Documentation tweaks for internal-fn-related optabs
[official-gcc.git] / gcc / doc / md.texi
blob4848e6498362aa614b4e343bcee97b811a8dc169
1 @c Copyright (C) 1988-2015 Free Software Foundation, Inc.
2 @c This is part of the GCC manual.
3 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
5 @ifset INTERNALS
6 @node Machine Desc
7 @chapter Machine Descriptions
8 @cindex machine descriptions
10 A machine description has two parts: a file of instruction patterns
11 (@file{.md} file) and a C header file of macro definitions.
13 The @file{.md} file for a target machine contains a pattern for each
14 instruction that the target machine supports (or at least each instruction
15 that is worth telling the compiler about).  It may also contain comments.
16 A semicolon causes the rest of the line to be a comment, unless the semicolon
17 is inside a quoted string.
19 See the next chapter for information on the C header file.
21 @menu
22 * Overview::            How the machine description is used.
23 * Patterns::            How to write instruction patterns.
24 * Example::             An explained example of a @code{define_insn} pattern.
25 * RTL Template::        The RTL template defines what insns match a pattern.
26 * Output Template::     The output template says how to make assembler code
27                         from such an insn.
28 * Output Statement::    For more generality, write C code to output
29                         the assembler code.
30 * Predicates::          Controlling what kinds of operands can be used
31                         for an insn.
32 * Constraints::         Fine-tuning operand selection.
33 * Standard Names::      Names mark patterns to use for code generation.
34 * Pattern Ordering::    When the order of patterns makes a difference.
35 * Dependent Patterns::  Having one pattern may make you need another.
36 * Jump Patterns::       Special considerations for patterns for jump insns.
37 * Looping Patterns::    How to define patterns for special looping insns.
38 * Insn Canonicalizations::Canonicalization of Instructions
39 * Expander Definitions::Generating a sequence of several RTL insns
40                         for a standard operation.
41 * Insn Splitting::      Splitting Instructions into Multiple Instructions.
42 * Including Patterns::  Including Patterns in Machine Descriptions.
43 * Peephole Definitions::Defining machine-specific peephole optimizations.
44 * Insn Attributes::     Specifying the value of attributes for generated insns.
45 * Conditional Execution::Generating @code{define_insn} patterns for
46                          predication.
47 * Define Subst::        Generating @code{define_insn} and @code{define_expand}
48                         patterns from other patterns.
49 * Constant Definitions::Defining symbolic constants that can be used in the
50                         md file.
51 * Iterators::           Using iterators to generate patterns from a template.
52 @end menu
54 @node Overview
55 @section Overview of How the Machine Description is Used
57 There are three main conversions that happen in the compiler:
59 @enumerate
61 @item
62 The front end reads the source code and builds a parse tree.
64 @item
65 The parse tree is used to generate an RTL insn list based on named
66 instruction patterns.
68 @item
69 The insn list is matched against the RTL templates to produce assembler
70 code.
72 @end enumerate
74 For the generate pass, only the names of the insns matter, from either a
75 named @code{define_insn} or a @code{define_expand}.  The compiler will
76 choose the pattern with the right name and apply the operands according
77 to the documentation later in this chapter, without regard for the RTL
78 template or operand constraints.  Note that the names the compiler looks
79 for are hard-coded in the compiler---it will ignore unnamed patterns and
80 patterns with names it doesn't know about, but if you don't provide a
81 named pattern it needs, it will abort.
83 If a @code{define_insn} is used, the template given is inserted into the
84 insn list.  If a @code{define_expand} is used, one of three things
85 happens, based on the condition logic.  The condition logic may manually
86 create new insns for the insn list, say via @code{emit_insn()}, and
87 invoke @code{DONE}.  For certain named patterns, it may invoke @code{FAIL} to tell the
88 compiler to use an alternate way of performing that task.  If it invokes
89 neither @code{DONE} nor @code{FAIL}, the template given in the pattern
90 is inserted, as if the @code{define_expand} were a @code{define_insn}.
92 Once the insn list is generated, various optimization passes convert,
93 replace, and rearrange the insns in the insn list.  This is where the
94 @code{define_split} and @code{define_peephole} patterns get used, for
95 example.
97 Finally, the insn list's RTL is matched up with the RTL templates in the
98 @code{define_insn} patterns, and those patterns are used to emit the
99 final assembly code.  For this purpose, each named @code{define_insn}
100 acts like it's unnamed, since the names are ignored.
102 @node Patterns
103 @section Everything about Instruction Patterns
104 @cindex patterns
105 @cindex instruction patterns
107 @findex define_insn
108 A @code{define_insn} expression is used to define instruction patterns
109 to which insns may be matched.  A @code{define_insn} expression contains
110 an incomplete RTL expression, with pieces to be filled in later, operand
111 constraints that restrict how the pieces can be filled in, and an output
112 template or C code to generate the assembler output.
114 A @code{define_insn} is an RTL expression containing four or five operands:
116 @enumerate
117 @item
118 An optional name.  The presence of a name indicate that this instruction
119 pattern can perform a certain standard job for the RTL-generation
120 pass of the compiler.  This pass knows certain names and will use
121 the instruction patterns with those names, if the names are defined
122 in the machine description.
124 The absence of a name is indicated by writing an empty string
125 where the name should go.  Nameless instruction patterns are never
126 used for generating RTL code, but they may permit several simpler insns
127 to be combined later on.
129 Names that are not thus known and used in RTL-generation have no
130 effect; they are equivalent to no name at all.
132 For the purpose of debugging the compiler, you may also specify a
133 name beginning with the @samp{*} character.  Such a name is used only
134 for identifying the instruction in RTL dumps; it is equivalent to having
135 a nameless pattern for all other purposes.  Names beginning with the
136 @samp{*} character are not required to be unique.
138 @item
139 The @dfn{RTL template}: This is a vector of incomplete RTL expressions
140 which describe the semantics of the instruction (@pxref{RTL Template}).
141 It is incomplete because it may contain @code{match_operand},
142 @code{match_operator}, and @code{match_dup} expressions that stand for
143 operands of the instruction.
145 If the vector has multiple elements, the RTL template is treated as a
146 @code{parallel} expression.
148 @item
149 @cindex pattern conditions
150 @cindex conditions, in patterns
151 The condition: This is a string which contains a C expression.  When the
152 compiler attempts to match RTL against a pattern, the condition is
153 evaluated.  If the condition evaluates to @code{true}, the match is
154 permitted.  The condition may be an empty string, which is treated
155 as always @code{true}.
157 @cindex named patterns and conditions
158 For a named pattern, the condition may not depend on the data in the
159 insn being matched, but only the target-machine-type flags.  The compiler
160 needs to test these conditions during initialization in order to learn
161 exactly which named instructions are available in a particular run.
163 @findex operands
164 For nameless patterns, the condition is applied only when matching an
165 individual insn, and only after the insn has matched the pattern's
166 recognition template.  The insn's operands may be found in the vector
167 @code{operands}.
169 For an insn where the condition has once matched, it
170 cannot later be used to control register allocation by excluding
171 certain register or value combinations.
173 @item
174 The @dfn{output template} or @dfn{output statement}: This is either
175 a string, or a fragment of C code which returns a string.
177 When simple substitution isn't general enough, you can specify a piece
178 of C code to compute the output.  @xref{Output Statement}.
180 @item
181 The @dfn{insn attributes}: This is an optional vector containing the values of
182 attributes for insns matching this pattern (@pxref{Insn Attributes}).
183 @end enumerate
185 @node Example
186 @section Example of @code{define_insn}
187 @cindex @code{define_insn} example
189 Here is an example of an instruction pattern, taken from the machine
190 description for the 68000/68020.
192 @smallexample
193 (define_insn "tstsi"
194   [(set (cc0)
195         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
196   ""
197   "*
199   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
200     return \"tstl %0\";
201   return \"cmpl #0,%0\";
202 @}")
203 @end smallexample
205 @noindent
206 This can also be written using braced strings:
208 @smallexample
209 (define_insn "tstsi"
210   [(set (cc0)
211         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
212   ""
214   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
215     return "tstl %0";
216   return "cmpl #0,%0";
218 @end smallexample
220 This describes an instruction which sets the condition codes based on the
221 value of a general operand.  It has no condition, so any insn with an RTL
222 description of the form shown may be matched to this pattern.  The name
223 @samp{tstsi} means ``test a @code{SImode} value'' and tells the RTL
224 generation pass that, when it is necessary to test such a value, an insn
225 to do so can be constructed using this pattern.
227 The output control string is a piece of C code which chooses which
228 output template to return based on the kind of operand and the specific
229 type of CPU for which code is being generated.
231 @samp{"rm"} is an operand constraint.  Its meaning is explained below.
233 @node RTL Template
234 @section RTL Template
235 @cindex RTL insn template
236 @cindex generating insns
237 @cindex insns, generating
238 @cindex recognizing insns
239 @cindex insns, recognizing
241 The RTL template is used to define which insns match the particular pattern
242 and how to find their operands.  For named patterns, the RTL template also
243 says how to construct an insn from specified operands.
245 Construction involves substituting specified operands into a copy of the
246 template.  Matching involves determining the values that serve as the
247 operands in the insn being matched.  Both of these activities are
248 controlled by special expression types that direct matching and
249 substitution of the operands.
251 @table @code
252 @findex match_operand
253 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{predicate} @var{constraint})
254 This expression is a placeholder for operand number @var{n} of
255 the insn.  When constructing an insn, operand number @var{n}
256 will be substituted at this point.  When matching an insn, whatever
257 appears at this position in the insn will be taken as operand
258 number @var{n}; but it must satisfy @var{predicate} or this instruction
259 pattern will not match at all.
261 Operand numbers must be chosen consecutively counting from zero in
262 each instruction pattern.  There may be only one @code{match_operand}
263 expression in the pattern for each operand number.  Usually operands
264 are numbered in the order of appearance in @code{match_operand}
265 expressions.  In the case of a @code{define_expand}, any operand numbers
266 used only in @code{match_dup} expressions have higher values than all
267 other operand numbers.
269 @var{predicate} is a string that is the name of a function that
270 accepts two arguments, an expression and a machine mode.
271 @xref{Predicates}.  During matching, the function will be called with
272 the putative operand as the expression and @var{m} as the mode
273 argument (if @var{m} is not specified, @code{VOIDmode} will be used,
274 which normally causes @var{predicate} to accept any mode).  If it
275 returns zero, this instruction pattern fails to match.
276 @var{predicate} may be an empty string; then it means no test is to be
277 done on the operand, so anything which occurs in this position is
278 valid.
280 Most of the time, @var{predicate} will reject modes other than @var{m}---but
281 not always.  For example, the predicate @code{address_operand} uses
282 @var{m} as the mode of memory ref that the address should be valid for.
283 Many predicates accept @code{const_int} nodes even though their mode is
284 @code{VOIDmode}.
286 @var{constraint} controls reloading and the choice of the best register
287 class to use for a value, as explained later (@pxref{Constraints}).
288 If the constraint would be an empty string, it can be omitted.
290 People are often unclear on the difference between the constraint and the
291 predicate.  The predicate helps decide whether a given insn matches the
292 pattern.  The constraint plays no role in this decision; instead, it
293 controls various decisions in the case of an insn which does match.
295 @findex match_scratch
296 @item (match_scratch:@var{m} @var{n} @var{constraint})
297 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}
298 and indicates that operand must be a @code{scratch} or @code{reg}
299 expression.
301 When matching patterns, this is equivalent to
303 @smallexample
304 (match_operand:@var{m} @var{n} "scratch_operand" @var{constraint})
305 @end smallexample
307 but, when generating RTL, it produces a (@code{scratch}:@var{m})
308 expression.
310 If the last few expressions in a @code{parallel} are @code{clobber}
311 expressions whose operands are either a hard register or
312 @code{match_scratch}, the combiner can add or delete them when
313 necessary.  @xref{Side Effects}.
315 @findex match_dup
316 @item (match_dup @var{n})
317 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}.
318 It is used when the operand needs to appear more than once in the
319 insn.
321 In construction, @code{match_dup} acts just like @code{match_operand}:
322 the operand is substituted into the insn being constructed.  But in
323 matching, @code{match_dup} behaves differently.  It assumes that operand
324 number @var{n} has already been determined by a @code{match_operand}
325 appearing earlier in the recognition template, and it matches only an
326 identical-looking expression.
328 Note that @code{match_dup} should not be used to tell the compiler that
329 a particular register is being used for two operands (example:
330 @code{add} that adds one register to another; the second register is
331 both an input operand and the output operand).  Use a matching
332 constraint (@pxref{Simple Constraints}) for those.  @code{match_dup} is for the cases where one
333 operand is used in two places in the template, such as an instruction
334 that computes both a quotient and a remainder, where the opcode takes
335 two input operands but the RTL template has to refer to each of those
336 twice; once for the quotient pattern and once for the remainder pattern.
338 @findex match_operator
339 @item (match_operator:@var{m} @var{n} @var{predicate} [@var{operands}@dots{}])
340 This pattern is a kind of placeholder for a variable RTL expression
341 code.
343 When constructing an insn, it stands for an RTL expression whose
344 expression code is taken from that of operand @var{n}, and whose
345 operands are constructed from the patterns @var{operands}.
347 When matching an expression, it matches an expression if the function
348 @var{predicate} returns nonzero on that expression @emph{and} the
349 patterns @var{operands} match the operands of the expression.
351 Suppose that the function @code{commutative_operator} is defined as
352 follows, to match any expression whose operator is one of the
353 commutative arithmetic operators of RTL and whose mode is @var{mode}:
355 @smallexample
357 commutative_integer_operator (x, mode)
358      rtx x;
359      machine_mode mode;
361   enum rtx_code code = GET_CODE (x);
362   if (GET_MODE (x) != mode)
363     return 0;
364   return (GET_RTX_CLASS (code) == RTX_COMM_ARITH
365           || code == EQ || code == NE);
367 @end smallexample
369 Then the following pattern will match any RTL expression consisting
370 of a commutative operator applied to two general operands:
372 @smallexample
373 (match_operator:SI 3 "commutative_operator"
374   [(match_operand:SI 1 "general_operand" "g")
375    (match_operand:SI 2 "general_operand" "g")])
376 @end smallexample
378 Here the vector @code{[@var{operands}@dots{}]} contains two patterns
379 because the expressions to be matched all contain two operands.
381 When this pattern does match, the two operands of the commutative
382 operator are recorded as operands 1 and 2 of the insn.  (This is done
383 by the two instances of @code{match_operand}.)  Operand 3 of the insn
384 will be the entire commutative expression: use @code{GET_CODE
385 (operands[3])} to see which commutative operator was used.
387 The machine mode @var{m} of @code{match_operator} works like that of
388 @code{match_operand}: it is passed as the second argument to the
389 predicate function, and that function is solely responsible for
390 deciding whether the expression to be matched ``has'' that mode.
392 When constructing an insn, argument 3 of the gen-function will specify
393 the operation (i.e.@: the expression code) for the expression to be
394 made.  It should be an RTL expression, whose expression code is copied
395 into a new expression whose operands are arguments 1 and 2 of the
396 gen-function.  The subexpressions of argument 3 are not used;
397 only its expression code matters.
399 When @code{match_operator} is used in a pattern for matching an insn,
400 it usually best if the operand number of the @code{match_operator}
401 is higher than that of the actual operands of the insn.  This improves
402 register allocation because the register allocator often looks at
403 operands 1 and 2 of insns to see if it can do register tying.
405 There is no way to specify constraints in @code{match_operator}.  The
406 operand of the insn which corresponds to the @code{match_operator}
407 never has any constraints because it is never reloaded as a whole.
408 However, if parts of its @var{operands} are matched by
409 @code{match_operand} patterns, those parts may have constraints of
410 their own.
412 @findex match_op_dup
413 @item (match_op_dup:@var{m} @var{n}[@var{operands}@dots{}])
414 Like @code{match_dup}, except that it applies to operators instead of
415 operands.  When constructing an insn, operand number @var{n} will be
416 substituted at this point.  But in matching, @code{match_op_dup} behaves
417 differently.  It assumes that operand number @var{n} has already been
418 determined by a @code{match_operator} appearing earlier in the
419 recognition template, and it matches only an identical-looking
420 expression.
422 @findex match_parallel
423 @item (match_parallel @var{n} @var{predicate} [@var{subpat}@dots{}])
424 This pattern is a placeholder for an insn that consists of a
425 @code{parallel} expression with a variable number of elements.  This
426 expression should only appear at the top level of an insn pattern.
428 When constructing an insn, operand number @var{n} will be substituted at
429 this point.  When matching an insn, it matches if the body of the insn
430 is a @code{parallel} expression with at least as many elements as the
431 vector of @var{subpat} expressions in the @code{match_parallel}, if each
432 @var{subpat} matches the corresponding element of the @code{parallel},
433 @emph{and} the function @var{predicate} returns nonzero on the
434 @code{parallel} that is the body of the insn.  It is the responsibility
435 of the predicate to validate elements of the @code{parallel} beyond
436 those listed in the @code{match_parallel}.
438 A typical use of @code{match_parallel} is to match load and store
439 multiple expressions, which can contain a variable number of elements
440 in a @code{parallel}.  For example,
442 @smallexample
443 (define_insn ""
444   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
445      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
446            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
447       (use (reg:SI 179))
448       (clobber (reg:SI 179))])]
449   ""
450   "loadm 0,0,%1,%2")
451 @end smallexample
453 This example comes from @file{a29k.md}.  The function
454 @code{load_multiple_operation} is defined in @file{a29k.c} and checks
455 that subsequent elements in the @code{parallel} are the same as the
456 @code{set} in the pattern, except that they are referencing subsequent
457 registers and memory locations.
459 An insn that matches this pattern might look like:
461 @smallexample
462 (parallel
463  [(set (reg:SI 20) (mem:SI (reg:SI 100)))
464   (use (reg:SI 179))
465   (clobber (reg:SI 179))
466   (set (reg:SI 21)
467        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
468                         (const_int 4))))
469   (set (reg:SI 22)
470        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
471                         (const_int 8))))])
472 @end smallexample
474 @findex match_par_dup
475 @item (match_par_dup @var{n} [@var{subpat}@dots{}])
476 Like @code{match_op_dup}, but for @code{match_parallel} instead of
477 @code{match_operator}.
479 @end table
481 @node Output Template
482 @section Output Templates and Operand Substitution
483 @cindex output templates
484 @cindex operand substitution
486 @cindex @samp{%} in template
487 @cindex percent sign
488 The @dfn{output template} is a string which specifies how to output the
489 assembler code for an instruction pattern.  Most of the template is a
490 fixed string which is output literally.  The character @samp{%} is used
491 to specify where to substitute an operand; it can also be used to
492 identify places where different variants of the assembler require
493 different syntax.
495 In the simplest case, a @samp{%} followed by a digit @var{n} says to output
496 operand @var{n} at that point in the string.
498 @samp{%} followed by a letter and a digit says to output an operand in an
499 alternate fashion.  Four letters have standard, built-in meanings described
500 below.  The machine description macro @code{PRINT_OPERAND} can define
501 additional letters with nonstandard meanings.
503 @samp{%c@var{digit}} can be used to substitute an operand that is a
504 constant value without the syntax that normally indicates an immediate
505 operand.
507 @samp{%n@var{digit}} is like @samp{%c@var{digit}} except that the value of
508 the constant is negated before printing.
510 @samp{%a@var{digit}} can be used to substitute an operand as if it were a
511 memory reference, with the actual operand treated as the address.  This may
512 be useful when outputting a ``load address'' instruction, because often the
513 assembler syntax for such an instruction requires you to write the operand
514 as if it were a memory reference.
516 @samp{%l@var{digit}} is used to substitute a @code{label_ref} into a jump
517 instruction.
519 @samp{%=} outputs a number which is unique to each instruction in the
520 entire compilation.  This is useful for making local labels to be
521 referred to more than once in a single template that generates multiple
522 assembler instructions.
524 @samp{%} followed by a punctuation character specifies a substitution that
525 does not use an operand.  Only one case is standard: @samp{%%} outputs a
526 @samp{%} into the assembler code.  Other nonstandard cases can be
527 defined in the @code{PRINT_OPERAND} macro.  You must also define
528 which punctuation characters are valid with the
529 @code{PRINT_OPERAND_PUNCT_VALID_P} macro.
531 @cindex \
532 @cindex backslash
533 The template may generate multiple assembler instructions.  Write the text
534 for the instructions, with @samp{\;} between them.
536 @cindex matching operands
537 When the RTL contains two operands which are required by constraint to match
538 each other, the output template must refer only to the lower-numbered operand.
539 Matching operands are not always identical, and the rest of the compiler
540 arranges to put the proper RTL expression for printing into the lower-numbered
541 operand.
543 One use of nonstandard letters or punctuation following @samp{%} is to
544 distinguish between different assembler languages for the same machine; for
545 example, Motorola syntax versus MIT syntax for the 68000.  Motorola syntax
546 requires periods in most opcode names, while MIT syntax does not.  For
547 example, the opcode @samp{movel} in MIT syntax is @samp{move.l} in Motorola
548 syntax.  The same file of patterns is used for both kinds of output syntax,
549 but the character sequence @samp{%.} is used in each place where Motorola
550 syntax wants a period.  The @code{PRINT_OPERAND} macro for Motorola syntax
551 defines the sequence to output a period; the macro for MIT syntax defines
552 it to do nothing.
554 @cindex @code{#} in template
555 As a special case, a template consisting of the single character @code{#}
556 instructs the compiler to first split the insn, and then output the
557 resulting instructions separately.  This helps eliminate redundancy in the
558 output templates.   If you have a @code{define_insn} that needs to emit
559 multiple assembler instructions, and there is a matching @code{define_split}
560 already defined, then you can simply use @code{#} as the output template
561 instead of writing an output template that emits the multiple assembler
562 instructions.
564 If the macro @code{ASSEMBLER_DIALECT} is defined, you can use construct
565 of the form @samp{@{option0|option1|option2@}} in the templates.  These
566 describe multiple variants of assembler language syntax.
567 @xref{Instruction Output}.
569 @node Output Statement
570 @section C Statements for Assembler Output
571 @cindex output statements
572 @cindex C statements for assembler output
573 @cindex generating assembler output
575 Often a single fixed template string cannot produce correct and efficient
576 assembler code for all the cases that are recognized by a single
577 instruction pattern.  For example, the opcodes may depend on the kinds of
578 operands; or some unfortunate combinations of operands may require extra
579 machine instructions.
581 If the output control string starts with a @samp{@@}, then it is actually
582 a series of templates, each on a separate line.  (Blank lines and
583 leading spaces and tabs are ignored.)  The templates correspond to the
584 pattern's constraint alternatives (@pxref{Multi-Alternative}).  For example,
585 if a target machine has a two-address add instruction @samp{addr} to add
586 into a register and another @samp{addm} to add a register to memory, you
587 might write this pattern:
589 @smallexample
590 (define_insn "addsi3"
591   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
592         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0,0")
593                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "g,r")))]
594   ""
595   "@@
596    addr %2,%0
597    addm %2,%0")
598 @end smallexample
600 @cindex @code{*} in template
601 @cindex asterisk in template
602 If the output control string starts with a @samp{*}, then it is not an
603 output template but rather a piece of C program that should compute a
604 template.  It should execute a @code{return} statement to return the
605 template-string you want.  Most such templates use C string literals, which
606 require doublequote characters to delimit them.  To include these
607 doublequote characters in the string, prefix each one with @samp{\}.
609 If the output control string is written as a brace block instead of a
610 double-quoted string, it is automatically assumed to be C code.  In that
611 case, it is not necessary to put in a leading asterisk, or to escape the
612 doublequotes surrounding C string literals.
614 The operands may be found in the array @code{operands}, whose C data type
615 is @code{rtx []}.
617 It is very common to select different ways of generating assembler code
618 based on whether an immediate operand is within a certain range.  Be
619 careful when doing this, because the result of @code{INTVAL} is an
620 integer on the host machine.  If the host machine has more bits in an
621 @code{int} than the target machine has in the mode in which the constant
622 will be used, then some of the bits you get from @code{INTVAL} will be
623 superfluous.  For proper results, you must carefully disregard the
624 values of those bits.
626 @findex output_asm_insn
627 It is possible to output an assembler instruction and then go on to output
628 or compute more of them, using the subroutine @code{output_asm_insn}.  This
629 receives two arguments: a template-string and a vector of operands.  The
630 vector may be @code{operands}, or it may be another array of @code{rtx}
631 that you declare locally and initialize yourself.
633 @findex which_alternative
634 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
635 the appearance of the assembler code is determined mostly by which alternative
636 was matched.  When this is so, the C code can test the variable
637 @code{which_alternative}, which is the ordinal number of the alternative
638 that was actually satisfied (0 for the first, 1 for the second alternative,
639 etc.).
641 For example, suppose there are two opcodes for storing zero, @samp{clrreg}
642 for registers and @samp{clrmem} for memory locations.  Here is how
643 a pattern could use @code{which_alternative} to choose between them:
645 @smallexample
646 (define_insn ""
647   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
648         (const_int 0))]
649   ""
650   @{
651   return (which_alternative == 0
652           ? "clrreg %0" : "clrmem %0");
653   @})
654 @end smallexample
656 The example above, where the assembler code to generate was
657 @emph{solely} determined by the alternative, could also have been specified
658 as follows, having the output control string start with a @samp{@@}:
660 @smallexample
661 @group
662 (define_insn ""
663   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
664         (const_int 0))]
665   ""
666   "@@
667    clrreg %0
668    clrmem %0")
669 @end group
670 @end smallexample
672 If you just need a little bit of C code in one (or a few) alternatives,
673 you can use @samp{*} inside of a @samp{@@} multi-alternative template:
675 @smallexample
676 @group
677 (define_insn ""
678   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,<,m")
679         (const_int 0))]
680   ""
681   "@@
682    clrreg %0
683    * return stack_mem_p (operands[0]) ? \"push 0\" : \"clrmem %0\";
684    clrmem %0")
685 @end group
686 @end smallexample
688 @node Predicates
689 @section Predicates
690 @cindex predicates
691 @cindex operand predicates
692 @cindex operator predicates
694 A predicate determines whether a @code{match_operand} or
695 @code{match_operator} expression matches, and therefore whether the
696 surrounding instruction pattern will be used for that combination of
697 operands.  GCC has a number of machine-independent predicates, and you
698 can define machine-specific predicates as needed.  By convention,
699 predicates used with @code{match_operand} have names that end in
700 @samp{_operand}, and those used with @code{match_operator} have names
701 that end in @samp{_operator}.
703 All predicates are Boolean functions (in the mathematical sense) of
704 two arguments: the RTL expression that is being considered at that
705 position in the instruction pattern, and the machine mode that the
706 @code{match_operand} or @code{match_operator} specifies.  In this
707 section, the first argument is called @var{op} and the second argument
708 @var{mode}.  Predicates can be called from C as ordinary two-argument
709 functions; this can be useful in output templates or other
710 machine-specific code.
712 Operand predicates can allow operands that are not actually acceptable
713 to the hardware, as long as the constraints give reload the ability to
714 fix them up (@pxref{Constraints}).  However, GCC will usually generate
715 better code if the predicates specify the requirements of the machine
716 instructions as closely as possible.  Reload cannot fix up operands
717 that must be constants (``immediate operands''); you must use a
718 predicate that allows only constants, or else enforce the requirement
719 in the extra condition.
721 @cindex predicates and machine modes
722 @cindex normal predicates
723 @cindex special predicates
724 Most predicates handle their @var{mode} argument in a uniform manner.
725 If @var{mode} is @code{VOIDmode} (unspecified), then @var{op} can have
726 any mode.  If @var{mode} is anything else, then @var{op} must have the
727 same mode, unless @var{op} is a @code{CONST_INT} or integer
728 @code{CONST_DOUBLE}.  These RTL expressions always have
729 @code{VOIDmode}, so it would be counterproductive to check that their
730 mode matches.  Instead, predicates that accept @code{CONST_INT} and/or
731 integer @code{CONST_DOUBLE} check that the value stored in the
732 constant will fit in the requested mode.
734 Predicates with this behavior are called @dfn{normal}.
735 @command{genrecog} can optimize the instruction recognizer based on
736 knowledge of how normal predicates treat modes.  It can also diagnose
737 certain kinds of common errors in the use of normal predicates; for
738 instance, it is almost always an error to use a normal predicate
739 without specifying a mode.
741 Predicates that do something different with their @var{mode} argument
742 are called @dfn{special}.  The generic predicates
743 @code{address_operand} and @code{pmode_register_operand} are special
744 predicates.  @command{genrecog} does not do any optimizations or
745 diagnosis when special predicates are used.
747 @menu
748 * Machine-Independent Predicates::  Predicates available to all back ends.
749 * Defining Predicates::             How to write machine-specific predicate
750                                     functions.
751 @end menu
753 @node Machine-Independent Predicates
754 @subsection Machine-Independent Predicates
755 @cindex machine-independent predicates
756 @cindex generic predicates
758 These are the generic predicates available to all back ends.  They are
759 defined in @file{recog.c}.  The first category of predicates allow
760 only constant, or @dfn{immediate}, operands.
762 @defun immediate_operand
763 This predicate allows any sort of constant that fits in @var{mode}.
764 It is an appropriate choice for instructions that take operands that
765 must be constant.
766 @end defun
768 @defun const_int_operand
769 This predicate allows any @code{CONST_INT} expression that fits in
770 @var{mode}.  It is an appropriate choice for an immediate operand that
771 does not allow a symbol or label.
772 @end defun
774 @defun const_double_operand
775 This predicate accepts any @code{CONST_DOUBLE} expression that has
776 exactly @var{mode}.  If @var{mode} is @code{VOIDmode}, it will also
777 accept @code{CONST_INT}.  It is intended for immediate floating point
778 constants.
779 @end defun
781 @noindent
782 The second category of predicates allow only some kind of machine
783 register.
785 @defun register_operand
786 This predicate allows any @code{REG} or @code{SUBREG} expression that
787 is valid for @var{mode}.  It is often suitable for arithmetic
788 instruction operands on a RISC machine.
789 @end defun
791 @defun pmode_register_operand
792 This is a slight variant on @code{register_operand} which works around
793 a limitation in the machine-description reader.
795 @smallexample
796 (match_operand @var{n} "pmode_register_operand" @var{constraint})
797 @end smallexample
799 @noindent
800 means exactly what
802 @smallexample
803 (match_operand:P @var{n} "register_operand" @var{constraint})
804 @end smallexample
806 @noindent
807 would mean, if the machine-description reader accepted @samp{:P}
808 mode suffixes.  Unfortunately, it cannot, because @code{Pmode} is an
809 alias for some other mode, and might vary with machine-specific
810 options.  @xref{Misc}.
811 @end defun
813 @defun scratch_operand
814 This predicate allows hard registers and @code{SCRATCH} expressions,
815 but not pseudo-registers.  It is used internally by @code{match_scratch};
816 it should not be used directly.
817 @end defun
819 @noindent
820 The third category of predicates allow only some kind of memory reference.
822 @defun memory_operand
823 This predicate allows any valid reference to a quantity of mode
824 @var{mode} in memory, as determined by the weak form of
825 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS} (@pxref{Addressing Modes}).
826 @end defun
828 @defun address_operand
829 This predicate is a little unusual; it allows any operand that is a
830 valid expression for the @emph{address} of a quantity of mode
831 @var{mode}, again determined by the weak form of
832 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS}.  To first order, if
833 @samp{@w{(mem:@var{mode} (@var{exp}))}} is acceptable to
834 @code{memory_operand}, then @var{exp} is acceptable to
835 @code{address_operand}.  Note that @var{exp} does not necessarily have
836 the mode @var{mode}.
837 @end defun
839 @defun indirect_operand
840 This is a stricter form of @code{memory_operand} which allows only
841 memory references with a @code{general_operand} as the address
842 expression.  New uses of this predicate are discouraged, because
843 @code{general_operand} is very permissive, so it's hard to tell what
844 an @code{indirect_operand} does or does not allow.  If a target has
845 different requirements for memory operands for different instructions,
846 it is better to define target-specific predicates which enforce the
847 hardware's requirements explicitly.
848 @end defun
850 @defun push_operand
851 This predicate allows a memory reference suitable for pushing a value
852 onto the stack.  This will be a @code{MEM} which refers to
853 @code{stack_pointer_rtx}, with a side-effect in its address expression
854 (@pxref{Incdec}); which one is determined by the
855 @code{STACK_PUSH_CODE} macro (@pxref{Frame Layout}).
856 @end defun
858 @defun pop_operand
859 This predicate allows a memory reference suitable for popping a value
860 off the stack.  Again, this will be a @code{MEM} referring to
861 @code{stack_pointer_rtx}, with a side-effect in its address
862 expression.  However, this time @code{STACK_POP_CODE} is expected.
863 @end defun
865 @noindent
866 The fourth category of predicates allow some combination of the above
867 operands.
869 @defun nonmemory_operand
870 This predicate allows any immediate or register operand valid for @var{mode}.
871 @end defun
873 @defun nonimmediate_operand
874 This predicate allows any register or memory operand valid for @var{mode}.
875 @end defun
877 @defun general_operand
878 This predicate allows any immediate, register, or memory operand
879 valid for @var{mode}.
880 @end defun
882 @noindent
883 Finally, there are two generic operator predicates.
885 @defun comparison_operator
886 This predicate matches any expression which performs an arithmetic
887 comparison in @var{mode}; that is, @code{COMPARISON_P} is true for the
888 expression code.
889 @end defun
891 @defun ordered_comparison_operator
892 This predicate matches any expression which performs an arithmetic
893 comparison in @var{mode} and whose expression code is valid for integer
894 modes; that is, the expression code will be one of @code{eq}, @code{ne},
895 @code{lt}, @code{ltu}, @code{le}, @code{leu}, @code{gt}, @code{gtu},
896 @code{ge}, @code{geu}.
897 @end defun
899 @node Defining Predicates
900 @subsection Defining Machine-Specific Predicates
901 @cindex defining predicates
902 @findex define_predicate
903 @findex define_special_predicate
905 Many machines have requirements for their operands that cannot be
906 expressed precisely using the generic predicates.  You can define
907 additional predicates using @code{define_predicate} and
908 @code{define_special_predicate} expressions.  These expressions have
909 three operands:
911 @itemize @bullet
912 @item
913 The name of the predicate, as it will be referred to in
914 @code{match_operand} or @code{match_operator} expressions.
916 @item
917 An RTL expression which evaluates to true if the predicate allows the
918 operand @var{op}, false if it does not.  This expression can only use
919 the following RTL codes:
921 @table @code
922 @item MATCH_OPERAND
923 When written inside a predicate expression, a @code{MATCH_OPERAND}
924 expression evaluates to true if the predicate it names would allow
925 @var{op}.  The operand number and constraint are ignored.  Due to
926 limitations in @command{genrecog}, you can only refer to generic
927 predicates and predicates that have already been defined.
929 @item MATCH_CODE
930 This expression evaluates to true if @var{op} or a specified
931 subexpression of @var{op} has one of a given list of RTX codes.
933 The first operand of this expression is a string constant containing a
934 comma-separated list of RTX code names (in lower case).  These are the
935 codes for which the @code{MATCH_CODE} will be true.
937 The second operand is a string constant which indicates what
938 subexpression of @var{op} to examine.  If it is absent or the empty
939 string, @var{op} itself is examined.  Otherwise, the string constant
940 must be a sequence of digits and/or lowercase letters.  Each character
941 indicates a subexpression to extract from the current expression; for
942 the first character this is @var{op}, for the second and subsequent
943 characters it is the result of the previous character.  A digit
944 @var{n} extracts @samp{@w{XEXP (@var{e}, @var{n})}}; a letter @var{l}
945 extracts @samp{@w{XVECEXP (@var{e}, 0, @var{n})}} where @var{n} is the
946 alphabetic ordinal of @var{l} (0 for `a', 1 for 'b', and so on).  The
947 @code{MATCH_CODE} then examines the RTX code of the subexpression
948 extracted by the complete string.  It is not possible to extract
949 components of an @code{rtvec} that is not at position 0 within its RTX
950 object.
952 @item MATCH_TEST
953 This expression has one operand, a string constant containing a C
954 expression.  The predicate's arguments, @var{op} and @var{mode}, are
955 available with those names in the C expression.  The @code{MATCH_TEST}
956 evaluates to true if the C expression evaluates to a nonzero value.
957 @code{MATCH_TEST} expressions must not have side effects.
959 @item  AND
960 @itemx IOR
961 @itemx NOT
962 @itemx IF_THEN_ELSE
963 The basic @samp{MATCH_} expressions can be combined using these
964 logical operators, which have the semantics of the C operators
965 @samp{&&}, @samp{||}, @samp{!}, and @samp{@w{? :}} respectively.  As
966 in Common Lisp, you may give an @code{AND} or @code{IOR} expression an
967 arbitrary number of arguments; this has exactly the same effect as
968 writing a chain of two-argument @code{AND} or @code{IOR} expressions.
969 @end table
971 @item
972 An optional block of C code, which should execute
973 @samp{@w{return true}} if the predicate is found to match and
974 @samp{@w{return false}} if it does not.  It must not have any side
975 effects.  The predicate arguments, @var{op} and @var{mode}, are
976 available with those names.
978 If a code block is present in a predicate definition, then the RTL
979 expression must evaluate to true @emph{and} the code block must
980 execute @samp{@w{return true}} for the predicate to allow the operand.
981 The RTL expression is evaluated first; do not re-check anything in the
982 code block that was checked in the RTL expression.
983 @end itemize
985 The program @command{genrecog} scans @code{define_predicate} and
986 @code{define_special_predicate} expressions to determine which RTX
987 codes are possibly allowed.  You should always make this explicit in
988 the RTL predicate expression, using @code{MATCH_OPERAND} and
989 @code{MATCH_CODE}.
991 Here is an example of a simple predicate definition, from the IA64
992 machine description:
994 @smallexample
995 @group
996 ;; @r{True if @var{op} is a @code{SYMBOL_REF} which refers to the sdata section.}
997 (define_predicate "small_addr_symbolic_operand"
998   (and (match_code "symbol_ref")
999        (match_test "SYMBOL_REF_SMALL_ADDR_P (op)")))
1000 @end group
1001 @end smallexample
1003 @noindent
1004 And here is another, showing the use of the C block.
1006 @smallexample
1007 @group
1008 ;; @r{True if @var{op} is a register operand that is (or could be) a GR reg.}
1009 (define_predicate "gr_register_operand"
1010   (match_operand 0 "register_operand")
1012   unsigned int regno;
1013   if (GET_CODE (op) == SUBREG)
1014     op = SUBREG_REG (op);
1016   regno = REGNO (op);
1017   return (regno >= FIRST_PSEUDO_REGISTER || GENERAL_REGNO_P (regno));
1019 @end group
1020 @end smallexample
1022 Predicates written with @code{define_predicate} automatically include
1023 a test that @var{mode} is @code{VOIDmode}, or @var{op} has the same
1024 mode as @var{mode}, or @var{op} is a @code{CONST_INT} or
1025 @code{CONST_DOUBLE}.  They do @emph{not} check specifically for
1026 integer @code{CONST_DOUBLE}, nor do they test that the value of either
1027 kind of constant fits in the requested mode.  This is because
1028 target-specific predicates that take constants usually have to do more
1029 stringent value checks anyway.  If you need the exact same treatment
1030 of @code{CONST_INT} or @code{CONST_DOUBLE} that the generic predicates
1031 provide, use a @code{MATCH_OPERAND} subexpression to call
1032 @code{const_int_operand}, @code{const_double_operand}, or
1033 @code{immediate_operand}.
1035 Predicates written with @code{define_special_predicate} do not get any
1036 automatic mode checks, and are treated as having special mode handling
1037 by @command{genrecog}.
1039 The program @command{genpreds} is responsible for generating code to
1040 test predicates.  It also writes a header file containing function
1041 declarations for all machine-specific predicates.  It is not necessary
1042 to declare these predicates in @file{@var{cpu}-protos.h}.
1043 @end ifset
1045 @c Most of this node appears by itself (in a different place) even
1046 @c when the INTERNALS flag is clear.  Passages that require the internals
1047 @c manual's context are conditionalized to appear only in the internals manual.
1048 @ifset INTERNALS
1049 @node Constraints
1050 @section Operand Constraints
1051 @cindex operand constraints
1052 @cindex constraints
1054 Each @code{match_operand} in an instruction pattern can specify
1055 constraints for the operands allowed.  The constraints allow you to
1056 fine-tune matching within the set of operands allowed by the
1057 predicate.
1059 @end ifset
1060 @ifclear INTERNALS
1061 @node Constraints
1062 @section Constraints for @code{asm} Operands
1063 @cindex operand constraints, @code{asm}
1064 @cindex constraints, @code{asm}
1065 @cindex @code{asm} constraints
1067 Here are specific details on what constraint letters you can use with
1068 @code{asm} operands.
1069 @end ifclear
1070 Constraints can say whether
1071 an operand may be in a register, and which kinds of register; whether the
1072 operand can be a memory reference, and which kinds of address; whether the
1073 operand may be an immediate constant, and which possible values it may
1074 have.  Constraints can also require two operands to match.
1075 Side-effects aren't allowed in operands of inline @code{asm}, unless
1076 @samp{<} or @samp{>} constraints are used, because there is no guarantee
1077 that the side-effects will happen exactly once in an instruction that can update
1078 the addressing register.
1080 @ifset INTERNALS
1081 @menu
1082 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1083 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1084 * Class Preferences::   Constraints guide which hard register to put things in.
1085 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1086 * Machine Constraints:: Existing constraints for some particular machines.
1087 * Disable Insn Alternatives:: Disable insn alternatives using attributes.
1088 * Define Constraints::  How to define machine-specific constraints.
1089 * C Constraint Interface:: How to test constraints from C code.
1090 @end menu
1091 @end ifset
1093 @ifclear INTERNALS
1094 @menu
1095 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1096 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1097 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1098 * Machine Constraints:: Special constraints for some particular machines.
1099 @end menu
1100 @end ifclear
1102 @node Simple Constraints
1103 @subsection Simple Constraints
1104 @cindex simple constraints
1106 The simplest kind of constraint is a string full of letters, each of
1107 which describes one kind of operand that is permitted.  Here are
1108 the letters that are allowed:
1110 @table @asis
1111 @item whitespace
1112 Whitespace characters are ignored and can be inserted at any position
1113 except the first.  This enables each alternative for different operands to
1114 be visually aligned in the machine description even if they have different
1115 number of constraints and modifiers.
1117 @cindex @samp{m} in constraint
1118 @cindex memory references in constraints
1119 @item @samp{m}
1120 A memory operand is allowed, with any kind of address that the machine
1121 supports in general.
1122 Note that the letter used for the general memory constraint can be
1123 re-defined by a back end using the @code{TARGET_MEM_CONSTRAINT} macro.
1125 @cindex offsettable address
1126 @cindex @samp{o} in constraint
1127 @item @samp{o}
1128 A memory operand is allowed, but only if the address is
1129 @dfn{offsettable}.  This means that adding a small integer (actually,
1130 the width in bytes of the operand, as determined by its machine mode)
1131 may be added to the address and the result is also a valid memory
1132 address.
1134 @cindex autoincrement/decrement addressing
1135 For example, an address which is constant is offsettable; so is an
1136 address that is the sum of a register and a constant (as long as a
1137 slightly larger constant is also within the range of address-offsets
1138 supported by the machine); but an autoincrement or autodecrement
1139 address is not offsettable.  More complicated indirect/indexed
1140 addresses may or may not be offsettable depending on the other
1141 addressing modes that the machine supports.
1143 Note that in an output operand which can be matched by another
1144 operand, the constraint letter @samp{o} is valid only when accompanied
1145 by both @samp{<} (if the target machine has predecrement addressing)
1146 and @samp{>} (if the target machine has preincrement addressing).
1148 @cindex @samp{V} in constraint
1149 @item @samp{V}
1150 A memory operand that is not offsettable.  In other words, anything that
1151 would fit the @samp{m} constraint but not the @samp{o} constraint.
1153 @cindex @samp{<} in constraint
1154 @item @samp{<}
1155 A memory operand with autodecrement addressing (either predecrement or
1156 postdecrement) is allowed.  In inline @code{asm} this constraint is only
1157 allowed if the operand is used exactly once in an instruction that can
1158 handle the side-effects.  Not using an operand with @samp{<} in constraint
1159 string in the inline @code{asm} pattern at all or using it in multiple
1160 instructions isn't valid, because the side-effects wouldn't be performed
1161 or would be performed more than once.  Furthermore, on some targets
1162 the operand with @samp{<} in constraint string must be accompanied by
1163 special instruction suffixes like @code{%U0} instruction suffix on PowerPC
1164 or @code{%P0} on IA-64.
1166 @cindex @samp{>} in constraint
1167 @item @samp{>}
1168 A memory operand with autoincrement addressing (either preincrement or
1169 postincrement) is allowed.  In inline @code{asm} the same restrictions
1170 as for @samp{<} apply.
1172 @cindex @samp{r} in constraint
1173 @cindex registers in constraints
1174 @item @samp{r}
1175 A register operand is allowed provided that it is in a general
1176 register.
1178 @cindex constants in constraints
1179 @cindex @samp{i} in constraint
1180 @item @samp{i}
1181 An immediate integer operand (one with constant value) is allowed.
1182 This includes symbolic constants whose values will be known only at
1183 assembly time or later.
1185 @cindex @samp{n} in constraint
1186 @item @samp{n}
1187 An immediate integer operand with a known numeric value is allowed.
1188 Many systems cannot support assembly-time constants for operands less
1189 than a word wide.  Constraints for these operands should use @samp{n}
1190 rather than @samp{i}.
1192 @cindex @samp{I} in constraint
1193 @item @samp{I}, @samp{J}, @samp{K}, @dots{} @samp{P}
1194 Other letters in the range @samp{I} through @samp{P} may be defined in
1195 a machine-dependent fashion to permit immediate integer operands with
1196 explicit integer values in specified ranges.  For example, on the
1197 68000, @samp{I} is defined to stand for the range of values 1 to 8.
1198 This is the range permitted as a shift count in the shift
1199 instructions.
1201 @cindex @samp{E} in constraint
1202 @item @samp{E}
1203 An immediate floating operand (expression code @code{const_double}) is
1204 allowed, but only if the target floating point format is the same as
1205 that of the host machine (on which the compiler is running).
1207 @cindex @samp{F} in constraint
1208 @item @samp{F}
1209 An immediate floating operand (expression code @code{const_double} or
1210 @code{const_vector}) is allowed.
1212 @cindex @samp{G} in constraint
1213 @cindex @samp{H} in constraint
1214 @item @samp{G}, @samp{H}
1215 @samp{G} and @samp{H} may be defined in a machine-dependent fashion to
1216 permit immediate floating operands in particular ranges of values.
1218 @cindex @samp{s} in constraint
1219 @item @samp{s}
1220 An immediate integer operand whose value is not an explicit integer is
1221 allowed.
1223 This might appear strange; if an insn allows a constant operand with a
1224 value not known at compile time, it certainly must allow any known
1225 value.  So why use @samp{s} instead of @samp{i}?  Sometimes it allows
1226 better code to be generated.
1228 For example, on the 68000 in a fullword instruction it is possible to
1229 use an immediate operand; but if the immediate value is between @minus{}128
1230 and 127, better code results from loading the value into a register and
1231 using the register.  This is because the load into the register can be
1232 done with a @samp{moveq} instruction.  We arrange for this to happen
1233 by defining the letter @samp{K} to mean ``any integer outside the
1234 range @minus{}128 to 127'', and then specifying @samp{Ks} in the operand
1235 constraints.
1237 @cindex @samp{g} in constraint
1238 @item @samp{g}
1239 Any register, memory or immediate integer operand is allowed, except for
1240 registers that are not general registers.
1242 @cindex @samp{X} in constraint
1243 @item @samp{X}
1244 @ifset INTERNALS
1245 Any operand whatsoever is allowed, even if it does not satisfy
1246 @code{general_operand}.  This is normally used in the constraint of
1247 a @code{match_scratch} when certain alternatives will not actually
1248 require a scratch register.
1249 @end ifset
1250 @ifclear INTERNALS
1251 Any operand whatsoever is allowed.
1252 @end ifclear
1254 @cindex @samp{0} in constraint
1255 @cindex digits in constraint
1256 @item @samp{0}, @samp{1}, @samp{2}, @dots{} @samp{9}
1257 An operand that matches the specified operand number is allowed.  If a
1258 digit is used together with letters within the same alternative, the
1259 digit should come last.
1261 This number is allowed to be more than a single digit.  If multiple
1262 digits are encountered consecutively, they are interpreted as a single
1263 decimal integer.  There is scant chance for ambiguity, since to-date
1264 it has never been desirable that @samp{10} be interpreted as matching
1265 either operand 1 @emph{or} operand 0.  Should this be desired, one
1266 can use multiple alternatives instead.
1268 @cindex matching constraint
1269 @cindex constraint, matching
1270 This is called a @dfn{matching constraint} and what it really means is
1271 that the assembler has only a single operand that fills two roles
1272 @ifset INTERNALS
1273 considered separate in the RTL insn.  For example, an add insn has two
1274 input operands and one output operand in the RTL, but on most CISC
1275 @end ifset
1276 @ifclear INTERNALS
1277 which @code{asm} distinguishes.  For example, an add instruction uses
1278 two input operands and an output operand, but on most CISC
1279 @end ifclear
1280 machines an add instruction really has only two operands, one of them an
1281 input-output operand:
1283 @smallexample
1284 addl #35,r12
1285 @end smallexample
1287 Matching constraints are used in these circumstances.
1288 More precisely, the two operands that match must include one input-only
1289 operand and one output-only operand.  Moreover, the digit must be a
1290 smaller number than the number of the operand that uses it in the
1291 constraint.
1293 @ifset INTERNALS
1294 For operands to match in a particular case usually means that they
1295 are identical-looking RTL expressions.  But in a few special cases
1296 specific kinds of dissimilarity are allowed.  For example, @code{*x}
1297 as an input operand will match @code{*x++} as an output operand.
1298 For proper results in such cases, the output template should always
1299 use the output-operand's number when printing the operand.
1300 @end ifset
1302 @cindex load address instruction
1303 @cindex push address instruction
1304 @cindex address constraints
1305 @cindex @samp{p} in constraint
1306 @item @samp{p}
1307 An operand that is a valid memory address is allowed.  This is
1308 for ``load address'' and ``push address'' instructions.
1310 @findex address_operand
1311 @samp{p} in the constraint must be accompanied by @code{address_operand}
1312 as the predicate in the @code{match_operand}.  This predicate interprets
1313 the mode specified in the @code{match_operand} as the mode of the memory
1314 reference for which the address would be valid.
1316 @cindex other register constraints
1317 @cindex extensible constraints
1318 @item @var{other-letters}
1319 Other letters can be defined in machine-dependent fashion to stand for
1320 particular classes of registers or other arbitrary operand types.
1321 @samp{d}, @samp{a} and @samp{f} are defined on the 68000/68020 to stand
1322 for data, address and floating point registers.
1323 @end table
1325 @ifset INTERNALS
1326 In order to have valid assembler code, each operand must satisfy
1327 its constraint.  But a failure to do so does not prevent the pattern
1328 from applying to an insn.  Instead, it directs the compiler to modify
1329 the code so that the constraint will be satisfied.  Usually this is
1330 done by copying an operand into a register.
1332 Contrast, therefore, the two instruction patterns that follow:
1334 @smallexample
1335 (define_insn ""
1336   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1337         (plus:SI (match_dup 0)
1338                  (match_operand:SI 1 "general_operand" "r")))]
1339   ""
1340   "@dots{}")
1341 @end smallexample
1343 @noindent
1344 which has two operands, one of which must appear in two places, and
1346 @smallexample
1347 (define_insn ""
1348   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1349         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
1350                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "r")))]
1351   ""
1352   "@dots{}")
1353 @end smallexample
1355 @noindent
1356 which has three operands, two of which are required by a constraint to be
1357 identical.  If we are considering an insn of the form
1359 @smallexample
1360 (insn @var{n} @var{prev} @var{next}
1361   (set (reg:SI 3)
1362        (plus:SI (reg:SI 6) (reg:SI 109)))
1363   @dots{})
1364 @end smallexample
1366 @noindent
1367 the first pattern would not apply at all, because this insn does not
1368 contain two identical subexpressions in the right place.  The pattern would
1369 say, ``That does not look like an add instruction; try other patterns''.
1370 The second pattern would say, ``Yes, that's an add instruction, but there
1371 is something wrong with it''.  It would direct the reload pass of the
1372 compiler to generate additional insns to make the constraint true.  The
1373 results might look like this:
1375 @smallexample
1376 (insn @var{n2} @var{prev} @var{n}
1377   (set (reg:SI 3) (reg:SI 6))
1378   @dots{})
1380 (insn @var{n} @var{n2} @var{next}
1381   (set (reg:SI 3)
1382        (plus:SI (reg:SI 3) (reg:SI 109)))
1383   @dots{})
1384 @end smallexample
1386 It is up to you to make sure that each operand, in each pattern, has
1387 constraints that can handle any RTL expression that could be present for
1388 that operand.  (When multiple alternatives are in use, each pattern must,
1389 for each possible combination of operand expressions, have at least one
1390 alternative which can handle that combination of operands.)  The
1391 constraints don't need to @emph{allow} any possible operand---when this is
1392 the case, they do not constrain---but they must at least point the way to
1393 reloading any possible operand so that it will fit.
1395 @itemize @bullet
1396 @item
1397 If the constraint accepts whatever operands the predicate permits,
1398 there is no problem: reloading is never necessary for this operand.
1400 For example, an operand whose constraints permit everything except
1401 registers is safe provided its predicate rejects registers.
1403 An operand whose predicate accepts only constant values is safe
1404 provided its constraints include the letter @samp{i}.  If any possible
1405 constant value is accepted, then nothing less than @samp{i} will do;
1406 if the predicate is more selective, then the constraints may also be
1407 more selective.
1409 @item
1410 Any operand expression can be reloaded by copying it into a register.
1411 So if an operand's constraints allow some kind of register, it is
1412 certain to be safe.  It need not permit all classes of registers; the
1413 compiler knows how to copy a register into another register of the
1414 proper class in order to make an instruction valid.
1416 @cindex nonoffsettable memory reference
1417 @cindex memory reference, nonoffsettable
1418 @item
1419 A nonoffsettable memory reference can be reloaded by copying the
1420 address into a register.  So if the constraint uses the letter
1421 @samp{o}, all memory references are taken care of.
1423 @item
1424 A constant operand can be reloaded by allocating space in memory to
1425 hold it as preinitialized data.  Then the memory reference can be used
1426 in place of the constant.  So if the constraint uses the letters
1427 @samp{o} or @samp{m}, constant operands are not a problem.
1429 @item
1430 If the constraint permits a constant and a pseudo register used in an insn
1431 was not allocated to a hard register and is equivalent to a constant,
1432 the register will be replaced with the constant.  If the predicate does
1433 not permit a constant and the insn is re-recognized for some reason, the
1434 compiler will crash.  Thus the predicate must always recognize any
1435 objects allowed by the constraint.
1436 @end itemize
1438 If the operand's predicate can recognize registers, but the constraint does
1439 not permit them, it can make the compiler crash.  When this operand happens
1440 to be a register, the reload pass will be stymied, because it does not know
1441 how to copy a register temporarily into memory.
1443 If the predicate accepts a unary operator, the constraint applies to the
1444 operand.  For example, the MIPS processor at ISA level 3 supports an
1445 instruction which adds two registers in @code{SImode} to produce a
1446 @code{DImode} result, but only if the registers are correctly sign
1447 extended.  This predicate for the input operands accepts a
1448 @code{sign_extend} of an @code{SImode} register.  Write the constraint
1449 to indicate the type of register that is required for the operand of the
1450 @code{sign_extend}.
1451 @end ifset
1453 @node Multi-Alternative
1454 @subsection Multiple Alternative Constraints
1455 @cindex multiple alternative constraints
1457 Sometimes a single instruction has multiple alternative sets of possible
1458 operands.  For example, on the 68000, a logical-or instruction can combine
1459 register or an immediate value into memory, or it can combine any kind of
1460 operand into a register; but it cannot combine one memory location into
1461 another.
1463 These constraints are represented as multiple alternatives.  An alternative
1464 can be described by a series of letters for each operand.  The overall
1465 constraint for an operand is made from the letters for this operand
1466 from the first alternative, a comma, the letters for this operand from
1467 the second alternative, a comma, and so on until the last alternative.
1468 All operands for a single instruction must have the same number of 
1469 alternatives.
1470 @ifset INTERNALS
1471 Here is how it is done for fullword logical-or on the 68000:
1473 @smallexample
1474 (define_insn "iorsi3"
1475   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=m,d")
1476         (ior:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "%0,0")
1477                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dKs,dmKs")))]
1478   @dots{})
1479 @end smallexample
1481 The first alternative has @samp{m} (memory) for operand 0, @samp{0} for
1482 operand 1 (meaning it must match operand 0), and @samp{dKs} for operand
1483 2.  The second alternative has @samp{d} (data register) for operand 0,
1484 @samp{0} for operand 1, and @samp{dmKs} for operand 2.  The @samp{=} and
1485 @samp{%} in the constraints apply to all the alternatives; their
1486 meaning is explained in the next section (@pxref{Class Preferences}).
1488 If all the operands fit any one alternative, the instruction is valid.
1489 Otherwise, for each alternative, the compiler counts how many instructions
1490 must be added to copy the operands so that that alternative applies.
1491 The alternative requiring the least copying is chosen.  If two alternatives
1492 need the same amount of copying, the one that comes first is chosen.
1493 These choices can be altered with the @samp{?} and @samp{!} characters:
1495 @table @code
1496 @cindex @samp{?} in constraint
1497 @cindex question mark
1498 @item ?
1499 Disparage slightly the alternative that the @samp{?} appears in,
1500 as a choice when no alternative applies exactly.  The compiler regards
1501 this alternative as one unit more costly for each @samp{?} that appears
1502 in it.
1504 @cindex @samp{!} in constraint
1505 @cindex exclamation point
1506 @item !
1507 Disparage severely the alternative that the @samp{!} appears in.
1508 This alternative can still be used if it fits without reloading,
1509 but if reloading is needed, some other alternative will be used.
1511 @cindex @samp{^} in constraint
1512 @cindex caret
1513 @item ^
1514 This constraint is analogous to @samp{?} but it disparages slightly
1515 the alternative only if the operand with the @samp{^} needs a reload.
1517 @cindex @samp{$} in constraint
1518 @cindex dollar sign
1519 @item $
1520 This constraint is analogous to @samp{!} but it disparages severely
1521 the alternative only if the operand with the @samp{$} needs a reload.
1522 @end table
1524 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
1525 the appearance of the assembler code is determined mostly by which
1526 alternative was matched.  When this is so, the C code for writing the
1527 assembler code can use the variable @code{which_alternative}, which is
1528 the ordinal number of the alternative that was actually satisfied (0 for
1529 the first, 1 for the second alternative, etc.).  @xref{Output Statement}.
1530 @end ifset
1531 @ifclear INTERNALS
1533 So the first alternative for the 68000's logical-or could be written as 
1534 @code{"+m" (output) : "ir" (input)}.  The second could be @code{"+r" 
1535 (output): "irm" (input)}.  However, the fact that two memory locations 
1536 cannot be used in a single instruction prevents simply using @code{"+rm" 
1537 (output) : "irm" (input)}.  Using multi-alternatives, this might be 
1538 written as @code{"+m,r" (output) : "ir,irm" (input)}.  This describes
1539 all the available alternatives to the compiler, allowing it to choose 
1540 the most efficient one for the current conditions.
1542 There is no way within the template to determine which alternative was 
1543 chosen.  However you may be able to wrap your @code{asm} statements with 
1544 builtins such as @code{__builtin_constant_p} to achieve the desired results.
1545 @end ifclear
1547 @ifset INTERNALS
1548 @node Class Preferences
1549 @subsection Register Class Preferences
1550 @cindex class preference constraints
1551 @cindex register class preference constraints
1553 @cindex voting between constraint alternatives
1554 The operand constraints have another function: they enable the compiler
1555 to decide which kind of hardware register a pseudo register is best
1556 allocated to.  The compiler examines the constraints that apply to the
1557 insns that use the pseudo register, looking for the machine-dependent
1558 letters such as @samp{d} and @samp{a} that specify classes of registers.
1559 The pseudo register is put in whichever class gets the most ``votes''.
1560 The constraint letters @samp{g} and @samp{r} also vote: they vote in
1561 favor of a general register.  The machine description says which registers
1562 are considered general.
1564 Of course, on some machines all registers are equivalent, and no register
1565 classes are defined.  Then none of this complexity is relevant.
1566 @end ifset
1568 @node Modifiers
1569 @subsection Constraint Modifier Characters
1570 @cindex modifiers in constraints
1571 @cindex constraint modifier characters
1573 @c prevent bad page break with this line
1574 Here are constraint modifier characters.
1576 @table @samp
1577 @cindex @samp{=} in constraint
1578 @item =
1579 Means that this operand is written to by this instruction:
1580 the previous value is discarded and replaced by new data.
1582 @cindex @samp{+} in constraint
1583 @item +
1584 Means that this operand is both read and written by the instruction.
1586 When the compiler fixes up the operands to satisfy the constraints,
1587 it needs to know which operands are read by the instruction and
1588 which are written by it.  @samp{=} identifies an operand which is only
1589 written; @samp{+} identifies an operand that is both read and written; all
1590 other operands are assumed to only be read.
1592 If you specify @samp{=} or @samp{+} in a constraint, you put it in the
1593 first character of the constraint string.
1595 @cindex @samp{&} in constraint
1596 @cindex earlyclobber operand
1597 @item &
1598 Means (in a particular alternative) that this operand is an
1599 @dfn{earlyclobber} operand, which is written before the instruction is
1600 finished using the input operands.  Therefore, this operand may not lie
1601 in a register that is read by the instruction or as part of any memory
1602 address.
1604 @samp{&} applies only to the alternative in which it is written.  In
1605 constraints with multiple alternatives, sometimes one alternative
1606 requires @samp{&} while others do not.  See, for example, the
1607 @samp{movdf} insn of the 68000.
1609 A operand which is read by the instruction can be tied to an earlyclobber
1610 operand if its only use as an input occurs before the early result is
1611 written.  Adding alternatives of this form often allows GCC to produce
1612 better code when only some of the read operands can be affected by the
1613 earlyclobber. See, for example, the @samp{mulsi3} insn of the ARM@.
1615 Furthermore, if the @dfn{earlyclobber} operand is also a read/write
1616 operand, then that operand is written only after it's used.
1618 @samp{&} does not obviate the need to write @samp{=} or @samp{+}.  As
1619 @dfn{earlyclobber} operands are always written, a read-only
1620 @dfn{earlyclobber} operand is ill-formed and will be rejected by the
1621 compiler.
1623 @cindex @samp{%} in constraint
1624 @item %
1625 Declares the instruction to be commutative for this operand and the
1626 following operand.  This means that the compiler may interchange the
1627 two operands if that is the cheapest way to make all operands fit the
1628 constraints.  @samp{%} applies to all alternatives and must appear as
1629 the first character in the constraint.  Only read-only operands can use
1630 @samp{%}.
1632 @ifset INTERNALS
1633 This is often used in patterns for addition instructions
1634 that really have only two operands: the result must go in one of the
1635 arguments.  Here for example, is how the 68000 halfword-add
1636 instruction is defined:
1638 @smallexample
1639 (define_insn "addhi3"
1640   [(set (match_operand:HI 0 "general_operand" "=m,r")
1641      (plus:HI (match_operand:HI 1 "general_operand" "%0,0")
1642               (match_operand:HI 2 "general_operand" "di,g")))]
1643   @dots{})
1644 @end smallexample
1645 @end ifset
1646 GCC can only handle one commutative pair in an asm; if you use more,
1647 the compiler may fail.  Note that you need not use the modifier if
1648 the two alternatives are strictly identical; this would only waste
1649 time in the reload pass.
1650 @ifset INTERNALS
1651 The modifier is not operational after
1652 register allocation, so the result of @code{define_peephole2}
1653 and @code{define_split}s performed after reload cannot rely on
1654 @samp{%} to make the intended insn match.
1656 @cindex @samp{#} in constraint
1657 @item #
1658 Says that all following characters, up to the next comma, are to be
1659 ignored as a constraint.  They are significant only for choosing
1660 register preferences.
1662 @cindex @samp{*} in constraint
1663 @item *
1664 Says that the following character should be ignored when choosing
1665 register preferences.  @samp{*} has no effect on the meaning of the
1666 constraint as a constraint, and no effect on reloading.  For LRA
1667 @samp{*} additionally disparages slightly the alternative if the
1668 following character matches the operand.
1670 Here is an example: the 68000 has an instruction to sign-extend a
1671 halfword in a data register, and can also sign-extend a value by
1672 copying it into an address register.  While either kind of register is
1673 acceptable, the constraints on an address-register destination are
1674 less strict, so it is best if register allocation makes an address
1675 register its goal.  Therefore, @samp{*} is used so that the @samp{d}
1676 constraint letter (for data register) is ignored when computing
1677 register preferences.
1679 @smallexample
1680 (define_insn "extendhisi2"
1681   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=*d,a")
1682         (sign_extend:SI
1683          (match_operand:HI 1 "general_operand" "0,g")))]
1684   @dots{})
1685 @end smallexample
1686 @end ifset
1687 @end table
1689 @node Machine Constraints
1690 @subsection Constraints for Particular Machines
1691 @cindex machine specific constraints
1692 @cindex constraints, machine specific
1694 Whenever possible, you should use the general-purpose constraint letters
1695 in @code{asm} arguments, since they will convey meaning more readily to
1696 people reading your code.  Failing that, use the constraint letters
1697 that usually have very similar meanings across architectures.  The most
1698 commonly used constraints are @samp{m} and @samp{r} (for memory and
1699 general-purpose registers respectively; @pxref{Simple Constraints}), and
1700 @samp{I}, usually the letter indicating the most common
1701 immediate-constant format.
1703 Each architecture defines additional constraints.  These constraints
1704 are used by the compiler itself for instruction generation, as well as
1705 for @code{asm} statements; therefore, some of the constraints are not
1706 particularly useful for @code{asm}.  Here is a summary of some of the
1707 machine-dependent constraints available on some particular machines;
1708 it includes both constraints that are useful for @code{asm} and
1709 constraints that aren't.  The compiler source file mentioned in the
1710 table heading for each architecture is the definitive reference for
1711 the meanings of that architecture's constraints.
1713 @c Please keep this table alphabetized by target!
1714 @table @emph
1715 @item AArch64 family---@file{config/aarch64/constraints.md}
1716 @table @code
1717 @item k
1718 The stack pointer register (@code{SP})
1720 @item w
1721 Floating point or SIMD vector register
1723 @item I
1724 Integer constant that is valid as an immediate operand in an @code{ADD}
1725 instruction
1727 @item J
1728 Integer constant that is valid as an immediate operand in a @code{SUB}
1729 instruction (once negated)
1731 @item K
1732 Integer constant that can be used with a 32-bit logical instruction
1734 @item L
1735 Integer constant that can be used with a 64-bit logical instruction
1737 @item M
1738 Integer constant that is valid as an immediate operand in a 32-bit @code{MOV}
1739 pseudo instruction. The @code{MOV} may be assembled to one of several different
1740 machine instructions depending on the value
1742 @item N
1743 Integer constant that is valid as an immediate operand in a 64-bit @code{MOV}
1744 pseudo instruction
1746 @item S
1747 An absolute symbolic address or a label reference
1749 @item Y
1750 Floating point constant zero
1752 @item Z
1753 Integer constant zero
1755 @item Ush
1756 The high part (bits 12 and upwards) of the pc-relative address of a symbol
1757 within 4GB of the instruction
1759 @item Q
1760 A memory address which uses a single base register with no offset
1762 @item Ump
1763 A memory address suitable for a load/store pair instruction in SI, DI, SF and
1764 DF modes
1766 @end table
1769 @item ARC ---@file{config/arc/constraints.md}
1770 @table @code
1771 @item q
1772 Registers usable in ARCompact 16-bit instructions: @code{r0}-@code{r3},
1773 @code{r12}-@code{r15}.  This constraint can only match when the @option{-mq}
1774 option is in effect.
1776 @item e
1777 Registers usable as base-regs of memory addresses in ARCompact 16-bit memory
1778 instructions: @code{r0}-@code{r3}, @code{r12}-@code{r15}, @code{sp}.
1779 This constraint can only match when the @option{-mq}
1780 option is in effect.
1781 @item D
1782 ARC FPX (dpfp) 64-bit registers. @code{D0}, @code{D1}.
1784 @item I
1785 A signed 12-bit integer constant.
1787 @item Cal
1788 constant for arithmetic/logical operations.  This might be any constant
1789 that can be put into a long immediate by the assmbler or linker without
1790 involving a PIC relocation.
1792 @item K
1793 A 3-bit unsigned integer constant.
1795 @item L
1796 A 6-bit unsigned integer constant.
1798 @item CnL
1799 One's complement of a 6-bit unsigned integer constant.
1801 @item CmL
1802 Two's complement of a 6-bit unsigned integer constant.
1804 @item M
1805 A 5-bit unsigned integer constant.
1807 @item O
1808 A 7-bit unsigned integer constant.
1810 @item P
1811 A 8-bit unsigned integer constant.
1813 @item H
1814 Any const_double value.
1815 @end table
1817 @item ARM family---@file{config/arm/constraints.md}
1818 @table @code
1820 @item h
1821 In Thumb state, the core registers @code{r8}-@code{r15}.
1823 @item k
1824 The stack pointer register.
1826 @item l
1827 In Thumb State the core registers @code{r0}-@code{r7}.  In ARM state this
1828 is an alias for the @code{r} constraint.
1830 @item t
1831 VFP floating-point registers @code{s0}-@code{s31}.  Used for 32 bit values.
1833 @item w
1834 VFP floating-point registers @code{d0}-@code{d31} and the appropriate
1835 subset @code{d0}-@code{d15} based on command line options.
1836 Used for 64 bit values only.  Not valid for Thumb1.
1838 @item y
1839 The iWMMX co-processor registers.
1841 @item z
1842 The iWMMX GR registers.
1844 @item G
1845 The floating-point constant 0.0
1847 @item I
1848 Integer that is valid as an immediate operand in a data processing
1849 instruction.  That is, an integer in the range 0 to 255 rotated by a
1850 multiple of 2
1852 @item J
1853 Integer in the range @minus{}4095 to 4095
1855 @item K
1856 Integer that satisfies constraint @samp{I} when inverted (ones complement)
1858 @item L
1859 Integer that satisfies constraint @samp{I} when negated (twos complement)
1861 @item M
1862 Integer in the range 0 to 32
1864 @item Q
1865 A memory reference where the exact address is in a single register
1866 (`@samp{m}' is preferable for @code{asm} statements)
1868 @item R
1869 An item in the constant pool
1871 @item S
1872 A symbol in the text segment of the current file
1874 @item Uv
1875 A memory reference suitable for VFP load/store insns (reg+constant offset)
1877 @item Uy
1878 A memory reference suitable for iWMMXt load/store instructions.
1880 @item Uq
1881 A memory reference suitable for the ARMv4 ldrsb instruction.
1882 @end table
1884 @item AVR family---@file{config/avr/constraints.md}
1885 @table @code
1886 @item l
1887 Registers from r0 to r15
1889 @item a
1890 Registers from r16 to r23
1892 @item d
1893 Registers from r16 to r31
1895 @item w
1896 Registers from r24 to r31.  These registers can be used in @samp{adiw} command
1898 @item e
1899 Pointer register (r26--r31)
1901 @item b
1902 Base pointer register (r28--r31)
1904 @item q
1905 Stack pointer register (SPH:SPL)
1907 @item t
1908 Temporary register r0
1910 @item x
1911 Register pair X (r27:r26)
1913 @item y
1914 Register pair Y (r29:r28)
1916 @item z
1917 Register pair Z (r31:r30)
1919 @item I
1920 Constant greater than @minus{}1, less than 64
1922 @item J
1923 Constant greater than @minus{}64, less than 1
1925 @item K
1926 Constant integer 2
1928 @item L
1929 Constant integer 0
1931 @item M
1932 Constant that fits in 8 bits
1934 @item N
1935 Constant integer @minus{}1
1937 @item O
1938 Constant integer 8, 16, or 24
1940 @item P
1941 Constant integer 1
1943 @item G
1944 A floating point constant 0.0
1946 @item Q
1947 A memory address based on Y or Z pointer with displacement.
1948 @end table
1950 @item Blackfin family---@file{config/bfin/constraints.md}
1951 @table @code
1952 @item a
1953 P register
1955 @item d
1956 D register
1958 @item z
1959 A call clobbered P register.
1961 @item q@var{n}
1962 A single register.  If @var{n} is in the range 0 to 7, the corresponding D
1963 register.  If it is @code{A}, then the register P0.
1965 @item D
1966 Even-numbered D register
1968 @item W
1969 Odd-numbered D register
1971 @item e
1972 Accumulator register.
1974 @item A
1975 Even-numbered accumulator register.
1977 @item B
1978 Odd-numbered accumulator register.
1980 @item b
1981 I register
1983 @item v
1984 B register
1986 @item f
1987 M register
1989 @item c
1990 Registers used for circular buffering, i.e. I, B, or L registers.
1992 @item C
1993 The CC register.
1995 @item t
1996 LT0 or LT1.
1998 @item k
1999 LC0 or LC1.
2001 @item u
2002 LB0 or LB1.
2004 @item x
2005 Any D, P, B, M, I or L register.
2007 @item y
2008 Additional registers typically used only in prologues and epilogues: RETS,
2009 RETN, RETI, RETX, RETE, ASTAT, SEQSTAT and USP.
2011 @item w
2012 Any register except accumulators or CC.
2014 @item Ksh
2015 Signed 16 bit integer (in the range @minus{}32768 to 32767)
2017 @item Kuh
2018 Unsigned 16 bit integer (in the range 0 to 65535)
2020 @item Ks7
2021 Signed 7 bit integer (in the range @minus{}64 to 63)
2023 @item Ku7
2024 Unsigned 7 bit integer (in the range 0 to 127)
2026 @item Ku5
2027 Unsigned 5 bit integer (in the range 0 to 31)
2029 @item Ks4
2030 Signed 4 bit integer (in the range @minus{}8 to 7)
2032 @item Ks3
2033 Signed 3 bit integer (in the range @minus{}3 to 4)
2035 @item Ku3
2036 Unsigned 3 bit integer (in the range 0 to 7)
2038 @item P@var{n}
2039 Constant @var{n}, where @var{n} is a single-digit constant in the range 0 to 4.
2041 @item PA
2042 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2043 use with either accumulator.
2045 @item PB
2046 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2047 use only with accumulator A1.
2049 @item M1
2050 Constant 255.
2052 @item M2
2053 Constant 65535.
2055 @item J
2056 An integer constant with exactly a single bit set.
2058 @item L
2059 An integer constant with all bits set except exactly one.
2061 @item H
2063 @item Q
2064 Any SYMBOL_REF.
2065 @end table
2067 @item CR16 Architecture---@file{config/cr16/cr16.h}
2068 @table @code
2070 @item b
2071 Registers from r0 to r14 (registers without stack pointer)
2073 @item t
2074 Register from r0 to r11 (all 16-bit registers)
2076 @item p
2077 Register from r12 to r15 (all 32-bit registers)
2079 @item I
2080 Signed constant that fits in 4 bits
2082 @item J
2083 Signed constant that fits in 5 bits
2085 @item K
2086 Signed constant that fits in 6 bits
2088 @item L
2089 Unsigned constant that fits in 4 bits
2091 @item M
2092 Signed constant that fits in 32 bits
2094 @item N
2095 Check for 64 bits wide constants for add/sub instructions
2097 @item G
2098 Floating point constant that is legal for store immediate
2099 @end table
2101 @item Epiphany---@file{config/epiphany/constraints.md}
2102 @table @code
2103 @item U16
2104 An unsigned 16-bit constant.
2106 @item K
2107 An unsigned 5-bit constant.
2109 @item L
2110 A signed 11-bit constant.
2112 @item Cm1
2113 A signed 11-bit constant added to @minus{}1.
2114 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
2116 @item Cl1
2117 Left-shift of @minus{}1, i.e., a bit mask with a block of leading ones, the rest
2118 being a block of trailing zeroes.
2119 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
2121 @item Cr1
2122 Right-shift of @minus{}1, i.e., a bit mask with a trailing block of ones, the
2123 rest being zeroes.  Or to put it another way, one less than a power of two.
2124 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
2126 @item Cal
2127 Constant for arithmetic/logical operations.
2128 This is like @code{i}, except that for position independent code,
2129 no symbols / expressions needing relocations are allowed.
2131 @item Csy
2132 Symbolic constant for call/jump instruction.
2134 @item Rcs
2135 The register class usable in short insns.  This is a register class
2136 constraint, and can thus drive register allocation.
2137 This constraint won't match unless @option{-mprefer-short-insn-regs} is
2138 in effect.
2140 @item Rsc
2141 The the register class of registers that can be used to hold a
2142 sibcall call address.  I.e., a caller-saved register.
2144 @item Rct
2145 Core control register class.
2147 @item Rgs
2148 The register group usable in short insns.
2149 This constraint does not use a register class, so that it only
2150 passively matches suitable registers, and doesn't drive register allocation.
2152 @ifset INTERNALS
2153 @item Car
2154 Constant suitable for the addsi3_r pattern.  This is a valid offset
2155 For byte, halfword, or word addressing.
2156 @end ifset
2158 @item Rra
2159 Matches the return address if it can be replaced with the link register.
2161 @item Rcc
2162 Matches the integer condition code register.
2164 @item Sra
2165 Matches the return address if it is in a stack slot.
2167 @item Cfm
2168 Matches control register values to switch fp mode, which are encapsulated in
2169 @code{UNSPEC_FP_MODE}.
2170 @end table
2172 @item FRV---@file{config/frv/frv.h}
2173 @table @code
2174 @item a
2175 Register in the class @code{ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2177 @item b
2178 Register in the class @code{EVEN_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2180 @item c
2181 Register in the class @code{CC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3} and
2182 @code{icc0} to @code{icc3}).
2184 @item d
2185 Register in the class @code{GPR_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2187 @item e
2188 Register in the class @code{EVEN_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2189 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2190 mode larger than 4 bytes.
2192 @item f
2193 Register in the class @code{FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2195 @item h
2196 Register in the class @code{FEVEN_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2197 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2198 mode larger than 4 bytes.
2200 @item l
2201 Register in the class @code{LR_REG} (the @code{lr} register).
2203 @item q
2204 Register in the class @code{QUAD_REGS} (@code{gr2} to @code{gr63}).
2205 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2206 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2208 @item t
2209 Register in the class @code{ICC_REGS} (@code{icc0} to @code{icc3}).
2211 @item u
2212 Register in the class @code{FCC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3}).
2214 @item v
2215 Register in the class @code{ICR_REGS} (@code{cc4} to @code{cc7}).
2217 @item w
2218 Register in the class @code{FCR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc3}).
2220 @item x
2221 Register in the class @code{QUAD_FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2222 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2223 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2225 @item z
2226 Register in the class @code{SPR_REGS} (@code{lcr} and @code{lr}).
2228 @item A
2229 Register in the class @code{QUAD_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2231 @item B
2232 Register in the class @code{ACCG_REGS} (@code{accg0} to @code{accg7}).
2234 @item C
2235 Register in the class @code{CR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc7}).
2237 @item G
2238 Floating point constant zero
2240 @item I
2241 6-bit signed integer constant
2243 @item J
2244 10-bit signed integer constant
2246 @item L
2247 16-bit signed integer constant
2249 @item M
2250 16-bit unsigned integer constant
2252 @item N
2253 12-bit signed integer constant that is negative---i.e.@: in the
2254 range of @minus{}2048 to @minus{}1
2256 @item O
2257 Constant zero
2259 @item P
2260 12-bit signed integer constant that is greater than zero---i.e.@: in the
2261 range of 1 to 2047.
2263 @end table
2265 @item FT32---@file{config/ft32/constraints.md}
2266 @table @code
2267 @item A
2268 An absolute address
2270 @item B
2271 An offset address
2273 @item W
2274 A register indirect memory operand
2276 @item e
2277 An offset address.
2279 @item f
2280 An offset address.
2282 @item O
2283 The constant zero or one
2285 @item I
2286 A 16-bit signed constant (@minus{}32768 @dots{} 32767)
2288 @item w
2289 A bitfield mask suitable for bext or bins
2291 @item x
2292 An inverted bitfield mask suitable for bext or bins
2294 @item L
2295 A 16-bit unsigned constant, multiple of 4 (0 @dots{} 65532)
2297 @item S
2298 A 20-bit signed constant (@minus{}524288 @dots{} 524287)
2300 @item b
2301 A constant for a bitfield width (1 @dots{} 16)
2303 @item KA
2304 A 10-bit signed constant (@minus{}512 @dots{} 511)
2306 @end table
2308 @item Hewlett-Packard PA-RISC---@file{config/pa/pa.h}
2309 @table @code
2310 @item a
2311 General register 1
2313 @item f
2314 Floating point register
2316 @item q
2317 Shift amount register
2319 @item x
2320 Floating point register (deprecated)
2322 @item y
2323 Upper floating point register (32-bit), floating point register (64-bit)
2325 @item Z
2326 Any register
2328 @item I
2329 Signed 11-bit integer constant
2331 @item J
2332 Signed 14-bit integer constant
2334 @item K
2335 Integer constant that can be deposited with a @code{zdepi} instruction
2337 @item L
2338 Signed 5-bit integer constant
2340 @item M
2341 Integer constant 0
2343 @item N
2344 Integer constant that can be loaded with a @code{ldil} instruction
2346 @item O
2347 Integer constant whose value plus one is a power of 2
2349 @item P
2350 Integer constant that can be used for @code{and} operations in @code{depi}
2351 and @code{extru} instructions
2353 @item S
2354 Integer constant 31
2356 @item U
2357 Integer constant 63
2359 @item G
2360 Floating-point constant 0.0
2362 @item A
2363 A @code{lo_sum} data-linkage-table memory operand
2365 @item Q
2366 A memory operand that can be used as the destination operand of an
2367 integer store instruction
2369 @item R
2370 A scaled or unscaled indexed memory operand
2372 @item T
2373 A memory operand for floating-point loads and stores
2375 @item W
2376 A register indirect memory operand
2377 @end table
2379 @item Intel IA-64---@file{config/ia64/ia64.h}
2380 @table @code
2381 @item a
2382 General register @code{r0} to @code{r3} for @code{addl} instruction
2384 @item b
2385 Branch register
2387 @item c
2388 Predicate register (@samp{c} as in ``conditional'')
2390 @item d
2391 Application register residing in M-unit
2393 @item e
2394 Application register residing in I-unit
2396 @item f
2397 Floating-point register
2399 @item m
2400 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>},
2401 the operand can have postincrement and postdecrement which
2402 require printing with @samp{%Pn} on IA-64.
2404 @item G
2405 Floating-point constant 0.0 or 1.0
2407 @item I
2408 14-bit signed integer constant
2410 @item J
2411 22-bit signed integer constant
2413 @item K
2414 8-bit signed integer constant for logical instructions
2416 @item L
2417 8-bit adjusted signed integer constant for compare pseudo-ops
2419 @item M
2420 6-bit unsigned integer constant for shift counts
2422 @item N
2423 9-bit signed integer constant for load and store postincrements
2425 @item O
2426 The constant zero
2428 @item P
2429 0 or @minus{}1 for @code{dep} instruction
2431 @item Q
2432 Non-volatile memory for floating-point loads and stores
2434 @item R
2435 Integer constant in the range 1 to 4 for @code{shladd} instruction
2437 @item S
2438 Memory operand except postincrement and postdecrement.  This is
2439 now roughly the same as @samp{m} when not used together with @samp{<}
2440 or @samp{>}.
2441 @end table
2443 @item M32C---@file{config/m32c/m32c.c}
2444 @table @code
2445 @item Rsp
2446 @itemx Rfb
2447 @itemx Rsb
2448 @samp{$sp}, @samp{$fb}, @samp{$sb}.
2450 @item Rcr
2451 Any control register, when they're 16 bits wide (nothing if control
2452 registers are 24 bits wide)
2454 @item Rcl
2455 Any control register, when they're 24 bits wide.
2457 @item R0w
2458 @itemx R1w
2459 @itemx R2w
2460 @itemx R3w
2461 $r0, $r1, $r2, $r3.
2463 @item R02
2464 $r0 or $r2, or $r2r0 for 32 bit values.
2466 @item R13
2467 $r1 or $r3, or $r3r1 for 32 bit values.
2469 @item Rdi
2470 A register that can hold a 64 bit value.
2472 @item Rhl
2473 $r0 or $r1 (registers with addressable high/low bytes)
2475 @item R23
2476 $r2 or $r3
2478 @item Raa
2479 Address registers
2481 @item Raw
2482 Address registers when they're 16 bits wide.
2484 @item Ral
2485 Address registers when they're 24 bits wide.
2487 @item Rqi
2488 Registers that can hold QI values.
2490 @item Rad
2491 Registers that can be used with displacements ($a0, $a1, $sb).
2493 @item Rsi
2494 Registers that can hold 32 bit values.
2496 @item Rhi
2497 Registers that can hold 16 bit values.
2499 @item Rhc
2500 Registers chat can hold 16 bit values, including all control
2501 registers.
2503 @item Rra
2504 $r0 through R1, plus $a0 and $a1.
2506 @item Rfl
2507 The flags register.
2509 @item Rmm
2510 The memory-based pseudo-registers $mem0 through $mem15.
2512 @item Rpi
2513 Registers that can hold pointers (16 bit registers for r8c, m16c; 24
2514 bit registers for m32cm, m32c).
2516 @item Rpa
2517 Matches multiple registers in a PARALLEL to form a larger register.
2518 Used to match function return values.
2520 @item Is3
2521 @minus{}8 @dots{} 7
2523 @item IS1
2524 @minus{}128 @dots{} 127
2526 @item IS2
2527 @minus{}32768 @dots{} 32767
2529 @item IU2
2530 0 @dots{} 65535
2532 @item In4
2533 @minus{}8 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 8
2535 @item In5
2536 @minus{}16 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 16
2538 @item In6
2539 @minus{}32 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 32
2541 @item IM2
2542 @minus{}65536 @dots{} @minus{}1
2544 @item Ilb
2545 An 8 bit value with exactly one bit set.
2547 @item Ilw
2548 A 16 bit value with exactly one bit set.
2550 @item Sd
2551 The common src/dest memory addressing modes.
2553 @item Sa
2554 Memory addressed using $a0 or $a1.
2556 @item Si
2557 Memory addressed with immediate addresses.
2559 @item Ss
2560 Memory addressed using the stack pointer ($sp).
2562 @item Sf
2563 Memory addressed using the frame base register ($fb).
2565 @item Ss
2566 Memory addressed using the small base register ($sb).
2568 @item S1
2569 $r1h
2570 @end table
2572 @item MeP---@file{config/mep/constraints.md}
2573 @table @code
2575 @item a
2576 The $sp register.
2578 @item b
2579 The $tp register.
2581 @item c
2582 Any control register.
2584 @item d
2585 Either the $hi or the $lo register.
2587 @item em
2588 Coprocessor registers that can be directly loaded ($c0-$c15).
2590 @item ex
2591 Coprocessor registers that can be moved to each other.
2593 @item er
2594 Coprocessor registers that can be moved to core registers.
2596 @item h
2597 The $hi register.
2599 @item j
2600 The $rpc register.
2602 @item l
2603 The $lo register.
2605 @item t
2606 Registers which can be used in $tp-relative addressing.
2608 @item v
2609 The $gp register.
2611 @item x
2612 The coprocessor registers.
2614 @item y
2615 The coprocessor control registers.
2617 @item z
2618 The $0 register.
2620 @item A
2621 User-defined register set A.
2623 @item B
2624 User-defined register set B.
2626 @item C
2627 User-defined register set C.
2629 @item D
2630 User-defined register set D.
2632 @item I
2633 Offsets for $gp-rel addressing.
2635 @item J
2636 Constants that can be used directly with boolean insns.
2638 @item K
2639 Constants that can be moved directly to registers.
2641 @item L
2642 Small constants that can be added to registers.
2644 @item M
2645 Long shift counts.
2647 @item N
2648 Small constants that can be compared to registers.
2650 @item O
2651 Constants that can be loaded into the top half of registers.
2653 @item S
2654 Signed 8-bit immediates.
2656 @item T
2657 Symbols encoded for $tp-rel or $gp-rel addressing.
2659 @item U
2660 Non-constant addresses for loading/saving coprocessor registers.
2662 @item W
2663 The top half of a symbol's value.
2665 @item Y
2666 A register indirect address without offset.
2668 @item Z
2669 Symbolic references to the control bus.
2671 @end table
2673 @item MicroBlaze---@file{config/microblaze/constraints.md}
2674 @table @code
2675 @item d
2676 A general register (@code{r0} to @code{r31}).
2678 @item z
2679 A status register (@code{rmsr}, @code{$fcc1} to @code{$fcc7}).
2681 @end table
2683 @item MIPS---@file{config/mips/constraints.md}
2684 @table @code
2685 @item d
2686 An address register.  This is equivalent to @code{r} unless
2687 generating MIPS16 code.
2689 @item f
2690 A floating-point register (if available).
2692 @item h
2693 Formerly the @code{hi} register.  This constraint is no longer supported.
2695 @item l
2696 The @code{lo} register.  Use this register to store values that are
2697 no bigger than a word.
2699 @item x
2700 The concatenated @code{hi} and @code{lo} registers.  Use this register
2701 to store doubleword values.
2703 @item c
2704 A register suitable for use in an indirect jump.  This will always be
2705 @code{$25} for @option{-mabicalls}.
2707 @item v
2708 Register @code{$3}.  Do not use this constraint in new code;
2709 it is retained only for compatibility with glibc.
2711 @item y
2712 Equivalent to @code{r}; retained for backwards compatibility.
2714 @item z
2715 A floating-point condition code register.
2717 @item I
2718 A signed 16-bit constant (for arithmetic instructions).
2720 @item J
2721 Integer zero.
2723 @item K
2724 An unsigned 16-bit constant (for logic instructions).
2726 @item L
2727 A signed 32-bit constant in which the lower 16 bits are zero.
2728 Such constants can be loaded using @code{lui}.
2730 @item M
2731 A constant that cannot be loaded using @code{lui}, @code{addiu}
2732 or @code{ori}.
2734 @item N
2735 A constant in the range @minus{}65535 to @minus{}1 (inclusive).
2737 @item O
2738 A signed 15-bit constant.
2740 @item P
2741 A constant in the range 1 to 65535 (inclusive).
2743 @item G
2744 Floating-point zero.
2746 @item R
2747 An address that can be used in a non-macro load or store.
2749 @item ZC
2750 A memory operand whose address is formed by a base register and offset
2751 that is suitable for use in instructions with the same addressing mode
2752 as @code{ll} and @code{sc}.
2754 @item ZD
2755 An address suitable for a @code{prefetch} instruction, or for any other
2756 instruction with the same addressing mode as @code{prefetch}.
2757 @end table
2759 @item Motorola 680x0---@file{config/m68k/constraints.md}
2760 @table @code
2761 @item a
2762 Address register
2764 @item d
2765 Data register
2767 @item f
2768 68881 floating-point register, if available
2770 @item I
2771 Integer in the range 1 to 8
2773 @item J
2774 16-bit signed number
2776 @item K
2777 Signed number whose magnitude is greater than 0x80
2779 @item L
2780 Integer in the range @minus{}8 to @minus{}1
2782 @item M
2783 Signed number whose magnitude is greater than 0x100
2785 @item N
2786 Range 24 to 31, rotatert:SI 8 to 1 expressed as rotate
2788 @item O
2789 16 (for rotate using swap)
2791 @item P
2792 Range 8 to 15, rotatert:HI 8 to 1 expressed as rotate
2794 @item R
2795 Numbers that mov3q can handle
2797 @item G
2798 Floating point constant that is not a 68881 constant
2800 @item S
2801 Operands that satisfy 'm' when -mpcrel is in effect
2803 @item T
2804 Operands that satisfy 's' when -mpcrel is not in effect
2806 @item Q
2807 Address register indirect addressing mode
2809 @item U
2810 Register offset addressing
2812 @item W
2813 const_call_operand
2815 @item Cs
2816 symbol_ref or const
2818 @item Ci
2819 const_int
2821 @item C0
2822 const_int 0
2824 @item Cj
2825 Range of signed numbers that don't fit in 16 bits
2827 @item Cmvq
2828 Integers valid for mvq
2830 @item Capsw
2831 Integers valid for a moveq followed by a swap
2833 @item Cmvz
2834 Integers valid for mvz
2836 @item Cmvs
2837 Integers valid for mvs
2839 @item Ap
2840 push_operand
2842 @item Ac
2843 Non-register operands allowed in clr
2845 @end table
2847 @item Moxie---@file{config/moxie/constraints.md}
2848 @table @code
2849 @item A
2850 An absolute address
2852 @item B
2853 An offset address
2855 @item W
2856 A register indirect memory operand
2858 @item I
2859 A constant in the range of 0 to 255.
2861 @item N
2862 A constant in the range of 0 to @minus{}255.
2864 @end table
2866 @item MSP430--@file{config/msp430/constraints.md}
2867 @table @code
2869 @item R12
2870 Register R12.
2872 @item R13
2873 Register R13.
2875 @item K
2876 Integer constant 1.
2878 @item L
2879 Integer constant -1^20..1^19.
2881 @item M
2882 Integer constant 1-4.
2884 @item Ya
2885 Memory references which do not require an extended MOVX instruction.
2887 @item Yl
2888 Memory reference, labels only.
2890 @item Ys
2891 Memory reference, stack only.
2893 @end table
2895 @item NDS32---@file{config/nds32/constraints.md}
2896 @table @code
2897 @item w
2898 LOW register class $r0 to $r7 constraint for V3/V3M ISA.
2899 @item l
2900 LOW register class $r0 to $r7.
2901 @item d
2902 MIDDLE register class $r0 to $r11, $r16 to $r19.
2903 @item h
2904 HIGH register class $r12 to $r14, $r20 to $r31.
2905 @item t
2906 Temporary assist register $ta (i.e.@: $r15).
2907 @item k
2908 Stack register $sp.
2909 @item Iu03
2910 Unsigned immediate 3-bit value.
2911 @item In03
2912 Negative immediate 3-bit value in the range of @minus{}7--0.
2913 @item Iu04
2914 Unsigned immediate 4-bit value.
2915 @item Is05
2916 Signed immediate 5-bit value.
2917 @item Iu05
2918 Unsigned immediate 5-bit value.
2919 @item In05
2920 Negative immediate 5-bit value in the range of @minus{}31--0.
2921 @item Ip05
2922 Unsigned immediate 5-bit value for movpi45 instruction with range 16--47.
2923 @item Iu06
2924 Unsigned immediate 6-bit value constraint for addri36.sp instruction.
2925 @item Iu08
2926 Unsigned immediate 8-bit value.
2927 @item Iu09
2928 Unsigned immediate 9-bit value.
2929 @item Is10
2930 Signed immediate 10-bit value.
2931 @item Is11
2932 Signed immediate 11-bit value.
2933 @item Is15
2934 Signed immediate 15-bit value.
2935 @item Iu15
2936 Unsigned immediate 15-bit value.
2937 @item Ic15
2938 A constant which is not in the range of imm15u but ok for bclr instruction.
2939 @item Ie15
2940 A constant which is not in the range of imm15u but ok for bset instruction.
2941 @item It15
2942 A constant which is not in the range of imm15u but ok for btgl instruction.
2943 @item Ii15
2944 A constant whose compliment value is in the range of imm15u
2945 and ok for bitci instruction.
2946 @item Is16
2947 Signed immediate 16-bit value.
2948 @item Is17
2949 Signed immediate 17-bit value.
2950 @item Is19
2951 Signed immediate 19-bit value.
2952 @item Is20
2953 Signed immediate 20-bit value.
2954 @item Ihig
2955 The immediate value that can be simply set high 20-bit.
2956 @item Izeb
2957 The immediate value 0xff.
2958 @item Izeh
2959 The immediate value 0xffff.
2960 @item Ixls
2961 The immediate value 0x01.
2962 @item Ix11
2963 The immediate value 0x7ff.
2964 @item Ibms
2965 The immediate value with power of 2.
2966 @item Ifex
2967 The immediate value with power of 2 minus 1.
2968 @item U33
2969 Memory constraint for 333 format.
2970 @item U45
2971 Memory constraint for 45 format.
2972 @item U37
2973 Memory constraint for 37 format.
2974 @end table
2976 @item Nios II family---@file{config/nios2/constraints.md}
2977 @table @code
2979 @item I
2980 Integer that is valid as an immediate operand in an
2981 instruction taking a signed 16-bit number. Range
2982 @minus{}32768 to 32767.
2984 @item J
2985 Integer that is valid as an immediate operand in an
2986 instruction taking an unsigned 16-bit number. Range
2987 0 to 65535.
2989 @item K
2990 Integer that is valid as an immediate operand in an
2991 instruction taking only the upper 16-bits of a
2992 32-bit number. Range 32-bit numbers with the lower
2993 16-bits being 0.
2995 @item L
2996 Integer that is valid as an immediate operand for a 
2997 shift instruction. Range 0 to 31.
2999 @item M
3000 Integer that is valid as an immediate operand for
3001 only the value 0. Can be used in conjunction with
3002 the format modifier @code{z} to use @code{r0}
3003 instead of @code{0} in the assembly output.
3005 @item N
3006 Integer that is valid as an immediate operand for
3007 a custom instruction opcode. Range 0 to 255.
3009 @item P
3010 An immediate operand for R2 andchi/andci instructions. 
3012 @item S
3013 Matches immediates which are addresses in the small
3014 data section and therefore can be added to @code{gp}
3015 as a 16-bit immediate to re-create their 32-bit value.
3017 @item U
3018 Matches constants suitable as an operand for the rdprs and
3019 cache instructions.
3021 @item v
3022 A memory operand suitable for Nios II R2 load/store
3023 exclusive instructions.
3025 @item w
3026 A memory operand suitable for load/store IO and cache
3027 instructions.
3029 @ifset INTERNALS
3030 @item T
3031 A @code{const} wrapped @code{UNSPEC} expression,
3032 representing a supported PIC or TLS relocation.
3033 @end ifset
3035 @end table
3037 @item PDP-11---@file{config/pdp11/constraints.md}
3038 @table @code
3039 @item a
3040 Floating point registers AC0 through AC3.  These can be loaded from/to
3041 memory with a single instruction.
3043 @item d
3044 Odd numbered general registers (R1, R3, R5).  These are used for
3045 16-bit multiply operations.
3047 @item f
3048 Any of the floating point registers (AC0 through AC5).
3050 @item G
3051 Floating point constant 0.
3053 @item I
3054 An integer constant that fits in 16 bits.
3056 @item J
3057 An integer constant whose low order 16 bits are zero.
3059 @item K
3060 An integer constant that does not meet the constraints for codes
3061 @samp{I} or @samp{J}.
3063 @item L
3064 The integer constant 1.
3066 @item M
3067 The integer constant @minus{}1.
3069 @item N
3070 The integer constant 0.
3072 @item O
3073 Integer constants @minus{}4 through @minus{}1 and 1 through 4; shifts by these
3074 amounts are handled as multiple single-bit shifts rather than a single
3075 variable-length shift.
3077 @item Q
3078 A memory reference which requires an additional word (address or
3079 offset) after the opcode.
3081 @item R
3082 A memory reference that is encoded within the opcode.
3084 @end table
3086 @item PowerPC and IBM RS6000---@file{config/rs6000/constraints.md}
3087 @table @code
3088 @item b
3089 Address base register
3091 @item d
3092 Floating point register (containing 64-bit value)
3094 @item f
3095 Floating point register (containing 32-bit value)
3097 @item v
3098 Altivec vector register
3100 @item wa
3101 Any VSX register if the -mvsx option was used or NO_REGS.
3103 When using any of the register constraints (@code{wa}, @code{wd},
3104 @code{wf}, @code{wg}, @code{wh}, @code{wi}, @code{wj}, @code{wk},
3105 @code{wl}, @code{wm}, @code{wp}, @code{wq}, @code{ws}, @code{wt},
3106 @code{wu}, @code{wv}, @code{ww}, or @code{wy})
3107 that take VSX registers, you must use @code{%x<n>} in the template so
3108 that the correct register is used.  Otherwise the register number
3109 output in the assembly file will be incorrect if an Altivec register
3110 is an operand of a VSX instruction that expects VSX register
3111 numbering.
3113 @smallexample
3114 asm ("xvadddp %x0,%x1,%x2" : "=wa" (v1) : "wa" (v2), "wa" (v3));
3115 @end smallexample
3117 is correct, but:
3119 @smallexample
3120 asm ("xvadddp %0,%1,%2" : "=wa" (v1) : "wa" (v2), "wa" (v3));
3121 @end smallexample
3123 is not correct.
3125 If an instruction only takes Altivec registers, you do not want to use
3126 @code{%x<n>}.
3128 @smallexample
3129 asm ("xsaddqp %0,%1,%2" : "=v" (v1) : "v" (v2), "v" (v3));
3130 @end smallexample
3132 is correct because the @code{xsaddqp} instruction only takes Altivec
3133 registers, while:
3135 @smallexample
3136 asm ("xsaddqp %x0,%x1,%x2" : "=v" (v1) : "v" (v2), "v" (v3));
3137 @end smallexample
3139 is incorrect.
3141 @item wb
3142 Altivec register if @option{-mpower9-dform} is used or NO_REGS.
3144 @item wd
3145 VSX vector register to hold vector double data or NO_REGS.
3147 @item we
3148 VSX register if the @option{-mpower9-vector} and @option{-m64} options
3149 were used or NO_REGS.
3151 @item wf
3152 VSX vector register to hold vector float data or NO_REGS.
3154 @item wg
3155 If @option{-mmfpgpr} was used, a floating point register or NO_REGS.
3157 @item wh
3158 Floating point register if direct moves are available, or NO_REGS.
3160 @item wi
3161 FP or VSX register to hold 64-bit integers for VSX insns or NO_REGS.
3163 @item wj
3164 FP or VSX register to hold 64-bit integers for direct moves or NO_REGS.
3166 @item wk
3167 FP or VSX register to hold 64-bit doubles for direct moves or NO_REGS.
3169 @item wl
3170 Floating point register if the LFIWAX instruction is enabled or NO_REGS.
3172 @item wm
3173 VSX register if direct move instructions are enabled, or NO_REGS.
3175 @item wn
3176 No register (NO_REGS).
3178 @item wp
3179 VSX register to use for IEEE 128-bit floating point TFmode, or NO_REGS.
3181 @item wq
3182 VSX register to use for IEEE 128-bit floating point, or NO_REGS.
3184 @item wr
3185 General purpose register if 64-bit instructions are enabled or NO_REGS.
3187 @item ws
3188 VSX vector register to hold scalar double values or NO_REGS.
3190 @item wt
3191 VSX vector register to hold 128 bit integer or NO_REGS.
3193 @item wu
3194 Altivec register to use for float/32-bit int loads/stores  or NO_REGS.
3196 @item wv
3197 Altivec register to use for double loads/stores  or NO_REGS.
3199 @item ww
3200 FP or VSX register to perform float operations under @option{-mvsx} or NO_REGS.
3202 @item wx
3203 Floating point register if the STFIWX instruction is enabled or NO_REGS.
3205 @item wy
3206 FP or VSX register to perform ISA 2.07 float ops or NO_REGS.
3208 @item wz
3209 Floating point register if the LFIWZX instruction is enabled or NO_REGS.
3211 @item wD
3212 Int constant that is the element number of the 64-bit scalar in a vector.
3214 @item wF
3215 Memory operand suitable for power9 fusion load/stores.
3217 @item wG
3218 Memory operand suitable for TOC fusion memory references.
3220 @item wL
3221 Int constant that is the element number that the MFVSRLD instruction
3222 targets.
3224 @item wQ
3225 A memory address that will work with the @code{lq} and @code{stq}
3226 instructions.
3228 @item h
3229 @samp{MQ}, @samp{CTR}, or @samp{LINK} register
3231 @item c
3232 @samp{CTR} register
3234 @item l
3235 @samp{LINK} register
3237 @item x
3238 @samp{CR} register (condition register) number 0
3240 @item y
3241 @samp{CR} register (condition register)
3243 @item z
3244 @samp{XER[CA]} carry bit (part of the XER register)
3246 @item I
3247 Signed 16-bit constant
3249 @item J
3250 Unsigned 16-bit constant shifted left 16 bits (use @samp{L} instead for
3251 @code{SImode} constants)
3253 @item K
3254 Unsigned 16-bit constant
3256 @item L
3257 Signed 16-bit constant shifted left 16 bits
3259 @item M
3260 Constant larger than 31
3262 @item N
3263 Exact power of 2
3265 @item O
3266 Zero
3268 @item P
3269 Constant whose negation is a signed 16-bit constant
3271 @item G
3272 Floating point constant that can be loaded into a register with one
3273 instruction per word
3275 @item H
3276 Integer/Floating point constant that can be loaded into a register using
3277 three instructions
3279 @item m
3280 Memory operand.
3281 Normally, @code{m} does not allow addresses that update the base register.
3282 If @samp{<} or @samp{>} constraint is also used, they are allowed and
3283 therefore on PowerPC targets in that case it is only safe
3284 to use @samp{m<>} in an @code{asm} statement if that @code{asm} statement
3285 accesses the operand exactly once.  The @code{asm} statement must also
3286 use @samp{%U@var{<opno>}} as a placeholder for the ``update'' flag in the
3287 corresponding load or store instruction.  For example:
3289 @smallexample
3290 asm ("st%U0 %1,%0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
3291 @end smallexample
3293 is correct but:
3295 @smallexample
3296 asm ("st %1,%0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
3297 @end smallexample
3299 is not.
3301 @item es
3302 A ``stable'' memory operand; that is, one which does not include any
3303 automodification of the base register.  This used to be useful when
3304 @samp{m} allowed automodification of the base register, but as those are now only
3305 allowed when @samp{<} or @samp{>} is used, @samp{es} is basically the same
3306 as @samp{m} without @samp{<} and @samp{>}.
3308 @item Q
3309 Memory operand that is an offset from a register (it is usually better
3310 to use @samp{m} or @samp{es} in @code{asm} statements)
3312 @item Z
3313 Memory operand that is an indexed or indirect from a register (it is
3314 usually better to use @samp{m} or @samp{es} in @code{asm} statements)
3316 @item R
3317 AIX TOC entry
3319 @item a
3320 Address operand that is an indexed or indirect from a register (@samp{p} is
3321 preferable for @code{asm} statements)
3323 @item U
3324 System V Release 4 small data area reference
3326 @item W
3327 Vector constant that does not require memory
3329 @item j
3330 Vector constant that is all zeros.
3332 @end table
3334 @item RL78---@file{config/rl78/constraints.md}
3335 @table @code
3337 @item Int3
3338 An integer constant in the range 1 @dots{} 7.
3339 @item Int8
3340 An integer constant in the range 0 @dots{} 255.
3341 @item J
3342 An integer constant in the range @minus{}255 @dots{} 0
3343 @item K
3344 The integer constant 1.
3345 @item L
3346 The integer constant -1.
3347 @item M
3348 The integer constant 0.
3349 @item N
3350 The integer constant 2.
3351 @item O
3352 The integer constant -2.
3353 @item P
3354 An integer constant in the range 1 @dots{} 15.
3355 @item Qbi
3356 The built-in compare types--eq, ne, gtu, ltu, geu, and leu.
3357 @item Qsc
3358 The synthetic compare types--gt, lt, ge, and le.
3359 @item Wab
3360 A memory reference with an absolute address.
3361 @item Wbc
3362 A memory reference using @code{BC} as a base register, with an optional offset.
3363 @item Wca
3364 A memory reference using @code{AX}, @code{BC}, @code{DE}, or @code{HL} for the address, for calls.
3365 @item Wcv
3366 A memory reference using any 16-bit register pair for the address, for calls.
3367 @item Wd2
3368 A memory reference using @code{DE} as a base register, with an optional offset.
3369 @item Wde
3370 A memory reference using @code{DE} as a base register, without any offset.
3371 @item Wfr
3372 Any memory reference to an address in the far address space.
3373 @item Wh1
3374 A memory reference using @code{HL} as a base register, with an optional one-byte offset.
3375 @item Whb
3376 A memory reference using @code{HL} as a base register, with @code{B} or @code{C} as the index register.
3377 @item Whl
3378 A memory reference using @code{HL} as a base register, without any offset.
3379 @item Ws1
3380 A memory reference using @code{SP} as a base register, with an optional one-byte offset.
3381 @item Y
3382 Any memory reference to an address in the near address space.
3383 @item A
3384 The @code{AX} register.
3385 @item B
3386 The @code{BC} register.
3387 @item D
3388 The @code{DE} register.
3389 @item R
3390 @code{A} through @code{L} registers.
3391 @item S
3392 The @code{SP} register.
3393 @item T
3394 The @code{HL} register.
3395 @item Z08W
3396 The 16-bit @code{R8} register.
3397 @item Z10W
3398 The 16-bit @code{R10} register.
3399 @item Zint
3400 The registers reserved for interrupts (@code{R24} to @code{R31}).
3401 @item a
3402 The @code{A} register.
3403 @item b
3404 The @code{B} register.
3405 @item c
3406 The @code{C} register.
3407 @item d
3408 The @code{D} register.
3409 @item e
3410 The @code{E} register.
3411 @item h
3412 The @code{H} register.
3413 @item l
3414 The @code{L} register.
3415 @item v
3416 The virtual registers.
3417 @item w
3418 The @code{PSW} register.
3419 @item x
3420 The @code{X} register.
3422 @end table
3424 @item RX---@file{config/rx/constraints.md}
3425 @table @code
3426 @item Q
3427 An address which does not involve register indirect addressing or
3428 pre/post increment/decrement addressing.
3430 @item Symbol
3431 A symbol reference.
3433 @item Int08
3434 A constant in the range @minus{}256 to 255, inclusive.
3436 @item Sint08
3437 A constant in the range @minus{}128 to 127, inclusive.
3439 @item Sint16
3440 A constant in the range @minus{}32768 to 32767, inclusive.
3442 @item Sint24
3443 A constant in the range @minus{}8388608 to 8388607, inclusive.
3445 @item Uint04
3446 A constant in the range 0 to 15, inclusive.
3448 @end table
3450 @item S/390 and zSeries---@file{config/s390/s390.h}
3451 @table @code
3452 @item a
3453 Address register (general purpose register except r0)
3455 @item c
3456 Condition code register
3458 @item d
3459 Data register (arbitrary general purpose register)
3461 @item f
3462 Floating-point register
3464 @item I
3465 Unsigned 8-bit constant (0--255)
3467 @item J
3468 Unsigned 12-bit constant (0--4095)
3470 @item K
3471 Signed 16-bit constant (@minus{}32768--32767)
3473 @item L
3474 Value appropriate as displacement.
3475 @table @code
3476 @item (0..4095)
3477 for short displacement
3478 @item (@minus{}524288..524287)
3479 for long displacement
3480 @end table
3482 @item M
3483 Constant integer with a value of 0x7fffffff.
3485 @item N
3486 Multiple letter constraint followed by 4 parameter letters.
3487 @table @code
3488 @item 0..9:
3489 number of the part counting from most to least significant
3490 @item H,Q:
3491 mode of the part
3492 @item D,S,H:
3493 mode of the containing operand
3494 @item 0,F:
3495 value of the other parts (F---all bits set)
3496 @end table
3497 The constraint matches if the specified part of a constant
3498 has a value different from its other parts.
3500 @item Q
3501 Memory reference without index register and with short displacement.
3503 @item R
3504 Memory reference with index register and short displacement.
3506 @item S
3507 Memory reference without index register but with long displacement.
3509 @item T
3510 Memory reference with index register and long displacement.
3512 @item U
3513 Pointer with short displacement.
3515 @item W
3516 Pointer with long displacement.
3518 @item Y
3519 Shift count operand.
3521 @end table
3523 @need 1000
3524 @item SPARC---@file{config/sparc/sparc.h}
3525 @table @code
3526 @item f
3527 Floating-point register on the SPARC-V8 architecture and
3528 lower floating-point register on the SPARC-V9 architecture.
3530 @item e
3531 Floating-point register.  It is equivalent to @samp{f} on the
3532 SPARC-V8 architecture and contains both lower and upper
3533 floating-point registers on the SPARC-V9 architecture.
3535 @item c
3536 Floating-point condition code register.
3538 @item d
3539 Lower floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9
3540 architecture when the Visual Instruction Set is available.
3542 @item b
3543 Floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9 architecture
3544 when the Visual Instruction Set is available.
3546 @item h
3547 64-bit global or out register for the SPARC-V8+ architecture.
3549 @item C
3550 The constant all-ones, for floating-point.
3552 @item A
3553 Signed 5-bit constant
3555 @item D
3556 A vector constant
3558 @item I
3559 Signed 13-bit constant
3561 @item J
3562 Zero
3564 @item K
3565 32-bit constant with the low 12 bits clear (a constant that can be
3566 loaded with the @code{sethi} instruction)
3568 @item L
3569 A constant in the range supported by @code{movcc} instructions (11-bit
3570 signed immediate)
3572 @item M
3573 A constant in the range supported by @code{movrcc} instructions (10-bit
3574 signed immediate)
3576 @item N
3577 Same as @samp{K}, except that it verifies that bits that are not in the
3578 lower 32-bit range are all zero.  Must be used instead of @samp{K} for
3579 modes wider than @code{SImode}
3581 @item O
3582 The constant 4096
3584 @item G
3585 Floating-point zero
3587 @item H
3588 Signed 13-bit constant, sign-extended to 32 or 64 bits
3590 @item P
3591 The constant -1
3593 @item Q
3594 Floating-point constant whose integral representation can
3595 be moved into an integer register using a single sethi
3596 instruction
3598 @item R
3599 Floating-point constant whose integral representation can
3600 be moved into an integer register using a single mov
3601 instruction
3603 @item S
3604 Floating-point constant whose integral representation can
3605 be moved into an integer register using a high/lo_sum
3606 instruction sequence
3608 @item T
3609 Memory address aligned to an 8-byte boundary
3611 @item U
3612 Even register
3614 @item W
3615 Memory address for @samp{e} constraint registers
3617 @item w
3618 Memory address with only a base register
3620 @item Y
3621 Vector zero
3623 @end table
3625 @item SPU---@file{config/spu/spu.h}
3626 @table @code
3627 @item a
3628 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.
3630 @item c
3631 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.
3633 @item d
3634 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 64 bit value.
3636 @item f
3637 An immediate which can be loaded with @code{fsmbi}.
3639 @item A
3640 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3642 @item B
3643 An immediate for most arithmetic instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3645 @item C
3646 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3648 @item D
3649 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 32 bit value.
3651 @item I
3652 A constant in the range [@minus{}64, 63] for shift/rotate instructions.
3654 @item J
3655 An unsigned 7-bit constant for conversion/nop/channel instructions.
3657 @item K
3658 A signed 10-bit constant for most arithmetic instructions.
3660 @item M
3661 A signed 16 bit immediate for @code{stop}.
3663 @item N
3664 An unsigned 16-bit constant for @code{iohl} and @code{fsmbi}.
3666 @item O
3667 An unsigned 7-bit constant whose 3 least significant bits are 0.
3669 @item P
3670 An unsigned 3-bit constant for 16-byte rotates and shifts
3672 @item R
3673 Call operand, reg, for indirect calls
3675 @item S
3676 Call operand, symbol, for relative calls.
3678 @item T
3679 Call operand, const_int, for absolute calls.
3681 @item U
3682 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is sign extended to 128 bit.
3684 @item W
3685 An immediate for shift and rotate instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3687 @item Y
3688 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is sign extended as a 128 bit.
3690 @item Z
3691 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is sign extended to 128 bit.
3693 @end table
3695 @item TI C6X family---@file{config/c6x/constraints.md}
3696 @table @code
3697 @item a
3698 Register file A (A0--A31).
3700 @item b
3701 Register file B (B0--B31).
3703 @item A
3704 Predicate registers in register file A (A0--A2 on C64X and
3705 higher, A1 and A2 otherwise).
3707 @item B
3708 Predicate registers in register file B (B0--B2).
3710 @item C
3711 A call-used register in register file B (B0--B9, B16--B31).
3713 @item Da
3714 Register file A, excluding predicate registers (A3--A31,
3715 plus A0 if not C64X or higher).
3717 @item Db
3718 Register file B, excluding predicate registers (B3--B31).
3720 @item Iu4
3721 Integer constant in the range 0 @dots{} 15.
3723 @item Iu5
3724 Integer constant in the range 0 @dots{} 31.
3726 @item In5
3727 Integer constant in the range @minus{}31 @dots{} 0.
3729 @item Is5
3730 Integer constant in the range @minus{}16 @dots{} 15.
3732 @item I5x
3733 Integer constant that can be the operand of an ADDA or a SUBA insn.
3735 @item IuB
3736 Integer constant in the range 0 @dots{} 65535.
3738 @item IsB
3739 Integer constant in the range @minus{}32768 @dots{} 32767.
3741 @item IsC
3742 Integer constant in the range @math{-2^{20}} @dots{} @math{2^{20} - 1}.
3744 @item Jc
3745 Integer constant that is a valid mask for the clr instruction.
3747 @item Js
3748 Integer constant that is a valid mask for the set instruction.
3750 @item Q
3751 Memory location with A base register.
3753 @item R
3754 Memory location with B base register.
3756 @ifset INTERNALS
3757 @item S0
3758 On C64x+ targets, a GP-relative small data reference.
3760 @item S1
3761 Any kind of @code{SYMBOL_REF}, for use in a call address.
3763 @item Si
3764 Any kind of immediate operand, unless it matches the S0 constraint.
3766 @item T
3767 Memory location with B base register, but not using a long offset.
3769 @item W
3770 A memory operand with an address that can't be used in an unaligned access.
3772 @end ifset
3773 @item Z
3774 Register B14 (aka DP).
3776 @end table
3778 @item TILE-Gx---@file{config/tilegx/constraints.md}
3779 @table @code
3780 @item R00
3781 @itemx R01
3782 @itemx R02
3783 @itemx R03
3784 @itemx R04
3785 @itemx R05
3786 @itemx R06
3787 @itemx R07
3788 @itemx R08
3789 @itemx R09
3790 @itemx R10
3791 Each of these represents a register constraint for an individual
3792 register, from r0 to r10.
3794 @item I
3795 Signed 8-bit integer constant.
3797 @item J
3798 Signed 16-bit integer constant.
3800 @item K
3801 Unsigned 16-bit integer constant.
3803 @item L
3804 Integer constant that fits in one signed byte when incremented by one
3805 (@minus{}129 @dots{} 126).
3807 @item m
3808 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>}, the
3809 operand can have postincrement which requires printing with @samp{%In}
3810 and @samp{%in} on TILE-Gx.  For example:
3812 @smallexample
3813 asm ("st_add %I0,%1,%i0" : "=m<>" (*mem) : "r" (val));
3814 @end smallexample
3816 @item M
3817 A bit mask suitable for the BFINS instruction.
3819 @item N
3820 Integer constant that is a byte tiled out eight times.
3822 @item O
3823 The integer zero constant.
3825 @item P
3826 Integer constant that is a sign-extended byte tiled out as four shorts.
3828 @item Q
3829 Integer constant that fits in one signed byte when incremented
3830 (@minus{}129 @dots{} 126), but excluding -1.
3832 @item S
3833 Integer constant that has all 1 bits consecutive and starting at bit 0.
3835 @item T
3836 A 16-bit fragment of a got, tls, or pc-relative reference.
3838 @item U
3839 Memory operand except postincrement.  This is roughly the same as
3840 @samp{m} when not used together with @samp{<} or @samp{>}.
3842 @item W
3843 An 8-element vector constant with identical elements.
3845 @item Y
3846 A 4-element vector constant with identical elements.
3848 @item Z0
3849 The integer constant 0xffffffff.
3851 @item Z1
3852 The integer constant 0xffffffff00000000.
3854 @end table
3856 @item TILEPro---@file{config/tilepro/constraints.md}
3857 @table @code
3858 @item R00
3859 @itemx R01
3860 @itemx R02
3861 @itemx R03
3862 @itemx R04
3863 @itemx R05
3864 @itemx R06
3865 @itemx R07
3866 @itemx R08
3867 @itemx R09
3868 @itemx R10
3869 Each of these represents a register constraint for an individual
3870 register, from r0 to r10.
3872 @item I
3873 Signed 8-bit integer constant.
3875 @item J
3876 Signed 16-bit integer constant.
3878 @item K
3879 Nonzero integer constant with low 16 bits zero.
3881 @item L
3882 Integer constant that fits in one signed byte when incremented by one
3883 (@minus{}129 @dots{} 126).
3885 @item m
3886 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>}, the
3887 operand can have postincrement which requires printing with @samp{%In}
3888 and @samp{%in} on TILEPro.  For example:
3890 @smallexample
3891 asm ("swadd %I0,%1,%i0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
3892 @end smallexample
3894 @item M
3895 A bit mask suitable for the MM instruction.
3897 @item N
3898 Integer constant that is a byte tiled out four times.
3900 @item O
3901 The integer zero constant.
3903 @item P
3904 Integer constant that is a sign-extended byte tiled out as two shorts.
3906 @item Q
3907 Integer constant that fits in one signed byte when incremented
3908 (@minus{}129 @dots{} 126), but excluding -1.
3910 @item T
3911 A symbolic operand, or a 16-bit fragment of a got, tls, or pc-relative
3912 reference.
3914 @item U
3915 Memory operand except postincrement.  This is roughly the same as
3916 @samp{m} when not used together with @samp{<} or @samp{>}.
3918 @item W
3919 A 4-element vector constant with identical elements.
3921 @item Y
3922 A 2-element vector constant with identical elements.
3924 @end table
3926 @item Visium---@file{config/visium/constraints.md}
3927 @table @code
3928 @item b
3929 EAM register @code{mdb}
3931 @item c
3932 EAM register @code{mdc}
3934 @item f
3935 Floating point register
3937 @ifset INTERNALS
3938 @item k
3939 Register for sibcall optimization
3940 @end ifset
3942 @item l
3943 General register, but not @code{r29}, @code{r30} and @code{r31}
3945 @item t
3946 Register @code{r1}
3948 @item u
3949 Register @code{r2}
3951 @item v
3952 Register @code{r3}
3954 @item G
3955 Floating-point constant 0.0
3957 @item J
3958 Integer constant in the range 0 .. 65535 (16-bit immediate)
3960 @item K
3961 Integer constant in the range 1 .. 31 (5-bit immediate)
3963 @item L
3964 Integer constant in the range @minus{}65535 .. @minus{}1 (16-bit negative immediate)
3966 @item M
3967 Integer constant @minus{}1
3969 @item O
3970 Integer constant 0
3972 @item P
3973 Integer constant 32
3974 @end table
3976 @item x86 family---@file{config/i386/constraints.md}
3977 @table @code
3978 @item R
3979 Legacy register---the eight integer registers available on all
3980 i386 processors (@code{a}, @code{b}, @code{c}, @code{d},
3981 @code{si}, @code{di}, @code{bp}, @code{sp}).
3983 @item q
3984 Any register accessible as @code{@var{r}l}.  In 32-bit mode, @code{a},
3985 @code{b}, @code{c}, and @code{d}; in 64-bit mode, any integer register.
3987 @item Q
3988 Any register accessible as @code{@var{r}h}: @code{a}, @code{b},
3989 @code{c}, and @code{d}.
3991 @ifset INTERNALS
3992 @item l
3993 Any register that can be used as the index in a base+index memory
3994 access: that is, any general register except the stack pointer.
3995 @end ifset
3997 @item a
3998 The @code{a} register.
4000 @item b
4001 The @code{b} register.
4003 @item c
4004 The @code{c} register.
4006 @item d
4007 The @code{d} register.
4009 @item S
4010 The @code{si} register.
4012 @item D
4013 The @code{di} register.
4015 @item A
4016 The @code{a} and @code{d} registers.  This class is used for instructions
4017 that return double word results in the @code{ax:dx} register pair.  Single
4018 word values will be allocated either in @code{ax} or @code{dx}.
4019 For example on i386 the following implements @code{rdtsc}:
4021 @smallexample
4022 unsigned long long rdtsc (void)
4024   unsigned long long tick;
4025   __asm__ __volatile__("rdtsc":"=A"(tick));
4026   return tick;
4028 @end smallexample
4030 This is not correct on x86-64 as it would allocate tick in either @code{ax}
4031 or @code{dx}.  You have to use the following variant instead:
4033 @smallexample
4034 unsigned long long rdtsc (void)
4036   unsigned int tickl, tickh;
4037   __asm__ __volatile__("rdtsc":"=a"(tickl),"=d"(tickh));
4038   return ((unsigned long long)tickh << 32)|tickl;
4040 @end smallexample
4043 @item f
4044 Any 80387 floating-point (stack) register.
4046 @item t
4047 Top of 80387 floating-point stack (@code{%st(0)}).
4049 @item u
4050 Second from top of 80387 floating-point stack (@code{%st(1)}).
4052 @item y
4053 Any MMX register.
4055 @item x
4056 Any SSE register.
4058 @item Yz
4059 First SSE register (@code{%xmm0}).
4061 @ifset INTERNALS
4062 @item Y2
4063 Any SSE register, when SSE2 is enabled.
4065 @item Yi
4066 Any SSE register, when SSE2 and inter-unit moves are enabled.
4068 @item Ym
4069 Any MMX register, when inter-unit moves are enabled.
4070 @end ifset
4072 @item I
4073 Integer constant in the range 0 @dots{} 31, for 32-bit shifts.
4075 @item J
4076 Integer constant in the range 0 @dots{} 63, for 64-bit shifts.
4078 @item K
4079 Signed 8-bit integer constant.
4081 @item L
4082 @code{0xFF} or @code{0xFFFF}, for andsi as a zero-extending move.
4084 @item M
4085 0, 1, 2, or 3 (shifts for the @code{lea} instruction).
4087 @item N
4088 Unsigned 8-bit integer constant (for @code{in} and @code{out}
4089 instructions).
4091 @ifset INTERNALS
4092 @item O
4093 Integer constant in the range 0 @dots{} 127, for 128-bit shifts.
4094 @end ifset
4096 @item G
4097 Standard 80387 floating point constant.
4099 @item C
4100 Standard SSE floating point constant.
4102 @item e
4103 32-bit signed integer constant, or a symbolic reference known
4104 to fit that range (for immediate operands in sign-extending x86-64
4105 instructions).
4107 @item Z
4108 32-bit unsigned integer constant, or a symbolic reference known
4109 to fit that range (for immediate operands in zero-extending x86-64
4110 instructions).
4112 @end table
4114 @item Xstormy16---@file{config/stormy16/stormy16.h}
4115 @table @code
4116 @item a
4117 Register r0.
4119 @item b
4120 Register r1.
4122 @item c
4123 Register r2.
4125 @item d
4126 Register r8.
4128 @item e
4129 Registers r0 through r7.
4131 @item t
4132 Registers r0 and r1.
4134 @item y
4135 The carry register.
4137 @item z
4138 Registers r8 and r9.
4140 @item I
4141 A constant between 0 and 3 inclusive.
4143 @item J
4144 A constant that has exactly one bit set.
4146 @item K
4147 A constant that has exactly one bit clear.
4149 @item L
4150 A constant between 0 and 255 inclusive.
4152 @item M
4153 A constant between @minus{}255 and 0 inclusive.
4155 @item N
4156 A constant between @minus{}3 and 0 inclusive.
4158 @item O
4159 A constant between 1 and 4 inclusive.
4161 @item P
4162 A constant between @minus{}4 and @minus{}1 inclusive.
4164 @item Q
4165 A memory reference that is a stack push.
4167 @item R
4168 A memory reference that is a stack pop.
4170 @item S
4171 A memory reference that refers to a constant address of known value.
4173 @item T
4174 The register indicated by Rx (not implemented yet).
4176 @item U
4177 A constant that is not between 2 and 15 inclusive.
4179 @item Z
4180 The constant 0.
4182 @end table
4184 @item Xtensa---@file{config/xtensa/constraints.md}
4185 @table @code
4186 @item a
4187 General-purpose 32-bit register
4189 @item b
4190 One-bit boolean register
4192 @item A
4193 MAC16 40-bit accumulator register
4195 @item I
4196 Signed 12-bit integer constant, for use in MOVI instructions
4198 @item J
4199 Signed 8-bit integer constant, for use in ADDI instructions
4201 @item K
4202 Integer constant valid for BccI instructions
4204 @item L
4205 Unsigned constant valid for BccUI instructions
4207 @end table
4209 @end table
4211 @ifset INTERNALS
4212 @node Disable Insn Alternatives
4213 @subsection Disable insn alternatives using the @code{enabled} attribute
4214 @cindex enabled
4216 There are three insn attributes that may be used to selectively disable
4217 instruction alternatives:
4219 @table @code
4220 @item enabled
4221 Says whether an alternative is available on the current subtarget.
4223 @item preferred_for_size
4224 Says whether an enabled alternative should be used in code that is
4225 optimized for size.
4227 @item preferred_for_speed
4228 Says whether an enabled alternative should be used in code that is
4229 optimized for speed.
4230 @end table
4232 All these attributes should use @code{(const_int 1)} to allow an alternative
4233 or @code{(const_int 0)} to disallow it.  The attributes must be a static
4234 property of the subtarget; they cannot for example depend on the
4235 current operands, on the current optimization level, on the location
4236 of the insn within the body of a loop, on whether register allocation
4237 has finished, or on the current compiler pass.
4239 The @code{enabled} attribute is a correctness property.  It tells GCC to act
4240 as though the disabled alternatives were never defined in the first place.
4241 This is useful when adding new instructions to an existing pattern in
4242 cases where the new instructions are only available for certain cpu
4243 architecture levels (typically mapped to the @code{-march=} command-line
4244 option).
4246 In contrast, the @code{preferred_for_size} and @code{preferred_for_speed}
4247 attributes are strong optimization hints rather than correctness properties.
4248 @code{preferred_for_size} tells GCC which alternatives to consider when
4249 adding or modifying an instruction that GCC wants to optimize for size.
4250 @code{preferred_for_speed} does the same thing for speed.  Note that things
4251 like code motion can lead to cases where code optimized for size uses
4252 alternatives that are not preferred for size, and similarly for speed.
4254 Although @code{define_insn}s can in principle specify the @code{enabled}
4255 attribute directly, it is often clearer to have subsiduary attributes
4256 for each architectural feature of interest.  The @code{define_insn}s
4257 can then use these subsiduary attributes to say which alternatives
4258 require which features.  The example below does this for @code{cpu_facility}.
4260 E.g. the following two patterns could easily be merged using the @code{enabled}
4261 attribute:
4263 @smallexample
4265 (define_insn "*movdi_old"
4266   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
4267         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d"))]
4268   "!TARGET_NEW"
4269   "lgr %0,%1")
4271 (define_insn "*movdi_new"
4272   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
4273         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
4274   "TARGET_NEW"
4275   "@@
4276    lgr  %0,%1
4277    ldgr %0,%1
4278    lgdr %0,%1")
4280 @end smallexample
4284 @smallexample
4286 (define_insn "*movdi_combined"
4287   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
4288         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
4289   ""
4290   "@@
4291    lgr  %0,%1
4292    ldgr %0,%1
4293    lgdr %0,%1"
4294   [(set_attr "cpu_facility" "*,new,new")])
4296 @end smallexample
4298 with the @code{enabled} attribute defined like this:
4300 @smallexample
4302 (define_attr "cpu_facility" "standard,new" (const_string "standard"))
4304 (define_attr "enabled" ""
4305   (cond [(eq_attr "cpu_facility" "standard") (const_int 1)
4306          (and (eq_attr "cpu_facility" "new")
4307               (ne (symbol_ref "TARGET_NEW") (const_int 0)))
4308          (const_int 1)]
4309         (const_int 0)))
4311 @end smallexample
4313 @end ifset
4315 @ifset INTERNALS
4316 @node Define Constraints
4317 @subsection Defining Machine-Specific Constraints
4318 @cindex defining constraints
4319 @cindex constraints, defining
4321 Machine-specific constraints fall into two categories: register and
4322 non-register constraints.  Within the latter category, constraints
4323 which allow subsets of all possible memory or address operands should
4324 be specially marked, to give @code{reload} more information.
4326 Machine-specific constraints can be given names of arbitrary length,
4327 but they must be entirely composed of letters, digits, underscores
4328 (@samp{_}), and angle brackets (@samp{< >}).  Like C identifiers, they
4329 must begin with a letter or underscore.
4331 In order to avoid ambiguity in operand constraint strings, no
4332 constraint can have a name that begins with any other constraint's
4333 name.  For example, if @code{x} is defined as a constraint name,
4334 @code{xy} may not be, and vice versa.  As a consequence of this rule,
4335 no constraint may begin with one of the generic constraint letters:
4336 @samp{E F V X g i m n o p r s}.
4338 Register constraints correspond directly to register classes.
4339 @xref{Register Classes}.  There is thus not much flexibility in their
4340 definitions.
4342 @deffn {MD Expression} define_register_constraint name regclass docstring
4343 All three arguments are string constants.
4344 @var{name} is the name of the constraint, as it will appear in
4345 @code{match_operand} expressions.  If @var{name} is a multi-letter
4346 constraint its length shall be the same for all constraints starting
4347 with the same letter.  @var{regclass} can be either the
4348 name of the corresponding register class (@pxref{Register Classes}),
4349 or a C expression which evaluates to the appropriate register class.
4350 If it is an expression, it must have no side effects, and it cannot
4351 look at the operand.  The usual use of expressions is to map some
4352 register constraints to @code{NO_REGS} when the register class
4353 is not available on a given subarchitecture.
4355 @var{docstring} is a sentence documenting the meaning of the
4356 constraint.  Docstrings are explained further below.
4357 @end deffn
4359 Non-register constraints are more like predicates: the constraint
4360 definition gives a Boolean expression which indicates whether the
4361 constraint matches.
4363 @deffn {MD Expression} define_constraint name docstring exp
4364 The @var{name} and @var{docstring} arguments are the same as for
4365 @code{define_register_constraint}, but note that the docstring comes
4366 immediately after the name for these expressions.  @var{exp} is an RTL
4367 expression, obeying the same rules as the RTL expressions in predicate
4368 definitions.  @xref{Defining Predicates}, for details.  If it
4369 evaluates true, the constraint matches; if it evaluates false, it
4370 doesn't. Constraint expressions should indicate which RTL codes they
4371 might match, just like predicate expressions.
4373 @code{match_test} C expressions have access to the
4374 following variables:
4376 @table @var
4377 @item op
4378 The RTL object defining the operand.
4379 @item mode
4380 The machine mode of @var{op}.
4381 @item ival
4382 @samp{INTVAL (@var{op})}, if @var{op} is a @code{const_int}.
4383 @item hval
4384 @samp{CONST_DOUBLE_HIGH (@var{op})}, if @var{op} is an integer
4385 @code{const_double}.
4386 @item lval
4387 @samp{CONST_DOUBLE_LOW (@var{op})}, if @var{op} is an integer
4388 @code{const_double}.
4389 @item rval
4390 @samp{CONST_DOUBLE_REAL_VALUE (@var{op})}, if @var{op} is a floating-point
4391 @code{const_double}.
4392 @end table
4394 The @var{*val} variables should only be used once another piece of the
4395 expression has verified that @var{op} is the appropriate kind of RTL
4396 object.
4397 @end deffn
4399 Most non-register constraints should be defined with
4400 @code{define_constraint}.  The remaining two definition expressions
4401 are only appropriate for constraints that should be handled specially
4402 by @code{reload} if they fail to match.
4404 @deffn {MD Expression} define_memory_constraint name docstring exp
4405 Use this expression for constraints that match a subset of all memory
4406 operands: that is, @code{reload} can make them match by converting the
4407 operand to the form @samp{@w{(mem (reg @var{X}))}}, where @var{X} is a
4408 base register (from the register class specified by
4409 @code{BASE_REG_CLASS}, @pxref{Register Classes}).
4411 For example, on the S/390, some instructions do not accept arbitrary
4412 memory references, but only those that do not make use of an index
4413 register.  The constraint letter @samp{Q} is defined to represent a
4414 memory address of this type.  If @samp{Q} is defined with
4415 @code{define_memory_constraint}, a @samp{Q} constraint can handle any
4416 memory operand, because @code{reload} knows it can simply copy the
4417 memory address into a base register if required.  This is analogous to
4418 the way an @samp{o} constraint can handle any memory operand.
4420 The syntax and semantics are otherwise identical to
4421 @code{define_constraint}.
4422 @end deffn
4424 @deffn {MD Expression} define_address_constraint name docstring exp
4425 Use this expression for constraints that match a subset of all address
4426 operands: that is, @code{reload} can make the constraint match by
4427 converting the operand to the form @samp{@w{(reg @var{X})}}, again
4428 with @var{X} a base register.
4430 Constraints defined with @code{define_address_constraint} can only be
4431 used with the @code{address_operand} predicate, or machine-specific
4432 predicates that work the same way.  They are treated analogously to
4433 the generic @samp{p} constraint.
4435 The syntax and semantics are otherwise identical to
4436 @code{define_constraint}.
4437 @end deffn
4439 For historical reasons, names beginning with the letters @samp{G H}
4440 are reserved for constraints that match only @code{const_double}s, and
4441 names beginning with the letters @samp{I J K L M N O P} are reserved
4442 for constraints that match only @code{const_int}s.  This may change in
4443 the future.  For the time being, constraints with these names must be
4444 written in a stylized form, so that @code{genpreds} can tell you did
4445 it correctly:
4447 @smallexample
4448 @group
4449 (define_constraint "[@var{GHIJKLMNOP}]@dots{}"
4450   "@var{doc}@dots{}"
4451   (and (match_code "const_int")  ; @r{@code{const_double} for G/H}
4452        @var{condition}@dots{}))            ; @r{usually a @code{match_test}}
4453 @end group
4454 @end smallexample
4455 @c the semicolons line up in the formatted manual
4457 It is fine to use names beginning with other letters for constraints
4458 that match @code{const_double}s or @code{const_int}s.
4460 Each docstring in a constraint definition should be one or more complete
4461 sentences, marked up in Texinfo format.  @emph{They are currently unused.}
4462 In the future they will be copied into the GCC manual, in @ref{Machine
4463 Constraints}, replacing the hand-maintained tables currently found in
4464 that section.  Also, in the future the compiler may use this to give
4465 more helpful diagnostics when poor choice of @code{asm} constraints
4466 causes a reload failure.
4468 If you put the pseudo-Texinfo directive @samp{@@internal} at the
4469 beginning of a docstring, then (in the future) it will appear only in
4470 the internals manual's version of the machine-specific constraint tables.
4471 Use this for constraints that should not appear in @code{asm} statements.
4473 @node C Constraint Interface
4474 @subsection Testing constraints from C
4475 @cindex testing constraints
4476 @cindex constraints, testing
4478 It is occasionally useful to test a constraint from C code rather than
4479 implicitly via the constraint string in a @code{match_operand}.  The
4480 generated file @file{tm_p.h} declares a few interfaces for working
4481 with constraints.  At present these are defined for all constraints
4482 except @code{g} (which is equivalent to @code{general_operand}).
4484 Some valid constraint names are not valid C identifiers, so there is a
4485 mangling scheme for referring to them from C@.  Constraint names that
4486 do not contain angle brackets or underscores are left unchanged.
4487 Underscores are doubled, each @samp{<} is replaced with @samp{_l}, and
4488 each @samp{>} with @samp{_g}.  Here are some examples:
4490 @c the @c's prevent double blank lines in the printed manual.
4491 @example
4492 @multitable {Original} {Mangled}
4493 @item @strong{Original} @tab @strong{Mangled}  @c
4494 @item @code{x}     @tab @code{x}       @c
4495 @item @code{P42x}  @tab @code{P42x}    @c
4496 @item @code{P4_x}  @tab @code{P4__x}   @c
4497 @item @code{P4>x}  @tab @code{P4_gx}   @c
4498 @item @code{P4>>}  @tab @code{P4_g_g}  @c
4499 @item @code{P4_g>} @tab @code{P4__g_g} @c
4500 @end multitable
4501 @end example
4503 Throughout this section, the variable @var{c} is either a constraint
4504 in the abstract sense, or a constant from @code{enum constraint_num};
4505 the variable @var{m} is a mangled constraint name (usually as part of
4506 a larger identifier).
4508 @deftp Enum constraint_num
4509 For each constraint except @code{g}, there is a corresponding
4510 enumeration constant: @samp{CONSTRAINT_} plus the mangled name of the
4511 constraint.  Functions that take an @code{enum constraint_num} as an
4512 argument expect one of these constants.
4513 @end deftp
4515 @deftypefun {inline bool} satisfies_constraint_@var{m} (rtx @var{exp})
4516 For each non-register constraint @var{m} except @code{g}, there is
4517 one of these functions; it returns @code{true} if @var{exp} satisfies the
4518 constraint.  These functions are only visible if @file{rtl.h} was included
4519 before @file{tm_p.h}.
4520 @end deftypefun
4522 @deftypefun bool constraint_satisfied_p (rtx @var{exp}, enum constraint_num @var{c})
4523 Like the @code{satisfies_constraint_@var{m}} functions, but the
4524 constraint to test is given as an argument, @var{c}.  If @var{c}
4525 specifies a register constraint, this function will always return
4526 @code{false}.
4527 @end deftypefun
4529 @deftypefun {enum reg_class} reg_class_for_constraint (enum constraint_num @var{c})
4530 Returns the register class associated with @var{c}.  If @var{c} is not
4531 a register constraint, or those registers are not available for the
4532 currently selected subtarget, returns @code{NO_REGS}.
4533 @end deftypefun
4535 Here is an example use of @code{satisfies_constraint_@var{m}}.  In
4536 peephole optimizations (@pxref{Peephole Definitions}), operand
4537 constraint strings are ignored, so if there are relevant constraints,
4538 they must be tested in the C condition.  In the example, the
4539 optimization is applied if operand 2 does @emph{not} satisfy the
4540 @samp{K} constraint.  (This is a simplified version of a peephole
4541 definition from the i386 machine description.)
4543 @smallexample
4544 (define_peephole2
4545   [(match_scratch:SI 3 "r")
4546    (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
4547         (mult:SI (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")
4548                  (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "")))]
4550   "!satisfies_constraint_K (operands[2])"
4552   [(set (match_dup 3) (match_dup 1))
4553    (set (match_dup 0) (mult:SI (match_dup 3) (match_dup 2)))]
4555   "")
4556 @end smallexample
4558 @node Standard Names
4559 @section Standard Pattern Names For Generation
4560 @cindex standard pattern names
4561 @cindex pattern names
4562 @cindex names, pattern
4564 Here is a table of the instruction names that are meaningful in the RTL
4565 generation pass of the compiler.  Giving one of these names to an
4566 instruction pattern tells the RTL generation pass that it can use the
4567 pattern to accomplish a certain task.
4569 @table @asis
4570 @cindex @code{mov@var{m}} instruction pattern
4571 @item @samp{mov@var{m}}
4572 Here @var{m} stands for a two-letter machine mode name, in lowercase.
4573 This instruction pattern moves data with that machine mode from operand
4574 1 to operand 0.  For example, @samp{movsi} moves full-word data.
4576 If operand 0 is a @code{subreg} with mode @var{m} of a register whose
4577 own mode is wider than @var{m}, the effect of this instruction is
4578 to store the specified value in the part of the register that corresponds
4579 to mode @var{m}.  Bits outside of @var{m}, but which are within the
4580 same target word as the @code{subreg} are undefined.  Bits which are
4581 outside the target word are left unchanged.
4583 This class of patterns is special in several ways.  First of all, each
4584 of these names up to and including full word size @emph{must} be defined,
4585 because there is no other way to copy a datum from one place to another.
4586 If there are patterns accepting operands in larger modes,
4587 @samp{mov@var{m}} must be defined for integer modes of those sizes.
4589 Second, these patterns are not used solely in the RTL generation pass.
4590 Even the reload pass can generate move insns to copy values from stack
4591 slots into temporary registers.  When it does so, one of the operands is
4592 a hard register and the other is an operand that can need to be reloaded
4593 into a register.
4595 @findex force_reg
4596 Therefore, when given such a pair of operands, the pattern must generate
4597 RTL which needs no reloading and needs no temporary registers---no
4598 registers other than the operands.  For example, if you support the
4599 pattern with a @code{define_expand}, then in such a case the
4600 @code{define_expand} mustn't call @code{force_reg} or any other such
4601 function which might generate new pseudo registers.
4603 This requirement exists even for subword modes on a RISC machine where
4604 fetching those modes from memory normally requires several insns and
4605 some temporary registers.
4607 @findex change_address
4608 During reload a memory reference with an invalid address may be passed
4609 as an operand.  Such an address will be replaced with a valid address
4610 later in the reload pass.  In this case, nothing may be done with the
4611 address except to use it as it stands.  If it is copied, it will not be
4612 replaced with a valid address.  No attempt should be made to make such
4613 an address into a valid address and no routine (such as
4614 @code{change_address}) that will do so may be called.  Note that
4615 @code{general_operand} will fail when applied to such an address.
4617 @findex reload_in_progress
4618 The global variable @code{reload_in_progress} (which must be explicitly
4619 declared if required) can be used to determine whether such special
4620 handling is required.
4622 The variety of operands that have reloads depends on the rest of the
4623 machine description, but typically on a RISC machine these can only be
4624 pseudo registers that did not get hard registers, while on other
4625 machines explicit memory references will get optional reloads.
4627 If a scratch register is required to move an object to or from memory,
4628 it can be allocated using @code{gen_reg_rtx} prior to life analysis.
4630 If there are cases which need scratch registers during or after reload,
4631 you must provide an appropriate secondary_reload target hook.
4633 @findex can_create_pseudo_p
4634 The macro @code{can_create_pseudo_p} can be used to determine if it
4635 is unsafe to create new pseudo registers.  If this variable is nonzero, then
4636 it is unsafe to call @code{gen_reg_rtx} to allocate a new pseudo.
4638 The constraints on a @samp{mov@var{m}} must permit moving any hard
4639 register to any other hard register provided that
4640 @code{HARD_REGNO_MODE_OK} permits mode @var{m} in both registers and
4641 @code{TARGET_REGISTER_MOVE_COST} applied to their classes returns a value
4642 of 2.
4644 It is obligatory to support floating point @samp{mov@var{m}}
4645 instructions into and out of any registers that can hold fixed point
4646 values, because unions and structures (which have modes @code{SImode} or
4647 @code{DImode}) can be in those registers and they may have floating
4648 point members.
4650 There may also be a need to support fixed point @samp{mov@var{m}}
4651 instructions in and out of floating point registers.  Unfortunately, I
4652 have forgotten why this was so, and I don't know whether it is still
4653 true.  If @code{HARD_REGNO_MODE_OK} rejects fixed point values in
4654 floating point registers, then the constraints of the fixed point
4655 @samp{mov@var{m}} instructions must be designed to avoid ever trying to
4656 reload into a floating point register.
4658 @cindex @code{reload_in} instruction pattern
4659 @cindex @code{reload_out} instruction pattern
4660 @item @samp{reload_in@var{m}}
4661 @itemx @samp{reload_out@var{m}}
4662 These named patterns have been obsoleted by the target hook
4663 @code{secondary_reload}.
4665 Like @samp{mov@var{m}}, but used when a scratch register is required to
4666 move between operand 0 and operand 1.  Operand 2 describes the scratch
4667 register.  See the discussion of the @code{SECONDARY_RELOAD_CLASS}
4668 macro in @pxref{Register Classes}.
4670 There are special restrictions on the form of the @code{match_operand}s
4671 used in these patterns.  First, only the predicate for the reload
4672 operand is examined, i.e., @code{reload_in} examines operand 1, but not
4673 the predicates for operand 0 or 2.  Second, there may be only one
4674 alternative in the constraints.  Third, only a single register class
4675 letter may be used for the constraint; subsequent constraint letters
4676 are ignored.  As a special exception, an empty constraint string
4677 matches the @code{ALL_REGS} register class.  This may relieve ports
4678 of the burden of defining an @code{ALL_REGS} constraint letter just
4679 for these patterns.
4681 @cindex @code{movstrict@var{m}} instruction pattern
4682 @item @samp{movstrict@var{m}}
4683 Like @samp{mov@var{m}} except that if operand 0 is a @code{subreg}
4684 with mode @var{m} of a register whose natural mode is wider,
4685 the @samp{movstrict@var{m}} instruction is guaranteed not to alter
4686 any of the register except the part which belongs to mode @var{m}.
4688 @cindex @code{movmisalign@var{m}} instruction pattern
4689 @item @samp{movmisalign@var{m}}
4690 This variant of a move pattern is designed to load or store a value
4691 from a memory address that is not naturally aligned for its mode.
4692 For a store, the memory will be in operand 0; for a load, the memory
4693 will be in operand 1.  The other operand is guaranteed not to be a
4694 memory, so that it's easy to tell whether this is a load or store.
4696 This pattern is used by the autovectorizer, and when expanding a
4697 @code{MISALIGNED_INDIRECT_REF} expression.
4699 @cindex @code{load_multiple} instruction pattern
4700 @item @samp{load_multiple}
4701 Load several consecutive memory locations into consecutive registers.
4702 Operand 0 is the first of the consecutive registers, operand 1
4703 is the first memory location, and operand 2 is a constant: the
4704 number of consecutive registers.
4706 Define this only if the target machine really has such an instruction;
4707 do not define this if the most efficient way of loading consecutive
4708 registers from memory is to do them one at a time.
4710 On some machines, there are restrictions as to which consecutive
4711 registers can be stored into memory, such as particular starting or
4712 ending register numbers or only a range of valid counts.  For those
4713 machines, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
4714 and make the pattern fail if the restrictions are not met.
4716 Write the generated insn as a @code{parallel} with elements being a
4717 @code{set} of one register from the appropriate memory location (you may
4718 also need @code{use} or @code{clobber} elements).  Use a
4719 @code{match_parallel} (@pxref{RTL Template}) to recognize the insn.  See
4720 @file{rs6000.md} for examples of the use of this insn pattern.
4722 @cindex @samp{store_multiple} instruction pattern
4723 @item @samp{store_multiple}
4724 Similar to @samp{load_multiple}, but store several consecutive registers
4725 into consecutive memory locations.  Operand 0 is the first of the
4726 consecutive memory locations, operand 1 is the first register, and
4727 operand 2 is a constant: the number of consecutive registers.
4729 @cindex @code{vec_load_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4730 @item @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}
4731 Perform an interleaved load of several vectors from memory operand 1
4732 into register operand 0.  Both operands have mode @var{m}.  The register
4733 operand is viewed as holding consecutive vectors of mode @var{n},
4734 while the memory operand is a flat array that contains the same number
4735 of elements.  The operation is equivalent to:
4737 @smallexample
4738 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4739 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4740   for (i = 0; i < c; i++)
4741     operand0[i][j] = operand1[j * c + i];
4742 @end smallexample
4744 For example, @samp{vec_load_lanestiv4hi} loads 8 16-bit values
4745 from memory into a register of mode @samp{TI}@.  The register
4746 contains two consecutive vectors of mode @samp{V4HI}@.
4748 This pattern can only be used if:
4749 @smallexample
4750 TARGET_ARRAY_MODE_SUPPORTED_P (@var{n}, @var{c})
4751 @end smallexample
4752 is true.  GCC assumes that, if a target supports this kind of
4753 instruction for some mode @var{n}, it also supports unaligned
4754 loads for vectors of mode @var{n}.
4756 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
4758 @cindex @code{vec_store_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4759 @item @samp{vec_store_lanes@var{m}@var{n}}
4760 Equivalent to @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}, with the memory
4761 and register operands reversed.  That is, the instruction is
4762 equivalent to:
4764 @smallexample
4765 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4766 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4767   for (i = 0; i < c; i++)
4768     operand0[j * c + i] = operand1[i][j];
4769 @end smallexample
4771 for a memory operand 0 and register operand 1.
4773 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
4775 @cindex @code{vec_set@var{m}} instruction pattern
4776 @item @samp{vec_set@var{m}}
4777 Set given field in the vector value.  Operand 0 is the vector to modify,
4778 operand 1 is new value of field and operand 2 specify the field index.
4780 @cindex @code{vec_extract@var{m}} instruction pattern
4781 @item @samp{vec_extract@var{m}}
4782 Extract given field from the vector value.  Operand 1 is the vector, operand 2
4783 specify field index and operand 0 place to store value into.
4785 @cindex @code{vec_init@var{m}} instruction pattern
4786 @item @samp{vec_init@var{m}}
4787 Initialize the vector to given values.  Operand 0 is the vector to initialize
4788 and operand 1 is parallel containing values for individual fields.
4790 @cindex @code{vec_cmp@var{m}@var{n}} instruction pattern
4791 @item @samp{vec_cmp@var{m}@var{n}}
4792 Output a vector comparison.  Operand 0 of mode @var{n} is the destination for
4793 predicate in operand 1 which is a signed vector comparison with operands of
4794 mode @var{m} in operands 2 and 3.  Predicate is computed by element-wise
4795 evaluation of the vector comparison with a truth value of all-ones and a false
4796 value of all-zeros.
4798 @cindex @code{vec_cmpu@var{m}@var{n}} instruction pattern
4799 @item @samp{vec_cmpu@var{m}@var{n}}
4800 Similar to @code{vec_cmp@var{m}@var{n}} but perform unsigned vector comparison.
4802 @cindex @code{vcond@var{m}@var{n}} instruction pattern
4803 @item @samp{vcond@var{m}@var{n}}
4804 Output a conditional vector move.  Operand 0 is the destination to
4805 receive a combination of operand 1 and operand 2, which are of mode @var{m},
4806 dependent on the outcome of the predicate in operand 3 which is a signed
4807 vector comparison with operands of mode @var{n} in operands 4 and 5.  The
4808 modes @var{m} and @var{n} should have the same size.  Operand 0
4809 will be set to the value @var{op1} & @var{msk} | @var{op2} & ~@var{msk}
4810 where @var{msk} is computed by element-wise evaluation of the vector
4811 comparison with a truth value of all-ones and a false value of all-zeros.
4813 @cindex @code{vcondu@var{m}@var{n}} instruction pattern
4814 @item @samp{vcondu@var{m}@var{n}}
4815 Similar to @code{vcond@var{m}@var{n}} but performs unsigned vector
4816 comparison.
4818 @cindex @code{vcond_mask_@var{m}@var{n}} instruction pattern
4819 @item @samp{vcond_mask_@var{m}@var{n}}
4820 Similar to @code{vcond@var{m}@var{n}} but operand 3 holds a pre-computed
4821 result of vector comparison.
4823 @cindex @code{maskload@var{m}@var{n}} instruction pattern
4824 @item @samp{maskload@var{m}@var{n}}
4825 Perform a masked load of vector from memory operand 1 of mode @var{m}
4826 into register operand 0.  Mask is provided in register operand 2 of
4827 mode @var{n}.
4829 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
4831 @cindex @code{maskstore@var{m}@var{n}} instruction pattern
4832 @item @samp{maskstore@var{m}@var{n}}
4833 Perform a masked store of vector from register operand 1 of mode @var{m}
4834 into memory operand 0.  Mask is provided in register operand 2 of
4835 mode @var{n}.
4837 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
4839 @cindex @code{vec_perm@var{m}} instruction pattern
4840 @item @samp{vec_perm@var{m}}
4841 Output a (variable) vector permutation.  Operand 0 is the destination
4842 to receive elements from operand 1 and operand 2, which are of mode
4843 @var{m}.  Operand 3 is the @dfn{selector}.  It is an integral mode
4844 vector of the same width and number of elements as mode @var{m}.
4846 The input elements are numbered from 0 in operand 1 through
4847 @math{2*@var{N}-1} in operand 2.  The elements of the selector must
4848 be computed modulo @math{2*@var{N}}.  Note that if
4849 @code{rtx_equal_p(operand1, operand2)}, this can be implemented
4850 with just operand 1 and selector elements modulo @var{N}.
4852 In order to make things easy for a number of targets, if there is no
4853 @samp{vec_perm} pattern for mode @var{m}, but there is for mode @var{q}
4854 where @var{q} is a vector of @code{QImode} of the same width as @var{m},
4855 the middle-end will lower the mode @var{m} @code{VEC_PERM_EXPR} to
4856 mode @var{q}.
4858 @cindex @code{vec_perm_const@var{m}} instruction pattern
4859 @item @samp{vec_perm_const@var{m}}
4860 Like @samp{vec_perm} except that the permutation is a compile-time
4861 constant.  That is, operand 3, the @dfn{selector}, is a @code{CONST_VECTOR}.
4863 Some targets cannot perform a permutation with a variable selector,
4864 but can efficiently perform a constant permutation.  Further, the
4865 target hook @code{vec_perm_ok} is queried to determine if the 
4866 specific constant permutation is available efficiently; the named
4867 pattern is never expanded without @code{vec_perm_ok} returning true.
4869 There is no need for a target to supply both @samp{vec_perm@var{m}}
4870 and @samp{vec_perm_const@var{m}} if the former can trivially implement
4871 the operation with, say, the vector constant loaded into a register.
4873 @cindex @code{push@var{m}1} instruction pattern
4874 @item @samp{push@var{m}1}
4875 Output a push instruction.  Operand 0 is value to push.  Used only when
4876 @code{PUSH_ROUNDING} is defined.  For historical reason, this pattern may be
4877 missing and in such case an @code{mov} expander is used instead, with a
4878 @code{MEM} expression forming the push operation.  The @code{mov} expander
4879 method is deprecated.
4881 @cindex @code{add@var{m}3} instruction pattern
4882 @item @samp{add@var{m}3}
4883 Add operand 2 and operand 1, storing the result in operand 0.  All operands
4884 must have mode @var{m}.  This can be used even on two-address machines, by
4885 means of constraints requiring operands 1 and 0 to be the same location.
4887 @cindex @code{ssadd@var{m}3} instruction pattern
4888 @cindex @code{usadd@var{m}3} instruction pattern
4889 @cindex @code{sub@var{m}3} instruction pattern
4890 @cindex @code{sssub@var{m}3} instruction pattern
4891 @cindex @code{ussub@var{m}3} instruction pattern
4892 @cindex @code{mul@var{m}3} instruction pattern
4893 @cindex @code{ssmul@var{m}3} instruction pattern
4894 @cindex @code{usmul@var{m}3} instruction pattern
4895 @cindex @code{div@var{m}3} instruction pattern
4896 @cindex @code{ssdiv@var{m}3} instruction pattern
4897 @cindex @code{udiv@var{m}3} instruction pattern
4898 @cindex @code{usdiv@var{m}3} instruction pattern
4899 @cindex @code{mod@var{m}3} instruction pattern
4900 @cindex @code{umod@var{m}3} instruction pattern
4901 @cindex @code{umin@var{m}3} instruction pattern
4902 @cindex @code{umax@var{m}3} instruction pattern
4903 @cindex @code{and@var{m}3} instruction pattern
4904 @cindex @code{ior@var{m}3} instruction pattern
4905 @cindex @code{xor@var{m}3} instruction pattern
4906 @item @samp{ssadd@var{m}3}, @samp{usadd@var{m}3}
4907 @itemx @samp{sub@var{m}3}, @samp{sssub@var{m}3}, @samp{ussub@var{m}3}
4908 @itemx @samp{mul@var{m}3}, @samp{ssmul@var{m}3}, @samp{usmul@var{m}3}
4909 @itemx @samp{div@var{m}3}, @samp{ssdiv@var{m}3}
4910 @itemx @samp{udiv@var{m}3}, @samp{usdiv@var{m}3}
4911 @itemx @samp{mod@var{m}3}, @samp{umod@var{m}3}
4912 @itemx @samp{umin@var{m}3}, @samp{umax@var{m}3}
4913 @itemx @samp{and@var{m}3}, @samp{ior@var{m}3}, @samp{xor@var{m}3}
4914 Similar, for other arithmetic operations.
4916 @cindex @code{addv@var{m}4} instruction pattern
4917 @item @samp{addv@var{m}4}
4918 Like @code{add@var{m}3} but takes a @code{code_label} as operand 3 and
4919 emits code to jump to it if signed overflow occurs during the addition.
4920 This pattern is used to implement the built-in functions performing
4921 signed integer addition with overflow checking.
4923 @cindex @code{subv@var{m}4} instruction pattern
4924 @cindex @code{mulv@var{m}4} instruction pattern
4925 @item @samp{subv@var{m}4}, @samp{mulv@var{m}4}
4926 Similar, for other signed arithmetic operations.
4928 @cindex @code{uaddv@var{m}4} instruction pattern
4929 @item @samp{uaddv@var{m}4}
4930 Like @code{addv@var{m}4} but for unsigned addition.  That is to
4931 say, the operation is the same as signed addition but the jump
4932 is taken only on unsigned overflow.
4934 @cindex @code{usubv@var{m}4} instruction pattern
4935 @cindex @code{umulv@var{m}4} instruction pattern
4936 @item @samp{usubv@var{m}4}, @samp{umulv@var{m}4}
4937 Similar, for other unsigned arithmetic operations.
4939 @cindex @code{addptr@var{m}3} instruction pattern
4940 @item @samp{addptr@var{m}3}
4941 Like @code{add@var{m}3} but is guaranteed to only be used for address
4942 calculations.  The expanded code is not allowed to clobber the
4943 condition code.  It only needs to be defined if @code{add@var{m}3}
4944 sets the condition code.  If adds used for address calculations and
4945 normal adds are not compatible it is required to expand a distinct
4946 pattern (e.g. using an unspec).  The pattern is used by LRA to emit
4947 address calculations.  @code{add@var{m}3} is used if
4948 @code{addptr@var{m}3} is not defined.
4950 @cindex @code{fma@var{m}4} instruction pattern
4951 @item @samp{fma@var{m}4}
4952 Multiply operand 2 and operand 1, then add operand 3, storing the
4953 result in operand 0 without doing an intermediate rounding step.  All
4954 operands must have mode @var{m}.  This pattern is used to implement
4955 the @code{fma}, @code{fmaf}, and @code{fmal} builtin functions from
4956 the ISO C99 standard.
4958 @cindex @code{fms@var{m}4} instruction pattern
4959 @item @samp{fms@var{m}4}
4960 Like @code{fma@var{m}4}, except operand 3 subtracted from the
4961 product instead of added to the product.  This is represented
4962 in the rtl as
4964 @smallexample
4965 (fma:@var{m} @var{op1} @var{op2} (neg:@var{m} @var{op3}))
4966 @end smallexample
4968 @cindex @code{fnma@var{m}4} instruction pattern
4969 @item @samp{fnma@var{m}4}
4970 Like @code{fma@var{m}4} except that the intermediate product
4971 is negated before being added to operand 3.  This is represented
4972 in the rtl as
4974 @smallexample
4975 (fma:@var{m} (neg:@var{m} @var{op1}) @var{op2} @var{op3})
4976 @end smallexample
4978 @cindex @code{fnms@var{m}4} instruction pattern
4979 @item @samp{fnms@var{m}4}
4980 Like @code{fms@var{m}4} except that the intermediate product
4981 is negated before subtracting operand 3.  This is represented
4982 in the rtl as
4984 @smallexample
4985 (fma:@var{m} (neg:@var{m} @var{op1}) @var{op2} (neg:@var{m} @var{op3}))
4986 @end smallexample
4988 @cindex @code{min@var{m}3} instruction pattern
4989 @cindex @code{max@var{m}3} instruction pattern
4990 @item @samp{smin@var{m}3}, @samp{smax@var{m}3}
4991 Signed minimum and maximum operations.  When used with floating point,
4992 if both operands are zeros, or if either operand is @code{NaN}, then
4993 it is unspecified which of the two operands is returned as the result.
4995 @cindex @code{fmin@var{m}3} instruction pattern
4996 @cindex @code{fmax@var{m}3} instruction pattern
4997 @item @samp{fmin@var{m}3}, @samp{fmax@var{m}3}
4998 IEEE-conformant minimum and maximum operations.  If one operand is a quiet
4999 @code{NaN}, then the other operand is returned.  If both operands are quiet
5000 @code{NaN}, then a quiet @code{NaN} is returned.  In the case when gcc supports
5001 signalling @code{NaN} (-fsignaling-nans) an invalid floating point exception is
5002 raised and a quiet @code{NaN} is returned.
5004 All operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5005 floating-point mode.  These patterns are not allowed to @code{FAIL}.
5007 @cindex @code{reduc_smin_@var{m}} instruction pattern
5008 @cindex @code{reduc_smax_@var{m}} instruction pattern
5009 @item @samp{reduc_smin_@var{m}}, @samp{reduc_smax_@var{m}}
5010 Find the signed minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
5011 operand 1, and the result is stored in the least significant bits of
5012 operand 0 (also a vector). The output and input vector should have the same
5013 modes. These are legacy optabs, and platforms should prefer to implement
5014 @samp{reduc_smin_scal_@var{m}} and @samp{reduc_smax_scal_@var{m}}.
5016 @cindex @code{reduc_umin_@var{m}} instruction pattern
5017 @cindex @code{reduc_umax_@var{m}} instruction pattern
5018 @item @samp{reduc_umin_@var{m}}, @samp{reduc_umax_@var{m}}
5019 Find the unsigned minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
5020 operand 1, and the result is stored in the least significant bits of
5021 operand 0 (also a vector). The output and input vector should have the same
5022 modes. These are legacy optabs, and platforms should prefer to implement
5023 @samp{reduc_umin_scal_@var{m}} and @samp{reduc_umax_scal_@var{m}}.
5025 @cindex @code{reduc_splus_@var{m}} instruction pattern
5026 @cindex @code{reduc_uplus_@var{m}} instruction pattern
5027 @item @samp{reduc_splus_@var{m}}, @samp{reduc_uplus_@var{m}}
5028 Compute the sum of the signed/unsigned elements of a vector. The vector is
5029 operand 1, and the result is stored in the least significant bits of operand 0
5030 (also a vector). The output and input vector should have the same modes.
5031 These are legacy optabs, and platforms should prefer to implement
5032 @samp{reduc_plus_scal_@var{m}}.
5034 @cindex @code{reduc_smin_scal_@var{m}} instruction pattern
5035 @cindex @code{reduc_smax_scal_@var{m}} instruction pattern
5036 @item @samp{reduc_smin_scal_@var{m}}, @samp{reduc_smax_scal_@var{m}}
5037 Find the signed minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
5038 operand 1, and operand 0 is the scalar result, with mode equal to the mode of
5039 the elements of the input vector.
5041 @cindex @code{reduc_umin_scal_@var{m}} instruction pattern
5042 @cindex @code{reduc_umax_scal_@var{m}} instruction pattern
5043 @item @samp{reduc_umin_scal_@var{m}}, @samp{reduc_umax_scal_@var{m}}
5044 Find the unsigned minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
5045 operand 1, and operand 0 is the scalar result, with mode equal to the mode of
5046 the elements of the input vector.
5048 @cindex @code{reduc_plus_scal_@var{m}} instruction pattern
5049 @item @samp{reduc_plus_scal_@var{m}}
5050 Compute the sum of the elements of a vector. The vector is operand 1, and
5051 operand 0 is the scalar result, with mode equal to the mode of the elements of
5052 the input vector.
5054 @cindex @code{sdot_prod@var{m}} instruction pattern
5055 @item @samp{sdot_prod@var{m}}
5056 @cindex @code{udot_prod@var{m}} instruction pattern
5057 @itemx @samp{udot_prod@var{m}}
5058 Compute the sum of the products of two signed/unsigned elements.
5059 Operand 1 and operand 2 are of the same mode. Their product, which is of a
5060 wider mode, is computed and added to operand 3. Operand 3 is of a mode equal or
5061 wider than the mode of the product. The result is placed in operand 0, which
5062 is of the same mode as operand 3.
5064 @cindex @code{ssad@var{m}} instruction pattern
5065 @item @samp{ssad@var{m}}
5066 @cindex @code{usad@var{m}} instruction pattern
5067 @item @samp{usad@var{m}}
5068 Compute the sum of absolute differences of two signed/unsigned elements.
5069 Operand 1 and operand 2 are of the same mode. Their absolute difference, which
5070 is of a wider mode, is computed and added to operand 3. Operand 3 is of a mode
5071 equal or wider than the mode of the absolute difference. The result is placed
5072 in operand 0, which is of the same mode as operand 3.
5074 @cindex @code{widen_ssum@var{m3}} instruction pattern
5075 @item @samp{widen_ssum@var{m3}}
5076 @cindex @code{widen_usum@var{m3}} instruction pattern
5077 @itemx @samp{widen_usum@var{m3}}
5078 Operands 0 and 2 are of the same mode, which is wider than the mode of
5079 operand 1. Add operand 1 to operand 2 and place the widened result in
5080 operand 0. (This is used express accumulation of elements into an accumulator
5081 of a wider mode.)
5083 @cindex @code{vec_shr_@var{m}} instruction pattern
5084 @item @samp{vec_shr_@var{m}}
5085 Whole vector right shift in bits, i.e. towards element 0.
5086 Operand 1 is a vector to be shifted.
5087 Operand 2 is an integer shift amount in bits.
5088 Operand 0 is where the resulting shifted vector is stored.
5089 The output and input vectors should have the same modes.
5091 @cindex @code{vec_pack_trunc_@var{m}} instruction pattern
5092 @item @samp{vec_pack_trunc_@var{m}}
5093 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors. Operands 1 and 2
5094 are vectors of the same mode having N integral or floating point elements
5095 of size S@.  Operand 0 is the resulting vector in which 2*N elements of
5096 size N/2 are concatenated after narrowing them down using truncation.
5098 @cindex @code{vec_pack_ssat_@var{m}} instruction pattern
5099 @cindex @code{vec_pack_usat_@var{m}} instruction pattern
5100 @item @samp{vec_pack_ssat_@var{m}}, @samp{vec_pack_usat_@var{m}}
5101 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors.  Operands 1 and 2
5102 are vectors of the same mode having N integral elements of size S.
5103 Operand 0 is the resulting vector in which the elements of the two input
5104 vectors are concatenated after narrowing them down using signed/unsigned
5105 saturating arithmetic.
5107 @cindex @code{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}} instruction pattern
5108 @cindex @code{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}} instruction pattern
5109 @item @samp{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}}, @samp{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}}
5110 Narrow, convert to signed/unsigned integral type and merge the elements
5111 of two vectors.  Operands 1 and 2 are vectors of the same mode having N
5112 floating point elements of size S@.  Operand 0 is the resulting vector
5113 in which 2*N elements of size N/2 are concatenated.
5115 @cindex @code{vec_unpacks_hi_@var{m}} instruction pattern
5116 @cindex @code{vec_unpacks_lo_@var{m}} instruction pattern
5117 @item @samp{vec_unpacks_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_lo_@var{m}}
5118 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of signed
5119 integral or floating point elements.  The input vector (operand 1) has N
5120 elements of size S@.  Widen (promote) the high/low elements of the vector
5121 using signed or floating point extension and place the resulting N/2
5122 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
5124 @cindex @code{vec_unpacku_hi_@var{m}} instruction pattern
5125 @cindex @code{vec_unpacku_lo_@var{m}} instruction pattern
5126 @item @samp{vec_unpacku_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_lo_@var{m}}
5127 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of unsigned
5128 integral elements.  The input vector (operand 1) has N elements of size S.
5129 Widen (promote) the high/low elements of the vector using zero extension and
5130 place the resulting N/2 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
5132 @cindex @code{vec_unpacks_float_hi_@var{m}} instruction pattern
5133 @cindex @code{vec_unpacks_float_lo_@var{m}} instruction pattern
5134 @cindex @code{vec_unpacku_float_hi_@var{m}} instruction pattern
5135 @cindex @code{vec_unpacku_float_lo_@var{m}} instruction pattern
5136 @item @samp{vec_unpacks_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_float_lo_@var{m}}
5137 @itemx @samp{vec_unpacku_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_float_lo_@var{m}}
5138 Extract, convert to floating point type and widen the high/low part of a
5139 vector of signed/unsigned integral elements.  The input vector (operand 1)
5140 has N elements of size S@.  Convert the high/low elements of the vector using
5141 floating point conversion and place the resulting N/2 values of size 2*S in
5142 the output vector (operand 0).
5144 @cindex @code{vec_widen_umult_hi_@var{m}} instruction pattern
5145 @cindex @code{vec_widen_umult_lo_@var{m}} instruction pattern
5146 @cindex @code{vec_widen_smult_hi_@var{m}} instruction pattern
5147 @cindex @code{vec_widen_smult_lo_@var{m}} instruction pattern
5148 @cindex @code{vec_widen_umult_even_@var{m}} instruction pattern
5149 @cindex @code{vec_widen_umult_odd_@var{m}} instruction pattern
5150 @cindex @code{vec_widen_smult_even_@var{m}} instruction pattern
5151 @cindex @code{vec_widen_smult_odd_@var{m}} instruction pattern
5152 @item @samp{vec_widen_umult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_lo_@var{m}}
5153 @itemx @samp{vec_widen_smult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_lo_@var{m}}
5154 @itemx @samp{vec_widen_umult_even_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_odd_@var{m}}
5155 @itemx @samp{vec_widen_smult_even_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_odd_@var{m}}
5156 Signed/Unsigned widening multiplication.  The two inputs (operands 1 and 2)
5157 are vectors with N signed/unsigned elements of size S@.  Multiply the high/low
5158 or even/odd elements of the two vectors, and put the N/2 products of size 2*S
5159 in the output vector (operand 0). A target shouldn't implement even/odd pattern
5160 pair if it is less efficient than lo/hi one.
5162 @cindex @code{vec_widen_ushiftl_hi_@var{m}} instruction pattern
5163 @cindex @code{vec_widen_ushiftl_lo_@var{m}} instruction pattern
5164 @cindex @code{vec_widen_sshiftl_hi_@var{m}} instruction pattern
5165 @cindex @code{vec_widen_sshiftl_lo_@var{m}} instruction pattern
5166 @item @samp{vec_widen_ushiftl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_ushiftl_lo_@var{m}}
5167 @itemx @samp{vec_widen_sshiftl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_sshiftl_lo_@var{m}}
5168 Signed/Unsigned widening shift left.  The first input (operand 1) is a vector
5169 with N signed/unsigned elements of size S@.  Operand 2 is a constant.  Shift
5170 the high/low elements of operand 1, and put the N/2 results of size 2*S in the
5171 output vector (operand 0).
5173 @cindex @code{mulhisi3} instruction pattern
5174 @item @samp{mulhisi3}
5175 Multiply operands 1 and 2, which have mode @code{HImode}, and store
5176 a @code{SImode} product in operand 0.
5178 @cindex @code{mulqihi3} instruction pattern
5179 @cindex @code{mulsidi3} instruction pattern
5180 @item @samp{mulqihi3}, @samp{mulsidi3}
5181 Similar widening-multiplication instructions of other widths.
5183 @cindex @code{umulqihi3} instruction pattern
5184 @cindex @code{umulhisi3} instruction pattern
5185 @cindex @code{umulsidi3} instruction pattern
5186 @item @samp{umulqihi3}, @samp{umulhisi3}, @samp{umulsidi3}
5187 Similar widening-multiplication instructions that do unsigned
5188 multiplication.
5190 @cindex @code{usmulqihi3} instruction pattern
5191 @cindex @code{usmulhisi3} instruction pattern
5192 @cindex @code{usmulsidi3} instruction pattern
5193 @item @samp{usmulqihi3}, @samp{usmulhisi3}, @samp{usmulsidi3}
5194 Similar widening-multiplication instructions that interpret the first
5195 operand as unsigned and the second operand as signed, then do a signed
5196 multiplication.
5198 @cindex @code{smul@var{m}3_highpart} instruction pattern
5199 @item @samp{smul@var{m}3_highpart}
5200 Perform a signed multiplication of operands 1 and 2, which have mode
5201 @var{m}, and store the most significant half of the product in operand 0.
5202 The least significant half of the product is discarded.
5204 @cindex @code{umul@var{m}3_highpart} instruction pattern
5205 @item @samp{umul@var{m}3_highpart}
5206 Similar, but the multiplication is unsigned.
5208 @cindex @code{madd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5209 @item @samp{madd@var{m}@var{n}4}
5210 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, add
5211 operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
5212 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
5213 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
5214 the size of @var{m}.
5216 In other words, @code{madd@var{m}@var{n}4} is like
5217 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also adds operand 3.
5219 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
5221 @cindex @code{umadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5222 @item @samp{umadd@var{m}@var{n}4}
5223 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
5224 operands instead of sign-extending them.
5226 @cindex @code{ssmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5227 @item @samp{ssmadd@var{m}@var{n}4}
5228 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5229 signed-saturating.
5231 @cindex @code{usmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5232 @item @samp{usmadd@var{m}@var{n}4}
5233 Like @code{umadd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5234 unsigned-saturating.
5236 @cindex @code{msub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5237 @item @samp{msub@var{m}@var{n}4}
5238 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, subtract the
5239 result from operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
5240 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
5241 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
5242 the size of @var{m}.
5244 In other words, @code{msub@var{m}@var{n}4} is like
5245 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also subtracts the result
5246 from operand 3.
5248 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
5250 @cindex @code{umsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5251 @item @samp{umsub@var{m}@var{n}4}
5252 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
5253 operands instead of sign-extending them.
5255 @cindex @code{ssmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5256 @item @samp{ssmsub@var{m}@var{n}4}
5257 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5258 signed-saturating.
5260 @cindex @code{usmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5261 @item @samp{usmsub@var{m}@var{n}4}
5262 Like @code{umsub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5263 unsigned-saturating.
5265 @cindex @code{divmod@var{m}4} instruction pattern
5266 @item @samp{divmod@var{m}4}
5267 Signed division that produces both a quotient and a remainder.
5268 Operand 1 is divided by operand 2 to produce a quotient stored
5269 in operand 0 and a remainder stored in operand 3.
5271 For machines with an instruction that produces both a quotient and a
5272 remainder, provide a pattern for @samp{divmod@var{m}4} but do not
5273 provide patterns for @samp{div@var{m}3} and @samp{mod@var{m}3}.  This
5274 allows optimization in the relatively common case when both the quotient
5275 and remainder are computed.
5277 If an instruction that just produces a quotient or just a remainder
5278 exists and is more efficient than the instruction that produces both,
5279 write the output routine of @samp{divmod@var{m}4} to call
5280 @code{find_reg_note} and look for a @code{REG_UNUSED} note on the
5281 quotient or remainder and generate the appropriate instruction.
5283 @cindex @code{udivmod@var{m}4} instruction pattern
5284 @item @samp{udivmod@var{m}4}
5285 Similar, but does unsigned division.
5287 @anchor{shift patterns}
5288 @cindex @code{ashl@var{m}3} instruction pattern
5289 @cindex @code{ssashl@var{m}3} instruction pattern
5290 @cindex @code{usashl@var{m}3} instruction pattern
5291 @item @samp{ashl@var{m}3}, @samp{ssashl@var{m}3}, @samp{usashl@var{m}3}
5292 Arithmetic-shift operand 1 left by a number of bits specified by operand
5293 2, and store the result in operand 0.  Here @var{m} is the mode of
5294 operand 0 and operand 1; operand 2's mode is specified by the
5295 instruction pattern, and the compiler will convert the operand to that
5296 mode before generating the instruction.  The meaning of out-of-range shift
5297 counts can optionally be specified by @code{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.
5298 @xref{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.  Operand 2 is always a scalar type.
5300 @cindex @code{ashr@var{m}3} instruction pattern
5301 @cindex @code{lshr@var{m}3} instruction pattern
5302 @cindex @code{rotl@var{m}3} instruction pattern
5303 @cindex @code{rotr@var{m}3} instruction pattern
5304 @item @samp{ashr@var{m}3}, @samp{lshr@var{m}3}, @samp{rotl@var{m}3}, @samp{rotr@var{m}3}
5305 Other shift and rotate instructions, analogous to the
5306 @code{ashl@var{m}3} instructions.  Operand 2 is always a scalar type.
5308 @cindex @code{vashl@var{m}3} instruction pattern
5309 @cindex @code{vashr@var{m}3} instruction pattern
5310 @cindex @code{vlshr@var{m}3} instruction pattern
5311 @cindex @code{vrotl@var{m}3} instruction pattern
5312 @cindex @code{vrotr@var{m}3} instruction pattern
5313 @item @samp{vashl@var{m}3}, @samp{vashr@var{m}3}, @samp{vlshr@var{m}3}, @samp{vrotl@var{m}3}, @samp{vrotr@var{m}3}
5314 Vector shift and rotate instructions that take vectors as operand 2
5315 instead of a scalar type.
5317 @cindex @code{bswap@var{m}2} instruction pattern
5318 @item @samp{bswap@var{m}2}
5319 Reverse the order of bytes of operand 1 and store the result in operand 0.
5321 @cindex @code{neg@var{m}2} instruction pattern
5322 @cindex @code{ssneg@var{m}2} instruction pattern
5323 @cindex @code{usneg@var{m}2} instruction pattern
5324 @item @samp{neg@var{m}2}, @samp{ssneg@var{m}2}, @samp{usneg@var{m}2}
5325 Negate operand 1 and store the result in operand 0.
5327 @cindex @code{negv@var{m}3} instruction pattern
5328 @item @samp{negv@var{m}3}
5329 Like @code{neg@var{m}2} but takes a @code{code_label} as operand 2 and
5330 emits code to jump to it if signed overflow occurs during the negation.
5332 @cindex @code{abs@var{m}2} instruction pattern
5333 @item @samp{abs@var{m}2}
5334 Store the absolute value of operand 1 into operand 0.
5336 @cindex @code{sqrt@var{m}2} instruction pattern
5337 @item @samp{sqrt@var{m}2}
5338 Store the square root of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5339 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5341 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5343 @cindex @code{rsqrt@var{m}2} instruction pattern
5344 @item @samp{rsqrt@var{m}2}
5345 Store the reciprocal of the square root of operand 1 into operand 0.
5346 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5347 floating-point mode.
5349 On most architectures this pattern is only approximate, so either
5350 its C condition or the @code{TARGET_OPTAB_SUPPORTED_P} hook should
5351 check for the appropriate math flags.  (Using the C condition is
5352 more direct, but using @code{TARGET_OPTAB_SUPPORTED_P} can be useful
5353 if a target-specific built-in also uses the @samp{rsqrt@var{m}2}
5354 pattern.)
5356 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5358 @cindex @code{fmod@var{m}3} instruction pattern
5359 @item @samp{fmod@var{m}3}
5360 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
5361 operand 0, rounded towards zero to an integer.  All operands have
5362 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5364 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5366 @cindex @code{remainder@var{m}3} instruction pattern
5367 @item @samp{remainder@var{m}3}
5368 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
5369 operand 0, rounded to the nearest integer.  All operands have
5370 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5372 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5374 @cindex @code{scalb@var{m}3} instruction pattern
5375 @item @samp{scalb@var{m}3}
5376 Raise @code{FLT_RADIX} to the power of operand 2, multiply it by
5377 operand 1, and store the result in operand 0.  All operands have
5378 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5380 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5382 @cindex @code{ldexp@var{m}3} instruction pattern
5383 @item @samp{ldexp@var{m}3}
5384 Raise 2 to the power of operand 2, multiply it by operand 1, and store
5385 the result in operand 0.  Operands 0 and 1 have mode @var{m}, which is
5386 a scalar or vector floating-point mode.  Operand 2's mode has
5387 the same number of elements as @var{m} and each element is wide
5388 enough to store an @code{int}.  The integers are signed.
5390 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5392 @cindex @code{cos@var{m}2} instruction pattern
5393 @item @samp{cos@var{m}2}
5394 Store the cosine of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5395 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5397 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5399 @cindex @code{sin@var{m}2} instruction pattern
5400 @item @samp{sin@var{m}2}
5401 Store the sine of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5402 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5404 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5406 @cindex @code{sincos@var{m}3} instruction pattern
5407 @item @samp{sincos@var{m}3}
5408 Store the cosine of operand 2 into operand 0 and the sine of
5409 operand 2 into operand 1.  All operands have mode @var{m},
5410 which is a scalar or vector floating-point mode.
5412 Targets that can calculate the sine and cosine simultaneously can
5413 implement this pattern as opposed to implementing individual
5414 @code{sin@var{m}2} and @code{cos@var{m}2} patterns.  The @code{sin}
5415 and @code{cos} built-in functions will then be expanded to the
5416 @code{sincos@var{m}3} pattern, with one of the output values
5417 left unused.
5419 @cindex @code{tan@var{m}2} instruction pattern
5420 @item @samp{tan@var{m}2}
5421 Store the tangent of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5422 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5424 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5426 @cindex @code{asin@var{m}2} instruction pattern
5427 @item @samp{asin@var{m}2}
5428 Store the arc sine of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5429 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5431 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5433 @cindex @code{acos@var{m}2} instruction pattern
5434 @item @samp{acos@var{m}2}
5435 Store the arc cosine of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5436 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5438 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5440 @cindex @code{atan@var{m}2} instruction pattern
5441 @item @samp{atan@var{m}2}
5442 Store the arc tangent of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5443 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5445 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5447 @cindex @code{exp@var{m}2} instruction pattern
5448 @item @samp{exp@var{m}2}
5449 Raise e (the base of natural logarithms) to the power of operand 1
5450 and store the result in operand 0.  Both operands have mode @var{m},
5451 which is a scalar or vector floating-point mode.
5453 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5455 @cindex @code{expm1@var{m}2} instruction pattern
5456 @item @samp{expm1@var{m}2}
5457 Raise e (the base of natural logarithms) to the power of operand 1,
5458 subtract 1, and store the result in operand 0.  Both operands have
5459 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5461 For inputs close to zero, the pattern is expected to be more
5462 accurate than a separate @code{exp@var{m}2} and @code{sub@var{m}3}
5463 would be.
5465 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5467 @cindex @code{exp10@var{m}2} instruction pattern
5468 @item @samp{exp10@var{m}2}
5469 Raise 10 to the power of operand 1 and store the result in operand 0.
5470 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5471 floating-point mode.
5473 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5475 @cindex @code{exp2@var{m}2} instruction pattern
5476 @item @samp{exp2@var{m}2}
5477 Raise 2 to the power of operand 1 and store the result in operand 0.
5478 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5479 floating-point mode.
5481 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5483 @cindex @code{log@var{m}2} instruction pattern
5484 @item @samp{log@var{m}2}
5485 Store the natural logarithm of operand 1 into operand 0.  Both operands
5486 have mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5488 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5490 @cindex @code{log1p@var{m}2} instruction pattern
5491 @item @samp{log1p@var{m}2}
5492 Add 1 to operand 1, compute the natural logarithm, and store
5493 the result in operand 0.  Both operands have mode @var{m}, which is
5494 a scalar or vector floating-point mode.
5496 For inputs close to zero, the pattern is expected to be more
5497 accurate than a separate @code{add@var{m}3} and @code{log@var{m}2}
5498 would be.
5500 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5502 @cindex @code{log10@var{m}2} instruction pattern
5503 @item @samp{log10@var{m}2}
5504 Store the base-10 logarithm of operand 1 into operand 0.  Both operands
5505 have mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5507 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5509 @cindex @code{log2@var{m}2} instruction pattern
5510 @item @samp{log2@var{m}2}
5511 Store the base-2 logarithm of operand 1 into operand 0.  Both operands
5512 have mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5514 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5516 @cindex @code{logb@var{m}2} instruction pattern
5517 @item @samp{logb@var{m}2}
5518 Store the base-@code{FLT_RADIX} logarithm of operand 1 into operand 0.
5519 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5520 floating-point mode.
5522 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5524 @cindex @code{significand@var{m}2} instruction pattern
5525 @item @samp{significand@var{m}2}
5526 Store the significand of floating-point operand 1 in operand 0.
5527 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5528 floating-point mode.
5530 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5532 @cindex @code{pow@var{m}3} instruction pattern
5533 @item @samp{pow@var{m}3}
5534 Store the value of operand 1 raised to the exponent operand 2
5535 into operand 0.  All operands have mode @var{m}, which is a scalar
5536 or vector floating-point mode.
5538 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5540 @cindex @code{atan2@var{m}3} instruction pattern
5541 @item @samp{atan2@var{m}3}
5542 Store the arc tangent (inverse tangent) of operand 1 divided by
5543 operand 2 into operand 0, using the signs of both arguments to
5544 determine the quadrant of the result.  All operands have mode
5545 @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5547 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5549 @cindex @code{floor@var{m}2} instruction pattern
5550 @item @samp{floor@var{m}2}
5551 Store the largest integral value not greater than operand 1 in operand 0.
5552 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5553 floating-point mode.
5555 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5557 @cindex @code{btrunc@var{m}2} instruction pattern
5558 @item @samp{btrunc@var{m}2}
5559 Round operand 1 to an integer, towards zero, and store the result in
5560 operand 0.  Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or
5561 vector floating-point mode.
5563 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5565 @cindex @code{round@var{m}2} instruction pattern
5566 @item @samp{round@var{m}2}
5567 Round operand 1 to the nearest integer, rounding away from zero in the
5568 event of a tie, and store the result in operand 0.  Both operands have
5569 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5571 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5573 @cindex @code{ceil@var{m}2} instruction pattern
5574 @item @samp{ceil@var{m}2}
5575 Store the smallest integral value not less than operand 1 in operand 0.
5576 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5577 floating-point mode.
5579 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5581 @cindex @code{nearbyint@var{m}2} instruction pattern
5582 @item @samp{nearbyint@var{m}2}
5583 Round operand 1 to an integer, using the current rounding mode, and
5584 store the result in operand 0.  Do not raise an inexact condition when
5585 the result is different from the argument.  Both operands have mode
5586 @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5588 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5590 @cindex @code{rint@var{m}2} instruction pattern
5591 @item @samp{rint@var{m}2}
5592 Round operand 1 to an integer, using the current rounding mode, and
5593 store the result in operand 0.  Raise an inexact condition when
5594 the result is different from the argument.  Both operands have mode
5595 @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5597 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5599 @cindex @code{lrint@var{m}@var{n}2}
5600 @item @samp{lrint@var{m}@var{n}2}
5601 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5602 point mode @var{n} as a signed number according to the current
5603 rounding mode and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
5605 @cindex @code{lround@var{m}@var{n}2}
5606 @item @samp{lround@var{m}@var{n}2}
5607 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5608 point mode @var{n} as a signed number rounding to nearest and away
5609 from zero and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
5611 @cindex @code{lfloor@var{m}@var{n}2}
5612 @item @samp{lfloor@var{m}@var{n}2}
5613 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5614 point mode @var{n} as a signed number rounding down and store in
5615 operand 0 (which has mode @var{n}).
5617 @cindex @code{lceil@var{m}@var{n}2}
5618 @item @samp{lceil@var{m}@var{n}2}
5619 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5620 point mode @var{n} as a signed number rounding up and store in
5621 operand 0 (which has mode @var{n}).
5623 @cindex @code{copysign@var{m}3} instruction pattern
5624 @item @samp{copysign@var{m}3}
5625 Store a value with the magnitude of operand 1 and the sign of operand
5626 2 into operand 0.  All operands have mode @var{m}, which is a scalar or
5627 vector floating-point mode.
5629 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5631 @cindex @code{ffs@var{m}2} instruction pattern
5632 @item @samp{ffs@var{m}2}
5633 Store into operand 0 one plus the index of the least significant 1-bit
5634 of operand 1.  If operand 1 is zero, store zero.
5636 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
5637 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
5638 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
5639 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
5640 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
5641 operands must have mode @var{m}.
5643 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5645 @cindex @code{clrsb@var{m}2} instruction pattern
5646 @item @samp{clrsb@var{m}2}
5647 Count leading redundant sign bits.
5648 Store into operand 0 the number of redundant sign bits in operand 1, starting
5649 at the most significant bit position.
5650 A redundant sign bit is defined as any sign bit after the first. As such,
5651 this count will be one less than the count of leading sign bits.
5653 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
5654 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
5655 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
5656 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
5657 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
5658 operands must have mode @var{m}.
5660 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5662 @cindex @code{clz@var{m}2} instruction pattern
5663 @item @samp{clz@var{m}2}
5664 Store into operand 0 the number of leading 0-bits in operand 1, starting
5665 at the most significant bit position.  If operand 1 is 0, the
5666 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
5667 the result is undefined or has a useful value.
5669 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
5670 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
5671 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
5672 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
5673 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
5674 operands must have mode @var{m}.
5676 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5678 @cindex @code{ctz@var{m}2} instruction pattern
5679 @item @samp{ctz@var{m}2}
5680 Store into operand 0 the number of trailing 0-bits in operand 1, starting
5681 at the least significant bit position.  If operand 1 is 0, the
5682 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
5683 the result is undefined or has a useful value.
5685 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
5686 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
5687 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
5688 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
5689 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
5690 operands must have mode @var{m}.
5692 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5694 @cindex @code{popcount@var{m}2} instruction pattern
5695 @item @samp{popcount@var{m}2}
5696 Store into operand 0 the number of 1-bits in operand 1.
5698 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
5699 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
5700 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
5701 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
5702 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
5703 operands must have mode @var{m}.
5705 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5707 @cindex @code{parity@var{m}2} instruction pattern
5708 @item @samp{parity@var{m}2}
5709 Store into operand 0 the parity of operand 1, i.e.@: the number of 1-bits
5710 in operand 1 modulo 2.
5712 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
5713 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
5714 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
5715 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
5716 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
5717 operands must have mode @var{m}.
5719 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5721 @cindex @code{one_cmpl@var{m}2} instruction pattern
5722 @item @samp{one_cmpl@var{m}2}
5723 Store the bitwise-complement of operand 1 into operand 0.
5725 @cindex @code{movmem@var{m}} instruction pattern
5726 @item @samp{movmem@var{m}}
5727 Block move instruction.  The destination and source blocks of memory
5728 are the first two operands, and both are @code{mem:BLK}s with an
5729 address in mode @code{Pmode}.
5731 The number of bytes to move is the third operand, in mode @var{m}.
5732 Usually, you specify @code{Pmode} for @var{m}.  However, if you can
5733 generate better code knowing the range of valid lengths is smaller than
5734 those representable in a full Pmode pointer, you should provide
5735 a pattern with a
5736 mode corresponding to the range of values you can handle efficiently
5737 (e.g., @code{QImode} for values in the range 0--127; note we avoid numbers
5738 that appear negative) and also a pattern with @code{Pmode}.
5740 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
5741 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
5742 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
5743 it may provide the value 4 for this operand.
5745 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
5746 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
5747 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
5748 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
5749 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
5751 Descriptions of multiple @code{movmem@var{m}} patterns can only be
5752 beneficial if the patterns for smaller modes have fewer restrictions
5753 on their first, second and fourth operands.  Note that the mode @var{m}
5754 in @code{movmem@var{m}} does not impose any restriction on the mode of
5755 individually moved data units in the block.
5757 These patterns need not give special consideration to the possibility
5758 that the source and destination strings might overlap.
5760 @cindex @code{movstr} instruction pattern
5761 @item @samp{movstr}
5762 String copy instruction, with @code{stpcpy} semantics.  Operand 0 is
5763 an output operand in mode @code{Pmode}.  The addresses of the
5764 destination and source strings are operands 1 and 2, and both are
5765 @code{mem:BLK}s with addresses in mode @code{Pmode}.  The execution of
5766 the expansion of this pattern should store in operand 0 the address in
5767 which the @code{NUL} terminator was stored in the destination string.
5769 This patern has also several optional operands that are same as in
5770 @code{setmem}.
5772 @cindex @code{setmem@var{m}} instruction pattern
5773 @item @samp{setmem@var{m}}
5774 Block set instruction.  The destination string is the first operand,
5775 given as a @code{mem:BLK} whose address is in mode @code{Pmode}.  The
5776 number of bytes to set is the second operand, in mode @var{m}.  The value to
5777 initialize the memory with is the third operand. Targets that only support the
5778 clearing of memory should reject any value that is not the constant 0.  See
5779 @samp{movmem@var{m}} for a discussion of the choice of mode.
5781 The fourth operand is the known alignment of the destination, in the form
5782 of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the compiler knows that the
5783 destination is word-aligned, it may provide the value 4 for this
5784 operand.
5786 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
5787 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
5788 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
5789 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
5790 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
5791 Operand 7 is the minimal size of the block and operand 8 is the
5792 maximal size of the block (NULL if it can not be represented as CONST_INT).
5793 Operand 9 is the probable maximal size (i.e. we can not rely on it for correctness,
5794 but it can be used for choosing proper code sequence for a given size).
5796 The use for multiple @code{setmem@var{m}} is as for @code{movmem@var{m}}.
5798 @cindex @code{cmpstrn@var{m}} instruction pattern
5799 @item @samp{cmpstrn@var{m}}
5800 String compare instruction, with five operands.  Operand 0 is the output;
5801 it has mode @var{m}.  The remaining four operands are like the operands
5802 of @samp{movmem@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
5803 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
5804 string.  The instruction is not allowed to prefetch more than one byte
5805 at a time since either string may end in the first byte and reading past
5806 that may access an invalid page or segment and cause a fault.  The
5807 comparison terminates early if the fetched bytes are different or if
5808 they are equal to zero.  The effect of the instruction is to store a
5809 value in operand 0 whose sign indicates the result of the comparison.
5811 @cindex @code{cmpstr@var{m}} instruction pattern
5812 @item @samp{cmpstr@var{m}}
5813 String compare instruction, without known maximum length.  Operand 0 is the
5814 output; it has mode @var{m}.  The second and third operand are the blocks of
5815 memory to be compared; both are @code{mem:BLK} with an address in mode
5816 @code{Pmode}.
5818 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
5819 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
5820 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
5821 it may provide the value 4 for this operand.
5823 The two memory blocks specified are compared byte by byte in lexicographic
5824 order starting at the beginning of each string.  The instruction is not allowed
5825 to prefetch more than one byte at a time since either string may end in the
5826 first byte and reading past that may access an invalid page or segment and
5827 cause a fault.  The comparison will terminate when the fetched bytes
5828 are different or if they are equal to zero.  The effect of the
5829 instruction is to store a value in operand 0 whose sign indicates the
5830 result of the comparison.
5832 @cindex @code{cmpmem@var{m}} instruction pattern
5833 @item @samp{cmpmem@var{m}}
5834 Block compare instruction, with five operands like the operands
5835 of @samp{cmpstr@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
5836 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
5837 block.  Unlike @samp{cmpstr@var{m}} the instruction can prefetch
5838 any bytes in the two memory blocks.  Also unlike @samp{cmpstr@var{m}}
5839 the comparison will not stop if both bytes are zero.  The effect of
5840 the instruction is to store a value in operand 0 whose sign indicates
5841 the result of the comparison.
5843 @cindex @code{strlen@var{m}} instruction pattern
5844 @item @samp{strlen@var{m}}
5845 Compute the length of a string, with three operands.
5846 Operand 0 is the result (of mode @var{m}), operand 1 is
5847 a @code{mem} referring to the first character of the string,
5848 operand 2 is the character to search for (normally zero),
5849 and operand 3 is a constant describing the known alignment
5850 of the beginning of the string.
5852 @cindex @code{float@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5853 @item @samp{float@var{m}@var{n}2}
5854 Convert signed integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m}) to
5855 floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
5856 @var{n}).
5858 @cindex @code{floatuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5859 @item @samp{floatuns@var{m}@var{n}2}
5860 Convert unsigned integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m})
5861 to floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
5862 @var{n}).
5864 @cindex @code{fix@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5865 @item @samp{fix@var{m}@var{n}2}
5866 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5867 point mode @var{n} as a signed number and store in operand 0 (which
5868 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when
5869 the value of operand 1 is an integer.
5871 If the machine description defines this pattern, it also needs to
5872 define the @code{ftrunc} pattern.
5874 @cindex @code{fixuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5875 @item @samp{fixuns@var{m}@var{n}2}
5876 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5877 point mode @var{n} as an unsigned number and store in operand 0 (which
5878 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when the
5879 value of operand 1 is an integer.
5881 @cindex @code{ftrunc@var{m}2} instruction pattern
5882 @item @samp{ftrunc@var{m}2}
5883 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to an
5884 integer value, still represented in floating point mode @var{m}, and
5885 store it in operand 0 (valid for floating point mode @var{m}).
5887 @cindex @code{fix_trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5888 @item @samp{fix_trunc@var{m}@var{n}2}
5889 Like @samp{fix@var{m}@var{n}2} but works for any floating point value
5890 of mode @var{m} by converting the value to an integer.
5892 @cindex @code{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5893 @item @samp{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2}
5894 Like @samp{fixuns@var{m}@var{n}2} but works for any floating point
5895 value of mode @var{m} by converting the value to an integer.
5897 @cindex @code{trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5898 @item @samp{trunc@var{m}@var{n}2}
5899 Truncate operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
5900 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
5901 point or both floating point.
5903 @cindex @code{extend@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5904 @item @samp{extend@var{m}@var{n}2}
5905 Sign-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
5906 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
5907 point or both floating point.
5909 @cindex @code{zero_extend@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5910 @item @samp{zero_extend@var{m}@var{n}2}
5911 Zero-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
5912 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
5913 point.
5915 @cindex @code{fract@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5916 @item @samp{fract@var{m}@var{n}2}
5917 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
5918 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
5919 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
5920 fixed-point to signed integer, floating-point to fixed-point,
5921 or fixed-point to floating-point.
5922 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
5924 @cindex @code{satfract@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5925 @item @samp{satfract@var{m}@var{n}2}
5926 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
5927 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
5928 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
5929 or floating-point to fixed-point.
5930 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
5931 results to the maximum or the minimum.
5933 @cindex @code{fractuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5934 @item @samp{fractuns@var{m}@var{n}2}
5935 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
5936 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
5937 could be unsigned integer to fixed-point, or
5938 fixed-point to unsigned integer.
5939 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
5941 @cindex @code{satfractuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5942 @item @samp{satfractuns@var{m}@var{n}2}
5943 Convert unsigned integer operand 1 of mode @var{m} to fixed-point mode
5944 @var{n} and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
5945 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
5946 results to the maximum or the minimum.
5948 @cindex @code{extv@var{m}} instruction pattern
5949 @item @samp{extv@var{m}}
5950 Extract a bit-field from register operand 1, sign-extend it, and store
5951 it in operand 0.  Operand 2 specifies the width of the field in bits
5952 and operand 3 the starting bit, which counts from the most significant
5953 bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN} is true and from the least significant bit
5954 otherwise.
5956 Operands 0 and 1 both have mode @var{m}.  Operands 2 and 3 have a
5957 target-specific mode.
5959 @cindex @code{extvmisalign@var{m}} instruction pattern
5960 @item @samp{extvmisalign@var{m}}
5961 Extract a bit-field from memory operand 1, sign extend it, and store
5962 it in operand 0.  Operand 2 specifies the width in bits and operand 3
5963 the starting bit.  The starting bit is always somewhere in the first byte of
5964 operand 1; it counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
5965 is true and from the least significant bit otherwise.
5967 Operand 0 has mode @var{m} while operand 1 has @code{BLK} mode.
5968 Operands 2 and 3 have a target-specific mode.
5970 The instruction must not read beyond the last byte of the bit-field.
5972 @cindex @code{extzv@var{m}} instruction pattern
5973 @item @samp{extzv@var{m}}
5974 Like @samp{extv@var{m}} except that the bit-field value is zero-extended.
5976 @cindex @code{extzvmisalign@var{m}} instruction pattern
5977 @item @samp{extzvmisalign@var{m}}
5978 Like @samp{extvmisalign@var{m}} except that the bit-field value is
5979 zero-extended.
5981 @cindex @code{insv@var{m}} instruction pattern
5982 @item @samp{insv@var{m}}
5983 Insert operand 3 into a bit-field of register operand 0.  Operand 1
5984 specifies the width of the field in bits and operand 2 the starting bit,
5985 which counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
5986 is true and from the least significant bit otherwise.
5988 Operands 0 and 3 both have mode @var{m}.  Operands 1 and 2 have a
5989 target-specific mode.
5991 @cindex @code{insvmisalign@var{m}} instruction pattern
5992 @item @samp{insvmisalign@var{m}}
5993 Insert operand 3 into a bit-field of memory operand 0.  Operand 1
5994 specifies the width of the field in bits and operand 2 the starting bit.
5995 The starting bit is always somewhere in the first byte of operand 0;
5996 it counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
5997 is true and from the least significant bit otherwise.
5999 Operand 3 has mode @var{m} while operand 0 has @code{BLK} mode.
6000 Operands 1 and 2 have a target-specific mode.
6002 The instruction must not read or write beyond the last byte of the bit-field.
6004 @cindex @code{extv} instruction pattern
6005 @item @samp{extv}
6006 Extract a bit-field from operand 1 (a register or memory operand), where
6007 operand 2 specifies the width in bits and operand 3 the starting bit,
6008 and store it in operand 0.  Operand 0 must have mode @code{word_mode}.
6009 Operand 1 may have mode @code{byte_mode} or @code{word_mode}; often
6010 @code{word_mode} is allowed only for registers.  Operands 2 and 3 must
6011 be valid for @code{word_mode}.
6013 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
6014 for operands 2 and 3 and the constant is never zero for operand 2.
6016 The bit-field value is sign-extended to a full word integer
6017 before it is stored in operand 0.
6019 This pattern is deprecated; please use @samp{extv@var{m}} and
6020 @code{extvmisalign@var{m}} instead.
6022 @cindex @code{extzv} instruction pattern
6023 @item @samp{extzv}
6024 Like @samp{extv} except that the bit-field value is zero-extended.
6026 This pattern is deprecated; please use @samp{extzv@var{m}} and
6027 @code{extzvmisalign@var{m}} instead.
6029 @cindex @code{insv} instruction pattern
6030 @item @samp{insv}
6031 Store operand 3 (which must be valid for @code{word_mode}) into a
6032 bit-field in operand 0, where operand 1 specifies the width in bits and
6033 operand 2 the starting bit.  Operand 0 may have mode @code{byte_mode} or
6034 @code{word_mode}; often @code{word_mode} is allowed only for registers.
6035 Operands 1 and 2 must be valid for @code{word_mode}.
6037 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
6038 for operands 1 and 2 and the constant is never zero for operand 1.
6040 This pattern is deprecated; please use @samp{insv@var{m}} and
6041 @code{insvmisalign@var{m}} instead.
6043 @cindex @code{mov@var{mode}cc} instruction pattern
6044 @item @samp{mov@var{mode}cc}
6045 Conditionally move operand 2 or operand 3 into operand 0 according to the
6046 comparison in operand 1.  If the comparison is true, operand 2 is moved
6047 into operand 0, otherwise operand 3 is moved.
6049 The mode of the operands being compared need not be the same as the operands
6050 being moved.  Some machines, sparc64 for example, have instructions that
6051 conditionally move an integer value based on the floating point condition
6052 codes and vice versa.
6054 If the machine does not have conditional move instructions, do not
6055 define these patterns.
6057 @cindex @code{add@var{mode}cc} instruction pattern
6058 @item @samp{add@var{mode}cc}
6059 Similar to @samp{mov@var{mode}cc} but for conditional addition.  Conditionally
6060 move operand 2 or (operands 2 + operand 3) into operand 0 according to the
6061 comparison in operand 1.  If the comparison is false, operand 2 is moved into
6062 operand 0, otherwise (operand 2 + operand 3) is moved.
6064 @cindex @code{neg@var{mode}cc} instruction pattern
6065 @item @samp{neg@var{mode}cc}
6066 Similar to @samp{mov@var{mode}cc} but for conditional negation.  Conditionally
6067 move the negation of operand 2 or the unchanged operand 3 into operand 0
6068 according to the comparison in operand 1.  If the comparison is true, the negation
6069 of operand 2 is moved into operand 0, otherwise operand 3 is moved.
6071 @cindex @code{not@var{mode}cc} instruction pattern
6072 @item @samp{not@var{mode}cc}
6073 Similar to @samp{neg@var{mode}cc} but for conditional complement.
6074 Conditionally move the bitwise complement of operand 2 or the unchanged
6075 operand 3 into operand 0 according to the comparison in operand 1.
6076 If the comparison is true, the complement of operand 2 is moved into
6077 operand 0, otherwise operand 3 is moved.
6079 @cindex @code{cstore@var{mode}4} instruction pattern
6080 @item @samp{cstore@var{mode}4}
6081 Store zero or nonzero in operand 0 according to whether a comparison
6082 is true.  Operand 1 is a comparison operator.  Operand 2 and operand 3
6083 are the first and second operand of the comparison, respectively.
6084 You specify the mode that operand 0 must have when you write the
6085 @code{match_operand} expression.  The compiler automatically sees which
6086 mode you have used and supplies an operand of that mode.
6088 The value stored for a true condition must have 1 as its low bit, or
6089 else must be negative.  Otherwise the instruction is not suitable and
6090 you should omit it from the machine description.  You describe to the
6091 compiler exactly which value is stored by defining the macro
6092 @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}).  If a description cannot be
6093 found that can be used for all the possible comparison operators, you
6094 should pick one and use a @code{define_expand} to map all results
6095 onto the one you chose.
6097 These operations may @code{FAIL}, but should do so only in relatively
6098 uncommon cases; if they would @code{FAIL} for common cases involving
6099 integer comparisons, it is best to restrict the predicates to not
6100 allow these operands.  Likewise if a given comparison operator will
6101 always fail, independent of the operands (for floating-point modes, the
6102 @code{ordered_comparison_operator} predicate is often useful in this case).
6104 If this pattern is omitted, the compiler will generate a conditional
6105 branch---for example, it may copy a constant one to the target and branching
6106 around an assignment of zero to the target---or a libcall.  If the predicate
6107 for operand 1 only rejects some operators, it will also try reordering the
6108 operands and/or inverting the result value (e.g.@: by an exclusive OR).
6109 These possibilities could be cheaper or equivalent to the instructions
6110 used for the @samp{cstore@var{mode}4} pattern followed by those required
6111 to convert a positive result from @code{STORE_FLAG_VALUE} to 1; in this
6112 case, you can and should make operand 1's predicate reject some operators
6113 in the @samp{cstore@var{mode}4} pattern, or remove the pattern altogether
6114 from the machine description.
6116 @cindex @code{cbranch@var{mode}4} instruction pattern
6117 @item @samp{cbranch@var{mode}4}
6118 Conditional branch instruction combined with a compare instruction.
6119 Operand 0 is a comparison operator.  Operand 1 and operand 2 are the
6120 first and second operands of the comparison, respectively.  Operand 3
6121 is the @code{code_label} to jump to.
6123 @cindex @code{jump} instruction pattern
6124 @item @samp{jump}
6125 A jump inside a function; an unconditional branch.  Operand 0 is the
6126 @code{code_label} to jump to.  This pattern name is mandatory on all
6127 machines.
6129 @cindex @code{call} instruction pattern
6130 @item @samp{call}
6131 Subroutine call instruction returning no value.  Operand 0 is the
6132 function to call; operand 1 is the number of bytes of arguments pushed
6133 as a @code{const_int}; operand 2 is the number of registers used as
6134 operands.
6136 On most machines, operand 2 is not actually stored into the RTL
6137 pattern.  It is supplied for the sake of some RISC machines which need
6138 to put this information into the assembler code; they can put it in
6139 the RTL instead of operand 1.
6141 Operand 0 should be a @code{mem} RTX whose address is the address of the
6142 function.  Note, however, that this address can be a @code{symbol_ref}
6143 expression even if it would not be a legitimate memory address on the
6144 target machine.  If it is also not a valid argument for a call
6145 instruction, the pattern for this operation should be a
6146 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) that places the
6147 address into a register and uses that register in the call instruction.
6149 @cindex @code{call_value} instruction pattern
6150 @item @samp{call_value}
6151 Subroutine call instruction returning a value.  Operand 0 is the hard
6152 register in which the value is returned.  There are three more
6153 operands, the same as the three operands of the @samp{call}
6154 instruction (but with numbers increased by one).
6156 Subroutines that return @code{BLKmode} objects use the @samp{call}
6157 insn.
6159 @cindex @code{call_pop} instruction pattern
6160 @cindex @code{call_value_pop} instruction pattern
6161 @item @samp{call_pop}, @samp{call_value_pop}
6162 Similar to @samp{call} and @samp{call_value}, except used if defined and
6163 if @code{RETURN_POPS_ARGS} is nonzero.  They should emit a @code{parallel}
6164 that contains both the function call and a @code{set} to indicate the
6165 adjustment made to the frame pointer.
6167 For machines where @code{RETURN_POPS_ARGS} can be nonzero, the use of these
6168 patterns increases the number of functions for which the frame pointer
6169 can be eliminated, if desired.
6171 @cindex @code{untyped_call} instruction pattern
6172 @item @samp{untyped_call}
6173 Subroutine call instruction returning a value of any type.  Operand 0 is
6174 the function to call; operand 1 is a memory location where the result of
6175 calling the function is to be stored; operand 2 is a @code{parallel}
6176 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
6177 the saving of a function return value into the result block.
6179 This instruction pattern should be defined to support
6180 @code{__builtin_apply} on machines where special instructions are needed
6181 to call a subroutine with arbitrary arguments or to save the value
6182 returned.  This instruction pattern is required on machines that have
6183 multiple registers that can hold a return value
6184 (i.e.@: @code{FUNCTION_VALUE_REGNO_P} is true for more than one register).
6186 @cindex @code{return} instruction pattern
6187 @item @samp{return}
6188 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
6189 defined only if a single instruction can do all the work of returning
6190 from a function.
6192 Like the @samp{mov@var{m}} patterns, this pattern is also used after the
6193 RTL generation phase.  In this case it is to support machines where
6194 multiple instructions are usually needed to return from a function, but
6195 some class of functions only requires one instruction to implement a
6196 return.  Normally, the applicable functions are those which do not need
6197 to save any registers or allocate stack space.
6199 It is valid for this pattern to expand to an instruction using
6200 @code{simple_return} if no epilogue is required.
6202 @cindex @code{simple_return} instruction pattern
6203 @item @samp{simple_return}
6204 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
6205 defined only if a single instruction can do all the work of returning
6206 from a function on a path where no epilogue is required.  This pattern
6207 is very similar to the @code{return} instruction pattern, but it is emitted
6208 only by the shrink-wrapping optimization on paths where the function
6209 prologue has not been executed, and a function return should occur without
6210 any of the effects of the epilogue.  Additional uses may be introduced on
6211 paths where both the prologue and the epilogue have executed.
6213 @findex reload_completed
6214 @findex leaf_function_p
6215 For such machines, the condition specified in this pattern should only
6216 be true when @code{reload_completed} is nonzero and the function's
6217 epilogue would only be a single instruction.  For machines with register
6218 windows, the routine @code{leaf_function_p} may be used to determine if
6219 a register window push is required.
6221 Machines that have conditional return instructions should define patterns
6222 such as
6224 @smallexample
6225 (define_insn ""
6226   [(set (pc)
6227         (if_then_else (match_operator
6228                          0 "comparison_operator"
6229                          [(cc0) (const_int 0)])
6230                       (return)
6231                       (pc)))]
6232   "@var{condition}"
6233   "@dots{}")
6234 @end smallexample
6236 where @var{condition} would normally be the same condition specified on the
6237 named @samp{return} pattern.
6239 @cindex @code{untyped_return} instruction pattern
6240 @item @samp{untyped_return}
6241 Untyped subroutine return instruction.  This instruction pattern should
6242 be defined to support @code{__builtin_return} on machines where special
6243 instructions are needed to return a value of any type.
6245 Operand 0 is a memory location where the result of calling a function
6246 with @code{__builtin_apply} is stored; operand 1 is a @code{parallel}
6247 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
6248 the restoring of a function return value from the result block.
6250 @cindex @code{nop} instruction pattern
6251 @item @samp{nop}
6252 No-op instruction.  This instruction pattern name should always be defined
6253 to output a no-op in assembler code.  @code{(const_int 0)} will do as an
6254 RTL pattern.
6256 @cindex @code{indirect_jump} instruction pattern
6257 @item @samp{indirect_jump}
6258 An instruction to jump to an address which is operand zero.
6259 This pattern name is mandatory on all machines.
6261 @cindex @code{casesi} instruction pattern
6262 @item @samp{casesi}
6263 Instruction to jump through a dispatch table, including bounds checking.
6264 This instruction takes five operands:
6266 @enumerate
6267 @item
6268 The index to dispatch on, which has mode @code{SImode}.
6270 @item
6271 The lower bound for indices in the table, an integer constant.
6273 @item
6274 The total range of indices in the table---the largest index
6275 minus the smallest one (both inclusive).
6277 @item
6278 A label that precedes the table itself.
6280 @item
6281 A label to jump to if the index has a value outside the bounds.
6282 @end enumerate
6284 The table is an @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} inside of a
6285 @code{jump_table_data}.  The number of elements in the table is one plus the
6286 difference between the upper bound and the lower bound.
6288 @cindex @code{tablejump} instruction pattern
6289 @item @samp{tablejump}
6290 Instruction to jump to a variable address.  This is a low-level
6291 capability which can be used to implement a dispatch table when there
6292 is no @samp{casesi} pattern.
6294 This pattern requires two operands: the address or offset, and a label
6295 which should immediately precede the jump table.  If the macro
6296 @code{CASE_VECTOR_PC_RELATIVE} evaluates to a nonzero value then the first
6297 operand is an offset which counts from the address of the table; otherwise,
6298 it is an absolute address to jump to.  In either case, the first operand has
6299 mode @code{Pmode}.
6301 The @samp{tablejump} insn is always the last insn before the jump
6302 table it uses.  Its assembler code normally has no need to use the
6303 second operand, but you should incorporate it in the RTL pattern so
6304 that the jump optimizer will not delete the table as unreachable code.
6307 @cindex @code{decrement_and_branch_until_zero} instruction pattern
6308 @item @samp{decrement_and_branch_until_zero}
6309 Conditional branch instruction that decrements a register and
6310 jumps if the register is nonzero.  Operand 0 is the register to
6311 decrement and test; operand 1 is the label to jump to if the
6312 register is nonzero.  @xref{Looping Patterns}.
6314 This optional instruction pattern is only used by the combiner,
6315 typically for loops reversed by the loop optimizer when strength
6316 reduction is enabled.
6318 @cindex @code{doloop_end} instruction pattern
6319 @item @samp{doloop_end}
6320 Conditional branch instruction that decrements a register and
6321 jumps if the register is nonzero.  Operand 0 is the register to
6322 decrement and test; operand 1 is the label to jump to if the
6323 register is nonzero.
6324 @xref{Looping Patterns}.
6326 This optional instruction pattern should be defined for machines with
6327 low-overhead looping instructions as the loop optimizer will try to
6328 modify suitable loops to utilize it.  The target hook
6329 @code{TARGET_CAN_USE_DOLOOP_P} controls the conditions under which
6330 low-overhead loops can be used.
6332 @cindex @code{doloop_begin} instruction pattern
6333 @item @samp{doloop_begin}
6334 Companion instruction to @code{doloop_end} required for machines that
6335 need to perform some initialization, such as loading a special counter
6336 register.  Operand 1 is the associated @code{doloop_end} pattern and
6337 operand 0 is the register that it decrements.
6339 If initialization insns do not always need to be emitted, use a
6340 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) and make it fail.
6342 @cindex @code{canonicalize_funcptr_for_compare} instruction pattern
6343 @item @samp{canonicalize_funcptr_for_compare}
6344 Canonicalize the function pointer in operand 1 and store the result
6345 into operand 0.
6347 Operand 0 is always a @code{reg} and has mode @code{Pmode}; operand 1
6348 may be a @code{reg}, @code{mem}, @code{symbol_ref}, @code{const_int}, etc
6349 and also has mode @code{Pmode}.
6351 Canonicalization of a function pointer usually involves computing
6352 the address of the function which would be called if the function
6353 pointer were used in an indirect call.
6355 Only define this pattern if function pointers on the target machine
6356 can have different values but still call the same function when
6357 used in an indirect call.
6359 @cindex @code{save_stack_block} instruction pattern
6360 @cindex @code{save_stack_function} instruction pattern
6361 @cindex @code{save_stack_nonlocal} instruction pattern
6362 @cindex @code{restore_stack_block} instruction pattern
6363 @cindex @code{restore_stack_function} instruction pattern
6364 @cindex @code{restore_stack_nonlocal} instruction pattern
6365 @item @samp{save_stack_block}
6366 @itemx @samp{save_stack_function}
6367 @itemx @samp{save_stack_nonlocal}
6368 @itemx @samp{restore_stack_block}
6369 @itemx @samp{restore_stack_function}
6370 @itemx @samp{restore_stack_nonlocal}
6371 Most machines save and restore the stack pointer by copying it to or
6372 from an object of mode @code{Pmode}.  Do not define these patterns on
6373 such machines.
6375 Some machines require special handling for stack pointer saves and
6376 restores.  On those machines, define the patterns corresponding to the
6377 non-standard cases by using a @code{define_expand} (@pxref{Expander
6378 Definitions}) that produces the required insns.  The three types of
6379 saves and restores are:
6381 @enumerate
6382 @item
6383 @samp{save_stack_block} saves the stack pointer at the start of a block
6384 that allocates a variable-sized object, and @samp{restore_stack_block}
6385 restores the stack pointer when the block is exited.
6387 @item
6388 @samp{save_stack_function} and @samp{restore_stack_function} do a
6389 similar job for the outermost block of a function and are used when the
6390 function allocates variable-sized objects or calls @code{alloca}.  Only
6391 the epilogue uses the restored stack pointer, allowing a simpler save or
6392 restore sequence on some machines.
6394 @item
6395 @samp{save_stack_nonlocal} is used in functions that contain labels
6396 branched to by nested functions.  It saves the stack pointer in such a
6397 way that the inner function can use @samp{restore_stack_nonlocal} to
6398 restore the stack pointer.  The compiler generates code to restore the
6399 frame and argument pointer registers, but some machines require saving
6400 and restoring additional data such as register window information or
6401 stack backchains.  Place insns in these patterns to save and restore any
6402 such required data.
6403 @end enumerate
6405 When saving the stack pointer, operand 0 is the save area and operand 1
6406 is the stack pointer.  The mode used to allocate the save area defaults
6407 to @code{Pmode} but you can override that choice by defining the
6408 @code{STACK_SAVEAREA_MODE} macro (@pxref{Storage Layout}).  You must
6409 specify an integral mode, or @code{VOIDmode} if no save area is needed
6410 for a particular type of save (either because no save is needed or
6411 because a machine-specific save area can be used).  Operand 0 is the
6412 stack pointer and operand 1 is the save area for restore operations.  If
6413 @samp{save_stack_block} is defined, operand 0 must not be
6414 @code{VOIDmode} since these saves can be arbitrarily nested.
6416 A save area is a @code{mem} that is at a constant offset from
6417 @code{virtual_stack_vars_rtx} when the stack pointer is saved for use by
6418 nonlocal gotos and a @code{reg} in the other two cases.
6420 @cindex @code{allocate_stack} instruction pattern
6421 @item @samp{allocate_stack}
6422 Subtract (or add if @code{STACK_GROWS_DOWNWARD} is undefined) operand 1 from
6423 the stack pointer to create space for dynamically allocated data.
6425 Store the resultant pointer to this space into operand 0.  If you
6426 are allocating space from the main stack, do this by emitting a
6427 move insn to copy @code{virtual_stack_dynamic_rtx} to operand 0.
6428 If you are allocating the space elsewhere, generate code to copy the
6429 location of the space to operand 0.  In the latter case, you must
6430 ensure this space gets freed when the corresponding space on the main
6431 stack is free.
6433 Do not define this pattern if all that must be done is the subtraction.
6434 Some machines require other operations such as stack probes or
6435 maintaining the back chain.  Define this pattern to emit those
6436 operations in addition to updating the stack pointer.
6438 @cindex @code{check_stack} instruction pattern
6439 @item @samp{check_stack}
6440 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) cannot be done on your system by
6441 probing the stack, define this pattern to perform the needed check and signal
6442 an error if the stack has overflowed.  The single operand is the address in
6443 the stack farthest from the current stack pointer that you need to validate.
6444 Normally, on platforms where this pattern is needed, you would obtain the
6445 stack limit from a global or thread-specific variable or register.
6447 @cindex @code{probe_stack_address} instruction pattern
6448 @item @samp{probe_stack_address}
6449 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) can be done on your system by
6450 probing the stack but without the need to actually access it, define this
6451 pattern and signal an error if the stack has overflowed.  The single operand
6452 is the memory address in the stack that needs to be probed.
6454 @cindex @code{probe_stack} instruction pattern
6455 @item @samp{probe_stack}
6456 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) can be done on your system by
6457 probing the stack but doing it with a ``store zero'' instruction is not valid
6458 or optimal, define this pattern to do the probing differently and signal an
6459 error if the stack has overflowed.  The single operand is the memory reference
6460 in the stack that needs to be probed.
6462 @cindex @code{nonlocal_goto} instruction pattern
6463 @item @samp{nonlocal_goto}
6464 Emit code to generate a non-local goto, e.g., a jump from one function
6465 to a label in an outer function.  This pattern has four arguments,
6466 each representing a value to be used in the jump.  The first
6467 argument is to be loaded into the frame pointer, the second is
6468 the address to branch to (code to dispatch to the actual label),
6469 the third is the address of a location where the stack is saved,
6470 and the last is the address of the label, to be placed in the
6471 location for the incoming static chain.
6473 On most machines you need not define this pattern, since GCC will
6474 already generate the correct code, which is to load the frame pointer
6475 and static chain, restore the stack (using the
6476 @samp{restore_stack_nonlocal} pattern, if defined), and jump indirectly
6477 to the dispatcher.  You need only define this pattern if this code will
6478 not work on your machine.
6480 @cindex @code{nonlocal_goto_receiver} instruction pattern
6481 @item @samp{nonlocal_goto_receiver}
6482 This pattern, if defined, contains code needed at the target of a
6483 nonlocal goto after the code already generated by GCC@.  You will not
6484 normally need to define this pattern.  A typical reason why you might
6485 need this pattern is if some value, such as a pointer to a global table,
6486 must be restored when the frame pointer is restored.  Note that a nonlocal
6487 goto only occurs within a unit-of-translation, so a global table pointer
6488 that is shared by all functions of a given module need not be restored.
6489 There are no arguments.
6491 @cindex @code{exception_receiver} instruction pattern
6492 @item @samp{exception_receiver}
6493 This pattern, if defined, contains code needed at the site of an
6494 exception handler that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
6495 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
6496 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
6497 table, must be restored after control flow is branched to the handler of
6498 an exception.  There are no arguments.
6500 @cindex @code{builtin_setjmp_setup} instruction pattern
6501 @item @samp{builtin_setjmp_setup}
6502 This pattern, if defined, contains additional code needed to initialize
6503 the @code{jmp_buf}.  You will not normally need to define this pattern.
6504 A typical reason why you might need this pattern is if some value, such
6505 as a pointer to a global table, must be restored.  Though it is
6506 preferred that the pointer value be recalculated if possible (given the
6507 address of a label for instance).  The single argument is a pointer to
6508 the @code{jmp_buf}.  Note that the buffer is five words long and that
6509 the first three are normally used by the generic mechanism.
6511 @cindex @code{builtin_setjmp_receiver} instruction pattern
6512 @item @samp{builtin_setjmp_receiver}
6513 This pattern, if defined, contains code needed at the site of a
6514 built-in setjmp that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
6515 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
6516 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
6517 table, must be restored.  It takes one argument, which is the label
6518 to which builtin_longjmp transferred control; this pattern may be emitted
6519 at a small offset from that label.
6521 @cindex @code{builtin_longjmp} instruction pattern
6522 @item @samp{builtin_longjmp}
6523 This pattern, if defined, performs the entire action of the longjmp.
6524 You will not normally need to define this pattern unless you also define
6525 @code{builtin_setjmp_setup}.  The single argument is a pointer to the
6526 @code{jmp_buf}.
6528 @cindex @code{eh_return} instruction pattern
6529 @item @samp{eh_return}
6530 This pattern, if defined, affects the way @code{__builtin_eh_return},
6531 and thence the call frame exception handling library routines, are
6532 built.  It is intended to handle non-trivial actions needed along
6533 the abnormal return path.
6535 The address of the exception handler to which the function should return
6536 is passed as operand to this pattern.  It will normally need to copied by
6537 the pattern to some special register or memory location.
6538 If the pattern needs to determine the location of the target call
6539 frame in order to do so, it may use @code{EH_RETURN_STACKADJ_RTX},
6540 if defined; it will have already been assigned.
6542 If this pattern is not defined, the default action will be to simply
6543 copy the return address to @code{EH_RETURN_HANDLER_RTX}.  Either
6544 that macro or this pattern needs to be defined if call frame exception
6545 handling is to be used.
6547 @cindex @code{prologue} instruction pattern
6548 @anchor{prologue instruction pattern}
6549 @item @samp{prologue}
6550 This pattern, if defined, emits RTL for entry to a function.  The function
6551 entry is responsible for setting up the stack frame, initializing the frame
6552 pointer register, saving callee saved registers, etc.
6554 Using a prologue pattern is generally preferred over defining
6555 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_PROLOGUE} to emit assembly code for the prologue.
6557 The @code{prologue} pattern is particularly useful for targets which perform
6558 instruction scheduling.
6560 @cindex @code{window_save} instruction pattern
6561 @anchor{window_save instruction pattern}
6562 @item @samp{window_save}
6563 This pattern, if defined, emits RTL for a register window save.  It should
6564 be defined if the target machine has register windows but the window events
6565 are decoupled from calls to subroutines.  The canonical example is the SPARC
6566 architecture.
6568 @cindex @code{epilogue} instruction pattern
6569 @anchor{epilogue instruction pattern}
6570 @item @samp{epilogue}
6571 This pattern emits RTL for exit from a function.  The function
6572 exit is responsible for deallocating the stack frame, restoring callee saved
6573 registers and emitting the return instruction.
6575 Using an epilogue pattern is generally preferred over defining
6576 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_EPILOGUE} to emit assembly code for the epilogue.
6578 The @code{epilogue} pattern is particularly useful for targets which perform
6579 instruction scheduling or which have delay slots for their return instruction.
6581 @cindex @code{sibcall_epilogue} instruction pattern
6582 @item @samp{sibcall_epilogue}
6583 This pattern, if defined, emits RTL for exit from a function without the final
6584 branch back to the calling function.  This pattern will be emitted before any
6585 sibling call (aka tail call) sites.
6587 The @code{sibcall_epilogue} pattern must not clobber any arguments used for
6588 parameter passing or any stack slots for arguments passed to the current
6589 function.
6591 @cindex @code{trap} instruction pattern
6592 @item @samp{trap}
6593 This pattern, if defined, signals an error, typically by causing some
6594 kind of signal to be raised.  Among other places, it is used by the Java
6595 front end to signal `invalid array index' exceptions.
6597 @cindex @code{ctrap@var{MM}4} instruction pattern
6598 @item @samp{ctrap@var{MM}4}
6599 Conditional trap instruction.  Operand 0 is a piece of RTL which
6600 performs a comparison, and operands 1 and 2 are the arms of the
6601 comparison.  Operand 3 is the trap code, an integer.
6603 A typical @code{ctrap} pattern looks like
6605 @smallexample
6606 (define_insn "ctrapsi4"
6607   [(trap_if (match_operator 0 "trap_operator"
6608              [(match_operand 1 "register_operand")
6609               (match_operand 2 "immediate_operand")])
6610             (match_operand 3 "const_int_operand" "i"))]
6611   ""
6612   "@dots{}")
6613 @end smallexample
6615 @cindex @code{prefetch} instruction pattern
6616 @item @samp{prefetch}
6617 This pattern, if defined, emits code for a non-faulting data prefetch
6618 instruction.  Operand 0 is the address of the memory to prefetch.  Operand 1
6619 is a constant 1 if the prefetch is preparing for a write to the memory
6620 address, or a constant 0 otherwise.  Operand 2 is the expected degree of
6621 temporal locality of the data and is a value between 0 and 3, inclusive; 0
6622 means that the data has no temporal locality, so it need not be left in the
6623 cache after the access; 3 means that the data has a high degree of temporal
6624 locality and should be left in all levels of cache possible;  1 and 2 mean,
6625 respectively, a low or moderate degree of temporal locality.
6627 Targets that do not support write prefetches or locality hints can ignore
6628 the values of operands 1 and 2.
6630 @cindex @code{blockage} instruction pattern
6631 @item @samp{blockage}
6632 This pattern defines a pseudo insn that prevents the instruction
6633 scheduler and other passes from moving instructions and using register
6634 equivalences across the boundary defined by the blockage insn.
6635 This needs to be an UNSPEC_VOLATILE pattern or a volatile ASM.
6637 @cindex @code{memory_barrier} instruction pattern
6638 @item @samp{memory_barrier}
6639 If the target memory model is not fully synchronous, then this pattern
6640 should be defined to an instruction that orders both loads and stores
6641 before the instruction with respect to loads and stores after the instruction.
6642 This pattern has no operands.
6644 @cindex @code{sync_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
6645 @item @samp{sync_compare_and_swap@var{mode}}
6646 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
6647 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
6648 performed.  Operand 2 is the ``old'' value to be compared against the
6649 current contents of the memory location.  Operand 3 is the ``new'' value
6650 to store in the memory if the compare succeeds.  Operand 0 is the result
6651 of the operation; it should contain the contents of the memory
6652 before the operation.  If the compare succeeds, this should obviously be
6653 a copy of operand 2.
6655 This pattern must show that both operand 0 and operand 1 are modified.
6657 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
6658 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
6659 operation and all memory operations after the atomic operation occur
6660 after the atomic operation.
6662 For targets where the success or failure of the compare-and-swap
6663 operation is available via the status flags, it is possible to
6664 avoid a separate compare operation and issue the subsequent
6665 branch or store-flag operation immediately after the compare-and-swap.
6666 To this end, GCC will look for a @code{MODE_CC} set in the
6667 output of @code{sync_compare_and_swap@var{mode}}; if the machine
6668 description includes such a set, the target should also define special
6669 @code{cbranchcc4} and/or @code{cstorecc4} instructions.  GCC will then
6670 be able to take the destination of the @code{MODE_CC} set and pass it
6671 to the @code{cbranchcc4} or @code{cstorecc4} pattern as the first
6672 operand of the comparison (the second will be @code{(const_int 0)}).
6674 For targets where the operating system may provide support for this
6675 operation via library calls, the @code{sync_compare_and_swap_optab}
6676 may be initialized to a function with the same interface as the
6677 @code{__sync_val_compare_and_swap_@var{n}} built-in.  If the entire
6678 set of @var{__sync} builtins are supported via library calls, the
6679 target can initialize all of the optabs at once with
6680 @code{init_sync_libfuncs}.
6681 For the purposes of C++11 @code{std::atomic::is_lock_free}, it is
6682 assumed that these library calls do @emph{not} use any kind of
6683 interruptable locking.
6685 @cindex @code{sync_add@var{mode}} instruction pattern
6686 @cindex @code{sync_sub@var{mode}} instruction pattern
6687 @cindex @code{sync_ior@var{mode}} instruction pattern
6688 @cindex @code{sync_and@var{mode}} instruction pattern
6689 @cindex @code{sync_xor@var{mode}} instruction pattern
6690 @cindex @code{sync_nand@var{mode}} instruction pattern
6691 @item @samp{sync_add@var{mode}}, @samp{sync_sub@var{mode}}
6692 @itemx @samp{sync_ior@var{mode}}, @samp{sync_and@var{mode}}
6693 @itemx @samp{sync_xor@var{mode}}, @samp{sync_nand@var{mode}}
6694 These patterns emit code for an atomic operation on memory.
6695 Operand 0 is the memory on which the atomic operation is performed.
6696 Operand 1 is the second operand to the binary operator.
6698 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
6699 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
6700 operation and all memory operations after the atomic operation occur
6701 after the atomic operation.
6703 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
6704 from a compare-and-swap operation, if defined.
6706 @cindex @code{sync_old_add@var{mode}} instruction pattern
6707 @cindex @code{sync_old_sub@var{mode}} instruction pattern
6708 @cindex @code{sync_old_ior@var{mode}} instruction pattern
6709 @cindex @code{sync_old_and@var{mode}} instruction pattern
6710 @cindex @code{sync_old_xor@var{mode}} instruction pattern
6711 @cindex @code{sync_old_nand@var{mode}} instruction pattern
6712 @item @samp{sync_old_add@var{mode}}, @samp{sync_old_sub@var{mode}}
6713 @itemx @samp{sync_old_ior@var{mode}}, @samp{sync_old_and@var{mode}}
6714 @itemx @samp{sync_old_xor@var{mode}}, @samp{sync_old_nand@var{mode}}
6715 These patterns emit code for an atomic operation on memory,
6716 and return the value that the memory contained before the operation.
6717 Operand 0 is the result value, operand 1 is the memory on which the
6718 atomic operation is performed, and operand 2 is the second operand
6719 to the binary operator.
6721 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
6722 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
6723 operation and all memory operations after the atomic operation occur
6724 after the atomic operation.
6726 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
6727 from a compare-and-swap operation, if defined.
6729 @cindex @code{sync_new_add@var{mode}} instruction pattern
6730 @cindex @code{sync_new_sub@var{mode}} instruction pattern
6731 @cindex @code{sync_new_ior@var{mode}} instruction pattern
6732 @cindex @code{sync_new_and@var{mode}} instruction pattern
6733 @cindex @code{sync_new_xor@var{mode}} instruction pattern
6734 @cindex @code{sync_new_nand@var{mode}} instruction pattern
6735 @item @samp{sync_new_add@var{mode}}, @samp{sync_new_sub@var{mode}}
6736 @itemx @samp{sync_new_ior@var{mode}}, @samp{sync_new_and@var{mode}}
6737 @itemx @samp{sync_new_xor@var{mode}}, @samp{sync_new_nand@var{mode}}
6738 These patterns are like their @code{sync_old_@var{op}} counterparts,
6739 except that they return the value that exists in the memory location
6740 after the operation, rather than before the operation.
6742 @cindex @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}} instruction pattern
6743 @item @samp{sync_lock_test_and_set@var{mode}}
6744 This pattern takes two forms, based on the capabilities of the target.
6745 In either case, operand 0 is the result of the operand, operand 1 is
6746 the memory on which the atomic operation is performed, and operand 2
6747 is the value to set in the lock.
6749 In the ideal case, this operation is an atomic exchange operation, in
6750 which the previous value in memory operand is copied into the result
6751 operand, and the value operand is stored in the memory operand.
6753 For less capable targets, any value operand that is not the constant 1
6754 should be rejected with @code{FAIL}.  In this case the target may use
6755 an atomic test-and-set bit operation.  The result operand should contain
6756 1 if the bit was previously set and 0 if the bit was previously clear.
6757 The true contents of the memory operand are implementation defined.
6759 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
6760 pattern as a whole acts as an acquire barrier, that is all memory
6761 operations after the pattern do not occur until the lock is acquired.
6763 If this pattern is not defined, the operation will be constructed from
6764 a compare-and-swap operation, if defined.
6766 @cindex @code{sync_lock_release@var{mode}} instruction pattern
6767 @item @samp{sync_lock_release@var{mode}}
6768 This pattern, if defined, releases a lock set by
6769 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}.  Operand 0 is the memory
6770 that contains the lock; operand 1 is the value to store in the lock.
6772 If the target doesn't implement full semantics for
6773 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}, any value operand which is not
6774 the constant 0 should be rejected with @code{FAIL}, and the true contents
6775 of the memory operand are implementation defined.
6777 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
6778 pattern as a whole acts as a release barrier, that is the lock is
6779 released only after all previous memory operations have completed.
6781 If this pattern is not defined, then a @code{memory_barrier} pattern
6782 will be emitted, followed by a store of the value to the memory operand.
6784 @cindex @code{atomic_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
6785 @item @samp{atomic_compare_and_swap@var{mode}} 
6786 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
6787 operation with memory model semantics.  Operand 2 is the memory on which
6788 the atomic operation is performed.  Operand 0 is an output operand which
6789 is set to true or false based on whether the operation succeeded.  Operand
6790 1 is an output operand which is set to the contents of the memory before
6791 the operation was attempted.  Operand 3 is the value that is expected to
6792 be in memory.  Operand 4 is the value to put in memory if the expected
6793 value is found there.  Operand 5 is set to 1 if this compare and swap is to
6794 be treated as a weak operation.  Operand 6 is the memory model to be used
6795 if the operation is a success.  Operand 7 is the memory model to be used
6796 if the operation fails.
6798 If memory referred to in operand 2 contains the value in operand 3, then
6799 operand 4 is stored in memory pointed to by operand 2 and fencing based on
6800 the memory model in operand 6 is issued.  
6802 If memory referred to in operand 2 does not contain the value in operand 3,
6803 then fencing based on the memory model in operand 7 is issued.
6805 If a target does not support weak compare-and-swap operations, or the port
6806 elects not to implement weak operations, the argument in operand 5 can be
6807 ignored.  Note a strong implementation must be provided.
6809 If this pattern is not provided, the @code{__atomic_compare_exchange}
6810 built-in functions will utilize the legacy @code{sync_compare_and_swap}
6811 pattern with an @code{__ATOMIC_SEQ_CST} memory model.
6813 @cindex @code{atomic_load@var{mode}} instruction pattern
6814 @item @samp{atomic_load@var{mode}}
6815 This pattern implements an atomic load operation with memory model
6816 semantics.  Operand 1 is the memory address being loaded from.  Operand 0
6817 is the result of the load.  Operand 2 is the memory model to be used for
6818 the load operation.
6820 If not present, the @code{__atomic_load} built-in function will either
6821 resort to a normal load with memory barriers, or a compare-and-swap
6822 operation if a normal load would not be atomic.
6824 @cindex @code{atomic_store@var{mode}} instruction pattern
6825 @item @samp{atomic_store@var{mode}}
6826 This pattern implements an atomic store operation with memory model
6827 semantics.  Operand 0 is the memory address being stored to.  Operand 1
6828 is the value to be written.  Operand 2 is the memory model to be used for
6829 the operation.
6831 If not present, the @code{__atomic_store} built-in function will attempt to
6832 perform a normal store and surround it with any required memory fences.  If
6833 the store would not be atomic, then an @code{__atomic_exchange} is
6834 attempted with the result being ignored.
6836 @cindex @code{atomic_exchange@var{mode}} instruction pattern
6837 @item @samp{atomic_exchange@var{mode}}
6838 This pattern implements an atomic exchange operation with memory model
6839 semantics.  Operand 1 is the memory location the operation is performed on.
6840 Operand 0 is an output operand which is set to the original value contained
6841 in the memory pointed to by operand 1.  Operand 2 is the value to be
6842 stored.  Operand 3 is the memory model to be used.
6844 If this pattern is not present, the built-in function
6845 @code{__atomic_exchange} will attempt to preform the operation with a
6846 compare and swap loop.
6848 @cindex @code{atomic_add@var{mode}} instruction pattern
6849 @cindex @code{atomic_sub@var{mode}} instruction pattern
6850 @cindex @code{atomic_or@var{mode}} instruction pattern
6851 @cindex @code{atomic_and@var{mode}} instruction pattern
6852 @cindex @code{atomic_xor@var{mode}} instruction pattern
6853 @cindex @code{atomic_nand@var{mode}} instruction pattern
6854 @item @samp{atomic_add@var{mode}}, @samp{atomic_sub@var{mode}}
6855 @itemx @samp{atomic_or@var{mode}}, @samp{atomic_and@var{mode}}
6856 @itemx @samp{atomic_xor@var{mode}}, @samp{atomic_nand@var{mode}}
6857 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
6858 model semantics. Operand 0 is the memory on which the atomic operation is
6859 performed.  Operand 1 is the second operand to the binary operator.
6860 Operand 2 is the memory model to be used by the operation.
6862 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
6863 @code{sync} patterns, or equivalent patterns which return a result.  If
6864 none of these are available a compare-and-swap loop will be used.
6866 @cindex @code{atomic_fetch_add@var{mode}} instruction pattern
6867 @cindex @code{atomic_fetch_sub@var{mode}} instruction pattern
6868 @cindex @code{atomic_fetch_or@var{mode}} instruction pattern
6869 @cindex @code{atomic_fetch_and@var{mode}} instruction pattern
6870 @cindex @code{atomic_fetch_xor@var{mode}} instruction pattern
6871 @cindex @code{atomic_fetch_nand@var{mode}} instruction pattern
6872 @item @samp{atomic_fetch_add@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_sub@var{mode}}
6873 @itemx @samp{atomic_fetch_or@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_and@var{mode}}
6874 @itemx @samp{atomic_fetch_xor@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_nand@var{mode}}
6875 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
6876 model semantics, and return the original value. Operand 0 is an output 
6877 operand which contains the value of the memory location before the 
6878 operation was performed.  Operand 1 is the memory on which the atomic 
6879 operation is performed.  Operand 2 is the second operand to the binary
6880 operator.  Operand 3 is the memory model to be used by the operation.
6882 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
6883 @code{sync} patterns.  If none of these are available a compare-and-swap
6884 loop will be used.
6886 @cindex @code{atomic_add_fetch@var{mode}} instruction pattern
6887 @cindex @code{atomic_sub_fetch@var{mode}} instruction pattern
6888 @cindex @code{atomic_or_fetch@var{mode}} instruction pattern
6889 @cindex @code{atomic_and_fetch@var{mode}} instruction pattern
6890 @cindex @code{atomic_xor_fetch@var{mode}} instruction pattern
6891 @cindex @code{atomic_nand_fetch@var{mode}} instruction pattern
6892 @item @samp{atomic_add_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_sub_fetch@var{mode}}
6893 @itemx @samp{atomic_or_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_and_fetch@var{mode}}
6894 @itemx @samp{atomic_xor_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_nand_fetch@var{mode}}
6895 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
6896 model semantics and return the result after the operation is performed.
6897 Operand 0 is an output operand which contains the value after the
6898 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
6899 performed.  Operand 2 is the second operand to the binary operator.
6900 Operand 3 is the memory model to be used by the operation.
6902 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
6903 @code{sync} patterns, or equivalent patterns which return the result before
6904 the operation followed by the arithmetic operation required to produce the
6905 result.  If none of these are available a compare-and-swap loop will be
6906 used.
6908 @cindex @code{atomic_test_and_set} instruction pattern
6909 @item @samp{atomic_test_and_set}
6910 This pattern emits code for @code{__builtin_atomic_test_and_set}.
6911 Operand 0 is an output operand which is set to true if the previous
6912 previous contents of the byte was "set", and false otherwise.  Operand 1
6913 is the @code{QImode} memory to be modified.  Operand 2 is the memory
6914 model to be used.
6916 The specific value that defines "set" is implementation defined, and
6917 is normally based on what is performed by the native atomic test and set
6918 instruction.
6920 @cindex @code{mem_thread_fence@var{mode}} instruction pattern
6921 @item @samp{mem_thread_fence@var{mode}}
6922 This pattern emits code required to implement a thread fence with
6923 memory model semantics.  Operand 0 is the memory model to be used.
6925 If this pattern is not specified, all memory models except
6926 @code{__ATOMIC_RELAXED} will result in issuing a @code{sync_synchronize}
6927 barrier pattern.
6929 @cindex @code{mem_signal_fence@var{mode}} instruction pattern
6930 @item @samp{mem_signal_fence@var{mode}}
6931 This pattern emits code required to implement a signal fence with
6932 memory model semantics.  Operand 0 is the memory model to be used.
6934 This pattern should impact the compiler optimizers the same way that
6935 mem_signal_fence does, but it does not need to issue any barrier
6936 instructions.
6938 If this pattern is not specified, all memory models except
6939 @code{__ATOMIC_RELAXED} will result in issuing a @code{sync_synchronize}
6940 barrier pattern.
6942 @cindex @code{get_thread_pointer@var{mode}} instruction pattern
6943 @cindex @code{set_thread_pointer@var{mode}} instruction pattern
6944 @item @samp{get_thread_pointer@var{mode}}
6945 @itemx @samp{set_thread_pointer@var{mode}}
6946 These patterns emit code that reads/sets the TLS thread pointer. Currently,
6947 these are only needed if the target needs to support the
6948 @code{__builtin_thread_pointer} and @code{__builtin_set_thread_pointer}
6949 builtins.
6951 The get/set patterns have a single output/input operand respectively,
6952 with @var{mode} intended to be @code{Pmode}.
6954 @cindex @code{stack_protect_set} instruction pattern
6955 @item @samp{stack_protect_set}
6956 This pattern, if defined, moves a @code{ptr_mode} value from the memory
6957 in operand 1 to the memory in operand 0 without leaving the value in
6958 a register afterward.  This is to avoid leaking the value some place
6959 that an attacker might use to rewrite the stack guard slot after
6960 having clobbered it.
6962 If this pattern is not defined, then a plain move pattern is generated.
6964 @cindex @code{stack_protect_test} instruction pattern
6965 @item @samp{stack_protect_test}
6966 This pattern, if defined, compares a @code{ptr_mode} value from the
6967 memory in operand 1 with the memory in operand 0 without leaving the
6968 value in a register afterward and branches to operand 2 if the values
6969 were equal.
6971 If this pattern is not defined, then a plain compare pattern and
6972 conditional branch pattern is used.
6974 @cindex @code{clear_cache} instruction pattern
6975 @item @samp{clear_cache}
6976 This pattern, if defined, flushes the instruction cache for a region of
6977 memory.  The region is bounded to by the Pmode pointers in operand 0
6978 inclusive and operand 1 exclusive.
6980 If this pattern is not defined, a call to the library function
6981 @code{__clear_cache} is used.
6983 @end table
6985 @end ifset
6986 @c Each of the following nodes are wrapped in separate
6987 @c "@ifset INTERNALS" to work around memory limits for the default
6988 @c configuration in older tetex distributions.  Known to not work:
6989 @c tetex-1.0.7, known to work: tetex-2.0.2.
6990 @ifset INTERNALS
6991 @node Pattern Ordering
6992 @section When the Order of Patterns Matters
6993 @cindex Pattern Ordering
6994 @cindex Ordering of Patterns
6996 Sometimes an insn can match more than one instruction pattern.  Then the
6997 pattern that appears first in the machine description is the one used.
6998 Therefore, more specific patterns (patterns that will match fewer things)
6999 and faster instructions (those that will produce better code when they
7000 do match) should usually go first in the description.
7002 In some cases the effect of ordering the patterns can be used to hide
7003 a pattern when it is not valid.  For example, the 68000 has an
7004 instruction for converting a fullword to floating point and another
7005 for converting a byte to floating point.  An instruction converting
7006 an integer to floating point could match either one.  We put the
7007 pattern to convert the fullword first to make sure that one will
7008 be used rather than the other.  (Otherwise a large integer might
7009 be generated as a single-byte immediate quantity, which would not work.)
7010 Instead of using this pattern ordering it would be possible to make the
7011 pattern for convert-a-byte smart enough to deal properly with any
7012 constant value.
7014 @end ifset
7015 @ifset INTERNALS
7016 @node Dependent Patterns
7017 @section Interdependence of Patterns
7018 @cindex Dependent Patterns
7019 @cindex Interdependence of Patterns
7021 In some cases machines support instructions identical except for the
7022 machine mode of one or more operands.  For example, there may be
7023 ``sign-extend halfword'' and ``sign-extend byte'' instructions whose
7024 patterns are
7026 @smallexample
7027 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
7028      (extend:SI (match_operand:HI 1 @dots{})))
7030 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
7031      (extend:SI (match_operand:QI 1 @dots{})))
7032 @end smallexample
7034 @noindent
7035 Constant integers do not specify a machine mode, so an instruction to
7036 extend a constant value could match either pattern.  The pattern it
7037 actually will match is the one that appears first in the file.  For correct
7038 results, this must be the one for the widest possible mode (@code{HImode},
7039 here).  If the pattern matches the @code{QImode} instruction, the results
7040 will be incorrect if the constant value does not actually fit that mode.
7042 Such instructions to extend constants are rarely generated because they are
7043 optimized away, but they do occasionally happen in nonoptimized
7044 compilations.
7046 If a constraint in a pattern allows a constant, the reload pass may
7047 replace a register with a constant permitted by the constraint in some
7048 cases.  Similarly for memory references.  Because of this substitution,
7049 you should not provide separate patterns for increment and decrement
7050 instructions.  Instead, they should be generated from the same pattern
7051 that supports register-register add insns by examining the operands and
7052 generating the appropriate machine instruction.
7054 @end ifset
7055 @ifset INTERNALS
7056 @node Jump Patterns
7057 @section Defining Jump Instruction Patterns
7058 @cindex jump instruction patterns
7059 @cindex defining jump instruction patterns
7061 GCC does not assume anything about how the machine realizes jumps.
7062 The machine description should define a single pattern, usually
7063 a @code{define_expand}, which expands to all the required insns.
7065 Usually, this would be a comparison insn to set the condition code
7066 and a separate branch insn testing the condition code and branching
7067 or not according to its value.  For many machines, however,
7068 separating compares and branches is limiting, which is why the
7069 more flexible approach with one @code{define_expand} is used in GCC.
7070 The machine description becomes clearer for architectures that
7071 have compare-and-branch instructions but no condition code.  It also
7072 works better when different sets of comparison operators are supported
7073 by different kinds of conditional branches (e.g. integer vs. floating-point),
7074 or by conditional branches with respect to conditional stores.
7076 Two separate insns are always used if the machine description represents
7077 a condition code register using the legacy RTL expression @code{(cc0)},
7078 and on most machines that use a separate condition code register
7079 (@pxref{Condition Code}).  For machines that use @code{(cc0)}, in
7080 fact, the set and use of the condition code must be separate and
7081 adjacent@footnote{@code{note} insns can separate them, though.}, thus
7082 allowing flags in @code{cc_status} to be used (@pxref{Condition Code}) and
7083 so that the comparison and branch insns could be located from each other
7084 by using the functions @code{prev_cc0_setter} and @code{next_cc0_user}.
7086 Even in this case having a single entry point for conditional branches
7087 is advantageous, because it handles equally well the case where a single
7088 comparison instruction records the results of both signed and unsigned
7089 comparison of the given operands (with the branch insns coming in distinct
7090 signed and unsigned flavors) as in the x86 or SPARC, and the case where
7091 there are distinct signed and unsigned compare instructions and only
7092 one set of conditional branch instructions as in the PowerPC.
7094 @end ifset
7095 @ifset INTERNALS
7096 @node Looping Patterns
7097 @section Defining Looping Instruction Patterns
7098 @cindex looping instruction patterns
7099 @cindex defining looping instruction patterns
7101 Some machines have special jump instructions that can be utilized to
7102 make loops more efficient.  A common example is the 68000 @samp{dbra}
7103 instruction which performs a decrement of a register and a branch if the
7104 result was greater than zero.  Other machines, in particular digital
7105 signal processors (DSPs), have special block repeat instructions to
7106 provide low-overhead loop support.  For example, the TI TMS320C3x/C4x
7107 DSPs have a block repeat instruction that loads special registers to
7108 mark the top and end of a loop and to count the number of loop
7109 iterations.  This avoids the need for fetching and executing a
7110 @samp{dbra}-like instruction and avoids pipeline stalls associated with
7111 the jump.
7113 GCC has three special named patterns to support low overhead looping.
7114 They are @samp{decrement_and_branch_until_zero}, @samp{doloop_begin},
7115 and @samp{doloop_end}.  The first pattern,
7116 @samp{decrement_and_branch_until_zero}, is not emitted during RTL
7117 generation but may be emitted during the instruction combination phase.
7118 This requires the assistance of the loop optimizer, using information
7119 collected during strength reduction, to reverse a loop to count down to
7120 zero.  Some targets also require the loop optimizer to add a
7121 @code{REG_NONNEG} note to indicate that the iteration count is always
7122 positive.  This is needed if the target performs a signed loop
7123 termination test.  For example, the 68000 uses a pattern similar to the
7124 following for its @code{dbra} instruction:
7126 @smallexample
7127 @group
7128 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
7129   [(set (pc)
7130         (if_then_else
7131           (ge (plus:SI (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
7132                        (const_int -1))
7133               (const_int 0))
7134           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
7135           (pc)))
7136    (set (match_dup 0)
7137         (plus:SI (match_dup 0)
7138                  (const_int -1)))]
7139   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
7140   "@dots{}")
7141 @end group
7142 @end smallexample
7144 Note that since the insn is both a jump insn and has an output, it must
7145 deal with its own reloads, hence the `m' constraints.  Also note that
7146 since this insn is generated by the instruction combination phase
7147 combining two sequential insns together into an implicit parallel insn,
7148 the iteration counter needs to be biased by the same amount as the
7149 decrement operation, in this case @minus{}1.  Note that the following similar
7150 pattern will not be matched by the combiner.
7152 @smallexample
7153 @group
7154 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
7155   [(set (pc)
7156         (if_then_else
7157           (ge (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
7158               (const_int 1))
7159           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
7160           (pc)))
7161    (set (match_dup 0)
7162         (plus:SI (match_dup 0)
7163                  (const_int -1)))]
7164   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
7165   "@dots{}")
7166 @end group
7167 @end smallexample
7169 The other two special looping patterns, @samp{doloop_begin} and
7170 @samp{doloop_end}, are emitted by the loop optimizer for certain
7171 well-behaved loops with a finite number of loop iterations using
7172 information collected during strength reduction.
7174 The @samp{doloop_end} pattern describes the actual looping instruction
7175 (or the implicit looping operation) and the @samp{doloop_begin} pattern
7176 is an optional companion pattern that can be used for initialization
7177 needed for some low-overhead looping instructions.
7179 Note that some machines require the actual looping instruction to be
7180 emitted at the top of the loop (e.g., the TMS320C3x/C4x DSPs).  Emitting
7181 the true RTL for a looping instruction at the top of the loop can cause
7182 problems with flow analysis.  So instead, a dummy @code{doloop} insn is
7183 emitted at the end of the loop.  The machine dependent reorg pass checks
7184 for the presence of this @code{doloop} insn and then searches back to
7185 the top of the loop, where it inserts the true looping insn (provided
7186 there are no instructions in the loop which would cause problems).  Any
7187 additional labels can be emitted at this point.  In addition, if the
7188 desired special iteration counter register was not allocated, this
7189 machine dependent reorg pass could emit a traditional compare and jump
7190 instruction pair.
7192 The essential difference between the
7193 @samp{decrement_and_branch_until_zero} and the @samp{doloop_end}
7194 patterns is that the loop optimizer allocates an additional pseudo
7195 register for the latter as an iteration counter.  This pseudo register
7196 cannot be used within the loop (i.e., general induction variables cannot
7197 be derived from it), however, in many cases the loop induction variable
7198 may become redundant and removed by the flow pass.
7201 @end ifset
7202 @ifset INTERNALS
7203 @node Insn Canonicalizations
7204 @section Canonicalization of Instructions
7205 @cindex canonicalization of instructions
7206 @cindex insn canonicalization
7208 There are often cases where multiple RTL expressions could represent an
7209 operation performed by a single machine instruction.  This situation is
7210 most commonly encountered with logical, branch, and multiply-accumulate
7211 instructions.  In such cases, the compiler attempts to convert these
7212 multiple RTL expressions into a single canonical form to reduce the
7213 number of insn patterns required.
7215 In addition to algebraic simplifications, following canonicalizations
7216 are performed:
7218 @itemize @bullet
7219 @item
7220 For commutative and comparison operators, a constant is always made the
7221 second operand.  If a machine only supports a constant as the second
7222 operand, only patterns that match a constant in the second operand need
7223 be supplied.
7225 @item
7226 For associative operators, a sequence of operators will always chain
7227 to the left; for instance, only the left operand of an integer @code{plus}
7228 can itself be a @code{plus}.  @code{and}, @code{ior}, @code{xor},
7229 @code{plus}, @code{mult}, @code{smin}, @code{smax}, @code{umin}, and
7230 @code{umax} are associative when applied to integers, and sometimes to
7231 floating-point.
7233 @item
7234 @cindex @code{neg}, canonicalization of
7235 @cindex @code{not}, canonicalization of
7236 @cindex @code{mult}, canonicalization of
7237 @cindex @code{plus}, canonicalization of
7238 @cindex @code{minus}, canonicalization of
7239 For these operators, if only one operand is a @code{neg}, @code{not},
7240 @code{mult}, @code{plus}, or @code{minus} expression, it will be the
7241 first operand.
7243 @item
7244 In combinations of @code{neg}, @code{mult}, @code{plus}, and
7245 @code{minus}, the @code{neg} operations (if any) will be moved inside
7246 the operations as far as possible.  For instance,
7247 @code{(neg (mult A B))} is canonicalized as @code{(mult (neg A) B)}, but
7248 @code{(plus (mult (neg B) C) A)} is canonicalized as
7249 @code{(minus A (mult B C))}.
7251 @cindex @code{compare}, canonicalization of
7252 @item
7253 For the @code{compare} operator, a constant is always the second operand
7254 if the first argument is a condition code register or @code{(cc0)}.
7256 @item
7257 An operand of @code{neg}, @code{not}, @code{mult}, @code{plus}, or
7258 @code{minus} is made the first operand under the same conditions as
7259 above.
7261 @item
7262 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{b})} is converted to
7263 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{a})}. Likewise with @code{geu} instead
7264 of @code{ltu}.
7266 @item
7267 @code{(minus @var{x} (const_int @var{n}))} is converted to
7268 @code{(plus @var{x} (const_int @var{-n}))}.
7270 @item
7271 Within address computations (i.e., inside @code{mem}), a left shift is
7272 converted into the appropriate multiplication by a power of two.
7274 @cindex @code{ior}, canonicalization of
7275 @cindex @code{and}, canonicalization of
7276 @cindex De Morgan's law
7277 @item
7278 De Morgan's Law is used to move bitwise negation inside a bitwise
7279 logical-and or logical-or operation.  If this results in only one
7280 operand being a @code{not} expression, it will be the first one.
7282 A machine that has an instruction that performs a bitwise logical-and of one
7283 operand with the bitwise negation of the other should specify the pattern
7284 for that instruction as
7286 @smallexample
7287 (define_insn ""
7288   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
7289         (and:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
7290                      (match_operand:@var{m} 2 @dots{})))]
7291   "@dots{}"
7292   "@dots{}")
7293 @end smallexample
7295 @noindent
7296 Similarly, a pattern for a ``NAND'' instruction should be written
7298 @smallexample
7299 (define_insn ""
7300   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
7301         (ior:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
7302                      (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 2 @dots{}))))]
7303   "@dots{}"
7304   "@dots{}")
7305 @end smallexample
7307 In both cases, it is not necessary to include patterns for the many
7308 logically equivalent RTL expressions.
7310 @cindex @code{xor}, canonicalization of
7311 @item
7312 The only possible RTL expressions involving both bitwise exclusive-or
7313 and bitwise negation are @code{(xor:@var{m} @var{x} @var{y})}
7314 and @code{(not:@var{m} (xor:@var{m} @var{x} @var{y}))}.
7316 @item
7317 The sum of three items, one of which is a constant, will only appear in
7318 the form
7320 @smallexample
7321 (plus:@var{m} (plus:@var{m} @var{x} @var{y}) @var{constant})
7322 @end smallexample
7324 @cindex @code{zero_extract}, canonicalization of
7325 @cindex @code{sign_extract}, canonicalization of
7326 @item
7327 Equality comparisons of a group of bits (usually a single bit) with zero
7328 will be written using @code{zero_extract} rather than the equivalent
7329 @code{and} or @code{sign_extract} operations.
7331 @cindex @code{mult}, canonicalization of
7332 @item
7333 @code{(sign_extend:@var{m1} (mult:@var{m2} (sign_extend:@var{m2} @var{x})
7334 (sign_extend:@var{m2} @var{y})))} is converted to @code{(mult:@var{m1}
7335 (sign_extend:@var{m1} @var{x}) (sign_extend:@var{m1} @var{y}))}, and likewise
7336 for @code{zero_extend}.
7338 @item
7339 @code{(sign_extend:@var{m1} (mult:@var{m2} (ashiftrt:@var{m2}
7340 @var{x} @var{s}) (sign_extend:@var{m2} @var{y})))} is converted
7341 to @code{(mult:@var{m1} (sign_extend:@var{m1} (ashiftrt:@var{m2}
7342 @var{x} @var{s})) (sign_extend:@var{m1} @var{y}))}, and likewise for
7343 patterns using @code{zero_extend} and @code{lshiftrt}.  If the second
7344 operand of @code{mult} is also a shift, then that is extended also.
7345 This transformation is only applied when it can be proven that the
7346 original operation had sufficient precision to prevent overflow.
7348 @end itemize
7350 Further canonicalization rules are defined in the function
7351 @code{commutative_operand_precedence} in @file{gcc/rtlanal.c}.
7353 @end ifset
7354 @ifset INTERNALS
7355 @node Expander Definitions
7356 @section Defining RTL Sequences for Code Generation
7357 @cindex expander definitions
7358 @cindex code generation RTL sequences
7359 @cindex defining RTL sequences for code generation
7361 On some target machines, some standard pattern names for RTL generation
7362 cannot be handled with single insn, but a sequence of RTL insns can
7363 represent them.  For these target machines, you can write a
7364 @code{define_expand} to specify how to generate the sequence of RTL@.
7366 @findex define_expand
7367 A @code{define_expand} is an RTL expression that looks almost like a
7368 @code{define_insn}; but, unlike the latter, a @code{define_expand} is used
7369 only for RTL generation and it can produce more than one RTL insn.
7371 A @code{define_expand} RTX has four operands:
7373 @itemize @bullet
7374 @item
7375 The name.  Each @code{define_expand} must have a name, since the only
7376 use for it is to refer to it by name.
7378 @item
7379 The RTL template.  This is a vector of RTL expressions representing
7380 a sequence of separate instructions.  Unlike @code{define_insn}, there
7381 is no implicit surrounding @code{PARALLEL}.
7383 @item
7384 The condition, a string containing a C expression.  This expression is
7385 used to express how the availability of this pattern depends on
7386 subclasses of target machine, selected by command-line options when GCC
7387 is run.  This is just like the condition of a @code{define_insn} that
7388 has a standard name.  Therefore, the condition (if present) may not
7389 depend on the data in the insn being matched, but only the
7390 target-machine-type flags.  The compiler needs to test these conditions
7391 during initialization in order to learn exactly which named instructions
7392 are available in a particular run.
7394 @item
7395 The preparation statements, a string containing zero or more C
7396 statements which are to be executed before RTL code is generated from
7397 the RTL template.
7399 Usually these statements prepare temporary registers for use as
7400 internal operands in the RTL template, but they can also generate RTL
7401 insns directly by calling routines such as @code{emit_insn}, etc.
7402 Any such insns precede the ones that come from the RTL template.
7404 @item
7405 Optionally, a vector containing the values of attributes. @xref{Insn
7406 Attributes}.
7407 @end itemize
7409 Every RTL insn emitted by a @code{define_expand} must match some
7410 @code{define_insn} in the machine description.  Otherwise, the compiler
7411 will crash when trying to generate code for the insn or trying to optimize
7414 The RTL template, in addition to controlling generation of RTL insns,
7415 also describes the operands that need to be specified when this pattern
7416 is used.  In particular, it gives a predicate for each operand.
7418 A true operand, which needs to be specified in order to generate RTL from
7419 the pattern, should be described with a @code{match_operand} in its first
7420 occurrence in the RTL template.  This enters information on the operand's
7421 predicate into the tables that record such things.  GCC uses the
7422 information to preload the operand into a register if that is required for
7423 valid RTL code.  If the operand is referred to more than once, subsequent
7424 references should use @code{match_dup}.
7426 The RTL template may also refer to internal ``operands'' which are
7427 temporary registers or labels used only within the sequence made by the
7428 @code{define_expand}.  Internal operands are substituted into the RTL
7429 template with @code{match_dup}, never with @code{match_operand}.  The
7430 values of the internal operands are not passed in as arguments by the
7431 compiler when it requests use of this pattern.  Instead, they are computed
7432 within the pattern, in the preparation statements.  These statements
7433 compute the values and store them into the appropriate elements of
7434 @code{operands} so that @code{match_dup} can find them.
7436 There are two special macros defined for use in the preparation statements:
7437 @code{DONE} and @code{FAIL}.  Use them with a following semicolon,
7438 as a statement.
7440 @table @code
7442 @findex DONE
7443 @item DONE
7444 Use the @code{DONE} macro to end RTL generation for the pattern.  The
7445 only RTL insns resulting from the pattern on this occasion will be
7446 those already emitted by explicit calls to @code{emit_insn} within the
7447 preparation statements; the RTL template will not be generated.
7449 @findex FAIL
7450 @item FAIL
7451 Make the pattern fail on this occasion.  When a pattern fails, it means
7452 that the pattern was not truly available.  The calling routines in the
7453 compiler will try other strategies for code generation using other patterns.
7455 Failure is currently supported only for binary (addition, multiplication,
7456 shifting, etc.) and bit-field (@code{extv}, @code{extzv}, and @code{insv})
7457 operations.
7458 @end table
7460 If the preparation falls through (invokes neither @code{DONE} nor
7461 @code{FAIL}), then the @code{define_expand} acts like a
7462 @code{define_insn} in that the RTL template is used to generate the
7463 insn.
7465 The RTL template is not used for matching, only for generating the
7466 initial insn list.  If the preparation statement always invokes
7467 @code{DONE} or @code{FAIL}, the RTL template may be reduced to a simple
7468 list of operands, such as this example:
7470 @smallexample
7471 @group
7472 (define_expand "addsi3"
7473   [(match_operand:SI 0 "register_operand" "")
7474    (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
7475    (match_operand:SI 2 "register_operand" "")]
7476 @end group
7477 @group
7478   ""
7479   "
7481   handle_add (operands[0], operands[1], operands[2]);
7482   DONE;
7483 @}")
7484 @end group
7485 @end smallexample
7487 Here is an example, the definition of left-shift for the SPUR chip:
7489 @smallexample
7490 @group
7491 (define_expand "ashlsi3"
7492   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
7493         (ashift:SI
7494 @end group
7495 @group
7496           (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
7497           (match_operand:SI 2 "nonmemory_operand" "")))]
7498   ""
7499   "
7500 @end group
7501 @end smallexample
7503 @smallexample
7504 @group
7506   if (GET_CODE (operands[2]) != CONST_INT
7507       || (unsigned) INTVAL (operands[2]) > 3)
7508     FAIL;
7509 @}")
7510 @end group
7511 @end smallexample
7513 @noindent
7514 This example uses @code{define_expand} so that it can generate an RTL insn
7515 for shifting when the shift-count is in the supported range of 0 to 3 but
7516 fail in other cases where machine insns aren't available.  When it fails,
7517 the compiler tries another strategy using different patterns (such as, a
7518 library call).
7520 If the compiler were able to handle nontrivial condition-strings in
7521 patterns with names, then it would be possible to use a
7522 @code{define_insn} in that case.  Here is another case (zero-extension
7523 on the 68000) which makes more use of the power of @code{define_expand}:
7525 @smallexample
7526 (define_expand "zero_extendhisi2"
7527   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "")
7528         (const_int 0))
7529    (set (strict_low_part
7530           (subreg:HI
7531             (match_dup 0)
7532             0))
7533         (match_operand:HI 1 "general_operand" ""))]
7534   ""
7535   "operands[1] = make_safe_from (operands[1], operands[0]);")
7536 @end smallexample
7538 @noindent
7539 @findex make_safe_from
7540 Here two RTL insns are generated, one to clear the entire output operand
7541 and the other to copy the input operand into its low half.  This sequence
7542 is incorrect if the input operand refers to [the old value of] the output
7543 operand, so the preparation statement makes sure this isn't so.  The
7544 function @code{make_safe_from} copies the @code{operands[1]} into a
7545 temporary register if it refers to @code{operands[0]}.  It does this
7546 by emitting another RTL insn.
7548 Finally, a third example shows the use of an internal operand.
7549 Zero-extension on the SPUR chip is done by @code{and}-ing the result
7550 against a halfword mask.  But this mask cannot be represented by a
7551 @code{const_int} because the constant value is too large to be legitimate
7552 on this machine.  So it must be copied into a register with
7553 @code{force_reg} and then the register used in the @code{and}.
7555 @smallexample
7556 (define_expand "zero_extendhisi2"
7557   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
7558         (and:SI (subreg:SI
7559                   (match_operand:HI 1 "register_operand" "")
7560                   0)
7561                 (match_dup 2)))]
7562   ""
7563   "operands[2]
7564      = force_reg (SImode, GEN_INT (65535)); ")
7565 @end smallexample
7567 @emph{Note:} If the @code{define_expand} is used to serve a
7568 standard binary or unary arithmetic operation or a bit-field operation,
7569 then the last insn it generates must not be a @code{code_label},
7570 @code{barrier} or @code{note}.  It must be an @code{insn},
7571 @code{jump_insn} or @code{call_insn}.  If you don't need a real insn
7572 at the end, emit an insn to copy the result of the operation into
7573 itself.  Such an insn will generate no code, but it can avoid problems
7574 in the compiler.
7576 @end ifset
7577 @ifset INTERNALS
7578 @node Insn Splitting
7579 @section Defining How to Split Instructions
7580 @cindex insn splitting
7581 @cindex instruction splitting
7582 @cindex splitting instructions
7584 There are two cases where you should specify how to split a pattern
7585 into multiple insns.  On machines that have instructions requiring
7586 delay slots (@pxref{Delay Slots}) or that have instructions whose
7587 output is not available for multiple cycles (@pxref{Processor pipeline
7588 description}), the compiler phases that optimize these cases need to
7589 be able to move insns into one-instruction delay slots.  However, some
7590 insns may generate more than one machine instruction.  These insns
7591 cannot be placed into a delay slot.
7593 Often you can rewrite the single insn as a list of individual insns,
7594 each corresponding to one machine instruction.  The disadvantage of
7595 doing so is that it will cause the compilation to be slower and require
7596 more space.  If the resulting insns are too complex, it may also
7597 suppress some optimizations.  The compiler splits the insn if there is a
7598 reason to believe that it might improve instruction or delay slot
7599 scheduling.
7601 The insn combiner phase also splits putative insns.  If three insns are
7602 merged into one insn with a complex expression that cannot be matched by
7603 some @code{define_insn} pattern, the combiner phase attempts to split
7604 the complex pattern into two insns that are recognized.  Usually it can
7605 break the complex pattern into two patterns by splitting out some
7606 subexpression.  However, in some other cases, such as performing an
7607 addition of a large constant in two insns on a RISC machine, the way to
7608 split the addition into two insns is machine-dependent.
7610 @findex define_split
7611 The @code{define_split} definition tells the compiler how to split a
7612 complex insn into several simpler insns.  It looks like this:
7614 @smallexample
7615 (define_split
7616   [@var{insn-pattern}]
7617   "@var{condition}"
7618   [@var{new-insn-pattern-1}
7619    @var{new-insn-pattern-2}
7620    @dots{}]
7621   "@var{preparation-statements}")
7622 @end smallexample
7624 @var{insn-pattern} is a pattern that needs to be split and
7625 @var{condition} is the final condition to be tested, as in a
7626 @code{define_insn}.  When an insn matching @var{insn-pattern} and
7627 satisfying @var{condition} is found, it is replaced in the insn list
7628 with the insns given by @var{new-insn-pattern-1},
7629 @var{new-insn-pattern-2}, etc.
7631 The @var{preparation-statements} are similar to those statements that
7632 are specified for @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
7633 and are executed before the new RTL is generated to prepare for the
7634 generated code or emit some insns whose pattern is not fixed.  Unlike
7635 those in @code{define_expand}, however, these statements must not
7636 generate any new pseudo-registers.  Once reload has completed, they also
7637 must not allocate any space in the stack frame.
7639 Patterns are matched against @var{insn-pattern} in two different
7640 circumstances.  If an insn needs to be split for delay slot scheduling
7641 or insn scheduling, the insn is already known to be valid, which means
7642 that it must have been matched by some @code{define_insn} and, if
7643 @code{reload_completed} is nonzero, is known to satisfy the constraints
7644 of that @code{define_insn}.  In that case, the new insn patterns must
7645 also be insns that are matched by some @code{define_insn} and, if
7646 @code{reload_completed} is nonzero, must also satisfy the constraints
7647 of those definitions.
7649 As an example of this usage of @code{define_split}, consider the following
7650 example from @file{a29k.md}, which splits a @code{sign_extend} from
7651 @code{HImode} to @code{SImode} into a pair of shift insns:
7653 @smallexample
7654 (define_split
7655   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
7656         (sign_extend:SI (match_operand:HI 1 "gen_reg_operand" "")))]
7657   ""
7658   [(set (match_dup 0)
7659         (ashift:SI (match_dup 1)
7660                    (const_int 16)))
7661    (set (match_dup 0)
7662         (ashiftrt:SI (match_dup 0)
7663                      (const_int 16)))]
7664   "
7665 @{ operands[1] = gen_lowpart (SImode, operands[1]); @}")
7666 @end smallexample
7668 When the combiner phase tries to split an insn pattern, it is always the
7669 case that the pattern is @emph{not} matched by any @code{define_insn}.
7670 The combiner pass first tries to split a single @code{set} expression
7671 and then the same @code{set} expression inside a @code{parallel}, but
7672 followed by a @code{clobber} of a pseudo-reg to use as a scratch
7673 register.  In these cases, the combiner expects exactly two new insn
7674 patterns to be generated.  It will verify that these patterns match some
7675 @code{define_insn} definitions, so you need not do this test in the
7676 @code{define_split} (of course, there is no point in writing a
7677 @code{define_split} that will never produce insns that match).
7679 Here is an example of this use of @code{define_split}, taken from
7680 @file{rs6000.md}:
7682 @smallexample
7683 (define_split
7684   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
7685         (plus:SI (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
7686                  (match_operand:SI 2 "non_add_cint_operand" "")))]
7687   ""
7688   [(set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 1) (match_dup 3)))
7689    (set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 0) (match_dup 4)))]
7692   int low = INTVAL (operands[2]) & 0xffff;
7693   int high = (unsigned) INTVAL (operands[2]) >> 16;
7695   if (low & 0x8000)
7696     high++, low |= 0xffff0000;
7698   operands[3] = GEN_INT (high << 16);
7699   operands[4] = GEN_INT (low);
7700 @}")
7701 @end smallexample
7703 Here the predicate @code{non_add_cint_operand} matches any
7704 @code{const_int} that is @emph{not} a valid operand of a single add
7705 insn.  The add with the smaller displacement is written so that it
7706 can be substituted into the address of a subsequent operation.
7708 An example that uses a scratch register, from the same file, generates
7709 an equality comparison of a register and a large constant:
7711 @smallexample
7712 (define_split
7713   [(set (match_operand:CC 0 "cc_reg_operand" "")
7714         (compare:CC (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
7715                     (match_operand:SI 2 "non_short_cint_operand" "")))
7716    (clobber (match_operand:SI 3 "gen_reg_operand" ""))]
7717   "find_single_use (operands[0], insn, 0)
7718    && (GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == EQ
7719        || GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == NE)"
7720   [(set (match_dup 3) (xor:SI (match_dup 1) (match_dup 4)))
7721    (set (match_dup 0) (compare:CC (match_dup 3) (match_dup 5)))]
7722   "
7724   /* @r{Get the constant we are comparing against, C, and see what it
7725      looks like sign-extended to 16 bits.  Then see what constant
7726      could be XOR'ed with C to get the sign-extended value.}  */
7728   int c = INTVAL (operands[2]);
7729   int sextc = (c << 16) >> 16;
7730   int xorv = c ^ sextc;
7732   operands[4] = GEN_INT (xorv);
7733   operands[5] = GEN_INT (sextc);
7734 @}")
7735 @end smallexample
7737 To avoid confusion, don't write a single @code{define_split} that
7738 accepts some insns that match some @code{define_insn} as well as some
7739 insns that don't.  Instead, write two separate @code{define_split}
7740 definitions, one for the insns that are valid and one for the insns that
7741 are not valid.
7743 The splitter is allowed to split jump instructions into sequence of
7744 jumps or create new jumps in while splitting non-jump instructions.  As
7745 the central flowgraph and branch prediction information needs to be updated,
7746 several restriction apply.
7748 Splitting of jump instruction into sequence that over by another jump
7749 instruction is always valid, as compiler expect identical behavior of new
7750 jump.  When new sequence contains multiple jump instructions or new labels,
7751 more assistance is needed.  Splitter is required to create only unconditional
7752 jumps, or simple conditional jump instructions.  Additionally it must attach a
7753 @code{REG_BR_PROB} note to each conditional jump.  A global variable
7754 @code{split_branch_probability} holds the probability of the original branch in case
7755 it was a simple conditional jump, @minus{}1 otherwise.  To simplify
7756 recomputing of edge frequencies, the new sequence is required to have only
7757 forward jumps to the newly created labels.
7759 @findex define_insn_and_split
7760 For the common case where the pattern of a define_split exactly matches the
7761 pattern of a define_insn, use @code{define_insn_and_split}.  It looks like
7762 this:
7764 @smallexample
7765 (define_insn_and_split
7766   [@var{insn-pattern}]
7767   "@var{condition}"
7768   "@var{output-template}"
7769   "@var{split-condition}"
7770   [@var{new-insn-pattern-1}
7771    @var{new-insn-pattern-2}
7772    @dots{}]
7773   "@var{preparation-statements}"
7774   [@var{insn-attributes}])
7776 @end smallexample
7778 @var{insn-pattern}, @var{condition}, @var{output-template}, and
7779 @var{insn-attributes} are used as in @code{define_insn}.  The
7780 @var{new-insn-pattern} vector and the @var{preparation-statements} are used as
7781 in a @code{define_split}.  The @var{split-condition} is also used as in
7782 @code{define_split}, with the additional behavior that if the condition starts
7783 with @samp{&&}, the condition used for the split will be the constructed as a
7784 logical ``and'' of the split condition with the insn condition.  For example,
7785 from i386.md:
7787 @smallexample
7788 (define_insn_and_split "zero_extendhisi2_and"
7789   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
7790      (zero_extend:SI (match_operand:HI 1 "register_operand" "0")))
7791    (clobber (reg:CC 17))]
7792   "TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size"
7793   "#"
7794   "&& reload_completed"
7795   [(parallel [(set (match_dup 0)
7796                    (and:SI (match_dup 0) (const_int 65535)))
7797               (clobber (reg:CC 17))])]
7798   ""
7799   [(set_attr "type" "alu1")])
7801 @end smallexample
7803 In this case, the actual split condition will be
7804 @samp{TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size && reload_completed}.
7806 The @code{define_insn_and_split} construction provides exactly the same
7807 functionality as two separate @code{define_insn} and @code{define_split}
7808 patterns.  It exists for compactness, and as a maintenance tool to prevent
7809 having to ensure the two patterns' templates match.
7811 @end ifset
7812 @ifset INTERNALS
7813 @node Including Patterns
7814 @section Including Patterns in Machine Descriptions.
7815 @cindex insn includes
7817 @findex include
7818 The @code{include} pattern tells the compiler tools where to
7819 look for patterns that are in files other than in the file
7820 @file{.md}.  This is used only at build time and there is no preprocessing allowed.
7822 It looks like:
7824 @smallexample
7826 (include
7827   @var{pathname})
7828 @end smallexample
7830 For example:
7832 @smallexample
7834 (include "filestuff")
7836 @end smallexample
7838 Where @var{pathname} is a string that specifies the location of the file,
7839 specifies the include file to be in @file{gcc/config/target/filestuff}.  The
7840 directory @file{gcc/config/target} is regarded as the default directory.
7843 Machine descriptions may be split up into smaller more manageable subsections
7844 and placed into subdirectories.
7846 By specifying:
7848 @smallexample
7850 (include "BOGUS/filestuff")
7852 @end smallexample
7854 the include file is specified to be in @file{gcc/config/@var{target}/BOGUS/filestuff}.
7856 Specifying an absolute path for the include file such as;
7857 @smallexample
7859 (include "/u2/BOGUS/filestuff")
7861 @end smallexample
7862 is permitted but is not encouraged.
7864 @subsection RTL Generation Tool Options for Directory Search
7865 @cindex directory options .md
7866 @cindex options, directory search
7867 @cindex search options
7869 The @option{-I@var{dir}} option specifies directories to search for machine descriptions.
7870 For example:
7872 @smallexample
7874 genrecog -I/p1/abc/proc1 -I/p2/abcd/pro2 target.md
7876 @end smallexample
7879 Add the directory @var{dir} to the head of the list of directories to be
7880 searched for header files.  This can be used to override a system machine definition
7881 file, substituting your own version, since these directories are
7882 searched before the default machine description file directories.  If you use more than
7883 one @option{-I} option, the directories are scanned in left-to-right
7884 order; the standard default directory come after.
7887 @end ifset
7888 @ifset INTERNALS
7889 @node Peephole Definitions
7890 @section Machine-Specific Peephole Optimizers
7891 @cindex peephole optimizer definitions
7892 @cindex defining peephole optimizers
7894 In addition to instruction patterns the @file{md} file may contain
7895 definitions of machine-specific peephole optimizations.
7897 The combiner does not notice certain peephole optimizations when the data
7898 flow in the program does not suggest that it should try them.  For example,
7899 sometimes two consecutive insns related in purpose can be combined even
7900 though the second one does not appear to use a register computed in the
7901 first one.  A machine-specific peephole optimizer can detect such
7902 opportunities.
7904 There are two forms of peephole definitions that may be used.  The
7905 original @code{define_peephole} is run at assembly output time to
7906 match insns and substitute assembly text.  Use of @code{define_peephole}
7907 is deprecated.
7909 A newer @code{define_peephole2} matches insns and substitutes new
7910 insns.  The @code{peephole2} pass is run after register allocation
7911 but before scheduling, which may result in much better code for
7912 targets that do scheduling.
7914 @menu
7915 * define_peephole::     RTL to Text Peephole Optimizers
7916 * define_peephole2::    RTL to RTL Peephole Optimizers
7917 @end menu
7919 @end ifset
7920 @ifset INTERNALS
7921 @node define_peephole
7922 @subsection RTL to Text Peephole Optimizers
7923 @findex define_peephole
7925 @need 1000
7926 A definition looks like this:
7928 @smallexample
7929 (define_peephole
7930   [@var{insn-pattern-1}
7931    @var{insn-pattern-2}
7932    @dots{}]
7933   "@var{condition}"
7934   "@var{template}"
7935   "@var{optional-insn-attributes}")
7936 @end smallexample
7938 @noindent
7939 The last string operand may be omitted if you are not using any
7940 machine-specific information in this machine description.  If present,
7941 it must obey the same rules as in a @code{define_insn}.
7943 In this skeleton, @var{insn-pattern-1} and so on are patterns to match
7944 consecutive insns.  The optimization applies to a sequence of insns when
7945 @var{insn-pattern-1} matches the first one, @var{insn-pattern-2} matches
7946 the next, and so on.
7948 Each of the insns matched by a peephole must also match a
7949 @code{define_insn}.  Peepholes are checked only at the last stage just
7950 before code generation, and only optionally.  Therefore, any insn which
7951 would match a peephole but no @code{define_insn} will cause a crash in code
7952 generation in an unoptimized compilation, or at various optimization
7953 stages.
7955 The operands of the insns are matched with @code{match_operands},
7956 @code{match_operator}, and @code{match_dup}, as usual.  What is not
7957 usual is that the operand numbers apply to all the insn patterns in the
7958 definition.  So, you can check for identical operands in two insns by
7959 using @code{match_operand} in one insn and @code{match_dup} in the
7960 other.
7962 The operand constraints used in @code{match_operand} patterns do not have
7963 any direct effect on the applicability of the peephole, but they will
7964 be validated afterward, so make sure your constraints are general enough
7965 to apply whenever the peephole matches.  If the peephole matches
7966 but the constraints are not satisfied, the compiler will crash.
7968 It is safe to omit constraints in all the operands of the peephole; or
7969 you can write constraints which serve as a double-check on the criteria
7970 previously tested.
7972 Once a sequence of insns matches the patterns, the @var{condition} is
7973 checked.  This is a C expression which makes the final decision whether to
7974 perform the optimization (we do so if the expression is nonzero).  If
7975 @var{condition} is omitted (in other words, the string is empty) then the
7976 optimization is applied to every sequence of insns that matches the
7977 patterns.
7979 The defined peephole optimizations are applied after register allocation
7980 is complete.  Therefore, the peephole definition can check which
7981 operands have ended up in which kinds of registers, just by looking at
7982 the operands.
7984 @findex prev_active_insn
7985 The way to refer to the operands in @var{condition} is to write
7986 @code{operands[@var{i}]} for operand number @var{i} (as matched by
7987 @code{(match_operand @var{i} @dots{})}).  Use the variable @code{insn}
7988 to refer to the last of the insns being matched; use
7989 @code{prev_active_insn} to find the preceding insns.
7991 @findex dead_or_set_p
7992 When optimizing computations with intermediate results, you can use
7993 @var{condition} to match only when the intermediate results are not used
7994 elsewhere.  Use the C expression @code{dead_or_set_p (@var{insn},
7995 @var{op})}, where @var{insn} is the insn in which you expect the value
7996 to be used for the last time (from the value of @code{insn}, together
7997 with use of @code{prev_nonnote_insn}), and @var{op} is the intermediate
7998 value (from @code{operands[@var{i}]}).
8000 Applying the optimization means replacing the sequence of insns with one
8001 new insn.  The @var{template} controls ultimate output of assembler code
8002 for this combined insn.  It works exactly like the template of a
8003 @code{define_insn}.  Operand numbers in this template are the same ones
8004 used in matching the original sequence of insns.
8006 The result of a defined peephole optimizer does not need to match any of
8007 the insn patterns in the machine description; it does not even have an
8008 opportunity to match them.  The peephole optimizer definition itself serves
8009 as the insn pattern to control how the insn is output.
8011 Defined peephole optimizers are run as assembler code is being output,
8012 so the insns they produce are never combined or rearranged in any way.
8014 Here is an example, taken from the 68000 machine description:
8016 @smallexample
8017 (define_peephole
8018   [(set (reg:SI 15) (plus:SI (reg:SI 15) (const_int 4)))
8019    (set (match_operand:DF 0 "register_operand" "=f")
8020         (match_operand:DF 1 "register_operand" "ad"))]
8021   "FP_REG_P (operands[0]) && ! FP_REG_P (operands[1])"
8023   rtx xoperands[2];
8024   xoperands[1] = gen_rtx_REG (SImode, REGNO (operands[1]) + 1);
8025 #ifdef MOTOROLA
8026   output_asm_insn ("move.l %1,(sp)", xoperands);
8027   output_asm_insn ("move.l %1,-(sp)", operands);
8028   return "fmove.d (sp)+,%0";
8029 #else
8030   output_asm_insn ("movel %1,sp@@", xoperands);
8031   output_asm_insn ("movel %1,sp@@-", operands);
8032   return "fmoved sp@@+,%0";
8033 #endif
8035 @end smallexample
8037 @need 1000
8038 The effect of this optimization is to change
8040 @smallexample
8041 @group
8042 jbsr _foobar
8043 addql #4,sp
8044 movel d1,sp@@-
8045 movel d0,sp@@-
8046 fmoved sp@@+,fp0
8047 @end group
8048 @end smallexample
8050 @noindent
8051 into
8053 @smallexample
8054 @group
8055 jbsr _foobar
8056 movel d1,sp@@
8057 movel d0,sp@@-
8058 fmoved sp@@+,fp0
8059 @end group
8060 @end smallexample
8062 @ignore
8063 @findex CC_REVERSED
8064 If a peephole matches a sequence including one or more jump insns, you must
8065 take account of the flags such as @code{CC_REVERSED} which specify that the
8066 condition codes are represented in an unusual manner.  The compiler
8067 automatically alters any ordinary conditional jumps which occur in such
8068 situations, but the compiler cannot alter jumps which have been replaced by
8069 peephole optimizations.  So it is up to you to alter the assembler code
8070 that the peephole produces.  Supply C code to write the assembler output,
8071 and in this C code check the condition code status flags and change the
8072 assembler code as appropriate.
8073 @end ignore
8075 @var{insn-pattern-1} and so on look @emph{almost} like the second
8076 operand of @code{define_insn}.  There is one important difference: the
8077 second operand of @code{define_insn} consists of one or more RTX's
8078 enclosed in square brackets.  Usually, there is only one: then the same
8079 action can be written as an element of a @code{define_peephole}.  But
8080 when there are multiple actions in a @code{define_insn}, they are
8081 implicitly enclosed in a @code{parallel}.  Then you must explicitly
8082 write the @code{parallel}, and the square brackets within it, in the
8083 @code{define_peephole}.  Thus, if an insn pattern looks like this,
8085 @smallexample
8086 (define_insn "divmodsi4"
8087   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
8088         (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
8089                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
8090    (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
8091         (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))]
8092   "TARGET_68020"
8093   "divsl%.l %2,%3:%0")
8094 @end smallexample
8096 @noindent
8097 then the way to mention this insn in a peephole is as follows:
8099 @smallexample
8100 (define_peephole
8101   [@dots{}
8102    (parallel
8103     [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
8104           (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
8105                   (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
8106      (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
8107           (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))])
8108    @dots{}]
8109   @dots{})
8110 @end smallexample
8112 @end ifset
8113 @ifset INTERNALS
8114 @node define_peephole2
8115 @subsection RTL to RTL Peephole Optimizers
8116 @findex define_peephole2
8118 The @code{define_peephole2} definition tells the compiler how to
8119 substitute one sequence of instructions for another sequence,
8120 what additional scratch registers may be needed and what their
8121 lifetimes must be.
8123 @smallexample
8124 (define_peephole2
8125   [@var{insn-pattern-1}
8126    @var{insn-pattern-2}
8127    @dots{}]
8128   "@var{condition}"
8129   [@var{new-insn-pattern-1}
8130    @var{new-insn-pattern-2}
8131    @dots{}]
8132   "@var{preparation-statements}")
8133 @end smallexample
8135 The definition is almost identical to @code{define_split}
8136 (@pxref{Insn Splitting}) except that the pattern to match is not a
8137 single instruction, but a sequence of instructions.
8139 It is possible to request additional scratch registers for use in the
8140 output template.  If appropriate registers are not free, the pattern
8141 will simply not match.
8143 @findex match_scratch
8144 @findex match_dup
8145 Scratch registers are requested with a @code{match_scratch} pattern at
8146 the top level of the input pattern.  The allocated register (initially) will
8147 be dead at the point requested within the original sequence.  If the scratch
8148 is used at more than a single point, a @code{match_dup} pattern at the
8149 top level of the input pattern marks the last position in the input sequence
8150 at which the register must be available.
8152 Here is an example from the IA-32 machine description:
8154 @smallexample
8155 (define_peephole2
8156   [(match_scratch:SI 2 "r")
8157    (parallel [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
8158                    (match_operator:SI 3 "arith_or_logical_operator"
8159                      [(match_dup 0)
8160                       (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")]))
8161               (clobber (reg:CC 17))])]
8162   "! optimize_size && ! TARGET_READ_MODIFY"
8163   [(set (match_dup 2) (match_dup 1))
8164    (parallel [(set (match_dup 0)
8165                    (match_op_dup 3 [(match_dup 0) (match_dup 2)]))
8166               (clobber (reg:CC 17))])]
8167   "")
8168 @end smallexample
8170 @noindent
8171 This pattern tries to split a load from its use in the hopes that we'll be
8172 able to schedule around the memory load latency.  It allocates a single
8173 @code{SImode} register of class @code{GENERAL_REGS} (@code{"r"}) that needs
8174 to be live only at the point just before the arithmetic.
8176 A real example requiring extended scratch lifetimes is harder to come by,
8177 so here's a silly made-up example:
8179 @smallexample
8180 (define_peephole2
8181   [(match_scratch:SI 4 "r")
8182    (set (match_operand:SI 0 "" "") (match_operand:SI 1 "" ""))
8183    (set (match_operand:SI 2 "" "") (match_dup 1))
8184    (match_dup 4)
8185    (set (match_operand:SI 3 "" "") (match_dup 1))]
8186   "/* @r{determine 1 does not overlap 0 and 2} */"
8187   [(set (match_dup 4) (match_dup 1))
8188    (set (match_dup 0) (match_dup 4))
8189    (set (match_dup 2) (match_dup 4))
8190    (set (match_dup 3) (match_dup 4))]
8191   "")
8192 @end smallexample
8194 @noindent
8195 If we had not added the @code{(match_dup 4)} in the middle of the input
8196 sequence, it might have been the case that the register we chose at the
8197 beginning of the sequence is killed by the first or second @code{set}.
8199 @end ifset
8200 @ifset INTERNALS
8201 @node Insn Attributes
8202 @section Instruction Attributes
8203 @cindex insn attributes
8204 @cindex instruction attributes
8206 In addition to describing the instruction supported by the target machine,
8207 the @file{md} file also defines a group of @dfn{attributes} and a set of
8208 values for each.  Every generated insn is assigned a value for each attribute.
8209 One possible attribute would be the effect that the insn has on the machine's
8210 condition code.  This attribute can then be used by @code{NOTICE_UPDATE_CC}
8211 to track the condition codes.
8213 @menu
8214 * Defining Attributes:: Specifying attributes and their values.
8215 * Expressions::         Valid expressions for attribute values.
8216 * Tagging Insns::       Assigning attribute values to insns.
8217 * Attr Example::        An example of assigning attributes.
8218 * Insn Lengths::        Computing the length of insns.
8219 * Constant Attributes:: Defining attributes that are constant.
8220 * Mnemonic Attribute::  Obtain the instruction mnemonic as attribute value.
8221 * Delay Slots::         Defining delay slots required for a machine.
8222 * Processor pipeline description:: Specifying information for insn scheduling.
8223 @end menu
8225 @end ifset
8226 @ifset INTERNALS
8227 @node Defining Attributes
8228 @subsection Defining Attributes and their Values
8229 @cindex defining attributes and their values
8230 @cindex attributes, defining
8232 @findex define_attr
8233 The @code{define_attr} expression is used to define each attribute required
8234 by the target machine.  It looks like:
8236 @smallexample
8237 (define_attr @var{name} @var{list-of-values} @var{default})
8238 @end smallexample
8240 @var{name} is a string specifying the name of the attribute being
8241 defined.  Some attributes are used in a special way by the rest of the
8242 compiler. The @code{enabled} attribute can be used to conditionally
8243 enable or disable insn alternatives (@pxref{Disable Insn
8244 Alternatives}). The @code{predicable} attribute, together with a
8245 suitable @code{define_cond_exec} (@pxref{Conditional Execution}), can
8246 be used to automatically generate conditional variants of instruction
8247 patterns. The @code{mnemonic} attribute can be used to check for the
8248 instruction mnemonic (@pxref{Mnemonic Attribute}).  The compiler
8249 internally uses the names @code{ce_enabled} and @code{nonce_enabled},
8250 so they should not be used elsewhere as alternative names.
8252 @var{list-of-values} is either a string that specifies a comma-separated
8253 list of values that can be assigned to the attribute, or a null string to
8254 indicate that the attribute takes numeric values.
8256 @var{default} is an attribute expression that gives the value of this
8257 attribute for insns that match patterns whose definition does not include
8258 an explicit value for this attribute.  @xref{Attr Example}, for more
8259 information on the handling of defaults.  @xref{Constant Attributes},
8260 for information on attributes that do not depend on any particular insn.
8262 @findex insn-attr.h
8263 For each defined attribute, a number of definitions are written to the
8264 @file{insn-attr.h} file.  For cases where an explicit set of values is
8265 specified for an attribute, the following are defined:
8267 @itemize @bullet
8268 @item
8269 A @samp{#define} is written for the symbol @samp{HAVE_ATTR_@var{name}}.
8271 @item
8272 An enumerated class is defined for @samp{attr_@var{name}} with
8273 elements of the form @samp{@var{upper-name}_@var{upper-value}} where
8274 the attribute name and value are first converted to uppercase.
8276 @item
8277 A function @samp{get_attr_@var{name}} is defined that is passed an insn and
8278 returns the attribute value for that insn.
8279 @end itemize
8281 For example, if the following is present in the @file{md} file:
8283 @smallexample
8284 (define_attr "type" "branch,fp,load,store,arith" @dots{})
8285 @end smallexample
8287 @noindent
8288 the following lines will be written to the file @file{insn-attr.h}.
8290 @smallexample
8291 #define HAVE_ATTR_type 1
8292 enum attr_type @{TYPE_BRANCH, TYPE_FP, TYPE_LOAD,
8293                  TYPE_STORE, TYPE_ARITH@};
8294 extern enum attr_type get_attr_type ();
8295 @end smallexample
8297 If the attribute takes numeric values, no @code{enum} type will be
8298 defined and the function to obtain the attribute's value will return
8299 @code{int}.
8301 There are attributes which are tied to a specific meaning.  These
8302 attributes are not free to use for other purposes:
8304 @table @code
8305 @item length
8306 The @code{length} attribute is used to calculate the length of emitted
8307 code chunks.  This is especially important when verifying branch
8308 distances. @xref{Insn Lengths}.
8310 @item enabled
8311 The @code{enabled} attribute can be defined to prevent certain
8312 alternatives of an insn definition from being used during code
8313 generation. @xref{Disable Insn Alternatives}.
8315 @item mnemonic
8316 The @code{mnemonic} attribute can be defined to implement instruction
8317 specific checks in e.g. the pipeline description.
8318 @xref{Mnemonic Attribute}.
8319 @end table
8321 For each of these special attributes, the corresponding
8322 @samp{HAVE_ATTR_@var{name}} @samp{#define} is also written when the
8323 attribute is not defined; in that case, it is defined as @samp{0}.
8325 @findex define_enum_attr
8326 @anchor{define_enum_attr}
8327 Another way of defining an attribute is to use:
8329 @smallexample
8330 (define_enum_attr "@var{attr}" "@var{enum}" @var{default})
8331 @end smallexample
8333 This works in just the same way as @code{define_attr}, except that
8334 the list of values is taken from a separate enumeration called
8335 @var{enum} (@pxref{define_enum}).  This form allows you to use
8336 the same list of values for several attributes without having to
8337 repeat the list each time.  For example:
8339 @smallexample
8340 (define_enum "processor" [
8341   model_a
8342   model_b
8343   @dots{}
8345 (define_enum_attr "arch" "processor"
8346   (const (symbol_ref "target_arch")))
8347 (define_enum_attr "tune" "processor"
8348   (const (symbol_ref "target_tune")))
8349 @end smallexample
8351 defines the same attributes as:
8353 @smallexample
8354 (define_attr "arch" "model_a,model_b,@dots{}"
8355   (const (symbol_ref "target_arch")))
8356 (define_attr "tune" "model_a,model_b,@dots{}"
8357   (const (symbol_ref "target_tune")))
8358 @end smallexample
8360 but without duplicating the processor list.  The second example defines two
8361 separate C enums (@code{attr_arch} and @code{attr_tune}) whereas the first
8362 defines a single C enum (@code{processor}).
8363 @end ifset
8364 @ifset INTERNALS
8365 @node Expressions
8366 @subsection Attribute Expressions
8367 @cindex attribute expressions
8369 RTL expressions used to define attributes use the codes described above
8370 plus a few specific to attribute definitions, to be discussed below.
8371 Attribute value expressions must have one of the following forms:
8373 @table @code
8374 @cindex @code{const_int} and attributes
8375 @item (const_int @var{i})
8376 The integer @var{i} specifies the value of a numeric attribute.  @var{i}
8377 must be non-negative.
8379 The value of a numeric attribute can be specified either with a
8380 @code{const_int}, or as an integer represented as a string in
8381 @code{const_string}, @code{eq_attr} (see below), @code{attr},
8382 @code{symbol_ref}, simple arithmetic expressions, and @code{set_attr}
8383 overrides on specific instructions (@pxref{Tagging Insns}).
8385 @cindex @code{const_string} and attributes
8386 @item (const_string @var{value})
8387 The string @var{value} specifies a constant attribute value.
8388 If @var{value} is specified as @samp{"*"}, it means that the default value of
8389 the attribute is to be used for the insn containing this expression.
8390 @samp{"*"} obviously cannot be used in the @var{default} expression
8391 of a @code{define_attr}.
8393 If the attribute whose value is being specified is numeric, @var{value}
8394 must be a string containing a non-negative integer (normally
8395 @code{const_int} would be used in this case).  Otherwise, it must
8396 contain one of the valid values for the attribute.
8398 @cindex @code{if_then_else} and attributes
8399 @item (if_then_else @var{test} @var{true-value} @var{false-value})
8400 @var{test} specifies an attribute test, whose format is defined below.
8401 The value of this expression is @var{true-value} if @var{test} is true,
8402 otherwise it is @var{false-value}.
8404 @cindex @code{cond} and attributes
8405 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @dots{}] @var{default})
8406 The first operand of this expression is a vector containing an even
8407 number of expressions and consisting of pairs of @var{test} and @var{value}
8408 expressions.  The value of the @code{cond} expression is that of the
8409 @var{value} corresponding to the first true @var{test} expression.  If
8410 none of the @var{test} expressions are true, the value of the @code{cond}
8411 expression is that of the @var{default} expression.
8412 @end table
8414 @var{test} expressions can have one of the following forms:
8416 @table @code
8417 @cindex @code{const_int} and attribute tests
8418 @item (const_int @var{i})
8419 This test is true if @var{i} is nonzero and false otherwise.
8421 @cindex @code{not} and attributes
8422 @cindex @code{ior} and attributes
8423 @cindex @code{and} and attributes
8424 @item (not @var{test})
8425 @itemx (ior @var{test1} @var{test2})
8426 @itemx (and @var{test1} @var{test2})
8427 These tests are true if the indicated logical function is true.
8429 @cindex @code{match_operand} and attributes
8430 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{pred} @var{constraints})
8431 This test is true if operand @var{n} of the insn whose attribute value
8432 is being determined has mode @var{m} (this part of the test is ignored
8433 if @var{m} is @code{VOIDmode}) and the function specified by the string
8434 @var{pred} returns a nonzero value when passed operand @var{n} and mode
8435 @var{m} (this part of the test is ignored if @var{pred} is the null
8436 string).
8438 The @var{constraints} operand is ignored and should be the null string.
8440 @cindex @code{match_test} and attributes
8441 @item (match_test @var{c-expr})
8442 The test is true if C expression @var{c-expr} is true.  In non-constant
8443 attributes, @var{c-expr} has access to the following variables:
8445 @table @var
8446 @item insn
8447 The rtl instruction under test.
8448 @item which_alternative
8449 The @code{define_insn} alternative that @var{insn} matches.
8450 @xref{Output Statement}.
8451 @item operands
8452 An array of @var{insn}'s rtl operands.
8453 @end table
8455 @var{c-expr} behaves like the condition in a C @code{if} statement,
8456 so there is no need to explicitly convert the expression into a boolean
8457 0 or 1 value.  For example, the following two tests are equivalent:
8459 @smallexample
8460 (match_test "x & 2")
8461 (match_test "(x & 2) != 0")
8462 @end smallexample
8464 @cindex @code{le} and attributes
8465 @cindex @code{leu} and attributes
8466 @cindex @code{lt} and attributes
8467 @cindex @code{gt} and attributes
8468 @cindex @code{gtu} and attributes
8469 @cindex @code{ge} and attributes
8470 @cindex @code{geu} and attributes
8471 @cindex @code{ne} and attributes
8472 @cindex @code{eq} and attributes
8473 @cindex @code{plus} and attributes
8474 @cindex @code{minus} and attributes
8475 @cindex @code{mult} and attributes
8476 @cindex @code{div} and attributes
8477 @cindex @code{mod} and attributes
8478 @cindex @code{abs} and attributes
8479 @cindex @code{neg} and attributes
8480 @cindex @code{ashift} and attributes
8481 @cindex @code{lshiftrt} and attributes
8482 @cindex @code{ashiftrt} and attributes
8483 @item (le @var{arith1} @var{arith2})
8484 @itemx (leu @var{arith1} @var{arith2})
8485 @itemx (lt @var{arith1} @var{arith2})
8486 @itemx (ltu @var{arith1} @var{arith2})
8487 @itemx (gt @var{arith1} @var{arith2})
8488 @itemx (gtu @var{arith1} @var{arith2})
8489 @itemx (ge @var{arith1} @var{arith2})
8490 @itemx (geu @var{arith1} @var{arith2})
8491 @itemx (ne @var{arith1} @var{arith2})
8492 @itemx (eq @var{arith1} @var{arith2})
8493 These tests are true if the indicated comparison of the two arithmetic
8494 expressions is true.  Arithmetic expressions are formed with
8495 @code{plus}, @code{minus}, @code{mult}, @code{div}, @code{mod},
8496 @code{abs}, @code{neg}, @code{and}, @code{ior}, @code{xor}, @code{not},
8497 @code{ashift}, @code{lshiftrt}, and @code{ashiftrt} expressions.
8499 @findex get_attr
8500 @code{const_int} and @code{symbol_ref} are always valid terms (@pxref{Insn
8501 Lengths},for additional forms).  @code{symbol_ref} is a string
8502 denoting a C expression that yields an @code{int} when evaluated by the
8503 @samp{get_attr_@dots{}} routine.  It should normally be a global
8504 variable.
8506 @findex eq_attr
8507 @item (eq_attr @var{name} @var{value})
8508 @var{name} is a string specifying the name of an attribute.
8510 @var{value} is a string that is either a valid value for attribute
8511 @var{name}, a comma-separated list of values, or @samp{!} followed by a
8512 value or list.  If @var{value} does not begin with a @samp{!}, this
8513 test is true if the value of the @var{name} attribute of the current
8514 insn is in the list specified by @var{value}.  If @var{value} begins
8515 with a @samp{!}, this test is true if the attribute's value is
8516 @emph{not} in the specified list.
8518 For example,
8520 @smallexample
8521 (eq_attr "type" "load,store")
8522 @end smallexample
8524 @noindent
8525 is equivalent to
8527 @smallexample
8528 (ior (eq_attr "type" "load") (eq_attr "type" "store"))
8529 @end smallexample
8531 If @var{name} specifies an attribute of @samp{alternative}, it refers to the
8532 value of the compiler variable @code{which_alternative}
8533 (@pxref{Output Statement}) and the values must be small integers.  For
8534 example,
8536 @smallexample
8537 (eq_attr "alternative" "2,3")
8538 @end smallexample
8540 @noindent
8541 is equivalent to
8543 @smallexample
8544 (ior (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 2))
8545      (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 3)))
8546 @end smallexample
8548 Note that, for most attributes, an @code{eq_attr} test is simplified in cases
8549 where the value of the attribute being tested is known for all insns matching
8550 a particular pattern.  This is by far the most common case.
8552 @findex attr_flag
8553 @item (attr_flag @var{name})
8554 The value of an @code{attr_flag} expression is true if the flag
8555 specified by @var{name} is true for the @code{insn} currently being
8556 scheduled.
8558 @var{name} is a string specifying one of a fixed set of flags to test.
8559 Test the flags @code{forward} and @code{backward} to determine the
8560 direction of a conditional branch.
8562 This example describes a conditional branch delay slot which
8563 can be nullified for forward branches that are taken (annul-true) or
8564 for backward branches which are not taken (annul-false).
8566 @smallexample
8567 (define_delay (eq_attr "type" "cbranch")
8568   [(eq_attr "in_branch_delay" "true")
8569    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
8570         (attr_flag "forward"))
8571    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
8572         (attr_flag "backward"))])
8573 @end smallexample
8575 The @code{forward} and @code{backward} flags are false if the current
8576 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
8578 @code{attr_flag} is only used during delay slot scheduling and has no
8579 meaning to other passes of the compiler.
8581 @findex attr
8582 @item (attr @var{name})
8583 The value of another attribute is returned.  This is most useful
8584 for numeric attributes, as @code{eq_attr} and @code{attr_flag}
8585 produce more efficient code for non-numeric attributes.
8586 @end table
8588 @end ifset
8589 @ifset INTERNALS
8590 @node Tagging Insns
8591 @subsection Assigning Attribute Values to Insns
8592 @cindex tagging insns
8593 @cindex assigning attribute values to insns
8595 The value assigned to an attribute of an insn is primarily determined by
8596 which pattern is matched by that insn (or which @code{define_peephole}
8597 generated it).  Every @code{define_insn} and @code{define_peephole} can
8598 have an optional last argument to specify the values of attributes for
8599 matching insns.  The value of any attribute not specified in a particular
8600 insn is set to the default value for that attribute, as specified in its
8601 @code{define_attr}.  Extensive use of default values for attributes
8602 permits the specification of the values for only one or two attributes
8603 in the definition of most insn patterns, as seen in the example in the
8604 next section.
8606 The optional last argument of @code{define_insn} and
8607 @code{define_peephole} is a vector of expressions, each of which defines
8608 the value for a single attribute.  The most general way of assigning an
8609 attribute's value is to use a @code{set} expression whose first operand is an
8610 @code{attr} expression giving the name of the attribute being set.  The
8611 second operand of the @code{set} is an attribute expression
8612 (@pxref{Expressions}) giving the value of the attribute.
8614 When the attribute value depends on the @samp{alternative} attribute
8615 (i.e., which is the applicable alternative in the constraint of the
8616 insn), the @code{set_attr_alternative} expression can be used.  It
8617 allows the specification of a vector of attribute expressions, one for
8618 each alternative.
8620 @findex set_attr
8621 When the generality of arbitrary attribute expressions is not required,
8622 the simpler @code{set_attr} expression can be used, which allows
8623 specifying a string giving either a single attribute value or a list
8624 of attribute values, one for each alternative.
8626 The form of each of the above specifications is shown below.  In each case,
8627 @var{name} is a string specifying the attribute to be set.
8629 @table @code
8630 @item (set_attr @var{name} @var{value-string})
8631 @var{value-string} is either a string giving the desired attribute value,
8632 or a string containing a comma-separated list giving the values for
8633 succeeding alternatives.  The number of elements must match the number
8634 of alternatives in the constraint of the insn pattern.
8636 Note that it may be useful to specify @samp{*} for some alternative, in
8637 which case the attribute will assume its default value for insns matching
8638 that alternative.
8640 @findex set_attr_alternative
8641 @item (set_attr_alternative @var{name} [@var{value1} @var{value2} @dots{}])
8642 Depending on the alternative of the insn, the value will be one of the
8643 specified values.  This is a shorthand for using a @code{cond} with
8644 tests on the @samp{alternative} attribute.
8646 @findex attr
8647 @item (set (attr @var{name}) @var{value})
8648 The first operand of this @code{set} must be the special RTL expression
8649 @code{attr}, whose sole operand is a string giving the name of the
8650 attribute being set.  @var{value} is the value of the attribute.
8651 @end table
8653 The following shows three different ways of representing the same
8654 attribute value specification:
8656 @smallexample
8657 (set_attr "type" "load,store,arith")
8659 (set_attr_alternative "type"
8660                       [(const_string "load") (const_string "store")
8661                        (const_string "arith")])
8663 (set (attr "type")
8664      (cond [(eq_attr "alternative" "1") (const_string "load")
8665             (eq_attr "alternative" "2") (const_string "store")]
8666            (const_string "arith")))
8667 @end smallexample
8669 @need 1000
8670 @findex define_asm_attributes
8671 The @code{define_asm_attributes} expression provides a mechanism to
8672 specify the attributes assigned to insns produced from an @code{asm}
8673 statement.  It has the form:
8675 @smallexample
8676 (define_asm_attributes [@var{attr-sets}])
8677 @end smallexample
8679 @noindent
8680 where @var{attr-sets} is specified the same as for both the
8681 @code{define_insn} and the @code{define_peephole} expressions.
8683 These values will typically be the ``worst case'' attribute values.  For
8684 example, they might indicate that the condition code will be clobbered.
8686 A specification for a @code{length} attribute is handled specially.  The
8687 way to compute the length of an @code{asm} insn is to multiply the
8688 length specified in the expression @code{define_asm_attributes} by the
8689 number of machine instructions specified in the @code{asm} statement,
8690 determined by counting the number of semicolons and newlines in the
8691 string.  Therefore, the value of the @code{length} attribute specified
8692 in a @code{define_asm_attributes} should be the maximum possible length
8693 of a single machine instruction.
8695 @end ifset
8696 @ifset INTERNALS
8697 @node Attr Example
8698 @subsection Example of Attribute Specifications
8699 @cindex attribute specifications example
8700 @cindex attribute specifications
8702 The judicious use of defaulting is important in the efficient use of
8703 insn attributes.  Typically, insns are divided into @dfn{types} and an
8704 attribute, customarily called @code{type}, is used to represent this
8705 value.  This attribute is normally used only to define the default value
8706 for other attributes.  An example will clarify this usage.
8708 Assume we have a RISC machine with a condition code and in which only
8709 full-word operations are performed in registers.  Let us assume that we
8710 can divide all insns into loads, stores, (integer) arithmetic
8711 operations, floating point operations, and branches.
8713 Here we will concern ourselves with determining the effect of an insn on
8714 the condition code and will limit ourselves to the following possible
8715 effects:  The condition code can be set unpredictably (clobbered), not
8716 be changed, be set to agree with the results of the operation, or only
8717 changed if the item previously set into the condition code has been
8718 modified.
8720 Here is part of a sample @file{md} file for such a machine:
8722 @smallexample
8723 (define_attr "type" "load,store,arith,fp,branch" (const_string "arith"))
8725 (define_attr "cc" "clobber,unchanged,set,change0"
8726              (cond [(eq_attr "type" "load")
8727                         (const_string "change0")
8728                     (eq_attr "type" "store,branch")
8729                         (const_string "unchanged")
8730                     (eq_attr "type" "arith")
8731                         (if_then_else (match_operand:SI 0 "" "")
8732                                       (const_string "set")
8733                                       (const_string "clobber"))]
8734                    (const_string "clobber")))
8736 (define_insn ""
8737   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,r,m")
8738         (match_operand:SI 1 "general_operand" "r,m,r"))]
8739   ""
8740   "@@
8741    move %0,%1
8742    load %0,%1
8743    store %0,%1"
8744   [(set_attr "type" "arith,load,store")])
8745 @end smallexample
8747 Note that we assume in the above example that arithmetic operations
8748 performed on quantities smaller than a machine word clobber the condition
8749 code since they will set the condition code to a value corresponding to the
8750 full-word result.
8752 @end ifset
8753 @ifset INTERNALS
8754 @node Insn Lengths
8755 @subsection Computing the Length of an Insn
8756 @cindex insn lengths, computing
8757 @cindex computing the length of an insn
8759 For many machines, multiple types of branch instructions are provided, each
8760 for different length branch displacements.  In most cases, the assembler
8761 will choose the correct instruction to use.  However, when the assembler
8762 cannot do so, GCC can when a special attribute, the @code{length}
8763 attribute, is defined.  This attribute must be defined to have numeric
8764 values by specifying a null string in its @code{define_attr}.
8766 In the case of the @code{length} attribute, two additional forms of
8767 arithmetic terms are allowed in test expressions:
8769 @table @code
8770 @cindex @code{match_dup} and attributes
8771 @item (match_dup @var{n})
8772 This refers to the address of operand @var{n} of the current insn, which
8773 must be a @code{label_ref}.
8775 @cindex @code{pc} and attributes
8776 @item (pc)
8777 For non-branch instructions and backward branch instructions, this refers
8778 to the address of the current insn.  But for forward branch instructions,
8779 this refers to the address of the next insn, because the length of the
8780 current insn is to be computed.
8781 @end table
8783 @cindex @code{addr_vec}, length of
8784 @cindex @code{addr_diff_vec}, length of
8785 For normal insns, the length will be determined by value of the
8786 @code{length} attribute.  In the case of @code{addr_vec} and
8787 @code{addr_diff_vec} insn patterns, the length is computed as
8788 the number of vectors multiplied by the size of each vector.
8790 Lengths are measured in addressable storage units (bytes).
8792 Note that it is possible to call functions via the @code{symbol_ref}
8793 mechanism to compute the length of an insn.  However, if you use this
8794 mechanism you must provide dummy clauses to express the maximum length
8795 without using the function call.  You can an example of this in the
8796 @code{pa} machine description for the @code{call_symref} pattern.
8798 The following macros can be used to refine the length computation:
8800 @table @code
8801 @findex ADJUST_INSN_LENGTH
8802 @item ADJUST_INSN_LENGTH (@var{insn}, @var{length})
8803 If defined, modifies the length assigned to instruction @var{insn} as a
8804 function of the context in which it is used.  @var{length} is an lvalue
8805 that contains the initially computed length of the insn and should be
8806 updated with the correct length of the insn.
8808 This macro will normally not be required.  A case in which it is
8809 required is the ROMP@.  On this machine, the size of an @code{addr_vec}
8810 insn must be increased by two to compensate for the fact that alignment
8811 may be required.
8812 @end table
8814 @findex get_attr_length
8815 The routine that returns @code{get_attr_length} (the value of the
8816 @code{length} attribute) can be used by the output routine to
8817 determine the form of the branch instruction to be written, as the
8818 example below illustrates.
8820 As an example of the specification of variable-length branches, consider
8821 the IBM 360.  If we adopt the convention that a register will be set to
8822 the starting address of a function, we can jump to labels within 4k of
8823 the start using a four-byte instruction.  Otherwise, we need a six-byte
8824 sequence to load the address from memory and then branch to it.
8826 On such a machine, a pattern for a branch instruction might be specified
8827 as follows:
8829 @smallexample
8830 (define_insn "jump"
8831   [(set (pc)
8832         (label_ref (match_operand 0 "" "")))]
8833   ""
8835    return (get_attr_length (insn) == 4
8836            ? "b %l0" : "l r15,=a(%l0); br r15");
8838   [(set (attr "length")
8839         (if_then_else (lt (match_dup 0) (const_int 4096))
8840                       (const_int 4)
8841                       (const_int 6)))])
8842 @end smallexample
8844 @end ifset
8845 @ifset INTERNALS
8846 @node Constant Attributes
8847 @subsection Constant Attributes
8848 @cindex constant attributes
8850 A special form of @code{define_attr}, where the expression for the
8851 default value is a @code{const} expression, indicates an attribute that
8852 is constant for a given run of the compiler.  Constant attributes may be
8853 used to specify which variety of processor is used.  For example,
8855 @smallexample
8856 (define_attr "cpu" "m88100,m88110,m88000"
8857  (const
8858   (cond [(symbol_ref "TARGET_88100") (const_string "m88100")
8859          (symbol_ref "TARGET_88110") (const_string "m88110")]
8860         (const_string "m88000"))))
8862 (define_attr "memory" "fast,slow"
8863  (const
8864   (if_then_else (symbol_ref "TARGET_FAST_MEM")
8865                 (const_string "fast")
8866                 (const_string "slow"))))
8867 @end smallexample
8869 The routine generated for constant attributes has no parameters as it
8870 does not depend on any particular insn.  RTL expressions used to define
8871 the value of a constant attribute may use the @code{symbol_ref} form,
8872 but may not use either the @code{match_operand} form or @code{eq_attr}
8873 forms involving insn attributes.
8875 @end ifset
8876 @ifset INTERNALS
8877 @node Mnemonic Attribute
8878 @subsection Mnemonic Attribute
8879 @cindex mnemonic attribute
8881 The @code{mnemonic} attribute is a string type attribute holding the
8882 instruction mnemonic for an insn alternative.  The attribute values
8883 will automatically be generated by the machine description parser if
8884 there is an attribute definition in the md file:
8886 @smallexample
8887 (define_attr "mnemonic" "unknown" (const_string "unknown"))
8888 @end smallexample
8890 The default value can be freely chosen as long as it does not collide
8891 with any of the instruction mnemonics.  This value will be used
8892 whenever the machine description parser is not able to determine the
8893 mnemonic string.  This might be the case for output templates
8894 containing more than a single instruction as in
8895 @code{"mvcle\t%0,%1,0\;jo\t.-4"}.
8897 The @code{mnemonic} attribute set is not generated automatically if the
8898 instruction string is generated via C code.
8900 An existing @code{mnemonic} attribute set in an insn definition will not
8901 be overriden by the md file parser.  That way it is possible to
8902 manually set the instruction mnemonics for the cases where the md file
8903 parser fails to determine it automatically.
8905 The @code{mnemonic} attribute is useful for dealing with instruction
8906 specific properties in the pipeline description without defining
8907 additional insn attributes.
8909 @smallexample
8910 (define_attr "ooo_expanded" ""
8911   (cond [(eq_attr "mnemonic" "dlr,dsgr,d,dsgf,stam,dsgfr,dlgr")
8912          (const_int 1)]
8913         (const_int 0)))
8914 @end smallexample
8916 @end ifset
8917 @ifset INTERNALS
8918 @node Delay Slots
8919 @subsection Delay Slot Scheduling
8920 @cindex delay slots, defining
8922 The insn attribute mechanism can be used to specify the requirements for
8923 delay slots, if any, on a target machine.  An instruction is said to
8924 require a @dfn{delay slot} if some instructions that are physically
8925 after the instruction are executed as if they were located before it.
8926 Classic examples are branch and call instructions, which often execute
8927 the following instruction before the branch or call is performed.
8929 On some machines, conditional branch instructions can optionally
8930 @dfn{annul} instructions in the delay slot.  This means that the
8931 instruction will not be executed for certain branch outcomes.  Both
8932 instructions that annul if the branch is true and instructions that
8933 annul if the branch is false are supported.
8935 Delay slot scheduling differs from instruction scheduling in that
8936 determining whether an instruction needs a delay slot is dependent only
8937 on the type of instruction being generated, not on data flow between the
8938 instructions.  See the next section for a discussion of data-dependent
8939 instruction scheduling.
8941 @findex define_delay
8942 The requirement of an insn needing one or more delay slots is indicated
8943 via the @code{define_delay} expression.  It has the following form:
8945 @smallexample
8946 (define_delay @var{test}
8947               [@var{delay-1} @var{annul-true-1} @var{annul-false-1}
8948                @var{delay-2} @var{annul-true-2} @var{annul-false-2}
8949                @dots{}])
8950 @end smallexample
8952 @var{test} is an attribute test that indicates whether this
8953 @code{define_delay} applies to a particular insn.  If so, the number of
8954 required delay slots is determined by the length of the vector specified
8955 as the second argument.  An insn placed in delay slot @var{n} must
8956 satisfy attribute test @var{delay-n}.  @var{annul-true-n} is an
8957 attribute test that specifies which insns may be annulled if the branch
8958 is true.  Similarly, @var{annul-false-n} specifies which insns in the
8959 delay slot may be annulled if the branch is false.  If annulling is not
8960 supported for that delay slot, @code{(nil)} should be coded.
8962 For example, in the common case where branch and call insns require
8963 a single delay slot, which may contain any insn other than a branch or
8964 call, the following would be placed in the @file{md} file:
8966 @smallexample
8967 (define_delay (eq_attr "type" "branch,call")
8968               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
8969 @end smallexample
8971 Multiple @code{define_delay} expressions may be specified.  In this
8972 case, each such expression specifies different delay slot requirements
8973 and there must be no insn for which tests in two @code{define_delay}
8974 expressions are both true.
8976 For example, if we have a machine that requires one delay slot for branches
8977 but two for calls,  no delay slot can contain a branch or call insn,
8978 and any valid insn in the delay slot for the branch can be annulled if the
8979 branch is true, we might represent this as follows:
8981 @smallexample
8982 (define_delay (eq_attr "type" "branch")
8983    [(eq_attr "type" "!branch,call")
8984     (eq_attr "type" "!branch,call")
8985     (nil)])
8987 (define_delay (eq_attr "type" "call")
8988               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)
8989                (eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
8990 @end smallexample
8991 @c the above is *still* too long.  --mew 4feb93
8993 @end ifset
8994 @ifset INTERNALS
8995 @node Processor pipeline description
8996 @subsection Specifying processor pipeline description
8997 @cindex processor pipeline description
8998 @cindex processor functional units
8999 @cindex instruction latency time
9000 @cindex interlock delays
9001 @cindex data dependence delays
9002 @cindex reservation delays
9003 @cindex pipeline hazard recognizer
9004 @cindex automaton based pipeline description
9005 @cindex regular expressions
9006 @cindex deterministic finite state automaton
9007 @cindex automaton based scheduler
9008 @cindex RISC
9009 @cindex VLIW
9011 To achieve better performance, most modern processors
9012 (super-pipelined, superscalar @acronym{RISC}, and @acronym{VLIW}
9013 processors) have many @dfn{functional units} on which several
9014 instructions can be executed simultaneously.  An instruction starts
9015 execution if its issue conditions are satisfied.  If not, the
9016 instruction is stalled until its conditions are satisfied.  Such
9017 @dfn{interlock (pipeline) delay} causes interruption of the fetching
9018 of successor instructions (or demands nop instructions, e.g.@: for some
9019 MIPS processors).
9021 There are two major kinds of interlock delays in modern processors.
9022 The first one is a data dependence delay determining @dfn{instruction
9023 latency time}.  The instruction execution is not started until all
9024 source data have been evaluated by prior instructions (there are more
9025 complex cases when the instruction execution starts even when the data
9026 are not available but will be ready in given time after the
9027 instruction execution start).  Taking the data dependence delays into
9028 account is simple.  The data dependence (true, output, and
9029 anti-dependence) delay between two instructions is given by a
9030 constant.  In most cases this approach is adequate.  The second kind
9031 of interlock delays is a reservation delay.  The reservation delay
9032 means that two instructions under execution will be in need of shared
9033 processors resources, i.e.@: buses, internal registers, and/or
9034 functional units, which are reserved for some time.  Taking this kind
9035 of delay into account is complex especially for modern @acronym{RISC}
9036 processors.
9038 The task of exploiting more processor parallelism is solved by an
9039 instruction scheduler.  For a better solution to this problem, the
9040 instruction scheduler has to have an adequate description of the
9041 processor parallelism (or @dfn{pipeline description}).  GCC
9042 machine descriptions describe processor parallelism and functional
9043 unit reservations for groups of instructions with the aid of
9044 @dfn{regular expressions}.
9046 The GCC instruction scheduler uses a @dfn{pipeline hazard recognizer} to
9047 figure out the possibility of the instruction issue by the processor
9048 on a given simulated processor cycle.  The pipeline hazard recognizer is
9049 automatically generated from the processor pipeline description.  The
9050 pipeline hazard recognizer generated from the machine description
9051 is based on a deterministic finite state automaton (@acronym{DFA}):
9052 the instruction issue is possible if there is a transition from one
9053 automaton state to another one.  This algorithm is very fast, and
9054 furthermore, its speed is not dependent on processor
9055 complexity@footnote{However, the size of the automaton depends on
9056 processor complexity.  To limit this effect, machine descriptions
9057 can split orthogonal parts of the machine description among several
9058 automata: but then, since each of these must be stepped independently,
9059 this does cause a small decrease in the algorithm's performance.}.
9061 @cindex automaton based pipeline description
9062 The rest of this section describes the directives that constitute
9063 an automaton-based processor pipeline description.  The order of
9064 these constructions within the machine description file is not
9065 important.
9067 @findex define_automaton
9068 @cindex pipeline hazard recognizer
9069 The following optional construction describes names of automata
9070 generated and used for the pipeline hazards recognition.  Sometimes
9071 the generated finite state automaton used by the pipeline hazard
9072 recognizer is large.  If we use more than one automaton and bind functional
9073 units to the automata, the total size of the automata is usually
9074 less than the size of the single automaton.  If there is no one such
9075 construction, only one finite state automaton is generated.
9077 @smallexample
9078 (define_automaton @var{automata-names})
9079 @end smallexample
9081 @var{automata-names} is a string giving names of the automata.  The
9082 names are separated by commas.  All the automata should have unique names.
9083 The automaton name is used in the constructions @code{define_cpu_unit} and
9084 @code{define_query_cpu_unit}.
9086 @findex define_cpu_unit
9087 @cindex processor functional units
9088 Each processor functional unit used in the description of instruction
9089 reservations should be described by the following construction.
9091 @smallexample
9092 (define_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
9093 @end smallexample
9095 @var{unit-names} is a string giving the names of the functional units
9096 separated by commas.  Don't use name @samp{nothing}, it is reserved
9097 for other goals.
9099 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
9100 which the unit is bound.  The automaton should be described in
9101 construction @code{define_automaton}.  You should give
9102 @dfn{automaton-name}, if there is a defined automaton.
9104 The assignment of units to automata are constrained by the uses of the
9105 units in insn reservations.  The most important constraint is: if a
9106 unit reservation is present on a particular cycle of an alternative
9107 for an insn reservation, then some unit from the same automaton must
9108 be present on the same cycle for the other alternatives of the insn
9109 reservation.  The rest of the constraints are mentioned in the
9110 description of the subsequent constructions.
9112 @findex define_query_cpu_unit
9113 @cindex querying function unit reservations
9114 The following construction describes CPU functional units analogously
9115 to @code{define_cpu_unit}.  The reservation of such units can be
9116 queried for an automaton state.  The instruction scheduler never
9117 queries reservation of functional units for given automaton state.  So
9118 as a rule, you don't need this construction.  This construction could
9119 be used for future code generation goals (e.g.@: to generate
9120 @acronym{VLIW} insn templates).
9122 @smallexample
9123 (define_query_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
9124 @end smallexample
9126 @var{unit-names} is a string giving names of the functional units
9127 separated by commas.
9129 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
9130 which the unit is bound.
9132 @findex define_insn_reservation
9133 @cindex instruction latency time
9134 @cindex regular expressions
9135 @cindex data bypass
9136 The following construction is the major one to describe pipeline
9137 characteristics of an instruction.
9139 @smallexample
9140 (define_insn_reservation @var{insn-name} @var{default_latency}
9141                          @var{condition} @var{regexp})
9142 @end smallexample
9144 @var{default_latency} is a number giving latency time of the
9145 instruction.  There is an important difference between the old
9146 description and the automaton based pipeline description.  The latency
9147 time is used for all dependencies when we use the old description.  In
9148 the automaton based pipeline description, the given latency time is only
9149 used for true dependencies.  The cost of anti-dependencies is always
9150 zero and the cost of output dependencies is the difference between
9151 latency times of the producing and consuming insns (if the difference
9152 is negative, the cost is considered to be zero).  You can always
9153 change the default costs for any description by using the target hook
9154 @code{TARGET_SCHED_ADJUST_COST} (@pxref{Scheduling}).
9156 @var{insn-name} is a string giving the internal name of the insn.  The
9157 internal names are used in constructions @code{define_bypass} and in
9158 the automaton description file generated for debugging.  The internal
9159 name has nothing in common with the names in @code{define_insn}.  It is a
9160 good practice to use insn classes described in the processor manual.
9162 @var{condition} defines what RTL insns are described by this
9163 construction.  You should remember that you will be in trouble if
9164 @var{condition} for two or more different
9165 @code{define_insn_reservation} constructions is TRUE for an insn.  In
9166 this case what reservation will be used for the insn is not defined.
9167 Such cases are not checked during generation of the pipeline hazards
9168 recognizer because in general recognizing that two conditions may have
9169 the same value is quite difficult (especially if the conditions
9170 contain @code{symbol_ref}).  It is also not checked during the
9171 pipeline hazard recognizer work because it would slow down the
9172 recognizer considerably.
9174 @var{regexp} is a string describing the reservation of the cpu's functional
9175 units by the instruction.  The reservations are described by a regular
9176 expression according to the following syntax:
9178 @smallexample
9179        regexp = regexp "," oneof
9180               | oneof
9182        oneof = oneof "|" allof
9183              | allof
9185        allof = allof "+" repeat
9186              | repeat
9188        repeat = element "*" number
9189               | element
9191        element = cpu_function_unit_name
9192                | reservation_name
9193                | result_name
9194                | "nothing"
9195                | "(" regexp ")"
9196 @end smallexample
9198 @itemize @bullet
9199 @item
9200 @samp{,} is used for describing the start of the next cycle in
9201 the reservation.
9203 @item
9204 @samp{|} is used for describing a reservation described by the first
9205 regular expression @strong{or} a reservation described by the second
9206 regular expression @strong{or} etc.
9208 @item
9209 @samp{+} is used for describing a reservation described by the first
9210 regular expression @strong{and} a reservation described by the
9211 second regular expression @strong{and} etc.
9213 @item
9214 @samp{*} is used for convenience and simply means a sequence in which
9215 the regular expression are repeated @var{number} times with cycle
9216 advancing (see @samp{,}).
9218 @item
9219 @samp{cpu_function_unit_name} denotes reservation of the named
9220 functional unit.
9222 @item
9223 @samp{reservation_name} --- see description of construction
9224 @samp{define_reservation}.
9226 @item
9227 @samp{nothing} denotes no unit reservations.
9228 @end itemize
9230 @findex define_reservation
9231 Sometimes unit reservations for different insns contain common parts.
9232 In such case, you can simplify the pipeline description by describing
9233 the common part by the following construction
9235 @smallexample
9236 (define_reservation @var{reservation-name} @var{regexp})
9237 @end smallexample
9239 @var{reservation-name} is a string giving name of @var{regexp}.
9240 Functional unit names and reservation names are in the same name
9241 space.  So the reservation names should be different from the
9242 functional unit names and can not be the reserved name @samp{nothing}.
9244 @findex define_bypass
9245 @cindex instruction latency time
9246 @cindex data bypass
9247 The following construction is used to describe exceptions in the
9248 latency time for given instruction pair.  This is so called bypasses.
9250 @smallexample
9251 (define_bypass @var{number} @var{out_insn_names} @var{in_insn_names}
9252                [@var{guard}])
9253 @end smallexample
9255 @var{number} defines when the result generated by the instructions
9256 given in string @var{out_insn_names} will be ready for the
9257 instructions given in string @var{in_insn_names}.  Each of these
9258 strings is a comma-separated list of filename-style globs and
9259 they refer to the names of @code{define_insn_reservation}s.
9260 For example:
9261 @smallexample
9262 (define_bypass 1 "cpu1_load_*, cpu1_store_*" "cpu1_load_*")
9263 @end smallexample
9264 defines a bypass between instructions that start with
9265 @samp{cpu1_load_} or @samp{cpu1_store_} and those that start with
9266 @samp{cpu1_load_}.
9268 @var{guard} is an optional string giving the name of a C function which
9269 defines an additional guard for the bypass.  The function will get the
9270 two insns as parameters.  If the function returns zero the bypass will
9271 be ignored for this case.  The additional guard is necessary to
9272 recognize complicated bypasses, e.g.@: when the consumer is only an address
9273 of insn @samp{store} (not a stored value).
9275 If there are more one bypass with the same output and input insns, the
9276 chosen bypass is the first bypass with a guard in description whose
9277 guard function returns nonzero.  If there is no such bypass, then
9278 bypass without the guard function is chosen.
9280 @findex exclusion_set
9281 @findex presence_set
9282 @findex final_presence_set
9283 @findex absence_set
9284 @findex final_absence_set
9285 @cindex VLIW
9286 @cindex RISC
9287 The following five constructions are usually used to describe
9288 @acronym{VLIW} processors, or more precisely, to describe a placement
9289 of small instructions into @acronym{VLIW} instruction slots.  They
9290 can be used for @acronym{RISC} processors, too.
9292 @smallexample
9293 (exclusion_set @var{unit-names} @var{unit-names})
9294 (presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
9295 (final_presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
9296 (absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
9297 (final_absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
9298 @end smallexample
9300 @var{unit-names} is a string giving names of functional units
9301 separated by commas.
9303 @var{patterns} is a string giving patterns of functional units
9304 separated by comma.  Currently pattern is one unit or units
9305 separated by white-spaces.
9307 The first construction (@samp{exclusion_set}) means that each
9308 functional unit in the first string can not be reserved simultaneously
9309 with a unit whose name is in the second string and vice versa.  For
9310 example, the construction is useful for describing processors
9311 (e.g.@: some SPARC processors) with a fully pipelined floating point
9312 functional unit which can execute simultaneously only single floating
9313 point insns or only double floating point insns.
9315 The second construction (@samp{presence_set}) means that each
9316 functional unit in the first string can not be reserved unless at
9317 least one of pattern of units whose names are in the second string is
9318 reserved.  This is an asymmetric relation.  For example, it is useful
9319 for description that @acronym{VLIW} @samp{slot1} is reserved after
9320 @samp{slot0} reservation.  We could describe it by the following
9321 construction
9323 @smallexample
9324 (presence_set "slot1" "slot0")
9325 @end smallexample
9327 Or @samp{slot1} is reserved only after @samp{slot0} and unit @samp{b0}
9328 reservation.  In this case we could write
9330 @smallexample
9331 (presence_set "slot1" "slot0 b0")
9332 @end smallexample
9334 The third construction (@samp{final_presence_set}) is analogous to
9335 @samp{presence_set}.  The difference between them is when checking is
9336 done.  When an instruction is issued in given automaton state
9337 reflecting all current and planned unit reservations, the automaton
9338 state is changed.  The first state is a source state, the second one
9339 is a result state.  Checking for @samp{presence_set} is done on the
9340 source state reservation, checking for @samp{final_presence_set} is
9341 done on the result reservation.  This construction is useful to
9342 describe a reservation which is actually two subsequent reservations.
9343 For example, if we use
9345 @smallexample
9346 (presence_set "slot1" "slot0")
9347 @end smallexample
9349 the following insn will be never issued (because @samp{slot1} requires
9350 @samp{slot0} which is absent in the source state).
9352 @smallexample
9353 (define_reservation "insn_and_nop" "slot0 + slot1")
9354 @end smallexample
9356 but it can be issued if we use analogous @samp{final_presence_set}.
9358 The forth construction (@samp{absence_set}) means that each functional
9359 unit in the first string can be reserved only if each pattern of units
9360 whose names are in the second string is not reserved.  This is an
9361 asymmetric relation (actually @samp{exclusion_set} is analogous to
9362 this one but it is symmetric).  For example it might be useful in a
9363 @acronym{VLIW} description to say that @samp{slot0} cannot be reserved
9364 after either @samp{slot1} or @samp{slot2} have been reserved.  This
9365 can be described as:
9367 @smallexample
9368 (absence_set "slot0" "slot1, slot2")
9369 @end smallexample
9371 Or @samp{slot2} can not be reserved if @samp{slot0} and unit @samp{b0}
9372 are reserved or @samp{slot1} and unit @samp{b1} are reserved.  In
9373 this case we could write
9375 @smallexample
9376 (absence_set "slot2" "slot0 b0, slot1 b1")
9377 @end smallexample
9379 All functional units mentioned in a set should belong to the same
9380 automaton.
9382 The last construction (@samp{final_absence_set}) is analogous to
9383 @samp{absence_set} but checking is done on the result (state)
9384 reservation.  See comments for @samp{final_presence_set}.
9386 @findex automata_option
9387 @cindex deterministic finite state automaton
9388 @cindex nondeterministic finite state automaton
9389 @cindex finite state automaton minimization
9390 You can control the generator of the pipeline hazard recognizer with
9391 the following construction.
9393 @smallexample
9394 (automata_option @var{options})
9395 @end smallexample
9397 @var{options} is a string giving options which affect the generated
9398 code.  Currently there are the following options:
9400 @itemize @bullet
9401 @item
9402 @dfn{no-minimization} makes no minimization of the automaton.  This is
9403 only worth to do when we are debugging the description and need to
9404 look more accurately at reservations of states.
9406 @item
9407 @dfn{time} means printing time statistics about the generation of
9408 automata.
9410 @item
9411 @dfn{stats} means printing statistics about the generated automata
9412 such as the number of DFA states, NDFA states and arcs.
9414 @item
9415 @dfn{v} means a generation of the file describing the result automata.
9416 The file has suffix @samp{.dfa} and can be used for the description
9417 verification and debugging.
9419 @item
9420 @dfn{w} means a generation of warning instead of error for
9421 non-critical errors.
9423 @item
9424 @dfn{no-comb-vect} prevents the automaton generator from generating
9425 two data structures and comparing them for space efficiency.  Using
9426 a comb vector to represent transitions may be better, but it can be
9427 very expensive to construct.  This option is useful if the build
9428 process spends an unacceptably long time in genautomata.
9430 @item
9431 @dfn{ndfa} makes nondeterministic finite state automata.  This affects
9432 the treatment of operator @samp{|} in the regular expressions.  The
9433 usual treatment of the operator is to try the first alternative and,
9434 if the reservation is not possible, the second alternative.  The
9435 nondeterministic treatment means trying all alternatives, some of them
9436 may be rejected by reservations in the subsequent insns.
9438 @item
9439 @dfn{collapse-ndfa} modifies the behaviour of the generator when
9440 producing an automaton.  An additional state transition to collapse a
9441 nondeterministic @acronym{NDFA} state to a deterministic @acronym{DFA}
9442 state is generated.  It can be triggered by passing @code{const0_rtx} to
9443 state_transition.  In such an automaton, cycle advance transitions are
9444 available only for these collapsed states.  This option is useful for
9445 ports that want to use the @code{ndfa} option, but also want to use
9446 @code{define_query_cpu_unit} to assign units to insns issued in a cycle.
9448 @item
9449 @dfn{progress} means output of a progress bar showing how many states
9450 were generated so far for automaton being processed.  This is useful
9451 during debugging a @acronym{DFA} description.  If you see too many
9452 generated states, you could interrupt the generator of the pipeline
9453 hazard recognizer and try to figure out a reason for generation of the
9454 huge automaton.
9455 @end itemize
9457 As an example, consider a superscalar @acronym{RISC} machine which can
9458 issue three insns (two integer insns and one floating point insn) on
9459 the cycle but can finish only two insns.  To describe this, we define
9460 the following functional units.
9462 @smallexample
9463 (define_cpu_unit "i0_pipeline, i1_pipeline, f_pipeline")
9464 (define_cpu_unit "port0, port1")
9465 @end smallexample
9467 All simple integer insns can be executed in any integer pipeline and
9468 their result is ready in two cycles.  The simple integer insns are
9469 issued into the first pipeline unless it is reserved, otherwise they
9470 are issued into the second pipeline.  Integer division and
9471 multiplication insns can be executed only in the second integer
9472 pipeline and their results are ready correspondingly in 8 and 4
9473 cycles.  The integer division is not pipelined, i.e.@: the subsequent
9474 integer division insn can not be issued until the current division
9475 insn finished.  Floating point insns are fully pipelined and their
9476 results are ready in 3 cycles.  Where the result of a floating point
9477 insn is used by an integer insn, an additional delay of one cycle is
9478 incurred.  To describe all of this we could specify
9480 @smallexample
9481 (define_cpu_unit "div")
9483 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
9484                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), (port0 | port1)")
9486 (define_insn_reservation "mult" 4 (eq_attr "type" "mult")
9487                          "i1_pipeline, nothing*2, (port0 | port1)")
9489 (define_insn_reservation "div" 8 (eq_attr "type" "div")
9490                          "i1_pipeline, div*7, div + (port0 | port1)")
9492 (define_insn_reservation "float" 3 (eq_attr "type" "float")
9493                          "f_pipeline, nothing, (port0 | port1))
9495 (define_bypass 4 "float" "simple,mult,div")
9496 @end smallexample
9498 To simplify the description we could describe the following reservation
9500 @smallexample
9501 (define_reservation "finish" "port0|port1")
9502 @end smallexample
9504 and use it in all @code{define_insn_reservation} as in the following
9505 construction
9507 @smallexample
9508 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
9509                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), finish")
9510 @end smallexample
9513 @end ifset
9514 @ifset INTERNALS
9515 @node Conditional Execution
9516 @section Conditional Execution
9517 @cindex conditional execution
9518 @cindex predication
9520 A number of architectures provide for some form of conditional
9521 execution, or predication.  The hallmark of this feature is the
9522 ability to nullify most of the instructions in the instruction set.
9523 When the instruction set is large and not entirely symmetric, it
9524 can be quite tedious to describe these forms directly in the
9525 @file{.md} file.  An alternative is the @code{define_cond_exec} template.
9527 @findex define_cond_exec
9528 @smallexample
9529 (define_cond_exec
9530   [@var{predicate-pattern}]
9531   "@var{condition}"
9532   "@var{output-template}"
9533   "@var{optional-insn-attribues}")
9534 @end smallexample
9536 @var{predicate-pattern} is the condition that must be true for the
9537 insn to be executed at runtime and should match a relational operator.
9538 One can use @code{match_operator} to match several relational operators
9539 at once.  Any @code{match_operand} operands must have no more than one
9540 alternative.
9542 @var{condition} is a C expression that must be true for the generated
9543 pattern to match.
9545 @findex current_insn_predicate
9546 @var{output-template} is a string similar to the @code{define_insn}
9547 output template (@pxref{Output Template}), except that the @samp{*}
9548 and @samp{@@} special cases do not apply.  This is only useful if the
9549 assembly text for the predicate is a simple prefix to the main insn.
9550 In order to handle the general case, there is a global variable
9551 @code{current_insn_predicate} that will contain the entire predicate
9552 if the current insn is predicated, and will otherwise be @code{NULL}.
9554 @var{optional-insn-attributes} is an optional vector of attributes that gets
9555 appended to the insn attributes of the produced cond_exec rtx. It can
9556 be used to add some distinguishing attribute to cond_exec rtxs produced
9557 that way. An example usage would be to use this attribute in conjunction
9558 with attributes on the main pattern to disable particular alternatives under
9559 certain conditions.
9561 When @code{define_cond_exec} is used, an implicit reference to
9562 the @code{predicable} instruction attribute is made.
9563 @xref{Insn Attributes}.  This attribute must be a boolean (i.e.@: have
9564 exactly two elements in its @var{list-of-values}), with the possible
9565 values being @code{no} and @code{yes}.  The default and all uses in
9566 the insns must be a simple constant, not a complex expressions.  It
9567 may, however, depend on the alternative, by using a comma-separated
9568 list of values.  If that is the case, the port should also define an
9569 @code{enabled} attribute (@pxref{Disable Insn Alternatives}), which
9570 should also allow only @code{no} and @code{yes} as its values.
9572 For each @code{define_insn} for which the @code{predicable}
9573 attribute is true, a new @code{define_insn} pattern will be
9574 generated that matches a predicated version of the instruction.
9575 For example,
9577 @smallexample
9578 (define_insn "addsi"
9579   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
9580         (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9581                  (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9582   "@var{test1}"
9583   "add %2,%1,%0")
9585 (define_cond_exec
9586   [(ne (match_operand:CC 0 "register_operand" "c")
9587        (const_int 0))]
9588   "@var{test2}"
9589   "(%0)")
9590 @end smallexample
9592 @noindent
9593 generates a new pattern
9595 @smallexample
9596 (define_insn ""
9597   [(cond_exec
9598      (ne (match_operand:CC 3 "register_operand" "c") (const_int 0))
9599      (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
9600           (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9601                    (match_operand:SI 2 "register_operand" "r"))))]
9602   "(@var{test2}) && (@var{test1})"
9603   "(%3) add %2,%1,%0")
9604 @end smallexample
9606 @end ifset
9607 @ifset INTERNALS
9608 @node Define Subst
9609 @section RTL Templates Transformations
9610 @cindex define_subst
9612 For some hardware architectures there are common cases when the RTL
9613 templates for the instructions can be derived from the other RTL
9614 templates using simple transformations.  E.g., @file{i386.md} contains
9615 an RTL template for the ordinary @code{sub} instruction---
9616 @code{*subsi_1}, and for the @code{sub} instruction with subsequent
9617 zero-extension---@code{*subsi_1_zext}.  Such cases can be easily
9618 implemented by a single meta-template capable of generating a modified
9619 case based on the initial one:
9621 @findex define_subst
9622 @smallexample
9623 (define_subst "@var{name}"
9624   [@var{input-template}]
9625   "@var{condition}"
9626   [@var{output-template}])
9627 @end smallexample
9628 @var{input-template} is a pattern describing the source RTL template,
9629 which will be transformed.
9631 @var{condition} is a C expression that is conjunct with the condition
9632 from the input-template to generate a condition to be used in the
9633 output-template.
9635 @var{output-template} is a pattern that will be used in the resulting
9636 template.
9638 @code{define_subst} mechanism is tightly coupled with the notion of the
9639 subst attribute (@pxref{Subst Iterators}).  The use of
9640 @code{define_subst} is triggered by a reference to a subst attribute in
9641 the transforming RTL template.  This reference initiates duplication of
9642 the source RTL template and substitution of the attributes with their
9643 values.  The source RTL template is left unchanged, while the copy is
9644 transformed by @code{define_subst}.  This transformation can fail in the
9645 case when the source RTL template is not matched against the
9646 input-template of the @code{define_subst}.  In such case the copy is
9647 deleted.
9649 @code{define_subst} can be used only in @code{define_insn} and
9650 @code{define_expand}, it cannot be used in other expressions (e.g. in
9651 @code{define_insn_and_split}).
9653 @menu
9654 * Define Subst Example::            Example of @code{define_subst} work.
9655 * Define Subst Pattern Matching::   Process of template comparison.
9656 * Define Subst Output Template::    Generation of output template.
9657 @end menu
9659 @node Define Subst Example
9660 @subsection @code{define_subst} Example
9661 @cindex define_subst
9663 To illustrate how @code{define_subst} works, let us examine a simple
9664 template transformation.
9666 Suppose there are two kinds of instructions: one that touches flags and
9667 the other that does not.  The instructions of the second type could be
9668 generated with the following @code{define_subst}:
9670 @smallexample
9671 (define_subst "add_clobber_subst"
9672   [(set (match_operand:SI 0 "" "")
9673         (match_operand:SI 1 "" ""))]
9674   ""
9675   [(set (match_dup 0)
9676         (match_dup 1))
9677    (clobber (reg:CC FLAGS_REG))]
9678 @end smallexample
9680 This @code{define_subst} can be applied to any RTL pattern containing
9681 @code{set} of mode SI and generates a copy with clobber when it is
9682 applied.
9684 Assume there is an RTL template for a @code{max} instruction to be used
9685 in @code{define_subst} mentioned above:
9687 @smallexample
9688 (define_insn "maxsi"
9689   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9690         (max:SI
9691           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9692           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9693   ""
9694   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9695  [@dots{}])
9696 @end smallexample
9698 To mark the RTL template for @code{define_subst} application,
9699 subst-attributes are used.  They should be declared in advance:
9701 @smallexample
9702 (define_subst_attr "add_clobber_name" "add_clobber_subst" "_noclobber" "_clobber")
9703 @end smallexample
9705 Here @samp{add_clobber_name} is the attribute name,
9706 @samp{add_clobber_subst} is the name of the corresponding
9707 @code{define_subst}, the third argument (@samp{_noclobber}) is the
9708 attribute value that would be substituted into the unchanged version of
9709 the source RTL template, and the last argument (@samp{_clobber}) is the
9710 value that would be substituted into the second, transformed,
9711 version of the RTL template.
9713 Once the subst-attribute has been defined, it should be used in RTL
9714 templates which need to be processed by the @code{define_subst}.  So,
9715 the original RTL template should be changed:
9717 @smallexample
9718 (define_insn "maxsi<add_clobber_name>"
9719   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9720         (max:SI
9721           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9722           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9723   ""
9724   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9725  [@dots{}])
9726 @end smallexample
9728 The result of the @code{define_subst} usage would look like the following:
9730 @smallexample
9731 (define_insn "maxsi_noclobber"
9732   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9733         (max:SI
9734           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9735           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9736   ""
9737   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9738  [@dots{}])
9739 (define_insn "maxsi_clobber"
9740   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9741         (max:SI
9742           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9743           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))
9744    (clobber (reg:CC FLAGS_REG))]
9745   ""
9746   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9747  [@dots{}])
9748 @end smallexample
9750 @node Define Subst Pattern Matching
9751 @subsection Pattern Matching in @code{define_subst}
9752 @cindex define_subst
9754 All expressions, allowed in @code{define_insn} or @code{define_expand},
9755 are allowed in the input-template of @code{define_subst}, except
9756 @code{match_par_dup}, @code{match_scratch}, @code{match_parallel}. The
9757 meanings of expressions in the input-template were changed:
9759 @code{match_operand} matches any expression (possibly, a subtree in
9760 RTL-template), if modes of the @code{match_operand} and this expression
9761 are the same, or mode of the @code{match_operand} is @code{VOIDmode}, or
9762 this expression is @code{match_dup}, @code{match_op_dup}.  If the
9763 expression is @code{match_operand} too, and predicate of
9764 @code{match_operand} from the input pattern is not empty, then the
9765 predicates are compared.  That can be used for more accurate filtering
9766 of accepted RTL-templates.
9768 @code{match_operator} matches common operators (like @code{plus},
9769 @code{minus}), @code{unspec}, @code{unspec_volatile} operators and
9770 @code{match_operator}s from the original pattern if the modes match and
9771 @code{match_operator} from the input pattern has the same number of
9772 operands as the operator from the original pattern.
9774 @node Define Subst Output Template
9775 @subsection Generation of output template in @code{define_subst}
9776 @cindex define_subst
9778 If all necessary checks for @code{define_subst} application pass, a new
9779 RTL-pattern, based on the output-template, is created to replace the old
9780 template.  Like in input-patterns, meanings of some RTL expressions are
9781 changed when they are used in output-patterns of a @code{define_subst}.
9782 Thus, @code{match_dup} is used for copying the whole expression from the
9783 original pattern, which matched corresponding @code{match_operand} from
9784 the input pattern.
9786 @code{match_dup N} is used in the output template to be replaced with
9787 the expression from the original pattern, which matched
9788 @code{match_operand N} from the input pattern.  As a consequence,
9789 @code{match_dup} cannot be used to point to @code{match_operand}s from
9790 the output pattern, it should always refer to a @code{match_operand}
9791 from the input pattern.
9793 In the output template one can refer to the expressions from the
9794 original pattern and create new ones.  For instance, some operands could
9795 be added by means of standard @code{match_operand}.
9797 After replacing @code{match_dup} with some RTL-subtree from the original
9798 pattern, it could happen that several @code{match_operand}s in the
9799 output pattern have the same indexes.  It is unknown, how many and what
9800 indexes would be used in the expression which would replace
9801 @code{match_dup}, so such conflicts in indexes are inevitable.  To
9802 overcome this issue, @code{match_operands} and @code{match_operators},
9803 which were introduced into the output pattern, are renumerated when all
9804 @code{match_dup}s are replaced.
9806 Number of alternatives in @code{match_operand}s introduced into the
9807 output template @code{M} could differ from the number of alternatives in
9808 the original pattern @code{N}, so in the resultant pattern there would
9809 be @code{N*M} alternatives.  Thus, constraints from the original pattern
9810 would be duplicated @code{N} times, constraints from the output pattern
9811 would be duplicated @code{M} times, producing all possible combinations.
9812 @end ifset
9814 @ifset INTERNALS
9815 @node Constant Definitions
9816 @section Constant Definitions
9817 @cindex constant definitions
9818 @findex define_constants
9820 Using literal constants inside instruction patterns reduces legibility and
9821 can be a maintenance problem.
9823 To overcome this problem, you may use the @code{define_constants}
9824 expression.  It contains a vector of name-value pairs.  From that
9825 point on, wherever any of the names appears in the MD file, it is as
9826 if the corresponding value had been written instead.  You may use
9827 @code{define_constants} multiple times; each appearance adds more
9828 constants to the table.  It is an error to redefine a constant with
9829 a different value.
9831 To come back to the a29k load multiple example, instead of
9833 @smallexample
9834 (define_insn ""
9835   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
9836      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
9837            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
9838       (use (reg:SI 179))
9839       (clobber (reg:SI 179))])]
9840   ""
9841   "loadm 0,0,%1,%2")
9842 @end smallexample
9844 You could write:
9846 @smallexample
9847 (define_constants [
9848     (R_BP 177)
9849     (R_FC 178)
9850     (R_CR 179)
9851     (R_Q  180)
9854 (define_insn ""
9855   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
9856      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
9857            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
9858       (use (reg:SI R_CR))
9859       (clobber (reg:SI R_CR))])]
9860   ""
9861   "loadm 0,0,%1,%2")
9862 @end smallexample
9864 The constants that are defined with a define_constant are also output
9865 in the insn-codes.h header file as #defines.
9867 @cindex enumerations
9868 @findex define_c_enum
9869 You can also use the machine description file to define enumerations.
9870 Like the constants defined by @code{define_constant}, these enumerations
9871 are visible to both the machine description file and the main C code.
9873 The syntax is as follows:
9875 @smallexample
9876 (define_c_enum "@var{name}" [
9877   @var{value0}
9878   @var{value1}
9879   @dots{}
9880   @var{valuen}
9882 @end smallexample
9884 This definition causes the equivalent of the following C code to appear
9885 in @file{insn-constants.h}:
9887 @smallexample
9888 enum @var{name} @{
9889   @var{value0} = 0,
9890   @var{value1} = 1,
9891   @dots{}
9892   @var{valuen} = @var{n}
9894 #define NUM_@var{cname}_VALUES (@var{n} + 1)
9895 @end smallexample
9897 where @var{cname} is the capitalized form of @var{name}.
9898 It also makes each @var{valuei} available in the machine description
9899 file, just as if it had been declared with:
9901 @smallexample
9902 (define_constants [(@var{valuei} @var{i})])
9903 @end smallexample
9905 Each @var{valuei} is usually an upper-case identifier and usually
9906 begins with @var{cname}.
9908 You can split the enumeration definition into as many statements as
9909 you like.  The above example is directly equivalent to:
9911 @smallexample
9912 (define_c_enum "@var{name}" [@var{value0}])
9913 (define_c_enum "@var{name}" [@var{value1}])
9914 @dots{}
9915 (define_c_enum "@var{name}" [@var{valuen}])
9916 @end smallexample
9918 Splitting the enumeration helps to improve the modularity of each
9919 individual @code{.md} file.  For example, if a port defines its
9920 synchronization instructions in a separate @file{sync.md} file,
9921 it is convenient to define all synchronization-specific enumeration
9922 values in @file{sync.md} rather than in the main @file{.md} file.
9924 Some enumeration names have special significance to GCC:
9926 @table @code
9927 @item unspecv
9928 @findex unspec_volatile
9929 If an enumeration called @code{unspecv} is defined, GCC will use it
9930 when printing out @code{unspec_volatile} expressions.  For example:
9932 @smallexample
9933 (define_c_enum "unspecv" [
9934   UNSPECV_BLOCKAGE
9936 @end smallexample
9938 causes GCC to print @samp{(unspec_volatile @dots{} 0)} as:
9940 @smallexample
9941 (unspec_volatile ... UNSPECV_BLOCKAGE)
9942 @end smallexample
9944 @item unspec
9945 @findex unspec
9946 If an enumeration called @code{unspec} is defined, GCC will use
9947 it when printing out @code{unspec} expressions.  GCC will also use
9948 it when printing out @code{unspec_volatile} expressions unless an
9949 @code{unspecv} enumeration is also defined.  You can therefore
9950 decide whether to keep separate enumerations for volatile and
9951 non-volatile expressions or whether to use the same enumeration
9952 for both.
9953 @end table
9955 @findex define_enum
9956 @anchor{define_enum}
9957 Another way of defining an enumeration is to use @code{define_enum}:
9959 @smallexample
9960 (define_enum "@var{name}" [
9961   @var{value0}
9962   @var{value1}
9963   @dots{}
9964   @var{valuen}
9966 @end smallexample
9968 This directive implies:
9970 @smallexample
9971 (define_c_enum "@var{name}" [
9972   @var{cname}_@var{cvalue0}
9973   @var{cname}_@var{cvalue1}
9974   @dots{}
9975   @var{cname}_@var{cvaluen}
9977 @end smallexample
9979 @findex define_enum_attr
9980 where @var{cvaluei} is the capitalized form of @var{valuei}.
9981 However, unlike @code{define_c_enum}, the enumerations defined
9982 by @code{define_enum} can be used in attribute specifications
9983 (@pxref{define_enum_attr}).
9984 @end ifset
9985 @ifset INTERNALS
9986 @node Iterators
9987 @section Iterators
9988 @cindex iterators in @file{.md} files
9990 Ports often need to define similar patterns for more than one machine
9991 mode or for more than one rtx code.  GCC provides some simple iterator
9992 facilities to make this process easier.
9994 @menu
9995 * Mode Iterators::         Generating variations of patterns for different modes.
9996 * Code Iterators::         Doing the same for codes.
9997 * Int Iterators::          Doing the same for integers.
9998 * Subst Iterators::        Generating variations of patterns for define_subst.
9999 @end menu
10001 @node Mode Iterators
10002 @subsection Mode Iterators
10003 @cindex mode iterators in @file{.md} files
10005 Ports often need to define similar patterns for two or more different modes.
10006 For example:
10008 @itemize @bullet
10009 @item
10010 If a processor has hardware support for both single and double
10011 floating-point arithmetic, the @code{SFmode} patterns tend to be
10012 very similar to the @code{DFmode} ones.
10014 @item
10015 If a port uses @code{SImode} pointers in one configuration and
10016 @code{DImode} pointers in another, it will usually have very similar
10017 @code{SImode} and @code{DImode} patterns for manipulating pointers.
10018 @end itemize
10020 Mode iterators allow several patterns to be instantiated from one
10021 @file{.md} file template.  They can be used with any type of
10022 rtx-based construct, such as a @code{define_insn},
10023 @code{define_split}, or @code{define_peephole2}.
10025 @menu
10026 * Defining Mode Iterators:: Defining a new mode iterator.
10027 * Substitutions::           Combining mode iterators with substitutions
10028 * Examples::                Examples
10029 @end menu
10031 @node Defining Mode Iterators
10032 @subsubsection Defining Mode Iterators
10033 @findex define_mode_iterator
10035 The syntax for defining a mode iterator is:
10037 @smallexample
10038 (define_mode_iterator @var{name} [(@var{mode1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{moden} "@var{condn}")])
10039 @end smallexample
10041 This allows subsequent @file{.md} file constructs to use the mode suffix
10042 @code{:@var{name}}.  Every construct that does so will be expanded
10043 @var{n} times, once with every use of @code{:@var{name}} replaced by
10044 @code{:@var{mode1}}, once with every use replaced by @code{:@var{mode2}},
10045 and so on.  In the expansion for a particular @var{modei}, every
10046 C condition will also require that @var{condi} be true.
10048 For example:
10050 @smallexample
10051 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
10052 @end smallexample
10054 defines a new mode suffix @code{:P}.  Every construct that uses
10055 @code{:P} will be expanded twice, once with every @code{:P} replaced
10056 by @code{:SI} and once with every @code{:P} replaced by @code{:DI}.
10057 The @code{:SI} version will only apply if @code{Pmode == SImode} and
10058 the @code{:DI} version will only apply if @code{Pmode == DImode}.
10060 As with other @file{.md} conditions, an empty string is treated
10061 as ``always true''.  @code{(@var{mode} "")} can also be abbreviated
10062 to @code{@var{mode}}.  For example:
10064 @smallexample
10065 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
10066 @end smallexample
10068 means that the @code{:DI} expansion only applies if @code{TARGET_64BIT}
10069 but that the @code{:SI} expansion has no such constraint.
10071 Iterators are applied in the order they are defined.  This can be
10072 significant if two iterators are used in a construct that requires
10073 substitutions.  @xref{Substitutions}.
10075 @node Substitutions
10076 @subsubsection Substitution in Mode Iterators
10077 @findex define_mode_attr
10079 If an @file{.md} file construct uses mode iterators, each version of the
10080 construct will often need slightly different strings or modes.  For
10081 example:
10083 @itemize @bullet
10084 @item
10085 When a @code{define_expand} defines several @code{add@var{m}3} patterns
10086 (@pxref{Standard Names}), each expander will need to use the
10087 appropriate mode name for @var{m}.
10089 @item
10090 When a @code{define_insn} defines several instruction patterns,
10091 each instruction will often use a different assembler mnemonic.
10093 @item
10094 When a @code{define_insn} requires operands with different modes,
10095 using an iterator for one of the operand modes usually requires a specific
10096 mode for the other operand(s).
10097 @end itemize
10099 GCC supports such variations through a system of ``mode attributes''.
10100 There are two standard attributes: @code{mode}, which is the name of
10101 the mode in lower case, and @code{MODE}, which is the same thing in
10102 upper case.  You can define other attributes using:
10104 @smallexample
10105 (define_mode_attr @var{name} [(@var{mode1} "@var{value1}") @dots{} (@var{moden} "@var{valuen}")])
10106 @end smallexample
10108 where @var{name} is the name of the attribute and @var{valuei}
10109 is the value associated with @var{modei}.
10111 When GCC replaces some @var{:iterator} with @var{:mode}, it will scan
10112 each string and mode in the pattern for sequences of the form
10113 @code{<@var{iterator}:@var{attr}>}, where @var{attr} is the name of a
10114 mode attribute.  If the attribute is defined for @var{mode}, the whole
10115 @code{<@dots{}>} sequence will be replaced by the appropriate attribute
10116 value.
10118 For example, suppose an @file{.md} file has:
10120 @smallexample
10121 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
10122 (define_mode_attr load [(SI "lw") (DI "ld")])
10123 @end smallexample
10125 If one of the patterns that uses @code{:P} contains the string
10126 @code{"<P:load>\t%0,%1"}, the @code{SI} version of that pattern
10127 will use @code{"lw\t%0,%1"} and the @code{DI} version will use
10128 @code{"ld\t%0,%1"}.
10130 Here is an example of using an attribute for a mode:
10132 @smallexample
10133 (define_mode_iterator LONG [SI DI])
10134 (define_mode_attr SHORT [(SI "HI") (DI "SI")])
10135 (define_insn @dots{}
10136   (sign_extend:LONG (match_operand:<LONG:SHORT> @dots{})) @dots{})
10137 @end smallexample
10139 The @code{@var{iterator}:} prefix may be omitted, in which case the
10140 substitution will be attempted for every iterator expansion.
10142 @node Examples
10143 @subsubsection Mode Iterator Examples
10145 Here is an example from the MIPS port.  It defines the following
10146 modes and attributes (among others):
10148 @smallexample
10149 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
10150 (define_mode_attr d [(SI "") (DI "d")])
10151 @end smallexample
10153 and uses the following template to define both @code{subsi3}
10154 and @code{subdi3}:
10156 @smallexample
10157 (define_insn "sub<mode>3"
10158   [(set (match_operand:GPR 0 "register_operand" "=d")
10159         (minus:GPR (match_operand:GPR 1 "register_operand" "d")
10160                    (match_operand:GPR 2 "register_operand" "d")))]
10161   ""
10162   "<d>subu\t%0,%1,%2"
10163   [(set_attr "type" "arith")
10164    (set_attr "mode" "<MODE>")])
10165 @end smallexample
10167 This is exactly equivalent to:
10169 @smallexample
10170 (define_insn "subsi3"
10171   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=d")
10172         (minus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "d")
10173                   (match_operand:SI 2 "register_operand" "d")))]
10174   ""
10175   "subu\t%0,%1,%2"
10176   [(set_attr "type" "arith")
10177    (set_attr "mode" "SI")])
10179 (define_insn "subdi3"
10180   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
10181         (minus:DI (match_operand:DI 1 "register_operand" "d")
10182                   (match_operand:DI 2 "register_operand" "d")))]
10183   ""
10184   "dsubu\t%0,%1,%2"
10185   [(set_attr "type" "arith")
10186    (set_attr "mode" "DI")])
10187 @end smallexample
10189 @node Code Iterators
10190 @subsection Code Iterators
10191 @cindex code iterators in @file{.md} files
10192 @findex define_code_iterator
10193 @findex define_code_attr
10195 Code iterators operate in a similar way to mode iterators.  @xref{Mode Iterators}.
10197 The construct:
10199 @smallexample
10200 (define_code_iterator @var{name} [(@var{code1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{coden} "@var{condn}")])
10201 @end smallexample
10203 defines a pseudo rtx code @var{name} that can be instantiated as
10204 @var{codei} if condition @var{condi} is true.  Each @var{codei}
10205 must have the same rtx format.  @xref{RTL Classes}.
10207 As with mode iterators, each pattern that uses @var{name} will be
10208 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
10209 @var{code1}, once with all uses replaced by @var{code2}, and so on.
10210 @xref{Defining Mode Iterators}.
10212 It is possible to define attributes for codes as well as for modes.
10213 There are two standard code attributes: @code{code}, the name of the
10214 code in lower case, and @code{CODE}, the name of the code in upper case.
10215 Other attributes are defined using:
10217 @smallexample
10218 (define_code_attr @var{name} [(@var{code1} "@var{value1}") @dots{} (@var{coden} "@var{valuen}")])
10219 @end smallexample
10221 Here's an example of code iterators in action, taken from the MIPS port:
10223 @smallexample
10224 (define_code_iterator any_cond [unordered ordered unlt unge uneq ltgt unle ungt
10225                                 eq ne gt ge lt le gtu geu ltu leu])
10227 (define_expand "b<code>"
10228   [(set (pc)
10229         (if_then_else (any_cond:CC (cc0)
10230                                    (const_int 0))
10231                       (label_ref (match_operand 0 ""))
10232                       (pc)))]
10233   ""
10235   gen_conditional_branch (operands, <CODE>);
10236   DONE;
10238 @end smallexample
10240 This is equivalent to:
10242 @smallexample
10243 (define_expand "bunordered"
10244   [(set (pc)
10245         (if_then_else (unordered:CC (cc0)
10246                                     (const_int 0))
10247                       (label_ref (match_operand 0 ""))
10248                       (pc)))]
10249   ""
10251   gen_conditional_branch (operands, UNORDERED);
10252   DONE;
10255 (define_expand "bordered"
10256   [(set (pc)
10257         (if_then_else (ordered:CC (cc0)
10258                                   (const_int 0))
10259                       (label_ref (match_operand 0 ""))
10260                       (pc)))]
10261   ""
10263   gen_conditional_branch (operands, ORDERED);
10264   DONE;
10267 @dots{}
10268 @end smallexample
10270 @node Int Iterators
10271 @subsection Int Iterators
10272 @cindex int iterators in @file{.md} files
10273 @findex define_int_iterator
10274 @findex define_int_attr
10276 Int iterators operate in a similar way to code iterators.  @xref{Code Iterators}.
10278 The construct:
10280 @smallexample
10281 (define_int_iterator @var{name} [(@var{int1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{intn} "@var{condn}")])
10282 @end smallexample
10284 defines a pseudo integer constant @var{name} that can be instantiated as
10285 @var{inti} if condition @var{condi} is true.  Each @var{int}
10286 must have the same rtx format.  @xref{RTL Classes}. Int iterators can appear
10287 in only those rtx fields that have 'i' as the specifier. This means that
10288 each @var{int} has to be a constant defined using define_constant or
10289 define_c_enum.
10291 As with mode and code iterators, each pattern that uses @var{name} will be
10292 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
10293 @var{int1}, once with all uses replaced by @var{int2}, and so on.
10294 @xref{Defining Mode Iterators}.
10296 It is possible to define attributes for ints as well as for codes and modes.
10297 Attributes are defined using:
10299 @smallexample
10300 (define_int_attr @var{name} [(@var{int1} "@var{value1}") @dots{} (@var{intn} "@var{valuen}")])
10301 @end smallexample
10303 Here's an example of int iterators in action, taken from the ARM port:
10305 @smallexample
10306 (define_int_iterator QABSNEG [UNSPEC_VQABS UNSPEC_VQNEG])
10308 (define_int_attr absneg [(UNSPEC_VQABS "abs") (UNSPEC_VQNEG "neg")])
10310 (define_insn "neon_vq<absneg><mode>"
10311   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
10312         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
10313                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
10314                       QABSNEG))]
10315   "TARGET_NEON"
10316   "vq<absneg>.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
10317   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
10320 @end smallexample
10322 This is equivalent to:
10324 @smallexample
10325 (define_insn "neon_vqabs<mode>"
10326   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
10327         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
10328                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
10329                       UNSPEC_VQABS))]
10330   "TARGET_NEON"
10331   "vqabs.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
10332   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
10335 (define_insn "neon_vqneg<mode>"
10336   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
10337         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
10338                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
10339                       UNSPEC_VQNEG))]
10340   "TARGET_NEON"
10341   "vqneg.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
10342   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
10345 @end smallexample
10347 @node Subst Iterators
10348 @subsection Subst Iterators
10349 @cindex subst iterators in @file{.md} files
10350 @findex define_subst
10351 @findex define_subst_attr
10353 Subst iterators are special type of iterators with the following
10354 restrictions: they could not be declared explicitly, they always have
10355 only two values, and they do not have explicit dedicated name.
10356 Subst-iterators are triggered only when corresponding subst-attribute is
10357 used in RTL-pattern.
10359 Subst iterators transform templates in the following way: the templates
10360 are duplicated, the subst-attributes in these templates are replaced
10361 with the corresponding values, and a new attribute is implicitly added
10362 to the given @code{define_insn}/@code{define_expand}.  The name of the
10363 added attribute matches the name of @code{define_subst}.  Such
10364 attributes are declared implicitly, and it is not allowed to have a
10365 @code{define_attr} named as a @code{define_subst}.
10367 Each subst iterator is linked to a @code{define_subst}.  It is declared
10368 implicitly by the first appearance of the corresponding
10369 @code{define_subst_attr}, and it is not allowed to define it explicitly.
10371 Declarations of subst-attributes have the following syntax:
10373 @findex define_subst_attr
10374 @smallexample
10375 (define_subst_attr "@var{name}"
10376   "@var{subst-name}"
10377   "@var{no-subst-value}"
10378   "@var{subst-applied-value}")
10379 @end smallexample
10381 @var{name} is a string with which the given subst-attribute could be
10382 referred to.
10384 @var{subst-name} shows which @code{define_subst} should be applied to an
10385 RTL-template if the given subst-attribute is present in the
10386 RTL-template.
10388 @var{no-subst-value} is a value with which subst-attribute would be
10389 replaced in the first copy of the original RTL-template.
10391 @var{subst-applied-value} is a value with which subst-attribute would be
10392 replaced in the second copy of the original RTL-template.
10394 @end ifset