It is very common to select different ways of generating assembler code
613 based on whether an immediate operand is within a certain range.  Be
614 careful when doing this, because the result of @code{INTVAL} is an
615 integer on the host machine.  If the host machine has more bits in an
616 @code{int} than the target machine has in the mode in which the constant
617 will be used, then some of the bits you get from @code{INTVAL} will be
618 superfluous.  For proper results, you must carefully disregard the
619 values of those bits.
621 @findex output_asm_insn
622 It is possible to output an assembler instruction and then go on to output
623 or compute more of them, using the subroutine @code{output_asm_insn}.  This
624 receives two arguments: a template-string and a vector of operands.  The
625 vector may be @code{operands}, or it may be another array of @code{rtx}
626 that you declare locally and initialize yourself.
628 @findex which_alternative
629 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
630 the appearance of the assembler code is determined mostly by which alternative
631 was matched.  When this is so, the C code can test the variable
632 @code{which_alternative}, which is the ordinal number of the alternative
633 that was actually satisfied (0 for the first, 1 for the second alternative,
634 etc.).
636 For example, suppose there are two opcodes for storing zero, @samp{clrreg}
637 for registers and @samp{clrmem} for memory locations.  Here is how
638 a pattern could use @code{which_alternative} to choose between them:
640 @smallexample
641 (define_insn ""
642   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
643         (const_int 0))]
644   ""
645   @{
646   return (which_alternative == 0
647           ? "clrreg %0" : "clrmem %0");
648   @})
649 @end smallexample
651 The example above, where the assembler code to generate was
652 @emph{solely} determined by the alternative, could also have been specified
653 as follows, having the output control string start with a @samp{@@}:
655 @smallexample
656 @group
657 (define_insn ""
658   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
659         (const_int 0))]
660   ""
661   "@@
662    clrreg %0
663    clrmem %0")
664 @end group
665 @end smallexample
667 @node Predicates
668 @section Predicates
669 @cindex predicates
670 @cindex operand predicates
671 @cindex operator predicates
673 A predicate determines whether a @code{match_operand} or
674 @code{match_operator} expression matches, and therefore whether the
675 surrounding instruction pattern will be used for that combination of
676 operands.  GCC has a number of machine-independent predicates, and you
677 can define machine-specific predicates as needed.  By convention,
678 predicates used with @code{match_operand} have names that end in
679 @samp{_operand}, and those used with @code{match_operator} have names
680 that end in @samp{_operator}.
682 All predicates are Boolean functions (in the mathematical sense) of
683 two arguments: the RTL expression that is being considered at that
684 position in the instruction pattern, and the machine mode that the
685 @code{match_operand} or @code{match_operator} specifies.  In this
686 section, the first argument is called @var{op} and the second argument
687 @var{mode}.  Predicates can be called from C as ordinary two-argument
688 functions; this can be useful in output templates or other
689 machine-specific code.
691 Operand predicates can allow operands that are not actually acceptable
692 to the hardware, as long as the constraints give reload the ability to
693 fix them up (@pxref{Constraints}).  However, GCC will usually generate
694 better code if the predicates specify the requirements of the machine
695 instructions as closely as possible.  Reload cannot fix up operands
696 that must be constants (``immediate operands''); you must use a
697 predicate that allows only constants, or else enforce the requirement
698 in the extra condition.
700 @cindex predicates and machine modes
701 @cindex normal predicates
702 @cindex special predicates
703 Most predicates handle their @var{mode} argument in a uniform manner.
704 If @var{mode} is @code{VOIDmode} (unspecified), then @var{op} can have
705 any mode.  If @var{mode} is anything else, then @var{op} must have the
706 same mode, unless @var{op} is a @code{CONST_INT} or integer
707 @code{CONST_DOUBLE}.  These RTL expressions always have
708 @code{VOIDmode}, so it would be counterproductive to check that their
709 mode matches.  Instead, predicates that accept @code{CONST_INT} and/or
710 integer @code{CONST_DOUBLE} check that the value stored in the
711 constant will fit in the requested mode.
713 Predicates with this behavior are called @dfn{normal}.
714 @command{genrecog} can optimize the instruction recognizer based on
715 knowledge of how normal predicates treat modes.  It can also diagnose
716 certain kinds of common errors in the use of normal predicates; for
717 instance, it is almost always an error to use a normal predicate
718 without specifying a mode.
720 Predicates that do something different with their @var{mode} argument
721 are called @dfn{special}.  The generic predicates
722 @code{address_operand} and @code{pmode_register_operand} are special
723 predicates.  @command{genrecog} does not do any optimizations or
724 diagnosis when special predicates are used.
726 @menu
727 * Machine-Independent Predicates::  Predicates available to all back ends.
728 * Defining Predicates::             How to write machine-specific predicate
729                                     functions.
730 @end menu
732 @node Machine-Independent Predicates
733 @subsection Machine-Independent Predicates
734 @cindex machine-independent predicates
735 @cindex generic predicates
737 These are the generic predicates available to all back ends.  They are
738 defined in @file{recog.c}.  The first category of predicates allow
739 only constant, or @dfn{immediate}, operands.
741 @defun immediate_operand
742 This predicate allows any sort of constant that fits in @var{mode}.
743 It is an appropriate choice for instructions that take operands that
744 must be constant.
745 @end defun
747 @defun const_int_operand
748 This predicate allows any @code{CONST_INT} expression that fits in
749 @var{mode}.  It is an appropriate choice for an immediate operand that
750 does not allow a symbol or label.
751 @end defun
753 @defun const_double_operand
754 This predicate accepts any @code{CONST_DOUBLE} expression that has
755 exactly @var{mode}.  If @var{mode} is @code{VOIDmode}, it will also
756 accept @code{CONST_INT}.  It is intended for immediate floating point
757 constants.
758 @end defun
760 @noindent
761 The second category of predicates allow only some kind of machine
762 register.
764 @defun register_operand
765 This predicate allows any @code{REG} or @code{SUBREG} expression that
766 is valid for @var{mode}.  It is often suitable for arithmetic
767 instruction operands on a RISC machine.
768 @end defun
770 @defun pmode_register_operand
771 This is a slight variant on @code{register_operand} which works around
772 a limitation in the machine-description reader.
774 @smallexample
775 (match_operand @var{n} "pmode_register_operand" @var{constraint})
776 @end smallexample
778 @noindent
779 means exactly what
781 @smallexample
782 (match_operand:P @var{n} "register_operand" @var{constraint})
783 @end smallexample
785 @noindent
786 would mean, if the machine-description reader accepted @samp{:P}
787 mode suffixes.  Unfortunately, it cannot, because @code{Pmode} is an
788 alias for some other mode, and might vary with machine-specific
789 options.  @xref{Misc}.
790 @end defun
792 @defun scratch_operand
793 This predicate allows hard registers and @code{SCRATCH} expressions,
794 but not pseudo-registers.  It is used internally by @code{match_scratch};
795 it should not be used directly.
796 @end defun
798 @noindent
799 The third category of predicates allow only some kind of memory reference.
801 @defun memory_operand
802 This predicate allows any valid reference to a quantity of mode
803 @var{mode} in memory, as determined by the weak form of
804 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS} (@pxref{Addressing Modes}).
805 @end defun
807 @defun address_operand
808 This predicate is a little unusual; it allows any operand that is a
809 valid expression for the @emph{address} of a quantity of mode
810 @var{mode}, again determined by the weak form of
811 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS}.  To first order, if
812 @samp{@w{(mem:@var{mode} (@var{exp}))}} is acceptable to
813 @code{memory_operand}, then @var{exp} is acceptable to
814 @code{address_operand}.  Note that @var{exp} does not necessarily have
815 the mode @var{mode}.
816 @end defun
818 @defun indirect_operand
819 This is a stricter form of @code{memory_operand} which allows only
820 memory references with a @code{general_operand} as the address
821 expression.  New uses of this predicate are discouraged, because
822 @code{general_operand} is very permissive, so it's hard to tell what
823 an @code{indirect_operand} does or does not allow.  If a target has
824 different requirements for memory operands for different instructions,
825 it is better to define target-specific predicates which enforce the
826 hardware's requirements explicitly.
827 @end defun
829 @defun push_operand
830 This predicate allows a memory reference suitable for pushing a value
831 onto the stack.  This will be a @code{MEM} which refers to
832 @code{stack_pointer_rtx}, with a side-effect in its address expression
833 (@pxref{Incdec}); which one is determined by the
834 @code{STACK_PUSH_CODE} macro (@pxref{Frame Layout}).
835 @end defun
837 @defun pop_operand
838 This predicate allows a memory reference suitable for popping a value
839 off the stack.  Again, this will be a @code{MEM} referring to
840 @code{stack_pointer_rtx}, with a side-effect in its address
841 expression.  However, this time @code{STACK_POP_CODE} is expected.
842 @end defun
844 @noindent
845 The fourth category of predicates allow some combination of the above
846 operands.
848 @defun nonmemory_operand
849 This predicate allows any immediate or register operand valid for @var{mode}.
850 @end defun
852 @defun nonimmediate_operand
853 This predicate allows any register or memory operand valid for @var{mode}.
854 @end defun
856 @defun general_operand
857 This predicate allows any immediate, register, or memory operand
858 valid for @var{mode}.
859 @end defun
861 @noindent
862 Finally, there is one generic operator predicate.
864 @defun comparison_operator
865 This predicate matches any expression which performs an arithmetic
866 comparison in @var{mode}; that is, @code{COMPARISON_P} is true for the
867 expression code.
868 @end defun
870 @node Defining Predicates
871 @subsection Defining Machine-Specific Predicates
872 @cindex defining predicates
873 @findex define_predicate
874 @findex define_special_predicate
876 Many machines have requirements for their operands that cannot be
877 expressed precisely using the generic predicates.  You can define
878 additional predicates using @code{define_predicate} and
879 @code{define_special_predicate} expressions.  These expressions have
880 three operands:
882 @itemize @bullet
883 @item
884 The name of the predicate, as it will be referred to in
885 @code{match_operand} or @code{match_operator} expressions.
887 @item
888 An RTL expression which evaluates to true if the predicate allows the
889 operand @var{op}, false if it does not.  This expression can only use
890 the following RTL codes:
892 @table @code
893 @item MATCH_OPERAND
894 When written inside a predicate expression, a @code{MATCH_OPERAND}
895 expression evaluates to true if the predicate it names would allow
896 @var{op}.  The operand number and constraint are ignored.  Due to
897 limitations in @command{genrecog}, you can only refer to generic
898 predicates and predicates that have already been defined.
900 @item MATCH_CODE
901 This expression evaluates to true if @var{op} or a specified
902 subexpression of @var{op} has one of a given list of RTX codes.
904 The first operand of this expression is a string constant containing a
905 comma-separated list of RTX code names (in lower case).  These are the
906 codes for which the @code{MATCH_CODE} will be true.
908 The second operand is a string constant which indicates what
909 subexpression of @var{op} to examine.  If it is absent or the empty
910 string, @var{op} itself is examined.  Otherwise, the string constant
911 must be a sequence of digits and/or lowercase letters.  Each character
912 indicates a subexpression to extract from the current expression; for
913 the first character this is @var{op}, for the second and subsequent
914 characters it is the result of the previous character.  A digit
915 @var{n} extracts @samp{@w{XEXP (@var{e}, @var{n})}}; a letter @var{l}
916 extracts @samp{@w{XVECEXP (@var{e}, 0, @var{n})}} where @var{n} is the
917 alphabetic ordinal of @var{l} (0 for `a', 1 for 'b', and so on).  The
918 @code{MATCH_CODE} then examines the RTX code of the subexpression
919 extracted by the complete string.  It is not possible to extract
920 components of an @code{rtvec} that is not at position 0 within its RTX
921 object.
923 @item MATCH_TEST
924 This expression has one operand, a string constant containing a C
925 expression.  The predicate's arguments, @var{op} and @var{mode}, are
926 available with those names in the C expression.  The @code{MATCH_TEST}
927 evaluates to true if the C expression evaluates to a nonzero value.
928 @code{MATCH_TEST} expressions must not have side effects.
930 @item  AND
931 @itemx IOR
932 @itemx NOT
933 @itemx IF_THEN_ELSE
934 The basic @samp{MATCH_} expressions can be combined using these
935 logical operators, which have the semantics of the C operators
936 @samp{&&}, @samp{||}, @samp{!}, and @samp{@w{? :}} respectively.  As
937 in Common Lisp, you may give an @code{AND} or @code{IOR} expression an
938 arbitrary number of arguments; this has exactly the same effect as
939 writing a chain of two-argument @code{AND} or @code{IOR} expressions.
940 @end table
942 @item
943 An optional block of C code, which should execute
944 @samp{@w{return true}} if the predicate is found to match and
945 @samp{@w{return false}} if it does not.  It must not have any side
946 effects.  The predicate arguments, @var{op} and @var{mode}, are
947 available with those names.
949 If a code block is present in a predicate definition, then the RTL
950 expression must evaluate to true @emph{and} the code block must
951 execute @samp{@w{return true}} for the predicate to allow the operand.
952 The RTL expression is evaluated first; do not re-check anything in the
953 code block that was checked in the RTL expression.
954 @end itemize
956 The program @command{genrecog} scans @code{define_predicate} and
957 @code{define_special_predicate} expressions to determine which RTX
958 codes are possibly allowed.  You should always make this explicit in
959 the RTL predicate expression, using @code{MATCH_OPERAND} and
960 @code{MATCH_CODE}.
962 Here is an example of a simple predicate definition, from the IA64
963 machine description:
965 @smallexample
966 @group
967 ;; @r{True if @var{op} is a @code{SYMBOL_REF} which refers to the sdata section.}
968 (define_predicate "small_addr_symbolic_operand"
969   (and (match_code "symbol_ref")
970        (match_test "SYMBOL_REF_SMALL_ADDR_P (op)")))
971 @end group
972 @end smallexample
974 @noindent
975 And here is another, showing the use of the C block.
977 @smallexample
978 @group
979 ;; @r{True if @var{op} is a register operand that is (or could be) a GR reg.}
980 (define_predicate "gr_register_operand"
981   (match_operand 0 "register_operand")
983   unsigned int regno;
984   if (GET_CODE (op) == SUBREG)
985     op = SUBREG_REG (op);
987   regno = REGNO (op);
988   return (regno >= FIRST_PSEUDO_REGISTER || GENERAL_REGNO_P (regno));
990 @end group
991 @end smallexample
993 Predicates written with @code{define_predicate} automatically include
994 a test that @var{mode} is @code{VOIDmode}, or @var{op} has the same
995 mode as @var{mode}, or @var{op} is a @code{CONST_INT} or
996 @code{CONST_DOUBLE}.  They do @emph{not} check specifically for
997 integer @code{CONST_DOUBLE}, nor do they test that the value of either
998 kind of constant fits in the requested mode.  This is because
999 target-specific predicates that take constants usually have to do more
1000 stringent value checks anyway.  If you need the exact same treatment
1001 of @code{CONST_INT} or @code{CONST_DOUBLE} that the generic predicates
1002 provide, use a @code{MATCH_OPERAND} subexpression to call
1003 @code{const_int_operand}, @code{const_double_operand}, or
1004 @code{immediate_operand}.
1006 Predicates written with @code{define_special_predicate} do not get any
1007 automatic mode checks, and are treated as having special mode handling
1008 by @command{genrecog}.
1010 The program @command{genpreds} is responsible for generating code to
1011 test predicates.  It also writes a header file containing function
1012 declarations for all machine-specific predicates.  It is not necessary
1013 to declare these predicates in @file{@var{cpu}-protos.h}.
1014 @end ifset
1016 @c Most of this node appears by itself (in a different place) even
1017 @c when the INTERNALS flag is clear.  Passages that require the internals
1018 @c manual's context are conditionalized to appear only in the internals manual.
1019 @ifset INTERNALS
1020 @node Constraints
1021 @section Operand Constraints
1022 @cindex operand constraints
1023 @cindex constraints
1025 Each @code{match_operand} in an instruction pattern can specify
1026 constraints for the operands allowed.  The constraints allow you to
1027 fine-tune matching within the set of operands allowed by the
1028 predicate.
1030 @end ifset
1031 @ifclear INTERNALS
1032 @node Constraints
1033 @section Constraints for @code{asm} Operands
1034 @cindex operand constraints, @code{asm}
1035 @cindex constraints, @code{asm}
1036 @cindex @code{asm} constraints
1038 Here are specific details on what constraint letters you can use with
1039 @code{asm} operands.
1040 @end ifclear
1041 Constraints can say whether
1042 an operand may be in a register, and which kinds of register; whether the
1043 operand can be a memory reference, and which kinds of address; whether the
1044 operand may be an immediate constant, and which possible values it may
1045 have.  Constraints can also require two operands to match.
1047 @ifset INTERNALS
1048 @menu
1049 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1050 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1051 * Class Preferences::   Constraints guide which hard register to put things in.
1052 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1053 * Machine Constraints:: Existing constraints for some particular machines.
1054 * Define Constraints::  How to define machine-specific constraints.
1055 * C Constraint Interface:: How to test constraints from C code.
1056 @end menu
1057 @end ifset
1059 @ifclear INTERNALS
1060 @menu
1061 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1062 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1063 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1064 * Machine Constraints:: Special constraints for some particular machines.
1065 @end menu
1066 @end ifclear
1068 @node Simple Constraints
1069 @subsection Simple Constraints
1070 @cindex simple constraints
1072 The simplest kind of constraint is a string full of letters, each of
1073 which describes one kind of operand that is permitted.  Here are
1074 the letters that are allowed:
1076 @table @asis
1077 @item whitespace
1078 Whitespace characters are ignored and can be inserted at any position
1079 except the first.  This enables each alternative for different operands to
1080 be visually aligned in the machine description even if they have different
1081 number of constraints and modifiers.
1083 @cindex @samp{m} in constraint
1084 @cindex memory references in constraints
1085 @item @samp{m}
1086 A memory operand is allowed, with any kind of address that the machine
1087 supports in general.
1089 @cindex offsettable address
1090 @cindex @samp{o} in constraint
1091 @item @samp{o}
1092 A memory operand is allowed, but only if the address is
1093 @dfn{offsettable}.  This means that adding a small integer (actually,
1094 the width in bytes of the operand, as determined by its machine mode)
1095 may be added to the address and the result is also a valid memory
1096 address.
1098 @cindex autoincrement/decrement addressing
1099 For example, an address which is constant is offsettable; so is an
1100 address that is the sum of a register and a constant (as long as a
1101 slightly larger constant is also within the range of address-offsets
1102 supported by the machine); but an autoincrement or autodecrement
1103 address is not offsettable.  More complicated indirect/indexed
1104 addresses may or may not be offsettable depending on the other
1105 addressing modes that the machine supports.
1107 Note that in an output operand which can be matched by another
1108 operand, the constraint letter @samp{o} is valid only when accompanied
1109 by both @samp{<} (if the target machine has predecrement addressing)
1110 and @samp{>} (if the target machine has preincrement addressing).
1112 @cindex @samp{V} in constraint
1113 @item @samp{V}
1114 A memory operand that is not offsettable.  In other words, anything that
1115 would fit the @samp{m} constraint but not the @samp{o} constraint.
1117 @cindex @samp{<} in constraint
1118 @item @samp{<}
1119 A memory operand with autodecrement addressing (either predecrement or
1120 postdecrement) is allowed.
1122 @cindex @samp{>} in constraint
1123 @item @samp{>}
1124 A memory operand with autoincrement addressing (either preincrement or
1125 postincrement) is allowed.
1127 @cindex @samp{r} in constraint
1128 @cindex registers in constraints
1129 @item @samp{r}
1130 A register operand is allowed provided that it is in a general
1131 register.
1133 @cindex constants in constraints
1134 @cindex @samp{i} in constraint
1135 @item @samp{i}
1136 An immediate integer operand (one with constant value) is allowed.
1137 This includes symbolic constants whose values will be known only at
1138 assembly time or later.
1140 @cindex @samp{n} in constraint
1141 @item @samp{n}
1142 An immediate integer operand with a known numeric value is allowed.
1143 Many systems cannot support assembly-time constants for operands less
1144 than a word wide.  Constraints for these operands should use @samp{n}
1145 rather than @samp{i}.
1147 @cindex @samp{I} in constraint
1148 @item @samp{I}, @samp{J}, @samp{K}, @dots{} @samp{P}
1149 Other letters in the range @samp{I} through @samp{P} may be defined in
1150 a machine-dependent fashion to permit immediate integer operands with
1151 explicit integer values in specified ranges.  For example, on the
1152 68000, @samp{I} is defined to stand for the range of values 1 to 8.
1153 This is the range permitted as a shift count in the shift
1154 instructions.
1156 @cindex @samp{E} in constraint
1157 @item @samp{E}
1158 An immediate floating operand (expression code @code{const_double}) is
1159 allowed, but only if the target floating point format is the same as
1160 that of the host machine (on which the compiler is running).
1162 @cindex @samp{F} in constraint
1163 @item @samp{F}
1164 An immediate floating operand (expression code @code{const_double} or
1165 @code{const_vector}) is allowed.
1167 @cindex @samp{G} in constraint
1168 @cindex @samp{H} in constraint
1169 @item @samp{G}, @samp{H}
1170 @samp{G} and @samp{H} may be defined in a machine-dependent fashion to
1171 permit immediate floating operands in particular ranges of values.
1173 @cindex @samp{s} in constraint
1174 @item @samp{s}
1175 An immediate integer operand whose value is not an explicit integer is
1176 allowed.
1178 This might appear strange; if an insn allows a constant operand with a
1179 value not known at compile time, it certainly must allow any known
1180 value.  So why use @samp{s} instead of @samp{i}?  Sometimes it allows
1181 better code to be generated.
1183 For example, on the 68000 in a fullword instruction it is possible to
1184 use an immediate operand; but if the immediate value is between @minus{}128
1185 and 127, better code results from loading the value into a register and
1186 using the register.  This is because the load into the register can be
1187 done with a @samp{moveq} instruction.  We arrange for this to happen
1188 by defining the letter @samp{K} to mean ``any integer outside the
1189 range @minus{}128 to 127'', and then specifying @samp{Ks} in the operand
1190 constraints.
1192 @cindex @samp{g} in constraint
1193 @item @samp{g}
1194 Any register, memory or immediate integer operand is allowed, except for
1195 registers that are not general registers.
1197 @cindex @samp{X} in constraint
1198 @item @samp{X}
1199 @ifset INTERNALS
1200 Any operand whatsoever is allowed, even if it does not satisfy
1201 @code{general_operand}.  This is normally used in the constraint of
1202 a @code{match_scratch} when certain alternatives will not actually
1203 require a scratch register.
1204 @end ifset
1205 @ifclear INTERNALS
1206 Any operand whatsoever is allowed.
1207 @end ifclear
1209 @cindex @samp{0} in constraint
1210 @cindex digits in constraint
1211 @item @samp{0}, @samp{1}, @samp{2}, @dots{} @samp{9}
1212 An operand that matches the specified operand number is allowed.  If a
1213 digit is used together with letters within the same alternative, the
1214 digit should come last.
1216 This number is allowed to be more than a single digit.  If multiple
1217 digits are encountered consecutively, they are interpreted as a single
1218 decimal integer.  There is scant chance for ambiguity, since to-date
1219 it has never been desirable that @samp{10} be interpreted as matching
1220 either operand 1 @emph{or} operand 0.  Should this be desired, one
1221 can use multiple alternatives instead.
1223 @cindex matching constraint
1224 @cindex constraint, matching
1225 This is called a @dfn{matching constraint} and what it really means is
1226 that the assembler has only a single operand that fills two roles
1227 @ifset INTERNALS
1228 considered separate in the RTL insn.  For example, an add insn has two
1229 input operands and one output operand in the RTL, but on most CISC
1230 @end ifset
1231 @ifclear INTERNALS
1232 which @code{asm} distinguishes.  For example, an add instruction uses
1233 two input operands and an output operand, but on most CISC
1234 @end ifclear
1235 machines an add instruction really has only two operands, one of them an
1236 input-output operand:
1238 @smallexample
1239 addl #35,r12
1240 @end smallexample
1242 Matching constraints are used in these circumstances.
1243 More precisely, the two operands that match must include one input-only
1244 operand and one output-only operand.  Moreover, the digit must be a
1245 smaller number than the number of the operand that uses it in the
1246 constraint.
1248 @ifset INTERNALS
1249 For operands to match in a particular case usually means that they
1250 are identical-looking RTL expressions.  But in a few special cases
1251 specific kinds of dissimilarity are allowed.  For example, @code{*x}
1252 as an input operand will match @code{*x++} as an output operand.
1253 For proper results in such cases, the output template should always
1254 use the output-operand's number when printing the operand.
1255 @end ifset
1257 @cindex load address instruction
1258 @cindex push address instruction
1259 @cindex address constraints
1260 @cindex @samp{p} in constraint
1261 @item @samp{p}
1262 An operand that is a valid memory address is allowed.  This is
1263 for ``load address'' and ``push address'' instructions.
1265 @findex address_operand
1266 @samp{p} in the constraint must be accompanied by @code{address_operand}
1267 as the predicate in the @code{match_operand}.  This predicate interprets
1268 the mode specified in the @code{match_operand} as the mode of the memory
1269 reference for which the address would be valid.
1271 @cindex other register constraints
1272 @cindex extensible constraints
1273 @item @var{other-letters}
1274 Other letters can be defined in machine-dependent fashion to stand for
1275 particular classes of registers or other arbitrary operand types.
1276 @samp{d}, @samp{a} and @samp{f} are defined on the 68000/68020 to stand
1277 for data, address and floating point registers.
1278 @end table
1280 @ifset INTERNALS
1281 In order to have valid assembler code, each operand must satisfy
1282 its constraint.  But a failure to do so does not prevent the pattern
1283 from applying to an insn.  Instead, it directs the compiler to modify
1284 the code so that the constraint will be satisfied.  Usually this is
1285 done by copying an operand into a register.
1287 Contrast, therefore, the two instruction patterns that follow:
1289 @smallexample
1290 (define_insn ""
1291   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1292         (plus:SI (match_dup 0)
1293                  (match_operand:SI 1 "general_operand" "r")))]
1294   ""
1295   "@dots{}")
1296 @end smallexample
1298 @noindent
1299 which has two operands, one of which must appear in two places, and
1301 @smallexample
1302 (define_insn ""
1303   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1304         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
1305                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "r")))]
1306   ""
1307   "@dots{}")
1308 @end smallexample
1310 @noindent
1311 which has three operands, two of which are required by a constraint to be
1312 identical.  If we are considering an insn of the form
1314 @smallexample
1315 (insn @var{n} @var{prev} @var{next}
1316   (set (reg:SI 3)
1317        (plus:SI (reg:SI 6) (reg:SI 109)))
1318   @dots{})
1319 @end smallexample
1321 @noindent
1322 the first pattern would not apply at all, because this insn does not
1323 contain two identical subexpressions in the right place.  The pattern would
1324 say, ``That does not look like an add instruction; try other patterns''.
1325 The second pattern would say, ``Yes, that's an add instruction, but there
1326 is something wrong with it''.  It would direct the reload pass of the
1327 compiler to generate additional insns to make the constraint true.  The
1328 results might look like this:
1330 @smallexample
1331 (insn @var{n2} @var{prev} @var{n}
1332   (set (reg:SI 3) (reg:SI 6))
1333   @dots{})
1335 (insn @var{n} @var{n2} @var{next}
1336   (set (reg:SI 3)
1337        (plus:SI (reg:SI 3) (reg:SI 109)))
1338   @dots{})
1339 @end smallexample
1341 It is up to you to make sure that each operand, in each pattern, has
1342 constraints that can handle any RTL expression that could be present for
1343 that operand.  (When multiple alternatives are in use, each pattern must,
1344 for each possible combination of operand expressions, have at least one
1345 alternative which can handle that combination of operands.)  The
1346 constraints don't need to @emph{allow} any possible operand---when this is
1347 the case, they do not constrain---but they must at least point the way to
1348 reloading any possible operand so that it will fit.
1350 @itemize @bullet
1351 @item
1352 If the constraint accepts whatever operands the predicate permits,
1353 there is no problem: reloading is never necessary for this operand.
1355 For example, an operand whose constraints permit everything except
1356 registers is safe provided its predicate rejects registers.
1358 An operand whose predicate accepts only constant values is safe
1359 provided its constraints include the letter @samp{i}.  If any possible
1360 constant value is accepted, then nothing less than @samp{i} will do;
1361 if the predicate is more selective, then the constraints may also be
1362 more selective.
1364 @item
1365 Any operand expression can be reloaded by copying it into a register.
1366 So if an operand's constraints allow some kind of register, it is
1367 certain to be safe.  It need not permit all classes of registers; the
1368 compiler knows how to copy a register into another register of the
1369 proper class in order to make an instruction valid.
1371 @cindex nonoffsettable memory reference
1372 @cindex memory reference, nonoffsettable
1373 @item
1374 A nonoffsettable memory reference can be reloaded by copying the
1375 address into a register.  So if the constraint uses the letter
1376 @samp{o}, all memory references are taken care of.
1378 @item
1379 A constant operand can be reloaded by allocating space in memory to
1380 hold it as preinitialized data.  Then the memory reference can be used
1381 in place of the constant.  So if the constraint uses the letters
1382 @samp{o} or @samp{m}, constant operands are not a problem.
1384 @item
1385 If the constraint permits a constant and a pseudo register used in an insn
1386 was not allocated to a hard register and is equivalent to a constant,
1387 the register will be replaced with the constant.  If the predicate does
1388 not permit a constant and the insn is re-recognized for some reason, the
1389 compiler will crash.  Thus the predicate must always recognize any
1390 objects allowed by the constraint.
1391 @end itemize
1393 If the operand's predicate can recognize registers, but the constraint does
1394 not permit them, it can make the compiler crash.  When this operand happens
1395 to be a register, the reload pass will be stymied, because it does not know
1396 how to copy a register temporarily into memory.
1398 If the predicate accepts a unary operator, the constraint applies to the
1399 operand.  For example, the MIPS processor at ISA level 3 supports an
1400 instruction which adds two registers in @code{SImode} to produce a
1401 @code{DImode} result, but only if the registers are correctly sign
1402 extended.  This predicate for the input operands accepts a
1403 @code{sign_extend} of an @code{SImode} register.  Write the constraint
1404 to indicate the type of register that is required for the operand of the
1405 @code{sign_extend}.
1406 @end ifset
1408 @node Multi-Alternative
1409 @subsection Multiple Alternative Constraints
1410 @cindex multiple alternative constraints
1412 Sometimes a single instruction has multiple alternative sets of possible
1413 operands.  For example, on the 68000, a logical-or instruction can combine
1414 register or an immediate value into memory, or it can combine any kind of
1415 operand into a register; but it cannot combine one memory location into
1416 another.
1418 These constraints are represented as multiple alternatives.  An alternative
1419 can be described by a series of letters for each operand.  The overall
1420 constraint for an operand is made from the letters for this operand
1421 from the first alternative, a comma, the letters for this operand from
1422 the second alternative, a comma, and so on until the last alternative.
1423 @ifset INTERNALS
1424 Here is how it is done for fullword logical-or on the 68000:
1426 @smallexample
1427 (define_insn "iorsi3"
1428   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=m,d")
1429         (ior:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "%0,0")
1430                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dKs,dmKs")))]
1431   @dots{})
1432 @end smallexample
1434 The first alternative has @samp{m} (memory) for operand 0, @samp{0} for
1435 operand 1 (meaning it must match operand 0), and @samp{dKs} for operand
1436 2.  The second alternative has @samp{d} (data register) for operand 0,
1437 @samp{0} for operand 1, and @samp{dmKs} for operand 2.  The @samp{=} and
1438 @samp{%} in the constraints apply to all the alternatives; their
1439 meaning is explained in the next section (@pxref{Class Preferences}).
1440 @end ifset
1442 @c FIXME Is this ? and ! stuff of use in asm()?  If not, hide unless INTERNAL
1443 If all the operands fit any one alternative, the instruction is valid.
1444 Otherwise, for each alternative, the compiler counts how many instructions
1445 must be added to copy the operands so that that alternative applies.
1446 The alternative requiring the least copying is chosen.  If two alternatives
1447 need the same amount of copying, the one that comes first is chosen.
1448 These choices can be altered with the @samp{?} and @samp{!} characters:
1450 @table @code
1451 @cindex @samp{?} in constraint
1452 @cindex question mark
1453 @item ?
1454 Disparage slightly the alternative that the @samp{?} appears in,
1455 as a choice when no alternative applies exactly.  The compiler regards
1456 this alternative as one unit more costly for each @samp{?} that appears
1457 in it.
1459 @cindex @samp{!} in constraint
1460 @cindex exclamation point
1461 @item !
1462 Disparage severely the alternative that the @samp{!} appears in.
1463 This alternative can still be used if it fits without reloading,
1464 but if reloading is needed, some other alternative will be used.
1465 @end table
1467 @ifset INTERNALS
1468 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
1469 the appearance of the assembler code is determined mostly by which
1470 alternative was matched.  When this is so, the C code for writing the
1471 assembler code can use the variable @code{which_alternative}, which is
1472 the ordinal number of the alternative that was actually satisfied (0 for
1473 the first, 1 for the second alternative, etc.).  @xref{Output Statement}.
1474 @end ifset
1476 @ifset INTERNALS
1477 @node Class Preferences
1478 @subsection Register Class Preferences
1479 @cindex class preference constraints
1480 @cindex register class preference constraints
1482 @cindex voting between constraint alternatives
1483 The operand constraints have another function: they enable the compiler
1484 to decide which kind of hardware register a pseudo register is best
1485 allocated to.  The compiler examines the constraints that apply to the
1486 insns that use the pseudo register, looking for the machine-dependent
1487 letters such as @samp{d} and @samp{a} that specify classes of registers.
1488 The pseudo register is put in whichever class gets the most ``votes''.
1489 The constraint letters @samp{g} and @samp{r} also vote: they vote in
1490 favor of a general register.  The machine description says which registers
1491 are considered general.
1493 Of course, on some machines all registers are equivalent, and no register
1494 classes are defined.  Then none of this complexity is relevant.
1495 @end ifset
1497 @node Modifiers
1498 @subsection Constraint Modifier Characters
1499 @cindex modifiers in constraints
1500 @cindex constraint modifier characters
1502 @c prevent bad page break with this line
1503 Here are constraint modifier characters.
1505 @table @samp
1506 @cindex @samp{=} in constraint
1507 @item =
1508 Means that this operand is write-only for this instruction: the previous
1509 value is discarded and replaced by output data.
1511 @cindex @samp{+} in constraint
1512 @item +
1513 Means that this operand is both read and written by the instruction.
1515 When the compiler fixes up the operands to satisfy the constraints,
1516 it needs to know which operands are inputs to the instruction and
1517 which are outputs from it.  @samp{=} identifies an output; @samp{+}
1518 identifies an operand that is both input and output; all other operands
1519 are assumed to be input only.
1521 If you specify @samp{=} or @samp{+} in a constraint, you put it in the
1522 first character of the constraint string.
1524 @cindex @samp{&} in constraint
1525 @cindex earlyclobber operand
1526 @item &
1527 Means (in a particular alternative) that this operand is an
1528 @dfn{earlyclobber} operand, which is modified before the instruction is
1529 finished using the input operands.  Therefore, this operand may not lie
1530 in a register that is used as an input operand or as part of any memory
1531 address.
1533 @samp{&} applies only to the alternative in which it is written.  In
1534 constraints with multiple alternatives, sometimes one alternative
1535 requires @samp{&} while others do not.  See, for example, the
1536 @samp{movdf} insn of the 68000.
1538 An input operand can be tied to an earlyclobber operand if its only
1539 use as an input occurs before the early result is written.  Adding
1540 alternatives of this form often allows GCC to produce better code
1541 when only some of the inputs can be affected by the earlyclobber.
1542 See, for example, the @samp{mulsi3} insn of the ARM@.
1544 @samp{&} does not obviate the need to write @samp{=}.
1546 @cindex @samp{%} in constraint
1547 @item %
1548 Declares the instruction to be commutative for this operand and the
1549 following operand.  This means that the compiler may interchange the
1550 two operands if that is the cheapest way to make all operands fit the
1551 constraints.
1552 @ifset INTERNALS
1553 This is often used in patterns for addition instructions
1554 that really have only two operands: the result must go in one of the
1555 arguments.  Here for example, is how the 68000 halfword-add
1556 instruction is defined:
1558 @smallexample
1559 (define_insn "addhi3"
1560   [(set (match_operand:HI 0 "general_operand" "=m,r")
1561      (plus:HI (match_operand:HI 1 "general_operand" "%0,0")
1562               (match_operand:HI 2 "general_operand" "di,g")))]
1563   @dots{})
1564 @end smallexample
1565 @end ifset
1566 GCC can only handle one commutative pair in an asm; if you use more,
1567 the compiler may fail.  Note that you need not use the modifier if
1568 the two alternatives are strictly identical; this would only waste
1569 time in the reload pass.  The modifier is not operational after
1570 register allocation, so the result of @code{define_peephole2}
1571 and @code{define_split}s performed after reload cannot rely on
1572 @samp{%} to make the intended insn match.
1574 @cindex @samp{#} in constraint
1575 @item #
1576 Says that all following characters, up to the next comma, are to be
1577 ignored as a constraint.  They are significant only for choosing
1578 register preferences.
1580 @cindex @samp{*} in constraint
1581 @item *
1582 Says that the following character should be ignored when choosing
1583 register preferences.  @samp{*} has no effect on the meaning of the
1584 constraint as a constraint, and no effect on reloading.
1586 @ifset INTERNALS
1587 Here is an example: the 68000 has an instruction to sign-extend a
1588 halfword in a data register, and can also sign-extend a value by
1589 copying it into an address register.  While either kind of register is
1590 acceptable, the constraints on an address-register destination are
1591 less strict, so it is best if register allocation makes an address
1592 register its goal.  Therefore, @samp{*} is used so that the @samp{d}
1593 constraint letter (for data register) is ignored when computing
1594 register preferences.
1596 @smallexample
1597 (define_insn "extendhisi2"
1598   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=*d,a")
1599         (sign_extend:SI
1600          (match_operand:HI 1 "general_operand" "0,g")))]
1601   @dots{})
1602 @end smallexample
1603 @end ifset
1604 @end table
1606 @node Machine Constraints
1607 @subsection Constraints for Particular Machines
1608 @cindex machine specific constraints
1609 @cindex constraints, machine specific
1611 Whenever possible, you should use the general-purpose constraint letters
1612 in @code{asm} arguments, since they will convey meaning more readily to
1613 people reading your code.  Failing that, use the constraint letters
1614 that usually have very similar meanings across architectures.  The most
1615 commonly used constraints are @samp{m} and @samp{r} (for memory and
1616 general-purpose registers respectively; @pxref{Simple Constraints}), and
1617 @samp{I}, usually the letter indicating the most common
1618 immediate-constant format.
1620 Each architecture defines additional constraints.  These constraints
1621 are used by the compiler itself for instruction generation, as well as
1622 for @code{asm} statements; therefore, some of the constraints are not
1623 particularly useful for @code{asm}.  Here is a summary of some of the
1624 machine-dependent constraints available on some particular machines;
1625 it includes both constraints that are useful for @code{asm} and
1626 constraints that aren't.  The compiler source file mentioned in the
1627 table heading for each architecture is the definitive reference for
1628 the meanings of that architecture's constraints.
1630 @table @emph
1631 @item ARM family---@file{config/arm/arm.h}
1632 @table @code
1633 @item f
1634 Floating-point register
1636 @item w
1637 VFP floating-point register
1639 @item F
1640 One of the floating-point constants 0.0, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0
1641 or 10.0
1643 @item G
1644 Floating-point constant that would satisfy the constraint @samp{F} if it
1645 were negated
1647 @item I
1648 Integer that is valid as an immediate operand in a data processing
1649 instruction.  That is, an integer in the range 0 to 255 rotated by a
1650 multiple of 2
1652 @item J
1653 Integer in the range @minus{}4095 to 4095
1655 @item K
1656 Integer that satisfies constraint @samp{I} when inverted (ones complement)
1658 @item L
1659 Integer that satisfies constraint @samp{I} when negated (twos complement)
1661 @item M
1662 Integer in the range 0 to 32
1664 @item Q
1665 A memory reference where the exact address is in a single register
1666 (`@samp{m}' is preferable for @code{asm} statements)
1668 @item R
1669 An item in the constant pool
1671 @item S
1672 A symbol in the text segment of the current file
1674 @item Uv
1675 A memory reference suitable for VFP load/store insns (reg+constant offset)
1677 @item Uy
1678 A memory reference suitable for iWMMXt load/store instructions.
1680 @item Uq
1681 A memory reference suitable for the ARMv4 ldrsb instruction.
1682 @end table
1684 @item AVR family---@file{config/avr/constraints.md}
1685 @table @code
1686 @item l
1687 Registers from r0 to r15
1689 @item a
1690 Registers from r16 to r23
1692 @item d
1693 Registers from r16 to r31
1695 @item w
1696 Registers from r24 to r31.  These registers can be used in @samp{adiw} command
1698 @item e
1699 Pointer register (r26--r31)
1701 @item b
1702 Base pointer register (r28--r31)
1704 @item q
1705 Stack pointer register (SPH:SPL)
1707 @item t
1708 Temporary register r0
1710 @item x
1711 Register pair X (r27:r26)
1713 @item y
1714 Register pair Y (r29:r28)
1716 @item z
1717 Register pair Z (r31:r30)
1719 @item I
1720 Constant greater than @minus{}1, less than 64
1722 @item J
1723 Constant greater than @minus{}64, less than 1
1725 @item K
1726 Constant integer 2
1728 @item L
1729 Constant integer 0
1731 @item M
1732 Constant that fits in 8 bits
1734 @item N
1735 Constant integer @minus{}1
1737 @item O
1738 Constant integer 8, 16, or 24
1740 @item P
1741 Constant integer 1
1743 @item G
1744 A floating point constant 0.0
1745 @end table
1747 @item CRX Architecture---@file{config/crx/crx.h}
1748 @table @code
1750 @item b
1751 Registers from r0 to r14 (registers without stack pointer)
1753 @item l
1754 Register r16 (64-bit accumulator lo register)
1756 @item h
1757 Register r17 (64-bit accumulator hi register)
1759 @item k
1760 Register pair r16-r17. (64-bit accumulator lo-hi pair)
1762 @item I
1763 Constant that fits in 3 bits
1765 @item J
1766 Constant that fits in 4 bits
1768 @item K
1769 Constant that fits in 5 bits
1771 @item L
1772 Constant that is one of -1, 4, -4, 7, 8, 12, 16, 20, 32, 48
1774 @item G
1775 Floating point constant that is legal for store immediate
1776 @end table
1778 @item PowerPC and IBM RS6000---@file{config/rs6000/rs6000.h}
1779 @table @code
1780 @item b
1781 Address base register
1783 @item f
1784 Floating point register
1786 @item v
1787 Vector register
1789 @item h
1790 @samp{MQ}, @samp{CTR}, or @samp{LINK} register
1792 @item q
1793 @samp{MQ} register
1795 @item c
1796 @samp{CTR} register
1798 @item l
1799 @samp{LINK} register
1801 @item x
1802 @samp{CR} register (condition register) number 0
1804 @item y
1805 @samp{CR} register (condition register)
1807 @item z
1808 @samp{FPMEM} stack memory for FPR-GPR transfers
1810 @item I
1811 Signed 16-bit constant
1813 @item J
1814 Unsigned 16-bit constant shifted left 16 bits (use @samp{L} instead for
1815 @code{SImode} constants)
1817 @item K
1818 Unsigned 16-bit constant
1820 @item L
1821 Signed 16-bit constant shifted left 16 bits
1823 @item M
1824 Constant larger than 31
1826 @item N
1827 Exact power of 2
1829 @item O
1830 Zero
1832 @item P
1833 Constant whose negation is a signed 16-bit constant
1835 @item G
1836 Floating point constant that can be loaded into a register with one
1837 instruction per word
1839 @item H
1840 Integer/Floating point constant that can be loaded into a register using
1841 three instructions
1843 @item Q
1844 Memory operand that is an offset from a register (@samp{m} is preferable
1845 for @code{asm} statements)
1847 @item Z
1848 Memory operand that is an indexed or indirect from a register (@samp{m} is
1849 preferable for @code{asm} statements)
1851 @item R
1852 AIX TOC entry
1854 @item a
1855 Address operand that is an indexed or indirect from a register (@samp{p} is
1856 preferable for @code{asm} statements)
1858 @item S
1859 Constant suitable as a 64-bit mask operand
1861 @item T
1862 Constant suitable as a 32-bit mask operand
1864 @item U
1865 System V Release 4 small data area reference
1867 @item t
1868 AND masks that can be performed by two rldic@{l, r@} instructions
1870 @item W
1871 Vector constant that does not require memory
1873 @end table
1875 @item MorphoTech family---@file{config/mt/mt.h}
1876 @table @code
1877 @item I
1878 Constant for an arithmetic insn (16-bit signed integer).
1880 @item J
1881 The constant 0.
1883 @item K
1884 Constant for a logical insn (16-bit zero-extended integer).
1886 @item L
1887 A constant that can be loaded with @code{lui} (i.e.@: the bottom 16
1888 bits are zero).
1890 @item M
1891 A constant that takes two words to load (i.e.@: not matched by
1892 @code{I}, @code{K}, or @code{L}).
1894 @item N
1895 Negative 16-bit constants other than -65536.
1897 @item O
1898 A 15-bit signed integer constant.
1900 @item P
1901 A positive 16-bit constant.
1902 @end table
1904 @item Intel 386---@file{config/i386/constraints.md}
1905 @table @code
1906 @item R
1907 Legacy register---the eight integer registers available on all
1908 i386 processors (@code{a}, @code{b}, @code{c}, @code{d},
1909 @code{si}, @code{di}, @code{bp}, @code{sp}).
1911 @item q
1912 Any register accessible as @code{@var{r}l}.  In 32-bit mode, @code{a},
1913 @code{b}, @code{c}, and @code{d}; in 64-bit mode, any integer register.
1915 @item Q
1916 Any register accessible as @code{@var{r}h}: @code{a}, @code{b},
1917 @code{c}, and @code{d}.
1919 @ifset INTERNALS
1920 @item l
1921 Any register that can be used as the index in a base+index memory
1922 access: that is, any general register except the stack pointer.
1923 @end ifset
1925 @item a
1926 The @code{a} register.
1928 @item b
1929 The @code{b} register.
1931 @item c
1932 The @code{c} register.
1934 @item d
1935 The @code{d} register.
1937 @item S
1938 The @code{si} register.
1940 @item D
1941 The @code{di} register.
1943 @item A
1944 The @code{a} and @code{d} registers, as a pair (for instructions that
1945 return half the result in one and half in the other).
1947 @item f
1948 Any 80387 floating-point (stack) register.
1950 @item t
1951 Top of 80387 floating-point stack (@code{%st(0)}).
1953 @item u
1954 Second from top of 80387 floating-point stack (@code{%st(1)}).
1956 @item y
1957 Any MMX register.
1959 @item x
1960 Any SSE register.
1962 @ifset INTERNALS
1963 @item Y
1964 Any SSE2 register.
1965 @end ifset
1967 @item I
1968 Integer constant in the range 0 @dots{} 31, for 32-bit shifts.
1970 @item J
1971 Integer constant in the range 0 @dots{} 63, for 64-bit shifts.
1973 @item K
1974 Signed 8-bit integer constant.
1976 @item L
1977 @code{0xFF} or @code{0xFFFF}, for andsi as a zero-extending move.
1979 @item M
1980 0, 1, 2, or 3 (shifts for the @code{lea} instruction).
1982 @item N
1983 Unsigned 8-bit integer constant (for @code{in} and @code{out} 
1984 instructions).
1986 @ifset INTERNALS
1987 @item O
1988 Integer constant in the range 0 @dots{} 127, for 128-bit shifts.
1989 @end ifset
1991 @item G
1992 Standard 80387 floating point constant.
1994 @item C
1995 Standard SSE floating point constant.
1997 @item e
1998 32-bit signed integer constant, or a symbolic reference known
1999 to fit that range (for immediate operands in sign-extending x86-64
2000 instructions).
2002 @item Z
2003 32-bit unsigned integer constant, or a symbolic reference known
2004 to fit that range (for immediate operands in zero-extending x86-64
2005 instructions).
2007 @end table
2009 @item Intel IA-64---@file{config/ia64/ia64.h}
2010 @table @code
2011 @item a
2012 General register @code{r0} to @code{r3} for @code{addl} instruction
2014 @item b
2015 Branch register
2017 @item c
2018 Predicate register (@samp{c} as in ``conditional'')
2020 @item d
2021 Application register residing in M-unit
2023 @item e
2024 Application register residing in I-unit
2026 @item f
2027 Floating-point register
2029 @item m
2030 Memory operand.
2031 Remember that @samp{m} allows postincrement and postdecrement which
2032 require printing with @samp{%Pn} on IA-64.
2033 Use @samp{S} to disallow postincrement and postdecrement.
2035 @item G
2036 Floating-point constant 0.0 or 1.0
2038 @item I
2039 14-bit signed integer constant
2041 @item J
2042 22-bit signed integer constant
2044 @item K
2045 8-bit signed integer constant for logical instructions
2047 @item L
2048 8-bit adjusted signed integer constant for compare pseudo-ops
2050 @item M
2051 6-bit unsigned integer constant for shift counts
2053 @item N
2054 9-bit signed integer constant for load and store postincrements
2056 @item O
2057 The constant zero
2059 @item P
2060 0 or @minus{}1 for @code{dep} instruction
2062 @item Q
2063 Non-volatile memory for floating-point loads and stores
2065 @item R
2066 Integer constant in the range 1 to 4 for @code{shladd} instruction
2068 @item S
2069 Memory operand except postincrement and postdecrement
2070 @end table
2072 @item FRV---@file{config/frv/frv.h}
2073 @table @code
2074 @item a
2075 Register in the class @code{ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2077 @item b
2078 Register in the class @code{EVEN_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2080 @item c
2081 Register in the class @code{CC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3} and
2082 @code{icc0} to @code{icc3}).
2084 @item d
2085 Register in the class @code{GPR_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2087 @item e
2088 Register in the class @code{EVEN_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2089 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2090 mode larger than 4 bytes.
2092 @item f
2093 Register in the class @code{FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2095 @item h
2096 Register in the class @code{FEVEN_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2097 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2098 mode larger than 4 bytes.
2100 @item l
2101 Register in the class @code{LR_REG} (the @code{lr} register).
2103 @item q
2104 Register in the class @code{QUAD_REGS} (@code{gr2} to @code{gr63}).
2105 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2106 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2108 @item t
2109 Register in the class @code{ICC_REGS} (@code{icc0} to @code{icc3}).
2111 @item u
2112 Register in the class @code{FCC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3}).
2114 @item v
2115 Register in the class @code{ICR_REGS} (@code{cc4} to @code{cc7}).
2117 @item w
2118 Register in the class @code{FCR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc3}).
2120 @item x
2121 Register in the class @code{QUAD_FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2122 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2123 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2125 @item z
2126 Register in the class @code{SPR_REGS} (@code{lcr} and @code{lr}).
2128 @item A
2129 Register in the class @code{QUAD_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2131 @item B
2132 Register in the class @code{ACCG_REGS} (@code{accg0} to @code{accg7}).
2134 @item C
2135 Register in the class @code{CR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc7}).
2137 @item G
2138 Floating point constant zero
2140 @item I
2141 6-bit signed integer constant
2143 @item J
2144 10-bit signed integer constant
2146 @item L
2147 16-bit signed integer constant
2149 @item M
2150 16-bit unsigned integer constant
2152 @item N
2153 12-bit signed integer constant that is negative---i.e.@: in the
2154 range of @minus{}2048 to @minus{}1
2156 @item O
2157 Constant zero
2159 @item P
2160 12-bit signed integer constant that is greater than zero---i.e.@: in the
2161 range of 1 to 2047.
2163 @end table
2165 @item Blackfin family---@file{config/bfin/bfin.h}
2166 @table @code
2167 @item a
2168 P register
2170 @item d
2171 D register
2173 @item z
2174 A call clobbered P register.
2176 @item D
2177 Even-numbered D register
2179 @item W
2180 Odd-numbered D register
2182 @item e
2183 Accumulator register.
2185 @item A
2186 Even-numbered accumulator register.
2188 @item B
2189 Odd-numbered accumulator register.
2191 @item b
2192 I register
2194 @item v
2195 B register
2197 @item f
2198 M register
2200 @item c
2201 Registers used for circular buffering, i.e. I, B, or L registers.
2203 @item C
2204 The CC register.
2206 @item t
2207 LT0 or LT1.
2209 @item k
2210 LC0 or LC1.
2212 @item u
2213 LB0 or LB1.
2215 @item x
2216 Any D, P, B, M, I or L register.
2218 @item y
2219 Additional registers typically used only in prologues and epilogues: RETS,
2220 RETN, RETI, RETX, RETE, ASTAT, SEQSTAT and USP.
2222 @item w
2223 Any register except accumulators or CC.
2225 @item Ksh
2226 Signed 16 bit integer (in the range -32768 to 32767)
2228 @item Kuh
2229 Unsigned 16 bit integer (in the range 0 to 65535)
2231 @item Ks7
2232 Signed 7 bit integer (in the range -64 to 63)
2234 @item Ku7
2235 Unsigned 7 bit integer (in the range 0 to 127)
2237 @item Ku5
2238 Unsigned 5 bit integer (in the range 0 to 31)
2240 @item Ks4
2241 Signed 4 bit integer (in the range -8 to 7)
2243 @item Ks3
2244 Signed 3 bit integer (in the range -3 to 4)
2246 @item Ku3
2247 Unsigned 3 bit integer (in the range 0 to 7)
2249 @item P@var{n}
2250 Constant @var{n}, where @var{n} is a single-digit constant in the range 0 to 4.
2252 @item M1
2253 Constant 255.
2255 @item M2
2256 Constant 65535.
2258 @item J
2259 An integer constant with exactly a single bit set.
2261 @item L
2262 An integer constant with all bits set except exactly one.
2264 @item H
2266 @item Q
2267 Any SYMBOL_REF.
2268 @end table
2270 @item M32C---@file{config/m32c/m32c.c}
2271 @table @code
2272 @item Rsp
2273 @itemx Rfb
2274 @itemx Rsb
2275 @samp{$sp}, @samp{$fb}, @samp{$sb}.
2277 @item Rcr
2278 Any control register, when they're 16 bits wide (nothing if control
2279 registers are 24 bits wide)
2281 @item Rcl
2282 Any control register, when they're 24 bits wide.
2284 @item R0w
2285 @itemx R1w
2286 @itemx R2w
2287 @itemx R3w
2288 $r0, $r1, $r2, $r3.
2290 @item R02
2291 $r0 or $r2, or $r2r0 for 32 bit values.
2293 @item R13
2294 $r1 or $r3, or $r3r1 for 32 bit values.
2296 @item Rdi
2297 A register that can hold a 64 bit value.
2299 @item Rhl
2300 $r0 or $r1 (registers with addressable high/low bytes)
2302 @item R23
2303 $r2 or $r3
2305 @item Raa
2306 Address registers
2308 @item Raw
2309 Address registers when they're 16 bits wide.
2311 @item Ral
2312 Address registers when they're 24 bits wide.
2314 @item Rqi
2315 Registers that can hold QI values.
2317 @item Rad
2318 Registers that can be used with displacements ($a0, $a1, $sb).
2320 @item Rsi
2321 Registers that can hold 32 bit values.
2323 @item Rhi
2324 Registers that can hold 16 bit values.
2326 @item Rhc
2327 Registers chat can hold 16 bit values, including all control
2328 registers.
2330 @item Rra
2331 $r0 through R1, plus $a0 and $a1.
2333 @item Rfl
2334 The flags register.
2336 @item Rmm
2337 The memory-based pseudo-registers $mem0 through $mem15.
2339 @item Rpi
2340 Registers that can hold pointers (16 bit registers for r8c, m16c; 24
2341 bit registers for m32cm, m32c).
2343 @item Rpa
2344 Matches multiple registers in a PARALLEL to form a larger register.
2345 Used to match function return values.
2347 @item Is3
2348 -8 @dots{} 7
2350 @item IS1
2351 -128 @dots{} 127
2353 @item IS2
2354 -32768 @dots{} 32767
2356 @item IU2
2357 0 @dots{} 65535
2359 @item In4
2360 -8 @dots{} -1 or 1 @dots{} 8
2362 @item In5
2363 -16 @dots{} -1 or 1 @dots{} 16
2365 @item In6
2366 -32 @dots{} -1 or 1 @dots{} 32
2368 @item IM2
2369 -65536 @dots{} -1
2371 @item Ilb
2372 An 8 bit value with exactly one bit set.
2374 @item Ilw
2375 A 16 bit value with exactly one bit set.
2377 @item Sd
2378 The common src/dest memory addressing modes.
2380 @item Sa
2381 Memory addressed using $a0 or $a1.
2383 @item Si
2384 Memory addressed with immediate addresses.
2386 @item Ss
2387 Memory addressed using the stack pointer ($sp).
2389 @item Sf
2390 Memory addressed using the frame base register ($fb).
2392 @item Ss
2393 Memory addressed using the small base register ($sb).
2395 @item S1
2396 $r1h
2397 @end table
2399 @item MIPS---@file{config/mips/constraints.md}
2400 @table @code
2401 @item d
2402 An address register.  This is equivalent to @code{r} unless
2403 generating MIPS16 code.
2405 @item f
2406 A floating-point register (if available).
2408 @item h
2409 The @code{hi} register.
2411 @item l
2412 The @code{lo} register.
2414 @item x
2415 The @code{hi} and @code{lo} registers.
2417 @item c
2418 A register suitable for use in an indirect jump.  This will always be
2419 @code{$25} for @option{-mabicalls}.
2421 @item y
2422 Equivalent to @code{r}; retained for backwards compatibility.
2424 @item z
2425 A floating-point condition code register.
2427 @item I
2428 A signed 16-bit constant (for arithmetic instructions).
2430 @item J
2431 Integer zero.
2433 @item K
2434 An unsigned 16-bit constant (for logic instructions).
2436 @item L
2437 A signed 32-bit constant in which the lower 16 bits are zero.
2438 Such constants can be loaded using @code{lui}.
2440 @item M
2441 A constant that cannot be loaded using @code{lui}, @code{addiu}
2442 or @code{ori}.
2444 @item N
2445 A constant in the range -65535 to -1 (inclusive).
2447 @item O
2448 A signed 15-bit constant.
2450 @item P
2451 A constant in the range 1 to 65535 (inclusive).
2453 @item G
2454 Floating-point zero.
2456 @item R
2457 An address that can be used in a non-macro load or store.
2458 @end table
2460 @item Motorola 680x0---@file{config/m68k/m68k.h}
2461 @table @code
2462 @item a
2463 Address register
2465 @item d
2466 Data register
2468 @item f
2469 68881 floating-point register, if available
2471 @item I
2472 Integer in the range 1 to 8
2474 @item J
2475 16-bit signed number
2477 @item K
2478 Signed number whose magnitude is greater than 0x80
2480 @item L
2481 Integer in the range @minus{}8 to @minus{}1
2483 @item M
2484 Signed number whose magnitude is greater than 0x100
2486 @item G
2487 Floating point constant that is not a 68881 constant
2488 @end table
2490 @item Motorola 68HC11 & 68HC12 families---@file{config/m68hc11/m68hc11.h}
2491 @table @code
2492 @item a
2493 Register `a'
2495 @item b
2496 Register `b'
2498 @item d
2499 Register `d'
2501 @item q
2502 An 8-bit register
2504 @item t
2505 Temporary soft register _.tmp
2507 @item u
2508 A soft register _.d1 to _.d31
2510 @item w
2511 Stack pointer register
2513 @item x
2514 Register `x'
2516 @item y
2517 Register `y'
2519 @item z
2520 Pseudo register `z' (replaced by `x' or `y' at the end)
2522 @item A
2523 An address register: x, y or z
2525 @item B
2526 An address register: x or y
2528 @item D
2529 Register pair (x:d) to form a 32-bit value
2531 @item L
2532 Constants in the range @minus{}65536 to 65535
2534 @item M
2535 Constants whose 16-bit low part is zero
2537 @item N
2538 Constant integer 1 or @minus{}1
2540 @item O
2541 Constant integer 16
2543 @item P
2544 Constants in the range @minus{}8 to 2
2546 @end table
2548 @need 1000
2549 @item SPARC---@file{config/sparc/sparc.h}
2550 @table @code
2551 @item f
2552 Floating-point register on the SPARC-V8 architecture and
2553 lower floating-point register on the SPARC-V9 architecture.
2555 @item e
2556 Floating-point register.  It is equivalent to @samp{f} on the
2557 SPARC-V8 architecture and contains both lower and upper
2558 floating-point registers on the SPARC-V9 architecture.
2560 @item c
2561 Floating-point condition code register.
2563 @item d
2564 Lower floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9
2565 architecture when the Visual Instruction Set is available.
2567 @item b
2568 Floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9 architecture
2569 when the Visual Instruction Set is available.
2571 @item h
2572 64-bit global or out register for the SPARC-V8+ architecture.
2574 @item I
2575 Signed 13-bit constant
2577 @item J
2578 Zero
2580 @item K
2581 32-bit constant with the low 12 bits clear (a constant that can be
2582 loaded with the @code{sethi} instruction)
2584 @item L
2585 A constant in the range supported by @code{movcc} instructions
2587 @item M
2588 A constant in the range supported by @code{movrcc} instructions
2590 @item N
2591 Same as @samp{K}, except that it verifies that bits that are not in the
2592 lower 32-bit range are all zero.  Must be used instead of @samp{K} for
2593 modes wider than @code{SImode}
2595 @item O
2596 The constant 4096
2598 @item G
2599 Floating-point zero
2601 @item H
2602 Signed 13-bit constant, sign-extended to 32 or 64 bits
2604 @item Q
2605 Floating-point constant whose integral representation can
2606 be moved into an integer register using a single sethi
2607 instruction
2609 @item R
2610 Floating-point constant whose integral representation can
2611 be moved into an integer register using a single mov
2612 instruction
2614 @item S
2615 Floating-point constant whose integral representation can
2616 be moved into an integer register using a high/lo_sum
2617 instruction sequence
2619 @item T
2620 Memory address aligned to an 8-byte boundary
2622 @item U
2623 Even register
2625 @item W
2626 Memory address for @samp{e} constraint registers
2628 @item Y
2629 Vector zero
2631 @end table
2633 @item SPU---@file{config/spu/spu.h}
2634 @table @code
2635 @item a
2636 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.  
2638 @item c
2639 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.  
2641 @item d
2642 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 64 bit value.  
2644 @item f
2645 An immediate which can be loaded with @code{fsmbi}.  
2647 @item A
2648 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.  
2650 @item B
2651 An immediate for most arithmetic instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.  
2653 @item C
2654 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.  
2656 @item D
2657 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 32 bit value.  
2659 @item I
2660 A constant in the range [-64, 63] for shift/rotate instructions.  
2662 @item J
2663 An unsigned 7-bit constant for conversion/nop/channel instructions.  
2665 @item K
2666 A signed 10-bit constant for most arithmetic instructions.  
2668 @item M
2669 A signed 16 bit immediate for @code{stop}.  
2671 @item N
2672 An unsigned 16-bit constant for @code{iohl} and @code{fsmbi}.  
2674 @item O
2675 An unsigned 7-bit constant whose 3 least significant bits are 0.  
2677 @item P
2678 An unsigned 3-bit constant for 16-byte rotates and shifts 
2680 @item R
2681 Call operand, reg, for indirect calls 
2683 @item S
2684 Call operand, symbol, for relative calls.  
2686 @item T
2687 Call operand, const_int, for absolute calls.  
2689 @item U
2690 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is sign extended to 128 bit.  
2692 @item W
2693 An immediate for shift and rotate instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.  
2695 @item Y
2696 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is sign extended as a 128 bit.  
2698 @item Z
2699 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is sign extended to 128 bit.  
2701 @end table
2703 @item TMS320C3x/C4x---@file{config/c4x/c4x.h}
2704 @table @code
2705 @item a
2706 Auxiliary (address) register (ar0-ar7)
2708 @item b
2709 Stack pointer register (sp)
2711 @item c
2712 Standard (32-bit) precision integer register
2714 @item f
2715 Extended (40-bit) precision register (r0-r11)
2717 @item k
2718 Block count register (bk)
2720 @item q
2721 Extended (40-bit) precision low register (r0-r7)
2723 @item t
2724 Extended (40-bit) precision register (r0-r1)
2726 @item u
2727 Extended (40-bit) precision register (r2-r3)
2729 @item v
2730 Repeat count register (rc)
2732 @item x
2733 Index register (ir0-ir1)
2735 @item y
2736 Status (condition code) register (st)
2738 @item z
2739 Data page register (dp)
2741 @item G
2742 Floating-point zero
2744 @item H
2745 Immediate 16-bit floating-point constant
2747 @item I
2748 Signed 16-bit constant
2750 @item J
2751 Signed 8-bit constant
2753 @item K
2754 Signed 5-bit constant
2756 @item L
2757 Unsigned 16-bit constant
2759 @item M
2760 Unsigned 8-bit constant
2762 @item N
2763 Ones complement of unsigned 16-bit constant
2765 @item O
2766 High 16-bit constant (32-bit constant with 16 LSBs zero)
2768 @item Q
2769 Indirect memory reference with signed 8-bit or index register displacement
2771 @item R
2772 Indirect memory reference with unsigned 5-bit displacement
2774 @item S
2775 Indirect memory reference with 1 bit or index register displacement
2777 @item T
2778 Direct memory reference
2780 @item U
2781 Symbolic address
2783 @end table
2785 @item S/390 and zSeries---@file{config/s390/s390.h}
2786 @table @code
2787 @item a
2788 Address register (general purpose register except r0)
2790 @item c
2791 Condition code register
2793 @item d
2794 Data register (arbitrary general purpose register)
2796 @item f
2797 Floating-point register
2799 @item I
2800 Unsigned 8-bit constant (0--255)
2802 @item J
2803 Unsigned 12-bit constant (0--4095)
2805 @item K
2806 Signed 16-bit constant (@minus{}32768--32767)
2808 @item L
2809 Value appropriate as displacement.
2810 @table @code
2811        @item (0..4095)
2812        for short displacement
2813        @item (-524288..524287)
2814        for long displacement
2815 @end table
2817 @item M
2818 Constant integer with a value of 0x7fffffff.
2820 @item N
2821 Multiple letter constraint followed by 4 parameter letters.
2822 @table @code
2823          @item 0..9:
2824          number of the part counting from most to least significant
2825          @item H,Q:
2826          mode of the part
2827          @item D,S,H:
2828          mode of the containing operand
2829          @item 0,F:
2830          value of the other parts (F---all bits set)
2831 @end table
2832 The constraint matches if the specified part of a constant
2833 has a value different from it's other parts.
2835 @item Q
2836 Memory reference without index register and with short displacement.
2838 @item R
2839 Memory reference with index register and short displacement.
2841 @item S
2842 Memory reference without index register but with long displacement.
2844 @item T
2845 Memory reference with index register and long displacement.
2847 @item U
2848 Pointer with short displacement.
2850 @item W
2851 Pointer with long displacement.
2853 @item Y
2854 Shift count operand.
2856 @end table
2858 @item Score family---@file{config/score/score.h}
2859 @table @code
2860 @item d
2861 Registers from r0 to r32.
2863 @item e
2864 Registers from r0 to r16.
2866 @item t
2867 r8---r11 or r22---r27 registers.
2869 @item h
2870 hi register.
2872 @item l
2873 lo register.
2875 @item x
2876 hi + lo register.
2878 @item q
2879 cnt register.
2881 @item y
2882 lcb register.
2884 @item z
2885 scb register.
2887 @item a
2888 cnt + lcb + scb register.
2890 @item c
2891 cr0---cr15 register.
2893 @item b
2894 cp1 registers.
2896 @item f
2897 cp2 registers.
2899 @item i
2900 cp3 registers.
2902 @item j
2903 cp1 + cp2 + cp3 registers.
2905 @item I
2906 Unsigned 15 bit integer (in the range 0 to 32767).
2908 @item J
2909 Unsigned 5 bit integer (in the range 0 to 31).
2911 @item K
2912 Unsigned 16 bit integer (in the range 0 to 65535).
2914 @item L
2915 Signed 16 bit integer (in the range @minus{}32768 to 32767).
2917 @item M
2918 Unsigned 14 bit integer (in the range 0 to 16383).
2920 @item N
2921 Signed 14 bit integer (in the range @minus{}8192 to 8191).
2923 @item O
2924 Signed 15 bit integer (in the range @minus{}16384 to 16383).
2926 @item P
2927 Signed 12 bit integer (in the range @minus{}2048 to 2047).
2929 @item J
2930 An integer constant with exactly a single bit set.
2932 @item Q
2933 An integer constant.
2935 @item Z
2936 Any SYMBOL_REF.
2937 @end table
2939 @item Xstormy16---@file{config/stormy16/stormy16.h}
2940 @table @code
2941 @item a
2942 Register r0.
2944 @item b
2945 Register r1.
2947 @item c
2948 Register r2.
2950 @item d
2951 Register r8.
2953 @item e
2954 Registers r0 through r7.
2956 @item t
2957 Registers r0 and r1.
2959 @item y
2960 The carry register.
2962 @item z
2963 Registers r8 and r9.
2965 @item I
2966 A constant between 0 and 3 inclusive.
2968 @item J
2969 A constant that has exactly one bit set.
2971 @item K
2972 A constant that has exactly one bit clear.
2974 @item L
2975 A constant between 0 and 255 inclusive.
2977 @item M
2978 A constant between @minus{}255 and 0 inclusive.
2980 @item N
2981 A constant between @minus{}3 and 0 inclusive.
2983 @item O
2984 A constant between 1 and 4 inclusive.
2986 @item P
2987 A constant between @minus{}4 and @minus{}1 inclusive.
2989 @item Q
2990 A memory reference that is a stack push.
2992 @item R
2993 A memory reference that is a stack pop.
2995 @item S
2996 A memory reference that refers to a constant address of known value.
2998 @item T
2999 The register indicated by Rx (not implemented yet).
3001 @item U
3002 A constant that is not between 2 and 15 inclusive.
3004 @item Z
3005 The constant 0.
3007 @end table
3009 @item Xtensa---@file{config/xtensa/constraints.md}
3010 @table @code
3011 @item a
3012 General-purpose 32-bit register
3014 @item b
3015 One-bit boolean register
3017 @item A
3018 MAC16 40-bit accumulator register
3020 @item I
3021 Signed 12-bit integer constant, for use in MOVI instructions
3023 @item J
3024 Signed 8-bit integer constant, for use in ADDI instructions
3026 @item K
3027 Integer constant valid for BccI instructions
3029 @item L
3030 Unsigned constant valid for BccUI instructions
3032 @end table
3034 @end table
3036 @ifset INTERNALS
3037 @node Define Constraints
3038 @subsection Defining Machine-Specific Constraints
3039 @cindex defining constraints
3040 @cindex constraints, defining
3042 Machine-specific constraints fall into two categories: register and
3043 non-register constraints.  Within the latter category, constraints
3044 which allow subsets of all possible memory or address operands should
3045 be specially marked, to give @code{reload} more information.
3047 Machine-specific constraints can be given names of arbitrary length,
3048 but they must be entirely composed of letters, digits, underscores
3049 (@samp{_}), and angle brackets (@samp{< >}).  Like C identifiers, they
3050 must begin with a letter or underscore. 
3052 In order to avoid ambiguity in operand constraint strings, no
3053 constraint can have a name that begins with any other constraint's
3054 name.  For example, if @code{x} is defined as a constraint name,
3055 @code{xy} may not be, and vice versa.  As a consequence of this rule,
3056 no constraint may begin with one of the generic constraint letters:
3057 @samp{E F V X g i m n o p r s}.
3059 Register constraints correspond directly to register classes.
3060 @xref{Register Classes}.  There is thus not much flexibility in their
3061 definitions.
3063 @deffn {MD Expression} define_register_constraint name regclass docstring
3064 All three arguments are string constants.
3065 @var{name} is the name of the constraint, as it will appear in
3066 @code{match_operand} expressions.  @var{regclass} can be either the
3067 name of the corresponding register class (@pxref{Register Classes}),
3068 or a C expression which evaluates to the appropriate register class.
3069 If it is an expression, it must have no side effects, and it cannot
3070 look at the operand.  The usual use of expressions is to map some
3071 register constraints to @code{NO_REGS} when the register class
3072 is not available on a given subarchitecture.
3074 @var{docstring} is a sentence documenting the meaning of the
3075 constraint.  Docstrings are explained further below.
3076 @end deffn
3078 Non-register constraints are more like predicates: the constraint
3079 definition gives a Boolean expression which indicates whether the
3080 constraint matches.
3082 @deffn {MD Expression} define_constraint name docstring exp
3083 The @var{name} and @var{docstring} arguments are the same as for
3084 @code{define_register_constraint}, but note that the docstring comes
3085 immediately after the name for these expressions.  @var{exp} is an RTL
3086 expression, obeying the same rules as the RTL expressions in predicate
3087 definitions.  @xref{Defining Predicates}, for details.  If it
3088 evaluates true, the constraint matches; if it evaluates false, it
3089 doesn't. Constraint expressions should indicate which RTL codes they
3090 might match, just like predicate expressions.
3092 @code{match_test} C expressions have access to the
3093 following variables:
3095 @table @var
3096 @item op
3097 The RTL object defining the operand.
3098 @item mode
3099 The machine mode of @var{op}.
3100 @item ival
3101 @samp{INTVAL (@var{op})}, if @var{op} is a @code{const_int}.
3102 @item hval
3103 @samp{CONST_DOUBLE_HIGH (@var{op})}, if @var{op} is an integer
3104 @code{const_double}.
3105 @item lval
3106 @samp{CONST_DOUBLE_LOW (@var{op})}, if @var{op} is an integer
3107 @code{const_double}.
3108 @item rval
3109 @samp{CONST_DOUBLE_REAL_VALUE (@var{op})}, if @var{op} is a floating-point
3110 @code{const_double}.
3111 @end table
3113 The @var{*val} variables should only be used once another piece of the
3114 expression has verified that @var{op} is the appropriate kind of RTL
3115 object.
3116 @end deffn
3118 Most non-register constraints should be defined with
3119 @code{define_constraint}.  The remaining two definition expressions
3120 are only appropriate for constraints that should be handled specially
3121 by @code{reload} if they fail to match.
3123 @deffn {MD Expression} define_memory_constraint name docstring exp
3124 Use this expression for constraints that match a subset of all memory
3125 operands: that is, @code{reload} can make them match by converting the
3126 operand to the form @samp{@w{(mem (reg @var{X}))}}, where @var{X} is a
3127 base register (from the register class specified by
3128 @code{BASE_REG_CLASS}, @pxref{Register Classes}).
3130 For example, on the S/390, some instructions do not accept arbitrary
3131 memory references, but only those that do not make use of an index
3132 register.  The constraint letter @samp{Q} is defined to represent a
3133 memory address of this type.  If @samp{Q} is defined with
3134 @code{define_memory_constraint}, a @samp{Q} constraint can handle any
3135 memory operand, because @code{reload} knows it can simply copy the
3136 memory address into a base register if required.  This is analogous to
3137 the way a @samp{o} constraint can handle any memory operand.
3139 The syntax and semantics are otherwise identical to
3140 @code{define_constraint}.
3141 @end deffn
3143 @deffn {MD Expression} define_address_constraint name docstring exp
3144 Use this expression for constraints that match a subset of all address
3145 operands: that is, @code{reload} can make the constraint match by
3146 converting the operand to the form @samp{@w{(reg @var{X})}}, again
3147 with @var{X} a base register.
3149 Constraints defined with @code{define_address_constraint} can only be
3150 used with the @code{address_operand} predicate, or machine-specific
3151 predicates that work the same way.  They are treated analogously to
3152 the generic @samp{p} constraint.
3154 The syntax and semantics are otherwise identical to
3155 @code{define_constraint}.
3156 @end deffn
3158 For historical reasons, names beginning with the letters @samp{G H}
3159 are reserved for constraints that match only @code{const_double}s, and
3160 names beginning with the letters @samp{I J K L M N O P} are reserved
3161 for constraints that match only @code{const_int}s.  This may change in
3162 the future.  For the time being, constraints with these names must be
3163 written in a stylized form, so that @code{genpreds} can tell you did
3164 it correctly:
3166 @smallexample
3167 @group
3168 (define_constraint "[@var{GHIJKLMNOP}]@dots{}"
3169   "@var{doc}@dots{}"
3170   (and (match_code "const_int")  ; @r{@code{const_double} for G/H}
3171        @var{condition}@dots{}))            ; @r{usually a @code{match_test}}
3172 @end group
3173 @end smallexample
3174 @c the semicolons line up in the formatted manual
3176 It is fine to use names beginning with other letters for constraints
3177 that match @code{const_double}s or @code{const_int}s.
3179 Each docstring in a constraint definition should be one or more complete
3180 sentences, marked up in Texinfo format.  @emph{They are currently unused.}
3181 In the future they will be copied into the GCC manual, in @ref{Machine
3182 Constraints}, replacing the hand-maintained tables currently found in
3183 that section.  Also, in the future the compiler may use this to give
3184 more helpful diagnostics when poor choice of @code{asm} constraints
3185 causes a reload failure.
3187 If you put the pseudo-Texinfo directive @samp{@@internal} at the
3188 beginning of a docstring, then (in the future) it will appear only in
3189 the internals manual's version of the machine-specific constraint tables.
3190 Use this for constraints that should not appear in @code{asm} statements.
3192 @node C Constraint Interface
3193 @subsection Testing constraints from C
3194 @cindex testing constraints
3195 @cindex constraints, testing
3197 It is occasionally useful to test a constraint from C code rather than
3198 implicitly via the constraint string in a @code{match_operand}.  The
3199 generated file @file{tm_p.h} declares a few interfaces for working
3200 with machine-specific constraints.  None of these interfaces work with
3201 the generic constraints described in @ref{Simple Constraints}.  This
3202 may change in the future.
3204 @strong{Warning:} @file{tm_p.h} may declare other functions that
3205 operate on constraints, besides the ones documented here.  Do not use
3206 those functions from machine-dependent code.  They exist to implement
3207 the old constraint interface that machine-independent components of
3208 the compiler still expect.  They will change or disappear in the
3209 future.
3211 Some valid constraint names are not valid C identifiers, so there is a
3212 mangling scheme for referring to them from C@.  Constraint names that
3213 do not contain angle brackets or underscores are left unchanged.
3214 Underscores are doubled, each @samp{<} is replaced with @samp{_l}, and
3215 each @samp{>} with @samp{_g}.  Here are some examples:
3217 @c the @c's prevent double blank lines in the printed manual.
3218 @example
3219 @multitable {Original} {Mangled}
3220 @item @strong{Original} @tab @strong{Mangled}  @c
3221 @item @code{x}     @tab @code{x}       @c
3222 @item @code{P42x}  @tab @code{P42x}    @c
3223 @item @code{P4_x}  @tab @code{P4__x}   @c
3224 @item @code{P4>x}  @tab @code{P4_gx}   @c
3225 @item @code{P4>>}  @tab @code{P4_g_g}  @c
3226 @item @code{P4_g>} @tab @code{P4__g_g} @c
3227 @end multitable
3228 @end example
3230 Throughout this section, the variable @var{c} is either a constraint
3231 in the abstract sense, or a constant from @code{enum constraint_num};
3232 the variable @var{m} is a mangled constraint name (usually as part of
3233 a larger identifier).
3235 @deftp Enum constraint_num
3236 For each machine-specific constraint, there is a corresponding
3237 enumeration constant: @samp{CONSTRAINT_} plus the mangled name of the
3238 constraint.  Functions that take an @code{enum constraint_num} as an
3239 argument expect one of these constants.
3241 Machine-independent constraints do not have associated constants.
3242 This may change in the future.
3243 @end deftp
3245 @deftypefun {inline bool} satisfies_constraint_@var{m} (rtx @var{exp})
3246 For each machine-specific, non-register constraint @var{m}, there is
3247 one of these functions; it returns @code{true} if @var{exp} satisfies the
3248 constraint.  These functions are only visible if @file{rtl.h} was included
3249 before @file{tm_p.h}.
3250 @end deftypefun
3252 @deftypefun bool constraint_satisfied_p (rtx @var{exp}, enum constraint_num @var{c})
3253 Like the @code{satisfies_constraint_@var{m}} functions, but the
3254 constraint to test is given as an argument, @var{c}.  If @var{c}
3255 specifies a register constraint, this function will always return
3256 @code{false}.
3257 @end deftypefun
3259 @deftypefun {enum reg_class} regclass_for_constraint (enum constraint_num @var{c})
3260 Returns the register class associated with @var{c}.  If @var{c} is not
3261 a register constraint, or those registers are not available for the
3262 currently selected subtarget, returns @code{NO_REGS}.
3263 @end deftypefun
3265 Here is an example use of @code{satisfies_constraint_@var{m}}.  In
3266 peephole optimizations (@pxref{Peephole Definitions}), operand
3267 constraint strings are ignored, so if there are relevant constraints,
3268 they must be tested in the C condition.  In the example, the
3269 optimization is applied if operand 2 does @emph{not} satisfy the
3270 @samp{K} constraint.  (This is a simplified version of a peephole
3271 definition from the i386 machine description.)
3273 @smallexample
3274 (define_peephole2
3275   [(match_scratch:SI 3 "r")
3276    (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
3277         (mult:SI (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")
3278                  (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "")))]
3280   "!satisfies_constraint_K (operands[2])"
3282   [(set (match_dup 3) (match_dup 1))
3283    (set (match_dup 0) (mult:SI (match_dup 3) (match_dup 2)))]
3285   "")
3286 @end smallexample
3288 @node Standard Names
3289 @section Standard Pattern Names For Generation
3290 @cindex standard pattern names
3291 @cindex pattern names
3292 @cindex names, pattern
3294 Here is a table of the instruction names that are meaningful in the RTL
3295 generation pass of the compiler.  Giving one of these names to an
3296 instruction pattern tells the RTL generation pass that it can use the
3297 pattern to accomplish a certain task.
3299 @table @asis
3300 @cindex @code{mov@var{m}} instruction pattern
3301 @item @samp{mov@var{m}}
3302 Here @var{m} stands for a two-letter machine mode name, in lowercase.
3303 This instruction pattern moves data with that machine mode from operand
3304 1 to operand 0.  For example, @samp{movsi} moves full-word data.
3306 If operand 0 is a @code{subreg} with mode @var{m} of a register whose
3307 own mode is wider than @var{m}, the effect of this instruction is
3308 to store the specified value in the part of the register that corresponds
3309 to mode @var{m}.  Bits outside of @var{m}, but which are within the
3310 same target word as the @code{subreg} are undefined.  Bits which are
3311 outside the target word are left unchanged.
3313 This class of patterns is special in several ways.  First of all, each
3314 of these names up to and including full word size @emph{must} be defined,
3315 because there is no other way to copy a datum from one place to another.
3316 If there are patterns accepting operands in larger modes,
3317 @samp{mov@var{m}} must be defined for integer modes of those sizes.
3319 Second, these patterns are not used solely in the RTL generation pass.
3320 Even the reload pass can generate move insns to copy values from stack
3321 slots into temporary registers.  When it does so, one of the operands is
3322 a hard register and the other is an operand that can need to be reloaded
3323 into a register.
3325 @findex force_reg
3326 Therefore, when given such a pair of operands, the pattern must generate
3327 RTL which needs no reloading and needs no temporary registers---no
3328 registers other than the operands.  For example, if you support the
3329 pattern with a @code{define_expand}, then in such a case the
3330 @code{define_expand} mustn't call @code{force_reg} or any other such
3331 function which might generate new pseudo registers.
3333 This requirement exists even for subword modes on a RISC machine where
3334 fetching those modes from memory normally requires several insns and
3335 some temporary registers.
3337 @findex change_address
3338 During reload a memory reference with an invalid address may be passed
3339 as an operand.  Such an address will be replaced with a valid address
3340 later in the reload pass.  In this case, nothing may be done with the
3341 address except to use it as it stands.  If it is copied, it will not be
3342 replaced with a valid address.  No attempt should be made to make such
3343 an address into a valid address and no routine (such as
3344 @code{change_address}) that will do so may be called.  Note that
3345 @code{general_operand} will fail when applied to such an address.
3347 @findex reload_in_progress
3348 The global variable @code{reload_in_progress} (which must be explicitly
3349 declared if required) can be used to determine whether such special
3350 handling is required.
3352 The variety of operands that have reloads depends on the rest of the
3353 machine description, but typically on a RISC machine these can only be
3354 pseudo registers that did not get hard registers, while on other
3355 machines explicit memory references will get optional reloads.
3357 If a scratch register is required to move an object to or from memory,
3358 it can be allocated using @code{gen_reg_rtx} prior to life analysis.
3360 If there are cases which need scratch registers during or after reload,
3361 you must provide an appropriate secondary_reload target hook.
3363 @findex no_new_pseudos
3364 The global variable @code{no_new_pseudos} can be used to determine if it
3365 is unsafe to create new pseudo registers.  If this variable is nonzero, then
3366 it is unsafe to call @code{gen_reg_rtx} to allocate a new pseudo.
3368 The constraints on a @samp{mov@var{m}} must permit moving any hard
3369 register to any other hard register provided that
3370 @code{HARD_REGNO_MODE_OK} permits mode @var{m} in both registers and
3371 @code{REGISTER_MOVE_COST} applied to their classes returns a value of 2.
3373 It is obligatory to support floating point @samp{mov@var{m}}
3374 instructions into and out of any registers that can hold fixed point
3375 values, because unions and structures (which have modes @code{SImode} or
3376 @code{DImode}) can be in those registers and they may have floating
3377 point members.
3379 There may also be a need to support fixed point @samp{mov@var{m}}
3380 instructions in and out of floating point registers.  Unfortunately, I
3381 have forgotten why this was so, and I don't know whether it is still
3382 true.  If @code{HARD_REGNO_MODE_OK} rejects fixed point values in
3383 floating point registers, then the constraints of the fixed point
3384 @samp{mov@var{m}} instructions must be designed to avoid ever trying to
3385 reload into a floating point register.
3387 @cindex @code{reload_in} instruction pattern
3388 @cindex @code{reload_out} instruction pattern
3389 @item @samp{reload_in@var{m}}
3390 @itemx @samp{reload_out@var{m}}
3391 These named patterns have been obsoleted by the target hook
3392 @code{secondary_reload}.
3394 Like @samp{mov@var{m}}, but used when a scratch register is required to
3395 move between operand 0 and operand 1.  Operand 2 describes the scratch
3396 register.  See the discussion of the @code{SECONDARY_RELOAD_CLASS}
3397 macro in @pxref{Register Classes}.
3399 There are special restrictions on the form of the @code{match_operand}s
3400 used in these patterns.  First, only the predicate for the reload
3401 operand is examined, i.e., @code{reload_in} examines operand 1, but not
3402 the predicates for operand 0 or 2.  Second, there may be only one
3403 alternative in the constraints.  Third, only a single register class
3404 letter may be used for the constraint; subsequent constraint letters
3405 are ignored.  As a special exception, an empty constraint string
3406 matches the @code{ALL_REGS} register class.  This may relieve ports
3407 of the burden of defining an @code{ALL_REGS} constraint letter just
3408 for these patterns.
3410 @cindex @code{movstrict@var{m}} instruction pattern
3411 @item @samp{movstrict@var{m}}
3412 Like @samp{mov@var{m}} except that if operand 0 is a @code{subreg}
3413 with mode @var{m} of a register whose natural mode is wider,
3414 the @samp{movstrict@var{m}} instruction is guaranteed not to alter
3415 any of the register except the part which belongs to mode @var{m}.
3417 @cindex @code{movmisalign@var{m}} instruction pattern
3418 @item @samp{movmisalign@var{m}}
3419 This variant of a move pattern is designed to load or store a value
3420 from a memory address that is not naturally aligned for its mode.
3421 For a store, the memory will be in operand 0; for a load, the memory
3422 will be in operand 1.  The other operand is guaranteed not to be a
3423 memory, so that it's easy to tell whether this is a load or store.
3425 This pattern is used by the autovectorizer, and when expanding a
3426 @code{MISALIGNED_INDIRECT_REF} expression.
3428 @cindex @code{load_multiple} instruction pattern
3429 @item @samp{load_multiple}
3430 Load several consecutive memory locations into consecutive registers.
3431 Operand 0 is the first of the consecutive registers, operand 1
3432 is the first memory location, and operand 2 is a constant: the
3433 number of consecutive registers.
3435 Define this only if the target machine really has such an instruction;
3436 do not define this if the most efficient way of loading consecutive
3437 registers from memory is to do them one at a time.
3439 On some machines, there are restrictions as to which consecutive
3440 registers can be stored into memory, such as particular starting or
3441 ending register numbers or only a range of valid counts.  For those
3442 machines, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
3443 and make the pattern fail if the restrictions are not met.
3445 Write the generated insn as a @code{parallel} with elements being a
3446 @code{set} of one register from the appropriate memory location (you may
3447 also need @code{use} or @code{clobber} elements).  Use a
3448 @code{match_parallel} (@pxref{RTL Template}) to recognize the insn.  See
3449 @file{rs6000.md} for examples of the use of this insn pattern.
3451 @cindex @samp{store_multiple} instruction pattern
3452 @item @samp{store_multiple}
3453 Similar to @samp{load_multiple}, but store several consecutive registers
3454 into consecutive memory locations.  Operand 0 is the first of the
3455 consecutive memory locations, operand 1 is the first register, and
3456 operand 2 is a constant: the number of consecutive registers.
3458 @cindex @code{vec_set@var{m}} instruction pattern
3459 @item @samp{vec_set@var{m}}
3460 Set given field in the vector value.  Operand 0 is the vector to modify,
3461 operand 1 is new value of field and operand 2 specify the field index.
3463 @cindex @code{vec_extract@var{m}} instruction pattern
3464 @item @samp{vec_extract@var{m}}
3465 Extract given field from the vector value.  Operand 1 is the vector, operand 2
3466 specify field index and operand 0 place to store value into.
3468 @cindex @code{vec_init@var{m}} instruction pattern
3469 @item @samp{vec_init@var{m}}
3470 Initialize the vector to given values.  Operand 0 is the vector to initialize
3471 and operand 1 is parallel containing values for individual fields.
3473 @cindex @code{push@var{m}1} instruction pattern
3474 @item @samp{push@var{m}1}
3475 Output a push instruction.  Operand 0 is value to push.  Used only when
3476 @code{PUSH_ROUNDING} is defined.  For historical reason, this pattern may be
3477 missing and in such case an @code{mov} expander is used instead, with a
3478 @code{MEM} expression forming the push operation.  The @code{mov} expander
3479 method is deprecated.
3481 @cindex @code{add@var{m}3} instruction pattern
3482 @item @samp{add@var{m}3}
3483 Add operand 2 and operand 1, storing the result in operand 0.  All operands
3484 must have mode @var{m}.  This can be used even on two-address machines, by
3485 means of constraints requiring operands 1 and 0 to be the same location.
3487 @cindex @code{sub@var{m}3} instruction pattern
3488 @cindex @code{mul@var{m}3} instruction pattern
3489 @cindex @code{div@var{m}3} instruction pattern
3490 @cindex @code{udiv@var{m}3} instruction pattern
3491 @cindex @code{mod@var{m}3} instruction pattern
3492 @cindex @code{umod@var{m}3} instruction pattern
3493 @cindex @code{umin@var{m}3} instruction pattern
3494 @cindex @code{umax@var{m}3} instruction pattern
3495 @cindex @code{and@var{m}3} instruction pattern
3496 @cindex @code{ior@var{m}3} instruction pattern
3497 @cindex @code{xor@var{m}3} instruction pattern
3498 @item @samp{sub@var{m}3}, @samp{mul@var{m}3}
3499 @itemx @samp{div@var{m}3}, @samp{udiv@var{m}3}
3500 @itemx @samp{mod@var{m}3}, @samp{umod@var{m}3}
3501 @itemx @samp{umin@var{m}3}, @samp{umax@var{m}3}
3502 @itemx @samp{and@var{m}3}, @samp{ior@var{m}3}, @samp{xor@var{m}3}
3503 Similar, for other arithmetic operations.
3505 @cindex @code{min@var{m}3} instruction pattern
3506 @cindex @code{max@var{m}3} instruction pattern
3507 @item @samp{smin@var{m}3}, @samp{smax@var{m}3}
3508 Signed minimum and maximum operations.  When used with floating point,
3509 if both operands are zeros, or if either operand is @code{NaN}, then
3510 it is unspecified which of the two operands is returned as the result.
3512 @cindex @code{reduc_smin_@var{m}} instruction pattern
3513 @cindex @code{reduc_smax_@var{m}} instruction pattern
3514 @item @samp{reduc_smin_@var{m}}, @samp{reduc_smax_@var{m}}
3515 Find the signed minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
3516 operand 1, and the scalar result is stored in the least significant bits of
3517 operand 0 (also a vector). The output and input vector should have the same
3518 modes.
3520 @cindex @code{reduc_umin_@var{m}} instruction pattern
3521 @cindex @code{reduc_umax_@var{m}} instruction pattern
3522 @item @samp{reduc_umin_@var{m}}, @samp{reduc_umax_@var{m}}
3523 Find the unsigned minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
3524 operand 1, and the scalar result is stored in the least significant bits of
3525 operand 0 (also a vector). The output and input vector should have the same
3526 modes.
3528 @cindex @code{reduc_splus_@var{m}} instruction pattern
3529 @item @samp{reduc_splus_@var{m}}
3530 Compute the sum of the signed elements of a vector. The vector is operand 1,
3531 and the scalar result is stored in the least significant bits of operand 0
3532 (also a vector). The output and input vector should have the same modes.
3534 @cindex @code{reduc_uplus_@var{m}} instruction pattern
3535 @item @samp{reduc_uplus_@var{m}}
3536 Compute the sum of the unsigned elements of a vector. The vector is operand 1,
3537 and the scalar result is stored in the least significant bits of operand 0
3538 (also a vector). The output and input vector should have the same modes.
3540 @cindex @code{sdot_prod@var{m}} instruction pattern
3541 @item @samp{sdot_prod@var{m}}
3542 @cindex @code{udot_prod@var{m}} instruction pattern
3543 @item @samp{udot_prod@var{m}}
3544 Compute the sum of the products of two signed/unsigned elements. 
3545 Operand 1 and operand 2 are of the same mode. Their product, which is of a 
3546 wider mode, is computed and added to operand 3. Operand 3 is of a mode equal or 
3547 wider than the mode of the product. The result is placed in operand 0, which
3548 is of the same mode as operand 3. 
3550 @cindex @code{ssum_widen@var{m3}} instruction pattern
3551 @item @samp{ssum_widen@var{m3}}
3552 @cindex @code{usum_widen@var{m3}} instruction pattern
3553 @item @samp{usum_widen@var{m3}}
3554 Operands 0 and 2 are of the same mode, which is wider than the mode of 
3555 operand 1. Add operand 1 to operand 2 and place the widened result in
3556 operand 0. (This is used express accumulation of elements into an accumulator
3557 of a wider mode.)
3559 @cindex @code{vec_shl_@var{m}} instruction pattern
3560 @cindex @code{vec_shr_@var{m}} instruction pattern
3561 @item @samp{vec_shl_@var{m}}, @samp{vec_shr_@var{m}}
3562 Whole vector left/right shift in bits.
3563 Operand 1 is a vector to be shifted.
3564 Operand 2 is an integer shift amount in bits.
3565 Operand 0 is where the resulting shifted vector is stored.
3566 The output and input vectors should have the same modes.
3568 @cindex @code{vec_pack_mod_@var{m}} instruction pattern
3569 @cindex @code{vec_pack_ssat_@var{m}} instruction pattern
3570 @cindex @code{vec_pack_usat_@var{m}} instruction pattern
3571 @item @samp{vec_pack_mod_@var{m}}, @samp{vec_pack_ssat_@var{m}}, @samp{vec_pack_usat_@var{m}}
3572 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors.
3573 Operands 1 and 2 are vectors of the same mode.
3574 Operand 0 is the resulting vector in which the elements of the two input
3575 vectors are concatenated after narrowing them down using modulo arithmetic or
3576 signed/unsigned saturating arithmetic.
3578 @cindex @code{vec_unpacks_hi_@var{m}} instruction pattern
3579 @cindex @code{vec_unpacks_lo_@var{m}} instruction pattern
3580 @cindex @code{vec_unpacku_hi_@var{m}} instruction pattern
3581 @cindex @code{vec_unpacku_lo_@var{m}} instruction pattern
3582 @item @samp{vec_unpacks_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_lo_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_lo_@var{m}}
3583 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of signed/unsigned
3584 elements. The input vector (operand 1) has N signed/unsigned elements of size S. 
3585 Using sign/zero extension widen (promote) the high/low elements of the vector,
3586 and place the resulting N/2 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
3588 @cindex @code{vec_widen_umult_hi_@var{m}} instruction pattern
3589 @cindex @code{vec_widen_umult_lo__@var{m}} instruction pattern
3590 @cindex @code{vec_widen_smult_hi_@var{m}} instruction pattern
3591 @cindex @code{vec_widen_smult_lo_@var{m}} instruction pattern
3592 @item @samp{vec_widen_umult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_lo_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_lo_@var{m}}
3593 Signed/Unsigned widening multiplication. 
3594 The two inputs (operands 1 and 2) are vectors with N 
3595 signed/unsigned elements of size S. Multiply the high/low elements of the two 
3596 vectors, and put the N/2 products of size 2*S in the output vector (opernad 0). 
3598 @cindex @code{mulhisi3} instruction pattern
3599 @item @samp{mulhisi3}
3600 Multiply operands 1 and 2, which have mode @code{HImode}, and store
3601 a @code{SImode} product in operand 0.
3603 @cindex @code{mulqihi3} instruction pattern
3604 @cindex @code{mulsidi3} instruction pattern
3605 @item @samp{mulqihi3}, @samp{mulsidi3}
3606 Similar widening-multiplication instructions of other widths.
3608 @cindex @code{umulqihi3} instruction pattern
3609 @cindex @code{umulhisi3} instruction pattern
3610 @cindex @code{umulsidi3} instruction pattern
3611 @item @samp{umulqihi3}, @samp{umulhisi3}, @samp{umulsidi3}
3612 Similar widening-multiplication instructions that do unsigned
3613 multiplication.
3615 @cindex @code{usmulqihi3} instruction pattern
3616 @cindex @code{usmulhisi3} instruction pattern
3617 @cindex @code{usmulsidi3} instruction pattern
3618 @item @samp{usmulqihi3}, @samp{usmulhisi3}, @samp{usmulsidi3}
3619 Similar widening-multiplication instructions that interpret the first
3620 operand as unsigned and the second operand as signed, then do a signed
3621 multiplication.
3623 @cindex @code{smul@var{m}3_highpart} instruction pattern
3624 @item @samp{smul@var{m}3_highpart}
3625 Perform a signed multiplication of operands 1 and 2, which have mode
3626 @var{m}, and store the most significant half of the product in operand 0.
3627 The least significant half of the product is discarded.
3629 @cindex @code{umul@var{m}3_highpart} instruction pattern
3630 @item @samp{umul@var{m}3_highpart}
3631 Similar, but the multiplication is unsigned.
3633 @cindex @code{divmod@var{m}4} instruction pattern
3634 @item @samp{divmod@var{m}4}
3635 Signed division that produces both a quotient and a remainder.
3636 Operand 1 is divided by operand 2 to produce a quotient stored
3637 in operand 0 and a remainder stored in operand 3.
3639 For machines with an instruction that produces both a quotient and a
3640 remainder, provide a pattern for @samp{divmod@var{m}4} but do not
3641 provide patterns for @samp{div@var{m}3} and @samp{mod@var{m}3}.  This
3642 allows optimization in the relatively common case when both the quotient
3643 and remainder are computed.
3645 If an instruction that just produces a quotient or just a remainder
3646 exists and is more efficient than the instruction that produces both,
3647 write the output routine of @samp{divmod@var{m}4} to call
3648 @code{find_reg_note} and look for a @code{REG_UNUSED} note on the
3649 quotient or remainder and generate the appropriate instruction.
3651 @cindex @code{udivmod@var{m}4} instruction pattern
3652 @item @samp{udivmod@var{m}4}
3653 Similar, but does unsigned division.
3655 @anchor{shift patterns}
3656 @cindex @code{ashl@var{m}3} instruction pattern
3657 @item @samp{ashl@var{m}3}
3658 Arithmetic-shift operand 1 left by a number of bits specified by operand
3659 2, and store the result in operand 0.  Here @var{m} is the mode of
3660 operand 0 and operand 1; operand 2's mode is specified by the
3661 instruction pattern, and the compiler will convert the operand to that
3662 mode before generating the instruction.  The meaning of out-of-range shift
3663 counts can optionally be specified by @code{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.
3664 @xref{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.
3666 @cindex @code{ashr@var{m}3} instruction pattern
3667 @cindex @code{lshr@var{m}3} instruction pattern
3668 @cindex @code{rotl@var{m}3} instruction pattern
3669 @cindex @code{rotr@var{m}3} instruction pattern
3670 @item @samp{ashr@var{m}3}, @samp{lshr@var{m}3}, @samp{rotl@var{m}3}, @samp{rotr@var{m}3}
3671 Other shift and rotate instructions, analogous to the
3672 @code{ashl@var{m}3} instructions.
3674 @cindex @code{neg@var{m}2} instruction pattern
3675 @item @samp{neg@var{m}2}
3676 Negate operand 1 and store the result in operand 0.
3678 @cindex @code{abs@var{m}2} instruction pattern
3679 @item @samp{abs@var{m}2}
3680 Store the absolute value of operand 1 into operand 0.
3682 @cindex @code{sqrt@var{m}2} instruction pattern
3683 @item @samp{sqrt@var{m}2}
3684 Store the square root of operand 1 into operand 0.
3686 The @code{sqrt} built-in function of C always uses the mode which
3687 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sqrtf}
3688 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3689 type @code{float}.
3691 @cindex @code{fmod@var{m}3} instruction pattern
3692 @item @samp{fmod@var{m}3}
3693 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
3694 operand 0, rounded towards zero to an integer.
3696 The @code{fmod} built-in function of C always uses the mode which
3697 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{fmodf}
3698 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3699 type @code{float}.
3701 @cindex @code{remainder@var{m}3} instruction pattern
3702 @item @samp{remainder@var{m}3}
3703 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
3704 operand 0, rounded to the nearest integer.
3706 The @code{remainder} built-in function of C always uses the mode
3707 which corresponds to the C data type @code{double} and the
3708 @code{remainderf} built-in function uses the mode which corresponds
3709 to the C data type @code{float}.
3711 @cindex @code{cos@var{m}2} instruction pattern
3712 @item @samp{cos@var{m}2}
3713 Store the cosine of operand 1 into operand 0.
3715 The @code{cos} built-in function of C always uses the mode which
3716 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{cosf}
3717 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3718 type @code{float}.
3720 @cindex @code{sin@var{m}2} instruction pattern
3721 @item @samp{sin@var{m}2}
3722 Store the sine of operand 1 into operand 0.
3724 The @code{sin} built-in function of C always uses the mode which
3725 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sinf}
3726 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3727 type @code{float}.
3729 @cindex @code{exp@var{m}2} instruction pattern
3730 @item @samp{exp@var{m}2}
3731 Store the exponential of operand 1 into operand 0.
3733 The @code{exp} built-in function of C always uses the mode which
3734 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{expf}
3735 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3736 type @code{float}.
3738 @cindex @code{log@var{m}2} instruction pattern
3739 @item @samp{log@var{m}2}
3740 Store the natural logarithm of operand 1 into operand 0.
3742 The @code{log} built-in function of C always uses the mode which
3743 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{logf}
3744 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3745 type @code{float}.
3747 @cindex @code{pow@var{m}3} instruction pattern
3748 @item @samp{pow@var{m}3}
3749 Store the value of operand 1 raised to the exponent operand 2
3750 into operand 0.
3752 The @code{pow} built-in function of C always uses the mode which
3753 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{powf}
3754 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3755 type @code{float}.
3757 @cindex @code{atan2@var{m}3} instruction pattern
3758 @item @samp{atan2@var{m}3}
3759 Store the arc tangent (inverse tangent) of operand 1 divided by
3760 operand 2 into operand 0, using the signs of both arguments to
3761 determine the quadrant of the result.
3763 The @code{atan2} built-in function of C always uses the mode which
3764 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{atan2f}
3765 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3766 type @code{float}.
3768 @cindex @code{floor@var{m}2} instruction pattern
3769 @item @samp{floor@var{m}2}
3770 Store the largest integral value not greater than argument.
3772 The @code{floor} built-in function of C always uses the mode which
3773 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{floorf}
3774 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3775 type @code{float}.
3777 @cindex @code{btrunc@var{m}2} instruction pattern
3778 @item @samp{btrunc@var{m}2}
3779 Store the argument rounded to integer towards zero.
3781 The @code{trunc} built-in function of C always uses the mode which
3782 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{truncf}
3783 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3784 type @code{float}.
3786 @cindex @code{round@var{m}2} instruction pattern
3787 @item @samp{round@var{m}2}
3788 Store the argument rounded to integer away from zero.
3790 The @code{round} built-in function of C always uses the mode which
3791 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{roundf}
3792 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3793 type @code{float}.
3795 @cindex @code{ceil@var{m}2} instruction pattern
3796 @item @samp{ceil@var{m}2}
3797 Store the argument rounded to integer away from zero.
3799 The @code{ceil} built-in function of C always uses the mode which
3800 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{ceilf}
3801 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3802 type @code{float}.
3804 @cindex @code{nearbyint@var{m}2} instruction pattern
3805 @item @samp{nearbyint@var{m}2}
3806 Store the argument rounded according to the default rounding mode
3808 The @code{nearbyint} built-in function of C always uses the mode which
3809 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{nearbyintf}
3810 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3811 type @code{float}.
3813 @cindex @code{rint@var{m}2} instruction pattern
3814 @item @samp{rint@var{m}2}
3815 Store the argument rounded according to the default rounding mode and
3816 raise the inexact exception when the result differs in value from
3817 the argument
3819 The @code{rint} built-in function of C always uses the mode which
3820 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{rintf}
3821 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3822 type @code{float}.
3824 @cindex @code{lrint@var{m}@var{n}2}
3825 @item @samp{lrint@var{m}@var{n}2}
3826 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
3827 point mode @var{n} as a signed number according to the current
3828 rounding mode and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
3830 @cindex @code{lround@var{m}@var{n}2}
3831 @item @samp{lround@var{m}2}
3832 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
3833 point mode @var{n} as a signed number rounding to nearest and away
3834 from zero and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
3836 @cindex @code{lfloor@var{m}@var{n}2}
3837 @item @samp{lfloor@var{m}2}
3838 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
3839 point mode @var{n} as a signed number rounding down and store in
3840 operand 0 (which has mode @var{n}).
3842 @cindex @code{lceil@var{m}@var{n}2}
3843 @item @samp{lceil@var{m}2}
3844 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
3845 point mode @var{n} as a signed number rounding up and store in
3846 operand 0 (which has mode @var{n}).
3848 @cindex @code{copysign@var{m}3} instruction pattern
3849 @item @samp{copysign@var{m}3}
3850 Store a value with the magnitude of operand 1 and the sign of operand
3851 2 into operand 0.
3853 The @code{copysign} built-in function of C always uses the mode which
3854 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{copysignf}
3855 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3856 type @code{float}.
3858 @cindex @code{ffs@var{m}2} instruction pattern
3859 @item @samp{ffs@var{m}2}
3860 Store into operand 0 one plus the index of the least significant 1-bit
3861 of operand 1.  If operand 1 is zero, store zero.  @var{m} is the mode
3862 of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
3863 pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
3864 generating the instruction.
3866 The @code{ffs} built-in function of C always uses the mode which
3867 corresponds to the C data type @code{int}.
3869 @cindex @code{clz@var{m}2} instruction pattern
3870 @item @samp{clz@var{m}2}
3871 Store into operand 0 the number of leading 0-bits in @var{x}, starting
3872 at the most significant bit position.  If @var{x} is 0, the result is
3873 undefined.  @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode is
3874 specified by the instruction pattern, and the compiler will convert the
3875 operand to that mode before generating the instruction.
3877 @cindex @code{ctz@var{m}2} instruction pattern
3878 @item @samp{ctz@var{m}2}
3879 Store into operand 0 the number of trailing 0-bits in @var{x}, starting
3880 at the least significant bit position.  If @var{x} is 0, the result is
3881 undefined.  @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode is
3882 specified by the instruction pattern, and the compiler will convert the
3883 operand to that mode before generating the instruction.
3885 @cindex @code{popcount@var{m}2} instruction pattern
3886 @item @samp{popcount@var{m}2}
3887 Store into operand 0 the number of 1-bits in @var{x}.  @var{m} is the
3888 mode of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
3889 pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
3890 generating the instruction.
3892 @cindex @code{parity@var{m}2} instruction pattern
3893 @item @samp{parity@var{m}2}
3894 Store into operand 0 the parity of @var{x}, i.e.@: the number of 1-bits
3895 in @var{x} modulo 2.  @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode
3896 is specified by the instruction pattern, and the compiler will convert
3897 the operand to that mode before generating the instruction.
3899 @cindex @code{one_cmpl@var{m}2} instruction pattern
3900 @item @samp{one_cmpl@var{m}2}
3901 Store the bitwise-complement of operand 1 into operand 0.
3903 @cindex @code{cmp@var{m}} instruction pattern
3904 @item @samp{cmp@var{m}}
3905 Compare operand 0 and operand 1, and set the condition codes.
3906 The RTL pattern should look like this:
3908 @smallexample
3909 (set (cc0) (compare (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
3910                     (match_operand:@var{m} 1 @dots{})))
3911 @end smallexample
3913 @cindex @code{tst@var{m}} instruction pattern
3914 @item @samp{tst@var{m}}
3915 Compare operand 0 against zero, and set the condition codes.
3916 The RTL pattern should look like this:
3918 @smallexample
3919 (set (cc0) (match_operand:@var{m} 0 @dots{}))
3920 @end smallexample
3922 @samp{tst@var{m}} patterns should not be defined for machines that do
3923 not use @code{(cc0)}.  Doing so would confuse the optimizer since it
3924 would no longer be clear which @code{set} operations were comparisons.
3925 The @samp{cmp@var{m}} patterns should be used instead.
3927 @cindex @code{movmem@var{m}} instruction pattern
3928 @item @samp{movmem@var{m}}
3929 Block move instruction.  The destination and source blocks of memory
3930 are the first two operands, and both are @code{mem:BLK}s with an
3931 address in mode @code{Pmode}.
3933 The number of bytes to move is the third operand, in mode @var{m}.
3934 Usually, you specify @code{word_mode} for @var{m}.  However, if you can
3935 generate better code knowing the range of valid lengths is smaller than
3936 those representable in a full word, you should provide a pattern with a
3937 mode corresponding to the range of values you can handle efficiently
3938 (e.g., @code{QImode} for values in the range 0--127; note we avoid numbers
3939 that appear negative) and also a pattern with @code{word_mode}.
3941 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
3942 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
3943 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
3944 it may provide the value 4 for this operand.
3946 Descriptions of multiple @code{movmem@var{m}} patterns can only be
3947 beneficial if the patterns for smaller modes have fewer restrictions
3948 on their first, second and fourth operands.  Note that the mode @var{m}
3949 in @code{movmem@var{m}} does not impose any restriction on the mode of
3950 individually moved data units in the block.
3952 These patterns need not give special consideration to the possibility
3953 that the source and destination strings might overlap.
3955 @cindex @code{movstr} instruction pattern
3956 @item @samp{movstr}
3957 String copy instruction, with @code{stpcpy} semantics.  Operand 0 is
3958 an output operand in mode @code{Pmode}.  The addresses of the
3959 destination and source strings are operands 1 and 2, and both are
3960 @code{mem:BLK}s with addresses in mode @code{Pmode}.  The execution of
3961 the expansion of this pattern should store in operand 0 the address in
3962 which the @code{NUL} terminator was stored in the destination string.
3964 @cindex @code{setmem@var{m}} instruction pattern
3965 @item @samp{setmem@var{m}}
3966 Block set instruction.  The destination string is the first operand,
3967 given as a @code{mem:BLK} whose address is in mode @code{Pmode}.  The
3968 number of bytes to set is the second operand, in mode @var{m}.  The value to
3969 initialize the memory with is the third operand. Targets that only support the
3970 clearing of memory should reject any value that is not the constant 0.  See
3971 @samp{movmem@var{m}} for a discussion of the choice of mode.
3973 The fourth operand is the known alignment of the destination, in the form
3974 of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the compiler knows that the
3975 destination is word-aligned, it may provide the value 4 for this
3976 operand.
3978 The use for multiple @code{setmem@var{m}} is as for @code{movmem@var{m}}.
3980 @cindex @code{cmpstrn@var{m}} instruction pattern
3981 @item @samp{cmpstrn@var{m}}
3982 String compare instruction, with five operands.  Operand 0 is the output;
3983 it has mode @var{m}.  The remaining four operands are like the operands
3984 of @samp{movmem@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
3985 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
3986 string.  The instruction is not allowed to prefetch more than one byte
3987 at a time since either string may end in the first byte and reading past
3988 that may access an invalid page or segment and cause a fault.  The
3989 effect of the instruction is to store a value in operand 0 whose sign
3990 indicates the result of the comparison.
3992 @cindex @code{cmpstr@var{m}} instruction pattern
3993 @item @samp{cmpstr@var{m}}
3994 String compare instruction, without known maximum length.  Operand 0 is the
3995 output; it has mode @var{m}.  The second and third operand are the blocks of
3996 memory to be compared; both are @code{mem:BLK} with an address in mode
3997 @code{Pmode}.
3999 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
4000 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
4001 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
4002 it may provide the value 4 for this operand.
4004 The two memory blocks specified are compared byte by byte in lexicographic
4005 order starting at the beginning of each string.  The instruction is not allowed
4006 to prefetch more than one byte at a time since either string may end in the
4007 first byte and reading past that may access an invalid page or segment and
4008 cause a fault.  The effect of the instruction is to store a value in operand 0
4009 whose sign indicates the result of the comparison.
4011 @cindex @code{cmpmem@var{m}} instruction pattern
4012 @item @samp{cmpmem@var{m}}
4013 Block compare instruction, with five operands like the operands
4014 of @samp{cmpstr@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
4015 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
4016 block.  Unlike @samp{cmpstr@var{m}} the instruction can prefetch
4017 any bytes in the two memory blocks.  The effect of the instruction is
4018 to store a value in operand 0 whose sign indicates the result of the
4019 comparison.
4021 @cindex @code{strlen@var{m}} instruction pattern
4022 @item @samp{strlen@var{m}}
4023 Compute the length of a string, with three operands.
4024 Operand 0 is the result (of mode @var{m}), operand 1 is
4025 a @code{mem} referring to the first character of the string,
4026 operand 2 is the character to search for (normally zero),
4027 and operand 3 is a constant describing the known alignment
4028 of the beginning of the string.
4030 @cindex @code{float@var{mn}2} instruction pattern
4031 @item @samp{float@var{m}@var{n}2}
4032 Convert signed integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m}) to
4033 floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
4034 @var{n}).
4036 @cindex @code{floatuns@var{mn}2} instruction pattern
4037 @item @samp{floatuns@var{m}@var{n}2}
4038 Convert unsigned integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m})
4039 to floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
4040 @var{n}).
4042 @cindex @code{fix@var{mn}2} instruction pattern
4043 @item @samp{fix@var{m}@var{n}2}
4044 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
4045 point mode @var{n} as a signed number and store in operand 0 (which
4046 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when
4047 the value of operand 1 is an integer.
4049 If the machine description defines this pattern, it also needs to
4050 define the @code{ftrunc} pattern.
4052 @cindex @code{fixuns@var{mn}2} instruction pattern
4053 @item @samp{fixuns@var{m}@var{n}2}
4054 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
4055 point mode @var{n} as an unsigned number and store in operand 0 (which
4056 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when the
4057 value of operand 1 is an integer.
4059 @cindex @code{ftrunc@var{m}2} instruction pattern
4060 @item @samp{ftrunc@var{m}2}
4061 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to an
4062 integer value, still represented in floating point mode @var{m}, and
4063 store it in operand 0 (valid for floating point mode @var{m}).
4065 @cindex @code{fix_trunc@var{mn}2} instruction pattern
4066 @item @samp{fix_trunc@var{m}@var{n}2}
4067 Like @samp{fix@var{m}@var{n}2} but works for any floating point value
4068 of mode @var{m} by converting the value to an integer.
4070 @cindex @code{fixuns_trunc@var{mn}2} instruction pattern
4071 @item @samp{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2}
4072 Like @samp{fixuns@var{m}@var{n}2} but works for any floating point
4073 value of mode @var{m} by converting the value to an integer.
4075 @cindex @code{trunc@var{mn}2} instruction pattern
4076 @item @samp{trunc@var{m}@var{n}2}
4077 Truncate operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
4078 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
4079 point or both floating point.
4081 @cindex @code{extend@var{mn}2} instruction pattern
4082 @item @samp{extend@var{m}@var{n}2}
4083 Sign-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
4084 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
4085 point or both floating point.
4087 @cindex @code{zero_extend@var{mn}2} instruction pattern
4088 @item @samp{zero_extend@var{m}@var{n}2}
4089 Zero-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
4090 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
4091 point.
4093 @cindex @code{extv} instruction pattern
4094 @item @samp{extv}
4095 Extract a bit-field from operand 1 (a register or memory operand), where
4096 operand 2 specifies the width in bits and operand 3 the starting bit,
4097 and store it in operand 0.  Operand 0 must have mode @code{word_mode}.
4098 Operand 1 may have mode @code{byte_mode} or @code{word_mode}; often
4099 @code{word_mode} is allowed only for registers.  Operands 2 and 3 must
4100 be valid for @code{word_mode}.
4102 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
4103 for operands 2 and 3 and the constant is never zero for operand 2.
4105 The bit-field value is sign-extended to a full word integer
4106 before it is stored in operand 0.
4108 @cindex @code{extzv} instruction pattern
4109 @item @samp{extzv}
4110 Like @samp{extv} except that the bit-field value is zero-extended.
4112 @cindex @code{insv} instruction pattern
4113 @item @samp{insv}
4114 Store operand 3 (which must be valid for @code{word_mode}) into a
4115 bit-field in operand 0, where operand 1 specifies the width in bits and
4116 operand 2 the starting bit.  Operand 0 may have mode @code{byte_mode} or
4117 @code{word_mode}; often @code{word_mode} is allowed only for registers.
4118 Operands 1 and 2 must be valid for @code{word_mode}.
4120 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
4121 for operands 1 and 2 and the constant is never zero for operand 1.
4123 @cindex @code{mov@var{mode}cc} instruction pattern
4124 @item @samp{mov@var{mode}cc}
4125 Conditionally move operand 2 or operand 3 into operand 0 according to the
4126 comparison in operand 1.  If the comparison is true, operand 2 is moved
4127 into operand 0, otherwise operand 3 is moved.
4129 The mode of the operands being compared need not be the same as the operands
4130 being moved.  Some machines, sparc64 for example, have instructions that
4131 conditionally move an integer value based on the floating point condition
4132 codes and vice versa.
4134 If the machine does not have conditional move instructions, do not
4135 define these patterns.
4137 @cindex @code{add@var{mode}cc} instruction pattern
4138 @item @samp{add@var{mode}cc}
4139 Similar to @samp{mov@var{mode}cc} but for conditional addition.  Conditionally
4140 move operand 2 or (operands 2 + operand 3) into operand 0 according to the
4141 comparison in operand 1.  If the comparison is true, operand 2 is moved into
4142 operand 0, otherwise (operand 2 + operand 3) is moved.
4144 @cindex @code{s@var{cond}} instruction pattern
4145 @item @samp{s@var{cond}}
4146 Store zero or nonzero in the operand according to the condition codes.
4147 Value stored is nonzero iff the condition @var{cond} is true.
4148 @var{cond} is the name of a comparison operation expression code, such
4149 as @code{eq}, @code{lt} or @code{leu}.
4151 You specify the mode that the operand must have when you write the
4152 @code{match_operand} expression.  The compiler automatically sees
4153 which mode you have used and supplies an operand of that mode.
4155 The value stored for a true condition must have 1 as its low bit, or
4156 else must be negative.  Otherwise the instruction is not suitable and
4157 you should omit it from the machine description.  You describe to the
4158 compiler exactly which value is stored by defining the macro
4159 @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}).  If a description cannot be
4160 found that can be used for all the @samp{s@var{cond}} patterns, you
4161 should omit those operations from the machine description.
4163 These operations may fail, but should do so only in relatively
4164 uncommon cases; if they would fail for common cases involving
4165 integer comparisons, it is best to omit these patterns.
4167 If these operations are omitted, the compiler will usually generate code
4168 that copies the constant one to the target and branches around an
4169 assignment of zero to the target.  If this code is more efficient than
4170 the potential instructions used for the @samp{s@var{cond}} pattern
4171 followed by those required to convert the result into a 1 or a zero in
4172 @code{SImode}, you should omit the @samp{s@var{cond}} operations from
4173 the machine description.
4175 @cindex @code{b@var{cond}} instruction pattern
4176 @item @samp{b@var{cond}}
4177 Conditional branch instruction.  Operand 0 is a @code{label_ref} that
4178 refers to the label to jump to.  Jump if the condition codes meet
4179 condition @var{cond}.
4181 Some machines do not follow the model assumed here where a comparison
4182 instruction is followed by a conditional branch instruction.  In that
4183 case, the @samp{cmp@var{m}} (and @samp{tst@var{m}}) patterns should
4184 simply store the operands away and generate all the required insns in a
4185 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) for the conditional
4186 branch operations.  All calls to expand @samp{b@var{cond}} patterns are
4187 immediately preceded by calls to expand either a @samp{cmp@var{m}}
4188 pattern or a @samp{tst@var{m}} pattern.
4190 Machines that use a pseudo register for the condition code value, or
4191 where the mode used for the comparison depends on the condition being
4192 tested, should also use the above mechanism.  @xref{Jump Patterns}.
4194 The above discussion also applies to the @samp{mov@var{mode}cc} and
4195 @samp{s@var{cond}} patterns.
4197 @cindex @code{cbranch@var{mode}4} instruction pattern
4198 @item @samp{cbranch@var{mode}4}
4199 Conditional branch instruction combined with a compare instruction.
4200 Operand 0 is a comparison operator.  Operand 1 and operand 2 are the
4201 first and second operands of the comparison, respectively.  Operand 3
4202 is a @code{label_ref} that refers to the label to jump to.
4204 @cindex @code{jump} instruction pattern
4205 @item @samp{jump}
4206 A jump inside a function; an unconditional branch.  Operand 0 is the
4207 @code{label_ref} of the label to jump to.  This pattern name is mandatory
4208 on all machines.
4210 @cindex @code{call} instruction pattern
4211 @item @samp{call}
4212 Subroutine call instruction returning no value.  Operand 0 is the
4213 function to call; operand 1 is the number of bytes of arguments pushed
4214 as a @code{const_int}; operand 2 is the number of registers used as
4215 operands.
4217 On most machines, operand 2 is not actually stored into the RTL
4218 pattern.  It is supplied for the sake of some RISC machines which need
4219 to put this information into the assembler code; they can put it in
4220 the RTL instead of operand 1.
4222 Operand 0 should be a @code{mem} RTX whose address is the address of the
4223 function.  Note, however, that this address can be a @code{symbol_ref}
4224 expression even if it would not be a legitimate memory address on the
4225 target machine.  If it is also not a valid argument for a call
4226 instruction, the pattern for this operation should be a
4227 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) that places the
4228 address into a register and uses that register in the call instruction.
4230 @cindex @code{call_value} instruction pattern
4231 @item @samp{call_value}
4232 Subroutine call instruction returning a value.  Operand 0 is the hard
4233 register in which the value is returned.  There are three more
4234 operands, the same as the three operands of the @samp{call}
4235 instruction (but with numbers increased by one).
4237 Subroutines that return @code{BLKmode} objects use the @samp{call}
4238 insn.
4240 @cindex @code{call_pop} instruction pattern
4241 @cindex @code{call_value_pop} instruction pattern
4242 @item @samp{call_pop}, @samp{call_value_pop}
4243 Similar to @samp{call} and @samp{call_value}, except used if defined and
4244 if @code{RETURN_POPS_ARGS} is nonzero.  They should emit a @code{parallel}
4245 that contains both the function call and a @code{set} to indicate the
4246 adjustment made to the frame pointer.
4248 For machines where @code{RETURN_POPS_ARGS} can be nonzero, the use of these
4249 patterns increases the number of functions for which the frame pointer
4250 can be eliminated, if desired.
4252 @cindex @code{untyped_call} instruction pattern
4253 @item @samp{untyped_call}
4254 Subroutine call instruction returning a value of any type.  Operand 0 is
4255 the function to call; operand 1 is a memory location where the result of
4256 calling the function is to be stored; operand 2 is a @code{parallel}
4257 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
4258 the saving of a function return value into the result block.
4260 This instruction pattern should be defined to support
4261 @code{__builtin_apply} on machines where special instructions are needed
4262 to call a subroutine with arbitrary arguments or to save the value
4263 returned.  This instruction pattern is required on machines that have
4264 multiple registers that can hold a return value
4265 (i.e.@: @code{FUNCTION_VALUE_REGNO_P} is true for more than one register).
4267 @cindex @code{return} instruction pattern
4268 @item @samp{return}
4269 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
4270 defined only if a single instruction can do all the work of returning
4271 from a function.
4273 Like the @samp{mov@var{m}} patterns, this pattern is also used after the
4274 RTL generation phase.  In this case it is to support machines where
4275 multiple instructions are usually needed to return from a function, but
4276 some class of functions only requires one instruction to implement a
4277 return.  Normally, the applicable functions are those which do not need
4278 to save any registers or allocate stack space.
4280 @findex reload_completed
4281 @findex leaf_function_p
4282 For such machines, the condition specified in this pattern should only
4283 be true when @code{reload_completed} is nonzero and the function's
4284 epilogue would only be a single instruction.  For machines with register
4285 windows, the routine @code{leaf_function_p} may be used to determine if
4286 a register window push is required.
4288 Machines that have conditional return instructions should define patterns
4289 such as
4291 @smallexample
4292 (define_insn ""
4293   [(set (pc)
4294         (if_then_else (match_operator
4295                          0 "comparison_operator"
4296                          [(cc0) (const_int 0)])
4297                       (return)
4298                       (pc)))]
4299   "@var{condition}"
4300   "@dots{}")
4301 @end smallexample
4303 where @var{condition} would normally be the same condition specified on the
4304 named @samp{return} pattern.
4306 @cindex @code{untyped_return} instruction pattern
4307 @item @samp{untyped_return}
4308 Untyped subroutine return instruction.  This instruction pattern should
4309 be defined to support @code{__builtin_return} on machines where special
4310 instructions are needed to return a value of any type.
4312 Operand 0 is a memory location where the result of calling a function
4313 with @code{__builtin_apply} is stored; operand 1 is a @code{parallel}
4314 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
4315 the restoring of a function return value from the result block.
4317 @cindex @code{nop} instruction pattern
4318 @item @samp{nop}
4319 No-op instruction.  This instruction pattern name should always be defined
4320 to output a no-op in assembler code.  @code{(const_int 0)} will do as an
4321 RTL pattern.
4323 @cindex @code{indirect_jump} instruction pattern
4324 @item @samp{indirect_jump}
4325 An instruction to jump to an address which is operand zero.
4326 This pattern name is mandatory on all machines.
4328 @cindex @code{casesi} instruction pattern
4329 @item @samp{casesi}
4330 Instruction to jump through a dispatch table, including bounds checking.
4331 This instruction takes five operands:
4333 @enumerate
4334 @item
4335 The index to dispatch on, which has mode @code{SImode}.
4337 @item
4338 The lower bound for indices in the table, an integer constant.
4340 @item
4341 The total range of indices in the table---the largest index
4342 minus the smallest one (both inclusive).
4344 @item
4345 A label that precedes the table itself.
4347 @item
4348 A label to jump to if the index has a value outside the bounds.
4349 @end enumerate
4351 The table is a @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} inside of a
4352 @code{jump_insn}.  The number of elements in the table is one plus the
4353 difference between the upper bound and the lower bound.
4355 @cindex @code{tablejump} instruction pattern
4356 @item @samp{tablejump}
4357 Instruction to jump to a variable address.  This is a low-level
4358 capability which can be used to implement a dispatch table when there
4359 is no @samp{casesi} pattern.
4361 This pattern requires two operands: the address or offset, and a label
4362 which should immediately precede the jump table.  If the macro
4363 @code{CASE_VECTOR_PC_RELATIVE} evaluates to a nonzero value then the first
4364 operand is an offset which counts from the address of the table; otherwise,
4365 it is an absolute address to jump to.  In either case, the first operand has
4366 mode @code{Pmode}.
4368 The @samp{tablejump} insn is always the last insn before the jump
4369 table it uses.  Its assembler code normally has no need to use the
4370 second operand, but you should incorporate it in the RTL pattern so
4371 that the jump optimizer will not delete the table as unreachable code.
4374 @cindex @code{decrement_and_branch_until_zero} instruction pattern
4375 @item @samp{decrement_and_branch_until_zero}
4376 Conditional branch instruction that decrements a register and
4377 jumps if the register is nonzero.  Operand 0 is the register to
4378 decrement and test; operand 1 is the label to jump to if the
4379 register is nonzero.  @xref{Looping Patterns}.
4381 This optional instruction pattern is only used by the combiner,
4382 typically for loops reversed by the loop optimizer when strength
4383 reduction is enabled.
4385 @cindex @code{doloop_end} instruction pattern
4386 @item @samp{doloop_end}
4387 Conditional branch instruction that decrements a register and jumps if
4388 the register is nonzero.  This instruction takes five operands: Operand
4389 0 is the register to decrement and test; operand 1 is the number of loop
4390 iterations as a @code{const_int} or @code{const0_rtx} if this cannot be
4391 determined until run-time; operand 2 is the actual or estimated maximum
4392 number of iterations as a @code{const_int}; operand 3 is the number of
4393 enclosed loops as a @code{const_int} (an innermost loop has a value of
4394 1); operand 4 is the label to jump to if the register is nonzero.
4395 @xref{Looping Patterns}.
4397 This optional instruction pattern should be defined for machines with
4398 low-overhead looping instructions as the loop optimizer will try to
4399 modify suitable loops to utilize it.  If nested low-overhead looping is
4400 not supported, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
4401 and make the pattern fail if operand 3 is not @code{const1_rtx}.
4402 Similarly, if the actual or estimated maximum number of iterations is
4403 too large for this instruction, make it fail.
4405 @cindex @code{doloop_begin} instruction pattern
4406 @item @samp{doloop_begin}
4407 Companion instruction to @code{doloop_end} required for machines that
4408 need to perform some initialization, such as loading special registers
4409 used by a low-overhead looping instruction.  If initialization insns do
4410 not always need to be emitted, use a @code{define_expand}
4411 (@pxref{Expander Definitions}) and make it fail.
4414 @cindex @code{canonicalize_funcptr_for_compare} instruction pattern
4415 @item @samp{canonicalize_funcptr_for_compare}
4416 Canonicalize the function pointer in operand 1 and store the result
4417 into operand 0.
4419 Operand 0 is always a @code{reg} and has mode @code{Pmode}; operand 1
4420 may be a @code{reg}, @code{mem}, @code{symbol_ref}, @code{const_int}, etc
4421 and also has mode @code{Pmode}.
4423 Canonicalization of a function pointer usually involves computing
4424 the address of the function which would be called if the function
4425 pointer were used in an indirect call.
4427 Only define this pattern if function pointers on the target machine
4428 can have different values but still call the same function when
4429 used in an indirect call.
4431 @cindex @code{save_stack_block} instruction pattern
4432 @cindex @code{save_stack_function} instruction pattern
4433 @cindex @code{save_stack_nonlocal} instruction pattern
4434 @cindex @code{restore_stack_block} instruction pattern
4435 @cindex @code{restore_stack_function} instruction pattern
4436 @cindex @code{restore_stack_nonlocal} instruction pattern
4437 @item @samp{save_stack_block}
4438 @itemx @samp{save_stack_function}
4439 @itemx @samp{save_stack_nonlocal}
4440 @itemx @samp{restore_stack_block}
4441 @itemx @samp{restore_stack_function}
4442 @itemx @samp{restore_stack_nonlocal}
4443 Most machines save and restore the stack pointer by copying it to or
4444 from an object of mode @code{Pmode}.  Do not define these patterns on
4445 such machines.
4447 Some machines require special handling for stack pointer saves and
4448 restores.  On those machines, define the patterns corresponding to the
4449 non-standard cases by using a @code{define_expand} (@pxref{Expander
4450 Definitions}) that produces the required insns.  The three types of
4451 saves and restores are:
4453 @enumerate
4454 @item
4455 @samp{save_stack_block} saves the stack pointer at the start of a block
4456 that allocates a variable-sized object, and @samp{restore_stack_block}
4457 restores the stack pointer when the block is exited.
4459 @item
4460 @samp{save_stack_function} and @samp{restore_stack_function} do a
4461 similar job for the outermost block of a function and are used when the
4462 function allocates variable-sized objects or calls @code{alloca}.  Only
4463 the epilogue uses the restored stack pointer, allowing a simpler save or
4464 restore sequence on some machines.
4466 @item
4467 @samp{save_stack_nonlocal} is used in functions that contain labels
4468 branched to by nested functions.  It saves the stack pointer in such a
4469 way that the inner function can use @samp{restore_stack_nonlocal} to
4470 restore the stack pointer.  The compiler generates code to restore the
4471 frame and argument pointer registers, but some machines require saving
4472 and restoring additional data such as register window information or
4473 stack backchains.  Place insns in these patterns to save and restore any
4474 such required data.
4475 @end enumerate
4477 When saving the stack pointer, operand 0 is the save area and operand 1
4478 is the stack pointer.  The mode used to allocate the save area defaults
4479 to @code{Pmode} but you can override that choice by defining the
4480 @code{STACK_SAVEAREA_MODE} macro (@pxref{Storage Layout}).  You must
4481 specify an integral mode, or @code{VOIDmode} if no save area is needed
4482 for a particular type of save (either because no save is needed or
4483 because a machine-specific save area can be used).  Operand 0 is the
4484 stack pointer and operand 1 is the save area for restore operations.  If
4485 @samp{save_stack_block} is defined, operand 0 must not be
4486 @code{VOIDmode} since these saves can be arbitrarily nested.
4488 A save area is a @code{mem} that is at a constant offset from
4489 @code{virtual_stack_vars_rtx} when the stack pointer is saved for use by
4490 nonlocal gotos and a @code{reg} in the other two cases.
4492 @cindex @code{allocate_stack} instruction pattern
4493 @item @samp{allocate_stack}
4494 Subtract (or add if @code{STACK_GROWS_DOWNWARD} is undefined) operand 1 from
4495 the stack pointer to create space for dynamically allocated data.
4497 Store the resultant pointer to this space into operand 0.  If you
4498 are allocating space from the main stack, do this by emitting a
4499 move insn to copy @code{virtual_stack_dynamic_rtx} to operand 0.
4500 If you are allocating the space elsewhere, generate code to copy the
4501 location of the space to operand 0.  In the latter case, you must
4502 ensure this space gets freed when the corresponding space on the main
4503 stack is free.
4505 Do not define this pattern if all that must be done is the subtraction.
4506 Some machines require other operations such as stack probes or
4507 maintaining the back chain.  Define this pattern to emit those
4508 operations in addition to updating the stack pointer.
4510 @cindex @code{check_stack} instruction pattern
4511 @item @samp{check_stack}
4512 If stack checking cannot be done on your system by probing the stack with
4513 a load or store instruction (@pxref{Stack Checking}), define this pattern
4514 to perform the needed check and signaling an error if the stack
4515 has overflowed.  The single operand is the location in the stack furthest
4516 from the current stack pointer that you need to validate.  Normally,
4517 on machines where this pattern is needed, you would obtain the stack
4518 limit from a global or thread-specific variable or register.
4520 @cindex @code{nonlocal_goto} instruction pattern
4521 @item @samp{nonlocal_goto}
4522 Emit code to generate a non-local goto, e.g., a jump from one function
4523 to a label in an outer function.  This pattern has four arguments,
4524 each representing a value to be used in the jump.  The first
4525 argument is to be loaded into the frame pointer, the second is
4526 the address to branch to (code to dispatch to the actual label),
4527 the third is the address of a location where the stack is saved,
4528 and the last is the address of the label, to be placed in the
4529 location for the incoming static chain.
4531 On most machines you need not define this pattern, since GCC will
4532 already generate the correct code, which is to load the frame pointer
4533 and static chain, restore the stack (using the
4534 @samp{restore_stack_nonlocal} pattern, if defined), and jump indirectly
4535 to the dispatcher.  You need only define this pattern if this code will
4536 not work on your machine.
4538 @cindex @code{nonlocal_goto_receiver} instruction pattern
4539 @item @samp{nonlocal_goto_receiver}
4540 This pattern, if defined, contains code needed at the target of a
4541 nonlocal goto after the code already generated by GCC@.  You will not
4542 normally need to define this pattern.  A typical reason why you might
4543 need this pattern is if some value, such as a pointer to a global table,
4544 must be restored when the frame pointer is restored.  Note that a nonlocal
4545 goto only occurs within a unit-of-translation, so a global table pointer
4546 that is shared by all functions of a given module need not be restored.
4547 There are no arguments.
4549 @cindex @code{exception_receiver} instruction pattern
4550 @item @samp{exception_receiver}
4551 This pattern, if defined, contains code needed at the site of an
4552 exception handler that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
4553 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
4554 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
4555 table, must be restored after control flow is branched to the handler of
4556 an exception.  There are no arguments.
4558 @cindex @code{builtin_setjmp_setup} instruction pattern
4559 @item @samp{builtin_setjmp_setup}
4560 This pattern, if defined, contains additional code needed to initialize
4561 the @code{jmp_buf}.  You will not normally need to define this pattern.
4562 A typical reason why you might need this pattern is if some value, such
4563 as a pointer to a global table, must be restored.  Though it is
4564 preferred that the pointer value be recalculated if possible (given the
4565 address of a label for instance).  The single argument is a pointer to
4566 the @code{jmp_buf}.  Note that the buffer is five words long and that
4567 the first three are normally used by the generic mechanism.
4569 @cindex @code{builtin_setjmp_receiver} instruction pattern
4570 @item @samp{builtin_setjmp_receiver}
4571 This pattern, if defined, contains code needed at the site of an
4572 built-in setjmp that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
4573 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
4574 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
4575 table, must be restored.  It takes one argument, which is the label
4576 to which builtin_longjmp transfered control; this pattern may be emitted
4577 at a small offset from that label.
4579 @cindex @code{builtin_longjmp} instruction pattern
4580 @item @samp{builtin_longjmp}
4581 This pattern, if defined, performs the entire action of the longjmp.
4582 You will not normally need to define this pattern unless you also define
4583 @code{builtin_setjmp_setup}.  The single argument is a pointer to the
4584 @code{jmp_buf}.
4586 @cindex @code{eh_return} instruction pattern
4587 @item @samp{eh_return}
4588 This pattern, if defined, affects the way @code{__builtin_eh_return},
4589 and thence the call frame exception handling library routines, are
4590 built.  It is intended to handle non-trivial actions needed along
4591 the abnormal return path.
4593 The address of the exception handler to which the function should return
4594 is passed as operand to this pattern.  It will normally need to copied by
4595 the pattern to some special register or memory location.
4596 If the pattern needs to determine the location of the target call
4597 frame in order to do so, it may use @code{EH_RETURN_STACKADJ_RTX},
4598 if defined; it will have already been assigned.
4600 If this pattern is not defined, the default action will be to simply
4601 copy the return address to @code{EH_RETURN_HANDLER_RTX}.  Either
4602 that macro or this pattern needs to be defined if call frame exception
4603 handling is to be used.
4605 @cindex @code{prologue} instruction pattern
4606 @anchor{prologue instruction pattern}
4607 @item @samp{prologue}
4608 This pattern, if defined, emits RTL for entry to a function.  The function
4609 entry is responsible for setting up the stack frame, initializing the frame
4610 pointer register, saving callee saved registers, etc.
4612 Using a prologue pattern is generally preferred over defining
4613 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_PROLOGUE} to emit assembly code for the prologue.
4615 The @code{prologue} pattern is particularly useful for targets which perform
4616 instruction scheduling.
4618 @cindex @code{epilogue} instruction pattern
4619 @anchor{epilogue instruction pattern}
4620 @item @samp{epilogue}
4621 This pattern emits RTL for exit from a function.  The function
4622 exit is responsible for deallocating the stack frame, restoring callee saved
4623 registers and emitting the return instruction.
4625 Using an epilogue pattern is generally preferred over defining
4626 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_EPILOGUE} to emit assembly code for the epilogue.
4628 The @code{epilogue} pattern is particularly useful for targets which perform
4629 instruction scheduling or which have delay slots for their return instruction.
4631 @cindex @code{sibcall_epilogue} instruction pattern
4632 @item @samp{sibcall_epilogue}
4633 This pattern, if defined, emits RTL for exit from a function without the final
4634 branch back to the calling function.  This pattern will be emitted before any
4635 sibling call (aka tail call) sites.
4637 The @code{sibcall_epilogue} pattern must not clobber any arguments used for
4638 parameter passing or any stack slots for arguments passed to the current
4639 function.
4641 @cindex @code{trap} instruction pattern
4642 @item @samp{trap}
4643 This pattern, if defined, signals an error, typically by causing some
4644 kind of signal to be raised.  Among other places, it is used by the Java
4645 front end to signal `invalid array index' exceptions.
4647 @cindex @code{conditional_trap} instruction pattern
4648 @item @samp{conditional_trap}
4649 Conditional trap instruction.  Operand 0 is a piece of RTL which
4650 performs a comparison.  Operand 1 is the trap code, an integer.
4652 A typical @code{conditional_trap} pattern looks like
4654 @smallexample
4655 (define_insn "conditional_trap"
4656   [(trap_if (match_operator 0 "trap_operator"
4657              [(cc0) (const_int 0)])
4658             (match_operand 1 "const_int_operand" "i"))]
4659   ""
4660   "@dots{}")
4661 @end smallexample
4663 @cindex @code{prefetch} instruction pattern
4664 @item @samp{prefetch}
4666 This pattern, if defined, emits code for a non-faulting data prefetch
4667 instruction.  Operand 0 is the address of the memory to prefetch.  Operand 1
4668 is a constant 1 if the prefetch is preparing for a write to the memory
4669 address, or a constant 0 otherwise.  Operand 2 is the expected degree of
4670 temporal locality of the data and is a value between 0 and 3, inclusive; 0
4671 means that the data has no temporal locality, so it need not be left in the
4672 cache after the access; 3 means that the data has a high degree of temporal
4673 locality and should be left in all levels of cache possible;  1 and 2 mean,
4674 respectively, a low or moderate degree of temporal locality.
4676 Targets that do not support write prefetches or locality hints can ignore
4677 the values of operands 1 and 2.
4679 @cindex @code{memory_barrier} instruction pattern
4680 @item @samp{memory_barrier}
4682 If the target memory model is not fully synchronous, then this pattern
4683 should be defined to an instruction that orders both loads and stores
4684 before the instruction with respect to loads and stores after the instruction.
4685 This pattern has no operands.
4687 @cindex @code{sync_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
4688 @item @samp{sync_compare_and_swap@var{mode}}
4690 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
4691 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
4692 performed.  Operand 2 is the ``old'' value to be compared against the
4693 current contents of the memory location.  Operand 3 is the ``new'' value
4694 to store in the memory if the compare succeeds.  Operand 0 is the result
4695 of the operation; it should contain the contents of the memory
4696 before the operation.  If the compare succeeds, this should obviously be
4697 a copy of operand 2.
4699 This pattern must show that both operand 0 and operand 1 are modified.
4701 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
4702 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
4703 operation and all memory operations after the atomic operation occur
4704 after the atomic operation.
4706 @cindex @code{sync_compare_and_swap_cc@var{mode}} instruction pattern
4707 @item @samp{sync_compare_and_swap_cc@var{mode}}
4709 This pattern is just like @code{sync_compare_and_swap@var{mode}}, except
4710 it should act as if compare part of the compare-and-swap were issued via
4711 @code{cmp@var{m}}.  This comparison will only be used with @code{EQ} and
4712 @code{NE} branches and @code{setcc} operations.
4714 Some targets do expose the success or failure of the compare-and-swap
4715 operation via the status flags.  Ideally we wouldn't need a separate
4716 named pattern in order to take advantage of this, but the combine pass
4717 does not handle patterns with multiple sets, which is required by
4718 definition for @code{sync_compare_and_swap@var{mode}}.
4720 @cindex @code{sync_add@var{mode}} instruction pattern
4721 @cindex @code{sync_sub@var{mode}} instruction pattern
4722 @cindex @code{sync_ior@var{mode}} instruction pattern
4723 @cindex @code{sync_and@var{mode}} instruction pattern
4724 @cindex @code{sync_xor@var{mode}} instruction pattern
4725 @cindex @code{sync_nand@var{mode}} instruction pattern
4726 @item @samp{sync_add@var{mode}}, @samp{sync_sub@var{mode}}
4727 @itemx @samp{sync_ior@var{mode}}, @samp{sync_and@var{mode}}
4728 @itemx @samp{sync_xor@var{mode}}, @samp{sync_nand@var{mode}}
4730 These patterns emit code for an atomic operation on memory.
4731 Operand 0 is the memory on which the atomic operation is performed.
4732 Operand 1 is the second operand to the binary operator.
4734 The ``nand'' operation is @code{~op0 & op1}.
4736 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
4737 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
4738 operation and all memory operations after the atomic operation occur
4739 after the atomic operation.
4741 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
4742 from a compare-and-swap operation, if defined.
4744 @cindex @code{sync_old_add@var{mode}} instruction pattern
4745 @cindex @code{sync_old_sub@var{mode}} instruction pattern
4746 @cindex @code{sync_old_ior@var{mode}} instruction pattern
4747 @cindex @code{sync_old_and@var{mode}} instruction pattern
4748 @cindex @code{sync_old_xor@var{mode}} instruction pattern
4749 @cindex @code{sync_old_nand@var{mode}} instruction pattern
4750 @item @samp{sync_old_add@var{mode}}, @samp{sync_old_sub@var{mode}}
4751 @itemx @samp{sync_old_ior@var{mode}}, @samp{sync_old_and@var{mode}}
4752 @itemx @samp{sync_old_xor@var{mode}}, @samp{sync_old_nand@var{mode}}
4754 These patterns are emit code for an atomic operation on memory,
4755 and return the value that the memory contained before the operation.
4756 Operand 0 is the result value, operand 1 is the memory on which the
4757 atomic operation is performed, and operand 2 is the second operand
4758 to the binary operator.
4760 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
4761 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
4762 operation and all memory operations after the atomic operation occur
4763 after the atomic operation.
4765 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
4766 from a compare-and-swap operation, if defined.
4768 @cindex @code{sync_new_add@var{mode}} instruction pattern
4769 @cindex @code{sync_new_sub@var{mode}} instruction pattern
4770 @cindex @code{sync_new_ior@var{mode}} instruction pattern
4771 @cindex @code{sync_new_and@var{mode}} instruction pattern
4772 @cindex @code{sync_new_xor@var{mode}} instruction pattern
4773 @cindex @code{sync_new_nand@var{mode}} instruction pattern
4774 @item @samp{sync_new_add@var{mode}}, @samp{sync_new_sub@var{mode}}
4775 @itemx @samp{sync_new_ior@var{mode}}, @samp{sync_new_and@var{mode}}
4776 @itemx @samp{sync_new_xor@var{mode}}, @samp{sync_new_nand@var{mode}}
4778 These patterns are like their @code{sync_old_@var{op}} counterparts,
4779 except that they return the value that exists in the memory location
4780 after the operation, rather than before the operation.
4782 @cindex @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}} instruction pattern
4783 @item @samp{sync_lock_test_and_set@var{mode}}
4785 This pattern takes two forms, based on the capabilities of the target.
4786 In either case, operand 0 is the result of the operand, operand 1 is
4787 the memory on which the atomic operation is performed, and operand 2
4788 is the value to set in the lock.
4790 In the ideal case, this operation is an atomic exchange operation, in
4791 which the previous value in memory operand is copied into the result
4792 operand, and the value operand is stored in the memory operand.
4794 For less capable targets, any value operand that is not the constant 1
4795 should be rejected with @code{FAIL}.  In this case the target may use
4796 an atomic test-and-set bit operation.  The result operand should contain
4797 1 if the bit was previously set and 0 if the bit was previously clear.
4798 The true contents of the memory operand are implementation defined.
4800 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
4801 pattern as a whole acts as an acquire barrier, that is all memory
4802 operations after the pattern do not occur until the lock is acquired.
4804 If this pattern is not defined, the operation will be constructed from
4805 a compare-and-swap operation, if defined.
4807 @cindex @code{sync_lock_release@var{mode}} instruction pattern
4808 @item @samp{sync_lock_release@var{mode}}
4810 This pattern, if defined, releases a lock set by
4811 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}.  Operand 0 is the memory
4812 that contains the lock; operand 1 is the value to store in the lock.
4814 If the target doesn't implement full semantics for
4815 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}, any value operand which is not
4816 the constant 0 should be rejected with @code{FAIL}, and the true contents
4817 of the memory operand are implementation defined.
4819 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
4820 pattern as a whole acts as a release barrier, that is the lock is
4821 released only after all previous memory operations have completed.
4823 If this pattern is not defined, then a @code{memory_barrier} pattern
4824 will be emitted, followed by a store of the value to the memory operand.
4826 @cindex @code{stack_protect_set} instruction pattern
4827 @item @samp{stack_protect_set}
4829 This pattern, if defined, moves a @code{Pmode} value from the memory
4830 in operand 1 to the memory in operand 0 without leaving the value in
4831 a register afterward.  This is to avoid leaking the value some place
4832 that an attacker might use to rewrite the stack guard slot after
4833 having clobbered it.
4835 If this pattern is not defined, then a plain move pattern is generated.
4837 @cindex @code{stack_protect_test} instruction pattern
4838 @item @samp{stack_protect_test}
4840 This pattern, if defined, compares a @code{Pmode} value from the
4841 memory in operand 1 with the memory in operand 0 without leaving the
4842 value in a register afterward and branches to operand 2 if the values
4843 weren't equal.
4845 If this pattern is not defined, then a plain compare pattern and
4846 conditional branch pattern is used.
4848 @end table
4850 @end ifset
4851 @c Each of the following nodes are wrapped in separate
4852 @c "@ifset INTERNALS" to work around memory limits for the default
4853 @c configuration in older tetex distributions.  Known to not work:
4854 @c tetex-1.0.7, known to work: tetex-2.0.2.
4855 @ifset INTERNALS
4856 @node Pattern Ordering
4857 @section When the Order of Patterns Matters
4858 @cindex Pattern Ordering
4859 @cindex Ordering of Patterns
4861 Sometimes an insn can match more than one instruction pattern.  Then the
4862 pattern that appears first in the machine description is the one used.
4863 Therefore, more specific patterns (patterns that will match fewer things)
4864 and faster instructions (those that will produce better code when they
4865 do match) should usually go first in the description.
4867 In some cases the effect of ordering the patterns can be used to hide
4868 a pattern when it is not valid.  For example, the 68000 has an
4869 instruction for converting a fullword to floating point and another
4870 for converting a byte to floating point.  An instruction converting
4871 an integer to floating point could match either one.  We put the
4872 pattern to convert the fullword first to make sure that one will
4873 be used rather than the other.  (Otherwise a large integer might
4874 be generated as a single-byte immediate quantity, which would not work.)
4875 Instead of using this pattern ordering it would be possible to make the
4876 pattern for convert-a-byte smart enough to deal properly with any
4877 constant value.
4879 @end ifset
4880 @ifset INTERNALS
4881 @node Dependent Patterns
4882 @section Interdependence of Patterns
4883 @cindex Dependent Patterns
4884 @cindex Interdependence of Patterns
4886 Every machine description must have a named pattern for each of the
4887 conditional branch names @samp{b@var{cond}}.  The recognition template
4888 must always have the form
4890 @smallexample
4891 (set (pc)
4892      (if_then_else (@var{cond} (cc0) (const_int 0))
4893                    (label_ref (match_operand 0 "" ""))
4894                    (pc)))
4895 @end smallexample
4897 @noindent
4898 In addition, every machine description must have an anonymous pattern
4899 for each of the possible reverse-conditional branches.  Their templates
4900 look like
4902 @smallexample
4903 (set (pc)
4904      (if_then_else (@var{cond} (cc0) (const_int 0))
4905                    (pc)
4906                    (label_ref (match_operand 0 "" ""))))
4907 @end smallexample
4909 @noindent
4910 They are necessary because jump optimization can turn direct-conditional
4911 branches into reverse-conditional branches.
4913 It is often convenient to use the @code{match_operator} construct to
4914 reduce the number of patterns that must be specified for branches.  For
4915 example,
4917 @smallexample
4918 (define_insn ""
4919   [(set (pc)
4920         (if_then_else (match_operator 0 "comparison_operator"
4921                                       [(cc0) (const_int 0)])
4922                       (pc)
4923                       (label_ref (match_operand 1 "" ""))))]
4924   "@var{condition}"
4925   "@dots{}")
4926 @end smallexample
4928 In some cases machines support instructions identical except for the
4929 machine mode of one or more operands.  For example, there may be
4930 ``sign-extend halfword'' and ``sign-extend byte'' instructions whose
4931 patterns are
4933 @smallexample
4934 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
4935      (extend:SI (match_operand:HI 1 @dots{})))
4937 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
4938      (extend:SI (match_operand:QI 1 @dots{})))
4939 @end smallexample
4941 @noindent
4942 Constant integers do not specify a machine mode, so an instruction to
4943 extend a constant value could match either pattern.  The pattern it
4944 actually will match is the one that appears first in the file.  For correct
4945 results, this must be the one for the widest possible mode (@code{HImode},
4946 here).  If the pattern matches the @code{QImode} instruction, the results
4947 will be incorrect if the constant value does not actually fit that mode.
4949 Such instructions to extend constants are rarely generated because they are
4950 optimized away, but they do occasionally happen in nonoptimized
4951 compilations.
4953 If a constraint in a pattern allows a constant, the reload pass may
4954 replace a register with a constant permitted by the constraint in some
4955 cases.  Similarly for memory references.  Because of this substitution,
4956 you should not provide separate patterns for increment and decrement
4957 instructions.  Instead, they should be generated from the same pattern
4958 that supports register-register add insns by examining the operands and
4959 generating the appropriate machine instruction.
4961 @end ifset
4962 @ifset INTERNALS
4963 @node Jump Patterns
4964 @section Defining Jump Instruction Patterns
4965 @cindex jump instruction patterns
4966 @cindex defining jump instruction patterns
4968 For most machines, GCC assumes that the machine has a condition code.
4969 A comparison insn sets the condition code, recording the results of both
4970 signed and unsigned comparison of the given operands.  A separate branch
4971 insn tests the condition code and branches or not according its value.
4972 The branch insns come in distinct signed and unsigned flavors.  Many
4973 common machines, such as the VAX, the 68000 and the 32000, work this
4974 way.
4976 Some machines have distinct signed and unsigned compare instructions, and
4977 only one set of conditional branch instructions.  The easiest way to handle
4978 these machines is to treat them just like the others until the final stage
4979 where assembly code is written.  At this time, when outputting code for the
4980 compare instruction, peek ahead at the following branch using
4981 @code{next_cc0_user (insn)}.  (The variable @code{insn} refers to the insn
4982 being output, in the output-writing code in an instruction pattern.)  If
4983 the RTL says that is an unsigned branch, output an unsigned compare;
4984 otherwise output a signed compare.  When the branch itself is output, you
4985 can treat signed and unsigned branches identically.
4987 The reason you can do this is that GCC always generates a pair of
4988 consecutive RTL insns, possibly separated by @code{note} insns, one to
4989 set the condition code and one to test it, and keeps the pair inviolate
4990 until the end.
4992 To go with this technique, you must define the machine-description macro
4993 @code{NOTICE_UPDATE_CC} to do @code{CC_STATUS_INIT}; in other words, no
4994 compare instruction is superfluous.
4996 Some machines have compare-and-branch instructions and no condition code.
4997 A similar technique works for them.  When it is time to ``output'' a
4998 compare instruction, record its operands in two static variables.  When
4999 outputting the branch-on-condition-code instruction that follows, actually
5000 output a compare-and-branch instruction that uses the remembered operands.
5002 It also works to define patterns for compare-and-branch instructions.
5003 In optimizing compilation, the pair of compare and branch instructions
5004 will be combined according to these patterns.  But this does not happen
5005 if optimization is not requested.  So you must use one of the solutions
5006 above in addition to any special patterns you define.
5008 In many RISC machines, most instructions do not affect the condition
5009 code and there may not even be a separate condition code register.  On
5010 these machines, the restriction that the definition and use of the
5011 condition code be adjacent insns is not necessary and can prevent
5012 important optimizations.  For example, on the IBM RS/6000, there is a
5013 delay for taken branches unless the condition code register is set three
5014 instructions earlier than the conditional branch.  The instruction
5015 scheduler cannot perform this optimization if it is not permitted to
5016 separate the definition and use of the condition code register.
5018 On these machines, do not use @code{(cc0)}, but instead use a register
5019 to represent the condition code.  If there is a specific condition code
5020 register in the machine, use a hard register.  If the condition code or
5021 comparison result can be placed in any general register, or if there are
5022 multiple condition registers, use a pseudo register.
5024 @findex prev_cc0_setter
5025 @findex next_cc0_user
5026 On some machines, the type of branch instruction generated may depend on
5027 the way the condition code was produced; for example, on the 68k and
5028 SPARC, setting the condition code directly from an add or subtract
5029 instruction does not clear the overflow bit the way that a test
5030 instruction does, so a different branch instruction must be used for
5031 some conditional branches.  For machines that use @code{(cc0)}, the set
5032 and use of the condition code must be adjacent (separated only by
5033 @code{note} insns) allowing flags in @code{cc_status} to be used.
5034 (@xref{Condition Code}.)  Also, the comparison and branch insns can be
5035 located from each other by using the functions @code{prev_cc0_setter}
5036 and @code{next_cc0_user}.
5038 However, this is not true on machines that do not use @code{(cc0)}.  On
5039 those machines, no assumptions can be made about the adjacency of the
5040 compare and branch insns and the above methods cannot be used.  Instead,
5041 we use the machine mode of the condition code register to record
5042 different formats of the condition code register.
5044 Registers used to store the condition code value should have a mode that
5045 is in class @code{MODE_CC}.  Normally, it will be @code{CCmode}.  If
5046 additional modes are required (as for the add example mentioned above in
5047 the SPARC), define them in @file{@var{machine}-modes.def}
5048 (@pxref{Condition Code}).  Also define @code{SELECT_CC_MODE} to choose
5049 a mode given an operand of a compare.
5051 If it is known during RTL generation that a different mode will be
5052 required (for example, if the machine has separate compare instructions
5053 for signed and unsigned quantities, like most IBM processors), they can
5054 be specified at that time.
5056 If the cases that require different modes would be made by instruction
5057 combination, the macro @code{SELECT_CC_MODE} determines which machine
5058 mode should be used for the comparison result.  The patterns should be
5059 written using that mode.  To support the case of the add on the SPARC
5060 discussed above, we have the pattern
5062 @smallexample
5063 (define_insn ""
5064   [(set (reg:CC_NOOV 0)
5065         (compare:CC_NOOV
5066           (plus:SI (match_operand:SI 0 "register_operand" "%r")
5067                    (match_operand:SI 1 "arith_operand" "rI"))
5068           (const_int 0)))]
5069   ""
5070   "@dots{}")
5071 @end smallexample
5073 The @code{SELECT_CC_MODE} macro on the SPARC returns @code{CC_NOOVmode}
5074 for comparisons whose argument is a @code{plus}.
5076 @end ifset
5077 @ifset INTERNALS
5078 @node Looping Patterns
5079 @section Defining Looping Instruction Patterns
5080 @cindex looping instruction patterns
5081 @cindex defining looping instruction patterns
5083 Some machines have special jump instructions that can be utilized to
5084 make loops more efficient.  A common example is the 68000 @samp{dbra}
5085 instruction which performs a decrement of a register and a branch if the
5086 result was greater than zero.  Other machines, in particular digital
5087 signal processors (DSPs), have special block repeat instructions to
5088 provide low-overhead loop support.  For example, the TI TMS320C3x/C4x
5089 DSPs have a block repeat instruction that loads special registers to
5090 mark the top and end of a loop and to count the number of loop
5091 iterations.  This avoids the need for fetching and executing a
5092 @samp{dbra}-like instruction and avoids pipeline stalls associated with
5093 the jump.
5095 GCC has three special named patterns to support low overhead looping.
5096 They are @samp{decrement_and_branch_until_zero}, @samp{doloop_begin},
5097 and @samp{doloop_end}.  The first pattern,
5098 @samp{decrement_and_branch_until_zero}, is not emitted during RTL
5099 generation but may be emitted during the instruction combination phase.
5100 This requires the assistance of the loop optimizer, using information
5101 collected during strength reduction, to reverse a loop to count down to
5102 zero.  Some targets also require the loop optimizer to add a
5103 @code{REG_NONNEG} note to indicate that the iteration count is always
5104 positive.  This is needed if the target performs a signed loop
5105 termination test.  For example, the 68000 uses a pattern similar to the
5106 following for its @code{dbra} instruction:
5108 @smallexample
5109 @group
5110 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
5111   [(set (pc)
5112         (if_then_else
5113           (ge (plus:SI (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
5114                        (const_int -1))
5115               (const_int 0))
5116           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
5117           (pc)))
5118    (set (match_dup 0)
5119         (plus:SI (match_dup 0)
5120                  (const_int -1)))]
5121   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
5122   "@dots{}")
5123 @end group
5124 @end smallexample
5126 Note that since the insn is both a jump insn and has an output, it must
5127 deal with its own reloads, hence the `m' constraints.  Also note that
5128 since this insn is generated by the instruction combination phase
5129 combining two sequential insns together into an implicit parallel insn,
5130 the iteration counter needs to be biased by the same amount as the
5131 decrement operation, in this case @minus{}1.  Note that the following similar
5132 pattern will not be matched by the combiner.
5134 @smallexample
5135 @group
5136 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
5137   [(set (pc)
5138         (if_then_else
5139           (ge (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
5140               (const_int 1))
5141           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
5142           (pc)))
5143    (set (match_dup 0)
5144         (plus:SI (match_dup 0)
5145                  (const_int -1)))]
5146   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
5147   "@dots{}")
5148 @end group
5149 @end smallexample
5151 The other two special looping patterns, @samp{doloop_begin} and
5152 @samp{doloop_end}, are emitted by the loop optimizer for certain
5153 well-behaved loops with a finite number of loop iterations using
5154 information collected during strength reduction.
5156 The @samp{doloop_end} pattern describes the actual looping instruction
5157 (or the implicit looping operation) and the @samp{doloop_begin} pattern
5158 is an optional companion pattern that can be used for initialization
5159 needed for some low-overhead looping instructions.
5161 Note that some machines require the actual looping instruction to be
5162 emitted at the top of the loop (e.g., the TMS320C3x/C4x DSPs).  Emitting
5163 the true RTL for a looping instruction at the top of the loop can cause
5164 problems with flow analysis.  So instead, a dummy @code{doloop} insn is
5165 emitted at the end of the loop.  The machine dependent reorg pass checks
5166 for the presence of this @code{doloop} insn and then searches back to
5167 the top of the loop, where it inserts the true looping insn (provided
5168 there are no instructions in the loop which would cause problems).  Any
5169 additional labels can be emitted at this point.  In addition, if the
5170 desired special iteration counter register was not allocated, this
5171 machine dependent reorg pass could emit a traditional compare and jump
5172 instruction pair.
5174 The essential difference between the
5175 @samp{decrement_and_branch_until_zero} and the @samp{doloop_end}
5176 patterns is that the loop optimizer allocates an additional pseudo
5177 register for the latter as an iteration counter.  This pseudo register
5178 cannot be used within the loop (i.e., general induction variables cannot
5179 be derived from it), however, in many cases the loop induction variable
5180 may become redundant and removed by the flow pass.
5183 @end ifset
5184 @ifset INTERNALS
5185 @node Insn Canonicalizations
5186 @section Canonicalization of Instructions
5187 @cindex canonicalization of instructions
5188 @cindex insn canonicalization
5190 There are often cases where multiple RTL expressions could represent an
5191 operation performed by a single machine instruction.  This situation is
5192 most commonly encountered with logical, branch, and multiply-accumulate
5193 instructions.  In such cases, the compiler attempts to convert these
5194 multiple RTL expressions into a single canonical form to reduce the
5195 number of insn patterns required.
5197 In addition to algebraic simplifications, following canonicalizations
5198 are performed:
5200 @itemize @bullet
5201 @item
5202 For commutative and comparison operators, a constant is always made the
5203 second operand.  If a machine only supports a constant as the second
5204 operand, only patterns that match a constant in the second operand need
5205 be supplied.
5207 @item
5208 For associative operators, a sequence of operators will always chain
5209 to the left; for instance, only the left operand of an integer @code{plus}
5210 can itself be a @code{plus}.  @code{and}, @code{ior}, @code{xor},
5211 @code{plus}, @code{mult}, @code{smin}, @code{smax}, @code{umin}, and
5212 @code{umax} are associative when applied to integers, and sometimes to
5213 floating-point.
5215 @item
5216 @cindex @code{neg}, canonicalization of
5217 @cindex @code{not}, canonicalization of
5218 @cindex @code{mult}, canonicalization of
5219 @cindex @code{plus}, canonicalization of
5220 @cindex @code{minus}, canonicalization of
5221 For these operators, if only one operand is a @code{neg}, @code{not},
5222 @code{mult}, @code{plus}, or @code{minus} expression, it will be the
5223 first operand.
5225 @item
5226 In combinations of @code{neg}, @code{mult}, @code{plus}, and
5227 @code{minus}, the @code{neg} operations (if any) will be moved inside
5228 the operations as far as possible.  For instance,
5229 @code{(neg (mult A B))} is canonicalized as @code{(mult (neg A) B)}, but
5230 @code{(plus (mult (neg A) B) C)} is canonicalized as
5231 @code{(minus A (mult B C))}.
5233 @cindex @code{compare}, canonicalization of
5234 @item
5235 For the @code{compare} operator, a constant is always the second operand
5236 on machines where @code{cc0} is used (@pxref{Jump Patterns}).  On other
5237 machines, there are rare cases where the compiler might want to construct
5238 a @code{compare} with a constant as the first operand.  However, these
5239 cases are not common enough for it to be worthwhile to provide a pattern
5240 matching a constant as the first operand unless the machine actually has
5241 such an instruction.
5243 An operand of @code{neg}, @code{not}, @code{mult}, @code{plus}, or
5244 @code{minus} is made the first operand under the same conditions as
5245 above.
5247 @item
5248 @code{(minus @var{x} (const_int @var{n}))} is converted to
5249 @code{(plus @var{x} (const_int @var{-n}))}.
5251 @item
5252 Within address computations (i.e., inside @code{mem}), a left shift is
5253 converted into the appropriate multiplication by a power of two.
5255 @cindex @code{ior}, canonicalization of
5256 @cindex @code{and}, canonicalization of
5257 @cindex De Morgan's law
5258 @item
5259 De Morgan's Law is used to move bitwise negation inside a bitwise
5260 logical-and or logical-or operation.  If this results in only one
5261 operand being a @code{not} expression, it will be the first one.
5263 A machine that has an instruction that performs a bitwise logical-and of one
5264 operand with the bitwise negation of the other should specify the pattern
5265 for that instruction as
5267 @smallexample
5268 (define_insn ""
5269   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
5270         (and:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
5271                      (match_operand:@var{m} 2 @dots{})))]
5272   "@dots{}"
5273   "@dots{}")
5274 @end smallexample
5276 @noindent
5277 Similarly, a pattern for a ``NAND'' instruction should be written
5279 @smallexample
5280 (define_insn ""
5281   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
5282         (ior:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
5283                      (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 2 @dots{}))))]
5284   "@dots{}"
5285   "@dots{}")
5286 @end smallexample
5288 In both cases, it is not necessary to include patterns for the many
5289 logically equivalent RTL expressions.
5291 @cindex @code{xor}, canonicalization of
5292 @item
5293 The only possible RTL expressions involving both bitwise exclusive-or
5294 and bitwise negation are @code{(xor:@var{m} @var{x} @var{y})}
5295 and @code{(not:@var{m} (xor:@var{m} @var{x} @var{y}))}.
5297 @item
5298 The sum of three items, one of which is a constant, will only appear in
5299 the form
5301 @smallexample
5302 (plus:@var{m} (plus:@var{m} @var{x} @var{y}) @var{constant})
5303 @end smallexample
5305 @item
5306 On machines that do not use @code{cc0},
5307 @code{(compare @var{x} (const_int 0))} will be converted to
5308 @var{x}.
5310 @cindex @code{zero_extract}, canonicalization of
5311 @cindex @code{sign_extract}, canonicalization of
5312 @item
5313 Equality comparisons of a group of bits (usually a single bit) with zero
5314 will be written using @code{zero_extract} rather than the equivalent
5315 @code{and} or @code{sign_extract} operations.
5317 @end itemize
5319 Further canonicalization rules are defined in the function
5320 @code{commutative_operand_precedence} in @file{gcc/rtlanal.c}.
5322 @end ifset
5323 @ifset INTERNALS
5324 @node Expander Definitions
5325 @section Defining RTL Sequences for Code Generation
5326 @cindex expander definitions
5327 @cindex code generation RTL sequences
5328 @cindex defining RTL sequences for code generation
5330 On some target machines, some standard pattern names for RTL generation
5331 cannot be handled with single insn, but a sequence of RTL insns can
5332 represent them.  For these target machines, you can write a
5333 @code{define_expand} to specify how to generate the sequence of RTL@.
5335 @findex define_expand
5336 A @code{define_expand} is an RTL expression that looks almost like a
5337 @code{define_insn}; but, unlike the latter, a @code{define_expand} is used
5338 only for RTL generation and it can produce more than one RTL insn.
5340 A @code{define_expand} RTX has four operands:
5342 @itemize @bullet
5343 @item
5344 The name.  Each @code{define_expand} must have a name, since the only
5345 use for it is to refer to it by name.
5347 @item
5348 The RTL template.  This is a vector of RTL expressions representing
5349 a sequence of separate instructions.  Unlike @code{define_insn}, there
5350 is no implicit surrounding @code{PARALLEL}.
5352 @item
5353 The condition, a string containing a C expression.  This expression is
5354 used to express how the availability of this pattern depends on
5355 subclasses of target machine, selected by command-line options when GCC
5356 is run.  This is just like the condition of a @code{define_insn} that
5357 has a standard name.  Therefore, the condition (if present) may not
5358 depend on the data in the insn being matched, but only the
5359 target-machine-type flags.  The compiler needs to test these conditions
5360 during initialization in order to learn exactly which named instructions
5361 are available in a particular run.
5363 @item
5364 The preparation statements, a string containing zero or more C
5365 statements which are to be executed before RTL code is generated from
5366 the RTL template.
5368 Usually these statements prepare temporary registers for use as
5369 internal operands in the RTL template, but they can also generate RTL
5370 insns directly by calling routines such as @code{emit_insn}, etc.
5371 Any such insns precede the ones that come from the RTL template.
5372 @end itemize
5374 Every RTL insn emitted by a @code{define_expand} must match some
5375 @code{define_insn} in the machine description.  Otherwise, the compiler
5376 will crash when trying to generate code for the insn or trying to optimize
5379 The RTL template, in addition to controlling generation of RTL insns,
5380 also describes the operands that need to be specified when this pattern
5381 is used.  In particular, it gives a predicate for each operand.
5383 A true operand, which needs to be specified in order to generate RTL from
5384 the pattern, should be described with a @code{match_operand} in its first
5385 occurrence in the RTL template.  This enters information on the operand's
5386 predicate into the tables that record such things.  GCC uses the
5387 information to preload the operand into a register if that is required for
5388 valid RTL code.  If the operand is referred to more than once, subsequent
5389 references should use @code{match_dup}.
5391 The RTL template may also refer to internal ``operands'' which are
5392 temporary registers or labels used only within the sequence made by the
5393 @code{define_expand}.  Internal operands are substituted into the RTL
5394 template with @code{match_dup}, never with @code{match_operand}.  The
5395 values of the internal operands are not passed in as arguments by the
5396 compiler when it requests use of this pattern.  Instead, they are computed
5397 within the pattern, in the preparation statements.  These statements
5398 compute the values and store them into the appropriate elements of
5399 @code{operands} so that @code{match_dup} can find them.
5401 There are two special macros defined for use in the preparation statements:
5402 @code{DONE} and @code{FAIL}.  Use them with a following semicolon,
5403 as a statement.
5405 @table @code
5407 @findex DONE
5408 @item DONE
5409 Use the @code{DONE} macro to end RTL generation for the pattern.  The
5410 only RTL insns resulting from the pattern on this occasion will be
5411 those already emitted by explicit calls to @code{emit_insn} within the
5412 preparation statements; the RTL template will not be generated.
5414 @findex FAIL
5415 @item FAIL
5416 Make the pattern fail on this occasion.  When a pattern fails, it means
5417 that the pattern was not truly available.  The calling routines in the
5418 compiler will try other strategies for code generation using other patterns.
5420 Failure is currently supported only for binary (addition, multiplication,
5421 shifting, etc.) and bit-field (@code{extv}, @code{extzv}, and @code{insv})
5422 operations.
5423 @end table
5425 If the preparation falls through (invokes neither @code{DONE} nor
5426 @code{FAIL}), then the @code{define_expand} acts like a
5427 @code{define_insn} in that the RTL template is used to generate the
5428 insn.
5430 The RTL template is not used for matching, only for generating the
5431 initial insn list.  If the preparation statement always invokes
5432 @code{DONE} or @code{FAIL}, the RTL template may be reduced to a simple
5433 list of operands, such as this example:
5435 @smallexample
5436 @group
5437 (define_expand "addsi3"
5438   [(match_operand:SI 0 "register_operand" "")
5439    (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
5440    (match_operand:SI 2 "register_operand" "")]
5441 @end group
5442 @group
5443   ""
5444   "
5446   handle_add (operands[0], operands[1], operands[2]);
5447   DONE;
5448 @}")
5449 @end group
5450 @end smallexample
5452 Here is an example, the definition of left-shift for the SPUR chip:
5454 @smallexample
5455 @group
5456 (define_expand "ashlsi3"
5457   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
5458         (ashift:SI
5459 @end group
5460 @group
5461           (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
5462           (match_operand:SI 2 "nonmemory_operand" "")))]
5463   ""
5464   "
5465 @end group
5466 @end smallexample
5468 @smallexample
5469 @group
5471   if (GET_CODE (operands[2]) != CONST_INT
5472       || (unsigned) INTVAL (operands[2]) > 3)
5473     FAIL;
5474 @}")
5475 @end group
5476 @end smallexample
5478 @noindent
5479 This example uses @code{define_expand} so that it can generate an RTL insn
5480 for shifting when the shift-count is in the supported range of 0 to 3 but
5481 fail in other cases where machine insns aren't available.  When it fails,
5482 the compiler tries another strategy using different patterns (such as, a
5483 library call).
5485 If the compiler were able to handle nontrivial condition-strings in
5486 patterns with names, then it would be possible to use a
5487 @code{define_insn} in that case.  Here is another case (zero-extension
5488 on the 68000) which makes more use of the power of @code{define_expand}:
5490 @smallexample
5491 (define_expand "zero_extendhisi2"
5492   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "")
5493         (const_int 0))
5494    (set (strict_low_part
5495           (subreg:HI
5496             (match_dup 0)
5497             0))
5498         (match_operand:HI 1 "general_operand" ""))]
5499   ""
5500   "operands[1] = make_safe_from (operands[1], operands[0]);")
5501 @end smallexample
5503 @noindent
5504 @findex make_safe_from
5505 Here two RTL insns are generated, one to clear the entire output operand
5506 and the other to copy the input operand into its low half.  This sequence
5507 is incorrect if the input operand refers to [the old value of] the output
5508 operand, so the preparation statement makes sure this isn't so.  The
5509 function @code{make_safe_from} copies the @code{operands[1]} into a
5510 temporary register if it refers to @code{operands[0]}.  It does this
5511 by emitting another RTL insn.
5513 Finally, a third example shows the use of an internal operand.
5514 Zero-extension on the SPUR chip is done by @code{and}-ing the result
5515 against a halfword mask.  But this mask cannot be represented by a
5516 @code{const_int} because the constant value is too large to be legitimate
5517 on this machine.  So it must be copied into a register with
5518 @code{force_reg} and then the register used in the @code{and}.
5520 @smallexample
5521 (define_expand "zero_extendhisi2"
5522   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
5523         (and:SI (subreg:SI
5524                   (match_operand:HI 1 "register_operand" "")
5525                   0)
5526                 (match_dup 2)))]
5527   ""
5528   "operands[2]
5529      = force_reg (SImode, GEN_INT (65535)); ")
5530 @end smallexample
5532 @emph{Note:} If the @code{define_expand} is used to serve a
5533 standard binary or unary arithmetic operation or a bit-field operation,
5534 then the last insn it generates must not be a @code{code_label},
5535 @code{barrier} or @code{note}.  It must be an @code{insn},
5536 @code{jump_insn} or @code{call_insn}.  If you don't need a real insn
5537 at the end, emit an insn to copy the result of the operation into
5538 itself.  Such an insn will generate no code, but it can avoid problems
5539 in the compiler.
5541 @end ifset
5542 @ifset INTERNALS
5543 @node Insn Splitting
5544 @section Defining How to Split Instructions
5545 @cindex insn splitting
5546 @cindex instruction splitting
5547 @cindex splitting instructions
5549 There are two cases where you should specify how to split a pattern
5550 into multiple insns.  On machines that have instructions requiring
5551 delay slots (@pxref{Delay Slots}) or that have instructions whose
5552 output is not available for multiple cycles (@pxref{Processor pipeline
5553 description}), the compiler phases that optimize these cases need to
5554 be able to move insns into one-instruction delay slots.  However, some
5555 insns may generate more than one machine instruction.  These insns
5556 cannot be placed into a delay slot.
5558 Often you can rewrite the single insn as a list of individual insns,
5559 each corresponding to one machine instruction.  The disadvantage of
5560 doing so is that it will cause the compilation to be slower and require
5561 more space.  If the resulting insns are too complex, it may also
5562 suppress some optimizations.  The compiler splits the insn if there is a
5563 reason to believe that it might improve instruction or delay slot
5564 scheduling.
5566 The insn combiner phase also splits putative insns.  If three insns are
5567 merged into one insn with a complex expression that cannot be matched by
5568 some @code{define_insn} pattern, the combiner phase attempts to split
5569 the complex pattern into two insns that are recognized.  Usually it can
5570 break the complex pattern into two patterns by splitting out some
5571 subexpression.  However, in some other cases, such as performing an
5572 addition of a large constant in two insns on a RISC machine, the way to
5573 split the addition into two insns is machine-dependent.
5575 @findex define_split
5576 The @code{define_split} definition tells the compiler how to split a
5577 complex insn into several simpler insns.  It looks like this:
5579 @smallexample
5580 (define_split
5581   [@var{insn-pattern}]
5582   "@var{condition}"
5583   [@var{new-insn-pattern-1}
5584    @var{new-insn-pattern-2}
5585    @dots{}]
5586   "@var{preparation-statements}")
5587 @end smallexample
5589 @var{insn-pattern} is a pattern that needs to be split and
5590 @var{condition} is the final condition to be tested, as in a
5591 @code{define_insn}.  When an insn matching @var{insn-pattern} and
5592 satisfying @var{condition} is found, it is replaced in the insn list
5593 with the insns given by @var{new-insn-pattern-1},
5594 @var{new-insn-pattern-2}, etc.
5596 The @var{preparation-statements} are similar to those statements that
5597 are specified for @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
5598 and are executed before the new RTL is generated to prepare for the
5599 generated code or emit some insns whose pattern is not fixed.  Unlike
5600 those in @code{define_expand}, however, these statements must not
5601 generate any new pseudo-registers.  Once reload has completed, they also
5602 must not allocate any space in the stack frame.
5604 Patterns are matched against @var{insn-pattern} in two different
5605 circumstances.  If an insn needs to be split for delay slot scheduling
5606 or insn scheduling, the insn is already known to be valid, which means
5607 that it must have been matched by some @code{define_insn} and, if
5608 @code{reload_completed} is nonzero, is known to satisfy the constraints
5609 of that @code{define_insn}.  In that case, the new insn patterns must
5610 also be insns that are matched by some @code{define_insn} and, if
5611 @code{reload_completed} is nonzero, must also satisfy the constraints
5612 of those definitions.
5614 As an example of this usage of @code{define_split}, consider the following
5615 example from @file{a29k.md}, which splits a @code{sign_extend} from
5616 @code{HImode} to @code{SImode} into a pair of shift insns:
5618 @smallexample
5619 (define_split
5620   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
5621         (sign_extend:SI (match_operand:HI 1 "gen_reg_operand" "")))]
5622   ""
5623   [(set (match_dup 0)
5624         (ashift:SI (match_dup 1)
5625                    (const_int 16)))
5626    (set (match_dup 0)
5627         (ashiftrt:SI (match_dup 0)
5628                      (const_int 16)))]
5629   "
5630 @{ operands[1] = gen_lowpart (SImode, operands[1]); @}")
5631 @end smallexample
5633 When the combiner phase tries to split an insn pattern, it is always the
5634 case that the pattern is @emph{not} matched by any @code{define_insn}.
5635 The combiner pass first tries to split a single @code{set} expression
5636 and then the same @code{set} expression inside a @code{parallel}, but
5637 followed by a @code{clobber} of a pseudo-reg to use as a scratch
5638 register.  In these cases, the combiner expects exactly two new insn
5639 patterns to be generated.  It will verify that these patterns match some
5640 @code{define_insn} definitions, so you need not do this test in the
5641 @code{define_split} (of course, there is no point in writing a
5642 @code{define_split} that will never produce insns that match).
5644 Here is an example of this use of @code{define_split}, taken from
5645 @file{rs6000.md}:
5647 @smallexample
5648 (define_split
5649   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
5650         (plus:SI (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
5651                  (match_operand:SI 2 "non_add_cint_operand" "")))]
5652   ""
5653   [(set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 1) (match_dup 3)))
5654    (set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 0) (match_dup 4)))]
5657   int low = INTVAL (operands[2]) & 0xffff;
5658   int high = (unsigned) INTVAL (operands[2]) >> 16;
5660   if (low & 0x8000)
5661     high++, low |= 0xffff0000;
5663   operands[3] = GEN_INT (high << 16);
5664   operands[4] = GEN_INT (low);
5665 @}")
5666 @end smallexample
5668 Here the predicate @code{non_add_cint_operand} matches any
5669 @code{const_int} that is @emph{not} a valid operand of a single add
5670 insn.  The add with the smaller displacement is written so that it
5671 can be substituted into the address of a subsequent operation.
5673 An example that uses a scratch register, from the same file, generates
5674 an equality comparison of a register and a large constant:
5676 @smallexample
5677 (define_split
5678   [(set (match_operand:CC 0 "cc_reg_operand" "")
5679         (compare:CC (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
5680                     (match_operand:SI 2 "non_short_cint_operand" "")))
5681    (clobber (match_operand:SI 3 "gen_reg_operand" ""))]
5682   "find_single_use (operands[0], insn, 0)
5683    && (GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == EQ
5684        || GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == NE)"
5685   [(set (match_dup 3) (xor:SI (match_dup 1) (match_dup 4)))
5686    (set (match_dup 0) (compare:CC (match_dup 3) (match_dup 5)))]
5687   "
5689   /* @r{Get the constant we are comparing against, C, and see what it
5690      looks like sign-extended to 16 bits.  Then see what constant
5691      could be XOR'ed with C to get the sign-extended value.}  */
5693   int c = INTVAL (operands[2]);
5694   int sextc = (c << 16) >> 16;
5695   int xorv = c ^ sextc;
5697   operands[4] = GEN_INT (xorv);
5698   operands[5] = GEN_INT (sextc);
5699 @}")
5700 @end smallexample
5702 To avoid confusion, don't write a single @code{define_split} that
5703 accepts some insns that match some @code{define_insn} as well as some
5704 insns that don't.  Instead, write two separate @code{define_split}
5705 definitions, one for the insns that are valid and one for the insns that
5706 are not valid.
5708 The splitter is allowed to split jump instructions into sequence of
5709 jumps or create new jumps in while splitting non-jump instructions.  As
5710 the central flowgraph and branch prediction information needs to be updated,
5711 several restriction apply.
5713 Splitting of jump instruction into sequence that over by another jump
5714 instruction is always valid, as compiler expect identical behavior of new
5715 jump.  When new sequence contains multiple jump instructions or new labels,
5716 more assistance is needed.  Splitter is required to create only unconditional
5717 jumps, or simple conditional jump instructions.  Additionally it must attach a
5718 @code{REG_BR_PROB} note to each conditional jump.  A global variable
5719 @code{split_branch_probability} holds the probability of the original branch in case
5720 it was an simple conditional jump, @minus{}1 otherwise.  To simplify
5721 recomputing of edge frequencies, the new sequence is required to have only
5722 forward jumps to the newly created labels.
5724 @findex define_insn_and_split
5725 For the common case where the pattern of a define_split exactly matches the
5726 pattern of a define_insn, use @code{define_insn_and_split}.  It looks like
5727 this:
5729 @smallexample
5730 (define_insn_and_split
5731   [@var{insn-pattern}]
5732   "@var{condition}"
5733   "@var{output-template}"
5734   "@var{split-condition}"
5735   [@var{new-insn-pattern-1}
5736    @var{new-insn-pattern-2}
5737    @dots{}]
5738   "@var{preparation-statements}"
5739   [@var{insn-attributes}])
5741 @end smallexample
5743 @var{insn-pattern}, @var{condition}, @var{output-template}, and
5744 @var{insn-attributes} are used as in @code{define_insn}.  The
5745 @var{new-insn-pattern} vector and the @var{preparation-statements} are used as
5746 in a @code{define_split}.  The @var{split-condition} is also used as in
5747 @code{define_split}, with the additional behavior that if the condition starts
5748 with @samp{&&}, the condition used for the split will be the constructed as a
5749 logical ``and'' of the split condition with the insn condition.  For example,
5750 from i386.md:
5752 @smallexample
5753 (define_insn_and_split "zero_extendhisi2_and"
5754   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
5755      (zero_extend:SI (match_operand:HI 1 "register_operand" "0")))
5756    (clobber (reg:CC 17))]
5757   "TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size"
5758   "#"
5759   "&& reload_completed"
5760   [(parallel [(set (match_dup 0)
5761                    (and:SI (match_dup 0) (const_int 65535)))
5762               (clobber (reg:CC 17))])]
5763   ""
5764   [(set_attr "type" "alu1")])
5766 @end smallexample
5768 In this case, the actual split condition will be
5769 @samp{TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size && reload_completed}.
5771 The @code{define_insn_and_split} construction provides exactly the same
5772 functionality as two separate @code{define_insn} and @code{define_split}
5773 patterns.  It exists for compactness, and as a maintenance tool to prevent
5774 having to ensure the two patterns' templates match.
5776 @end ifset
5777 @ifset INTERNALS
5778 @node Including Patterns
5779 @section Including Patterns in Machine Descriptions.
5780 @cindex insn includes
5782 @findex include
5783 The @code{include} pattern tells the compiler tools where to
5784 look for patterns that are in files other than in the file
5785 @file{.md}.  This is used only at build time and there is no preprocessing allowed.
5787 It looks like:
5789 @smallexample
5791 (include
5792   @var{pathname})
5793 @end smallexample
5795 For example:
5797 @smallexample
5799 (include "filestuff")
5801 @end smallexample
5803 Where @var{pathname} is a string that specifies the location of the file,
5804 specifies the include file to be in @file{gcc/config/target/filestuff}.  The
5805 directory @file{gcc/config/target} is regarded as the default directory.
5808 Machine descriptions may be split up into smaller more manageable subsections
5809 and placed into subdirectories.
5811 By specifying:
5813 @smallexample
5815 (include "BOGUS/filestuff")
5817 @end smallexample
5819 the include file is specified to be in @file{gcc/config/@var{target}/BOGUS/filestuff}.
5821 Specifying an absolute path for the include file such as;
5822 @smallexample
5824 (include "/u2/BOGUS/filestuff")
5826 @end smallexample
5827 is permitted but is not encouraged.
5829 @subsection RTL Generation Tool Options for Directory Search
5830 @cindex directory options .md
5831 @cindex options, directory search
5832 @cindex search options
5834 The @option{-I@var{dir}} option specifies directories to search for machine descriptions.
5835 For example:
5837 @smallexample
5839 genrecog -I/p1/abc/proc1 -I/p2/abcd/pro2 target.md
5841 @end smallexample
5844 Add the directory @var{dir} to the head of the list of directories to be
5845 searched for header files.  This can be used to override a system machine definition
5846 file, substituting your own version, since these directories are
5847 searched before the default machine description file directories.  If you use more than
5848 one @option{-I} option, the directories are scanned in left-to-right
5849 order; the standard default directory come after.
5852 @end ifset
5853 @ifset INTERNALS
5854 @node Peephole Definitions
5855 @section Machine-Specific Peephole Optimizers
5856 @cindex peephole optimizer definitions
5857 @cindex defining peephole optimizers
5859 In addition to instruction patterns the @file{md} file may contain
5860 definitions of machine-specific peephole optimizations.
5862 The combiner does not notice certain peephole optimizations when the data
5863 flow in the program does not suggest that it should try them.  For example,
5864 sometimes two consecutive insns related in purpose can be combined even
5865 though the second one does not appear to use a register computed in the
5866 first one.  A machine-specific peephole optimizer can detect such
5867 opportunities.
5869 There are two forms of peephole definitions that may be used.  The
5870 original @code{define_peephole} is run at assembly output time to
5871 match insns and substitute assembly text.  Use of @code{define_peephole}
5872 is deprecated.
5874 A newer @code{define_peephole2} matches insns and substitutes new
5875 insns.  The @code{peephole2} pass is run after register allocation
5876 but before scheduling, which may result in much better code for
5877 targets that do scheduling.
5879 @menu
5880 * define_peephole::     RTL to Text Peephole Optimizers
5881 * define_peephole2::    RTL to RTL Peephole Optimizers
5882 @end menu
5884 @end ifset
5885 @ifset INTERNALS
5886 @node define_peephole
5887 @subsection RTL to Text Peephole Optimizers
5888 @findex define_peephole
5890 @need 1000
5891 A definition looks like this:
5893 @smallexample
5894 (define_peephole
5895   [@var{insn-pattern-1}
5896    @var{insn-pattern-2}
5897    @dots{}]
5898   "@var{condition}"
5899   "@var{template}"
5900   "@var{optional-insn-attributes}")
5901 @end smallexample
5903 @noindent
5904 The last string operand may be omitted if you are not using any
5905 machine-specific information in this machine description.  If present,
5906 it must obey the same rules as in a @code{define_insn}.
5908 In this skeleton, @var{insn-pattern-1} and so on are patterns to match
5909 consecutive insns.  The optimization applies to a sequence of insns when
5910 @var{insn-pattern-1} matches the first one, @var{insn-pattern-2} matches
5911 the next, and so on.
5913 Each of the insns matched by a peephole must also match a
5914 @code{define_insn}.  Peepholes are checked only at the last stage just
5915 before code generation, and only optionally.  Therefore, any insn which
5916 would match a peephole but no @code{define_insn} will cause a crash in code
5917 generation in an unoptimized compilation, or at various optimization
5918 stages.
5920 The operands of the insns are matched with @code{match_operands},
5921 @code{match_operator}, and @code{match_dup}, as usual.  What is not
5922 usual is that the operand numbers apply to all the insn patterns in the
5923 definition.  So, you can check for identical operands in two insns by
5924 using @code{match_operand} in one insn and @code{match_dup} in the
5925 other.
5927 The operand constraints used in @code{match_operand} patterns do not have
5928 any direct effect on the applicability of the peephole, but they will
5929 be validated afterward, so make sure your constraints are general enough
5930 to apply whenever the peephole matches.  If the peephole matches
5931 but the constraints are not satisfied, the compiler will crash.
5933 It is safe to omit constraints in all the operands of the peephole; or
5934 you can write constraints which serve as a double-check on the criteria
5935 previously tested.
5937 Once a sequence of insns matches the patterns, the @var{condition} is
5938 checked.  This is a C expression which makes the final decision whether to
5939 perform the optimization (we do so if the expression is nonzero).  If
5940 @var{condition} is omitted (in other words, the string is empty) then the
5941 optimization is applied to every sequence of insns that matches the
5942 patterns.
5944 The defined peephole optimizations are applied after register allocation
5945 is complete.  Therefore, the peephole definition can check which
5946 operands have ended up in which kinds of registers, just by looking at
5947 the operands.
5949 @findex prev_active_insn
5950 The way to refer to the operands in @var{condition} is to write
5951 @code{operands[@var{i}]} for operand number @var{i} (as matched by
5952 @code{(match_operand @var{i} @dots{})}).  Use the variable @code{insn}
5953 to refer to the last of the insns being matched; use
5954 @code{prev_active_insn} to find the preceding insns.
5956 @findex dead_or_set_p
5957 When optimizing computations with intermediate results, you can use
5958 @var{condition} to match only when the intermediate results are not used
5959 elsewhere.  Use the C expression @code{dead_or_set_p (@var{insn},
5960 @var{op})}, where @var{insn} is the insn in which you expect the value
5961 to be used for the last time (from the value of @code{insn}, together
5962 with use of @code{prev_nonnote_insn}), and @var{op} is the intermediate
5963 value (from @code{operands[@var{i}]}).
5965 Applying the optimization means replacing the sequence of insns with one
5966 new insn.  The @var{template} controls ultimate output of assembler code
5967 for this combined insn.  It works exactly like the template of a
5968 @code{define_insn}.  Operand numbers in this template are the same ones
5969 used in matching the original sequence of insns.
5971 The result of a defined peephole optimizer does not need to match any of
5972 the insn patterns in the machine description; it does not even have an
5973 opportunity to match them.  The peephole optimizer definition itself serves
5974 as the insn pattern to control how the insn is output.
5976 Defined peephole optimizers are run as assembler code is being output,
5977 so the insns they produce are never combined or rearranged in any way.
5979 Here is an example, taken from the 68000 machine description:
5981 @smallexample
5982 (define_peephole
5983   [(set (reg:SI 15) (plus:SI (reg:SI 15) (const_int 4)))
5984    (set (match_operand:DF 0 "register_operand" "=f")
5985         (match_operand:DF 1 "register_operand" "ad"))]
5986   "FP_REG_P (operands[0]) && ! FP_REG_P (operands[1])"
5988   rtx xoperands[2];
5989   xoperands[1] = gen_rtx_REG (SImode, REGNO (operands[1]) + 1);
5990 #ifdef MOTOROLA
5991   output_asm_insn ("move.l %1,(sp)", xoperands);
5992   output_asm_insn ("move.l %1,-(sp)", operands);
5993   return "fmove.d (sp)+,%0";
5994 #else
5995   output_asm_insn ("movel %1,sp@@", xoperands);
5996   output_asm_insn ("movel %1,sp@@-", operands);
5997   return "fmoved sp@@+,%0";
5998 #endif
6000 @end smallexample
6002 @need 1000
6003 The effect of this optimization is to change
6005 @smallexample
6006 @group
6007 jbsr _foobar
6008 addql #4,sp
6009 movel d1,sp@@-
6010 movel d0,sp@@-
6011 fmoved sp@@+,fp0
6012 @end group
6013 @end smallexample
6015 @noindent
6016 into
6018 @smallexample
6019 @group
6020 jbsr _foobar
6021 movel d1,sp@@
6022 movel d0,sp@@-
6023 fmoved sp@@+,fp0
6024 @end group
6025 @end smallexample
6027 @ignore
6028 @findex CC_REVERSED
6029 If a peephole matches a sequence including one or more jump insns, you must
6030 take account of the flags such as @code{CC_REVERSED} which specify that the
6031 condition codes are represented in an unusual manner.  The compiler
6032 automatically alters any ordinary conditional jumps which occur in such
6033 situations, but the compiler cannot alter jumps which have been replaced by
6034 peephole optimizations.  So it is up to you to alter the assembler code
6035 that the peephole produces.  Supply C code to write the assembler output,
6036 and in this C code check the condition code status flags and change the
6037 assembler code as appropriate.
6038 @end ignore
6040 @var{insn-pattern-1} and so on look @emph{almost} like the second
6041 operand of @code{define_insn}.  There is one important difference: the
6042 second operand of @code{define_insn} consists of one or more RTX's
6043 enclosed in square brackets.  Usually, there is only one: then the same
6044 action can be written as an element of a @code{define_peephole}.  But
6045 when there are multiple actions in a @code{define_insn}, they are
6046 implicitly enclosed in a @code{parallel}.  Then you must explicitly
6047 write the @code{parallel}, and the square brackets within it, in the
6048 @code{define_peephole}.  Thus, if an insn pattern looks like this,
6050 @smallexample
6051 (define_insn "divmodsi4"
6052   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
6053         (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
6054                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
6055    (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
6056         (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))]
6057   "TARGET_68020"
6058   "divsl%.l %2,%3:%0")
6059 @end smallexample
6061 @noindent
6062 then the way to mention this insn in a peephole is as follows:
6064 @smallexample
6065 (define_peephole
6066   [@dots{}
6067    (parallel
6068     [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
6069           (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
6070                   (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
6071      (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
6072           (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))])
6073    @dots{}]
6074   @dots{})
6075 @end smallexample
6077 @end ifset
6078 @ifset INTERNALS
6079 @node define_peephole2
6080 @subsection RTL to RTL Peephole Optimizers
6081 @findex define_peephole2
6083 The @code{define_peephole2} definition tells the compiler how to
6084 substitute one sequence of instructions for another sequence,
6085 what additional scratch registers may be needed and what their
6086 lifetimes must be.
6088 @smallexample
6089 (define_peephole2
6090   [@var{insn-pattern-1}
6091    @var{insn-pattern-2}
6092    @dots{}]
6093   "@var{condition}"
6094   [@var{new-insn-pattern-1}
6095    @var{new-insn-pattern-2}
6096    @dots{}]
6097   "@var{preparation-statements}")
6098 @end smallexample
6100 The definition is almost identical to @code{define_split}
6101 (@pxref{Insn Splitting}) except that the pattern to match is not a
6102 single instruction, but a sequence of instructions.
6104 It is possible to request additional scratch registers for use in the
6105 output template.  If appropriate registers are not free, the pattern
6106 will simply not match.
6108 @findex match_scratch
6109 @findex match_dup
6110 Scratch registers are requested with a @code{match_scratch} pattern at
6111 the top level of the input pattern.  The allocated register (initially) will
6112 be dead at the point requested within the original sequence.  If the scratch
6113 is used at more than a single point, a @code{match_dup} pattern at the
6114 top level of the input pattern marks the last position in the input sequence
6115 at which the register must be available.
6117 Here is an example from the IA-32 machine description:
6119 @smallexample
6120 (define_peephole2
6121   [(match_scratch:SI 2 "r")
6122    (parallel [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
6123                    (match_operator:SI 3 "arith_or_logical_operator"
6124                      [(match_dup 0)
6125                       (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")]))
6126               (clobber (reg:CC 17))])]
6127   "! optimize_size && ! TARGET_READ_MODIFY"
6128   [(set (match_dup 2) (match_dup 1))
6129    (parallel [(set (match_dup 0)
6130                    (match_op_dup 3 [(match_dup 0) (match_dup 2)]))
6131               (clobber (reg:CC 17))])]
6132   "")
6133 @end smallexample
6135 @noindent
6136 This pattern tries to split a load from its use in the hopes that we'll be
6137 able to schedule around the memory load latency.  It allocates a single
6138 @code{SImode} register of class @code{GENERAL_REGS} (@code{"r"}) that needs
6139 to be live only at the point just before the arithmetic.
6141 A real example requiring extended scratch lifetimes is harder to come by,
6142 so here's a silly made-up example:
6144 @smallexample
6145 (define_peephole2
6146   [(match_scratch:SI 4 "r")
6147    (set (match_operand:SI 0 "" "") (match_operand:SI 1 "" ""))
6148    (set (match_operand:SI 2 "" "") (match_dup 1))
6149    (match_dup 4)
6150    (set (match_operand:SI 3 "" "") (match_dup 1))]
6151   "/* @r{determine 1 does not overlap 0 and 2} */"
6152   [(set (match_dup 4) (match_dup 1))
6153    (set (match_dup 0) (match_dup 4))
6154    (set (match_dup 2) (match_dup 4))]
6155    (set (match_dup 3) (match_dup 4))]
6156   "")
6157 @end smallexample
6159 @noindent
6160 If we had not added the @code{(match_dup 4)} in the middle of the input
6161 sequence, it might have been the case that the register we chose at the
6162 beginning of the sequence is killed by the first or second @code{set}.
6164 @end ifset
6165 @ifset INTERNALS
6166 @node Insn Attributes
6167 @section Instruction Attributes
6168 @cindex insn attributes
6169 @cindex instruction attributes
6171 In addition to describing the instruction supported by the target machine,
6172 the @file{md} file also defines a group of @dfn{attributes} and a set of
6173 values for each.  Every generated insn is assigned a value for each attribute.
6174 One possible attribute would be the effect that the insn has on the machine's
6175 condition code.  This attribute can then be used by @code{NOTICE_UPDATE_CC}
6176 to track the condition codes.
6178 @menu
6179 * Defining Attributes:: Specifying attributes and their values.
6180 * Expressions::         Valid expressions for attribute values.
6181 * Tagging Insns::       Assigning attribute values to insns.
6182 * Attr Example::        An example of assigning attributes.
6183 * Insn Lengths::        Computing the length of insns.
6184 * Constant Attributes:: Defining attributes that are constant.
6185 * Delay Slots::         Defining delay slots required for a machine.
6186 * Processor pipeline description:: Specifying information for insn scheduling.
6187 @end menu
6189 @end ifset
6190 @ifset INTERNALS
6191 @node Defining Attributes
6192 @subsection Defining Attributes and their Values
6193 @cindex defining attributes and their values
6194 @cindex attributes, defining
6196 @findex define_attr
6197 The @code{define_attr} expression is used to define each attribute required
6198 by the target machine.  It looks like:
6200 @smallexample
6201 (define_attr @var{name} @var{list-of-values} @var{default})
6202 @end smallexample
6204 @var{name} is a string specifying the name of the attribute being defined.
6206 @var{list-of-values} is either a string that specifies a comma-separated
6207 list of values that can be assigned to the attribute, or a null string to
6208 indicate that the attribute takes numeric values.
6210 @var{default} is an attribute expression that gives the value of this
6211 attribute for insns that match patterns whose definition does not include
6212 an explicit value for this attribute.  @xref{Attr Example}, for more
6213 information on the handling of defaults.  @xref{Constant Attributes},
6214 for information on attributes that do not depend on any particular insn.
6216 @findex insn-attr.h
6217 For each defined attribute, a number of definitions are written to the
6218 @file{insn-attr.h} file.  For cases where an explicit set of values is
6219 specified for an attribute, the following are defined:
6221 @itemize @bullet
6222 @item
6223 A @samp{#define} is written for the symbol @samp{HAVE_ATTR_@var{name}}.
6225 @item
6226 An enumerated class is defined for @samp{attr_@var{name}} with
6227 elements of the form @samp{@var{upper-name}_@var{upper-value}} where
6228 the attribute name and value are first converted to uppercase.
6230 @item
6231 A function @samp{get_attr_@var{name}} is defined that is passed an insn and
6232 returns the attribute value for that insn.
6233 @end itemize
6235 For example, if the following is present in the @file{md} file:
6237 @smallexample
6238 (define_attr "type" "branch,fp,load,store,arith" @dots{})
6239 @end smallexample
6241 @noindent
6242 the following lines will be written to the file @file{insn-attr.h}.
6244 @smallexample
6245 #define HAVE_ATTR_type
6246 enum attr_type @{TYPE_BRANCH, TYPE_FP, TYPE_LOAD,
6247                  TYPE_STORE, TYPE_ARITH@};
6248 extern enum attr_type get_attr_type ();
6249 @end smallexample
6251 If the attribute takes numeric values, no @code{enum} type will be
6252 defined and the function to obtain the attribute's value will return
6253 @code{int}.
6255 @end ifset
6256 @ifset INTERNALS
6257 @node Expressions
6258 @subsection Attribute Expressions
6259 @cindex attribute expressions
6261 RTL expressions used to define attributes use the codes described above
6262 plus a few specific to attribute definitions, to be discussed below.
6263 Attribute value expressions must have one of the following forms:
6265 @table @code
6266 @cindex @code{const_int} and attributes
6267 @item (const_int @var{i})
6268 The integer @var{i} specifies the value of a numeric attribute.  @var{i}
6269 must be non-negative.
6271 The value of a numeric attribute can be specified either with a
6272 @code{const_int}, or as an integer represented as a string in
6273 @code{const_string}, @code{eq_attr} (see below), @code{attr},
6274 @code{symbol_ref}, simple arithmetic expressions, and @code{set_attr}
6275 overrides on specific instructions (@pxref{Tagging Insns}).
6277 @cindex @code{const_string} and attributes
6278 @item (const_string @var{value})
6279 The string @var{value} specifies a constant attribute value.
6280 If @var{value} is specified as @samp{"*"}, it means that the default value of
6281 the attribute is to be used for the insn containing this expression.
6282 @samp{"*"} obviously cannot be used in the @var{default} expression
6283 of a @code{define_attr}.
6285 If the attribute whose value is being specified is numeric, @var{value}
6286 must be a string containing a non-negative integer (normally
6287 @code{const_int} would be used in this case).  Otherwise, it must
6288 contain one of the valid values for the attribute.
6290 @cindex @code{if_then_else} and attributes
6291 @item (if_then_else @var{test} @var{true-value} @var{false-value})
6292 @var{test} specifies an attribute test, whose format is defined below.
6293 The value of this expression is @var{true-value} if @var{test} is true,
6294 otherwise it is @var{false-value}.
6296 @cindex @code{cond} and attributes
6297 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @dots{}] @var{default})
6298 The first operand of this expression is a vector containing an even
6299 number of expressions and consisting of pairs of @var{test} and @var{value}
6300 expressions.  The value of the @code{cond} expression is that of the
6301 @var{value} corresponding to the first true @var{test} expression.  If
6302 none of the @var{test} expressions are true, the value of the @code{cond}
6303 expression is that of the @var{default} expression.
6304 @end table
6306 @var{test} expressions can have one of the following forms:
6308 @table @code
6309 @cindex @code{const_int} and attribute tests
6310 @item (const_int @var{i})
6311 This test is true if @var{i} is nonzero and false otherwise.
6313 @cindex @code{not} and attributes
6314 @cindex @code{ior} and attributes
6315 @cindex @code{and} and attributes
6316 @item (not @var{test})
6317 @itemx (ior @var{test1} @var{test2})
6318 @itemx (and @var{test1} @var{test2})
6319 These tests are true if the indicated logical function is true.
6321 @cindex @code{match_operand} and attributes
6322 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{pred} @var{constraints})
6323 This test is true if operand @var{n} of the insn whose attribute value
6324 is being determined has mode @var{m} (this part of the test is ignored
6325 if @var{m} is @code{VOIDmode}) and the function specified by the string
6326 @var{pred} returns a nonzero value when passed operand @var{n} and mode
6327 @var{m} (this part of the test is ignored if @var{pred} is the null
6328 string).
6330 The @var{constraints} operand is ignored and should be the null string.
6332 @cindex @code{le} and attributes
6333 @cindex @code{leu} and attributes
6334 @cindex @code{lt} and attributes
6335 @cindex @code{gt} and attributes
6336 @cindex @code{gtu} and attributes
6337 @cindex @code{ge} and attributes
6338 @cindex @code{geu} and attributes
6339 @cindex @code{ne} and attributes
6340 @cindex @code{eq} and attributes
6341 @cindex @code{plus} and attributes
6342 @cindex @code{minus} and attributes
6343 @cindex @code{mult} and attributes
6344 @cindex @code{div} and attributes
6345 @cindex @code{mod} and attributes
6346 @cindex @code{abs} and attributes
6347 @cindex @code{neg} and attributes
6348 @cindex @code{ashift} and attributes
6349 @cindex @code{lshiftrt} and attributes
6350 @cindex @code{ashiftrt} and attributes
6351 @item (le @var{arith1} @var{arith2})
6352 @itemx (leu @var{arith1} @var{arith2})
6353 @itemx (lt @var{arith1} @var{arith2})
6354 @itemx (ltu @var{arith1} @var{arith2})
6355 @itemx (gt @var{arith1} @var{arith2})
6356 @itemx (gtu @var{arith1} @var{arith2})
6357 @itemx (ge @var{arith1} @var{arith2})
6358 @itemx (geu @var{arith1} @var{arith2})
6359 @itemx (ne @var{arith1} @var{arith2})
6360 @itemx (eq @var{arith1} @var{arith2})
6361 These tests are true if the indicated comparison of the two arithmetic
6362 expressions is true.  Arithmetic expressions are formed with
6363 @code{plus}, @code{minus}, @code{mult}, @code{div}, @code{mod},
6364 @code{abs}, @code{neg}, @code{and}, @code{ior}, @code{xor}, @code{not},
6365 @code{ashift}, @code{lshiftrt}, and @code{ashiftrt} expressions.
6367 @findex get_attr
6368 @code{const_int} and @code{symbol_ref} are always valid terms (@pxref{Insn
6369 Lengths},for additional forms).  @code{symbol_ref} is a string
6370 denoting a C expression that yields an @code{int} when evaluated by the
6371 @samp{get_attr_@dots{}} routine.  It should normally be a global
6372 variable.
6374 @findex eq_attr
6375 @item (eq_attr @var{name} @var{value})
6376 @var{name} is a string specifying the name of an attribute.
6378 @var{value} is a string that is either a valid value for attribute
6379 @var{name}, a comma-separated list of values, or @samp{!} followed by a
6380 value or list.  If @var{value} does not begin with a @samp{!}, this
6381 test is true if the value of the @var{name} attribute of the current
6382 insn is in the list specified by @var{value}.  If @var{value} begins
6383 with a @samp{!}, this test is true if the attribute's value is
6384 @emph{not} in the specified list.
6386 For example,
6388 @smallexample
6389 (eq_attr "type" "load,store")
6390 @end smallexample
6392 @noindent
6393 is equivalent to
6395 @smallexample
6396 (ior (eq_attr "type" "load") (eq_attr "type" "store"))
6397 @end smallexample
6399 If @var{name} specifies an attribute of @samp{alternative}, it refers to the
6400 value of the compiler variable @code{which_alternative}
6401 (@pxref{Output Statement}) and the values must be small integers.  For
6402 example,
6404 @smallexample
6405 (eq_attr "alternative" "2,3")
6406 @end smallexample
6408 @noindent
6409 is equivalent to
6411 @smallexample
6412 (ior (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 2))
6413      (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 3)))
6414 @end smallexample
6416 Note that, for most attributes, an @code{eq_attr} test is simplified in cases
6417 where the value of the attribute being tested is known for all insns matching
6418 a particular pattern.  This is by far the most common case.
6420 @findex attr_flag
6421 @item (attr_flag @var{name})
6422 The value of an @code{attr_flag} expression is true if the flag
6423 specified by @var{name} is true for the @code{insn} currently being
6424 scheduled.
6426 @var{name} is a string specifying one of a fixed set of flags to test.
6427 Test the flags @code{forward} and @code{backward} to determine the
6428 direction of a conditional branch.  Test the flags @code{very_likely},
6429 @code{likely}, @code{very_unlikely}, and @code{unlikely} to determine
6430 if a conditional branch is expected to be taken.
6432 If the @code{very_likely} flag is true, then the @code{likely} flag is also
6433 true.  Likewise for the @code{very_unlikely} and @code{unlikely} flags.
6435 This example describes a conditional branch delay slot which
6436 can be nullified for forward branches that are taken (annul-true) or
6437 for backward branches which are not taken (annul-false).
6439 @smallexample
6440 (define_delay (eq_attr "type" "cbranch")
6441   [(eq_attr "in_branch_delay" "true")
6442    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
6443         (attr_flag "forward"))
6444    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
6445         (attr_flag "backward"))])
6446 @end smallexample
6448 The @code{forward} and @code{backward} flags are false if the current
6449 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
6451 The @code{very_likely} and @code{likely} flags are true if the
6452 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
6453 The @code{very_unlikely} and @code{unlikely} flags are false if the
6454 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
6456 @code{attr_flag} is only used during delay slot scheduling and has no
6457 meaning to other passes of the compiler.
6459 @findex attr
6460 @item (attr @var{name})
6461 The value of another attribute is returned.  This is most useful
6462 for numeric attributes, as @code{eq_attr} and @code{attr_flag}
6463 produce more efficient code for non-numeric attributes.
6464 @end table
6466 @end ifset
6467 @ifset INTERNALS
6468 @node Tagging Insns
6469 @subsection Assigning Attribute Values to Insns
6470 @cindex tagging insns
6471 @cindex assigning attribute values to insns
6473 The value assigned to an attribute of an insn is primarily determined by
6474 which pattern is matched by that insn (or which @code{define_peephole}
6475 generated it).  Every @code{define_insn} and @code{define_peephole} can
6476 have an optional last argument to specify the values of attributes for
6477 matching insns.  The value of any attribute not specified in a particular
6478 insn is set to the default value for that attribute, as specified in its
6479 @code{define_attr}.  Extensive use of default values for attributes
6480 permits the specification of the values for only one or two attributes
6481 in the definition of most insn patterns, as seen in the example in the
6482 next section.
6484 The optional last argument of @code{define_insn} and
6485 @code{define_peephole} is a vector of expressions, each of which defines
6486 the value for a single attribute.  The most general way of assigning an
6487 attribute's value is to use a @code{set} expression whose first operand is an
6488 @code{attr} expression giving the name of the attribute being set.  The
6489 second operand of the @code{set} is an attribute expression
6490 (@pxref{Expressions}) giving the value of the attribute.
6492 When the attribute value depends on the @samp{alternative} attribute
6493 (i.e., which is the applicable alternative in the constraint of the
6494 insn), the @code{set_attr_alternative} expression can be used.  It
6495 allows the specification of a vector of attribute expressions, one for
6496 each alternative.
6498 @findex set_attr
6499 When the generality of arbitrary attribute expressions is not required,
6500 the simpler @code{set_attr} expression can be used, which allows
6501 specifying a string giving either a single attribute value or a list
6502 of attribute values, one for each alternative.
6504 The form of each of the above specifications is shown below.  In each case,
6505 @var{name} is a string specifying the attribute to be set.
6507 @table @code
6508 @item (set_attr @var{name} @var{value-string})
6509 @var{value-string} is either a string giving the desired attribute value,
6510 or a string containing a comma-separated list giving the values for
6511 succeeding alternatives.  The number of elements must match the number
6512 of alternatives in the constraint of the insn pattern.
6514 Note that it may be useful to specify @samp{*} for some alternative, in
6515 which case the attribute will assume its default value for insns matching
6516 that alternative.
6518 @findex set_attr_alternative
6519 @item (set_attr_alternative @var{name} [@var{value1} @var{value2} @dots{}])
6520 Depending on the alternative of the insn, the value will be one of the
6521 specified values.  This is a shorthand for using a @code{cond} with
6522 tests on the @samp{alternative} attribute.
6524 @findex attr
6525 @item (set (attr @var{name}) @var{value})
6526 The first operand of this @code{set} must be the special RTL expression
6527 @code{attr}, whose sole operand is a string giving the name of the
6528 attribute being set.  @var{value} is the value of the attribute.
6529 @end table
6531 The following shows three different ways of representing the same
6532 attribute value specification:
6534 @smallexample
6535 (set_attr "type" "load,store,arith")
6537 (set_attr_alternative "type"
6538                       [(const_string "load") (const_string "store")
6539                        (const_string "arith")])
6541 (set (attr "type")
6542      (cond [(eq_attr "alternative" "1") (const_string "load")
6543             (eq_attr "alternative" "2") (const_string "store")]
6544            (const_string "arith")))
6545 @end smallexample
6547 @need 1000
6548 @findex define_asm_attributes
6549 The @code{define_asm_attributes} expression provides a mechanism to
6550 specify the attributes assigned to insns produced from an @code{asm}
6551 statement.  It has the form:
6553 @smallexample
6554 (define_asm_attributes [@var{attr-sets}])
6555 @end smallexample
6557 @noindent
6558 where @var{attr-sets} is specified the same as for both the
6559 @code{define_insn} and the @code{define_peephole} expressions.
6561 These values will typically be the ``worst case'' attribute values.  For
6562 example, they might indicate that the condition code will be clobbered.
6564 A specification for a @code{length} attribute is handled specially.  The
6565 way to compute the length of an @code{asm} insn is to multiply the
6566 length specified in the expression @code{define_asm_attributes} by the
6567 number of machine instructions specified in the @code{asm} statement,
6568 determined by counting the number of semicolons and newlines in the
6569 string.  Therefore, the value of the @code{length} attribute specified
6570 in a @code{define_asm_attributes} should be the maximum possible length
6571 of a single machine instruction.
6573 @end ifset
6574 @ifset INTERNALS
6575 @node Attr Example
6576 @subsection Example of Attribute Specifications
6577 @cindex attribute specifications example
6578 @cindex attribute specifications
6580 The judicious use of defaulting is important in the efficient use of
6581 insn attributes.  Typically, insns are divided into @dfn{types} and an
6582 attribute, customarily called @code{type}, is used to represent this
6583 value.  This attribute is normally used only to define the default value
6584 for other attributes.  An example will clarify this usage.
6586 Assume we have a RISC machine with a condition code and in which only
6587 full-word operations are performed in registers.  Let us assume that we
6588 can divide all insns into loads, stores, (integer) arithmetic
6589 operations, floating point operations, and branches.
6591 Here we will concern ourselves with determining the effect of an insn on
6592 the condition code and will limit ourselves to the following possible
6593 effects:  The condition code can be set unpredictably (clobbered), not
6594 be changed, be set to agree with the results of the operation, or only
6595 changed if the item previously set into the condition code has been
6596 modified.
6598 Here is part of a sample @file{md} file for such a machine:
6600 @smallexample
6601 (define_attr "type" "load,store,arith,fp,branch" (const_string "arith"))
6603 (define_attr "cc" "clobber,unchanged,set,change0"
6604              (cond [(eq_attr "type" "load")
6605                         (const_string "change0")
6606                     (eq_attr "type" "store,branch")
6607                         (const_string "unchanged")
6608                     (eq_attr "type" "arith")
6609                         (if_then_else (match_operand:SI 0 "" "")
6610                                       (const_string "set")
6611                                       (const_string "clobber"))]
6612                    (const_string "clobber")))
6614 (define_insn ""
6615   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,r,m")
6616         (match_operand:SI 1 "general_operand" "r,m,r"))]
6617   ""
6618   "@@
6619    move %0,%1
6620    load %0,%1
6621    store %0,%1"
6622   [(set_attr "type" "arith,load,store")])
6623 @end smallexample
6625 Note that we assume in the above example that arithmetic operations
6626 performed on quantities smaller than a machine word clobber the condition
6627 code since they will set the condition code to a value corresponding to the
6628 full-word result.
6630 @end ifset
6631 @ifset INTERNALS
6632 @node Insn Lengths
6633 @subsection Computing the Length of an Insn
6634 @cindex insn lengths, computing
6635 @cindex computing the length of an insn
6637 For many machines, multiple types of branch instructions are provided, each
6638 for different length branch displacements.  In most cases, the assembler
6639 will choose the correct instruction to use.  However, when the assembler
6640 cannot do so, GCC can when a special attribute, the @code{length}
6641 attribute, is defined.  This attribute must be defined to have numeric
6642 values by specifying a null string in its @code{define_attr}.
6644 In the case of the @code{length} attribute, two additional forms of
6645 arithmetic terms are allowed in test expressions:
6647 @table @code
6648 @cindex @code{match_dup} and attributes
6649 @item (match_dup @var{n})
6650 This refers to the address of operand @var{n} of the current insn, which
6651 must be a @code{label_ref}.
6653 @cindex @code{pc} and attributes
6654 @item (pc)
6655 This refers to the address of the @emph{current} insn.  It might have
6656 been more consistent with other usage to make this the address of the
6657 @emph{next} insn but this would be confusing because the length of the
6658 current insn is to be computed.
6659 @end table
6661 @cindex @code{addr_vec}, length of
6662 @cindex @code{addr_diff_vec}, length of
6663 For normal insns, the length will be determined by value of the
6664 @code{length} attribute.  In the case of @code{addr_vec} and
6665 @code{addr_diff_vec} insn patterns, the length is computed as
6666 the number of vectors multiplied by the size of each vector.
6668 Lengths are measured in addressable storage units (bytes).
6670 The following macros can be used to refine the length computation:
6672 @table @code
6673 @findex ADJUST_INSN_LENGTH
6674 @item ADJUST_INSN_LENGTH (@var{insn}, @var{length})
6675 If defined, modifies the length assigned to instruction @var{insn} as a
6676 function of the context in which it is used.  @var{length} is an lvalue
6677 that contains the initially computed length of the insn and should be
6678 updated with the correct length of the insn.
6680 This macro will normally not be required.  A case in which it is
6681 required is the ROMP@.  On this machine, the size of an @code{addr_vec}
6682 insn must be increased by two to compensate for the fact that alignment
6683 may be required.
6684 @end table
6686 @findex get_attr_length
6687 The routine that returns @code{get_attr_length} (the value of the
6688 @code{length} attribute) can be used by the output routine to
6689 determine the form of the branch instruction to be written, as the
6690 example below illustrates.
6692 As an example of the specification of variable-length branches, consider
6693 the IBM 360.  If we adopt the convention that a register will be set to
6694 the starting address of a function, we can jump to labels within 4k of
6695 the start using a four-byte instruction.  Otherwise, we need a six-byte
6696 sequence to load the address from memory and then branch to it.
6698 On such a machine, a pattern for a branch instruction might be specified
6699 as follows:
6701 @smallexample
6702 (define_insn "jump"
6703   [(set (pc)
6704         (label_ref (match_operand 0 "" "")))]
6705   ""
6707    return (get_attr_length (insn) == 4
6708            ? "b %l0" : "l r15,=a(%l0); br r15");
6710   [(set (attr "length")
6711         (if_then_else (lt (match_dup 0) (const_int 4096))
6712                       (const_int 4)
6713                       (const_int 6)))])
6714 @end smallexample
6716 @end ifset
6717 @ifset INTERNALS
6718 @node Constant Attributes
6719 @subsection Constant Attributes
6720 @cindex constant attributes
6722 A special form of @code{define_attr}, where the expression for the
6723 default value is a @code{const} expression, indicates an attribute that
6724 is constant for a given run of the compiler.  Constant attributes may be
6725 used to specify which variety of processor is used.  For example,
6727 @smallexample
6728 (define_attr "cpu" "m88100,m88110,m88000"
6729  (const
6730   (cond [(symbol_ref "TARGET_88100") (const_string "m88100")
6731          (symbol_ref "TARGET_88110") (const_string "m88110")]
6732         (const_string "m88000"))))
6734 (define_attr "memory" "fast,slow"
6735  (const
6736   (if_then_else (symbol_ref "TARGET_FAST_MEM")
6737                 (const_string "fast")
6738                 (const_string "slow"))))
6739 @end smallexample
6741 The routine generated for constant attributes has no parameters as it
6742 does not depend on any particular insn.  RTL expressions used to define
6743 the value of a constant attribute may use the @code{symbol_ref} form,
6744 but may not use either the @code{match_operand} form or @code{eq_attr}
6745 forms involving insn attributes.
6747 @end ifset
6748 @ifset INTERNALS
6749 @node Delay Slots
6750 @subsection Delay Slot Scheduling
6751 @cindex delay slots, defining
6753 The insn attribute mechanism can be used to specify the requirements for
6754 delay slots, if any, on a target machine.  An instruction is said to
6755 require a @dfn{delay slot} if some instructions that are physically
6756 after the instruction are executed as if they were located before it.
6757 Classic examples are branch and call instructions, which often execute
6758 the following instruction before the branch or call is performed.
6760 On some machines, conditional branch instructions can optionally
6761 @dfn{annul} instructions in the delay slot.  This means that the
6762 instruction will not be executed for certain branch outcomes.  Both
6763 instructions that annul if the branch is true and instructions that
6764 annul if the branch is false are supported.
6766 Delay slot scheduling differs from instruction scheduling in that
6767 determining whether an instruction needs a delay slot is dependent only
6768 on the type of instruction being generated, not on data flow between the
6769 instructions.  See the next section for a discussion of data-dependent
6770 instruction scheduling.
6772 @findex define_delay
6773 The requirement of an insn needing one or more delay slots is indicated
6774 via the @code{define_delay} expression.  It has the following form:
6776 @smallexample
6777 (define_delay @var{test}
6778               [@var{delay-1} @var{annul-true-1} @var{annul-false-1}
6779                @var{delay-2} @var{annul-true-2} @var{annul-false-2}
6780                @dots{}])
6781 @end smallexample
6783 @var{test} is an attribute test that indicates whether this
6784 @code{define_delay} applies to a particular insn.  If so, the number of
6785 required delay slots is determined by the length of the vector specified
6786 as the second argument.  An insn placed in delay slot @var{n} must
6787 satisfy attribute test @var{delay-n}.  @var{annul-true-n} is an
6788 attribute test that specifies which insns may be annulled if the branch
6789 is true.  Similarly, @var{annul-false-n} specifies which insns in the
6790 delay slot may be annulled if the branch is false.  If annulling is not
6791 supported for that delay slot, @code{(nil)} should be coded.
6793 For example, in the common case where branch and call insns require
6794 a single delay slot, which may contain any insn other than a branch or
6795 call, the following would be placed in the @file{md} file:
6797 @smallexample
6798 (define_delay (eq_attr "type" "branch,call")
6799               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
6800 @end smallexample
6802 Multiple @code{define_delay} expressions may be specified.  In this
6803 case, each such expression specifies different delay slot requirements
6804 and there must be no insn for which tests in two @code{define_delay}
6805 expressions are both true.
6807 For example, if we have a machine that requires one delay slot for branches
6808 but two for calls,  no delay slot can contain a branch or call insn,
6809 and any valid insn in the delay slot for the branch can be annulled if the
6810 branch is true, we might represent this as follows:
6812 @smallexample
6813 (define_delay (eq_attr "type" "branch")
6814    [(eq_attr "type" "!branch,call")
6815     (eq_attr "type" "!branch,call")
6816     (nil)])
6818 (define_delay (eq_attr "type" "call")
6819               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)
6820                (eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
6821 @end smallexample
6822 @c the above is *still* too long.  --mew 4feb93
6824 @end ifset
6825 @ifset INTERNALS
6826 @node Processor pipeline description
6827 @subsection Specifying processor pipeline description
6828 @cindex processor pipeline description
6829 @cindex processor functional units
6830 @cindex instruction latency time
6831 @cindex interlock delays
6832 @cindex data dependence delays
6833 @cindex reservation delays
6834 @cindex pipeline hazard recognizer
6835 @cindex automaton based pipeline description
6836 @cindex regular expressions
6837 @cindex deterministic finite state automaton
6838 @cindex automaton based scheduler
6839 @cindex RISC
6840 @cindex VLIW
6842 To achieve better performance, most modern processors
6843 (super-pipelined, superscalar @acronym{RISC}, and @acronym{VLIW}
6844 processors) have many @dfn{functional units} on which several
6845 instructions can be executed simultaneously.  An instruction starts
6846 execution if its issue conditions are satisfied.  If not, the
6847 instruction is stalled until its conditions are satisfied.  Such
6848 @dfn{interlock (pipeline) delay} causes interruption of the fetching
6849 of successor instructions (or demands nop instructions, e.g.@: for some
6850 MIPS processors).
6852 There are two major kinds of interlock delays in modern processors.
6853 The first one is a data dependence delay determining @dfn{instruction
6854 latency time}.  The instruction execution is not started until all
6855 source data have been evaluated by prior instructions (there are more
6856 complex cases when the instruction execution starts even when the data
6857 are not available but will be ready in given time after the
6858 instruction execution start).  Taking the data dependence delays into
6859 account is simple.  The data dependence (true, output, and
6860 anti-dependence) delay between two instructions is given by a
6861 constant.  In most cases this approach is adequate.  The second kind
6862 of interlock delays is a reservation delay.  The reservation delay
6863 means that two instructions under execution will be in need of shared
6864 processors resources, i.e.@: buses, internal registers, and/or
6865 functional units, which are reserved for some time.  Taking this kind
6866 of delay into account is complex especially for modern @acronym{RISC}
6867 processors.
6869 The task of exploiting more processor parallelism is solved by an
6870 instruction scheduler.  For a better solution to this problem, the
6871 instruction scheduler has to have an adequate description of the
6872 processor parallelism (or @dfn{pipeline description}).  GCC
6873 machine descriptions describe processor parallelism and functional
6874 unit reservations for groups of instructions with the aid of
6875 @dfn{regular expressions}.
6877 The GCC instruction scheduler uses a @dfn{pipeline hazard recognizer} to
6878 figure out the possibility of the instruction issue by the processor
6879 on a given simulated processor cycle.  The pipeline hazard recognizer is
6880 automatically generated from the processor pipeline description.  The
6881 pipeline hazard recognizer generated from the machine description
6882 is based on a deterministic finite state automaton (@acronym{DFA}):
6883 the instruction issue is possible if there is a transition from one
6884 automaton state to another one.  This algorithm is very fast, and
6885 furthermore, its speed is not dependent on processor
6886 complexity@footnote{However, the size of the automaton depends on
6887   processor complexity.  To limit this effect, machine descriptions
6888   can split orthogonal parts of the machine description among several
6889   automata: but then, since each of these must be stepped independently,
6890   this does cause a small decrease in the algorithm's performance.}.
6892 @cindex automaton based pipeline description
6893 The rest of this section describes the directives that constitute
6894 an automaton-based processor pipeline description.  The order of
6895 these constructions within the machine description file is not
6896 important.
6898 @findex define_automaton
6899 @cindex pipeline hazard recognizer
6900 The following optional construction describes names of automata
6901 generated and used for the pipeline hazards recognition.  Sometimes
6902 the generated finite state automaton used by the pipeline hazard
6903 recognizer is large.  If we use more than one automaton and bind functional
6904 units to the automata, the total size of the automata is usually
6905 less than the size of the single automaton.  If there is no one such
6906 construction, only one finite state automaton is generated.
6908 @smallexample
6909 (define_automaton @var{automata-names})
6910 @end smallexample
6912 @var{automata-names} is a string giving names of the automata.  The
6913 names are separated by commas.  All the automata should have unique names.
6914 The automaton name is used in the constructions @code{define_cpu_unit} and
6915 @code{define_query_cpu_unit}.
6917 @findex define_cpu_unit
6918 @cindex processor functional units
6919 Each processor functional unit used in the description of instruction
6920 reservations should be described by the following construction.
6922 @smallexample
6923 (define_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
6924 @end smallexample
6926 @var{unit-names} is a string giving the names of the functional units
6927 separated by commas.  Don't use name @samp{nothing}, it is reserved
6928 for other goals.
6930 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
6931 which the unit is bound.  The automaton should be described in
6932 construction @code{define_automaton}.  You should give
6933 @dfn{automaton-name}, if there is a defined automaton.
6935 The assignment of units to automata are constrained by the uses of the
6936 units in insn reservations.  The most important constraint is: if a
6937 unit reservation is present on a particular cycle of an alternative
6938 for an insn reservation, then some unit from the same automaton must
6939 be present on the same cycle for the other alternatives of the insn
6940 reservation.  The rest of the constraints are mentioned in the
6941 description of the subsequent constructions.
6943 @findex define_query_cpu_unit
6944 @cindex querying function unit reservations
6945 The following construction describes CPU functional units analogously
6946 to @code{define_cpu_unit}.  The reservation of such units can be
6947 queried for an automaton state.  The instruction scheduler never
6948 queries reservation of functional units for given automaton state.  So
6949 as a rule, you don't need this construction.  This construction could
6950 be used for future code generation goals (e.g.@: to generate
6951 @acronym{VLIW} insn templates).
6953 @smallexample
6954 (define_query_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
6955 @end smallexample
6957 @var{unit-names} is a string giving names of the functional units
6958 separated by commas.
6960 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
6961 which the unit is bound.
6963 @findex define_insn_reservation
6964 @cindex instruction latency time
6965 @cindex regular expressions
6966 @cindex data bypass
6967 The following construction is the major one to describe pipeline
6968 characteristics of an instruction.
6970 @smallexample
6971 (define_insn_reservation @var{insn-name} @var{default_latency}
6972                          @var{condition} @var{regexp})
6973 @end smallexample
6975 @var{default_latency} is a number giving latency time of the
6976 instruction.  There is an important difference between the old
6977 description and the automaton based pipeline description.  The latency
6978 time is used for all dependencies when we use the old description.  In
6979 the automaton based pipeline description, the given latency time is only
6980 used for true dependencies.  The cost of anti-dependencies is always
6981 zero and the cost of output dependencies is the difference between
6982 latency times of the producing and consuming insns (if the difference
6983 is negative, the cost is considered to be zero).  You can always
6984 change the default costs for any description by using the target hook
6985 @code{TARGET_SCHED_ADJUST_COST} (@pxref{Scheduling}).
6987 @var{insn-name} is a string giving the internal name of the insn.  The
6988 internal names are used in constructions @code{define_bypass} and in
6989 the automaton description file generated for debugging.  The internal
6990 name has nothing in common with the names in @code{define_insn}.  It is a
6991 good practice to use insn classes described in the processor manual.
6993 @var{condition} defines what RTL insns are described by this
6994 construction.  You should remember that you will be in trouble if
6995 @var{condition} for two or more different
6996 @code{define_insn_reservation} constructions is TRUE for an insn.  In
6997 this case what reservation will be used for the insn is not defined.
6998 Such cases are not checked during generation of the pipeline hazards
6999 recognizer because in general recognizing that two conditions may have
7000 the same value is quite difficult (especially if the conditions
7001 contain @code{symbol_ref}).  It is also not checked during the
7002 pipeline hazard recognizer work because it would slow down the
7003 recognizer considerably.
7005 @var{regexp} is a string describing the reservation of the cpu's functional
7006 units by the instruction.  The reservations are described by a regular
7007 expression according to the following syntax:
7009 @smallexample
7010        regexp = regexp "," oneof
7011               | oneof
7013        oneof = oneof "|" allof
7014              | allof
7016        allof = allof "+" repeat
7017              | repeat
7019        repeat = element "*" number
7020               | element
7022        element = cpu_function_unit_name
7023                | reservation_name
7024                | result_name
7025                | "nothing"
7026                | "(" regexp ")"
7027 @end smallexample
7029 @itemize @bullet
7030 @item
7031 @samp{,} is used for describing the start of the next cycle in
7032 the reservation.
7034 @item
7035 @samp{|} is used for describing a reservation described by the first
7036 regular expression @strong{or} a reservation described by the second
7037 regular expression @strong{or} etc.
7039 @item
7040 @samp{+} is used for describing a reservation described by the first
7041 regular expression @strong{and} a reservation described by the
7042 second regular expression @strong{and} etc.
7044 @item
7045 @samp{*} is used for convenience and simply means a sequence in which
7046 the regular expression are repeated @var{number} times with cycle
7047 advancing (see @samp{,}).
7049 @item
7050 @samp{cpu_function_unit_name} denotes reservation of the named
7051 functional unit.
7053 @item
7054 @samp{reservation_name} --- see description of construction
7055 @samp{define_reservation}.
7057 @item
7058 @samp{nothing} denotes no unit reservations.
7059 @end itemize
7061 @findex define_reservation
7062 Sometimes unit reservations for different insns contain common parts.
7063 In such case, you can simplify the pipeline description by describing
7064 the common part by the following construction
7066 @smallexample
7067 (define_reservation @var{reservation-name} @var{regexp})
7068 @end smallexample
7070 @var{reservation-name} is a string giving name of @var{regexp}.
7071 Functional unit names and reservation names are in the same name
7072 space.  So the reservation names should be different from the
7073 functional unit names and can not be the reserved name @samp{nothing}.
7075 @findex define_bypass
7076 @cindex instruction latency time
7077 @cindex data bypass
7078 The following construction is used to describe exceptions in the
7079 latency time for given instruction pair.  This is so called bypasses.
7081 @smallexample
7082 (define_bypass @var{number} @var{out_insn_names} @var{in_insn_names}
7083                [@var{guard}])
7084 @end smallexample
7086 @var{number} defines when the result generated by the instructions
7087 given in string @var{out_insn_names} will be ready for the
7088 instructions given in string @var{in_insn_names}.  The instructions in
7089 the string are separated by commas.
7091 @var{guard} is an optional string giving the name of a C function which
7092 defines an additional guard for the bypass.  The function will get the
7093 two insns as parameters.  If the function returns zero the bypass will
7094 be ignored for this case.  The additional guard is necessary to
7095 recognize complicated bypasses, e.g.@: when the consumer is only an address
7096 of insn @samp{store} (not a stored value).
7098 @findex exclusion_set
7099 @findex presence_set
7100 @findex final_presence_set
7101 @findex absence_set
7102 @findex final_absence_set
7103 @cindex VLIW
7104 @cindex RISC
7105 The following five constructions are usually used to describe
7106 @acronym{VLIW} processors, or more precisely, to describe a placement
7107 of small instructions into @acronym{VLIW} instruction slots.  They
7108 can be used for @acronym{RISC} processors, too.
7110 @smallexample
7111 (exclusion_set @var{unit-names} @var{unit-names})
7112 (presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
7113 (final_presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
7114 (absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
7115 (final_absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
7116 @end smallexample
7118 @var{unit-names} is a string giving names of functional units
7119 separated by commas.
7121 @var{patterns} is a string giving patterns of functional units
7122 separated by comma.  Currently pattern is one unit or units
7123 separated by white-spaces.
7125 The first construction (@samp{exclusion_set}) means that each
7126 functional unit in the first string can not be reserved simultaneously
7127 with a unit whose name is in the second string and vice versa.  For
7128 example, the construction is useful for describing processors
7129 (e.g.@: some SPARC processors) with a fully pipelined floating point
7130 functional unit which can execute simultaneously only single floating
7131 point insns or only double floating point insns.
7133 The second construction (@samp{presence_set}) means that each
7134 functional unit in the first string can not be reserved unless at
7135 least one of pattern of units whose names are in the second string is
7136 reserved.  This is an asymmetric relation.  For example, it is useful
7137 for description that @acronym{VLIW} @samp{slot1} is reserved after
7138 @samp{slot0} reservation.  We could describe it by the following
7139 construction
7141 @smallexample
7142 (presence_set "slot1" "slot0")
7143 @end smallexample
7145 Or @samp{slot1} is reserved only after @samp{slot0} and unit @samp{b0}
7146 reservation.  In this case we could write
7148 @smallexample
7149 (presence_set "slot1" "slot0 b0")
7150 @end smallexample
7152 The third construction (@samp{final_presence_set}) is analogous to
7153 @samp{presence_set}.  The difference between them is when checking is
7154 done.  When an instruction is issued in given automaton state
7155 reflecting all current and planned unit reservations, the automaton
7156 state is changed.  The first state is a source state, the second one
7157 is a result state.  Checking for @samp{presence_set} is done on the
7158 source state reservation, checking for @samp{final_presence_set} is
7159 done on the result reservation.  This construction is useful to
7160 describe a reservation which is actually two subsequent reservations.
7161 For example, if we use
7163 @smallexample
7164 (presence_set "slot1" "slot0")
7165 @end smallexample
7167 the following insn will be never issued (because @samp{slot1} requires
7168 @samp{slot0} which is absent in the source state).
7170 @smallexample
7171 (define_reservation "insn_and_nop" "slot0 + slot1")
7172 @end smallexample
7174 but it can be issued if we use analogous @samp{final_presence_set}.
7176 The forth construction (@samp{absence_set}) means that each functional
7177 unit in the first string can be reserved only if each pattern of units
7178 whose names are in the second string is not reserved.  This is an
7179 asymmetric relation (actually @samp{exclusion_set} is analogous to
7180 this one but it is symmetric).  For example it might be useful in a 
7181 @acronym{VLIW} description to say that @samp{slot0} cannot be reserved
7182 after either @samp{slot1} or @samp{slot2} have been reserved.  This
7183 can be described as:
7185 @smallexample
7186 (absence_set "slot0" "slot1, slot2")
7187 @end smallexample
7189 Or @samp{slot2} can not be reserved if @samp{slot0} and unit @samp{b0}
7190 are reserved or @samp{slot1} and unit @samp{b1} are reserved.  In
7191 this case we could write
7193 @smallexample
7194 (absence_set "slot2" "slot0 b0, slot1 b1")
7195 @end smallexample
7197 All functional units mentioned in a set should belong to the same
7198 automaton.
7200 The last construction (@samp{final_absence_set}) is analogous to
7201 @samp{absence_set} but checking is done on the result (state)
7202 reservation.  See comments for @samp{final_presence_set}.
7204 @findex automata_option
7205 @cindex deterministic finite state automaton
7206 @cindex nondeterministic finite state automaton
7207 @cindex finite state automaton minimization
7208 You can control the generator of the pipeline hazard recognizer with
7209 the following construction.
7211 @smallexample
7212 (automata_option @var{options})
7213 @end smallexample
7215 @var{options} is a string giving options which affect the generated
7216 code.  Currently there are the following options:
7218 @itemize @bullet
7219 @item
7220 @dfn{no-minimization} makes no minimization of the automaton.  This is
7221 only worth to do when we are debugging the description and need to
7222 look more accurately at reservations of states.
7224 @item
7225 @dfn{time} means printing additional time statistics about
7226 generation of automata.
7228 @item
7229 @dfn{v} means a generation of the file describing the result automata.
7230 The file has suffix @samp{.dfa} and can be used for the description
7231 verification and debugging.
7233 @item
7234 @dfn{w} means a generation of warning instead of error for
7235 non-critical errors.
7237 @item
7238 @dfn{ndfa} makes nondeterministic finite state automata.  This affects
7239 the treatment of operator @samp{|} in the regular expressions.  The
7240 usual treatment of the operator is to try the first alternative and,
7241 if the reservation is not possible, the second alternative.  The
7242 nondeterministic treatment means trying all alternatives, some of them
7243 may be rejected by reservations in the subsequent insns.
7245 @item
7246 @dfn{progress} means output of a progress bar showing how many states
7247 were generated so far for automaton being processed.  This is useful
7248 during debugging a @acronym{DFA} description.  If you see too many
7249 generated states, you could interrupt the generator of the pipeline
7250 hazard recognizer and try to figure out a reason for generation of the
7251 huge automaton.
7252 @end itemize
7254 As an example, consider a superscalar @acronym{RISC} machine which can
7255 issue three insns (two integer insns and one floating point insn) on
7256 the cycle but can finish only two insns.  To describe this, we define
7257 the following functional units.
7259 @smallexample
7260 (define_cpu_unit "i0_pipeline, i1_pipeline, f_pipeline")
7261 (define_cpu_unit "port0, port1")
7262 @end smallexample
7264 All simple integer insns can be executed in any integer pipeline and
7265 their result is ready in two cycles.  The simple integer insns are
7266 issued into the first pipeline unless it is reserved, otherwise they
7267 are issued into the second pipeline.  Integer division and
7268 multiplication insns can be executed only in the second integer
7269 pipeline and their results are ready correspondingly in 8 and 4
7270 cycles.  The integer division is not pipelined, i.e.@: the subsequent
7271 integer division insn can not be issued until the current division
7272 insn finished.  Floating point insns are fully pipelined and their
7273 results are ready in 3 cycles.  Where the result of a floating point
7274 insn is used by an integer insn, an additional delay of one cycle is
7275 incurred.  To describe all of this we could specify
7277 @smallexample
7278 (define_cpu_unit "div")
7280 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
7281                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), (port0 | port1)")
7283 (define_insn_reservation "mult" 4 (eq_attr "type" "mult")
7284                          "i1_pipeline, nothing*2, (port0 | port1)")
7286 (define_insn_reservation "div" 8 (eq_attr "type" "div")
7287                          "i1_pipeline, div*7, div + (port0 | port1)")
7289 (define_insn_reservation "float" 3 (eq_attr "type" "float")
7290                          "f_pipeline, nothing, (port0 | port1))
7292 (define_bypass 4 "float" "simple,mult,div")
7293 @end smallexample
7295 To simplify the description we could describe the following reservation
7297 @smallexample
7298 (define_reservation "finish" "port0|port1")
7299 @end smallexample
7301 and use it in all @code{define_insn_reservation} as in the following
7302 construction
7304 @smallexample
7305 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
7306                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), finish")
7307 @end smallexample
7310 @end ifset
7311 @ifset INTERNALS
7312 @node Conditional Execution
7313 @section Conditional Execution
7314 @cindex conditional execution
7315 @cindex predication
7317 A number of architectures provide for some form of conditional
7318 execution, or predication.  The hallmark of this feature is the
7319 ability to nullify most of the instructions in the instruction set.
7320 When the instruction set is large and not entirely symmetric, it
7321 can be quite tedious to describe these forms directly in the
7322 @file{.md} file.  An alternative is the @code{define_cond_exec} template.
7324 @findex define_cond_exec
7325 @smallexample
7326 (define_cond_exec
7327   [@var{predicate-pattern}]
7328   "@var{condition}"
7329   "@var{output-template}")
7330 @end smallexample
7332 @var{predicate-pattern} is the condition that must be true for the
7333 insn to be executed at runtime and should match a relational operator.
7334 One can use @code{match_operator} to match several relational operators
7335 at once.  Any @code{match_operand} operands must have no more than one
7336 alternative.
7338 @var{condition} is a C expression that must be true for the generated
7339 pattern to match.
7341 @findex current_insn_predicate
7342 @var{output-template} is a string similar to the @code{define_insn}
7343 output template (@pxref{Output Template}), except that the @samp{*}
7344 and @samp{@@} special cases do not apply.  This is only useful if the
7345 assembly text for the predicate is a simple prefix to the main insn.
7346 In order to handle the general case, there is a global variable
7347 @code{current_insn_predicate} that will contain the entire predicate
7348 if the current insn is predicated, and will otherwise be @code{NULL}.
7350 When @code{define_cond_exec} is used, an implicit reference to
7351 the @code{predicable} instruction attribute is made.
7352 @xref{Insn Attributes}.  This attribute must be boolean (i.e.@: have
7353 exactly two elements in its @var{list-of-values}).  Further, it must
7354 not be used with complex expressions.  That is, the default and all
7355 uses in the insns must be a simple constant, not dependent on the
7356 alternative or anything else.
7358 For each @code{define_insn} for which the @code{predicable}
7359 attribute is true, a new @code{define_insn} pattern will be
7360 generated that matches a predicated version of the instruction.
7361 For example,
7363 @smallexample
7364 (define_insn "addsi"
7365   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
7366         (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
7367                  (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
7368   "@var{test1}"
7369   "add %2,%1,%0")
7371 (define_cond_exec
7372   [(ne (match_operand:CC 0 "register_operand" "c")
7373        (const_int 0))]
7374   "@var{test2}"
7375   "(%0)")
7376 @end smallexample
7378 @noindent
7379 generates a new pattern
7381 @smallexample
7382 (define_insn ""
7383   [(cond_exec
7384      (ne (match_operand:CC 3 "register_operand" "c") (const_int 0))
7385      (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
7386           (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
7387                    (match_operand:SI 2 "register_operand" "r"))))]
7388   "(@var{test2}) && (@var{test1})"
7389   "(%3) add %2,%1,%0")
7390 @end smallexample
7392 @end ifset
7393 @ifset INTERNALS
7394 @node Constant Definitions
7395 @section Constant Definitions
7396 @cindex constant definitions
7397 @findex define_constants
7399 Using literal constants inside instruction patterns reduces legibility and
7400 can be a maintenance problem.
7402 To overcome this problem, you may use the @code{define_constants}
7403 expression.  It contains a vector of name-value pairs.  From that
7404 point on, wherever any of the names appears in the MD file, it is as
7405 if the corresponding value had been written instead.  You may use
7406 @code{define_constants} multiple times; each appearance adds more
7407 constants to the table.  It is an error to redefine a constant with
7408 a different value.
7410 To come back to the a29k load multiple example, instead of
7412 @smallexample
7413 (define_insn ""
7414   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
7415      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
7416            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
7417       (use (reg:SI 179))
7418       (clobber (reg:SI 179))])]
7419   ""
7420   "loadm 0,0,%1,%2")
7421 @end smallexample
7423 You could write:
7425 @smallexample
7426 (define_constants [
7427     (R_BP 177)
7428     (R_FC 178)
7429     (R_CR 179)
7430     (R_Q  180)
7433 (define_insn ""
7434   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
7435      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
7436            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
7437       (use (reg:SI R_CR))
7438       (clobber (reg:SI R_CR))])]
7439   ""
7440   "loadm 0,0,%1,%2")
7441 @end smallexample
7443 The constants that are defined with a define_constant are also output
7444 in the insn-codes.h header file as #defines.
7445 @end ifset
7446 @ifset INTERNALS
7447 @node Macros
7448 @section Macros
7449 @cindex macros in @file{.md} files
7451 Ports often need to define similar patterns for more than one machine
7452 mode or for more than one rtx code.  GCC provides some simple macro
7453 facilities to make this process easier.
7455 @menu
7456 * Mode Macros::         Generating variations of patterns for different modes.
7457 * Code Macros::         Doing the same for codes.
7458 @end menu
7460 @node Mode Macros
7461 @subsection Mode Macros
7462 @cindex mode macros in @file{.md} files
7464 Ports often need to define similar patterns for two or more different modes.
7465 For example:
7467 @itemize @bullet
7468 @item
7469 If a processor has hardware support for both single and double
7470 floating-point arithmetic, the @code{SFmode} patterns tend to be
7471 very similar to the @code{DFmode} ones.
7473 @item
7474 If a port uses @code{SImode} pointers in one configuration and
7475 @code{DImode} pointers in another, it will usually have very similar
7476 @code{SImode} and @code{DImode} patterns for manipulating pointers.
7477 @end itemize
7479 Mode macros allow several patterns to be instantiated from one
7480 @file{.md} file template.  They can be used with any type of
7481 rtx-based construct, such as a @code{define_insn},
7482 @code{define_split}, or @code{define_peephole2}.
7484 @menu
7485 * Defining Mode Macros:: Defining a new mode macro.
7486 * Substitutions::        Combining mode macros with substitutions
7487 * Examples::             Examples
7488 @end menu
7490 @node Defining Mode Macros
7491 @subsubsection Defining Mode Macros
7492 @findex define_mode_macro
7494 The syntax for defining a mode macro is:
7496 @smallexample
7497 (define_mode_macro @var{name} [(@var{mode1} "@var{cond1}") ... (@var{moden} "@var{condn}")])
7498 @end smallexample
7500 This allows subsequent @file{.md} file constructs to use the mode suffix
7501 @code{:@var{name}}.  Every construct that does so will be expanded
7502 @var{n} times, once with every use of @code{:@var{name}} replaced by
7503 @code{:@var{mode1}}, once with every use replaced by @code{:@var{mode2}},
7504 and so on.  In the expansion for a particular @var{modei}, every
7505 C condition will also require that @var{condi} be true.
7507 For example:
7509 @smallexample
7510 (define_mode_macro P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
7511 @end smallexample
7513 defines a new mode suffix @code{:P}.  Every construct that uses
7514 @code{:P} will be expanded twice, once with every @code{:P} replaced
7515 by @code{:SI} and once with every @code{:P} replaced by @code{:DI}.
7516 The @code{:SI} version will only apply if @code{Pmode == SImode} and
7517 the @code{:DI} version will only apply if @code{Pmode == DImode}.
7519 As with other @file{.md} conditions, an empty string is treated
7520 as ``always true''.  @code{(@var{mode} "")} can also be abbreviated
7521 to @code{@var{mode}}.  For example:
7523 @smallexample
7524 (define_mode_macro GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
7525 @end smallexample
7527 means that the @code{:DI} expansion only applies if @code{TARGET_64BIT}
7528 but that the @code{:SI} expansion has no such constraint.
7530 Macros are applied in the order they are defined.  This can be
7531 significant if two macros are used in a construct that requires
7532 substitutions.  @xref{Substitutions}.
7534 @node Substitutions
7535 @subsubsection Substitution in Mode Macros
7536 @findex define_mode_attr
7538 If an @file{.md} file construct uses mode macros, each version of the
7539 construct will often need slightly different strings or modes.  For
7540 example:
7542 @itemize @bullet
7543 @item
7544 When a @code{define_expand} defines several @code{add@var{m}3} patterns
7545 (@pxref{Standard Names}), each expander will need to use the
7546 appropriate mode name for @var{m}.
7548 @item
7549 When a @code{define_insn} defines several instruction patterns,
7550 each instruction will often use a different assembler mnemonic.
7552 @item
7553 When a @code{define_insn} requires operands with different modes,
7554 using a macro for one of the operand modes usually requires a specific
7555 mode for the other operand(s).
7556 @end itemize
7558 GCC supports such variations through a system of ``mode attributes''.
7559 There are two standard attributes: @code{mode}, which is the name of
7560 the mode in lower case, and @code{MODE}, which is the same thing in
7561 upper case.  You can define other attributes using:
7563 @smallexample
7564 (define_mode_attr @var{name} [(@var{mode1} "@var{value1}") ... (@var{moden} "@var{valuen}")])
7565 @end smallexample
7567 where @var{name} is the name of the attribute and @var{valuei}
7568 is the value associated with @var{modei}.
7570 When GCC replaces some @var{:macro} with @var{:mode}, it will scan
7571 each string and mode in the pattern for sequences of the form
7572 @code{<@var{macro}:@var{attr}>}, where @var{attr} is the name of a
7573 mode attribute.  If the attribute is defined for @var{mode}, the whole
7574 @code{<...>} sequence will be replaced by the appropriate attribute
7575 value.
7577 For example, suppose an @file{.md} file has:
7579 @smallexample
7580 (define_mode_macro P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
7581 (define_mode_attr load [(SI "lw") (DI "ld")])
7582 @end smallexample
7584 If one of the patterns that uses @code{:P} contains the string
7585 @code{"<P:load>\t%0,%1"}, the @code{SI} version of that pattern
7586 will use @code{"lw\t%0,%1"} and the @code{DI} version will use
7587 @code{"ld\t%0,%1"}.
7589 Here is an example of using an attribute for a mode:
7591 @smallexample
7592 (define_mode_macro LONG [SI DI])
7593 (define_mode_attr SHORT [(SI "HI") (DI "SI")])
7594 (define_insn ...
7595   (sign_extend:LONG (match_operand:<LONG:SHORT> ...)) ...)
7596 @end smallexample
7598 The @code{@var{macro}:} prefix may be omitted, in which case the
7599 substitution will be attempted for every macro expansion.
7601 @node Examples
7602 @subsubsection Mode Macro Examples
7604 Here is an example from the MIPS port.  It defines the following
7605 modes and attributes (among others):
7607 @smallexample
7608 (define_mode_macro GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
7609 (define_mode_attr d [(SI "") (DI "d")])
7610 @end smallexample
7612 and uses the following template to define both @code{subsi3}
7613 and @code{subdi3}:
7615 @smallexample
7616 (define_insn "sub<mode>3"
7617   [(set (match_operand:GPR 0 "register_operand" "=d")
7618         (minus:GPR (match_operand:GPR 1 "register_operand" "d")
7619                    (match_operand:GPR 2 "register_operand" "d")))]
7620   ""
7621   "<d>subu\t%0,%1,%2"
7622   [(set_attr "type" "arith")
7623    (set_attr "mode" "<MODE>")])
7624 @end smallexample
7626 This is exactly equivalent to:
7628 @smallexample
7629 (define_insn "subsi3"
7630   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=d")
7631         (minus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "d")
7632                   (match_operand:SI 2 "register_operand" "d")))]
7633   ""
7634   "subu\t%0,%1,%2"
7635   [(set_attr "type" "arith")
7636    (set_attr "mode" "SI")])
7638 (define_insn "subdi3"
7639   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
7640         (minus:DI (match_operand:DI 1 "register_operand" "d")
7641                   (match_operand:DI 2 "register_operand" "d")))]
7642   ""
7643   "dsubu\t%0,%1,%2"
7644   [(set_attr "type" "arith")
7645    (set_attr "mode" "DI")])
7646 @end smallexample
7648 @node Code Macros
7649 @subsection Code Macros
7650 @cindex code macros in @file{.md} files
7651 @findex define_code_macro
7652 @findex define_code_attr
7654 Code macros operate in a similar way to mode macros.  @xref{Mode Macros}.
7656 The construct:
7658 @smallexample
7659 (define_code_macro @var{name} [(@var{code1} "@var{cond1}") ... (@var{coden} "@var{condn}")])
7660 @end smallexample
7662 defines a pseudo rtx code @var{name} that can be instantiated as
7663 @var{codei} if condition @var{condi} is true.  Each @var{codei}
7664 must have the same rtx format.  @xref{RTL Classes}.
7666 As with mode macros, each pattern that uses @var{name} will be
7667 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
7668 @var{code1}, once with all uses replaced by @var{code2}, and so on.
7669 @xref{Defining Mode Macros}.
7671 It is possible to define attributes for codes as well as for modes.
7672 There are two standard code attributes: @code{code}, the name of the
7673 code in lower case, and @code{CODE}, the name of the code in upper case.
7674 Other attributes are defined using:
7676 @smallexample
7677 (define_code_attr @var{name} [(@var{code1} "@var{value1}") ... (@var{coden} "@var{valuen}")])
7678 @end smallexample
7680 Here's an example of code macros in action, taken from the MIPS port:
7682 @smallexample
7683 (define_code_macro any_cond [unordered ordered unlt unge uneq ltgt unle ungt
7684                              eq ne gt ge lt le gtu geu ltu leu])
7686 (define_expand "b<code>"
7687   [(set (pc)
7688         (if_then_else (any_cond:CC (cc0)
7689                                    (const_int 0))
7690                       (label_ref (match_operand 0 ""))
7691                       (pc)))]
7692   ""
7694   gen_conditional_branch (operands, <CODE>);
7695   DONE;
7697 @end smallexample
7699 This is equivalent to:
7701 @smallexample
7702 (define_expand "bunordered"
7703   [(set (pc)
7704         (if_then_else (unordered:CC (cc0)
7705                                     (const_int 0))
7706                       (label_ref (match_operand 0 ""))
7707                       (pc)))]
7708   ""
7710   gen_conditional_branch (operands, UNORDERED);
7711   DONE;
7714 (define_expand "bordered"
7715   [(set (pc)
7716         (if_then_else (ordered:CC (cc0)
7717                                   (const_int 0))
7718                       (label_ref (match_operand 0 ""))
7719                       (pc)))]
7720   ""
7722   gen_conditional_branch (operands, ORDERED);
7723   DONE;
7727 @end smallexample
7729 @end ifset