Merge trunk version 195164 into gupc branch.
[official-gcc.git] / gcc / doc / md.texi
blob9739e4f8f79a5eb85ad3bd8153771d128b5c6860
1 @c Copyright (C) 1988-2013 Free Software Foundation, Inc.
2 @c This is part of the GCC manual.
3 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
5 @ifset INTERNALS
6 @node Machine Desc
7 @chapter Machine Descriptions
8 @cindex machine descriptions
10 A machine description has two parts: a file of instruction patterns
11 (@file{.md} file) and a C header file of macro definitions.
13 The @file{.md} file for a target machine contains a pattern for each
14 instruction that the target machine supports (or at least each instruction
15 that is worth telling the compiler about).  It may also contain comments.
16 A semicolon causes the rest of the line to be a comment, unless the semicolon
17 is inside a quoted string.
19 See the next chapter for information on the C header file.
21 @menu
22 * Overview::            How the machine description is used.
23 * Patterns::            How to write instruction patterns.
24 * Example::             An explained example of a @code{define_insn} pattern.
25 * RTL Template::        The RTL template defines what insns match a pattern.
26 * Output Template::     The output template says how to make assembler code
27                         from such an insn.
28 * Output Statement::    For more generality, write C code to output
29                         the assembler code.
30 * Predicates::          Controlling what kinds of operands can be used
31                         for an insn.
32 * Constraints::         Fine-tuning operand selection.
33 * Standard Names::      Names mark patterns to use for code generation.
34 * Pattern Ordering::    When the order of patterns makes a difference.
35 * Dependent Patterns::  Having one pattern may make you need another.
36 * Jump Patterns::       Special considerations for patterns for jump insns.
37 * Looping Patterns::    How to define patterns for special looping insns.
38 * Insn Canonicalizations::Canonicalization of Instructions
39 * Expander Definitions::Generating a sequence of several RTL insns
40                         for a standard operation.
41 * Insn Splitting::      Splitting Instructions into Multiple Instructions.
42 * Including Patterns::  Including Patterns in Machine Descriptions.
43 * Peephole Definitions::Defining machine-specific peephole optimizations.
44 * Insn Attributes::     Specifying the value of attributes for generated insns.
45 * Conditional Execution::Generating @code{define_insn} patterns for
46                          predication.
47 * Define Subst::        Generating @code{define_insn} and @code{define_expand}
48                         patterns from other patterns.
49 * Constant Definitions::Defining symbolic constants that can be used in the
50                         md file.
51 * Iterators::           Using iterators to generate patterns from a template.
52 @end menu
54 @node Overview
55 @section Overview of How the Machine Description is Used
57 There are three main conversions that happen in the compiler:
59 @enumerate
61 @item
62 The front end reads the source code and builds a parse tree.
64 @item
65 The parse tree is used to generate an RTL insn list based on named
66 instruction patterns.
68 @item
69 The insn list is matched against the RTL templates to produce assembler
70 code.
72 @end enumerate
74 For the generate pass, only the names of the insns matter, from either a
75 named @code{define_insn} or a @code{define_expand}.  The compiler will
76 choose the pattern with the right name and apply the operands according
77 to the documentation later in this chapter, without regard for the RTL
78 template or operand constraints.  Note that the names the compiler looks
79 for are hard-coded in the compiler---it will ignore unnamed patterns and
80 patterns with names it doesn't know about, but if you don't provide a
81 named pattern it needs, it will abort.
83 If a @code{define_insn} is used, the template given is inserted into the
84 insn list.  If a @code{define_expand} is used, one of three things
85 happens, based on the condition logic.  The condition logic may manually
86 create new insns for the insn list, say via @code{emit_insn()}, and
87 invoke @code{DONE}.  For certain named patterns, it may invoke @code{FAIL} to tell the
88 compiler to use an alternate way of performing that task.  If it invokes
89 neither @code{DONE} nor @code{FAIL}, the template given in the pattern
90 is inserted, as if the @code{define_expand} were a @code{define_insn}.
92 Once the insn list is generated, various optimization passes convert,
93 replace, and rearrange the insns in the insn list.  This is where the
94 @code{define_split} and @code{define_peephole} patterns get used, for
95 example.
97 Finally, the insn list's RTL is matched up with the RTL templates in the
98 @code{define_insn} patterns, and those patterns are used to emit the
99 final assembly code.  For this purpose, each named @code{define_insn}
100 acts like it's unnamed, since the names are ignored.
102 @node Patterns
103 @section Everything about Instruction Patterns
104 @cindex patterns
105 @cindex instruction patterns
107 @findex define_insn
108 Each instruction pattern contains an incomplete RTL expression, with pieces
109 to be filled in later, operand constraints that restrict how the pieces can
110 be filled in, and an output pattern or C code to generate the assembler
111 output, all wrapped up in a @code{define_insn} expression.
113 A @code{define_insn} is an RTL expression containing four or five operands:
115 @enumerate
116 @item
117 An optional name.  The presence of a name indicate that this instruction
118 pattern can perform a certain standard job for the RTL-generation
119 pass of the compiler.  This pass knows certain names and will use
120 the instruction patterns with those names, if the names are defined
121 in the machine description.
123 The absence of a name is indicated by writing an empty string
124 where the name should go.  Nameless instruction patterns are never
125 used for generating RTL code, but they may permit several simpler insns
126 to be combined later on.
128 Names that are not thus known and used in RTL-generation have no
129 effect; they are equivalent to no name at all.
131 For the purpose of debugging the compiler, you may also specify a
132 name beginning with the @samp{*} character.  Such a name is used only
133 for identifying the instruction in RTL dumps; it is entirely equivalent
134 to having a nameless pattern for all other purposes.
136 @item
137 The @dfn{RTL template} (@pxref{RTL Template}) is a vector of incomplete
138 RTL expressions which show what the instruction should look like.  It is
139 incomplete because it may contain @code{match_operand},
140 @code{match_operator}, and @code{match_dup} expressions that stand for
141 operands of the instruction.
143 If the vector has only one element, that element is the template for the
144 instruction pattern.  If the vector has multiple elements, then the
145 instruction pattern is a @code{parallel} expression containing the
146 elements described.
148 @item
149 @cindex pattern conditions
150 @cindex conditions, in patterns
151 A condition.  This is a string which contains a C expression that is
152 the final test to decide whether an insn body matches this pattern.
154 @cindex named patterns and conditions
155 For a named pattern, the condition (if present) may not depend on
156 the data in the insn being matched, but only the target-machine-type
157 flags.  The compiler needs to test these conditions during
158 initialization in order to learn exactly which named instructions are
159 available in a particular run.
161 @findex operands
162 For nameless patterns, the condition is applied only when matching an
163 individual insn, and only after the insn has matched the pattern's
164 recognition template.  The insn's operands may be found in the vector
165 @code{operands}.  For an insn where the condition has once matched, it
166 can't be used to control register allocation, for example by excluding
167 certain hard registers or hard register combinations.
169 @item
170 The @dfn{output template}: a string that says how to output matching
171 insns as assembler code.  @samp{%} in this string specifies where
172 to substitute the value of an operand.  @xref{Output Template}.
174 When simple substitution isn't general enough, you can specify a piece
175 of C code to compute the output.  @xref{Output Statement}.
177 @item
178 Optionally, a vector containing the values of attributes for insns matching
179 this pattern.  @xref{Insn Attributes}.
180 @end enumerate
182 @node Example
183 @section Example of @code{define_insn}
184 @cindex @code{define_insn} example
186 Here is an actual example of an instruction pattern, for the 68000/68020.
188 @smallexample
189 (define_insn "tstsi"
190   [(set (cc0)
191         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
192   ""
193   "*
195   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
196     return \"tstl %0\";
197   return \"cmpl #0,%0\";
198 @}")
199 @end smallexample
201 @noindent
202 This can also be written using braced strings:
204 @smallexample
205 (define_insn "tstsi"
206   [(set (cc0)
207         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
208   ""
210   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
211     return "tstl %0";
212   return "cmpl #0,%0";
214 @end smallexample
216 This is an instruction that sets the condition codes based on the value of
217 a general operand.  It has no condition, so any insn whose RTL description
218 has the form shown may be handled according to this pattern.  The name
219 @samp{tstsi} means ``test a @code{SImode} value'' and tells the RTL generation
220 pass that, when it is necessary to test such a value, an insn to do so
221 can be constructed using this pattern.
223 The output control string is a piece of C code which chooses which
224 output template to return based on the kind of operand and the specific
225 type of CPU for which code is being generated.
227 @samp{"rm"} is an operand constraint.  Its meaning is explained below.
229 @node RTL Template
230 @section RTL Template
231 @cindex RTL insn template
232 @cindex generating insns
233 @cindex insns, generating
234 @cindex recognizing insns
235 @cindex insns, recognizing
237 The RTL template is used to define which insns match the particular pattern
238 and how to find their operands.  For named patterns, the RTL template also
239 says how to construct an insn from specified operands.
241 Construction involves substituting specified operands into a copy of the
242 template.  Matching involves determining the values that serve as the
243 operands in the insn being matched.  Both of these activities are
244 controlled by special expression types that direct matching and
245 substitution of the operands.
247 @table @code
248 @findex match_operand
249 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{predicate} @var{constraint})
250 This expression is a placeholder for operand number @var{n} of
251 the insn.  When constructing an insn, operand number @var{n}
252 will be substituted at this point.  When matching an insn, whatever
253 appears at this position in the insn will be taken as operand
254 number @var{n}; but it must satisfy @var{predicate} or this instruction
255 pattern will not match at all.
257 Operand numbers must be chosen consecutively counting from zero in
258 each instruction pattern.  There may be only one @code{match_operand}
259 expression in the pattern for each operand number.  Usually operands
260 are numbered in the order of appearance in @code{match_operand}
261 expressions.  In the case of a @code{define_expand}, any operand numbers
262 used only in @code{match_dup} expressions have higher values than all
263 other operand numbers.
265 @var{predicate} is a string that is the name of a function that
266 accepts two arguments, an expression and a machine mode.
267 @xref{Predicates}.  During matching, the function will be called with
268 the putative operand as the expression and @var{m} as the mode
269 argument (if @var{m} is not specified, @code{VOIDmode} will be used,
270 which normally causes @var{predicate} to accept any mode).  If it
271 returns zero, this instruction pattern fails to match.
272 @var{predicate} may be an empty string; then it means no test is to be
273 done on the operand, so anything which occurs in this position is
274 valid.
276 Most of the time, @var{predicate} will reject modes other than @var{m}---but
277 not always.  For example, the predicate @code{address_operand} uses
278 @var{m} as the mode of memory ref that the address should be valid for.
279 Many predicates accept @code{const_int} nodes even though their mode is
280 @code{VOIDmode}.
282 @var{constraint} controls reloading and the choice of the best register
283 class to use for a value, as explained later (@pxref{Constraints}).
284 If the constraint would be an empty string, it can be omitted.
286 People are often unclear on the difference between the constraint and the
287 predicate.  The predicate helps decide whether a given insn matches the
288 pattern.  The constraint plays no role in this decision; instead, it
289 controls various decisions in the case of an insn which does match.
291 @findex match_scratch
292 @item (match_scratch:@var{m} @var{n} @var{constraint})
293 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}
294 and indicates that operand must be a @code{scratch} or @code{reg}
295 expression.
297 When matching patterns, this is equivalent to
299 @smallexample
300 (match_operand:@var{m} @var{n} "scratch_operand" @var{pred})
301 @end smallexample
303 but, when generating RTL, it produces a (@code{scratch}:@var{m})
304 expression.
306 If the last few expressions in a @code{parallel} are @code{clobber}
307 expressions whose operands are either a hard register or
308 @code{match_scratch}, the combiner can add or delete them when
309 necessary.  @xref{Side Effects}.
311 @findex match_dup
312 @item (match_dup @var{n})
313 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}.
314 It is used when the operand needs to appear more than once in the
315 insn.
317 In construction, @code{match_dup} acts just like @code{match_operand}:
318 the operand is substituted into the insn being constructed.  But in
319 matching, @code{match_dup} behaves differently.  It assumes that operand
320 number @var{n} has already been determined by a @code{match_operand}
321 appearing earlier in the recognition template, and it matches only an
322 identical-looking expression.
324 Note that @code{match_dup} should not be used to tell the compiler that
325 a particular register is being used for two operands (example:
326 @code{add} that adds one register to another; the second register is
327 both an input operand and the output operand).  Use a matching
328 constraint (@pxref{Simple Constraints}) for those.  @code{match_dup} is for the cases where one
329 operand is used in two places in the template, such as an instruction
330 that computes both a quotient and a remainder, where the opcode takes
331 two input operands but the RTL template has to refer to each of those
332 twice; once for the quotient pattern and once for the remainder pattern.
334 @findex match_operator
335 @item (match_operator:@var{m} @var{n} @var{predicate} [@var{operands}@dots{}])
336 This pattern is a kind of placeholder for a variable RTL expression
337 code.
339 When constructing an insn, it stands for an RTL expression whose
340 expression code is taken from that of operand @var{n}, and whose
341 operands are constructed from the patterns @var{operands}.
343 When matching an expression, it matches an expression if the function
344 @var{predicate} returns nonzero on that expression @emph{and} the
345 patterns @var{operands} match the operands of the expression.
347 Suppose that the function @code{commutative_operator} is defined as
348 follows, to match any expression whose operator is one of the
349 commutative arithmetic operators of RTL and whose mode is @var{mode}:
351 @smallexample
353 commutative_integer_operator (x, mode)
354      rtx x;
355      enum machine_mode mode;
357   enum rtx_code code = GET_CODE (x);
358   if (GET_MODE (x) != mode)
359     return 0;
360   return (GET_RTX_CLASS (code) == RTX_COMM_ARITH
361           || code == EQ || code == NE);
363 @end smallexample
365 Then the following pattern will match any RTL expression consisting
366 of a commutative operator applied to two general operands:
368 @smallexample
369 (match_operator:SI 3 "commutative_operator"
370   [(match_operand:SI 1 "general_operand" "g")
371    (match_operand:SI 2 "general_operand" "g")])
372 @end smallexample
374 Here the vector @code{[@var{operands}@dots{}]} contains two patterns
375 because the expressions to be matched all contain two operands.
377 When this pattern does match, the two operands of the commutative
378 operator are recorded as operands 1 and 2 of the insn.  (This is done
379 by the two instances of @code{match_operand}.)  Operand 3 of the insn
380 will be the entire commutative expression: use @code{GET_CODE
381 (operands[3])} to see which commutative operator was used.
383 The machine mode @var{m} of @code{match_operator} works like that of
384 @code{match_operand}: it is passed as the second argument to the
385 predicate function, and that function is solely responsible for
386 deciding whether the expression to be matched ``has'' that mode.
388 When constructing an insn, argument 3 of the gen-function will specify
389 the operation (i.e.@: the expression code) for the expression to be
390 made.  It should be an RTL expression, whose expression code is copied
391 into a new expression whose operands are arguments 1 and 2 of the
392 gen-function.  The subexpressions of argument 3 are not used;
393 only its expression code matters.
395 When @code{match_operator} is used in a pattern for matching an insn,
396 it usually best if the operand number of the @code{match_operator}
397 is higher than that of the actual operands of the insn.  This improves
398 register allocation because the register allocator often looks at
399 operands 1 and 2 of insns to see if it can do register tying.
401 There is no way to specify constraints in @code{match_operator}.  The
402 operand of the insn which corresponds to the @code{match_operator}
403 never has any constraints because it is never reloaded as a whole.
404 However, if parts of its @var{operands} are matched by
405 @code{match_operand} patterns, those parts may have constraints of
406 their own.
408 @findex match_op_dup
409 @item (match_op_dup:@var{m} @var{n}[@var{operands}@dots{}])
410 Like @code{match_dup}, except that it applies to operators instead of
411 operands.  When constructing an insn, operand number @var{n} will be
412 substituted at this point.  But in matching, @code{match_op_dup} behaves
413 differently.  It assumes that operand number @var{n} has already been
414 determined by a @code{match_operator} appearing earlier in the
415 recognition template, and it matches only an identical-looking
416 expression.
418 @findex match_parallel
419 @item (match_parallel @var{n} @var{predicate} [@var{subpat}@dots{}])
420 This pattern is a placeholder for an insn that consists of a
421 @code{parallel} expression with a variable number of elements.  This
422 expression should only appear at the top level of an insn pattern.
424 When constructing an insn, operand number @var{n} will be substituted at
425 this point.  When matching an insn, it matches if the body of the insn
426 is a @code{parallel} expression with at least as many elements as the
427 vector of @var{subpat} expressions in the @code{match_parallel}, if each
428 @var{subpat} matches the corresponding element of the @code{parallel},
429 @emph{and} the function @var{predicate} returns nonzero on the
430 @code{parallel} that is the body of the insn.  It is the responsibility
431 of the predicate to validate elements of the @code{parallel} beyond
432 those listed in the @code{match_parallel}.
434 A typical use of @code{match_parallel} is to match load and store
435 multiple expressions, which can contain a variable number of elements
436 in a @code{parallel}.  For example,
438 @smallexample
439 (define_insn ""
440   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
441      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
442            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
443       (use (reg:SI 179))
444       (clobber (reg:SI 179))])]
445   ""
446   "loadm 0,0,%1,%2")
447 @end smallexample
449 This example comes from @file{a29k.md}.  The function
450 @code{load_multiple_operation} is defined in @file{a29k.c} and checks
451 that subsequent elements in the @code{parallel} are the same as the
452 @code{set} in the pattern, except that they are referencing subsequent
453 registers and memory locations.
455 An insn that matches this pattern might look like:
457 @smallexample
458 (parallel
459  [(set (reg:SI 20) (mem:SI (reg:SI 100)))
460   (use (reg:SI 179))
461   (clobber (reg:SI 179))
462   (set (reg:SI 21)
463        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
464                         (const_int 4))))
465   (set (reg:SI 22)
466        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
467                         (const_int 8))))])
468 @end smallexample
470 @findex match_par_dup
471 @item (match_par_dup @var{n} [@var{subpat}@dots{}])
472 Like @code{match_op_dup}, but for @code{match_parallel} instead of
473 @code{match_operator}.
475 @end table
477 @node Output Template
478 @section Output Templates and Operand Substitution
479 @cindex output templates
480 @cindex operand substitution
482 @cindex @samp{%} in template
483 @cindex percent sign
484 The @dfn{output template} is a string which specifies how to output the
485 assembler code for an instruction pattern.  Most of the template is a
486 fixed string which is output literally.  The character @samp{%} is used
487 to specify where to substitute an operand; it can also be used to
488 identify places where different variants of the assembler require
489 different syntax.
491 In the simplest case, a @samp{%} followed by a digit @var{n} says to output
492 operand @var{n} at that point in the string.
494 @samp{%} followed by a letter and a digit says to output an operand in an
495 alternate fashion.  Four letters have standard, built-in meanings described
496 below.  The machine description macro @code{PRINT_OPERAND} can define
497 additional letters with nonstandard meanings.
499 @samp{%c@var{digit}} can be used to substitute an operand that is a
500 constant value without the syntax that normally indicates an immediate
501 operand.
503 @samp{%n@var{digit}} is like @samp{%c@var{digit}} except that the value of
504 the constant is negated before printing.
506 @samp{%a@var{digit}} can be used to substitute an operand as if it were a
507 memory reference, with the actual operand treated as the address.  This may
508 be useful when outputting a ``load address'' instruction, because often the
509 assembler syntax for such an instruction requires you to write the operand
510 as if it were a memory reference.
512 @samp{%l@var{digit}} is used to substitute a @code{label_ref} into a jump
513 instruction.
515 @samp{%=} outputs a number which is unique to each instruction in the
516 entire compilation.  This is useful for making local labels to be
517 referred to more than once in a single template that generates multiple
518 assembler instructions.
520 @samp{%} followed by a punctuation character specifies a substitution that
521 does not use an operand.  Only one case is standard: @samp{%%} outputs a
522 @samp{%} into the assembler code.  Other nonstandard cases can be
523 defined in the @code{PRINT_OPERAND} macro.  You must also define
524 which punctuation characters are valid with the
525 @code{PRINT_OPERAND_PUNCT_VALID_P} macro.
527 @cindex \
528 @cindex backslash
529 The template may generate multiple assembler instructions.  Write the text
530 for the instructions, with @samp{\;} between them.
532 @cindex matching operands
533 When the RTL contains two operands which are required by constraint to match
534 each other, the output template must refer only to the lower-numbered operand.
535 Matching operands are not always identical, and the rest of the compiler
536 arranges to put the proper RTL expression for printing into the lower-numbered
537 operand.
539 One use of nonstandard letters or punctuation following @samp{%} is to
540 distinguish between different assembler languages for the same machine; for
541 example, Motorola syntax versus MIT syntax for the 68000.  Motorola syntax
542 requires periods in most opcode names, while MIT syntax does not.  For
543 example, the opcode @samp{movel} in MIT syntax is @samp{move.l} in Motorola
544 syntax.  The same file of patterns is used for both kinds of output syntax,
545 but the character sequence @samp{%.} is used in each place where Motorola
546 syntax wants a period.  The @code{PRINT_OPERAND} macro for Motorola syntax
547 defines the sequence to output a period; the macro for MIT syntax defines
548 it to do nothing.
550 @cindex @code{#} in template
551 As a special case, a template consisting of the single character @code{#}
552 instructs the compiler to first split the insn, and then output the
553 resulting instructions separately.  This helps eliminate redundancy in the
554 output templates.   If you have a @code{define_insn} that needs to emit
555 multiple assembler instructions, and there is a matching @code{define_split}
556 already defined, then you can simply use @code{#} as the output template
557 instead of writing an output template that emits the multiple assembler
558 instructions.
560 If the macro @code{ASSEMBLER_DIALECT} is defined, you can use construct
561 of the form @samp{@{option0|option1|option2@}} in the templates.  These
562 describe multiple variants of assembler language syntax.
563 @xref{Instruction Output}.
565 @node Output Statement
566 @section C Statements for Assembler Output
567 @cindex output statements
568 @cindex C statements for assembler output
569 @cindex generating assembler output
571 Often a single fixed template string cannot produce correct and efficient
572 assembler code for all the cases that are recognized by a single
573 instruction pattern.  For example, the opcodes may depend on the kinds of
574 operands; or some unfortunate combinations of operands may require extra
575 machine instructions.
577 If the output control string starts with a @samp{@@}, then it is actually
578 a series of templates, each on a separate line.  (Blank lines and
579 leading spaces and tabs are ignored.)  The templates correspond to the
580 pattern's constraint alternatives (@pxref{Multi-Alternative}).  For example,
581 if a target machine has a two-address add instruction @samp{addr} to add
582 into a register and another @samp{addm} to add a register to memory, you
583 might write this pattern:
585 @smallexample
586 (define_insn "addsi3"
587   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
588         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0,0")
589                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "g,r")))]
590   ""
591   "@@
592    addr %2,%0
593    addm %2,%0")
594 @end smallexample
596 @cindex @code{*} in template
597 @cindex asterisk in template
598 If the output control string starts with a @samp{*}, then it is not an
599 output template but rather a piece of C program that should compute a
600 template.  It should execute a @code{return} statement to return the
601 template-string you want.  Most such templates use C string literals, which
602 require doublequote characters to delimit them.  To include these
603 doublequote characters in the string, prefix each one with @samp{\}.
605 If the output control string is written as a brace block instead of a
606 double-quoted string, it is automatically assumed to be C code.  In that
607 case, it is not necessary to put in a leading asterisk, or to escape the
608 doublequotes surrounding C string literals.
610 The operands may be found in the array @code{operands}, whose C data type
611 is @code{rtx []}.
613 It is very common to select different ways of generating assembler code
614 based on whether an immediate operand is within a certain range.  Be
615 careful when doing this, because the result of @code{INTVAL} is an
616 integer on the host machine.  If the host machine has more bits in an
617 @code{int} than the target machine has in the mode in which the constant
618 will be used, then some of the bits you get from @code{INTVAL} will be
619 superfluous.  For proper results, you must carefully disregard the
620 values of those bits.
622 @findex output_asm_insn
623 It is possible to output an assembler instruction and then go on to output
624 or compute more of them, using the subroutine @code{output_asm_insn}.  This
625 receives two arguments: a template-string and a vector of operands.  The
626 vector may be @code{operands}, or it may be another array of @code{rtx}
627 that you declare locally and initialize yourself.
629 @findex which_alternative
630 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
631 the appearance of the assembler code is determined mostly by which alternative
632 was matched.  When this is so, the C code can test the variable
633 @code{which_alternative}, which is the ordinal number of the alternative
634 that was actually satisfied (0 for the first, 1 for the second alternative,
635 etc.).
637 For example, suppose there are two opcodes for storing zero, @samp{clrreg}
638 for registers and @samp{clrmem} for memory locations.  Here is how
639 a pattern could use @code{which_alternative} to choose between them:
641 @smallexample
642 (define_insn ""
643   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
644         (const_int 0))]
645   ""
646   @{
647   return (which_alternative == 0
648           ? "clrreg %0" : "clrmem %0");
649   @})
650 @end smallexample
652 The example above, where the assembler code to generate was
653 @emph{solely} determined by the alternative, could also have been specified
654 as follows, having the output control string start with a @samp{@@}:
656 @smallexample
657 @group
658 (define_insn ""
659   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
660         (const_int 0))]
661   ""
662   "@@
663    clrreg %0
664    clrmem %0")
665 @end group
666 @end smallexample
668 If you just need a little bit of C code in one (or a few) alternatives,
669 you can use @samp{*} inside of a @samp{@@} multi-alternative template:
671 @smallexample
672 @group
673 (define_insn ""
674   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,<,m")
675         (const_int 0))]
676   ""
677   "@@
678    clrreg %0
679    * return stack_mem_p (operands[0]) ? \"push 0\" : \"clrmem %0\";
680    clrmem %0")
681 @end group
682 @end smallexample
684 @node Predicates
685 @section Predicates
686 @cindex predicates
687 @cindex operand predicates
688 @cindex operator predicates
690 A predicate determines whether a @code{match_operand} or
691 @code{match_operator} expression matches, and therefore whether the
692 surrounding instruction pattern will be used for that combination of
693 operands.  GCC has a number of machine-independent predicates, and you
694 can define machine-specific predicates as needed.  By convention,
695 predicates used with @code{match_operand} have names that end in
696 @samp{_operand}, and those used with @code{match_operator} have names
697 that end in @samp{_operator}.
699 All predicates are Boolean functions (in the mathematical sense) of
700 two arguments: the RTL expression that is being considered at that
701 position in the instruction pattern, and the machine mode that the
702 @code{match_operand} or @code{match_operator} specifies.  In this
703 section, the first argument is called @var{op} and the second argument
704 @var{mode}.  Predicates can be called from C as ordinary two-argument
705 functions; this can be useful in output templates or other
706 machine-specific code.
708 Operand predicates can allow operands that are not actually acceptable
709 to the hardware, as long as the constraints give reload the ability to
710 fix them up (@pxref{Constraints}).  However, GCC will usually generate
711 better code if the predicates specify the requirements of the machine
712 instructions as closely as possible.  Reload cannot fix up operands
713 that must be constants (``immediate operands''); you must use a
714 predicate that allows only constants, or else enforce the requirement
715 in the extra condition.
717 @cindex predicates and machine modes
718 @cindex normal predicates
719 @cindex special predicates
720 Most predicates handle their @var{mode} argument in a uniform manner.
721 If @var{mode} is @code{VOIDmode} (unspecified), then @var{op} can have
722 any mode.  If @var{mode} is anything else, then @var{op} must have the
723 same mode, unless @var{op} is a @code{CONST_INT} or integer
724 @code{CONST_DOUBLE}.  These RTL expressions always have
725 @code{VOIDmode}, so it would be counterproductive to check that their
726 mode matches.  Instead, predicates that accept @code{CONST_INT} and/or
727 integer @code{CONST_DOUBLE} check that the value stored in the
728 constant will fit in the requested mode.
730 Predicates with this behavior are called @dfn{normal}.
731 @command{genrecog} can optimize the instruction recognizer based on
732 knowledge of how normal predicates treat modes.  It can also diagnose
733 certain kinds of common errors in the use of normal predicates; for
734 instance, it is almost always an error to use a normal predicate
735 without specifying a mode.
737 Predicates that do something different with their @var{mode} argument
738 are called @dfn{special}.  The generic predicates
739 @code{address_operand} and @code{pmode_register_operand} are special
740 predicates.  @command{genrecog} does not do any optimizations or
741 diagnosis when special predicates are used.
743 @menu
744 * Machine-Independent Predicates::  Predicates available to all back ends.
745 * Defining Predicates::             How to write machine-specific predicate
746                                     functions.
747 @end menu
749 @node Machine-Independent Predicates
750 @subsection Machine-Independent Predicates
751 @cindex machine-independent predicates
752 @cindex generic predicates
754 These are the generic predicates available to all back ends.  They are
755 defined in @file{recog.c}.  The first category of predicates allow
756 only constant, or @dfn{immediate}, operands.
758 @defun immediate_operand
759 This predicate allows any sort of constant that fits in @var{mode}.
760 It is an appropriate choice for instructions that take operands that
761 must be constant.
762 @end defun
764 @defun const_int_operand
765 This predicate allows any @code{CONST_INT} expression that fits in
766 @var{mode}.  It is an appropriate choice for an immediate operand that
767 does not allow a symbol or label.
768 @end defun
770 @defun const_double_operand
771 This predicate accepts any @code{CONST_DOUBLE} expression that has
772 exactly @var{mode}.  If @var{mode} is @code{VOIDmode}, it will also
773 accept @code{CONST_INT}.  It is intended for immediate floating point
774 constants.
775 @end defun
777 @noindent
778 The second category of predicates allow only some kind of machine
779 register.
781 @defun register_operand
782 This predicate allows any @code{REG} or @code{SUBREG} expression that
783 is valid for @var{mode}.  It is often suitable for arithmetic
784 instruction operands on a RISC machine.
785 @end defun
787 @defun pmode_register_operand
788 This is a slight variant on @code{register_operand} which works around
789 a limitation in the machine-description reader.
791 @smallexample
792 (match_operand @var{n} "pmode_register_operand" @var{constraint})
793 @end smallexample
795 @noindent
796 means exactly what
798 @smallexample
799 (match_operand:P @var{n} "register_operand" @var{constraint})
800 @end smallexample
802 @noindent
803 would mean, if the machine-description reader accepted @samp{:P}
804 mode suffixes.  Unfortunately, it cannot, because @code{Pmode} is an
805 alias for some other mode, and might vary with machine-specific
806 options.  @xref{Misc}.
807 @end defun
809 @defun scratch_operand
810 This predicate allows hard registers and @code{SCRATCH} expressions,
811 but not pseudo-registers.  It is used internally by @code{match_scratch};
812 it should not be used directly.
813 @end defun
815 @noindent
816 The third category of predicates allow only some kind of memory reference.
818 @defun memory_operand
819 This predicate allows any valid reference to a quantity of mode
820 @var{mode} in memory, as determined by the weak form of
821 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS} (@pxref{Addressing Modes}).
822 @end defun
824 @defun address_operand
825 This predicate is a little unusual; it allows any operand that is a
826 valid expression for the @emph{address} of a quantity of mode
827 @var{mode}, again determined by the weak form of
828 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS}.  To first order, if
829 @samp{@w{(mem:@var{mode} (@var{exp}))}} is acceptable to
830 @code{memory_operand}, then @var{exp} is acceptable to
831 @code{address_operand}.  Note that @var{exp} does not necessarily have
832 the mode @var{mode}.
833 @end defun
835 @defun indirect_operand
836 This is a stricter form of @code{memory_operand} which allows only
837 memory references with a @code{general_operand} as the address
838 expression.  New uses of this predicate are discouraged, because
839 @code{general_operand} is very permissive, so it's hard to tell what
840 an @code{indirect_operand} does or does not allow.  If a target has
841 different requirements for memory operands for different instructions,
842 it is better to define target-specific predicates which enforce the
843 hardware's requirements explicitly.
844 @end defun
846 @defun push_operand
847 This predicate allows a memory reference suitable for pushing a value
848 onto the stack.  This will be a @code{MEM} which refers to
849 @code{stack_pointer_rtx}, with a side-effect in its address expression
850 (@pxref{Incdec}); which one is determined by the
851 @code{STACK_PUSH_CODE} macro (@pxref{Frame Layout}).
852 @end defun
854 @defun pop_operand
855 This predicate allows a memory reference suitable for popping a value
856 off the stack.  Again, this will be a @code{MEM} referring to
857 @code{stack_pointer_rtx}, with a side-effect in its address
858 expression.  However, this time @code{STACK_POP_CODE} is expected.
859 @end defun
861 @noindent
862 The fourth category of predicates allow some combination of the above
863 operands.
865 @defun nonmemory_operand
866 This predicate allows any immediate or register operand valid for @var{mode}.
867 @end defun
869 @defun nonimmediate_operand
870 This predicate allows any register or memory operand valid for @var{mode}.
871 @end defun
873 @defun general_operand
874 This predicate allows any immediate, register, or memory operand
875 valid for @var{mode}.
876 @end defun
878 @noindent
879 Finally, there are two generic operator predicates.
881 @defun comparison_operator
882 This predicate matches any expression which performs an arithmetic
883 comparison in @var{mode}; that is, @code{COMPARISON_P} is true for the
884 expression code.
885 @end defun
887 @defun ordered_comparison_operator
888 This predicate matches any expression which performs an arithmetic
889 comparison in @var{mode} and whose expression code is valid for integer
890 modes; that is, the expression code will be one of @code{eq}, @code{ne},
891 @code{lt}, @code{ltu}, @code{le}, @code{leu}, @code{gt}, @code{gtu},
892 @code{ge}, @code{geu}.
893 @end defun
895 @node Defining Predicates
896 @subsection Defining Machine-Specific Predicates
897 @cindex defining predicates
898 @findex define_predicate
899 @findex define_special_predicate
901 Many machines have requirements for their operands that cannot be
902 expressed precisely using the generic predicates.  You can define
903 additional predicates using @code{define_predicate} and
904 @code{define_special_predicate} expressions.  These expressions have
905 three operands:
907 @itemize @bullet
908 @item
909 The name of the predicate, as it will be referred to in
910 @code{match_operand} or @code{match_operator} expressions.
912 @item
913 An RTL expression which evaluates to true if the predicate allows the
914 operand @var{op}, false if it does not.  This expression can only use
915 the following RTL codes:
917 @table @code
918 @item MATCH_OPERAND
919 When written inside a predicate expression, a @code{MATCH_OPERAND}
920 expression evaluates to true if the predicate it names would allow
921 @var{op}.  The operand number and constraint are ignored.  Due to
922 limitations in @command{genrecog}, you can only refer to generic
923 predicates and predicates that have already been defined.
925 @item MATCH_CODE
926 This expression evaluates to true if @var{op} or a specified
927 subexpression of @var{op} has one of a given list of RTX codes.
929 The first operand of this expression is a string constant containing a
930 comma-separated list of RTX code names (in lower case).  These are the
931 codes for which the @code{MATCH_CODE} will be true.
933 The second operand is a string constant which indicates what
934 subexpression of @var{op} to examine.  If it is absent or the empty
935 string, @var{op} itself is examined.  Otherwise, the string constant
936 must be a sequence of digits and/or lowercase letters.  Each character
937 indicates a subexpression to extract from the current expression; for
938 the first character this is @var{op}, for the second and subsequent
939 characters it is the result of the previous character.  A digit
940 @var{n} extracts @samp{@w{XEXP (@var{e}, @var{n})}}; a letter @var{l}
941 extracts @samp{@w{XVECEXP (@var{e}, 0, @var{n})}} where @var{n} is the
942 alphabetic ordinal of @var{l} (0 for `a', 1 for 'b', and so on).  The
943 @code{MATCH_CODE} then examines the RTX code of the subexpression
944 extracted by the complete string.  It is not possible to extract
945 components of an @code{rtvec} that is not at position 0 within its RTX
946 object.
948 @item MATCH_TEST
949 This expression has one operand, a string constant containing a C
950 expression.  The predicate's arguments, @var{op} and @var{mode}, are
951 available with those names in the C expression.  The @code{MATCH_TEST}
952 evaluates to true if the C expression evaluates to a nonzero value.
953 @code{MATCH_TEST} expressions must not have side effects.
955 @item  AND
956 @itemx IOR
957 @itemx NOT
958 @itemx IF_THEN_ELSE
959 The basic @samp{MATCH_} expressions can be combined using these
960 logical operators, which have the semantics of the C operators
961 @samp{&&}, @samp{||}, @samp{!}, and @samp{@w{? :}} respectively.  As
962 in Common Lisp, you may give an @code{AND} or @code{IOR} expression an
963 arbitrary number of arguments; this has exactly the same effect as
964 writing a chain of two-argument @code{AND} or @code{IOR} expressions.
965 @end table
967 @item
968 An optional block of C code, which should execute
969 @samp{@w{return true}} if the predicate is found to match and
970 @samp{@w{return false}} if it does not.  It must not have any side
971 effects.  The predicate arguments, @var{op} and @var{mode}, are
972 available with those names.
974 If a code block is present in a predicate definition, then the RTL
975 expression must evaluate to true @emph{and} the code block must
976 execute @samp{@w{return true}} for the predicate to allow the operand.
977 The RTL expression is evaluated first; do not re-check anything in the
978 code block that was checked in the RTL expression.
979 @end itemize
981 The program @command{genrecog} scans @code{define_predicate} and
982 @code{define_special_predicate} expressions to determine which RTX
983 codes are possibly allowed.  You should always make this explicit in
984 the RTL predicate expression, using @code{MATCH_OPERAND} and
985 @code{MATCH_CODE}.
987 Here is an example of a simple predicate definition, from the IA64
988 machine description:
990 @smallexample
991 @group
992 ;; @r{True if @var{op} is a @code{SYMBOL_REF} which refers to the sdata section.}
993 (define_predicate "small_addr_symbolic_operand"
994   (and (match_code "symbol_ref")
995        (match_test "SYMBOL_REF_SMALL_ADDR_P (op)")))
996 @end group
997 @end smallexample
999 @noindent
1000 And here is another, showing the use of the C block.
1002 @smallexample
1003 @group
1004 ;; @r{True if @var{op} is a register operand that is (or could be) a GR reg.}
1005 (define_predicate "gr_register_operand"
1006   (match_operand 0 "register_operand")
1008   unsigned int regno;
1009   if (GET_CODE (op) == SUBREG)
1010     op = SUBREG_REG (op);
1012   regno = REGNO (op);
1013   return (regno >= FIRST_PSEUDO_REGISTER || GENERAL_REGNO_P (regno));
1015 @end group
1016 @end smallexample
1018 Predicates written with @code{define_predicate} automatically include
1019 a test that @var{mode} is @code{VOIDmode}, or @var{op} has the same
1020 mode as @var{mode}, or @var{op} is a @code{CONST_INT} or
1021 @code{CONST_DOUBLE}.  They do @emph{not} check specifically for
1022 integer @code{CONST_DOUBLE}, nor do they test that the value of either
1023 kind of constant fits in the requested mode.  This is because
1024 target-specific predicates that take constants usually have to do more
1025 stringent value checks anyway.  If you need the exact same treatment
1026 of @code{CONST_INT} or @code{CONST_DOUBLE} that the generic predicates
1027 provide, use a @code{MATCH_OPERAND} subexpression to call
1028 @code{const_int_operand}, @code{const_double_operand}, or
1029 @code{immediate_operand}.
1031 Predicates written with @code{define_special_predicate} do not get any
1032 automatic mode checks, and are treated as having special mode handling
1033 by @command{genrecog}.
1035 The program @command{genpreds} is responsible for generating code to
1036 test predicates.  It also writes a header file containing function
1037 declarations for all machine-specific predicates.  It is not necessary
1038 to declare these predicates in @file{@var{cpu}-protos.h}.
1039 @end ifset
1041 @c Most of this node appears by itself (in a different place) even
1042 @c when the INTERNALS flag is clear.  Passages that require the internals
1043 @c manual's context are conditionalized to appear only in the internals manual.
1044 @ifset INTERNALS
1045 @node Constraints
1046 @section Operand Constraints
1047 @cindex operand constraints
1048 @cindex constraints
1050 Each @code{match_operand} in an instruction pattern can specify
1051 constraints for the operands allowed.  The constraints allow you to
1052 fine-tune matching within the set of operands allowed by the
1053 predicate.
1055 @end ifset
1056 @ifclear INTERNALS
1057 @node Constraints
1058 @section Constraints for @code{asm} Operands
1059 @cindex operand constraints, @code{asm}
1060 @cindex constraints, @code{asm}
1061 @cindex @code{asm} constraints
1063 Here are specific details on what constraint letters you can use with
1064 @code{asm} operands.
1065 @end ifclear
1066 Constraints can say whether
1067 an operand may be in a register, and which kinds of register; whether the
1068 operand can be a memory reference, and which kinds of address; whether the
1069 operand may be an immediate constant, and which possible values it may
1070 have.  Constraints can also require two operands to match.
1071 Side-effects aren't allowed in operands of inline @code{asm}, unless
1072 @samp{<} or @samp{>} constraints are used, because there is no guarantee
1073 that the side-effects will happen exactly once in an instruction that can update
1074 the addressing register.
1076 @ifset INTERNALS
1077 @menu
1078 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1079 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1080 * Class Preferences::   Constraints guide which hard register to put things in.
1081 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1082 * Disable Insn Alternatives:: Disable insn alternatives using the @code{enabled} attribute.
1083 * Machine Constraints:: Existing constraints for some particular machines.
1084 * Define Constraints::  How to define machine-specific constraints.
1085 * C Constraint Interface:: How to test constraints from C code.
1086 @end menu
1087 @end ifset
1089 @ifclear INTERNALS
1090 @menu
1091 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1092 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1093 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1094 * Machine Constraints:: Special constraints for some particular machines.
1095 @end menu
1096 @end ifclear
1098 @node Simple Constraints
1099 @subsection Simple Constraints
1100 @cindex simple constraints
1102 The simplest kind of constraint is a string full of letters, each of
1103 which describes one kind of operand that is permitted.  Here are
1104 the letters that are allowed:
1106 @table @asis
1107 @item whitespace
1108 Whitespace characters are ignored and can be inserted at any position
1109 except the first.  This enables each alternative for different operands to
1110 be visually aligned in the machine description even if they have different
1111 number of constraints and modifiers.
1113 @cindex @samp{m} in constraint
1114 @cindex memory references in constraints
1115 @item @samp{m}
1116 A memory operand is allowed, with any kind of address that the machine
1117 supports in general.
1118 Note that the letter used for the general memory constraint can be
1119 re-defined by a back end using the @code{TARGET_MEM_CONSTRAINT} macro.
1121 @cindex offsettable address
1122 @cindex @samp{o} in constraint
1123 @item @samp{o}
1124 A memory operand is allowed, but only if the address is
1125 @dfn{offsettable}.  This means that adding a small integer (actually,
1126 the width in bytes of the operand, as determined by its machine mode)
1127 may be added to the address and the result is also a valid memory
1128 address.
1130 @cindex autoincrement/decrement addressing
1131 For example, an address which is constant is offsettable; so is an
1132 address that is the sum of a register and a constant (as long as a
1133 slightly larger constant is also within the range of address-offsets
1134 supported by the machine); but an autoincrement or autodecrement
1135 address is not offsettable.  More complicated indirect/indexed
1136 addresses may or may not be offsettable depending on the other
1137 addressing modes that the machine supports.
1139 Note that in an output operand which can be matched by another
1140 operand, the constraint letter @samp{o} is valid only when accompanied
1141 by both @samp{<} (if the target machine has predecrement addressing)
1142 and @samp{>} (if the target machine has preincrement addressing).
1144 @cindex @samp{V} in constraint
1145 @item @samp{V}
1146 A memory operand that is not offsettable.  In other words, anything that
1147 would fit the @samp{m} constraint but not the @samp{o} constraint.
1149 @cindex @samp{<} in constraint
1150 @item @samp{<}
1151 A memory operand with autodecrement addressing (either predecrement or
1152 postdecrement) is allowed.  In inline @code{asm} this constraint is only
1153 allowed if the operand is used exactly once in an instruction that can
1154 handle the side-effects.  Not using an operand with @samp{<} in constraint
1155 string in the inline @code{asm} pattern at all or using it in multiple
1156 instructions isn't valid, because the side-effects wouldn't be performed
1157 or would be performed more than once.  Furthermore, on some targets
1158 the operand with @samp{<} in constraint string must be accompanied by
1159 special instruction suffixes like @code{%U0} instruction suffix on PowerPC
1160 or @code{%P0} on IA-64.
1162 @cindex @samp{>} in constraint
1163 @item @samp{>}
1164 A memory operand with autoincrement addressing (either preincrement or
1165 postincrement) is allowed.  In inline @code{asm} the same restrictions
1166 as for @samp{<} apply.
1168 @cindex @samp{r} in constraint
1169 @cindex registers in constraints
1170 @item @samp{r}
1171 A register operand is allowed provided that it is in a general
1172 register.
1174 @cindex constants in constraints
1175 @cindex @samp{i} in constraint
1176 @item @samp{i}
1177 An immediate integer operand (one with constant value) is allowed.
1178 This includes symbolic constants whose values will be known only at
1179 assembly time or later.
1181 @cindex @samp{n} in constraint
1182 @item @samp{n}
1183 An immediate integer operand with a known numeric value is allowed.
1184 Many systems cannot support assembly-time constants for operands less
1185 than a word wide.  Constraints for these operands should use @samp{n}
1186 rather than @samp{i}.
1188 @cindex @samp{I} in constraint
1189 @item @samp{I}, @samp{J}, @samp{K}, @dots{} @samp{P}
1190 Other letters in the range @samp{I} through @samp{P} may be defined in
1191 a machine-dependent fashion to permit immediate integer operands with
1192 explicit integer values in specified ranges.  For example, on the
1193 68000, @samp{I} is defined to stand for the range of values 1 to 8.
1194 This is the range permitted as a shift count in the shift
1195 instructions.
1197 @cindex @samp{E} in constraint
1198 @item @samp{E}
1199 An immediate floating operand (expression code @code{const_double}) is
1200 allowed, but only if the target floating point format is the same as
1201 that of the host machine (on which the compiler is running).
1203 @cindex @samp{F} in constraint
1204 @item @samp{F}
1205 An immediate floating operand (expression code @code{const_double} or
1206 @code{const_vector}) is allowed.
1208 @cindex @samp{G} in constraint
1209 @cindex @samp{H} in constraint
1210 @item @samp{G}, @samp{H}
1211 @samp{G} and @samp{H} may be defined in a machine-dependent fashion to
1212 permit immediate floating operands in particular ranges of values.
1214 @cindex @samp{s} in constraint
1215 @item @samp{s}
1216 An immediate integer operand whose value is not an explicit integer is
1217 allowed.
1219 This might appear strange; if an insn allows a constant operand with a
1220 value not known at compile time, it certainly must allow any known
1221 value.  So why use @samp{s} instead of @samp{i}?  Sometimes it allows
1222 better code to be generated.
1224 For example, on the 68000 in a fullword instruction it is possible to
1225 use an immediate operand; but if the immediate value is between @minus{}128
1226 and 127, better code results from loading the value into a register and
1227 using the register.  This is because the load into the register can be
1228 done with a @samp{moveq} instruction.  We arrange for this to happen
1229 by defining the letter @samp{K} to mean ``any integer outside the
1230 range @minus{}128 to 127'', and then specifying @samp{Ks} in the operand
1231 constraints.
1233 @cindex @samp{g} in constraint
1234 @item @samp{g}
1235 Any register, memory or immediate integer operand is allowed, except for
1236 registers that are not general registers.
1238 @cindex @samp{X} in constraint
1239 @item @samp{X}
1240 @ifset INTERNALS
1241 Any operand whatsoever is allowed, even if it does not satisfy
1242 @code{general_operand}.  This is normally used in the constraint of
1243 a @code{match_scratch} when certain alternatives will not actually
1244 require a scratch register.
1245 @end ifset
1246 @ifclear INTERNALS
1247 Any operand whatsoever is allowed.
1248 @end ifclear
1250 @cindex @samp{0} in constraint
1251 @cindex digits in constraint
1252 @item @samp{0}, @samp{1}, @samp{2}, @dots{} @samp{9}
1253 An operand that matches the specified operand number is allowed.  If a
1254 digit is used together with letters within the same alternative, the
1255 digit should come last.
1257 This number is allowed to be more than a single digit.  If multiple
1258 digits are encountered consecutively, they are interpreted as a single
1259 decimal integer.  There is scant chance for ambiguity, since to-date
1260 it has never been desirable that @samp{10} be interpreted as matching
1261 either operand 1 @emph{or} operand 0.  Should this be desired, one
1262 can use multiple alternatives instead.
1264 @cindex matching constraint
1265 @cindex constraint, matching
1266 This is called a @dfn{matching constraint} and what it really means is
1267 that the assembler has only a single operand that fills two roles
1268 @ifset INTERNALS
1269 considered separate in the RTL insn.  For example, an add insn has two
1270 input operands and one output operand in the RTL, but on most CISC
1271 @end ifset
1272 @ifclear INTERNALS
1273 which @code{asm} distinguishes.  For example, an add instruction uses
1274 two input operands and an output operand, but on most CISC
1275 @end ifclear
1276 machines an add instruction really has only two operands, one of them an
1277 input-output operand:
1279 @smallexample
1280 addl #35,r12
1281 @end smallexample
1283 Matching constraints are used in these circumstances.
1284 More precisely, the two operands that match must include one input-only
1285 operand and one output-only operand.  Moreover, the digit must be a
1286 smaller number than the number of the operand that uses it in the
1287 constraint.
1289 @ifset INTERNALS
1290 For operands to match in a particular case usually means that they
1291 are identical-looking RTL expressions.  But in a few special cases
1292 specific kinds of dissimilarity are allowed.  For example, @code{*x}
1293 as an input operand will match @code{*x++} as an output operand.
1294 For proper results in such cases, the output template should always
1295 use the output-operand's number when printing the operand.
1296 @end ifset
1298 @cindex load address instruction
1299 @cindex push address instruction
1300 @cindex address constraints
1301 @cindex @samp{p} in constraint
1302 @item @samp{p}
1303 An operand that is a valid memory address is allowed.  This is
1304 for ``load address'' and ``push address'' instructions.
1306 @findex address_operand
1307 @samp{p} in the constraint must be accompanied by @code{address_operand}
1308 as the predicate in the @code{match_operand}.  This predicate interprets
1309 the mode specified in the @code{match_operand} as the mode of the memory
1310 reference for which the address would be valid.
1312 @cindex other register constraints
1313 @cindex extensible constraints
1314 @item @var{other-letters}
1315 Other letters can be defined in machine-dependent fashion to stand for
1316 particular classes of registers or other arbitrary operand types.
1317 @samp{d}, @samp{a} and @samp{f} are defined on the 68000/68020 to stand
1318 for data, address and floating point registers.
1319 @end table
1321 @ifset INTERNALS
1322 In order to have valid assembler code, each operand must satisfy
1323 its constraint.  But a failure to do so does not prevent the pattern
1324 from applying to an insn.  Instead, it directs the compiler to modify
1325 the code so that the constraint will be satisfied.  Usually this is
1326 done by copying an operand into a register.
1328 Contrast, therefore, the two instruction patterns that follow:
1330 @smallexample
1331 (define_insn ""
1332   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1333         (plus:SI (match_dup 0)
1334                  (match_operand:SI 1 "general_operand" "r")))]
1335   ""
1336   "@dots{}")
1337 @end smallexample
1339 @noindent
1340 which has two operands, one of which must appear in two places, and
1342 @smallexample
1343 (define_insn ""
1344   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1345         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
1346                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "r")))]
1347   ""
1348   "@dots{}")
1349 @end smallexample
1351 @noindent
1352 which has three operands, two of which are required by a constraint to be
1353 identical.  If we are considering an insn of the form
1355 @smallexample
1356 (insn @var{n} @var{prev} @var{next}
1357   (set (reg:SI 3)
1358        (plus:SI (reg:SI 6) (reg:SI 109)))
1359   @dots{})
1360 @end smallexample
1362 @noindent
1363 the first pattern would not apply at all, because this insn does not
1364 contain two identical subexpressions in the right place.  The pattern would
1365 say, ``That does not look like an add instruction; try other patterns''.
1366 The second pattern would say, ``Yes, that's an add instruction, but there
1367 is something wrong with it''.  It would direct the reload pass of the
1368 compiler to generate additional insns to make the constraint true.  The
1369 results might look like this:
1371 @smallexample
1372 (insn @var{n2} @var{prev} @var{n}
1373   (set (reg:SI 3) (reg:SI 6))
1374   @dots{})
1376 (insn @var{n} @var{n2} @var{next}
1377   (set (reg:SI 3)
1378        (plus:SI (reg:SI 3) (reg:SI 109)))
1379   @dots{})
1380 @end smallexample
1382 It is up to you to make sure that each operand, in each pattern, has
1383 constraints that can handle any RTL expression that could be present for
1384 that operand.  (When multiple alternatives are in use, each pattern must,
1385 for each possible combination of operand expressions, have at least one
1386 alternative which can handle that combination of operands.)  The
1387 constraints don't need to @emph{allow} any possible operand---when this is
1388 the case, they do not constrain---but they must at least point the way to
1389 reloading any possible operand so that it will fit.
1391 @itemize @bullet
1392 @item
1393 If the constraint accepts whatever operands the predicate permits,
1394 there is no problem: reloading is never necessary for this operand.
1396 For example, an operand whose constraints permit everything except
1397 registers is safe provided its predicate rejects registers.
1399 An operand whose predicate accepts only constant values is safe
1400 provided its constraints include the letter @samp{i}.  If any possible
1401 constant value is accepted, then nothing less than @samp{i} will do;
1402 if the predicate is more selective, then the constraints may also be
1403 more selective.
1405 @item
1406 Any operand expression can be reloaded by copying it into a register.
1407 So if an operand's constraints allow some kind of register, it is
1408 certain to be safe.  It need not permit all classes of registers; the
1409 compiler knows how to copy a register into another register of the
1410 proper class in order to make an instruction valid.
1412 @cindex nonoffsettable memory reference
1413 @cindex memory reference, nonoffsettable
1414 @item
1415 A nonoffsettable memory reference can be reloaded by copying the
1416 address into a register.  So if the constraint uses the letter
1417 @samp{o}, all memory references are taken care of.
1419 @item
1420 A constant operand can be reloaded by allocating space in memory to
1421 hold it as preinitialized data.  Then the memory reference can be used
1422 in place of the constant.  So if the constraint uses the letters
1423 @samp{o} or @samp{m}, constant operands are not a problem.
1425 @item
1426 If the constraint permits a constant and a pseudo register used in an insn
1427 was not allocated to a hard register and is equivalent to a constant,
1428 the register will be replaced with the constant.  If the predicate does
1429 not permit a constant and the insn is re-recognized for some reason, the
1430 compiler will crash.  Thus the predicate must always recognize any
1431 objects allowed by the constraint.
1432 @end itemize
1434 If the operand's predicate can recognize registers, but the constraint does
1435 not permit them, it can make the compiler crash.  When this operand happens
1436 to be a register, the reload pass will be stymied, because it does not know
1437 how to copy a register temporarily into memory.
1439 If the predicate accepts a unary operator, the constraint applies to the
1440 operand.  For example, the MIPS processor at ISA level 3 supports an
1441 instruction which adds two registers in @code{SImode} to produce a
1442 @code{DImode} result, but only if the registers are correctly sign
1443 extended.  This predicate for the input operands accepts a
1444 @code{sign_extend} of an @code{SImode} register.  Write the constraint
1445 to indicate the type of register that is required for the operand of the
1446 @code{sign_extend}.
1447 @end ifset
1449 @node Multi-Alternative
1450 @subsection Multiple Alternative Constraints
1451 @cindex multiple alternative constraints
1453 Sometimes a single instruction has multiple alternative sets of possible
1454 operands.  For example, on the 68000, a logical-or instruction can combine
1455 register or an immediate value into memory, or it can combine any kind of
1456 operand into a register; but it cannot combine one memory location into
1457 another.
1459 These constraints are represented as multiple alternatives.  An alternative
1460 can be described by a series of letters for each operand.  The overall
1461 constraint for an operand is made from the letters for this operand
1462 from the first alternative, a comma, the letters for this operand from
1463 the second alternative, a comma, and so on until the last alternative.
1464 @ifset INTERNALS
1465 Here is how it is done for fullword logical-or on the 68000:
1467 @smallexample
1468 (define_insn "iorsi3"
1469   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=m,d")
1470         (ior:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "%0,0")
1471                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dKs,dmKs")))]
1472   @dots{})
1473 @end smallexample
1475 The first alternative has @samp{m} (memory) for operand 0, @samp{0} for
1476 operand 1 (meaning it must match operand 0), and @samp{dKs} for operand
1477 2.  The second alternative has @samp{d} (data register) for operand 0,
1478 @samp{0} for operand 1, and @samp{dmKs} for operand 2.  The @samp{=} and
1479 @samp{%} in the constraints apply to all the alternatives; their
1480 meaning is explained in the next section (@pxref{Class Preferences}).
1481 @end ifset
1483 @c FIXME Is this ? and ! stuff of use in asm()?  If not, hide unless INTERNAL
1484 If all the operands fit any one alternative, the instruction is valid.
1485 Otherwise, for each alternative, the compiler counts how many instructions
1486 must be added to copy the operands so that that alternative applies.
1487 The alternative requiring the least copying is chosen.  If two alternatives
1488 need the same amount of copying, the one that comes first is chosen.
1489 These choices can be altered with the @samp{?} and @samp{!} characters:
1491 @table @code
1492 @cindex @samp{?} in constraint
1493 @cindex question mark
1494 @item ?
1495 Disparage slightly the alternative that the @samp{?} appears in,
1496 as a choice when no alternative applies exactly.  The compiler regards
1497 this alternative as one unit more costly for each @samp{?} that appears
1498 in it.
1500 @cindex @samp{!} in constraint
1501 @cindex exclamation point
1502 @item !
1503 Disparage severely the alternative that the @samp{!} appears in.
1504 This alternative can still be used if it fits without reloading,
1505 but if reloading is needed, some other alternative will be used.
1506 @end table
1508 @ifset INTERNALS
1509 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
1510 the appearance of the assembler code is determined mostly by which
1511 alternative was matched.  When this is so, the C code for writing the
1512 assembler code can use the variable @code{which_alternative}, which is
1513 the ordinal number of the alternative that was actually satisfied (0 for
1514 the first, 1 for the second alternative, etc.).  @xref{Output Statement}.
1515 @end ifset
1517 @ifset INTERNALS
1518 @node Class Preferences
1519 @subsection Register Class Preferences
1520 @cindex class preference constraints
1521 @cindex register class preference constraints
1523 @cindex voting between constraint alternatives
1524 The operand constraints have another function: they enable the compiler
1525 to decide which kind of hardware register a pseudo register is best
1526 allocated to.  The compiler examines the constraints that apply to the
1527 insns that use the pseudo register, looking for the machine-dependent
1528 letters such as @samp{d} and @samp{a} that specify classes of registers.
1529 The pseudo register is put in whichever class gets the most ``votes''.
1530 The constraint letters @samp{g} and @samp{r} also vote: they vote in
1531 favor of a general register.  The machine description says which registers
1532 are considered general.
1534 Of course, on some machines all registers are equivalent, and no register
1535 classes are defined.  Then none of this complexity is relevant.
1536 @end ifset
1538 @node Modifiers
1539 @subsection Constraint Modifier Characters
1540 @cindex modifiers in constraints
1541 @cindex constraint modifier characters
1543 @c prevent bad page break with this line
1544 Here are constraint modifier characters.
1546 @table @samp
1547 @cindex @samp{=} in constraint
1548 @item =
1549 Means that this operand is write-only for this instruction: the previous
1550 value is discarded and replaced by output data.
1552 @cindex @samp{+} in constraint
1553 @item +
1554 Means that this operand is both read and written by the instruction.
1556 When the compiler fixes up the operands to satisfy the constraints,
1557 it needs to know which operands are inputs to the instruction and
1558 which are outputs from it.  @samp{=} identifies an output; @samp{+}
1559 identifies an operand that is both input and output; all other operands
1560 are assumed to be input only.
1562 If you specify @samp{=} or @samp{+} in a constraint, you put it in the
1563 first character of the constraint string.
1565 @cindex @samp{&} in constraint
1566 @cindex earlyclobber operand
1567 @item &
1568 Means (in a particular alternative) that this operand is an
1569 @dfn{earlyclobber} operand, which is modified before the instruction is
1570 finished using the input operands.  Therefore, this operand may not lie
1571 in a register that is used as an input operand or as part of any memory
1572 address.
1574 @samp{&} applies only to the alternative in which it is written.  In
1575 constraints with multiple alternatives, sometimes one alternative
1576 requires @samp{&} while others do not.  See, for example, the
1577 @samp{movdf} insn of the 68000.
1579 An input operand can be tied to an earlyclobber operand if its only
1580 use as an input occurs before the early result is written.  Adding
1581 alternatives of this form often allows GCC to produce better code
1582 when only some of the inputs can be affected by the earlyclobber.
1583 See, for example, the @samp{mulsi3} insn of the ARM@.
1585 @samp{&} does not obviate the need to write @samp{=}.
1587 @cindex @samp{%} in constraint
1588 @item %
1589 Declares the instruction to be commutative for this operand and the
1590 following operand.  This means that the compiler may interchange the
1591 two operands if that is the cheapest way to make all operands fit the
1592 constraints.
1593 @ifset INTERNALS
1594 This is often used in patterns for addition instructions
1595 that really have only two operands: the result must go in one of the
1596 arguments.  Here for example, is how the 68000 halfword-add
1597 instruction is defined:
1599 @smallexample
1600 (define_insn "addhi3"
1601   [(set (match_operand:HI 0 "general_operand" "=m,r")
1602      (plus:HI (match_operand:HI 1 "general_operand" "%0,0")
1603               (match_operand:HI 2 "general_operand" "di,g")))]
1604   @dots{})
1605 @end smallexample
1606 @end ifset
1607 GCC can only handle one commutative pair in an asm; if you use more,
1608 the compiler may fail.  Note that you need not use the modifier if
1609 the two alternatives are strictly identical; this would only waste
1610 time in the reload pass.  The modifier is not operational after
1611 register allocation, so the result of @code{define_peephole2}
1612 and @code{define_split}s performed after reload cannot rely on
1613 @samp{%} to make the intended insn match.
1615 @cindex @samp{#} in constraint
1616 @item #
1617 Says that all following characters, up to the next comma, are to be
1618 ignored as a constraint.  They are significant only for choosing
1619 register preferences.
1621 @cindex @samp{*} in constraint
1622 @item *
1623 Says that the following character should be ignored when choosing
1624 register preferences.  @samp{*} has no effect on the meaning of the
1625 constraint as a constraint, and no effect on reloading.  For LRA
1626 @samp{*} additionally disparages slightly the alternative if the
1627 following character matches the operand.
1629 @ifset INTERNALS
1630 Here is an example: the 68000 has an instruction to sign-extend a
1631 halfword in a data register, and can also sign-extend a value by
1632 copying it into an address register.  While either kind of register is
1633 acceptable, the constraints on an address-register destination are
1634 less strict, so it is best if register allocation makes an address
1635 register its goal.  Therefore, @samp{*} is used so that the @samp{d}
1636 constraint letter (for data register) is ignored when computing
1637 register preferences.
1639 @smallexample
1640 (define_insn "extendhisi2"
1641   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=*d,a")
1642         (sign_extend:SI
1643          (match_operand:HI 1 "general_operand" "0,g")))]
1644   @dots{})
1645 @end smallexample
1646 @end ifset
1647 @end table
1649 @node Machine Constraints
1650 @subsection Constraints for Particular Machines
1651 @cindex machine specific constraints
1652 @cindex constraints, machine specific
1654 Whenever possible, you should use the general-purpose constraint letters
1655 in @code{asm} arguments, since they will convey meaning more readily to
1656 people reading your code.  Failing that, use the constraint letters
1657 that usually have very similar meanings across architectures.  The most
1658 commonly used constraints are @samp{m} and @samp{r} (for memory and
1659 general-purpose registers respectively; @pxref{Simple Constraints}), and
1660 @samp{I}, usually the letter indicating the most common
1661 immediate-constant format.
1663 Each architecture defines additional constraints.  These constraints
1664 are used by the compiler itself for instruction generation, as well as
1665 for @code{asm} statements; therefore, some of the constraints are not
1666 particularly useful for @code{asm}.  Here is a summary of some of the
1667 machine-dependent constraints available on some particular machines;
1668 it includes both constraints that are useful for @code{asm} and
1669 constraints that aren't.  The compiler source file mentioned in the
1670 table heading for each architecture is the definitive reference for
1671 the meanings of that architecture's constraints.
1673 @table @emph
1674 @item AArch64 family---@file{config/aarch64/constraints.md}
1675 @table @code
1676 @item k
1677 The stack pointer register (@code{SP})
1679 @item w
1680 Floating point or SIMD vector register
1682 @item I
1683 Integer constant that is valid as an immediate operand in an @code{ADD}
1684 instruction
1686 @item J
1687 Integer constant that is valid as an immediate operand in a @code{SUB}
1688 instruction (once negated)
1690 @item K
1691 Integer constant that can be used with a 32-bit logical instruction
1693 @item L
1694 Integer constant that can be used with a 64-bit logical instruction
1696 @item M
1697 Integer constant that is valid as an immediate operand in a 32-bit @code{MOV}
1698 pseudo instruction. The @code{MOV} may be assembled to one of several different
1699 machine instructions depending on the value
1701 @item N
1702 Integer constant that is valid as an immediate operand in a 64-bit @code{MOV}
1703 pseudo instruction
1705 @item S
1706 An absolute symbolic address or a label reference
1708 @item Y
1709 Floating point constant zero
1711 @item Z
1712 Integer constant zero
1714 @item Usa
1715 An absolute symbolic address
1717 @item Ush
1718 The high part (bits 12 and upwards) of the pc-relative address of a symbol
1719 within 4GB of the instruction
1721 @item Q
1722 A memory address which uses a single base register with no offset
1724 @item Ump
1725 A memory address suitable for a load/store pair instruction in SI, DI, SF and
1726 DF modes
1728 @end table
1731 @item ARM family---@file{config/arm/constraints.md}
1732 @table @code
1733 @item w
1734 VFP floating-point register
1736 @item G
1737 The floating-point constant 0.0
1739 @item I
1740 Integer that is valid as an immediate operand in a data processing
1741 instruction.  That is, an integer in the range 0 to 255 rotated by a
1742 multiple of 2
1744 @item J
1745 Integer in the range @minus{}4095 to 4095
1747 @item K
1748 Integer that satisfies constraint @samp{I} when inverted (ones complement)
1750 @item L
1751 Integer that satisfies constraint @samp{I} when negated (twos complement)
1753 @item M
1754 Integer in the range 0 to 32
1756 @item Q
1757 A memory reference where the exact address is in a single register
1758 (`@samp{m}' is preferable for @code{asm} statements)
1760 @item R
1761 An item in the constant pool
1763 @item S
1764 A symbol in the text segment of the current file
1766 @item Uv
1767 A memory reference suitable for VFP load/store insns (reg+constant offset)
1769 @item Uy
1770 A memory reference suitable for iWMMXt load/store instructions.
1772 @item Uq
1773 A memory reference suitable for the ARMv4 ldrsb instruction.
1774 @end table
1776 @item AVR family---@file{config/avr/constraints.md}
1777 @table @code
1778 @item l
1779 Registers from r0 to r15
1781 @item a
1782 Registers from r16 to r23
1784 @item d
1785 Registers from r16 to r31
1787 @item w
1788 Registers from r24 to r31.  These registers can be used in @samp{adiw} command
1790 @item e
1791 Pointer register (r26--r31)
1793 @item b
1794 Base pointer register (r28--r31)
1796 @item q
1797 Stack pointer register (SPH:SPL)
1799 @item t
1800 Temporary register r0
1802 @item x
1803 Register pair X (r27:r26)
1805 @item y
1806 Register pair Y (r29:r28)
1808 @item z
1809 Register pair Z (r31:r30)
1811 @item I
1812 Constant greater than @minus{}1, less than 64
1814 @item J
1815 Constant greater than @minus{}64, less than 1
1817 @item K
1818 Constant integer 2
1820 @item L
1821 Constant integer 0
1823 @item M
1824 Constant that fits in 8 bits
1826 @item N
1827 Constant integer @minus{}1
1829 @item O
1830 Constant integer 8, 16, or 24
1832 @item P
1833 Constant integer 1
1835 @item G
1836 A floating point constant 0.0
1838 @item Q
1839 A memory address based on Y or Z pointer with displacement.
1840 @end table
1842 @item Epiphany---@file{config/epiphany/constraints.md}
1843 @table @code
1844 @item U16
1845 An unsigned 16-bit constant.
1847 @item K
1848 An unsigned 5-bit constant.
1850 @item L
1851 A signed 11-bit constant.
1853 @item Cm1
1854 A signed 11-bit constant added to @minus{}1.
1855 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
1857 @item Cl1
1858 Left-shift of @minus{}1, i.e., a bit mask with a block of leading ones, the rest
1859 being a block of trailing zeroes.
1860 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
1862 @item Cr1
1863 Right-shift of @minus{}1, i.e., a bit mask with a trailing block of ones, the
1864 rest being zeroes.  Or to put it another way, one less than a power of two.
1865 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
1867 @item Cal
1868 Constant for arithmetic/logical operations.
1869 This is like @code{i}, except that for position independent code,
1870 no symbols / expressions needing relocations are allowed.
1872 @item Csy
1873 Symbolic constant for call/jump instruction.
1875 @item Rcs
1876 The register class usable in short insns.  This is a register class
1877 constraint, and can thus drive register allocation.
1878 This constraint won't match unless @option{-mprefer-short-insn-regs} is
1879 in effect.
1881 @item Rsc
1882 The the register class of registers that can be used to hold a
1883 sibcall call address.  I.e., a caller-saved register.
1885 @item Rct
1886 Core control register class.
1888 @item Rgs
1889 The register group usable in short insns.
1890 This constraint does not use a register class, so that it only
1891 passively matches suitable registers, and doesn't drive register allocation.
1893 @ifset INTERNALS
1894 @item Car
1895 Constant suitable for the addsi3_r pattern.  This is a valid offset
1896 For byte, halfword, or word addressing.
1897 @end ifset
1899 @item Rra
1900 Matches the return address if it can be replaced with the link register.
1902 @item Rcc
1903 Matches the integer condition code register.
1905 @item Sra
1906 Matches the return address if it is in a stack slot.
1908 @item Cfm
1909 Matches control register values to switch fp mode, which are encapsulated in
1910 @code{UNSPEC_FP_MODE}.
1911 @end table
1913 @item CR16 Architecture---@file{config/cr16/cr16.h}
1914 @table @code
1916 @item b
1917 Registers from r0 to r14 (registers without stack pointer)
1919 @item t
1920 Register from r0 to r11 (all 16-bit registers)
1922 @item p
1923 Register from r12 to r15 (all 32-bit registers)
1925 @item I
1926 Signed constant that fits in 4 bits
1928 @item J
1929 Signed constant that fits in 5 bits
1931 @item K
1932 Signed constant that fits in 6 bits
1934 @item L
1935 Unsigned constant that fits in 4 bits
1937 @item M
1938 Signed constant that fits in 32 bits
1940 @item N
1941 Check for 64 bits wide constants for add/sub instructions
1943 @item G
1944 Floating point constant that is legal for store immediate
1945 @end table
1947 @item Hewlett-Packard PA-RISC---@file{config/pa/pa.h}
1948 @table @code
1949 @item a
1950 General register 1
1952 @item f
1953 Floating point register
1955 @item q
1956 Shift amount register
1958 @item x
1959 Floating point register (deprecated)
1961 @item y
1962 Upper floating point register (32-bit), floating point register (64-bit)
1964 @item Z
1965 Any register
1967 @item I
1968 Signed 11-bit integer constant
1970 @item J
1971 Signed 14-bit integer constant
1973 @item K
1974 Integer constant that can be deposited with a @code{zdepi} instruction
1976 @item L
1977 Signed 5-bit integer constant
1979 @item M
1980 Integer constant 0
1982 @item N
1983 Integer constant that can be loaded with a @code{ldil} instruction
1985 @item O
1986 Integer constant whose value plus one is a power of 2
1988 @item P
1989 Integer constant that can be used for @code{and} operations in @code{depi}
1990 and @code{extru} instructions
1992 @item S
1993 Integer constant 31
1995 @item U
1996 Integer constant 63
1998 @item G
1999 Floating-point constant 0.0
2001 @item A
2002 A @code{lo_sum} data-linkage-table memory operand
2004 @item Q
2005 A memory operand that can be used as the destination operand of an
2006 integer store instruction
2008 @item R
2009 A scaled or unscaled indexed memory operand
2011 @item T
2012 A memory operand for floating-point loads and stores
2014 @item W
2015 A register indirect memory operand
2016 @end table
2018 @item picoChip family---@file{picochip.h}
2019 @table @code
2020 @item k
2021 Stack register.
2023 @item f
2024 Pointer register.  A register which can be used to access memory without
2025 supplying an offset.  Any other register can be used to access memory,
2026 but will need a constant offset.  In the case of the offset being zero,
2027 it is more efficient to use a pointer register, since this reduces code
2028 size.
2030 @item t
2031 A twin register.  A register which may be paired with an adjacent
2032 register to create a 32-bit register.
2034 @item a
2035 Any absolute memory address (e.g., symbolic constant, symbolic
2036 constant + offset).
2038 @item I
2039 4-bit signed integer.
2041 @item J
2042 4-bit unsigned integer.
2044 @item K
2045 8-bit signed integer.
2047 @item M
2048 Any constant whose absolute value is no greater than 4-bits.
2050 @item N
2051 10-bit signed integer
2053 @item O
2054 16-bit signed integer.
2056 @end table
2058 @item PowerPC and IBM RS6000---@file{config/rs6000/rs6000.h}
2059 @table @code
2060 @item b
2061 Address base register
2063 @item d
2064 Floating point register (containing 64-bit value)
2066 @item f
2067 Floating point register (containing 32-bit value)
2069 @item v
2070 Altivec vector register
2072 @item wd
2073 VSX vector register to hold vector double data
2075 @item wf
2076 VSX vector register to hold vector float data
2078 @item ws
2079 VSX vector register to hold scalar float data
2081 @item wa
2082 Any VSX register
2084 @item h
2085 @samp{MQ}, @samp{CTR}, or @samp{LINK} register
2087 @item q
2088 @samp{MQ} register
2090 @item c
2091 @samp{CTR} register
2093 @item l
2094 @samp{LINK} register
2096 @item x
2097 @samp{CR} register (condition register) number 0
2099 @item y
2100 @samp{CR} register (condition register)
2102 @item z
2103 @samp{XER[CA]} carry bit (part of the XER register)
2105 @item I
2106 Signed 16-bit constant
2108 @item J
2109 Unsigned 16-bit constant shifted left 16 bits (use @samp{L} instead for
2110 @code{SImode} constants)
2112 @item K
2113 Unsigned 16-bit constant
2115 @item L
2116 Signed 16-bit constant shifted left 16 bits
2118 @item M
2119 Constant larger than 31
2121 @item N
2122 Exact power of 2
2124 @item O
2125 Zero
2127 @item P
2128 Constant whose negation is a signed 16-bit constant
2130 @item G
2131 Floating point constant that can be loaded into a register with one
2132 instruction per word
2134 @item H
2135 Integer/Floating point constant that can be loaded into a register using
2136 three instructions
2138 @item m
2139 Memory operand.
2140 Normally, @code{m} does not allow addresses that update the base register.
2141 If @samp{<} or @samp{>} constraint is also used, they are allowed and
2142 therefore on PowerPC targets in that case it is only safe
2143 to use @samp{m<>} in an @code{asm} statement if that @code{asm} statement
2144 accesses the operand exactly once.  The @code{asm} statement must also
2145 use @samp{%U@var{<opno>}} as a placeholder for the ``update'' flag in the
2146 corresponding load or store instruction.  For example:
2148 @smallexample
2149 asm ("st%U0 %1,%0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
2150 @end smallexample
2152 is correct but:
2154 @smallexample
2155 asm ("st %1,%0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
2156 @end smallexample
2158 is not.
2160 @item es
2161 A ``stable'' memory operand; that is, one which does not include any
2162 automodification of the base register.  This used to be useful when
2163 @samp{m} allowed automodification of the base register, but as those are now only
2164 allowed when @samp{<} or @samp{>} is used, @samp{es} is basically the same
2165 as @samp{m} without @samp{<} and @samp{>}.
2167 @item Q
2168 Memory operand that is an offset from a register (it is usually better
2169 to use @samp{m} or @samp{es} in @code{asm} statements)
2171 @item Z
2172 Memory operand that is an indexed or indirect from a register (it is
2173 usually better to use @samp{m} or @samp{es} in @code{asm} statements)
2175 @item R
2176 AIX TOC entry
2178 @item a
2179 Address operand that is an indexed or indirect from a register (@samp{p} is
2180 preferable for @code{asm} statements)
2182 @item S
2183 Constant suitable as a 64-bit mask operand
2185 @item T
2186 Constant suitable as a 32-bit mask operand
2188 @item U
2189 System V Release 4 small data area reference
2191 @item t
2192 AND masks that can be performed by two rldic@{l, r@} instructions
2194 @item W
2195 Vector constant that does not require memory
2197 @item j
2198 Vector constant that is all zeros.
2200 @end table
2202 @item Intel 386---@file{config/i386/constraints.md}
2203 @table @code
2204 @item R
2205 Legacy register---the eight integer registers available on all
2206 i386 processors (@code{a}, @code{b}, @code{c}, @code{d},
2207 @code{si}, @code{di}, @code{bp}, @code{sp}).
2209 @item q
2210 Any register accessible as @code{@var{r}l}.  In 32-bit mode, @code{a},
2211 @code{b}, @code{c}, and @code{d}; in 64-bit mode, any integer register.
2213 @item Q
2214 Any register accessible as @code{@var{r}h}: @code{a}, @code{b},
2215 @code{c}, and @code{d}.
2217 @ifset INTERNALS
2218 @item l
2219 Any register that can be used as the index in a base+index memory
2220 access: that is, any general register except the stack pointer.
2221 @end ifset
2223 @item a
2224 The @code{a} register.
2226 @item b
2227 The @code{b} register.
2229 @item c
2230 The @code{c} register.
2232 @item d
2233 The @code{d} register.
2235 @item S
2236 The @code{si} register.
2238 @item D
2239 The @code{di} register.
2241 @item A
2242 The @code{a} and @code{d} registers.  This class is used for instructions
2243 that return double word results in the @code{ax:dx} register pair.  Single
2244 word values will be allocated either in @code{ax} or @code{dx}.
2245 For example on i386 the following implements @code{rdtsc}:
2247 @smallexample
2248 unsigned long long rdtsc (void)
2250   unsigned long long tick;
2251   __asm__ __volatile__("rdtsc":"=A"(tick));
2252   return tick;
2254 @end smallexample
2256 This is not correct on x86_64 as it would allocate tick in either @code{ax}
2257 or @code{dx}.  You have to use the following variant instead:
2259 @smallexample
2260 unsigned long long rdtsc (void)
2262   unsigned int tickl, tickh;
2263   __asm__ __volatile__("rdtsc":"=a"(tickl),"=d"(tickh));
2264   return ((unsigned long long)tickh << 32)|tickl;
2266 @end smallexample
2269 @item f
2270 Any 80387 floating-point (stack) register.
2272 @item t
2273 Top of 80387 floating-point stack (@code{%st(0)}).
2275 @item u
2276 Second from top of 80387 floating-point stack (@code{%st(1)}).
2278 @item y
2279 Any MMX register.
2281 @item x
2282 Any SSE register.
2284 @item Yz
2285 First SSE register (@code{%xmm0}).
2287 @ifset INTERNALS
2288 @item Y2
2289 Any SSE register, when SSE2 is enabled.
2291 @item Yi
2292 Any SSE register, when SSE2 and inter-unit moves are enabled.
2294 @item Ym
2295 Any MMX register, when inter-unit moves are enabled.
2296 @end ifset
2298 @item I
2299 Integer constant in the range 0 @dots{} 31, for 32-bit shifts.
2301 @item J
2302 Integer constant in the range 0 @dots{} 63, for 64-bit shifts.
2304 @item K
2305 Signed 8-bit integer constant.
2307 @item L
2308 @code{0xFF} or @code{0xFFFF}, for andsi as a zero-extending move.
2310 @item M
2311 0, 1, 2, or 3 (shifts for the @code{lea} instruction).
2313 @item N
2314 Unsigned 8-bit integer constant (for @code{in} and @code{out}
2315 instructions).
2317 @ifset INTERNALS
2318 @item O
2319 Integer constant in the range 0 @dots{} 127, for 128-bit shifts.
2320 @end ifset
2322 @item G
2323 Standard 80387 floating point constant.
2325 @item C
2326 Standard SSE floating point constant.
2328 @item e
2329 32-bit signed integer constant, or a symbolic reference known
2330 to fit that range (for immediate operands in sign-extending x86-64
2331 instructions).
2333 @item Z
2334 32-bit unsigned integer constant, or a symbolic reference known
2335 to fit that range (for immediate operands in zero-extending x86-64
2336 instructions).
2338 @end table
2340 @item Intel IA-64---@file{config/ia64/ia64.h}
2341 @table @code
2342 @item a
2343 General register @code{r0} to @code{r3} for @code{addl} instruction
2345 @item b
2346 Branch register
2348 @item c
2349 Predicate register (@samp{c} as in ``conditional'')
2351 @item d
2352 Application register residing in M-unit
2354 @item e
2355 Application register residing in I-unit
2357 @item f
2358 Floating-point register
2360 @item m
2361 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>},
2362 the operand can have postincrement and postdecrement which
2363 require printing with @samp{%Pn} on IA-64.
2365 @item G
2366 Floating-point constant 0.0 or 1.0
2368 @item I
2369 14-bit signed integer constant
2371 @item J
2372 22-bit signed integer constant
2374 @item K
2375 8-bit signed integer constant for logical instructions
2377 @item L
2378 8-bit adjusted signed integer constant for compare pseudo-ops
2380 @item M
2381 6-bit unsigned integer constant for shift counts
2383 @item N
2384 9-bit signed integer constant for load and store postincrements
2386 @item O
2387 The constant zero
2389 @item P
2390 0 or @minus{}1 for @code{dep} instruction
2392 @item Q
2393 Non-volatile memory for floating-point loads and stores
2395 @item R
2396 Integer constant in the range 1 to 4 for @code{shladd} instruction
2398 @item S
2399 Memory operand except postincrement and postdecrement.  This is
2400 now roughly the same as @samp{m} when not used together with @samp{<}
2401 or @samp{>}.
2402 @end table
2404 @item FRV---@file{config/frv/frv.h}
2405 @table @code
2406 @item a
2407 Register in the class @code{ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2409 @item b
2410 Register in the class @code{EVEN_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2412 @item c
2413 Register in the class @code{CC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3} and
2414 @code{icc0} to @code{icc3}).
2416 @item d
2417 Register in the class @code{GPR_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2419 @item e
2420 Register in the class @code{EVEN_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2421 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2422 mode larger than 4 bytes.
2424 @item f
2425 Register in the class @code{FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2427 @item h
2428 Register in the class @code{FEVEN_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2429 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2430 mode larger than 4 bytes.
2432 @item l
2433 Register in the class @code{LR_REG} (the @code{lr} register).
2435 @item q
2436 Register in the class @code{QUAD_REGS} (@code{gr2} to @code{gr63}).
2437 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2438 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2440 @item t
2441 Register in the class @code{ICC_REGS} (@code{icc0} to @code{icc3}).
2443 @item u
2444 Register in the class @code{FCC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3}).
2446 @item v
2447 Register in the class @code{ICR_REGS} (@code{cc4} to @code{cc7}).
2449 @item w
2450 Register in the class @code{FCR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc3}).
2452 @item x
2453 Register in the class @code{QUAD_FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2454 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2455 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2457 @item z
2458 Register in the class @code{SPR_REGS} (@code{lcr} and @code{lr}).
2460 @item A
2461 Register in the class @code{QUAD_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2463 @item B
2464 Register in the class @code{ACCG_REGS} (@code{accg0} to @code{accg7}).
2466 @item C
2467 Register in the class @code{CR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc7}).
2469 @item G
2470 Floating point constant zero
2472 @item I
2473 6-bit signed integer constant
2475 @item J
2476 10-bit signed integer constant
2478 @item L
2479 16-bit signed integer constant
2481 @item M
2482 16-bit unsigned integer constant
2484 @item N
2485 12-bit signed integer constant that is negative---i.e.@: in the
2486 range of @minus{}2048 to @minus{}1
2488 @item O
2489 Constant zero
2491 @item P
2492 12-bit signed integer constant that is greater than zero---i.e.@: in the
2493 range of 1 to 2047.
2495 @end table
2497 @item Blackfin family---@file{config/bfin/constraints.md}
2498 @table @code
2499 @item a
2500 P register
2502 @item d
2503 D register
2505 @item z
2506 A call clobbered P register.
2508 @item q@var{n}
2509 A single register.  If @var{n} is in the range 0 to 7, the corresponding D
2510 register.  If it is @code{A}, then the register P0.
2512 @item D
2513 Even-numbered D register
2515 @item W
2516 Odd-numbered D register
2518 @item e
2519 Accumulator register.
2521 @item A
2522 Even-numbered accumulator register.
2524 @item B
2525 Odd-numbered accumulator register.
2527 @item b
2528 I register
2530 @item v
2531 B register
2533 @item f
2534 M register
2536 @item c
2537 Registers used for circular buffering, i.e. I, B, or L registers.
2539 @item C
2540 The CC register.
2542 @item t
2543 LT0 or LT1.
2545 @item k
2546 LC0 or LC1.
2548 @item u
2549 LB0 or LB1.
2551 @item x
2552 Any D, P, B, M, I or L register.
2554 @item y
2555 Additional registers typically used only in prologues and epilogues: RETS,
2556 RETN, RETI, RETX, RETE, ASTAT, SEQSTAT and USP.
2558 @item w
2559 Any register except accumulators or CC.
2561 @item Ksh
2562 Signed 16 bit integer (in the range @minus{}32768 to 32767)
2564 @item Kuh
2565 Unsigned 16 bit integer (in the range 0 to 65535)
2567 @item Ks7
2568 Signed 7 bit integer (in the range @minus{}64 to 63)
2570 @item Ku7
2571 Unsigned 7 bit integer (in the range 0 to 127)
2573 @item Ku5
2574 Unsigned 5 bit integer (in the range 0 to 31)
2576 @item Ks4
2577 Signed 4 bit integer (in the range @minus{}8 to 7)
2579 @item Ks3
2580 Signed 3 bit integer (in the range @minus{}3 to 4)
2582 @item Ku3
2583 Unsigned 3 bit integer (in the range 0 to 7)
2585 @item P@var{n}
2586 Constant @var{n}, where @var{n} is a single-digit constant in the range 0 to 4.
2588 @item PA
2589 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2590 use with either accumulator.
2592 @item PB
2593 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2594 use only with accumulator A1.
2596 @item M1
2597 Constant 255.
2599 @item M2
2600 Constant 65535.
2602 @item J
2603 An integer constant with exactly a single bit set.
2605 @item L
2606 An integer constant with all bits set except exactly one.
2608 @item H
2610 @item Q
2611 Any SYMBOL_REF.
2612 @end table
2614 @item M32C---@file{config/m32c/m32c.c}
2615 @table @code
2616 @item Rsp
2617 @itemx Rfb
2618 @itemx Rsb
2619 @samp{$sp}, @samp{$fb}, @samp{$sb}.
2621 @item Rcr
2622 Any control register, when they're 16 bits wide (nothing if control
2623 registers are 24 bits wide)
2625 @item Rcl
2626 Any control register, when they're 24 bits wide.
2628 @item R0w
2629 @itemx R1w
2630 @itemx R2w
2631 @itemx R3w
2632 $r0, $r1, $r2, $r3.
2634 @item R02
2635 $r0 or $r2, or $r2r0 for 32 bit values.
2637 @item R13
2638 $r1 or $r3, or $r3r1 for 32 bit values.
2640 @item Rdi
2641 A register that can hold a 64 bit value.
2643 @item Rhl
2644 $r0 or $r1 (registers with addressable high/low bytes)
2646 @item R23
2647 $r2 or $r3
2649 @item Raa
2650 Address registers
2652 @item Raw
2653 Address registers when they're 16 bits wide.
2655 @item Ral
2656 Address registers when they're 24 bits wide.
2658 @item Rqi
2659 Registers that can hold QI values.
2661 @item Rad
2662 Registers that can be used with displacements ($a0, $a1, $sb).
2664 @item Rsi
2665 Registers that can hold 32 bit values.
2667 @item Rhi
2668 Registers that can hold 16 bit values.
2670 @item Rhc
2671 Registers chat can hold 16 bit values, including all control
2672 registers.
2674 @item Rra
2675 $r0 through R1, plus $a0 and $a1.
2677 @item Rfl
2678 The flags register.
2680 @item Rmm
2681 The memory-based pseudo-registers $mem0 through $mem15.
2683 @item Rpi
2684 Registers that can hold pointers (16 bit registers for r8c, m16c; 24
2685 bit registers for m32cm, m32c).
2687 @item Rpa
2688 Matches multiple registers in a PARALLEL to form a larger register.
2689 Used to match function return values.
2691 @item Is3
2692 @minus{}8 @dots{} 7
2694 @item IS1
2695 @minus{}128 @dots{} 127
2697 @item IS2
2698 @minus{}32768 @dots{} 32767
2700 @item IU2
2701 0 @dots{} 65535
2703 @item In4
2704 @minus{}8 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 8
2706 @item In5
2707 @minus{}16 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 16
2709 @item In6
2710 @minus{}32 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 32
2712 @item IM2
2713 @minus{}65536 @dots{} @minus{}1
2715 @item Ilb
2716 An 8 bit value with exactly one bit set.
2718 @item Ilw
2719 A 16 bit value with exactly one bit set.
2721 @item Sd
2722 The common src/dest memory addressing modes.
2724 @item Sa
2725 Memory addressed using $a0 or $a1.
2727 @item Si
2728 Memory addressed with immediate addresses.
2730 @item Ss
2731 Memory addressed using the stack pointer ($sp).
2733 @item Sf
2734 Memory addressed using the frame base register ($fb).
2736 @item Ss
2737 Memory addressed using the small base register ($sb).
2739 @item S1
2740 $r1h
2741 @end table
2743 @item MeP---@file{config/mep/constraints.md}
2744 @table @code
2746 @item a
2747 The $sp register.
2749 @item b
2750 The $tp register.
2752 @item c
2753 Any control register.
2755 @item d
2756 Either the $hi or the $lo register.
2758 @item em
2759 Coprocessor registers that can be directly loaded ($c0-$c15).
2761 @item ex
2762 Coprocessor registers that can be moved to each other.
2764 @item er
2765 Coprocessor registers that can be moved to core registers.
2767 @item h
2768 The $hi register.
2770 @item j
2771 The $rpc register.
2773 @item l
2774 The $lo register.
2776 @item t
2777 Registers which can be used in $tp-relative addressing.
2779 @item v
2780 The $gp register.
2782 @item x
2783 The coprocessor registers.
2785 @item y
2786 The coprocessor control registers.
2788 @item z
2789 The $0 register.
2791 @item A
2792 User-defined register set A.
2794 @item B
2795 User-defined register set B.
2797 @item C
2798 User-defined register set C.
2800 @item D
2801 User-defined register set D.
2803 @item I
2804 Offsets for $gp-rel addressing.
2806 @item J
2807 Constants that can be used directly with boolean insns.
2809 @item K
2810 Constants that can be moved directly to registers.
2812 @item L
2813 Small constants that can be added to registers.
2815 @item M
2816 Long shift counts.
2818 @item N
2819 Small constants that can be compared to registers.
2821 @item O
2822 Constants that can be loaded into the top half of registers.
2824 @item S
2825 Signed 8-bit immediates.
2827 @item T
2828 Symbols encoded for $tp-rel or $gp-rel addressing.
2830 @item U
2831 Non-constant addresses for loading/saving coprocessor registers.
2833 @item W
2834 The top half of a symbol's value.
2836 @item Y
2837 A register indirect address without offset.
2839 @item Z
2840 Symbolic references to the control bus.
2842 @end table
2844 @item MicroBlaze---@file{config/microblaze/constraints.md}
2845 @table @code
2846 @item d
2847 A general register (@code{r0} to @code{r31}).
2849 @item z
2850 A status register (@code{rmsr}, @code{$fcc1} to @code{$fcc7}).
2852 @end table
2854 @item MIPS---@file{config/mips/constraints.md}
2855 @table @code
2856 @item d
2857 An address register.  This is equivalent to @code{r} unless
2858 generating MIPS16 code.
2860 @item f
2861 A floating-point register (if available).
2863 @item h
2864 Formerly the @code{hi} register.  This constraint is no longer supported.
2866 @item l
2867 The @code{lo} register.  Use this register to store values that are
2868 no bigger than a word.
2870 @item x
2871 The concatenated @code{hi} and @code{lo} registers.  Use this register
2872 to store doubleword values.
2874 @item c
2875 A register suitable for use in an indirect jump.  This will always be
2876 @code{$25} for @option{-mabicalls}.
2878 @item v
2879 Register @code{$3}.  Do not use this constraint in new code;
2880 it is retained only for compatibility with glibc.
2882 @item y
2883 Equivalent to @code{r}; retained for backwards compatibility.
2885 @item z
2886 A floating-point condition code register.
2888 @item I
2889 A signed 16-bit constant (for arithmetic instructions).
2891 @item J
2892 Integer zero.
2894 @item K
2895 An unsigned 16-bit constant (for logic instructions).
2897 @item L
2898 A signed 32-bit constant in which the lower 16 bits are zero.
2899 Such constants can be loaded using @code{lui}.
2901 @item M
2902 A constant that cannot be loaded using @code{lui}, @code{addiu}
2903 or @code{ori}.
2905 @item N
2906 A constant in the range @minus{}65535 to @minus{}1 (inclusive).
2908 @item O
2909 A signed 15-bit constant.
2911 @item P
2912 A constant in the range 1 to 65535 (inclusive).
2914 @item G
2915 Floating-point zero.
2917 @item R
2918 An address that can be used in a non-macro load or store.
2919 @end table
2921 @item Motorola 680x0---@file{config/m68k/constraints.md}
2922 @table @code
2923 @item a
2924 Address register
2926 @item d
2927 Data register
2929 @item f
2930 68881 floating-point register, if available
2932 @item I
2933 Integer in the range 1 to 8
2935 @item J
2936 16-bit signed number
2938 @item K
2939 Signed number whose magnitude is greater than 0x80
2941 @item L
2942 Integer in the range @minus{}8 to @minus{}1
2944 @item M
2945 Signed number whose magnitude is greater than 0x100
2947 @item N
2948 Range 24 to 31, rotatert:SI 8 to 1 expressed as rotate
2950 @item O
2951 16 (for rotate using swap)
2953 @item P
2954 Range 8 to 15, rotatert:HI 8 to 1 expressed as rotate
2956 @item R
2957 Numbers that mov3q can handle
2959 @item G
2960 Floating point constant that is not a 68881 constant
2962 @item S
2963 Operands that satisfy 'm' when -mpcrel is in effect
2965 @item T
2966 Operands that satisfy 's' when -mpcrel is not in effect
2968 @item Q
2969 Address register indirect addressing mode
2971 @item U
2972 Register offset addressing
2974 @item W
2975 const_call_operand
2977 @item Cs
2978 symbol_ref or const
2980 @item Ci
2981 const_int
2983 @item C0
2984 const_int 0
2986 @item Cj
2987 Range of signed numbers that don't fit in 16 bits
2989 @item Cmvq
2990 Integers valid for mvq
2992 @item Capsw
2993 Integers valid for a moveq followed by a swap
2995 @item Cmvz
2996 Integers valid for mvz
2998 @item Cmvs
2999 Integers valid for mvs
3001 @item Ap
3002 push_operand
3004 @item Ac
3005 Non-register operands allowed in clr
3007 @end table
3009 @item Moxie---@file{config/moxie/constraints.md}
3010 @table @code
3011 @item A
3012 An absolute address
3014 @item B
3015 An offset address
3017 @item W
3018 A register indirect memory operand
3020 @item I
3021 A constant in the range of 0 to 255.
3023 @item N
3024 A constant in the range of 0 to @minus{}255.
3026 @end table
3028 @item PDP-11---@file{config/pdp11/constraints.md}
3029 @table @code
3030 @item a
3031 Floating point registers AC0 through AC3.  These can be loaded from/to
3032 memory with a single instruction.
3034 @item d
3035 Odd numbered general registers (R1, R3, R5).  These are used for
3036 16-bit multiply operations.
3038 @item f
3039 Any of the floating point registers (AC0 through AC5).
3041 @item G
3042 Floating point constant 0.
3044 @item I
3045 An integer constant that fits in 16 bits.
3047 @item J
3048 An integer constant whose low order 16 bits are zero.
3050 @item K
3051 An integer constant that does not meet the constraints for codes
3052 @samp{I} or @samp{J}.
3054 @item L
3055 The integer constant 1.
3057 @item M
3058 The integer constant @minus{}1.
3060 @item N
3061 The integer constant 0.
3063 @item O
3064 Integer constants @minus{}4 through @minus{}1 and 1 through 4; shifts by these
3065 amounts are handled as multiple single-bit shifts rather than a single
3066 variable-length shift.
3068 @item Q
3069 A memory reference which requires an additional word (address or
3070 offset) after the opcode.
3072 @item R
3073 A memory reference that is encoded within the opcode.
3075 @end table
3077 @item RL78---@file{config/rl78/constraints.md}
3078 @table @code
3080 @item Int3
3081 An integer constant in the range 1 @dots{} 7.
3082 @item Int8
3083 An integer constant in the range 0 @dots{} 255.
3084 @item J
3085 An integer constant in the range @minus{}255 @dots{} 0
3086 @item K
3087 The integer constant 1.
3088 @item L
3089 The integer constant -1.
3090 @item M
3091 The integer constant 0.
3092 @item N
3093 The integer constant 2.
3094 @item O
3095 The integer constant -2.
3096 @item P
3097 An integer constant in the range 1 @dots{} 15.
3098 @item Qbi
3099 The built-in compare types--eq, ne, gtu, ltu, geu, and leu.
3100 @item Qsc
3101 The synthetic compare types--gt, lt, ge, and le.
3102 @item Wab
3103 A memory reference with an absolute address.
3104 @item Wbc
3105 A memory reference using @code{BC} as a base register, with an optional offset.
3106 @item Wca
3107 A memory reference using @code{AX}, @code{BC}, @code{DE}, or @code{HL} for the address, for calls.
3108 @item Wcv
3109 A memory reference using any 16-bit register pair for the address, for calls.
3110 @item Wd2
3111 A memory reference using @code{DE} as a base register, with an optional offset.
3112 @item Wde
3113 A memory reference using @code{DE} as a base register, without any offset.
3114 @item Wfr
3115 Any memory reference to an address in the far address space.
3116 @item Wh1
3117 A memory reference using @code{HL} as a base register, with an optional one-byte offset.
3118 @item Whb
3119 A memory reference using @code{HL} as a base register, with @code{B} or @code{C} as the index register.
3120 @item Whl
3121 A memory reference using @code{HL} as a base register, without any offset.
3122 @item Ws1
3123 A memory reference using @code{SP} as a base register, with an optional one-byte offset.
3124 @item Y
3125 Any memory reference to an address in the near address space.
3126 @item A
3127 The @code{AX} register.
3128 @item B
3129 The @code{BC} register.
3130 @item D
3131 The @code{DE} register.
3132 @item R
3133 @code{A} through @code{L} registers.
3134 @item S
3135 The @code{SP} register.
3136 @item T
3137 The @code{HL} register.
3138 @item Z08W
3139 The 16-bit @code{R8} register.
3140 @item Z10W
3141 The 16-bit @code{R10} register.
3142 @item Zint
3143 The registers reserved for interrupts (@code{R24} to @code{R31}).
3144 @item a
3145 The @code{A} register.
3146 @item b
3147 The @code{B} register.
3148 @item c
3149 The @code{C} register.
3150 @item d
3151 The @code{D} register.
3152 @item e
3153 The @code{E} register.
3154 @item h
3155 The @code{H} register.
3156 @item l
3157 The @code{L} register.
3158 @item v
3159 The virtual registers.
3160 @item w
3161 The @code{PSW} register.
3162 @item x
3163 The @code{X} register.
3165 @end table
3167 @item RX---@file{config/rx/constraints.md}
3168 @table @code
3169 @item Q
3170 An address which does not involve register indirect addressing or
3171 pre/post increment/decrement addressing.
3173 @item Symbol
3174 A symbol reference.
3176 @item Int08
3177 A constant in the range @minus{}256 to 255, inclusive.
3179 @item Sint08
3180 A constant in the range @minus{}128 to 127, inclusive.
3182 @item Sint16
3183 A constant in the range @minus{}32768 to 32767, inclusive.
3185 @item Sint24
3186 A constant in the range @minus{}8388608 to 8388607, inclusive.
3188 @item Uint04
3189 A constant in the range 0 to 15, inclusive.
3191 @end table
3193 @need 1000
3194 @item SPARC---@file{config/sparc/sparc.h}
3195 @table @code
3196 @item f
3197 Floating-point register on the SPARC-V8 architecture and
3198 lower floating-point register on the SPARC-V9 architecture.
3200 @item e
3201 Floating-point register.  It is equivalent to @samp{f} on the
3202 SPARC-V8 architecture and contains both lower and upper
3203 floating-point registers on the SPARC-V9 architecture.
3205 @item c
3206 Floating-point condition code register.
3208 @item d
3209 Lower floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9
3210 architecture when the Visual Instruction Set is available.
3212 @item b
3213 Floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9 architecture
3214 when the Visual Instruction Set is available.
3216 @item h
3217 64-bit global or out register for the SPARC-V8+ architecture.
3219 @item C
3220 The constant all-ones, for floating-point.
3222 @item A
3223 Signed 5-bit constant
3225 @item D
3226 A vector constant
3228 @item I
3229 Signed 13-bit constant
3231 @item J
3232 Zero
3234 @item K
3235 32-bit constant with the low 12 bits clear (a constant that can be
3236 loaded with the @code{sethi} instruction)
3238 @item L
3239 A constant in the range supported by @code{movcc} instructions (11-bit
3240 signed immediate)
3242 @item M
3243 A constant in the range supported by @code{movrcc} instructions (10-bit
3244 signed immediate)
3246 @item N
3247 Same as @samp{K}, except that it verifies that bits that are not in the
3248 lower 32-bit range are all zero.  Must be used instead of @samp{K} for
3249 modes wider than @code{SImode}
3251 @item O
3252 The constant 4096
3254 @item G
3255 Floating-point zero
3257 @item H
3258 Signed 13-bit constant, sign-extended to 32 or 64 bits
3260 @item P
3261 The constant -1
3263 @item Q
3264 Floating-point constant whose integral representation can
3265 be moved into an integer register using a single sethi
3266 instruction
3268 @item R
3269 Floating-point constant whose integral representation can
3270 be moved into an integer register using a single mov
3271 instruction
3273 @item S
3274 Floating-point constant whose integral representation can
3275 be moved into an integer register using a high/lo_sum
3276 instruction sequence
3278 @item T
3279 Memory address aligned to an 8-byte boundary
3281 @item U
3282 Even register
3284 @item W
3285 Memory address for @samp{e} constraint registers
3287 @item w
3288 Memory address with only a base register
3290 @item Y
3291 Vector zero
3293 @end table
3295 @item SPU---@file{config/spu/spu.h}
3296 @table @code
3297 @item a
3298 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.
3300 @item c
3301 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.
3303 @item d
3304 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 64 bit value.
3306 @item f
3307 An immediate which can be loaded with @code{fsmbi}.
3309 @item A
3310 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3312 @item B
3313 An immediate for most arithmetic instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3315 @item C
3316 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3318 @item D
3319 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 32 bit value.
3321 @item I
3322 A constant in the range [@minus{}64, 63] for shift/rotate instructions.
3324 @item J
3325 An unsigned 7-bit constant for conversion/nop/channel instructions.
3327 @item K
3328 A signed 10-bit constant for most arithmetic instructions.
3330 @item M
3331 A signed 16 bit immediate for @code{stop}.
3333 @item N
3334 An unsigned 16-bit constant for @code{iohl} and @code{fsmbi}.
3336 @item O
3337 An unsigned 7-bit constant whose 3 least significant bits are 0.
3339 @item P
3340 An unsigned 3-bit constant for 16-byte rotates and shifts
3342 @item R
3343 Call operand, reg, for indirect calls
3345 @item S
3346 Call operand, symbol, for relative calls.
3348 @item T
3349 Call operand, const_int, for absolute calls.
3351 @item U
3352 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is sign extended to 128 bit.
3354 @item W
3355 An immediate for shift and rotate instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3357 @item Y
3358 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is sign extended as a 128 bit.
3360 @item Z
3361 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is sign extended to 128 bit.
3363 @end table
3365 @item S/390 and zSeries---@file{config/s390/s390.h}
3366 @table @code
3367 @item a
3368 Address register (general purpose register except r0)
3370 @item c
3371 Condition code register
3373 @item d
3374 Data register (arbitrary general purpose register)
3376 @item f
3377 Floating-point register
3379 @item I
3380 Unsigned 8-bit constant (0--255)
3382 @item J
3383 Unsigned 12-bit constant (0--4095)
3385 @item K
3386 Signed 16-bit constant (@minus{}32768--32767)
3388 @item L
3389 Value appropriate as displacement.
3390 @table @code
3391 @item (0..4095)
3392 for short displacement
3393 @item (@minus{}524288..524287)
3394 for long displacement
3395 @end table
3397 @item M
3398 Constant integer with a value of 0x7fffffff.
3400 @item N
3401 Multiple letter constraint followed by 4 parameter letters.
3402 @table @code
3403 @item 0..9:
3404 number of the part counting from most to least significant
3405 @item H,Q:
3406 mode of the part
3407 @item D,S,H:
3408 mode of the containing operand
3409 @item 0,F:
3410 value of the other parts (F---all bits set)
3411 @end table
3412 The constraint matches if the specified part of a constant
3413 has a value different from its other parts.
3415 @item Q
3416 Memory reference without index register and with short displacement.
3418 @item R
3419 Memory reference with index register and short displacement.
3421 @item S
3422 Memory reference without index register but with long displacement.
3424 @item T
3425 Memory reference with index register and long displacement.
3427 @item U
3428 Pointer with short displacement.
3430 @item W
3431 Pointer with long displacement.
3433 @item Y
3434 Shift count operand.
3436 @end table
3438 @item Score family---@file{config/score/score.h}
3439 @table @code
3440 @item d
3441 Registers from r0 to r32.
3443 @item e
3444 Registers from r0 to r16.
3446 @item t
3447 r8---r11 or r22---r27 registers.
3449 @item h
3450 hi register.
3452 @item l
3453 lo register.
3455 @item x
3456 hi + lo register.
3458 @item q
3459 cnt register.
3461 @item y
3462 lcb register.
3464 @item z
3465 scb register.
3467 @item a
3468 cnt + lcb + scb register.
3470 @item c
3471 cr0---cr15 register.
3473 @item b
3474 cp1 registers.
3476 @item f
3477 cp2 registers.
3479 @item i
3480 cp3 registers.
3482 @item j
3483 cp1 + cp2 + cp3 registers.
3485 @item I
3486 High 16-bit constant (32-bit constant with 16 LSBs zero).
3488 @item J
3489 Unsigned 5 bit integer (in the range 0 to 31).
3491 @item K
3492 Unsigned 16 bit integer (in the range 0 to 65535).
3494 @item L
3495 Signed 16 bit integer (in the range @minus{}32768 to 32767).
3497 @item M
3498 Unsigned 14 bit integer (in the range 0 to 16383).
3500 @item N
3501 Signed 14 bit integer (in the range @minus{}8192 to 8191).
3503 @item Z
3504 Any SYMBOL_REF.
3505 @end table
3507 @item Xstormy16---@file{config/stormy16/stormy16.h}
3508 @table @code
3509 @item a
3510 Register r0.
3512 @item b
3513 Register r1.
3515 @item c
3516 Register r2.
3518 @item d
3519 Register r8.
3521 @item e
3522 Registers r0 through r7.
3524 @item t
3525 Registers r0 and r1.
3527 @item y
3528 The carry register.
3530 @item z
3531 Registers r8 and r9.
3533 @item I
3534 A constant between 0 and 3 inclusive.
3536 @item J
3537 A constant that has exactly one bit set.
3539 @item K
3540 A constant that has exactly one bit clear.
3542 @item L
3543 A constant between 0 and 255 inclusive.
3545 @item M
3546 A constant between @minus{}255 and 0 inclusive.
3548 @item N
3549 A constant between @minus{}3 and 0 inclusive.
3551 @item O
3552 A constant between 1 and 4 inclusive.
3554 @item P
3555 A constant between @minus{}4 and @minus{}1 inclusive.
3557 @item Q
3558 A memory reference that is a stack push.
3560 @item R
3561 A memory reference that is a stack pop.
3563 @item S
3564 A memory reference that refers to a constant address of known value.
3566 @item T
3567 The register indicated by Rx (not implemented yet).
3569 @item U
3570 A constant that is not between 2 and 15 inclusive.
3572 @item Z
3573 The constant 0.
3575 @end table
3577 @item TI C6X family---@file{config/c6x/constraints.md}
3578 @table @code
3579 @item a
3580 Register file A (A0--A31).
3582 @item b
3583 Register file B (B0--B31).
3585 @item A
3586 Predicate registers in register file A (A0--A2 on C64X and
3587 higher, A1 and A2 otherwise).
3589 @item B
3590 Predicate registers in register file B (B0--B2).
3592 @item C
3593 A call-used register in register file B (B0--B9, B16--B31).
3595 @item Da
3596 Register file A, excluding predicate registers (A3--A31,
3597 plus A0 if not C64X or higher).
3599 @item Db
3600 Register file B, excluding predicate registers (B3--B31).
3602 @item Iu4
3603 Integer constant in the range 0 @dots{} 15.
3605 @item Iu5
3606 Integer constant in the range 0 @dots{} 31.
3608 @item In5
3609 Integer constant in the range @minus{}31 @dots{} 0.
3611 @item Is5
3612 Integer constant in the range @minus{}16 @dots{} 15.
3614 @item I5x
3615 Integer constant that can be the operand of an ADDA or a SUBA insn.
3617 @item IuB
3618 Integer constant in the range 0 @dots{} 65535.
3620 @item IsB
3621 Integer constant in the range @minus{}32768 @dots{} 32767.
3623 @item IsC
3624 Integer constant in the range @math{-2^{20}} @dots{} @math{2^{20} - 1}.
3626 @item Jc
3627 Integer constant that is a valid mask for the clr instruction.
3629 @item Js
3630 Integer constant that is a valid mask for the set instruction.
3632 @item Q
3633 Memory location with A base register.
3635 @item R
3636 Memory location with B base register.
3638 @ifset INTERNALS
3639 @item S0
3640 On C64x+ targets, a GP-relative small data reference.
3642 @item S1
3643 Any kind of @code{SYMBOL_REF}, for use in a call address.
3645 @item Si
3646 Any kind of immediate operand, unless it matches the S0 constraint.
3648 @item T
3649 Memory location with B base register, but not using a long offset.
3651 @item W
3652 A memory operand with an address that can't be used in an unaligned access.
3654 @end ifset
3655 @item Z
3656 Register B14 (aka DP).
3658 @end table
3660 @item TILE-Gx---@file{config/tilegx/constraints.md}
3661 @table @code
3662 @item R00
3663 @itemx R01
3664 @itemx R02
3665 @itemx R03
3666 @itemx R04
3667 @itemx R05
3668 @itemx R06
3669 @itemx R07
3670 @itemx R08
3671 @itemx R09
3672 @itemx R10
3673 Each of these represents a register constraint for an individual
3674 register, from r0 to r10.
3676 @item I
3677 Signed 8-bit integer constant.
3679 @item J
3680 Signed 16-bit integer constant.
3682 @item K
3683 Unsigned 16-bit integer constant.
3685 @item L
3686 Integer constant that fits in one signed byte when incremented by one
3687 (@minus{}129 @dots{} 126).
3689 @item m
3690 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>}, the
3691 operand can have postincrement which requires printing with @samp{%In}
3692 and @samp{%in} on TILE-Gx.  For example:
3694 @smallexample
3695 asm ("st_add %I0,%1,%i0" : "=m<>" (*mem) : "r" (val));
3696 @end smallexample
3698 @item M
3699 A bit mask suitable for the BFINS instruction.
3701 @item N
3702 Integer constant that is a byte tiled out eight times.
3704 @item O
3705 The integer zero constant.
3707 @item P
3708 Integer constant that is a sign-extended byte tiled out as four shorts.
3710 @item Q
3711 Integer constant that fits in one signed byte when incremented
3712 (@minus{}129 @dots{} 126), but excluding -1.
3714 @item S
3715 Integer constant that has all 1 bits consecutive and starting at bit 0.
3717 @item T
3718 A 16-bit fragment of a got, tls, or pc-relative reference.
3720 @item U
3721 Memory operand except postincrement.  This is roughly the same as
3722 @samp{m} when not used together with @samp{<} or @samp{>}.
3724 @item W
3725 An 8-element vector constant with identical elements.
3727 @item Y
3728 A 4-element vector constant with identical elements.
3730 @item Z0
3731 The integer constant 0xffffffff.
3733 @item Z1
3734 The integer constant 0xffffffff00000000.
3736 @end table
3738 @item TILEPro---@file{config/tilepro/constraints.md}
3739 @table @code
3740 @item R00
3741 @itemx R01
3742 @itemx R02
3743 @itemx R03
3744 @itemx R04
3745 @itemx R05
3746 @itemx R06
3747 @itemx R07
3748 @itemx R08
3749 @itemx R09
3750 @itemx R10
3751 Each of these represents a register constraint for an individual
3752 register, from r0 to r10.
3754 @item I
3755 Signed 8-bit integer constant.
3757 @item J
3758 Signed 16-bit integer constant.
3760 @item K
3761 Nonzero integer constant with low 16 bits zero.
3763 @item L
3764 Integer constant that fits in one signed byte when incremented by one
3765 (@minus{}129 @dots{} 126).
3767 @item m
3768 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>}, the
3769 operand can have postincrement which requires printing with @samp{%In}
3770 and @samp{%in} on TILEPro.  For example:
3772 @smallexample
3773 asm ("swadd %I0,%1,%i0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
3774 @end smallexample
3776 @item M
3777 A bit mask suitable for the MM instruction.
3779 @item N
3780 Integer constant that is a byte tiled out four times.
3782 @item O
3783 The integer zero constant.
3785 @item P
3786 Integer constant that is a sign-extended byte tiled out as two shorts.
3788 @item Q
3789 Integer constant that fits in one signed byte when incremented
3790 (@minus{}129 @dots{} 126), but excluding -1.
3792 @item T
3793 A symbolic operand, or a 16-bit fragment of a got, tls, or pc-relative
3794 reference.
3796 @item U
3797 Memory operand except postincrement.  This is roughly the same as
3798 @samp{m} when not used together with @samp{<} or @samp{>}.
3800 @item W
3801 A 4-element vector constant with identical elements.
3803 @item Y
3804 A 2-element vector constant with identical elements.
3806 @end table
3808 @item Xtensa---@file{config/xtensa/constraints.md}
3809 @table @code
3810 @item a
3811 General-purpose 32-bit register
3813 @item b
3814 One-bit boolean register
3816 @item A
3817 MAC16 40-bit accumulator register
3819 @item I
3820 Signed 12-bit integer constant, for use in MOVI instructions
3822 @item J
3823 Signed 8-bit integer constant, for use in ADDI instructions
3825 @item K
3826 Integer constant valid for BccI instructions
3828 @item L
3829 Unsigned constant valid for BccUI instructions
3831 @end table
3833 @end table
3835 @ifset INTERNALS
3836 @node Disable Insn Alternatives
3837 @subsection Disable insn alternatives using the @code{enabled} attribute
3838 @cindex enabled
3840 The @code{enabled} insn attribute may be used to disable certain insn
3841 alternatives for machine-specific reasons.  This is useful when adding
3842 new instructions to an existing pattern which are only available for
3843 certain cpu architecture levels as specified with the @code{-march=}
3844 option.
3846 If an insn alternative is disabled, then it will never be used.  The
3847 compiler treats the constraints for the disabled alternative as
3848 unsatisfiable.
3850 In order to make use of the @code{enabled} attribute a back end has to add
3851 in the machine description files:
3853 @enumerate
3854 @item
3855 A definition of the @code{enabled} insn attribute.  The attribute is
3856 defined as usual using the @code{define_attr} command.  This
3857 definition should be based on other insn attributes and/or target flags.
3858 The @code{enabled} attribute is a numeric attribute and should evaluate to
3859 @code{(const_int 1)} for an enabled alternative and to
3860 @code{(const_int 0)} otherwise.
3861 @item
3862 A definition of another insn attribute used to describe for what
3863 reason an insn alternative might be available or
3864 not.  E.g. @code{cpu_facility} as in the example below.
3865 @item
3866 An assignment for the second attribute to each insn definition
3867 combining instructions which are not all available under the same
3868 circumstances.  (Note: It obviously only makes sense for definitions
3869 with more than one alternative.  Otherwise the insn pattern should be
3870 disabled or enabled using the insn condition.)
3871 @end enumerate
3873 E.g. the following two patterns could easily be merged using the @code{enabled}
3874 attribute:
3876 @smallexample
3878 (define_insn "*movdi_old"
3879   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
3880         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d"))]
3881   "!TARGET_NEW"
3882   "lgr %0,%1")
3884 (define_insn "*movdi_new"
3885   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
3886         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
3887   "TARGET_NEW"
3888   "@@
3889    lgr  %0,%1
3890    ldgr %0,%1
3891    lgdr %0,%1")
3893 @end smallexample
3897 @smallexample
3899 (define_insn "*movdi_combined"
3900   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
3901         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
3902   ""
3903   "@@
3904    lgr  %0,%1
3905    ldgr %0,%1
3906    lgdr %0,%1"
3907   [(set_attr "cpu_facility" "*,new,new")])
3909 @end smallexample
3911 with the @code{enabled} attribute defined like this:
3913 @smallexample
3915 (define_attr "cpu_facility" "standard,new" (const_string "standard"))
3917 (define_attr "enabled" ""
3918   (cond [(eq_attr "cpu_facility" "standard") (const_int 1)
3919          (and (eq_attr "cpu_facility" "new")
3920               (ne (symbol_ref "TARGET_NEW") (const_int 0)))
3921          (const_int 1)]
3922         (const_int 0)))
3924 @end smallexample
3926 @end ifset
3928 @ifset INTERNALS
3929 @node Define Constraints
3930 @subsection Defining Machine-Specific Constraints
3931 @cindex defining constraints
3932 @cindex constraints, defining
3934 Machine-specific constraints fall into two categories: register and
3935 non-register constraints.  Within the latter category, constraints
3936 which allow subsets of all possible memory or address operands should
3937 be specially marked, to give @code{reload} more information.
3939 Machine-specific constraints can be given names of arbitrary length,
3940 but they must be entirely composed of letters, digits, underscores
3941 (@samp{_}), and angle brackets (@samp{< >}).  Like C identifiers, they
3942 must begin with a letter or underscore.
3944 In order to avoid ambiguity in operand constraint strings, no
3945 constraint can have a name that begins with any other constraint's
3946 name.  For example, if @code{x} is defined as a constraint name,
3947 @code{xy} may not be, and vice versa.  As a consequence of this rule,
3948 no constraint may begin with one of the generic constraint letters:
3949 @samp{E F V X g i m n o p r s}.
3951 Register constraints correspond directly to register classes.
3952 @xref{Register Classes}.  There is thus not much flexibility in their
3953 definitions.
3955 @deffn {MD Expression} define_register_constraint name regclass docstring
3956 All three arguments are string constants.
3957 @var{name} is the name of the constraint, as it will appear in
3958 @code{match_operand} expressions.  If @var{name} is a multi-letter
3959 constraint its length shall be the same for all constraints starting
3960 with the same letter.  @var{regclass} can be either the
3961 name of the corresponding register class (@pxref{Register Classes}),
3962 or a C expression which evaluates to the appropriate register class.
3963 If it is an expression, it must have no side effects, and it cannot
3964 look at the operand.  The usual use of expressions is to map some
3965 register constraints to @code{NO_REGS} when the register class
3966 is not available on a given subarchitecture.
3968 @var{docstring} is a sentence documenting the meaning of the
3969 constraint.  Docstrings are explained further below.
3970 @end deffn
3972 Non-register constraints are more like predicates: the constraint
3973 definition gives a Boolean expression which indicates whether the
3974 constraint matches.
3976 @deffn {MD Expression} define_constraint name docstring exp
3977 The @var{name} and @var{docstring} arguments are the same as for
3978 @code{define_register_constraint}, but note that the docstring comes
3979 immediately after the name for these expressions.  @var{exp} is an RTL
3980 expression, obeying the same rules as the RTL expressions in predicate
3981 definitions.  @xref{Defining Predicates}, for details.  If it
3982 evaluates true, the constraint matches; if it evaluates false, it
3983 doesn't. Constraint expressions should indicate which RTL codes they
3984 might match, just like predicate expressions.
3986 @code{match_test} C expressions have access to the
3987 following variables:
3989 @table @var
3990 @item op
3991 The RTL object defining the operand.
3992 @item mode
3993 The machine mode of @var{op}.
3994 @item ival
3995 @samp{INTVAL (@var{op})}, if @var{op} is a @code{const_int}.
3996 @item hval
3997 @samp{CONST_DOUBLE_HIGH (@var{op})}, if @var{op} is an integer
3998 @code{const_double}.
3999 @item lval
4000 @samp{CONST_DOUBLE_LOW (@var{op})}, if @var{op} is an integer
4001 @code{const_double}.
4002 @item rval
4003 @samp{CONST_DOUBLE_REAL_VALUE (@var{op})}, if @var{op} is a floating-point
4004 @code{const_double}.
4005 @end table
4007 The @var{*val} variables should only be used once another piece of the
4008 expression has verified that @var{op} is the appropriate kind of RTL
4009 object.
4010 @end deffn
4012 Most non-register constraints should be defined with
4013 @code{define_constraint}.  The remaining two definition expressions
4014 are only appropriate for constraints that should be handled specially
4015 by @code{reload} if they fail to match.
4017 @deffn {MD Expression} define_memory_constraint name docstring exp
4018 Use this expression for constraints that match a subset of all memory
4019 operands: that is, @code{reload} can make them match by converting the
4020 operand to the form @samp{@w{(mem (reg @var{X}))}}, where @var{X} is a
4021 base register (from the register class specified by
4022 @code{BASE_REG_CLASS}, @pxref{Register Classes}).
4024 For example, on the S/390, some instructions do not accept arbitrary
4025 memory references, but only those that do not make use of an index
4026 register.  The constraint letter @samp{Q} is defined to represent a
4027 memory address of this type.  If @samp{Q} is defined with
4028 @code{define_memory_constraint}, a @samp{Q} constraint can handle any
4029 memory operand, because @code{reload} knows it can simply copy the
4030 memory address into a base register if required.  This is analogous to
4031 the way an @samp{o} constraint can handle any memory operand.
4033 The syntax and semantics are otherwise identical to
4034 @code{define_constraint}.
4035 @end deffn
4037 @deffn {MD Expression} define_address_constraint name docstring exp
4038 Use this expression for constraints that match a subset of all address
4039 operands: that is, @code{reload} can make the constraint match by
4040 converting the operand to the form @samp{@w{(reg @var{X})}}, again
4041 with @var{X} a base register.
4043 Constraints defined with @code{define_address_constraint} can only be
4044 used with the @code{address_operand} predicate, or machine-specific
4045 predicates that work the same way.  They are treated analogously to
4046 the generic @samp{p} constraint.
4048 The syntax and semantics are otherwise identical to
4049 @code{define_constraint}.
4050 @end deffn
4052 For historical reasons, names beginning with the letters @samp{G H}
4053 are reserved for constraints that match only @code{const_double}s, and
4054 names beginning with the letters @samp{I J K L M N O P} are reserved
4055 for constraints that match only @code{const_int}s.  This may change in
4056 the future.  For the time being, constraints with these names must be
4057 written in a stylized form, so that @code{genpreds} can tell you did
4058 it correctly:
4060 @smallexample
4061 @group
4062 (define_constraint "[@var{GHIJKLMNOP}]@dots{}"
4063   "@var{doc}@dots{}"
4064   (and (match_code "const_int")  ; @r{@code{const_double} for G/H}
4065        @var{condition}@dots{}))            ; @r{usually a @code{match_test}}
4066 @end group
4067 @end smallexample
4068 @c the semicolons line up in the formatted manual
4070 It is fine to use names beginning with other letters for constraints
4071 that match @code{const_double}s or @code{const_int}s.
4073 Each docstring in a constraint definition should be one or more complete
4074 sentences, marked up in Texinfo format.  @emph{They are currently unused.}
4075 In the future they will be copied into the GCC manual, in @ref{Machine
4076 Constraints}, replacing the hand-maintained tables currently found in
4077 that section.  Also, in the future the compiler may use this to give
4078 more helpful diagnostics when poor choice of @code{asm} constraints
4079 causes a reload failure.
4081 If you put the pseudo-Texinfo directive @samp{@@internal} at the
4082 beginning of a docstring, then (in the future) it will appear only in
4083 the internals manual's version of the machine-specific constraint tables.
4084 Use this for constraints that should not appear in @code{asm} statements.
4086 @node C Constraint Interface
4087 @subsection Testing constraints from C
4088 @cindex testing constraints
4089 @cindex constraints, testing
4091 It is occasionally useful to test a constraint from C code rather than
4092 implicitly via the constraint string in a @code{match_operand}.  The
4093 generated file @file{tm_p.h} declares a few interfaces for working
4094 with machine-specific constraints.  None of these interfaces work with
4095 the generic constraints described in @ref{Simple Constraints}.  This
4096 may change in the future.
4098 @strong{Warning:} @file{tm_p.h} may declare other functions that
4099 operate on constraints, besides the ones documented here.  Do not use
4100 those functions from machine-dependent code.  They exist to implement
4101 the old constraint interface that machine-independent components of
4102 the compiler still expect.  They will change or disappear in the
4103 future.
4105 Some valid constraint names are not valid C identifiers, so there is a
4106 mangling scheme for referring to them from C@.  Constraint names that
4107 do not contain angle brackets or underscores are left unchanged.
4108 Underscores are doubled, each @samp{<} is replaced with @samp{_l}, and
4109 each @samp{>} with @samp{_g}.  Here are some examples:
4111 @c the @c's prevent double blank lines in the printed manual.
4112 @example
4113 @multitable {Original} {Mangled}
4114 @item @strong{Original} @tab @strong{Mangled}  @c
4115 @item @code{x}     @tab @code{x}       @c
4116 @item @code{P42x}  @tab @code{P42x}    @c
4117 @item @code{P4_x}  @tab @code{P4__x}   @c
4118 @item @code{P4>x}  @tab @code{P4_gx}   @c
4119 @item @code{P4>>}  @tab @code{P4_g_g}  @c
4120 @item @code{P4_g>} @tab @code{P4__g_g} @c
4121 @end multitable
4122 @end example
4124 Throughout this section, the variable @var{c} is either a constraint
4125 in the abstract sense, or a constant from @code{enum constraint_num};
4126 the variable @var{m} is a mangled constraint name (usually as part of
4127 a larger identifier).
4129 @deftp Enum constraint_num
4130 For each machine-specific constraint, there is a corresponding
4131 enumeration constant: @samp{CONSTRAINT_} plus the mangled name of the
4132 constraint.  Functions that take an @code{enum constraint_num} as an
4133 argument expect one of these constants.
4135 Machine-independent constraints do not have associated constants.
4136 This may change in the future.
4137 @end deftp
4139 @deftypefun {inline bool} satisfies_constraint_@var{m} (rtx @var{exp})
4140 For each machine-specific, non-register constraint @var{m}, there is
4141 one of these functions; it returns @code{true} if @var{exp} satisfies the
4142 constraint.  These functions are only visible if @file{rtl.h} was included
4143 before @file{tm_p.h}.
4144 @end deftypefun
4146 @deftypefun bool constraint_satisfied_p (rtx @var{exp}, enum constraint_num @var{c})
4147 Like the @code{satisfies_constraint_@var{m}} functions, but the
4148 constraint to test is given as an argument, @var{c}.  If @var{c}
4149 specifies a register constraint, this function will always return
4150 @code{false}.
4151 @end deftypefun
4153 @deftypefun {enum reg_class} regclass_for_constraint (enum constraint_num @var{c})
4154 Returns the register class associated with @var{c}.  If @var{c} is not
4155 a register constraint, or those registers are not available for the
4156 currently selected subtarget, returns @code{NO_REGS}.
4157 @end deftypefun
4159 Here is an example use of @code{satisfies_constraint_@var{m}}.  In
4160 peephole optimizations (@pxref{Peephole Definitions}), operand
4161 constraint strings are ignored, so if there are relevant constraints,
4162 they must be tested in the C condition.  In the example, the
4163 optimization is applied if operand 2 does @emph{not} satisfy the
4164 @samp{K} constraint.  (This is a simplified version of a peephole
4165 definition from the i386 machine description.)
4167 @smallexample
4168 (define_peephole2
4169   [(match_scratch:SI 3 "r")
4170    (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
4171         (mult:SI (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")
4172                  (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "")))]
4174   "!satisfies_constraint_K (operands[2])"
4176   [(set (match_dup 3) (match_dup 1))
4177    (set (match_dup 0) (mult:SI (match_dup 3) (match_dup 2)))]
4179   "")
4180 @end smallexample
4182 @node Standard Names
4183 @section Standard Pattern Names For Generation
4184 @cindex standard pattern names
4185 @cindex pattern names
4186 @cindex names, pattern
4188 Here is a table of the instruction names that are meaningful in the RTL
4189 generation pass of the compiler.  Giving one of these names to an
4190 instruction pattern tells the RTL generation pass that it can use the
4191 pattern to accomplish a certain task.
4193 @table @asis
4194 @cindex @code{mov@var{m}} instruction pattern
4195 @item @samp{mov@var{m}}
4196 Here @var{m} stands for a two-letter machine mode name, in lowercase.
4197 This instruction pattern moves data with that machine mode from operand
4198 1 to operand 0.  For example, @samp{movsi} moves full-word data.
4200 If operand 0 is a @code{subreg} with mode @var{m} of a register whose
4201 own mode is wider than @var{m}, the effect of this instruction is
4202 to store the specified value in the part of the register that corresponds
4203 to mode @var{m}.  Bits outside of @var{m}, but which are within the
4204 same target word as the @code{subreg} are undefined.  Bits which are
4205 outside the target word are left unchanged.
4207 This class of patterns is special in several ways.  First of all, each
4208 of these names up to and including full word size @emph{must} be defined,
4209 because there is no other way to copy a datum from one place to another.
4210 If there are patterns accepting operands in larger modes,
4211 @samp{mov@var{m}} must be defined for integer modes of those sizes.
4213 Second, these patterns are not used solely in the RTL generation pass.
4214 Even the reload pass can generate move insns to copy values from stack
4215 slots into temporary registers.  When it does so, one of the operands is
4216 a hard register and the other is an operand that can need to be reloaded
4217 into a register.
4219 @findex force_reg
4220 Therefore, when given such a pair of operands, the pattern must generate
4221 RTL which needs no reloading and needs no temporary registers---no
4222 registers other than the operands.  For example, if you support the
4223 pattern with a @code{define_expand}, then in such a case the
4224 @code{define_expand} mustn't call @code{force_reg} or any other such
4225 function which might generate new pseudo registers.
4227 This requirement exists even for subword modes on a RISC machine where
4228 fetching those modes from memory normally requires several insns and
4229 some temporary registers.
4231 @findex change_address
4232 During reload a memory reference with an invalid address may be passed
4233 as an operand.  Such an address will be replaced with a valid address
4234 later in the reload pass.  In this case, nothing may be done with the
4235 address except to use it as it stands.  If it is copied, it will not be
4236 replaced with a valid address.  No attempt should be made to make such
4237 an address into a valid address and no routine (such as
4238 @code{change_address}) that will do so may be called.  Note that
4239 @code{general_operand} will fail when applied to such an address.
4241 @findex reload_in_progress
4242 The global variable @code{reload_in_progress} (which must be explicitly
4243 declared if required) can be used to determine whether such special
4244 handling is required.
4246 The variety of operands that have reloads depends on the rest of the
4247 machine description, but typically on a RISC machine these can only be
4248 pseudo registers that did not get hard registers, while on other
4249 machines explicit memory references will get optional reloads.
4251 If a scratch register is required to move an object to or from memory,
4252 it can be allocated using @code{gen_reg_rtx} prior to life analysis.
4254 If there are cases which need scratch registers during or after reload,
4255 you must provide an appropriate secondary_reload target hook.
4257 @findex can_create_pseudo_p
4258 The macro @code{can_create_pseudo_p} can be used to determine if it
4259 is unsafe to create new pseudo registers.  If this variable is nonzero, then
4260 it is unsafe to call @code{gen_reg_rtx} to allocate a new pseudo.
4262 The constraints on a @samp{mov@var{m}} must permit moving any hard
4263 register to any other hard register provided that
4264 @code{HARD_REGNO_MODE_OK} permits mode @var{m} in both registers and
4265 @code{TARGET_REGISTER_MOVE_COST} applied to their classes returns a value
4266 of 2.
4268 It is obligatory to support floating point @samp{mov@var{m}}
4269 instructions into and out of any registers that can hold fixed point
4270 values, because unions and structures (which have modes @code{SImode} or
4271 @code{DImode}) can be in those registers and they may have floating
4272 point members.
4274 There may also be a need to support fixed point @samp{mov@var{m}}
4275 instructions in and out of floating point registers.  Unfortunately, I
4276 have forgotten why this was so, and I don't know whether it is still
4277 true.  If @code{HARD_REGNO_MODE_OK} rejects fixed point values in
4278 floating point registers, then the constraints of the fixed point
4279 @samp{mov@var{m}} instructions must be designed to avoid ever trying to
4280 reload into a floating point register.
4282 @cindex @code{reload_in} instruction pattern
4283 @cindex @code{reload_out} instruction pattern
4284 @item @samp{reload_in@var{m}}
4285 @itemx @samp{reload_out@var{m}}
4286 These named patterns have been obsoleted by the target hook
4287 @code{secondary_reload}.
4289 Like @samp{mov@var{m}}, but used when a scratch register is required to
4290 move between operand 0 and operand 1.  Operand 2 describes the scratch
4291 register.  See the discussion of the @code{SECONDARY_RELOAD_CLASS}
4292 macro in @pxref{Register Classes}.
4294 There are special restrictions on the form of the @code{match_operand}s
4295 used in these patterns.  First, only the predicate for the reload
4296 operand is examined, i.e., @code{reload_in} examines operand 1, but not
4297 the predicates for operand 0 or 2.  Second, there may be only one
4298 alternative in the constraints.  Third, only a single register class
4299 letter may be used for the constraint; subsequent constraint letters
4300 are ignored.  As a special exception, an empty constraint string
4301 matches the @code{ALL_REGS} register class.  This may relieve ports
4302 of the burden of defining an @code{ALL_REGS} constraint letter just
4303 for these patterns.
4305 @cindex @code{movstrict@var{m}} instruction pattern
4306 @item @samp{movstrict@var{m}}
4307 Like @samp{mov@var{m}} except that if operand 0 is a @code{subreg}
4308 with mode @var{m} of a register whose natural mode is wider,
4309 the @samp{movstrict@var{m}} instruction is guaranteed not to alter
4310 any of the register except the part which belongs to mode @var{m}.
4312 @cindex @code{movmisalign@var{m}} instruction pattern
4313 @item @samp{movmisalign@var{m}}
4314 This variant of a move pattern is designed to load or store a value
4315 from a memory address that is not naturally aligned for its mode.
4316 For a store, the memory will be in operand 0; for a load, the memory
4317 will be in operand 1.  The other operand is guaranteed not to be a
4318 memory, so that it's easy to tell whether this is a load or store.
4320 This pattern is used by the autovectorizer, and when expanding a
4321 @code{MISALIGNED_INDIRECT_REF} expression.
4323 @cindex @code{load_multiple} instruction pattern
4324 @item @samp{load_multiple}
4325 Load several consecutive memory locations into consecutive registers.
4326 Operand 0 is the first of the consecutive registers, operand 1
4327 is the first memory location, and operand 2 is a constant: the
4328 number of consecutive registers.
4330 Define this only if the target machine really has such an instruction;
4331 do not define this if the most efficient way of loading consecutive
4332 registers from memory is to do them one at a time.
4334 On some machines, there are restrictions as to which consecutive
4335 registers can be stored into memory, such as particular starting or
4336 ending register numbers or only a range of valid counts.  For those
4337 machines, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
4338 and make the pattern fail if the restrictions are not met.
4340 Write the generated insn as a @code{parallel} with elements being a
4341 @code{set} of one register from the appropriate memory location (you may
4342 also need @code{use} or @code{clobber} elements).  Use a
4343 @code{match_parallel} (@pxref{RTL Template}) to recognize the insn.  See
4344 @file{rs6000.md} for examples of the use of this insn pattern.
4346 @cindex @samp{store_multiple} instruction pattern
4347 @item @samp{store_multiple}
4348 Similar to @samp{load_multiple}, but store several consecutive registers
4349 into consecutive memory locations.  Operand 0 is the first of the
4350 consecutive memory locations, operand 1 is the first register, and
4351 operand 2 is a constant: the number of consecutive registers.
4353 @cindex @code{vec_load_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4354 @item @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}
4355 Perform an interleaved load of several vectors from memory operand 1
4356 into register operand 0.  Both operands have mode @var{m}.  The register
4357 operand is viewed as holding consecutive vectors of mode @var{n},
4358 while the memory operand is a flat array that contains the same number
4359 of elements.  The operation is equivalent to:
4361 @smallexample
4362 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4363 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4364   for (i = 0; i < c; i++)
4365     operand0[i][j] = operand1[j * c + i];
4366 @end smallexample
4368 For example, @samp{vec_load_lanestiv4hi} loads 8 16-bit values
4369 from memory into a register of mode @samp{TI}@.  The register
4370 contains two consecutive vectors of mode @samp{V4HI}@.
4372 This pattern can only be used if:
4373 @smallexample
4374 TARGET_ARRAY_MODE_SUPPORTED_P (@var{n}, @var{c})
4375 @end smallexample
4376 is true.  GCC assumes that, if a target supports this kind of
4377 instruction for some mode @var{n}, it also supports unaligned
4378 loads for vectors of mode @var{n}.
4380 @cindex @code{vec_store_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4381 @item @samp{vec_store_lanes@var{m}@var{n}}
4382 Equivalent to @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}, with the memory
4383 and register operands reversed.  That is, the instruction is
4384 equivalent to:
4386 @smallexample
4387 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4388 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4389   for (i = 0; i < c; i++)
4390     operand0[j * c + i] = operand1[i][j];
4391 @end smallexample
4393 for a memory operand 0 and register operand 1.
4395 @cindex @code{vec_set@var{m}} instruction pattern
4396 @item @samp{vec_set@var{m}}
4397 Set given field in the vector value.  Operand 0 is the vector to modify,
4398 operand 1 is new value of field and operand 2 specify the field index.
4400 @cindex @code{vec_extract@var{m}} instruction pattern
4401 @item @samp{vec_extract@var{m}}
4402 Extract given field from the vector value.  Operand 1 is the vector, operand 2
4403 specify field index and operand 0 place to store value into.
4405 @cindex @code{vec_init@var{m}} instruction pattern
4406 @item @samp{vec_init@var{m}}
4407 Initialize the vector to given values.  Operand 0 is the vector to initialize
4408 and operand 1 is parallel containing values for individual fields.
4410 @cindex @code{vcond@var{m}@var{n}} instruction pattern
4411 @item @samp{vcond@var{m}@var{n}}
4412 Output a conditional vector move.  Operand 0 is the destination to
4413 receive a combination of operand 1 and operand 2, which are of mode @var{m},
4414 dependent on the outcome of the predicate in operand 3 which is a
4415 vector comparison with operands of mode @var{n} in operands 4 and 5.  The
4416 modes @var{m} and @var{n} should have the same size.  Operand 0
4417 will be set to the value @var{op1} & @var{msk} | @var{op2} & ~@var{msk}
4418 where @var{msk} is computed by element-wise evaluation of the vector
4419 comparison with a truth value of all-ones and a false value of all-zeros.
4421 @cindex @code{vec_perm@var{m}} instruction pattern
4422 @item @samp{vec_perm@var{m}}
4423 Output a (variable) vector permutation.  Operand 0 is the destination
4424 to receive elements from operand 1 and operand 2, which are of mode
4425 @var{m}.  Operand 3 is the @dfn{selector}.  It is an integral mode
4426 vector of the same width and number of elements as mode @var{m}.
4428 The input elements are numbered from 0 in operand 1 through
4429 @math{2*@var{N}-1} in operand 2.  The elements of the selector must
4430 be computed modulo @math{2*@var{N}}.  Note that if
4431 @code{rtx_equal_p(operand1, operand2)}, this can be implemented
4432 with just operand 1 and selector elements modulo @var{N}.
4434 In order to make things easy for a number of targets, if there is no
4435 @samp{vec_perm} pattern for mode @var{m}, but there is for mode @var{q}
4436 where @var{q} is a vector of @code{QImode} of the same width as @var{m},
4437 the middle-end will lower the mode @var{m} @code{VEC_PERM_EXPR} to
4438 mode @var{q}.
4440 @cindex @code{vec_perm_const@var{m}} instruction pattern
4441 @item @samp{vec_perm_const@var{m}}
4442 Like @samp{vec_perm} except that the permutation is a compile-time
4443 constant.  That is, operand 3, the @dfn{selector}, is a @code{CONST_VECTOR}.
4445 Some targets cannot perform a permutation with a variable selector,
4446 but can efficiently perform a constant permutation.  Further, the
4447 target hook @code{vec_perm_ok} is queried to determine if the 
4448 specific constant permutation is available efficiently; the named
4449 pattern is never expanded without @code{vec_perm_ok} returning true.
4451 There is no need for a target to supply both @samp{vec_perm@var{m}}
4452 and @samp{vec_perm_const@var{m}} if the former can trivially implement
4453 the operation with, say, the vector constant loaded into a register.
4455 @cindex @code{push@var{m}1} instruction pattern
4456 @item @samp{push@var{m}1}
4457 Output a push instruction.  Operand 0 is value to push.  Used only when
4458 @code{PUSH_ROUNDING} is defined.  For historical reason, this pattern may be
4459 missing and in such case an @code{mov} expander is used instead, with a
4460 @code{MEM} expression forming the push operation.  The @code{mov} expander
4461 method is deprecated.
4463 @cindex @code{add@var{m}3} instruction pattern
4464 @item @samp{add@var{m}3}
4465 Add operand 2 and operand 1, storing the result in operand 0.  All operands
4466 must have mode @var{m}.  This can be used even on two-address machines, by
4467 means of constraints requiring operands 1 and 0 to be the same location.
4469 @cindex @code{ssadd@var{m}3} instruction pattern
4470 @cindex @code{usadd@var{m}3} instruction pattern
4471 @cindex @code{sub@var{m}3} instruction pattern
4472 @cindex @code{sssub@var{m}3} instruction pattern
4473 @cindex @code{ussub@var{m}3} instruction pattern
4474 @cindex @code{mul@var{m}3} instruction pattern
4475 @cindex @code{ssmul@var{m}3} instruction pattern
4476 @cindex @code{usmul@var{m}3} instruction pattern
4477 @cindex @code{div@var{m}3} instruction pattern
4478 @cindex @code{ssdiv@var{m}3} instruction pattern
4479 @cindex @code{udiv@var{m}3} instruction pattern
4480 @cindex @code{usdiv@var{m}3} instruction pattern
4481 @cindex @code{mod@var{m}3} instruction pattern
4482 @cindex @code{umod@var{m}3} instruction pattern
4483 @cindex @code{umin@var{m}3} instruction pattern
4484 @cindex @code{umax@var{m}3} instruction pattern
4485 @cindex @code{and@var{m}3} instruction pattern
4486 @cindex @code{ior@var{m}3} instruction pattern
4487 @cindex @code{xor@var{m}3} instruction pattern
4488 @item @samp{ssadd@var{m}3}, @samp{usadd@var{m}3}
4489 @itemx @samp{sub@var{m}3}, @samp{sssub@var{m}3}, @samp{ussub@var{m}3}
4490 @itemx @samp{mul@var{m}3}, @samp{ssmul@var{m}3}, @samp{usmul@var{m}3}
4491 @itemx @samp{div@var{m}3}, @samp{ssdiv@var{m}3}
4492 @itemx @samp{udiv@var{m}3}, @samp{usdiv@var{m}3}
4493 @itemx @samp{mod@var{m}3}, @samp{umod@var{m}3}
4494 @itemx @samp{umin@var{m}3}, @samp{umax@var{m}3}
4495 @itemx @samp{and@var{m}3}, @samp{ior@var{m}3}, @samp{xor@var{m}3}
4496 Similar, for other arithmetic operations.
4498 @cindex @code{fma@var{m}4} instruction pattern
4499 @item @samp{fma@var{m}4}
4500 Multiply operand 2 and operand 1, then add operand 3, storing the
4501 result in operand 0 without doing an intermediate rounding step.  All
4502 operands must have mode @var{m}.  This pattern is used to implement
4503 the @code{fma}, @code{fmaf}, and @code{fmal} builtin functions from
4504 the ISO C99 standard.
4506 @cindex @code{fms@var{m}4} instruction pattern
4507 @item @samp{fms@var{m}4}
4508 Like @code{fma@var{m}4}, except operand 3 subtracted from the
4509 product instead of added to the product.  This is represented
4510 in the rtl as
4512 @smallexample
4513 (fma:@var{m} @var{op1} @var{op2} (neg:@var{m} @var{op3}))
4514 @end smallexample
4516 @cindex @code{fnma@var{m}4} instruction pattern
4517 @item @samp{fnma@var{m}4}
4518 Like @code{fma@var{m}4} except that the intermediate product
4519 is negated before being added to operand 3.  This is represented
4520 in the rtl as
4522 @smallexample
4523 (fma:@var{m} (neg:@var{m} @var{op1}) @var{op2} @var{op3})
4524 @end smallexample
4526 @cindex @code{fnms@var{m}4} instruction pattern
4527 @item @samp{fnms@var{m}4}
4528 Like @code{fms@var{m}4} except that the intermediate product
4529 is negated before subtracting operand 3.  This is represented
4530 in the rtl as
4532 @smallexample
4533 (fma:@var{m} (neg:@var{m} @var{op1}) @var{op2} (neg:@var{m} @var{op3}))
4534 @end smallexample
4536 @cindex @code{min@var{m}3} instruction pattern
4537 @cindex @code{max@var{m}3} instruction pattern
4538 @item @samp{smin@var{m}3}, @samp{smax@var{m}3}
4539 Signed minimum and maximum operations.  When used with floating point,
4540 if both operands are zeros, or if either operand is @code{NaN}, then
4541 it is unspecified which of the two operands is returned as the result.
4543 @cindex @code{reduc_smin_@var{m}} instruction pattern
4544 @cindex @code{reduc_smax_@var{m}} instruction pattern
4545 @item @samp{reduc_smin_@var{m}}, @samp{reduc_smax_@var{m}}
4546 Find the signed minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
4547 operand 1, and the scalar result is stored in the least significant bits of
4548 operand 0 (also a vector). The output and input vector should have the same
4549 modes.
4551 @cindex @code{reduc_umin_@var{m}} instruction pattern
4552 @cindex @code{reduc_umax_@var{m}} instruction pattern
4553 @item @samp{reduc_umin_@var{m}}, @samp{reduc_umax_@var{m}}
4554 Find the unsigned minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
4555 operand 1, and the scalar result is stored in the least significant bits of
4556 operand 0 (also a vector). The output and input vector should have the same
4557 modes.
4559 @cindex @code{reduc_splus_@var{m}} instruction pattern
4560 @item @samp{reduc_splus_@var{m}}
4561 Compute the sum of the signed elements of a vector. The vector is operand 1,
4562 and the scalar result is stored in the least significant bits of operand 0
4563 (also a vector). The output and input vector should have the same modes.
4565 @cindex @code{reduc_uplus_@var{m}} instruction pattern
4566 @item @samp{reduc_uplus_@var{m}}
4567 Compute the sum of the unsigned elements of a vector. The vector is operand 1,
4568 and the scalar result is stored in the least significant bits of operand 0
4569 (also a vector). The output and input vector should have the same modes.
4571 @cindex @code{sdot_prod@var{m}} instruction pattern
4572 @item @samp{sdot_prod@var{m}}
4573 @cindex @code{udot_prod@var{m}} instruction pattern
4574 @item @samp{udot_prod@var{m}}
4575 Compute the sum of the products of two signed/unsigned elements.
4576 Operand 1 and operand 2 are of the same mode. Their product, which is of a
4577 wider mode, is computed and added to operand 3. Operand 3 is of a mode equal or
4578 wider than the mode of the product. The result is placed in operand 0, which
4579 is of the same mode as operand 3.
4581 @cindex @code{ssum_widen@var{m3}} instruction pattern
4582 @item @samp{ssum_widen@var{m3}}
4583 @cindex @code{usum_widen@var{m3}} instruction pattern
4584 @item @samp{usum_widen@var{m3}}
4585 Operands 0 and 2 are of the same mode, which is wider than the mode of
4586 operand 1. Add operand 1 to operand 2 and place the widened result in
4587 operand 0. (This is used express accumulation of elements into an accumulator
4588 of a wider mode.)
4590 @cindex @code{vec_shl_@var{m}} instruction pattern
4591 @cindex @code{vec_shr_@var{m}} instruction pattern
4592 @item @samp{vec_shl_@var{m}}, @samp{vec_shr_@var{m}}
4593 Whole vector left/right shift in bits.
4594 Operand 1 is a vector to be shifted.
4595 Operand 2 is an integer shift amount in bits.
4596 Operand 0 is where the resulting shifted vector is stored.
4597 The output and input vectors should have the same modes.
4599 @cindex @code{vec_pack_trunc_@var{m}} instruction pattern
4600 @item @samp{vec_pack_trunc_@var{m}}
4601 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors. Operands 1 and 2
4602 are vectors of the same mode having N integral or floating point elements
4603 of size S@.  Operand 0 is the resulting vector in which 2*N elements of
4604 size N/2 are concatenated after narrowing them down using truncation.
4606 @cindex @code{vec_pack_ssat_@var{m}} instruction pattern
4607 @cindex @code{vec_pack_usat_@var{m}} instruction pattern
4608 @item @samp{vec_pack_ssat_@var{m}}, @samp{vec_pack_usat_@var{m}}
4609 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors.  Operands 1 and 2
4610 are vectors of the same mode having N integral elements of size S.
4611 Operand 0 is the resulting vector in which the elements of the two input
4612 vectors are concatenated after narrowing them down using signed/unsigned
4613 saturating arithmetic.
4615 @cindex @code{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}} instruction pattern
4616 @cindex @code{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}} instruction pattern
4617 @item @samp{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}}, @samp{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}}
4618 Narrow, convert to signed/unsigned integral type and merge the elements
4619 of two vectors.  Operands 1 and 2 are vectors of the same mode having N
4620 floating point elements of size S@.  Operand 0 is the resulting vector
4621 in which 2*N elements of size N/2 are concatenated.
4623 @cindex @code{vec_unpacks_hi_@var{m}} instruction pattern
4624 @cindex @code{vec_unpacks_lo_@var{m}} instruction pattern
4625 @item @samp{vec_unpacks_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_lo_@var{m}}
4626 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of signed
4627 integral or floating point elements.  The input vector (operand 1) has N
4628 elements of size S@.  Widen (promote) the high/low elements of the vector
4629 using signed or floating point extension and place the resulting N/2
4630 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
4632 @cindex @code{vec_unpacku_hi_@var{m}} instruction pattern
4633 @cindex @code{vec_unpacku_lo_@var{m}} instruction pattern
4634 @item @samp{vec_unpacku_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_lo_@var{m}}
4635 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of unsigned
4636 integral elements.  The input vector (operand 1) has N elements of size S.
4637 Widen (promote) the high/low elements of the vector using zero extension and
4638 place the resulting N/2 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
4640 @cindex @code{vec_unpacks_float_hi_@var{m}} instruction pattern
4641 @cindex @code{vec_unpacks_float_lo_@var{m}} instruction pattern
4642 @cindex @code{vec_unpacku_float_hi_@var{m}} instruction pattern
4643 @cindex @code{vec_unpacku_float_lo_@var{m}} instruction pattern
4644 @item @samp{vec_unpacks_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_float_lo_@var{m}}
4645 @itemx @samp{vec_unpacku_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_float_lo_@var{m}}
4646 Extract, convert to floating point type and widen the high/low part of a
4647 vector of signed/unsigned integral elements.  The input vector (operand 1)
4648 has N elements of size S@.  Convert the high/low elements of the vector using
4649 floating point conversion and place the resulting N/2 values of size 2*S in
4650 the output vector (operand 0).
4652 @cindex @code{vec_widen_umult_hi_@var{m}} instruction pattern
4653 @cindex @code{vec_widen_umult_lo_@var{m}} instruction pattern
4654 @cindex @code{vec_widen_smult_hi_@var{m}} instruction pattern
4655 @cindex @code{vec_widen_smult_lo_@var{m}} instruction pattern
4656 @cindex @code{vec_widen_umult_even_@var{m}} instruction pattern
4657 @cindex @code{vec_widen_umult_odd_@var{m}} instruction pattern
4658 @cindex @code{vec_widen_smult_even_@var{m}} instruction pattern
4659 @cindex @code{vec_widen_smult_odd_@var{m}} instruction pattern
4660 @item @samp{vec_widen_umult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_lo_@var{m}}
4661 @itemx @samp{vec_widen_smult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_lo_@var{m}}
4662 @itemx @samp{vec_widen_umult_even_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_odd_@var{m}}
4663 @itemx @samp{vec_widen_smult_even_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_odd_@var{m}}
4664 Signed/Unsigned widening multiplication.  The two inputs (operands 1 and 2)
4665 are vectors with N signed/unsigned elements of size S@.  Multiply the high/low
4666 or even/odd elements of the two vectors, and put the N/2 products of size 2*S
4667 in the output vector (operand 0).
4669 @cindex @code{vec_widen_ushiftl_hi_@var{m}} instruction pattern
4670 @cindex @code{vec_widen_ushiftl_lo_@var{m}} instruction pattern
4671 @cindex @code{vec_widen_sshiftl_hi_@var{m}} instruction pattern
4672 @cindex @code{vec_widen_sshiftl_lo_@var{m}} instruction pattern
4673 @item @samp{vec_widen_ushiftl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_ushiftl_lo_@var{m}}
4674 @itemx @samp{vec_widen_sshiftl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_sshiftl_lo_@var{m}}
4675 Signed/Unsigned widening shift left.  The first input (operand 1) is a vector
4676 with N signed/unsigned elements of size S@.  Operand 2 is a constant.  Shift
4677 the high/low elements of operand 1, and put the N/2 results of size 2*S in the
4678 output vector (operand 0).
4680 @cindex @code{mulhisi3} instruction pattern
4681 @item @samp{mulhisi3}
4682 Multiply operands 1 and 2, which have mode @code{HImode}, and store
4683 a @code{SImode} product in operand 0.
4685 @cindex @code{mulqihi3} instruction pattern
4686 @cindex @code{mulsidi3} instruction pattern
4687 @item @samp{mulqihi3}, @samp{mulsidi3}
4688 Similar widening-multiplication instructions of other widths.
4690 @cindex @code{umulqihi3} instruction pattern
4691 @cindex @code{umulhisi3} instruction pattern
4692 @cindex @code{umulsidi3} instruction pattern
4693 @item @samp{umulqihi3}, @samp{umulhisi3}, @samp{umulsidi3}
4694 Similar widening-multiplication instructions that do unsigned
4695 multiplication.
4697 @cindex @code{usmulqihi3} instruction pattern
4698 @cindex @code{usmulhisi3} instruction pattern
4699 @cindex @code{usmulsidi3} instruction pattern
4700 @item @samp{usmulqihi3}, @samp{usmulhisi3}, @samp{usmulsidi3}
4701 Similar widening-multiplication instructions that interpret the first
4702 operand as unsigned and the second operand as signed, then do a signed
4703 multiplication.
4705 @cindex @code{smul@var{m}3_highpart} instruction pattern
4706 @item @samp{smul@var{m}3_highpart}
4707 Perform a signed multiplication of operands 1 and 2, which have mode
4708 @var{m}, and store the most significant half of the product in operand 0.
4709 The least significant half of the product is discarded.
4711 @cindex @code{umul@var{m}3_highpart} instruction pattern
4712 @item @samp{umul@var{m}3_highpart}
4713 Similar, but the multiplication is unsigned.
4715 @cindex @code{madd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4716 @item @samp{madd@var{m}@var{n}4}
4717 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, add
4718 operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
4719 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
4720 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
4721 the size of @var{m}.
4723 In other words, @code{madd@var{m}@var{n}4} is like
4724 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also adds operand 3.
4726 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
4728 @cindex @code{umadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4729 @item @samp{umadd@var{m}@var{n}4}
4730 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
4731 operands instead of sign-extending them.
4733 @cindex @code{ssmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4734 @item @samp{ssmadd@var{m}@var{n}4}
4735 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
4736 signed-saturating.
4738 @cindex @code{usmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4739 @item @samp{usmadd@var{m}@var{n}4}
4740 Like @code{umadd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
4741 unsigned-saturating.
4743 @cindex @code{msub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4744 @item @samp{msub@var{m}@var{n}4}
4745 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, subtract the
4746 result from operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
4747 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
4748 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
4749 the size of @var{m}.
4751 In other words, @code{msub@var{m}@var{n}4} is like
4752 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also subtracts the result
4753 from operand 3.
4755 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
4757 @cindex @code{umsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4758 @item @samp{umsub@var{m}@var{n}4}
4759 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
4760 operands instead of sign-extending them.
4762 @cindex @code{ssmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4763 @item @samp{ssmsub@var{m}@var{n}4}
4764 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
4765 signed-saturating.
4767 @cindex @code{usmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4768 @item @samp{usmsub@var{m}@var{n}4}
4769 Like @code{umsub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
4770 unsigned-saturating.
4772 @cindex @code{divmod@var{m}4} instruction pattern
4773 @item @samp{divmod@var{m}4}
4774 Signed division that produces both a quotient and a remainder.
4775 Operand 1 is divided by operand 2 to produce a quotient stored
4776 in operand 0 and a remainder stored in operand 3.
4778 For machines with an instruction that produces both a quotient and a
4779 remainder, provide a pattern for @samp{divmod@var{m}4} but do not
4780 provide patterns for @samp{div@var{m}3} and @samp{mod@var{m}3}.  This
4781 allows optimization in the relatively common case when both the quotient
4782 and remainder are computed.
4784 If an instruction that just produces a quotient or just a remainder
4785 exists and is more efficient than the instruction that produces both,
4786 write the output routine of @samp{divmod@var{m}4} to call
4787 @code{find_reg_note} and look for a @code{REG_UNUSED} note on the
4788 quotient or remainder and generate the appropriate instruction.
4790 @cindex @code{udivmod@var{m}4} instruction pattern
4791 @item @samp{udivmod@var{m}4}
4792 Similar, but does unsigned division.
4794 @anchor{shift patterns}
4795 @cindex @code{ashl@var{m}3} instruction pattern
4796 @cindex @code{ssashl@var{m}3} instruction pattern
4797 @cindex @code{usashl@var{m}3} instruction pattern
4798 @item @samp{ashl@var{m}3}, @samp{ssashl@var{m}3}, @samp{usashl@var{m}3}
4799 Arithmetic-shift operand 1 left by a number of bits specified by operand
4800 2, and store the result in operand 0.  Here @var{m} is the mode of
4801 operand 0 and operand 1; operand 2's mode is specified by the
4802 instruction pattern, and the compiler will convert the operand to that
4803 mode before generating the instruction.  The meaning of out-of-range shift
4804 counts can optionally be specified by @code{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.
4805 @xref{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.  Operand 2 is always a scalar type.
4807 @cindex @code{ashr@var{m}3} instruction pattern
4808 @cindex @code{lshr@var{m}3} instruction pattern
4809 @cindex @code{rotl@var{m}3} instruction pattern
4810 @cindex @code{rotr@var{m}3} instruction pattern
4811 @item @samp{ashr@var{m}3}, @samp{lshr@var{m}3}, @samp{rotl@var{m}3}, @samp{rotr@var{m}3}
4812 Other shift and rotate instructions, analogous to the
4813 @code{ashl@var{m}3} instructions.  Operand 2 is always a scalar type.
4815 @cindex @code{vashl@var{m}3} instruction pattern
4816 @cindex @code{vashr@var{m}3} instruction pattern
4817 @cindex @code{vlshr@var{m}3} instruction pattern
4818 @cindex @code{vrotl@var{m}3} instruction pattern
4819 @cindex @code{vrotr@var{m}3} instruction pattern
4820 @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}
4821 Vector shift and rotate instructions that take vectors as operand 2
4822 instead of a scalar type.
4824 @cindex @code{bswap@var{m}2} instruction pattern
4825 @item @samp{bswap@var{m}2}
4826 Reverse the order of bytes of operand 1 and store the result in operand 0.
4828 @cindex @code{neg@var{m}2} instruction pattern
4829 @cindex @code{ssneg@var{m}2} instruction pattern
4830 @cindex @code{usneg@var{m}2} instruction pattern
4831 @item @samp{neg@var{m}2}, @samp{ssneg@var{m}2}, @samp{usneg@var{m}2}
4832 Negate operand 1 and store the result in operand 0.
4834 @cindex @code{abs@var{m}2} instruction pattern
4835 @item @samp{abs@var{m}2}
4836 Store the absolute value of operand 1 into operand 0.
4838 @cindex @code{sqrt@var{m}2} instruction pattern
4839 @item @samp{sqrt@var{m}2}
4840 Store the square root of operand 1 into operand 0.
4842 The @code{sqrt} built-in function of C always uses the mode which
4843 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sqrtf}
4844 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4845 type @code{float}.
4847 @cindex @code{fmod@var{m}3} instruction pattern
4848 @item @samp{fmod@var{m}3}
4849 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
4850 operand 0, rounded towards zero to an integer.
4852 The @code{fmod} built-in function of C always uses the mode which
4853 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{fmodf}
4854 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4855 type @code{float}.
4857 @cindex @code{remainder@var{m}3} instruction pattern
4858 @item @samp{remainder@var{m}3}
4859 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
4860 operand 0, rounded to the nearest integer.
4862 The @code{remainder} built-in function of C always uses the mode
4863 which corresponds to the C data type @code{double} and the
4864 @code{remainderf} built-in function uses the mode which corresponds
4865 to the C data type @code{float}.
4867 @cindex @code{cos@var{m}2} instruction pattern
4868 @item @samp{cos@var{m}2}
4869 Store the cosine of operand 1 into operand 0.
4871 The @code{cos} built-in function of C always uses the mode which
4872 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{cosf}
4873 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4874 type @code{float}.
4876 @cindex @code{sin@var{m}2} instruction pattern
4877 @item @samp{sin@var{m}2}
4878 Store the sine of operand 1 into operand 0.
4880 The @code{sin} built-in function of C always uses the mode which
4881 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sinf}
4882 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4883 type @code{float}.
4885 @cindex @code{sincos@var{m}3} instruction pattern
4886 @item @samp{sincos@var{m}3}
4887 Store the cosine of operand 2 into operand 0 and the sine of
4888 operand 2 into operand 1.
4890 The @code{sin} and @code{cos} built-in functions of C always use the
4891 mode which corresponds to the C data type @code{double} and the
4892 @code{sinf} and @code{cosf} built-in function use the mode which
4893 corresponds to the C data type @code{float}.
4894 Targets that can calculate the sine and cosine simultaneously can
4895 implement this pattern as opposed to implementing individual
4896 @code{sin@var{m}2} and @code{cos@var{m}2} patterns.  The @code{sin}
4897 and @code{cos} built-in functions will then be expanded to the
4898 @code{sincos@var{m}3} pattern, with one of the output values
4899 left unused.
4901 @cindex @code{exp@var{m}2} instruction pattern
4902 @item @samp{exp@var{m}2}
4903 Store the exponential of operand 1 into operand 0.
4905 The @code{exp} built-in function of C always uses the mode which
4906 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{expf}
4907 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4908 type @code{float}.
4910 @cindex @code{log@var{m}2} instruction pattern
4911 @item @samp{log@var{m}2}
4912 Store the natural logarithm of operand 1 into operand 0.
4914 The @code{log} built-in function of C always uses the mode which
4915 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{logf}
4916 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4917 type @code{float}.
4919 @cindex @code{pow@var{m}3} instruction pattern
4920 @item @samp{pow@var{m}3}
4921 Store the value of operand 1 raised to the exponent operand 2
4922 into operand 0.
4924 The @code{pow} built-in function of C always uses the mode which
4925 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{powf}
4926 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4927 type @code{float}.
4929 @cindex @code{atan2@var{m}3} instruction pattern
4930 @item @samp{atan2@var{m}3}
4931 Store the arc tangent (inverse tangent) of operand 1 divided by
4932 operand 2 into operand 0, using the signs of both arguments to
4933 determine the quadrant of the result.
4935 The @code{atan2} built-in function of C always uses the mode which
4936 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{atan2f}
4937 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4938 type @code{float}.
4940 @cindex @code{floor@var{m}2} instruction pattern
4941 @item @samp{floor@var{m}2}
4942 Store the largest integral value not greater than argument.
4944 The @code{floor} built-in function of C always uses the mode which
4945 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{floorf}
4946 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4947 type @code{float}.
4949 @cindex @code{btrunc@var{m}2} instruction pattern
4950 @item @samp{btrunc@var{m}2}
4951 Store the argument rounded to integer towards zero.
4953 The @code{trunc} built-in function of C always uses the mode which
4954 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{truncf}
4955 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4956 type @code{float}.
4958 @cindex @code{round@var{m}2} instruction pattern
4959 @item @samp{round@var{m}2}
4960 Store the argument rounded to integer away from zero.
4962 The @code{round} built-in function of C always uses the mode which
4963 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{roundf}
4964 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4965 type @code{float}.
4967 @cindex @code{ceil@var{m}2} instruction pattern
4968 @item @samp{ceil@var{m}2}
4969 Store the argument rounded to integer away from zero.
4971 The @code{ceil} built-in function of C always uses the mode which
4972 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{ceilf}
4973 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4974 type @code{float}.
4976 @cindex @code{nearbyint@var{m}2} instruction pattern
4977 @item @samp{nearbyint@var{m}2}
4978 Store the argument rounded according to the default rounding mode
4980 The @code{nearbyint} built-in function of C always uses the mode which
4981 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{nearbyintf}
4982 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4983 type @code{float}.
4985 @cindex @code{rint@var{m}2} instruction pattern
4986 @item @samp{rint@var{m}2}
4987 Store the argument rounded according to the default rounding mode and
4988 raise the inexact exception when the result differs in value from
4989 the argument
4991 The @code{rint} built-in function of C always uses the mode which
4992 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{rintf}
4993 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4994 type @code{float}.
4996 @cindex @code{lrint@var{m}@var{n}2}
4997 @item @samp{lrint@var{m}@var{n}2}
4998 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
4999 point mode @var{n} as a signed number according to the current
5000 rounding mode and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
5002 @cindex @code{lround@var{m}@var{n}2}
5003 @item @samp{lround@var{m}@var{n}2}
5004 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5005 point mode @var{n} as a signed number rounding to nearest and away
5006 from zero and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
5008 @cindex @code{lfloor@var{m}@var{n}2}
5009 @item @samp{lfloor@var{m}@var{n}2}
5010 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5011 point mode @var{n} as a signed number rounding down and store in
5012 operand 0 (which has mode @var{n}).
5014 @cindex @code{lceil@var{m}@var{n}2}
5015 @item @samp{lceil@var{m}@var{n}2}
5016 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5017 point mode @var{n} as a signed number rounding up and store in
5018 operand 0 (which has mode @var{n}).
5020 @cindex @code{copysign@var{m}3} instruction pattern
5021 @item @samp{copysign@var{m}3}
5022 Store a value with the magnitude of operand 1 and the sign of operand
5023 2 into operand 0.
5025 The @code{copysign} built-in function of C always uses the mode which
5026 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{copysignf}
5027 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5028 type @code{float}.
5030 @cindex @code{ffs@var{m}2} instruction pattern
5031 @item @samp{ffs@var{m}2}
5032 Store into operand 0 one plus the index of the least significant 1-bit
5033 of operand 1.  If operand 1 is zero, store zero.  @var{m} is the mode
5034 of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
5035 pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
5036 generating the instruction.
5038 The @code{ffs} built-in function of C always uses the mode which
5039 corresponds to the C data type @code{int}.
5041 @cindex @code{clz@var{m}2} instruction pattern
5042 @item @samp{clz@var{m}2}
5043 Store into operand 0 the number of leading 0-bits in @var{x}, starting
5044 at the most significant bit position.  If @var{x} is 0, the
5045 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
5046 the result is undefined or has a useful value.
5047 @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode is
5048 specified by the instruction pattern, and the compiler will convert the
5049 operand to that mode before generating the instruction.
5051 @cindex @code{ctz@var{m}2} instruction pattern
5052 @item @samp{ctz@var{m}2}
5053 Store into operand 0 the number of trailing 0-bits in @var{x}, starting
5054 at the least significant bit position.  If @var{x} is 0, the
5055 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
5056 the result is undefined or has a useful value.
5057 @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode is
5058 specified by the instruction pattern, and the compiler will convert the
5059 operand to that mode before generating the instruction.
5061 @cindex @code{popcount@var{m}2} instruction pattern
5062 @item @samp{popcount@var{m}2}
5063 Store into operand 0 the number of 1-bits in @var{x}.  @var{m} is the
5064 mode of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
5065 pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
5066 generating the instruction.
5068 @cindex @code{parity@var{m}2} instruction pattern
5069 @item @samp{parity@var{m}2}
5070 Store into operand 0 the parity of @var{x}, i.e.@: the number of 1-bits
5071 in @var{x} modulo 2.  @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode
5072 is specified by the instruction pattern, and the compiler will convert
5073 the operand to that mode before generating the instruction.
5075 @cindex @code{one_cmpl@var{m}2} instruction pattern
5076 @item @samp{one_cmpl@var{m}2}
5077 Store the bitwise-complement of operand 1 into operand 0.
5079 @cindex @code{movmem@var{m}} instruction pattern
5080 @item @samp{movmem@var{m}}
5081 Block move instruction.  The destination and source blocks of memory
5082 are the first two operands, and both are @code{mem:BLK}s with an
5083 address in mode @code{Pmode}.
5085 The number of bytes to move is the third operand, in mode @var{m}.
5086 Usually, you specify @code{word_mode} for @var{m}.  However, if you can
5087 generate better code knowing the range of valid lengths is smaller than
5088 those representable in a full word, you should provide a pattern with a
5089 mode corresponding to the range of values you can handle efficiently
5090 (e.g., @code{QImode} for values in the range 0--127; note we avoid numbers
5091 that appear negative) and also a pattern with @code{word_mode}.
5093 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
5094 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
5095 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
5096 it may provide the value 4 for this operand.
5098 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
5099 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
5100 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
5101 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
5102 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
5104 Descriptions of multiple @code{movmem@var{m}} patterns can only be
5105 beneficial if the patterns for smaller modes have fewer restrictions
5106 on their first, second and fourth operands.  Note that the mode @var{m}
5107 in @code{movmem@var{m}} does not impose any restriction on the mode of
5108 individually moved data units in the block.
5110 These patterns need not give special consideration to the possibility
5111 that the source and destination strings might overlap.
5113 @cindex @code{movstr} instruction pattern
5114 @item @samp{movstr}
5115 String copy instruction, with @code{stpcpy} semantics.  Operand 0 is
5116 an output operand in mode @code{Pmode}.  The addresses of the
5117 destination and source strings are operands 1 and 2, and both are
5118 @code{mem:BLK}s with addresses in mode @code{Pmode}.  The execution of
5119 the expansion of this pattern should store in operand 0 the address in
5120 which the @code{NUL} terminator was stored in the destination string.
5122 @cindex @code{setmem@var{m}} instruction pattern
5123 @item @samp{setmem@var{m}}
5124 Block set instruction.  The destination string is the first operand,
5125 given as a @code{mem:BLK} whose address is in mode @code{Pmode}.  The
5126 number of bytes to set is the second operand, in mode @var{m}.  The value to
5127 initialize the memory with is the third operand. Targets that only support the
5128 clearing of memory should reject any value that is not the constant 0.  See
5129 @samp{movmem@var{m}} for a discussion of the choice of mode.
5131 The fourth operand is the known alignment of the destination, in the form
5132 of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the compiler knows that the
5133 destination is word-aligned, it may provide the value 4 for this
5134 operand.
5136 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
5137 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
5138 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
5139 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
5140 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
5142 The use for multiple @code{setmem@var{m}} is as for @code{movmem@var{m}}.
5144 @cindex @code{cmpstrn@var{m}} instruction pattern
5145 @item @samp{cmpstrn@var{m}}
5146 String compare instruction, with five operands.  Operand 0 is the output;
5147 it has mode @var{m}.  The remaining four operands are like the operands
5148 of @samp{movmem@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
5149 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
5150 string.  The instruction is not allowed to prefetch more than one byte
5151 at a time since either string may end in the first byte and reading past
5152 that may access an invalid page or segment and cause a fault.  The
5153 comparison terminates early if the fetched bytes are different or if
5154 they are equal to zero.  The effect of the instruction is to store a
5155 value in operand 0 whose sign indicates the result of the comparison.
5157 @cindex @code{cmpstr@var{m}} instruction pattern
5158 @item @samp{cmpstr@var{m}}
5159 String compare instruction, without known maximum length.  Operand 0 is the
5160 output; it has mode @var{m}.  The second and third operand are the blocks of
5161 memory to be compared; both are @code{mem:BLK} with an address in mode
5162 @code{Pmode}.
5164 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
5165 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
5166 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
5167 it may provide the value 4 for this operand.
5169 The two memory blocks specified are compared byte by byte in lexicographic
5170 order starting at the beginning of each string.  The instruction is not allowed
5171 to prefetch more than one byte at a time since either string may end in the
5172 first byte and reading past that may access an invalid page or segment and
5173 cause a fault.  The comparison will terminate when the fetched bytes
5174 are different or if they are equal to zero.  The effect of the
5175 instruction is to store a value in operand 0 whose sign indicates the
5176 result of the comparison.
5178 @cindex @code{cmpmem@var{m}} instruction pattern
5179 @item @samp{cmpmem@var{m}}
5180 Block compare instruction, with five operands like the operands
5181 of @samp{cmpstr@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
5182 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
5183 block.  Unlike @samp{cmpstr@var{m}} the instruction can prefetch
5184 any bytes in the two memory blocks.  Also unlike @samp{cmpstr@var{m}}
5185 the comparison will not stop if both bytes are zero.  The effect of
5186 the instruction is to store a value in operand 0 whose sign indicates
5187 the result of the comparison.
5189 @cindex @code{strlen@var{m}} instruction pattern
5190 @item @samp{strlen@var{m}}
5191 Compute the length of a string, with three operands.
5192 Operand 0 is the result (of mode @var{m}), operand 1 is
5193 a @code{mem} referring to the first character of the string,
5194 operand 2 is the character to search for (normally zero),
5195 and operand 3 is a constant describing the known alignment
5196 of the beginning of the string.
5198 @cindex @code{float@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5199 @item @samp{float@var{m}@var{n}2}
5200 Convert signed integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m}) to
5201 floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
5202 @var{n}).
5204 @cindex @code{floatuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5205 @item @samp{floatuns@var{m}@var{n}2}
5206 Convert unsigned integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m})
5207 to floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
5208 @var{n}).
5210 @cindex @code{fix@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5211 @item @samp{fix@var{m}@var{n}2}
5212 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5213 point mode @var{n} as a signed number and store in operand 0 (which
5214 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when
5215 the value of operand 1 is an integer.
5217 If the machine description defines this pattern, it also needs to
5218 define the @code{ftrunc} pattern.
5220 @cindex @code{fixuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5221 @item @samp{fixuns@var{m}@var{n}2}
5222 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5223 point mode @var{n} as an unsigned number and store in operand 0 (which
5224 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when the
5225 value of operand 1 is an integer.
5227 @cindex @code{ftrunc@var{m}2} instruction pattern
5228 @item @samp{ftrunc@var{m}2}
5229 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to an
5230 integer value, still represented in floating point mode @var{m}, and
5231 store it in operand 0 (valid for floating point mode @var{m}).
5233 @cindex @code{fix_trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5234 @item @samp{fix_trunc@var{m}@var{n}2}
5235 Like @samp{fix@var{m}@var{n}2} but works for any floating point value
5236 of mode @var{m} by converting the value to an integer.
5238 @cindex @code{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5239 @item @samp{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2}
5240 Like @samp{fixuns@var{m}@var{n}2} but works for any floating point
5241 value of mode @var{m} by converting the value to an integer.
5243 @cindex @code{trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5244 @item @samp{trunc@var{m}@var{n}2}
5245 Truncate operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
5246 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
5247 point or both floating point.
5249 @cindex @code{extend@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5250 @item @samp{extend@var{m}@var{n}2}
5251 Sign-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
5252 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
5253 point or both floating point.
5255 @cindex @code{zero_extend@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5256 @item @samp{zero_extend@var{m}@var{n}2}
5257 Zero-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
5258 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
5259 point.
5261 @cindex @code{fract@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5262 @item @samp{fract@var{m}@var{n}2}
5263 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
5264 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
5265 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
5266 fixed-point to signed integer, floating-point to fixed-point,
5267 or fixed-point to floating-point.
5268 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
5270 @cindex @code{satfract@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5271 @item @samp{satfract@var{m}@var{n}2}
5272 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
5273 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
5274 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
5275 or floating-point to fixed-point.
5276 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
5277 results to the maximum or the minimum.
5279 @cindex @code{fractuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5280 @item @samp{fractuns@var{m}@var{n}2}
5281 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
5282 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
5283 could be unsigned integer to fixed-point, or
5284 fixed-point to unsigned integer.
5285 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
5287 @cindex @code{satfractuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5288 @item @samp{satfractuns@var{m}@var{n}2}
5289 Convert unsigned integer operand 1 of mode @var{m} to fixed-point mode
5290 @var{n} and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
5291 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
5292 results to the maximum or the minimum.
5294 @cindex @code{extv@var{m}} instruction pattern
5295 @item @samp{extv@var{m}}
5296 Extract a bit-field from register operand 1, sign-extend it, and store
5297 it in operand 0.  Operand 2 specifies the width of the field in bits
5298 and operand 3 the starting bit, which counts from the most significant
5299 bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN} is true and from the least significant bit
5300 otherwise.
5302 Operands 0 and 1 both have mode @var{m}.  Operands 2 and 3 have a
5303 target-specific mode.
5305 @cindex @code{extvmisalign@var{m}} instruction pattern
5306 @item @samp{extvmisalign@var{m}}
5307 Extract a bit-field from memory operand 1, sign extend it, and store
5308 it in operand 0.  Operand 2 specifies the width in bits and operand 3
5309 the starting bit.  The starting bit is always somewhere in the first byte of
5310 operand 1; it counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
5311 is true and from the least significant bit otherwise.
5313 Operand 0 has mode @var{m} while operand 1 has @code{BLK} mode.
5314 Operands 2 and 3 have a target-specific mode.
5316 The instruction must not read beyond the last byte of the bit-field.
5318 @cindex @code{extzv@var{m}} instruction pattern
5319 @item @samp{extzv@var{m}}
5320 Like @samp{extv@var{m}} except that the bit-field value is zero-extended.
5322 @cindex @code{extzvmisalign@var{m}} instruction pattern
5323 @item @samp{extzvmisalign@var{m}}
5324 Like @samp{extvmisalign@var{m}} except that the bit-field value is
5325 zero-extended.
5327 @cindex @code{insv@var{m}} instruction pattern
5328 @item @samp{insv@var{m}}
5329 Insert operand 3 into a bit-field of register operand 0.  Operand 1
5330 specifies the width of the field in bits and operand 2 the starting bit,
5331 which counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
5332 is true and from the least significant bit otherwise.
5334 Operands 0 and 3 both have mode @var{m}.  Operands 1 and 2 have a
5335 target-specific mode.
5337 @cindex @code{insvmisalign@var{m}} instruction pattern
5338 @item @samp{insvmisalign@var{m}}
5339 Insert operand 3 into a bit-field of memory operand 0.  Operand 1
5340 specifies the width of the field in bits and operand 2 the starting bit.
5341 The starting bit is always somewhere in the first byte of operand 0;
5342 it counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
5343 is true and from the least significant bit otherwise.
5345 Operand 3 has mode @var{m} while operand 0 has @code{BLK} mode.
5346 Operands 1 and 2 have a target-specific mode.
5348 The instruction must not read or write beyond the last byte of the bit-field.
5350 @cindex @code{extv} instruction pattern
5351 @item @samp{extv}
5352 Extract a bit-field from operand 1 (a register or memory operand), where
5353 operand 2 specifies the width in bits and operand 3 the starting bit,
5354 and store it in operand 0.  Operand 0 must have mode @code{word_mode}.
5355 Operand 1 may have mode @code{byte_mode} or @code{word_mode}; often
5356 @code{word_mode} is allowed only for registers.  Operands 2 and 3 must
5357 be valid for @code{word_mode}.
5359 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
5360 for operands 2 and 3 and the constant is never zero for operand 2.
5362 The bit-field value is sign-extended to a full word integer
5363 before it is stored in operand 0.
5365 This pattern is deprecated; please use @samp{extv@var{m}} and
5366 @code{extvmisalign@var{m}} instead.
5368 @cindex @code{extzv} instruction pattern
5369 @item @samp{extzv}
5370 Like @samp{extv} except that the bit-field value is zero-extended.
5372 This pattern is deprecated; please use @samp{extzv@var{m}} and
5373 @code{extzvmisalign@var{m}} instead.
5375 @cindex @code{insv} instruction pattern
5376 @item @samp{insv}
5377 Store operand 3 (which must be valid for @code{word_mode}) into a
5378 bit-field in operand 0, where operand 1 specifies the width in bits and
5379 operand 2 the starting bit.  Operand 0 may have mode @code{byte_mode} or
5380 @code{word_mode}; often @code{word_mode} is allowed only for registers.
5381 Operands 1 and 2 must be valid for @code{word_mode}.
5383 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
5384 for operands 1 and 2 and the constant is never zero for operand 1.
5386 This pattern is deprecated; please use @samp{insv@var{m}} and
5387 @code{insvmisalign@var{m}} instead.
5389 @cindex @code{mov@var{mode}cc} instruction pattern
5390 @item @samp{mov@var{mode}cc}
5391 Conditionally move operand 2 or operand 3 into operand 0 according to the
5392 comparison in operand 1.  If the comparison is true, operand 2 is moved
5393 into operand 0, otherwise operand 3 is moved.
5395 The mode of the operands being compared need not be the same as the operands
5396 being moved.  Some machines, sparc64 for example, have instructions that
5397 conditionally move an integer value based on the floating point condition
5398 codes and vice versa.
5400 If the machine does not have conditional move instructions, do not
5401 define these patterns.
5403 @cindex @code{add@var{mode}cc} instruction pattern
5404 @item @samp{add@var{mode}cc}
5405 Similar to @samp{mov@var{mode}cc} but for conditional addition.  Conditionally
5406 move operand 2 or (operands 2 + operand 3) into operand 0 according to the
5407 comparison in operand 1.  If the comparison is false, operand 2 is moved into
5408 operand 0, otherwise (operand 2 + operand 3) is moved.
5410 @cindex @code{cstore@var{mode}4} instruction pattern
5411 @item @samp{cstore@var{mode}4}
5412 Store zero or nonzero in operand 0 according to whether a comparison
5413 is true.  Operand 1 is a comparison operator.  Operand 2 and operand 3
5414 are the first and second operand of the comparison, respectively.
5415 You specify the mode that operand 0 must have when you write the
5416 @code{match_operand} expression.  The compiler automatically sees which
5417 mode you have used and supplies an operand of that mode.
5419 The value stored for a true condition must have 1 as its low bit, or
5420 else must be negative.  Otherwise the instruction is not suitable and
5421 you should omit it from the machine description.  You describe to the
5422 compiler exactly which value is stored by defining the macro
5423 @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}).  If a description cannot be
5424 found that can be used for all the possible comparison operators, you
5425 should pick one and use a @code{define_expand} to map all results
5426 onto the one you chose.
5428 These operations may @code{FAIL}, but should do so only in relatively
5429 uncommon cases; if they would @code{FAIL} for common cases involving
5430 integer comparisons, it is best to restrict the predicates to not
5431 allow these operands.  Likewise if a given comparison operator will
5432 always fail, independent of the operands (for floating-point modes, the
5433 @code{ordered_comparison_operator} predicate is often useful in this case).
5435 If this pattern is omitted, the compiler will generate a conditional
5436 branch---for example, it may copy a constant one to the target and branching
5437 around an assignment of zero to the target---or a libcall.  If the predicate
5438 for operand 1 only rejects some operators, it will also try reordering the
5439 operands and/or inverting the result value (e.g.@: by an exclusive OR).
5440 These possibilities could be cheaper or equivalent to the instructions
5441 used for the @samp{cstore@var{mode}4} pattern followed by those required
5442 to convert a positive result from @code{STORE_FLAG_VALUE} to 1; in this
5443 case, you can and should make operand 1's predicate reject some operators
5444 in the @samp{cstore@var{mode}4} pattern, or remove the pattern altogether
5445 from the machine description.
5447 @cindex @code{cbranch@var{mode}4} instruction pattern
5448 @item @samp{cbranch@var{mode}4}
5449 Conditional branch instruction combined with a compare instruction.
5450 Operand 0 is a comparison operator.  Operand 1 and operand 2 are the
5451 first and second operands of the comparison, respectively.  Operand 3
5452 is a @code{label_ref} that refers to the label to jump to.
5454 @cindex @code{jump} instruction pattern
5455 @item @samp{jump}
5456 A jump inside a function; an unconditional branch.  Operand 0 is the
5457 @code{label_ref} of the label to jump to.  This pattern name is mandatory
5458 on all machines.
5460 @cindex @code{call} instruction pattern
5461 @item @samp{call}
5462 Subroutine call instruction returning no value.  Operand 0 is the
5463 function to call; operand 1 is the number of bytes of arguments pushed
5464 as a @code{const_int}; operand 2 is the number of registers used as
5465 operands.
5467 On most machines, operand 2 is not actually stored into the RTL
5468 pattern.  It is supplied for the sake of some RISC machines which need
5469 to put this information into the assembler code; they can put it in
5470 the RTL instead of operand 1.
5472 Operand 0 should be a @code{mem} RTX whose address is the address of the
5473 function.  Note, however, that this address can be a @code{symbol_ref}
5474 expression even if it would not be a legitimate memory address on the
5475 target machine.  If it is also not a valid argument for a call
5476 instruction, the pattern for this operation should be a
5477 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) that places the
5478 address into a register and uses that register in the call instruction.
5480 @cindex @code{call_value} instruction pattern
5481 @item @samp{call_value}
5482 Subroutine call instruction returning a value.  Operand 0 is the hard
5483 register in which the value is returned.  There are three more
5484 operands, the same as the three operands of the @samp{call}
5485 instruction (but with numbers increased by one).
5487 Subroutines that return @code{BLKmode} objects use the @samp{call}
5488 insn.
5490 @cindex @code{call_pop} instruction pattern
5491 @cindex @code{call_value_pop} instruction pattern
5492 @item @samp{call_pop}, @samp{call_value_pop}
5493 Similar to @samp{call} and @samp{call_value}, except used if defined and
5494 if @code{RETURN_POPS_ARGS} is nonzero.  They should emit a @code{parallel}
5495 that contains both the function call and a @code{set} to indicate the
5496 adjustment made to the frame pointer.
5498 For machines where @code{RETURN_POPS_ARGS} can be nonzero, the use of these
5499 patterns increases the number of functions for which the frame pointer
5500 can be eliminated, if desired.
5502 @cindex @code{untyped_call} instruction pattern
5503 @item @samp{untyped_call}
5504 Subroutine call instruction returning a value of any type.  Operand 0 is
5505 the function to call; operand 1 is a memory location where the result of
5506 calling the function is to be stored; operand 2 is a @code{parallel}
5507 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
5508 the saving of a function return value into the result block.
5510 This instruction pattern should be defined to support
5511 @code{__builtin_apply} on machines where special instructions are needed
5512 to call a subroutine with arbitrary arguments or to save the value
5513 returned.  This instruction pattern is required on machines that have
5514 multiple registers that can hold a return value
5515 (i.e.@: @code{FUNCTION_VALUE_REGNO_P} is true for more than one register).
5517 @cindex @code{return} instruction pattern
5518 @item @samp{return}
5519 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
5520 defined only if a single instruction can do all the work of returning
5521 from a function.
5523 Like the @samp{mov@var{m}} patterns, this pattern is also used after the
5524 RTL generation phase.  In this case it is to support machines where
5525 multiple instructions are usually needed to return from a function, but
5526 some class of functions only requires one instruction to implement a
5527 return.  Normally, the applicable functions are those which do not need
5528 to save any registers or allocate stack space.
5530 It is valid for this pattern to expand to an instruction using
5531 @code{simple_return} if no epilogue is required.
5533 @cindex @code{simple_return} instruction pattern
5534 @item @samp{simple_return}
5535 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
5536 defined only if a single instruction can do all the work of returning
5537 from a function on a path where no epilogue is required.  This pattern
5538 is very similar to the @code{return} instruction pattern, but it is emitted
5539 only by the shrink-wrapping optimization on paths where the function
5540 prologue has not been executed, and a function return should occur without
5541 any of the effects of the epilogue.  Additional uses may be introduced on
5542 paths where both the prologue and the epilogue have executed.
5544 @findex reload_completed
5545 @findex leaf_function_p
5546 For such machines, the condition specified in this pattern should only
5547 be true when @code{reload_completed} is nonzero and the function's
5548 epilogue would only be a single instruction.  For machines with register
5549 windows, the routine @code{leaf_function_p} may be used to determine if
5550 a register window push is required.
5552 Machines that have conditional return instructions should define patterns
5553 such as
5555 @smallexample
5556 (define_insn ""
5557   [(set (pc)
5558         (if_then_else (match_operator
5559                          0 "comparison_operator"
5560                          [(cc0) (const_int 0)])
5561                       (return)
5562                       (pc)))]
5563   "@var{condition}"
5564   "@dots{}")
5565 @end smallexample
5567 where @var{condition} would normally be the same condition specified on the
5568 named @samp{return} pattern.
5570 @cindex @code{untyped_return} instruction pattern
5571 @item @samp{untyped_return}
5572 Untyped subroutine return instruction.  This instruction pattern should
5573 be defined to support @code{__builtin_return} on machines where special
5574 instructions are needed to return a value of any type.
5576 Operand 0 is a memory location where the result of calling a function
5577 with @code{__builtin_apply} is stored; operand 1 is a @code{parallel}
5578 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
5579 the restoring of a function return value from the result block.
5581 @cindex @code{nop} instruction pattern
5582 @item @samp{nop}
5583 No-op instruction.  This instruction pattern name should always be defined
5584 to output a no-op in assembler code.  @code{(const_int 0)} will do as an
5585 RTL pattern.
5587 @cindex @code{indirect_jump} instruction pattern
5588 @item @samp{indirect_jump}
5589 An instruction to jump to an address which is operand zero.
5590 This pattern name is mandatory on all machines.
5592 @cindex @code{casesi} instruction pattern
5593 @item @samp{casesi}
5594 Instruction to jump through a dispatch table, including bounds checking.
5595 This instruction takes five operands:
5597 @enumerate
5598 @item
5599 The index to dispatch on, which has mode @code{SImode}.
5601 @item
5602 The lower bound for indices in the table, an integer constant.
5604 @item
5605 The total range of indices in the table---the largest index
5606 minus the smallest one (both inclusive).
5608 @item
5609 A label that precedes the table itself.
5611 @item
5612 A label to jump to if the index has a value outside the bounds.
5613 @end enumerate
5615 The table is an @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} inside of a
5616 @code{jump_insn}.  The number of elements in the table is one plus the
5617 difference between the upper bound and the lower bound.
5619 @cindex @code{tablejump} instruction pattern
5620 @item @samp{tablejump}
5621 Instruction to jump to a variable address.  This is a low-level
5622 capability which can be used to implement a dispatch table when there
5623 is no @samp{casesi} pattern.
5625 This pattern requires two operands: the address or offset, and a label
5626 which should immediately precede the jump table.  If the macro
5627 @code{CASE_VECTOR_PC_RELATIVE} evaluates to a nonzero value then the first
5628 operand is an offset which counts from the address of the table; otherwise,
5629 it is an absolute address to jump to.  In either case, the first operand has
5630 mode @code{Pmode}.
5632 The @samp{tablejump} insn is always the last insn before the jump
5633 table it uses.  Its assembler code normally has no need to use the
5634 second operand, but you should incorporate it in the RTL pattern so
5635 that the jump optimizer will not delete the table as unreachable code.
5638 @cindex @code{decrement_and_branch_until_zero} instruction pattern
5639 @item @samp{decrement_and_branch_until_zero}
5640 Conditional branch instruction that decrements a register and
5641 jumps if the register is nonzero.  Operand 0 is the register to
5642 decrement and test; operand 1 is the label to jump to if the
5643 register is nonzero.  @xref{Looping Patterns}.
5645 This optional instruction pattern is only used by the combiner,
5646 typically for loops reversed by the loop optimizer when strength
5647 reduction is enabled.
5649 @cindex @code{doloop_end} instruction pattern
5650 @item @samp{doloop_end}
5651 Conditional branch instruction that decrements a register and jumps if
5652 the register is nonzero.  This instruction takes five operands: Operand
5653 0 is the register to decrement and test; operand 1 is the number of loop
5654 iterations as a @code{const_int} or @code{const0_rtx} if this cannot be
5655 determined until run-time; operand 2 is the actual or estimated maximum
5656 number of iterations as a @code{const_int}; operand 3 is the number of
5657 enclosed loops as a @code{const_int} (an innermost loop has a value of
5658 1); operand 4 is the label to jump to if the register is nonzero;
5659 operand 5 is const1_rtx if the loop in entered at its top, const0_rtx
5660 otherwise.
5661 @xref{Looping Patterns}.
5663 This optional instruction pattern should be defined for machines with
5664 low-overhead looping instructions as the loop optimizer will try to
5665 modify suitable loops to utilize it.  If nested low-overhead looping is
5666 not supported, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
5667 and make the pattern fail if operand 3 is not @code{const1_rtx}.
5668 Similarly, if the actual or estimated maximum number of iterations is
5669 too large for this instruction, make it fail.
5671 @cindex @code{doloop_begin} instruction pattern
5672 @item @samp{doloop_begin}
5673 Companion instruction to @code{doloop_end} required for machines that
5674 need to perform some initialization, such as loading special registers
5675 used by a low-overhead looping instruction.  If initialization insns do
5676 not always need to be emitted, use a @code{define_expand}
5677 (@pxref{Expander Definitions}) and make it fail.
5680 @cindex @code{canonicalize_funcptr_for_compare} instruction pattern
5681 @item @samp{canonicalize_funcptr_for_compare}
5682 Canonicalize the function pointer in operand 1 and store the result
5683 into operand 0.
5685 Operand 0 is always a @code{reg} and has mode @code{Pmode}; operand 1
5686 may be a @code{reg}, @code{mem}, @code{symbol_ref}, @code{const_int}, etc
5687 and also has mode @code{Pmode}.
5689 Canonicalization of a function pointer usually involves computing
5690 the address of the function which would be called if the function
5691 pointer were used in an indirect call.
5693 Only define this pattern if function pointers on the target machine
5694 can have different values but still call the same function when
5695 used in an indirect call.
5697 @cindex @code{save_stack_block} instruction pattern
5698 @cindex @code{save_stack_function} instruction pattern
5699 @cindex @code{save_stack_nonlocal} instruction pattern
5700 @cindex @code{restore_stack_block} instruction pattern
5701 @cindex @code{restore_stack_function} instruction pattern
5702 @cindex @code{restore_stack_nonlocal} instruction pattern
5703 @item @samp{save_stack_block}
5704 @itemx @samp{save_stack_function}
5705 @itemx @samp{save_stack_nonlocal}
5706 @itemx @samp{restore_stack_block}
5707 @itemx @samp{restore_stack_function}
5708 @itemx @samp{restore_stack_nonlocal}
5709 Most machines save and restore the stack pointer by copying it to or
5710 from an object of mode @code{Pmode}.  Do not define these patterns on
5711 such machines.
5713 Some machines require special handling for stack pointer saves and
5714 restores.  On those machines, define the patterns corresponding to the
5715 non-standard cases by using a @code{define_expand} (@pxref{Expander
5716 Definitions}) that produces the required insns.  The three types of
5717 saves and restores are:
5719 @enumerate
5720 @item
5721 @samp{save_stack_block} saves the stack pointer at the start of a block
5722 that allocates a variable-sized object, and @samp{restore_stack_block}
5723 restores the stack pointer when the block is exited.
5725 @item
5726 @samp{save_stack_function} and @samp{restore_stack_function} do a
5727 similar job for the outermost block of a function and are used when the
5728 function allocates variable-sized objects or calls @code{alloca}.  Only
5729 the epilogue uses the restored stack pointer, allowing a simpler save or
5730 restore sequence on some machines.
5732 @item
5733 @samp{save_stack_nonlocal} is used in functions that contain labels
5734 branched to by nested functions.  It saves the stack pointer in such a
5735 way that the inner function can use @samp{restore_stack_nonlocal} to
5736 restore the stack pointer.  The compiler generates code to restore the
5737 frame and argument pointer registers, but some machines require saving
5738 and restoring additional data such as register window information or
5739 stack backchains.  Place insns in these patterns to save and restore any
5740 such required data.
5741 @end enumerate
5743 When saving the stack pointer, operand 0 is the save area and operand 1
5744 is the stack pointer.  The mode used to allocate the save area defaults
5745 to @code{Pmode} but you can override that choice by defining the
5746 @code{STACK_SAVEAREA_MODE} macro (@pxref{Storage Layout}).  You must
5747 specify an integral mode, or @code{VOIDmode} if no save area is needed
5748 for a particular type of save (either because no save is needed or
5749 because a machine-specific save area can be used).  Operand 0 is the
5750 stack pointer and operand 1 is the save area for restore operations.  If
5751 @samp{save_stack_block} is defined, operand 0 must not be
5752 @code{VOIDmode} since these saves can be arbitrarily nested.
5754 A save area is a @code{mem} that is at a constant offset from
5755 @code{virtual_stack_vars_rtx} when the stack pointer is saved for use by
5756 nonlocal gotos and a @code{reg} in the other two cases.
5758 @cindex @code{allocate_stack} instruction pattern
5759 @item @samp{allocate_stack}
5760 Subtract (or add if @code{STACK_GROWS_DOWNWARD} is undefined) operand 1 from
5761 the stack pointer to create space for dynamically allocated data.
5763 Store the resultant pointer to this space into operand 0.  If you
5764 are allocating space from the main stack, do this by emitting a
5765 move insn to copy @code{virtual_stack_dynamic_rtx} to operand 0.
5766 If you are allocating the space elsewhere, generate code to copy the
5767 location of the space to operand 0.  In the latter case, you must
5768 ensure this space gets freed when the corresponding space on the main
5769 stack is free.
5771 Do not define this pattern if all that must be done is the subtraction.
5772 Some machines require other operations such as stack probes or
5773 maintaining the back chain.  Define this pattern to emit those
5774 operations in addition to updating the stack pointer.
5776 @cindex @code{check_stack} instruction pattern
5777 @item @samp{check_stack}
5778 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) cannot be done on your system by
5779 probing the stack, define this pattern to perform the needed check and signal
5780 an error if the stack has overflowed.  The single operand is the address in
5781 the stack farthest from the current stack pointer that you need to validate.
5782 Normally, on platforms where this pattern is needed, you would obtain the
5783 stack limit from a global or thread-specific variable or register.
5785 @cindex @code{probe_stack_address} instruction pattern
5786 @item @samp{probe_stack_address}
5787 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) can be done on your system by
5788 probing the stack but without the need to actually access it, define this
5789 pattern and signal an error if the stack has overflowed.  The single operand
5790 is the memory address in the stack that needs to be probed.
5792 @cindex @code{probe_stack} instruction pattern
5793 @item @samp{probe_stack}
5794 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) can be done on your system by
5795 probing the stack but doing it with a ``store zero'' instruction is not valid
5796 or optimal, define this pattern to do the probing differently and signal an
5797 error if the stack has overflowed.  The single operand is the memory reference
5798 in the stack that needs to be probed.
5800 @cindex @code{nonlocal_goto} instruction pattern
5801 @item @samp{nonlocal_goto}
5802 Emit code to generate a non-local goto, e.g., a jump from one function
5803 to a label in an outer function.  This pattern has four arguments,
5804 each representing a value to be used in the jump.  The first
5805 argument is to be loaded into the frame pointer, the second is
5806 the address to branch to (code to dispatch to the actual label),
5807 the third is the address of a location where the stack is saved,
5808 and the last is the address of the label, to be placed in the
5809 location for the incoming static chain.
5811 On most machines you need not define this pattern, since GCC will
5812 already generate the correct code, which is to load the frame pointer
5813 and static chain, restore the stack (using the
5814 @samp{restore_stack_nonlocal} pattern, if defined), and jump indirectly
5815 to the dispatcher.  You need only define this pattern if this code will
5816 not work on your machine.
5818 @cindex @code{nonlocal_goto_receiver} instruction pattern
5819 @item @samp{nonlocal_goto_receiver}
5820 This pattern, if defined, contains code needed at the target of a
5821 nonlocal goto after the code already generated by GCC@.  You will not
5822 normally need to define this pattern.  A typical reason why you might
5823 need this pattern is if some value, such as a pointer to a global table,
5824 must be restored when the frame pointer is restored.  Note that a nonlocal
5825 goto only occurs within a unit-of-translation, so a global table pointer
5826 that is shared by all functions of a given module need not be restored.
5827 There are no arguments.
5829 @cindex @code{exception_receiver} instruction pattern
5830 @item @samp{exception_receiver}
5831 This pattern, if defined, contains code needed at the site of an
5832 exception handler that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
5833 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
5834 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
5835 table, must be restored after control flow is branched to the handler of
5836 an exception.  There are no arguments.
5838 @cindex @code{builtin_setjmp_setup} instruction pattern
5839 @item @samp{builtin_setjmp_setup}
5840 This pattern, if defined, contains additional code needed to initialize
5841 the @code{jmp_buf}.  You will not normally need to define this pattern.
5842 A typical reason why you might need this pattern is if some value, such
5843 as a pointer to a global table, must be restored.  Though it is
5844 preferred that the pointer value be recalculated if possible (given the
5845 address of a label for instance).  The single argument is a pointer to
5846 the @code{jmp_buf}.  Note that the buffer is five words long and that
5847 the first three are normally used by the generic mechanism.
5849 @cindex @code{builtin_setjmp_receiver} instruction pattern
5850 @item @samp{builtin_setjmp_receiver}
5851 This pattern, if defined, contains code needed at the site of a
5852 built-in setjmp that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
5853 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
5854 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
5855 table, must be restored.  It takes one argument, which is the label
5856 to which builtin_longjmp transferred control; this pattern may be emitted
5857 at a small offset from that label.
5859 @cindex @code{builtin_longjmp} instruction pattern
5860 @item @samp{builtin_longjmp}
5861 This pattern, if defined, performs the entire action of the longjmp.
5862 You will not normally need to define this pattern unless you also define
5863 @code{builtin_setjmp_setup}.  The single argument is a pointer to the
5864 @code{jmp_buf}.
5866 @cindex @code{eh_return} instruction pattern
5867 @item @samp{eh_return}
5868 This pattern, if defined, affects the way @code{__builtin_eh_return},
5869 and thence the call frame exception handling library routines, are
5870 built.  It is intended to handle non-trivial actions needed along
5871 the abnormal return path.
5873 The address of the exception handler to which the function should return
5874 is passed as operand to this pattern.  It will normally need to copied by
5875 the pattern to some special register or memory location.
5876 If the pattern needs to determine the location of the target call
5877 frame in order to do so, it may use @code{EH_RETURN_STACKADJ_RTX},
5878 if defined; it will have already been assigned.
5880 If this pattern is not defined, the default action will be to simply
5881 copy the return address to @code{EH_RETURN_HANDLER_RTX}.  Either
5882 that macro or this pattern needs to be defined if call frame exception
5883 handling is to be used.
5885 @cindex @code{prologue} instruction pattern
5886 @anchor{prologue instruction pattern}
5887 @item @samp{prologue}
5888 This pattern, if defined, emits RTL for entry to a function.  The function
5889 entry is responsible for setting up the stack frame, initializing the frame
5890 pointer register, saving callee saved registers, etc.
5892 Using a prologue pattern is generally preferred over defining
5893 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_PROLOGUE} to emit assembly code for the prologue.
5895 The @code{prologue} pattern is particularly useful for targets which perform
5896 instruction scheduling.
5898 @cindex @code{window_save} instruction pattern
5899 @anchor{window_save instruction pattern}
5900 @item @samp{window_save}
5901 This pattern, if defined, emits RTL for a register window save.  It should
5902 be defined if the target machine has register windows but the window events
5903 are decoupled from calls to subroutines.  The canonical example is the SPARC
5904 architecture.
5906 @cindex @code{epilogue} instruction pattern
5907 @anchor{epilogue instruction pattern}
5908 @item @samp{epilogue}
5909 This pattern emits RTL for exit from a function.  The function
5910 exit is responsible for deallocating the stack frame, restoring callee saved
5911 registers and emitting the return instruction.
5913 Using an epilogue pattern is generally preferred over defining
5914 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_EPILOGUE} to emit assembly code for the epilogue.
5916 The @code{epilogue} pattern is particularly useful for targets which perform
5917 instruction scheduling or which have delay slots for their return instruction.
5919 @cindex @code{sibcall_epilogue} instruction pattern
5920 @item @samp{sibcall_epilogue}
5921 This pattern, if defined, emits RTL for exit from a function without the final
5922 branch back to the calling function.  This pattern will be emitted before any
5923 sibling call (aka tail call) sites.
5925 The @code{sibcall_epilogue} pattern must not clobber any arguments used for
5926 parameter passing or any stack slots for arguments passed to the current
5927 function.
5929 @cindex @code{trap} instruction pattern
5930 @item @samp{trap}
5931 This pattern, if defined, signals an error, typically by causing some
5932 kind of signal to be raised.  Among other places, it is used by the Java
5933 front end to signal `invalid array index' exceptions.
5935 @cindex @code{ctrap@var{MM}4} instruction pattern
5936 @item @samp{ctrap@var{MM}4}
5937 Conditional trap instruction.  Operand 0 is a piece of RTL which
5938 performs a comparison, and operands 1 and 2 are the arms of the
5939 comparison.  Operand 3 is the trap code, an integer.
5941 A typical @code{ctrap} pattern looks like
5943 @smallexample
5944 (define_insn "ctrapsi4"
5945   [(trap_if (match_operator 0 "trap_operator"
5946              [(match_operand 1 "register_operand")
5947               (match_operand 2 "immediate_operand")])
5948             (match_operand 3 "const_int_operand" "i"))]
5949   ""
5950   "@dots{}")
5951 @end smallexample
5953 @cindex @code{prefetch} instruction pattern
5954 @item @samp{prefetch}
5956 This pattern, if defined, emits code for a non-faulting data prefetch
5957 instruction.  Operand 0 is the address of the memory to prefetch.  Operand 1
5958 is a constant 1 if the prefetch is preparing for a write to the memory
5959 address, or a constant 0 otherwise.  Operand 2 is the expected degree of
5960 temporal locality of the data and is a value between 0 and 3, inclusive; 0
5961 means that the data has no temporal locality, so it need not be left in the
5962 cache after the access; 3 means that the data has a high degree of temporal
5963 locality and should be left in all levels of cache possible;  1 and 2 mean,
5964 respectively, a low or moderate degree of temporal locality.
5966 Targets that do not support write prefetches or locality hints can ignore
5967 the values of operands 1 and 2.
5969 @cindex @code{blockage} instruction pattern
5970 @item @samp{blockage}
5972 This pattern defines a pseudo insn that prevents the instruction
5973 scheduler and other passes from moving instructions and using register
5974 equivalences across the boundary defined by the blockage insn.
5975 This needs to be an UNSPEC_VOLATILE pattern or a volatile ASM.
5977 @cindex @code{memory_barrier} instruction pattern
5978 @item @samp{memory_barrier}
5980 If the target memory model is not fully synchronous, then this pattern
5981 should be defined to an instruction that orders both loads and stores
5982 before the instruction with respect to loads and stores after the instruction.
5983 This pattern has no operands.
5985 @cindex @code{sync_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
5986 @item @samp{sync_compare_and_swap@var{mode}}
5988 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
5989 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
5990 performed.  Operand 2 is the ``old'' value to be compared against the
5991 current contents of the memory location.  Operand 3 is the ``new'' value
5992 to store in the memory if the compare succeeds.  Operand 0 is the result
5993 of the operation; it should contain the contents of the memory
5994 before the operation.  If the compare succeeds, this should obviously be
5995 a copy of operand 2.
5997 This pattern must show that both operand 0 and operand 1 are modified.
5999 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
6000 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
6001 operation and all memory operations after the atomic operation occur
6002 after the atomic operation.
6004 For targets where the success or failure of the compare-and-swap
6005 operation is available via the status flags, it is possible to
6006 avoid a separate compare operation and issue the subsequent
6007 branch or store-flag operation immediately after the compare-and-swap.
6008 To this end, GCC will look for a @code{MODE_CC} set in the
6009 output of @code{sync_compare_and_swap@var{mode}}; if the machine
6010 description includes such a set, the target should also define special
6011 @code{cbranchcc4} and/or @code{cstorecc4} instructions.  GCC will then
6012 be able to take the destination of the @code{MODE_CC} set and pass it
6013 to the @code{cbranchcc4} or @code{cstorecc4} pattern as the first
6014 operand of the comparison (the second will be @code{(const_int 0)}).
6016 For targets where the operating system may provide support for this
6017 operation via library calls, the @code{sync_compare_and_swap_optab}
6018 may be initialized to a function with the same interface as the
6019 @code{__sync_val_compare_and_swap_@var{n}} built-in.  If the entire
6020 set of @var{__sync} builtins are supported via library calls, the
6021 target can initialize all of the optabs at once with
6022 @code{init_sync_libfuncs}.
6023 For the purposes of C++11 @code{std::atomic::is_lock_free}, it is
6024 assumed that these library calls do @emph{not} use any kind of
6025 interruptable locking.
6027 @cindex @code{sync_add@var{mode}} instruction pattern
6028 @cindex @code{sync_sub@var{mode}} instruction pattern
6029 @cindex @code{sync_ior@var{mode}} instruction pattern
6030 @cindex @code{sync_and@var{mode}} instruction pattern
6031 @cindex @code{sync_xor@var{mode}} instruction pattern
6032 @cindex @code{sync_nand@var{mode}} instruction pattern
6033 @item @samp{sync_add@var{mode}}, @samp{sync_sub@var{mode}}
6034 @itemx @samp{sync_ior@var{mode}}, @samp{sync_and@var{mode}}
6035 @itemx @samp{sync_xor@var{mode}}, @samp{sync_nand@var{mode}}
6037 These patterns emit code for an atomic operation on memory.
6038 Operand 0 is the memory on which the atomic operation is performed.
6039 Operand 1 is the second operand to the binary operator.
6041 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
6042 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
6043 operation and all memory operations after the atomic operation occur
6044 after the atomic operation.
6046 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
6047 from a compare-and-swap operation, if defined.
6049 @cindex @code{sync_old_add@var{mode}} instruction pattern
6050 @cindex @code{sync_old_sub@var{mode}} instruction pattern
6051 @cindex @code{sync_old_ior@var{mode}} instruction pattern
6052 @cindex @code{sync_old_and@var{mode}} instruction pattern
6053 @cindex @code{sync_old_xor@var{mode}} instruction pattern
6054 @cindex @code{sync_old_nand@var{mode}} instruction pattern
6055 @item @samp{sync_old_add@var{mode}}, @samp{sync_old_sub@var{mode}}
6056 @itemx @samp{sync_old_ior@var{mode}}, @samp{sync_old_and@var{mode}}
6057 @itemx @samp{sync_old_xor@var{mode}}, @samp{sync_old_nand@var{mode}}
6059 These patterns emit code for an atomic operation on memory,
6060 and return the value that the memory contained before the operation.
6061 Operand 0 is the result value, operand 1 is the memory on which the
6062 atomic operation is performed, and operand 2 is the second operand
6063 to the binary operator.
6065 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
6066 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
6067 operation and all memory operations after the atomic operation occur
6068 after the atomic operation.
6070 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
6071 from a compare-and-swap operation, if defined.
6073 @cindex @code{sync_new_add@var{mode}} instruction pattern
6074 @cindex @code{sync_new_sub@var{mode}} instruction pattern
6075 @cindex @code{sync_new_ior@var{mode}} instruction pattern
6076 @cindex @code{sync_new_and@var{mode}} instruction pattern
6077 @cindex @code{sync_new_xor@var{mode}} instruction pattern
6078 @cindex @code{sync_new_nand@var{mode}} instruction pattern
6079 @item @samp{sync_new_add@var{mode}}, @samp{sync_new_sub@var{mode}}
6080 @itemx @samp{sync_new_ior@var{mode}}, @samp{sync_new_and@var{mode}}
6081 @itemx @samp{sync_new_xor@var{mode}}, @samp{sync_new_nand@var{mode}}
6083 These patterns are like their @code{sync_old_@var{op}} counterparts,
6084 except that they return the value that exists in the memory location
6085 after the operation, rather than before the operation.
6087 @cindex @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}} instruction pattern
6088 @item @samp{sync_lock_test_and_set@var{mode}}
6090 This pattern takes two forms, based on the capabilities of the target.
6091 In either case, operand 0 is the result of the operand, operand 1 is
6092 the memory on which the atomic operation is performed, and operand 2
6093 is the value to set in the lock.
6095 In the ideal case, this operation is an atomic exchange operation, in
6096 which the previous value in memory operand is copied into the result
6097 operand, and the value operand is stored in the memory operand.
6099 For less capable targets, any value operand that is not the constant 1
6100 should be rejected with @code{FAIL}.  In this case the target may use
6101 an atomic test-and-set bit operation.  The result operand should contain
6102 1 if the bit was previously set and 0 if the bit was previously clear.
6103 The true contents of the memory operand are implementation defined.
6105 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
6106 pattern as a whole acts as an acquire barrier, that is all memory
6107 operations after the pattern do not occur until the lock is acquired.
6109 If this pattern is not defined, the operation will be constructed from
6110 a compare-and-swap operation, if defined.
6112 @cindex @code{sync_lock_release@var{mode}} instruction pattern
6113 @item @samp{sync_lock_release@var{mode}}
6115 This pattern, if defined, releases a lock set by
6116 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}.  Operand 0 is the memory
6117 that contains the lock; operand 1 is the value to store in the lock.
6119 If the target doesn't implement full semantics for
6120 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}, any value operand which is not
6121 the constant 0 should be rejected with @code{FAIL}, and the true contents
6122 of the memory operand are implementation defined.
6124 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
6125 pattern as a whole acts as a release barrier, that is the lock is
6126 released only after all previous memory operations have completed.
6128 If this pattern is not defined, then a @code{memory_barrier} pattern
6129 will be emitted, followed by a store of the value to the memory operand.
6131 @cindex @code{atomic_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
6132 @item @samp{atomic_compare_and_swap@var{mode}} 
6133 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
6134 operation with memory model semantics.  Operand 2 is the memory on which
6135 the atomic operation is performed.  Operand 0 is an output operand which
6136 is set to true or false based on whether the operation succeeded.  Operand
6137 1 is an output operand which is set to the contents of the memory before
6138 the operation was attempted.  Operand 3 is the value that is expected to
6139 be in memory.  Operand 4 is the value to put in memory if the expected
6140 value is found there.  Operand 5 is set to 1 if this compare and swap is to
6141 be treated as a weak operation.  Operand 6 is the memory model to be used
6142 if the operation is a success.  Operand 7 is the memory model to be used
6143 if the operation fails.
6145 If memory referred to in operand 2 contains the value in operand 3, then
6146 operand 4 is stored in memory pointed to by operand 2 and fencing based on
6147 the memory model in operand 6 is issued.  
6149 If memory referred to in operand 2 does not contain the value in operand 3,
6150 then fencing based on the memory model in operand 7 is issued.
6152 If a target does not support weak compare-and-swap operations, or the port
6153 elects not to implement weak operations, the argument in operand 5 can be
6154 ignored.  Note a strong implementation must be provided.
6156 If this pattern is not provided, the @code{__atomic_compare_exchange}
6157 built-in functions will utilize the legacy @code{sync_compare_and_swap}
6158 pattern with an @code{__ATOMIC_SEQ_CST} memory model.
6160 @cindex @code{atomic_load@var{mode}} instruction pattern
6161 @item @samp{atomic_load@var{mode}}
6162 This pattern implements an atomic load operation with memory model
6163 semantics.  Operand 1 is the memory address being loaded from.  Operand 0
6164 is the result of the load.  Operand 2 is the memory model to be used for
6165 the load operation.
6167 If not present, the @code{__atomic_load} built-in function will either
6168 resort to a normal load with memory barriers, or a compare-and-swap
6169 operation if a normal load would not be atomic.
6171 @cindex @code{atomic_store@var{mode}} instruction pattern
6172 @item @samp{atomic_store@var{mode}}
6173 This pattern implements an atomic store operation with memory model
6174 semantics.  Operand 0 is the memory address being stored to.  Operand 1
6175 is the value to be written.  Operand 2 is the memory model to be used for
6176 the operation.
6178 If not present, the @code{__atomic_store} built-in function will attempt to
6179 perform a normal store and surround it with any required memory fences.  If
6180 the store would not be atomic, then an @code{__atomic_exchange} is
6181 attempted with the result being ignored.
6183 @cindex @code{atomic_exchange@var{mode}} instruction pattern
6184 @item @samp{atomic_exchange@var{mode}}
6185 This pattern implements an atomic exchange operation with memory model
6186 semantics.  Operand 1 is the memory location the operation is performed on.
6187 Operand 0 is an output operand which is set to the original value contained
6188 in the memory pointed to by operand 1.  Operand 2 is the value to be
6189 stored.  Operand 3 is the memory model to be used.
6191 If this pattern is not present, the built-in function
6192 @code{__atomic_exchange} will attempt to preform the operation with a
6193 compare and swap loop.
6195 @cindex @code{atomic_add@var{mode}} instruction pattern
6196 @cindex @code{atomic_sub@var{mode}} instruction pattern
6197 @cindex @code{atomic_or@var{mode}} instruction pattern
6198 @cindex @code{atomic_and@var{mode}} instruction pattern
6199 @cindex @code{atomic_xor@var{mode}} instruction pattern
6200 @cindex @code{atomic_nand@var{mode}} instruction pattern
6201 @item @samp{atomic_add@var{mode}}, @samp{atomic_sub@var{mode}}
6202 @itemx @samp{atomic_or@var{mode}}, @samp{atomic_and@var{mode}}
6203 @itemx @samp{atomic_xor@var{mode}}, @samp{atomic_nand@var{mode}}
6205 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
6206 model semantics. Operand 0 is the memory on which the atomic operation is
6207 performed.  Operand 1 is the second operand to the binary operator.
6208 Operand 2 is the memory model to be used by the operation.
6210 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
6211 @code{sync} patterns, or equivalent patterns which return a result.  If
6212 none of these are available a compare-and-swap loop will be used.
6214 @cindex @code{atomic_fetch_add@var{mode}} instruction pattern
6215 @cindex @code{atomic_fetch_sub@var{mode}} instruction pattern
6216 @cindex @code{atomic_fetch_or@var{mode}} instruction pattern
6217 @cindex @code{atomic_fetch_and@var{mode}} instruction pattern
6218 @cindex @code{atomic_fetch_xor@var{mode}} instruction pattern
6219 @cindex @code{atomic_fetch_nand@var{mode}} instruction pattern
6220 @item @samp{atomic_fetch_add@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_sub@var{mode}}
6221 @itemx @samp{atomic_fetch_or@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_and@var{mode}}
6222 @itemx @samp{atomic_fetch_xor@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_nand@var{mode}}
6224 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
6225 model semantics, and return the original value. Operand 0 is an output 
6226 operand which contains the value of the memory location before the 
6227 operation was performed.  Operand 1 is the memory on which the atomic 
6228 operation is performed.  Operand 2 is the second operand to the binary
6229 operator.  Operand 3 is the memory model to be used by the operation.
6231 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
6232 @code{sync} patterns.  If none of these are available a compare-and-swap
6233 loop will be used.
6235 @cindex @code{atomic_add_fetch@var{mode}} instruction pattern
6236 @cindex @code{atomic_sub_fetch@var{mode}} instruction pattern
6237 @cindex @code{atomic_or_fetch@var{mode}} instruction pattern
6238 @cindex @code{atomic_and_fetch@var{mode}} instruction pattern
6239 @cindex @code{atomic_xor_fetch@var{mode}} instruction pattern
6240 @cindex @code{atomic_nand_fetch@var{mode}} instruction pattern
6241 @item @samp{atomic_add_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_sub_fetch@var{mode}}
6242 @itemx @samp{atomic_or_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_and_fetch@var{mode}}
6243 @itemx @samp{atomic_xor_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_nand_fetch@var{mode}}
6245 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
6246 model semantics and return the result after the operation is performed.
6247 Operand 0 is an output operand which contains the value after the
6248 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
6249 performed.  Operand 2 is the second operand to the binary operator.
6250 Operand 3 is the memory model to be used by the operation.
6252 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
6253 @code{sync} patterns, or equivalent patterns which return the result before
6254 the operation followed by the arithmetic operation required to produce the
6255 result.  If none of these are available a compare-and-swap loop will be
6256 used.
6258 @cindex @code{atomic_test_and_set} instruction pattern
6259 @item @samp{atomic_test_and_set}
6261 This pattern emits code for @code{__builtin_atomic_test_and_set}.
6262 Operand 0 is an output operand which is set to true if the previous
6263 previous contents of the byte was "set", and false otherwise.  Operand 1
6264 is the @code{QImode} memory to be modified.  Operand 2 is the memory
6265 model to be used.
6267 The specific value that defines "set" is implementation defined, and
6268 is normally based on what is performed by the native atomic test and set
6269 instruction.
6271 @cindex @code{mem_thread_fence@var{mode}} instruction pattern
6272 @item @samp{mem_thread_fence@var{mode}}
6273 This pattern emits code required to implement a thread fence with
6274 memory model semantics.  Operand 0 is the memory model to be used.
6276 If this pattern is not specified, all memory models except
6277 @code{__ATOMIC_RELAXED} will result in issuing a @code{sync_synchronize}
6278 barrier pattern.
6280 @cindex @code{mem_signal_fence@var{mode}} instruction pattern
6281 @item @samp{mem_signal_fence@var{mode}}
6282 This pattern emits code required to implement a signal fence with
6283 memory model semantics.  Operand 0 is the memory model to be used.
6285 This pattern should impact the compiler optimizers the same way that
6286 mem_signal_fence does, but it does not need to issue any barrier
6287 instructions.
6289 If this pattern is not specified, all memory models except
6290 @code{__ATOMIC_RELAXED} will result in issuing a @code{sync_synchronize}
6291 barrier pattern.
6293 @cindex @code{get_thread_pointer@var{mode}} instruction pattern
6294 @cindex @code{set_thread_pointer@var{mode}} instruction pattern
6295 @item @samp{get_thread_pointer@var{mode}}
6296 @itemx @samp{set_thread_pointer@var{mode}}
6297 These patterns emit code that reads/sets the TLS thread pointer. Currently,
6298 these are only needed if the target needs to support the
6299 @code{__builtin_thread_pointer} and @code{__builtin_set_thread_pointer}
6300 builtins.
6302 The get/set patterns have a single output/input operand respectively,
6303 with @var{mode} intended to be @code{Pmode}.
6305 @cindex @code{stack_protect_set} instruction pattern
6306 @item @samp{stack_protect_set}
6308 This pattern, if defined, moves a @code{ptr_mode} value from the memory
6309 in operand 1 to the memory in operand 0 without leaving the value in
6310 a register afterward.  This is to avoid leaking the value some place
6311 that an attacker might use to rewrite the stack guard slot after
6312 having clobbered it.
6314 If this pattern is not defined, then a plain move pattern is generated.
6316 @cindex @code{stack_protect_test} instruction pattern
6317 @item @samp{stack_protect_test}
6319 This pattern, if defined, compares a @code{ptr_mode} value from the
6320 memory in operand 1 with the memory in operand 0 without leaving the
6321 value in a register afterward and branches to operand 2 if the values
6322 were equal.
6324 If this pattern is not defined, then a plain compare pattern and
6325 conditional branch pattern is used.
6327 @cindex @code{clear_cache} instruction pattern
6328 @item @samp{clear_cache}
6330 This pattern, if defined, flushes the instruction cache for a region of
6331 memory.  The region is bounded to by the Pmode pointers in operand 0
6332 inclusive and operand 1 exclusive.
6334 If this pattern is not defined, a call to the library function
6335 @code{__clear_cache} is used.
6337 @end table
6339 @end ifset
6340 @c Each of the following nodes are wrapped in separate
6341 @c "@ifset INTERNALS" to work around memory limits for the default
6342 @c configuration in older tetex distributions.  Known to not work:
6343 @c tetex-1.0.7, known to work: tetex-2.0.2.
6344 @ifset INTERNALS
6345 @node Pattern Ordering
6346 @section When the Order of Patterns Matters
6347 @cindex Pattern Ordering
6348 @cindex Ordering of Patterns
6350 Sometimes an insn can match more than one instruction pattern.  Then the
6351 pattern that appears first in the machine description is the one used.
6352 Therefore, more specific patterns (patterns that will match fewer things)
6353 and faster instructions (those that will produce better code when they
6354 do match) should usually go first in the description.
6356 In some cases the effect of ordering the patterns can be used to hide
6357 a pattern when it is not valid.  For example, the 68000 has an
6358 instruction for converting a fullword to floating point and another
6359 for converting a byte to floating point.  An instruction converting
6360 an integer to floating point could match either one.  We put the
6361 pattern to convert the fullword first to make sure that one will
6362 be used rather than the other.  (Otherwise a large integer might
6363 be generated as a single-byte immediate quantity, which would not work.)
6364 Instead of using this pattern ordering it would be possible to make the
6365 pattern for convert-a-byte smart enough to deal properly with any
6366 constant value.
6368 @end ifset
6369 @ifset INTERNALS
6370 @node Dependent Patterns
6371 @section Interdependence of Patterns
6372 @cindex Dependent Patterns
6373 @cindex Interdependence of Patterns
6375 In some cases machines support instructions identical except for the
6376 machine mode of one or more operands.  For example, there may be
6377 ``sign-extend halfword'' and ``sign-extend byte'' instructions whose
6378 patterns are
6380 @smallexample
6381 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
6382      (extend:SI (match_operand:HI 1 @dots{})))
6384 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
6385      (extend:SI (match_operand:QI 1 @dots{})))
6386 @end smallexample
6388 @noindent
6389 Constant integers do not specify a machine mode, so an instruction to
6390 extend a constant value could match either pattern.  The pattern it
6391 actually will match is the one that appears first in the file.  For correct
6392 results, this must be the one for the widest possible mode (@code{HImode},
6393 here).  If the pattern matches the @code{QImode} instruction, the results
6394 will be incorrect if the constant value does not actually fit that mode.
6396 Such instructions to extend constants are rarely generated because they are
6397 optimized away, but they do occasionally happen in nonoptimized
6398 compilations.
6400 If a constraint in a pattern allows a constant, the reload pass may
6401 replace a register with a constant permitted by the constraint in some
6402 cases.  Similarly for memory references.  Because of this substitution,
6403 you should not provide separate patterns for increment and decrement
6404 instructions.  Instead, they should be generated from the same pattern
6405 that supports register-register add insns by examining the operands and
6406 generating the appropriate machine instruction.
6408 @end ifset
6409 @ifset INTERNALS
6410 @node Jump Patterns
6411 @section Defining Jump Instruction Patterns
6412 @cindex jump instruction patterns
6413 @cindex defining jump instruction patterns
6415 GCC does not assume anything about how the machine realizes jumps.
6416 The machine description should define a single pattern, usually
6417 a @code{define_expand}, which expands to all the required insns.
6419 Usually, this would be a comparison insn to set the condition code
6420 and a separate branch insn testing the condition code and branching
6421 or not according to its value.  For many machines, however,
6422 separating compares and branches is limiting, which is why the
6423 more flexible approach with one @code{define_expand} is used in GCC.
6424 The machine description becomes clearer for architectures that
6425 have compare-and-branch instructions but no condition code.  It also
6426 works better when different sets of comparison operators are supported
6427 by different kinds of conditional branches (e.g. integer vs. floating-point),
6428 or by conditional branches with respect to conditional stores.
6430 Two separate insns are always used if the machine description represents
6431 a condition code register using the legacy RTL expression @code{(cc0)},
6432 and on most machines that use a separate condition code register
6433 (@pxref{Condition Code}).  For machines that use @code{(cc0)}, in
6434 fact, the set and use of the condition code must be separate and
6435 adjacent@footnote{@code{note} insns can separate them, though.}, thus
6436 allowing flags in @code{cc_status} to be used (@pxref{Condition Code}) and
6437 so that the comparison and branch insns could be located from each other
6438 by using the functions @code{prev_cc0_setter} and @code{next_cc0_user}.
6440 Even in this case having a single entry point for conditional branches
6441 is advantageous, because it handles equally well the case where a single
6442 comparison instruction records the results of both signed and unsigned
6443 comparison of the given operands (with the branch insns coming in distinct
6444 signed and unsigned flavors) as in the x86 or SPARC, and the case where
6445 there are distinct signed and unsigned compare instructions and only
6446 one set of conditional branch instructions as in the PowerPC.
6448 @end ifset
6449 @ifset INTERNALS
6450 @node Looping Patterns
6451 @section Defining Looping Instruction Patterns
6452 @cindex looping instruction patterns
6453 @cindex defining looping instruction patterns
6455 Some machines have special jump instructions that can be utilized to
6456 make loops more efficient.  A common example is the 68000 @samp{dbra}
6457 instruction which performs a decrement of a register and a branch if the
6458 result was greater than zero.  Other machines, in particular digital
6459 signal processors (DSPs), have special block repeat instructions to
6460 provide low-overhead loop support.  For example, the TI TMS320C3x/C4x
6461 DSPs have a block repeat instruction that loads special registers to
6462 mark the top and end of a loop and to count the number of loop
6463 iterations.  This avoids the need for fetching and executing a
6464 @samp{dbra}-like instruction and avoids pipeline stalls associated with
6465 the jump.
6467 GCC has three special named patterns to support low overhead looping.
6468 They are @samp{decrement_and_branch_until_zero}, @samp{doloop_begin},
6469 and @samp{doloop_end}.  The first pattern,
6470 @samp{decrement_and_branch_until_zero}, is not emitted during RTL
6471 generation but may be emitted during the instruction combination phase.
6472 This requires the assistance of the loop optimizer, using information
6473 collected during strength reduction, to reverse a loop to count down to
6474 zero.  Some targets also require the loop optimizer to add a
6475 @code{REG_NONNEG} note to indicate that the iteration count is always
6476 positive.  This is needed if the target performs a signed loop
6477 termination test.  For example, the 68000 uses a pattern similar to the
6478 following for its @code{dbra} instruction:
6480 @smallexample
6481 @group
6482 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
6483   [(set (pc)
6484         (if_then_else
6485           (ge (plus:SI (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
6486                        (const_int -1))
6487               (const_int 0))
6488           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
6489           (pc)))
6490    (set (match_dup 0)
6491         (plus:SI (match_dup 0)
6492                  (const_int -1)))]
6493   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
6494   "@dots{}")
6495 @end group
6496 @end smallexample
6498 Note that since the insn is both a jump insn and has an output, it must
6499 deal with its own reloads, hence the `m' constraints.  Also note that
6500 since this insn is generated by the instruction combination phase
6501 combining two sequential insns together into an implicit parallel insn,
6502 the iteration counter needs to be biased by the same amount as the
6503 decrement operation, in this case @minus{}1.  Note that the following similar
6504 pattern will not be matched by the combiner.
6506 @smallexample
6507 @group
6508 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
6509   [(set (pc)
6510         (if_then_else
6511           (ge (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
6512               (const_int 1))
6513           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
6514           (pc)))
6515    (set (match_dup 0)
6516         (plus:SI (match_dup 0)
6517                  (const_int -1)))]
6518   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
6519   "@dots{}")
6520 @end group
6521 @end smallexample
6523 The other two special looping patterns, @samp{doloop_begin} and
6524 @samp{doloop_end}, are emitted by the loop optimizer for certain
6525 well-behaved loops with a finite number of loop iterations using
6526 information collected during strength reduction.
6528 The @samp{doloop_end} pattern describes the actual looping instruction
6529 (or the implicit looping operation) and the @samp{doloop_begin} pattern
6530 is an optional companion pattern that can be used for initialization
6531 needed for some low-overhead looping instructions.
6533 Note that some machines require the actual looping instruction to be
6534 emitted at the top of the loop (e.g., the TMS320C3x/C4x DSPs).  Emitting
6535 the true RTL for a looping instruction at the top of the loop can cause
6536 problems with flow analysis.  So instead, a dummy @code{doloop} insn is
6537 emitted at the end of the loop.  The machine dependent reorg pass checks
6538 for the presence of this @code{doloop} insn and then searches back to
6539 the top of the loop, where it inserts the true looping insn (provided
6540 there are no instructions in the loop which would cause problems).  Any
6541 additional labels can be emitted at this point.  In addition, if the
6542 desired special iteration counter register was not allocated, this
6543 machine dependent reorg pass could emit a traditional compare and jump
6544 instruction pair.
6546 The essential difference between the
6547 @samp{decrement_and_branch_until_zero} and the @samp{doloop_end}
6548 patterns is that the loop optimizer allocates an additional pseudo
6549 register for the latter as an iteration counter.  This pseudo register
6550 cannot be used within the loop (i.e., general induction variables cannot
6551 be derived from it), however, in many cases the loop induction variable
6552 may become redundant and removed by the flow pass.
6555 @end ifset
6556 @ifset INTERNALS
6557 @node Insn Canonicalizations
6558 @section Canonicalization of Instructions
6559 @cindex canonicalization of instructions
6560 @cindex insn canonicalization
6562 There are often cases where multiple RTL expressions could represent an
6563 operation performed by a single machine instruction.  This situation is
6564 most commonly encountered with logical, branch, and multiply-accumulate
6565 instructions.  In such cases, the compiler attempts to convert these
6566 multiple RTL expressions into a single canonical form to reduce the
6567 number of insn patterns required.
6569 In addition to algebraic simplifications, following canonicalizations
6570 are performed:
6572 @itemize @bullet
6573 @item
6574 For commutative and comparison operators, a constant is always made the
6575 second operand.  If a machine only supports a constant as the second
6576 operand, only patterns that match a constant in the second operand need
6577 be supplied.
6579 @item
6580 For associative operators, a sequence of operators will always chain
6581 to the left; for instance, only the left operand of an integer @code{plus}
6582 can itself be a @code{plus}.  @code{and}, @code{ior}, @code{xor},
6583 @code{plus}, @code{mult}, @code{smin}, @code{smax}, @code{umin}, and
6584 @code{umax} are associative when applied to integers, and sometimes to
6585 floating-point.
6587 @item
6588 @cindex @code{neg}, canonicalization of
6589 @cindex @code{not}, canonicalization of
6590 @cindex @code{mult}, canonicalization of
6591 @cindex @code{plus}, canonicalization of
6592 @cindex @code{minus}, canonicalization of
6593 For these operators, if only one operand is a @code{neg}, @code{not},
6594 @code{mult}, @code{plus}, or @code{minus} expression, it will be the
6595 first operand.
6597 @item
6598 In combinations of @code{neg}, @code{mult}, @code{plus}, and
6599 @code{minus}, the @code{neg} operations (if any) will be moved inside
6600 the operations as far as possible.  For instance,
6601 @code{(neg (mult A B))} is canonicalized as @code{(mult (neg A) B)}, but
6602 @code{(plus (mult (neg B) C) A)} is canonicalized as
6603 @code{(minus A (mult B C))}.
6605 @cindex @code{compare}, canonicalization of
6606 @item
6607 For the @code{compare} operator, a constant is always the second operand
6608 if the first argument is a condition code register or @code{(cc0)}.
6610 @item
6611 An operand of @code{neg}, @code{not}, @code{mult}, @code{plus}, or
6612 @code{minus} is made the first operand under the same conditions as
6613 above.
6615 @item
6616 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{b})} is converted to
6617 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{a})}. Likewise with @code{geu} instead
6618 of @code{ltu}.
6620 @item
6621 @code{(minus @var{x} (const_int @var{n}))} is converted to
6622 @code{(plus @var{x} (const_int @var{-n}))}.
6624 @item
6625 Within address computations (i.e., inside @code{mem}), a left shift is
6626 converted into the appropriate multiplication by a power of two.
6628 @cindex @code{ior}, canonicalization of
6629 @cindex @code{and}, canonicalization of
6630 @cindex De Morgan's law
6631 @item
6632 De Morgan's Law is used to move bitwise negation inside a bitwise
6633 logical-and or logical-or operation.  If this results in only one
6634 operand being a @code{not} expression, it will be the first one.
6636 A machine that has an instruction that performs a bitwise logical-and of one
6637 operand with the bitwise negation of the other should specify the pattern
6638 for that instruction as
6640 @smallexample
6641 (define_insn ""
6642   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
6643         (and:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
6644                      (match_operand:@var{m} 2 @dots{})))]
6645   "@dots{}"
6646   "@dots{}")
6647 @end smallexample
6649 @noindent
6650 Similarly, a pattern for a ``NAND'' instruction should be written
6652 @smallexample
6653 (define_insn ""
6654   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
6655         (ior:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
6656                      (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 2 @dots{}))))]
6657   "@dots{}"
6658   "@dots{}")
6659 @end smallexample
6661 In both cases, it is not necessary to include patterns for the many
6662 logically equivalent RTL expressions.
6664 @cindex @code{xor}, canonicalization of
6665 @item
6666 The only possible RTL expressions involving both bitwise exclusive-or
6667 and bitwise negation are @code{(xor:@var{m} @var{x} @var{y})}
6668 and @code{(not:@var{m} (xor:@var{m} @var{x} @var{y}))}.
6670 @item
6671 The sum of three items, one of which is a constant, will only appear in
6672 the form
6674 @smallexample
6675 (plus:@var{m} (plus:@var{m} @var{x} @var{y}) @var{constant})
6676 @end smallexample
6678 @cindex @code{zero_extract}, canonicalization of
6679 @cindex @code{sign_extract}, canonicalization of
6680 @item
6681 Equality comparisons of a group of bits (usually a single bit) with zero
6682 will be written using @code{zero_extract} rather than the equivalent
6683 @code{and} or @code{sign_extract} operations.
6685 @cindex @code{mult}, canonicalization of
6686 @item
6687 @code{(sign_extend:@var{m1} (mult:@var{m2} (sign_extend:@var{m2} @var{x})
6688 (sign_extend:@var{m2} @var{y})))} is converted to @code{(mult:@var{m1}
6689 (sign_extend:@var{m1} @var{x}) (sign_extend:@var{m1} @var{y}))}, and likewise
6690 for @code{zero_extend}.
6692 @item
6693 @code{(sign_extend:@var{m1} (mult:@var{m2} (ashiftrt:@var{m2}
6694 @var{x} @var{s}) (sign_extend:@var{m2} @var{y})))} is converted
6695 to @code{(mult:@var{m1} (sign_extend:@var{m1} (ashiftrt:@var{m2}
6696 @var{x} @var{s})) (sign_extend:@var{m1} @var{y}))}, and likewise for
6697 patterns using @code{zero_extend} and @code{lshiftrt}.  If the second
6698 operand of @code{mult} is also a shift, then that is extended also.
6699 This transformation is only applied when it can be proven that the
6700 original operation had sufficient precision to prevent overflow.
6702 @end itemize
6704 Further canonicalization rules are defined in the function
6705 @code{commutative_operand_precedence} in @file{gcc/rtlanal.c}.
6707 @end ifset
6708 @ifset INTERNALS
6709 @node Expander Definitions
6710 @section Defining RTL Sequences for Code Generation
6711 @cindex expander definitions
6712 @cindex code generation RTL sequences
6713 @cindex defining RTL sequences for code generation
6715 On some target machines, some standard pattern names for RTL generation
6716 cannot be handled with single insn, but a sequence of RTL insns can
6717 represent them.  For these target machines, you can write a
6718 @code{define_expand} to specify how to generate the sequence of RTL@.
6720 @findex define_expand
6721 A @code{define_expand} is an RTL expression that looks almost like a
6722 @code{define_insn}; but, unlike the latter, a @code{define_expand} is used
6723 only for RTL generation and it can produce more than one RTL insn.
6725 A @code{define_expand} RTX has four operands:
6727 @itemize @bullet
6728 @item
6729 The name.  Each @code{define_expand} must have a name, since the only
6730 use for it is to refer to it by name.
6732 @item
6733 The RTL template.  This is a vector of RTL expressions representing
6734 a sequence of separate instructions.  Unlike @code{define_insn}, there
6735 is no implicit surrounding @code{PARALLEL}.
6737 @item
6738 The condition, a string containing a C expression.  This expression is
6739 used to express how the availability of this pattern depends on
6740 subclasses of target machine, selected by command-line options when GCC
6741 is run.  This is just like the condition of a @code{define_insn} that
6742 has a standard name.  Therefore, the condition (if present) may not
6743 depend on the data in the insn being matched, but only the
6744 target-machine-type flags.  The compiler needs to test these conditions
6745 during initialization in order to learn exactly which named instructions
6746 are available in a particular run.
6748 @item
6749 The preparation statements, a string containing zero or more C
6750 statements which are to be executed before RTL code is generated from
6751 the RTL template.
6753 Usually these statements prepare temporary registers for use as
6754 internal operands in the RTL template, but they can also generate RTL
6755 insns directly by calling routines such as @code{emit_insn}, etc.
6756 Any such insns precede the ones that come from the RTL template.
6758 @item
6759 Optionally, a vector containing the values of attributes. @xref{Insn
6760 Attributes}.
6761 @end itemize
6763 Every RTL insn emitted by a @code{define_expand} must match some
6764 @code{define_insn} in the machine description.  Otherwise, the compiler
6765 will crash when trying to generate code for the insn or trying to optimize
6768 The RTL template, in addition to controlling generation of RTL insns,
6769 also describes the operands that need to be specified when this pattern
6770 is used.  In particular, it gives a predicate for each operand.
6772 A true operand, which needs to be specified in order to generate RTL from
6773 the pattern, should be described with a @code{match_operand} in its first
6774 occurrence in the RTL template.  This enters information on the operand's
6775 predicate into the tables that record such things.  GCC uses the
6776 information to preload the operand into a register if that is required for
6777 valid RTL code.  If the operand is referred to more than once, subsequent
6778 references should use @code{match_dup}.
6780 The RTL template may also refer to internal ``operands'' which are
6781 temporary registers or labels used only within the sequence made by the
6782 @code{define_expand}.  Internal operands are substituted into the RTL
6783 template with @code{match_dup}, never with @code{match_operand}.  The
6784 values of the internal operands are not passed in as arguments by the
6785 compiler when it requests use of this pattern.  Instead, they are computed
6786 within the pattern, in the preparation statements.  These statements
6787 compute the values and store them into the appropriate elements of
6788 @code{operands} so that @code{match_dup} can find them.
6790 There are two special macros defined for use in the preparation statements:
6791 @code{DONE} and @code{FAIL}.  Use them with a following semicolon,
6792 as a statement.
6794 @table @code
6796 @findex DONE
6797 @item DONE
6798 Use the @code{DONE} macro to end RTL generation for the pattern.  The
6799 only RTL insns resulting from the pattern on this occasion will be
6800 those already emitted by explicit calls to @code{emit_insn} within the
6801 preparation statements; the RTL template will not be generated.
6803 @findex FAIL
6804 @item FAIL
6805 Make the pattern fail on this occasion.  When a pattern fails, it means
6806 that the pattern was not truly available.  The calling routines in the
6807 compiler will try other strategies for code generation using other patterns.
6809 Failure is currently supported only for binary (addition, multiplication,
6810 shifting, etc.) and bit-field (@code{extv}, @code{extzv}, and @code{insv})
6811 operations.
6812 @end table
6814 If the preparation falls through (invokes neither @code{DONE} nor
6815 @code{FAIL}), then the @code{define_expand} acts like a
6816 @code{define_insn} in that the RTL template is used to generate the
6817 insn.
6819 The RTL template is not used for matching, only for generating the
6820 initial insn list.  If the preparation statement always invokes
6821 @code{DONE} or @code{FAIL}, the RTL template may be reduced to a simple
6822 list of operands, such as this example:
6824 @smallexample
6825 @group
6826 (define_expand "addsi3"
6827   [(match_operand:SI 0 "register_operand" "")
6828    (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
6829    (match_operand:SI 2 "register_operand" "")]
6830 @end group
6831 @group
6832   ""
6833   "
6835   handle_add (operands[0], operands[1], operands[2]);
6836   DONE;
6837 @}")
6838 @end group
6839 @end smallexample
6841 Here is an example, the definition of left-shift for the SPUR chip:
6843 @smallexample
6844 @group
6845 (define_expand "ashlsi3"
6846   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
6847         (ashift:SI
6848 @end group
6849 @group
6850           (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
6851           (match_operand:SI 2 "nonmemory_operand" "")))]
6852   ""
6853   "
6854 @end group
6855 @end smallexample
6857 @smallexample
6858 @group
6860   if (GET_CODE (operands[2]) != CONST_INT
6861       || (unsigned) INTVAL (operands[2]) > 3)
6862     FAIL;
6863 @}")
6864 @end group
6865 @end smallexample
6867 @noindent
6868 This example uses @code{define_expand} so that it can generate an RTL insn
6869 for shifting when the shift-count is in the supported range of 0 to 3 but
6870 fail in other cases where machine insns aren't available.  When it fails,
6871 the compiler tries another strategy using different patterns (such as, a
6872 library call).
6874 If the compiler were able to handle nontrivial condition-strings in
6875 patterns with names, then it would be possible to use a
6876 @code{define_insn} in that case.  Here is another case (zero-extension
6877 on the 68000) which makes more use of the power of @code{define_expand}:
6879 @smallexample
6880 (define_expand "zero_extendhisi2"
6881   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "")
6882         (const_int 0))
6883    (set (strict_low_part
6884           (subreg:HI
6885             (match_dup 0)
6886             0))
6887         (match_operand:HI 1 "general_operand" ""))]
6888   ""
6889   "operands[1] = make_safe_from (operands[1], operands[0]);")
6890 @end smallexample
6892 @noindent
6893 @findex make_safe_from
6894 Here two RTL insns are generated, one to clear the entire output operand
6895 and the other to copy the input operand into its low half.  This sequence
6896 is incorrect if the input operand refers to [the old value of] the output
6897 operand, so the preparation statement makes sure this isn't so.  The
6898 function @code{make_safe_from} copies the @code{operands[1]} into a
6899 temporary register if it refers to @code{operands[0]}.  It does this
6900 by emitting another RTL insn.
6902 Finally, a third example shows the use of an internal operand.
6903 Zero-extension on the SPUR chip is done by @code{and}-ing the result
6904 against a halfword mask.  But this mask cannot be represented by a
6905 @code{const_int} because the constant value is too large to be legitimate
6906 on this machine.  So it must be copied into a register with
6907 @code{force_reg} and then the register used in the @code{and}.
6909 @smallexample
6910 (define_expand "zero_extendhisi2"
6911   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
6912         (and:SI (subreg:SI
6913                   (match_operand:HI 1 "register_operand" "")
6914                   0)
6915                 (match_dup 2)))]
6916   ""
6917   "operands[2]
6918      = force_reg (SImode, GEN_INT (65535)); ")
6919 @end smallexample
6921 @emph{Note:} If the @code{define_expand} is used to serve a
6922 standard binary or unary arithmetic operation or a bit-field operation,
6923 then the last insn it generates must not be a @code{code_label},
6924 @code{barrier} or @code{note}.  It must be an @code{insn},
6925 @code{jump_insn} or @code{call_insn}.  If you don't need a real insn
6926 at the end, emit an insn to copy the result of the operation into
6927 itself.  Such an insn will generate no code, but it can avoid problems
6928 in the compiler.
6930 @end ifset
6931 @ifset INTERNALS
6932 @node Insn Splitting
6933 @section Defining How to Split Instructions
6934 @cindex insn splitting
6935 @cindex instruction splitting
6936 @cindex splitting instructions
6938 There are two cases where you should specify how to split a pattern
6939 into multiple insns.  On machines that have instructions requiring
6940 delay slots (@pxref{Delay Slots}) or that have instructions whose
6941 output is not available for multiple cycles (@pxref{Processor pipeline
6942 description}), the compiler phases that optimize these cases need to
6943 be able to move insns into one-instruction delay slots.  However, some
6944 insns may generate more than one machine instruction.  These insns
6945 cannot be placed into a delay slot.
6947 Often you can rewrite the single insn as a list of individual insns,
6948 each corresponding to one machine instruction.  The disadvantage of
6949 doing so is that it will cause the compilation to be slower and require
6950 more space.  If the resulting insns are too complex, it may also
6951 suppress some optimizations.  The compiler splits the insn if there is a
6952 reason to believe that it might improve instruction or delay slot
6953 scheduling.
6955 The insn combiner phase also splits putative insns.  If three insns are
6956 merged into one insn with a complex expression that cannot be matched by
6957 some @code{define_insn} pattern, the combiner phase attempts to split
6958 the complex pattern into two insns that are recognized.  Usually it can
6959 break the complex pattern into two patterns by splitting out some
6960 subexpression.  However, in some other cases, such as performing an
6961 addition of a large constant in two insns on a RISC machine, the way to
6962 split the addition into two insns is machine-dependent.
6964 @findex define_split
6965 The @code{define_split} definition tells the compiler how to split a
6966 complex insn into several simpler insns.  It looks like this:
6968 @smallexample
6969 (define_split
6970   [@var{insn-pattern}]
6971   "@var{condition}"
6972   [@var{new-insn-pattern-1}
6973    @var{new-insn-pattern-2}
6974    @dots{}]
6975   "@var{preparation-statements}")
6976 @end smallexample
6978 @var{insn-pattern} is a pattern that needs to be split and
6979 @var{condition} is the final condition to be tested, as in a
6980 @code{define_insn}.  When an insn matching @var{insn-pattern} and
6981 satisfying @var{condition} is found, it is replaced in the insn list
6982 with the insns given by @var{new-insn-pattern-1},
6983 @var{new-insn-pattern-2}, etc.
6985 The @var{preparation-statements} are similar to those statements that
6986 are specified for @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
6987 and are executed before the new RTL is generated to prepare for the
6988 generated code or emit some insns whose pattern is not fixed.  Unlike
6989 those in @code{define_expand}, however, these statements must not
6990 generate any new pseudo-registers.  Once reload has completed, they also
6991 must not allocate any space in the stack frame.
6993 Patterns are matched against @var{insn-pattern} in two different
6994 circumstances.  If an insn needs to be split for delay slot scheduling
6995 or insn scheduling, the insn is already known to be valid, which means
6996 that it must have been matched by some @code{define_insn} and, if
6997 @code{reload_completed} is nonzero, is known to satisfy the constraints
6998 of that @code{define_insn}.  In that case, the new insn patterns must
6999 also be insns that are matched by some @code{define_insn} and, if
7000 @code{reload_completed} is nonzero, must also satisfy the constraints
7001 of those definitions.
7003 As an example of this usage of @code{define_split}, consider the following
7004 example from @file{a29k.md}, which splits a @code{sign_extend} from
7005 @code{HImode} to @code{SImode} into a pair of shift insns:
7007 @smallexample
7008 (define_split
7009   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
7010         (sign_extend:SI (match_operand:HI 1 "gen_reg_operand" "")))]
7011   ""
7012   [(set (match_dup 0)
7013         (ashift:SI (match_dup 1)
7014                    (const_int 16)))
7015    (set (match_dup 0)
7016         (ashiftrt:SI (match_dup 0)
7017                      (const_int 16)))]
7018   "
7019 @{ operands[1] = gen_lowpart (SImode, operands[1]); @}")
7020 @end smallexample
7022 When the combiner phase tries to split an insn pattern, it is always the
7023 case that the pattern is @emph{not} matched by any @code{define_insn}.
7024 The combiner pass first tries to split a single @code{set} expression
7025 and then the same @code{set} expression inside a @code{parallel}, but
7026 followed by a @code{clobber} of a pseudo-reg to use as a scratch
7027 register.  In these cases, the combiner expects exactly two new insn
7028 patterns to be generated.  It will verify that these patterns match some
7029 @code{define_insn} definitions, so you need not do this test in the
7030 @code{define_split} (of course, there is no point in writing a
7031 @code{define_split} that will never produce insns that match).
7033 Here is an example of this use of @code{define_split}, taken from
7034 @file{rs6000.md}:
7036 @smallexample
7037 (define_split
7038   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
7039         (plus:SI (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
7040                  (match_operand:SI 2 "non_add_cint_operand" "")))]
7041   ""
7042   [(set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 1) (match_dup 3)))
7043    (set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 0) (match_dup 4)))]
7046   int low = INTVAL (operands[2]) & 0xffff;
7047   int high = (unsigned) INTVAL (operands[2]) >> 16;
7049   if (low & 0x8000)
7050     high++, low |= 0xffff0000;
7052   operands[3] = GEN_INT (high << 16);
7053   operands[4] = GEN_INT (low);
7054 @}")
7055 @end smallexample
7057 Here the predicate @code{non_add_cint_operand} matches any
7058 @code{const_int} that is @emph{not} a valid operand of a single add
7059 insn.  The add with the smaller displacement is written so that it
7060 can be substituted into the address of a subsequent operation.
7062 An example that uses a scratch register, from the same file, generates
7063 an equality comparison of a register and a large constant:
7065 @smallexample
7066 (define_split
7067   [(set (match_operand:CC 0 "cc_reg_operand" "")
7068         (compare:CC (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
7069                     (match_operand:SI 2 "non_short_cint_operand" "")))
7070    (clobber (match_operand:SI 3 "gen_reg_operand" ""))]
7071   "find_single_use (operands[0], insn, 0)
7072    && (GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == EQ
7073        || GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == NE)"
7074   [(set (match_dup 3) (xor:SI (match_dup 1) (match_dup 4)))
7075    (set (match_dup 0) (compare:CC (match_dup 3) (match_dup 5)))]
7076   "
7078   /* @r{Get the constant we are comparing against, C, and see what it
7079      looks like sign-extended to 16 bits.  Then see what constant
7080      could be XOR'ed with C to get the sign-extended value.}  */
7082   int c = INTVAL (operands[2]);
7083   int sextc = (c << 16) >> 16;
7084   int xorv = c ^ sextc;
7086   operands[4] = GEN_INT (xorv);
7087   operands[5] = GEN_INT (sextc);
7088 @}")
7089 @end smallexample
7091 To avoid confusion, don't write a single @code{define_split} that
7092 accepts some insns that match some @code{define_insn} as well as some
7093 insns that don't.  Instead, write two separate @code{define_split}
7094 definitions, one for the insns that are valid and one for the insns that
7095 are not valid.
7097 The splitter is allowed to split jump instructions into sequence of
7098 jumps or create new jumps in while splitting non-jump instructions.  As
7099 the central flowgraph and branch prediction information needs to be updated,
7100 several restriction apply.
7102 Splitting of jump instruction into sequence that over by another jump
7103 instruction is always valid, as compiler expect identical behavior of new
7104 jump.  When new sequence contains multiple jump instructions or new labels,
7105 more assistance is needed.  Splitter is required to create only unconditional
7106 jumps, or simple conditional jump instructions.  Additionally it must attach a
7107 @code{REG_BR_PROB} note to each conditional jump.  A global variable
7108 @code{split_branch_probability} holds the probability of the original branch in case
7109 it was a simple conditional jump, @minus{}1 otherwise.  To simplify
7110 recomputing of edge frequencies, the new sequence is required to have only
7111 forward jumps to the newly created labels.
7113 @findex define_insn_and_split
7114 For the common case where the pattern of a define_split exactly matches the
7115 pattern of a define_insn, use @code{define_insn_and_split}.  It looks like
7116 this:
7118 @smallexample
7119 (define_insn_and_split
7120   [@var{insn-pattern}]
7121   "@var{condition}"
7122   "@var{output-template}"
7123   "@var{split-condition}"
7124   [@var{new-insn-pattern-1}
7125    @var{new-insn-pattern-2}
7126    @dots{}]
7127   "@var{preparation-statements}"
7128   [@var{insn-attributes}])
7130 @end smallexample
7132 @var{insn-pattern}, @var{condition}, @var{output-template}, and
7133 @var{insn-attributes} are used as in @code{define_insn}.  The
7134 @var{new-insn-pattern} vector and the @var{preparation-statements} are used as
7135 in a @code{define_split}.  The @var{split-condition} is also used as in
7136 @code{define_split}, with the additional behavior that if the condition starts
7137 with @samp{&&}, the condition used for the split will be the constructed as a
7138 logical ``and'' of the split condition with the insn condition.  For example,
7139 from i386.md:
7141 @smallexample
7142 (define_insn_and_split "zero_extendhisi2_and"
7143   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
7144      (zero_extend:SI (match_operand:HI 1 "register_operand" "0")))
7145    (clobber (reg:CC 17))]
7146   "TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size"
7147   "#"
7148   "&& reload_completed"
7149   [(parallel [(set (match_dup 0)
7150                    (and:SI (match_dup 0) (const_int 65535)))
7151               (clobber (reg:CC 17))])]
7152   ""
7153   [(set_attr "type" "alu1")])
7155 @end smallexample
7157 In this case, the actual split condition will be
7158 @samp{TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size && reload_completed}.
7160 The @code{define_insn_and_split} construction provides exactly the same
7161 functionality as two separate @code{define_insn} and @code{define_split}
7162 patterns.  It exists for compactness, and as a maintenance tool to prevent
7163 having to ensure the two patterns' templates match.
7165 @end ifset
7166 @ifset INTERNALS
7167 @node Including Patterns
7168 @section Including Patterns in Machine Descriptions.
7169 @cindex insn includes
7171 @findex include
7172 The @code{include} pattern tells the compiler tools where to
7173 look for patterns that are in files other than in the file
7174 @file{.md}.  This is used only at build time and there is no preprocessing allowed.
7176 It looks like:
7178 @smallexample
7180 (include
7181   @var{pathname})
7182 @end smallexample
7184 For example:
7186 @smallexample
7188 (include "filestuff")
7190 @end smallexample
7192 Where @var{pathname} is a string that specifies the location of the file,
7193 specifies the include file to be in @file{gcc/config/target/filestuff}.  The
7194 directory @file{gcc/config/target} is regarded as the default directory.
7197 Machine descriptions may be split up into smaller more manageable subsections
7198 and placed into subdirectories.
7200 By specifying:
7202 @smallexample
7204 (include "BOGUS/filestuff")
7206 @end smallexample
7208 the include file is specified to be in @file{gcc/config/@var{target}/BOGUS/filestuff}.
7210 Specifying an absolute path for the include file such as;
7211 @smallexample
7213 (include "/u2/BOGUS/filestuff")
7215 @end smallexample
7216 is permitted but is not encouraged.
7218 @subsection RTL Generation Tool Options for Directory Search
7219 @cindex directory options .md
7220 @cindex options, directory search
7221 @cindex search options
7223 The @option{-I@var{dir}} option specifies directories to search for machine descriptions.
7224 For example:
7226 @smallexample
7228 genrecog -I/p1/abc/proc1 -I/p2/abcd/pro2 target.md
7230 @end smallexample
7233 Add the directory @var{dir} to the head of the list of directories to be
7234 searched for header files.  This can be used to override a system machine definition
7235 file, substituting your own version, since these directories are
7236 searched before the default machine description file directories.  If you use more than
7237 one @option{-I} option, the directories are scanned in left-to-right
7238 order; the standard default directory come after.
7241 @end ifset
7242 @ifset INTERNALS
7243 @node Peephole Definitions
7244 @section Machine-Specific Peephole Optimizers
7245 @cindex peephole optimizer definitions
7246 @cindex defining peephole optimizers
7248 In addition to instruction patterns the @file{md} file may contain
7249 definitions of machine-specific peephole optimizations.
7251 The combiner does not notice certain peephole optimizations when the data
7252 flow in the program does not suggest that it should try them.  For example,
7253 sometimes two consecutive insns related in purpose can be combined even
7254 though the second one does not appear to use a register computed in the
7255 first one.  A machine-specific peephole optimizer can detect such
7256 opportunities.
7258 There are two forms of peephole definitions that may be used.  The
7259 original @code{define_peephole} is run at assembly output time to
7260 match insns and substitute assembly text.  Use of @code{define_peephole}
7261 is deprecated.
7263 A newer @code{define_peephole2} matches insns and substitutes new
7264 insns.  The @code{peephole2} pass is run after register allocation
7265 but before scheduling, which may result in much better code for
7266 targets that do scheduling.
7268 @menu
7269 * define_peephole::     RTL to Text Peephole Optimizers
7270 * define_peephole2::    RTL to RTL Peephole Optimizers
7271 @end menu
7273 @end ifset
7274 @ifset INTERNALS
7275 @node define_peephole
7276 @subsection RTL to Text Peephole Optimizers
7277 @findex define_peephole
7279 @need 1000
7280 A definition looks like this:
7282 @smallexample
7283 (define_peephole
7284   [@var{insn-pattern-1}
7285    @var{insn-pattern-2}
7286    @dots{}]
7287   "@var{condition}"
7288   "@var{template}"
7289   "@var{optional-insn-attributes}")
7290 @end smallexample
7292 @noindent
7293 The last string operand may be omitted if you are not using any
7294 machine-specific information in this machine description.  If present,
7295 it must obey the same rules as in a @code{define_insn}.
7297 In this skeleton, @var{insn-pattern-1} and so on are patterns to match
7298 consecutive insns.  The optimization applies to a sequence of insns when
7299 @var{insn-pattern-1} matches the first one, @var{insn-pattern-2} matches
7300 the next, and so on.
7302 Each of the insns matched by a peephole must also match a
7303 @code{define_insn}.  Peepholes are checked only at the last stage just
7304 before code generation, and only optionally.  Therefore, any insn which
7305 would match a peephole but no @code{define_insn} will cause a crash in code
7306 generation in an unoptimized compilation, or at various optimization
7307 stages.
7309 The operands of the insns are matched with @code{match_operands},
7310 @code{match_operator}, and @code{match_dup}, as usual.  What is not
7311 usual is that the operand numbers apply to all the insn patterns in the
7312 definition.  So, you can check for identical operands in two insns by
7313 using @code{match_operand} in one insn and @code{match_dup} in the
7314 other.
7316 The operand constraints used in @code{match_operand} patterns do not have
7317 any direct effect on the applicability of the peephole, but they will
7318 be validated afterward, so make sure your constraints are general enough
7319 to apply whenever the peephole matches.  If the peephole matches
7320 but the constraints are not satisfied, the compiler will crash.
7322 It is safe to omit constraints in all the operands of the peephole; or
7323 you can write constraints which serve as a double-check on the criteria
7324 previously tested.
7326 Once a sequence of insns matches the patterns, the @var{condition} is
7327 checked.  This is a C expression which makes the final decision whether to
7328 perform the optimization (we do so if the expression is nonzero).  If
7329 @var{condition} is omitted (in other words, the string is empty) then the
7330 optimization is applied to every sequence of insns that matches the
7331 patterns.
7333 The defined peephole optimizations are applied after register allocation
7334 is complete.  Therefore, the peephole definition can check which
7335 operands have ended up in which kinds of registers, just by looking at
7336 the operands.
7338 @findex prev_active_insn
7339 The way to refer to the operands in @var{condition} is to write
7340 @code{operands[@var{i}]} for operand number @var{i} (as matched by
7341 @code{(match_operand @var{i} @dots{})}).  Use the variable @code{insn}
7342 to refer to the last of the insns being matched; use
7343 @code{prev_active_insn} to find the preceding insns.
7345 @findex dead_or_set_p
7346 When optimizing computations with intermediate results, you can use
7347 @var{condition} to match only when the intermediate results are not used
7348 elsewhere.  Use the C expression @code{dead_or_set_p (@var{insn},
7349 @var{op})}, where @var{insn} is the insn in which you expect the value
7350 to be used for the last time (from the value of @code{insn}, together
7351 with use of @code{prev_nonnote_insn}), and @var{op} is the intermediate
7352 value (from @code{operands[@var{i}]}).
7354 Applying the optimization means replacing the sequence of insns with one
7355 new insn.  The @var{template} controls ultimate output of assembler code
7356 for this combined insn.  It works exactly like the template of a
7357 @code{define_insn}.  Operand numbers in this template are the same ones
7358 used in matching the original sequence of insns.
7360 The result of a defined peephole optimizer does not need to match any of
7361 the insn patterns in the machine description; it does not even have an
7362 opportunity to match them.  The peephole optimizer definition itself serves
7363 as the insn pattern to control how the insn is output.
7365 Defined peephole optimizers are run as assembler code is being output,
7366 so the insns they produce are never combined or rearranged in any way.
7368 Here is an example, taken from the 68000 machine description:
7370 @smallexample
7371 (define_peephole
7372   [(set (reg:SI 15) (plus:SI (reg:SI 15) (const_int 4)))
7373    (set (match_operand:DF 0 "register_operand" "=f")
7374         (match_operand:DF 1 "register_operand" "ad"))]
7375   "FP_REG_P (operands[0]) && ! FP_REG_P (operands[1])"
7377   rtx xoperands[2];
7378   xoperands[1] = gen_rtx_REG (SImode, REGNO (operands[1]) + 1);
7379 #ifdef MOTOROLA
7380   output_asm_insn ("move.l %1,(sp)", xoperands);
7381   output_asm_insn ("move.l %1,-(sp)", operands);
7382   return "fmove.d (sp)+,%0";
7383 #else
7384   output_asm_insn ("movel %1,sp@@", xoperands);
7385   output_asm_insn ("movel %1,sp@@-", operands);
7386   return "fmoved sp@@+,%0";
7387 #endif
7389 @end smallexample
7391 @need 1000
7392 The effect of this optimization is to change
7394 @smallexample
7395 @group
7396 jbsr _foobar
7397 addql #4,sp
7398 movel d1,sp@@-
7399 movel d0,sp@@-
7400 fmoved sp@@+,fp0
7401 @end group
7402 @end smallexample
7404 @noindent
7405 into
7407 @smallexample
7408 @group
7409 jbsr _foobar
7410 movel d1,sp@@
7411 movel d0,sp@@-
7412 fmoved sp@@+,fp0
7413 @end group
7414 @end smallexample
7416 @ignore
7417 @findex CC_REVERSED
7418 If a peephole matches a sequence including one or more jump insns, you must
7419 take account of the flags such as @code{CC_REVERSED} which specify that the
7420 condition codes are represented in an unusual manner.  The compiler
7421 automatically alters any ordinary conditional jumps which occur in such
7422 situations, but the compiler cannot alter jumps which have been replaced by
7423 peephole optimizations.  So it is up to you to alter the assembler code
7424 that the peephole produces.  Supply C code to write the assembler output,
7425 and in this C code check the condition code status flags and change the
7426 assembler code as appropriate.
7427 @end ignore
7429 @var{insn-pattern-1} and so on look @emph{almost} like the second
7430 operand of @code{define_insn}.  There is one important difference: the
7431 second operand of @code{define_insn} consists of one or more RTX's
7432 enclosed in square brackets.  Usually, there is only one: then the same
7433 action can be written as an element of a @code{define_peephole}.  But
7434 when there are multiple actions in a @code{define_insn}, they are
7435 implicitly enclosed in a @code{parallel}.  Then you must explicitly
7436 write the @code{parallel}, and the square brackets within it, in the
7437 @code{define_peephole}.  Thus, if an insn pattern looks like this,
7439 @smallexample
7440 (define_insn "divmodsi4"
7441   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
7442         (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
7443                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
7444    (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
7445         (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))]
7446   "TARGET_68020"
7447   "divsl%.l %2,%3:%0")
7448 @end smallexample
7450 @noindent
7451 then the way to mention this insn in a peephole is as follows:
7453 @smallexample
7454 (define_peephole
7455   [@dots{}
7456    (parallel
7457     [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
7458           (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
7459                   (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
7460      (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
7461           (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))])
7462    @dots{}]
7463   @dots{})
7464 @end smallexample
7466 @end ifset
7467 @ifset INTERNALS
7468 @node define_peephole2
7469 @subsection RTL to RTL Peephole Optimizers
7470 @findex define_peephole2
7472 The @code{define_peephole2} definition tells the compiler how to
7473 substitute one sequence of instructions for another sequence,
7474 what additional scratch registers may be needed and what their
7475 lifetimes must be.
7477 @smallexample
7478 (define_peephole2
7479   [@var{insn-pattern-1}
7480    @var{insn-pattern-2}
7481    @dots{}]
7482   "@var{condition}"
7483   [@var{new-insn-pattern-1}
7484    @var{new-insn-pattern-2}
7485    @dots{}]
7486   "@var{preparation-statements}")
7487 @end smallexample
7489 The definition is almost identical to @code{define_split}
7490 (@pxref{Insn Splitting}) except that the pattern to match is not a
7491 single instruction, but a sequence of instructions.
7493 It is possible to request additional scratch registers for use in the
7494 output template.  If appropriate registers are not free, the pattern
7495 will simply not match.
7497 @findex match_scratch
7498 @findex match_dup
7499 Scratch registers are requested with a @code{match_scratch} pattern at
7500 the top level of the input pattern.  The allocated register (initially) will
7501 be dead at the point requested within the original sequence.  If the scratch
7502 is used at more than a single point, a @code{match_dup} pattern at the
7503 top level of the input pattern marks the last position in the input sequence
7504 at which the register must be available.
7506 Here is an example from the IA-32 machine description:
7508 @smallexample
7509 (define_peephole2
7510   [(match_scratch:SI 2 "r")
7511    (parallel [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
7512                    (match_operator:SI 3 "arith_or_logical_operator"
7513                      [(match_dup 0)
7514                       (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")]))
7515               (clobber (reg:CC 17))])]
7516   "! optimize_size && ! TARGET_READ_MODIFY"
7517   [(set (match_dup 2) (match_dup 1))
7518    (parallel [(set (match_dup 0)
7519                    (match_op_dup 3 [(match_dup 0) (match_dup 2)]))
7520               (clobber (reg:CC 17))])]
7521   "")
7522 @end smallexample
7524 @noindent
7525 This pattern tries to split a load from its use in the hopes that we'll be
7526 able to schedule around the memory load latency.  It allocates a single
7527 @code{SImode} register of class @code{GENERAL_REGS} (@code{"r"}) that needs
7528 to be live only at the point just before the arithmetic.
7530 A real example requiring extended scratch lifetimes is harder to come by,
7531 so here's a silly made-up example:
7533 @smallexample
7534 (define_peephole2
7535   [(match_scratch:SI 4 "r")
7536    (set (match_operand:SI 0 "" "") (match_operand:SI 1 "" ""))
7537    (set (match_operand:SI 2 "" "") (match_dup 1))
7538    (match_dup 4)
7539    (set (match_operand:SI 3 "" "") (match_dup 1))]
7540   "/* @r{determine 1 does not overlap 0 and 2} */"
7541   [(set (match_dup 4) (match_dup 1))
7542    (set (match_dup 0) (match_dup 4))
7543    (set (match_dup 2) (match_dup 4))]
7544    (set (match_dup 3) (match_dup 4))]
7545   "")
7546 @end smallexample
7548 @noindent
7549 If we had not added the @code{(match_dup 4)} in the middle of the input
7550 sequence, it might have been the case that the register we chose at the
7551 beginning of the sequence is killed by the first or second @code{set}.
7553 @end ifset
7554 @ifset INTERNALS
7555 @node Insn Attributes
7556 @section Instruction Attributes
7557 @cindex insn attributes
7558 @cindex instruction attributes
7560 In addition to describing the instruction supported by the target machine,
7561 the @file{md} file also defines a group of @dfn{attributes} and a set of
7562 values for each.  Every generated insn is assigned a value for each attribute.
7563 One possible attribute would be the effect that the insn has on the machine's
7564 condition code.  This attribute can then be used by @code{NOTICE_UPDATE_CC}
7565 to track the condition codes.
7567 @menu
7568 * Defining Attributes:: Specifying attributes and their values.
7569 * Expressions::         Valid expressions for attribute values.
7570 * Tagging Insns::       Assigning attribute values to insns.
7571 * Attr Example::        An example of assigning attributes.
7572 * Insn Lengths::        Computing the length of insns.
7573 * Constant Attributes:: Defining attributes that are constant.
7574 * Delay Slots::         Defining delay slots required for a machine.
7575 * Processor pipeline description:: Specifying information for insn scheduling.
7576 @end menu
7578 @end ifset
7579 @ifset INTERNALS
7580 @node Defining Attributes
7581 @subsection Defining Attributes and their Values
7582 @cindex defining attributes and their values
7583 @cindex attributes, defining
7585 @findex define_attr
7586 The @code{define_attr} expression is used to define each attribute required
7587 by the target machine.  It looks like:
7589 @smallexample
7590 (define_attr @var{name} @var{list-of-values} @var{default})
7591 @end smallexample
7593 @var{name} is a string specifying the name of the attribute being defined.
7594 Some attributes are used in a special way by the rest of the compiler. The
7595 @code{enabled} attribute can be used to conditionally enable or disable
7596 insn alternatives (@pxref{Disable Insn Alternatives}). The @code{predicable}
7597 attribute, together with a suitable @code{define_cond_exec}
7598 (@pxref{Conditional Execution}), can be used to automatically generate
7599 conditional variants of instruction patterns. The compiler internally uses
7600 the names @code{ce_enabled} and @code{nonce_enabled}, so they should not be
7601 used elsewhere as alternative names.
7603 @var{list-of-values} is either a string that specifies a comma-separated
7604 list of values that can be assigned to the attribute, or a null string to
7605 indicate that the attribute takes numeric values.
7607 @var{default} is an attribute expression that gives the value of this
7608 attribute for insns that match patterns whose definition does not include
7609 an explicit value for this attribute.  @xref{Attr Example}, for more
7610 information on the handling of defaults.  @xref{Constant Attributes},
7611 for information on attributes that do not depend on any particular insn.
7613 @findex insn-attr.h
7614 For each defined attribute, a number of definitions are written to the
7615 @file{insn-attr.h} file.  For cases where an explicit set of values is
7616 specified for an attribute, the following are defined:
7618 @itemize @bullet
7619 @item
7620 A @samp{#define} is written for the symbol @samp{HAVE_ATTR_@var{name}}.
7622 @item
7623 An enumerated class is defined for @samp{attr_@var{name}} with
7624 elements of the form @samp{@var{upper-name}_@var{upper-value}} where
7625 the attribute name and value are first converted to uppercase.
7627 @item
7628 A function @samp{get_attr_@var{name}} is defined that is passed an insn and
7629 returns the attribute value for that insn.
7630 @end itemize
7632 For example, if the following is present in the @file{md} file:
7634 @smallexample
7635 (define_attr "type" "branch,fp,load,store,arith" @dots{})
7636 @end smallexample
7638 @noindent
7639 the following lines will be written to the file @file{insn-attr.h}.
7641 @smallexample
7642 #define HAVE_ATTR_type 1
7643 enum attr_type @{TYPE_BRANCH, TYPE_FP, TYPE_LOAD,
7644                  TYPE_STORE, TYPE_ARITH@};
7645 extern enum attr_type get_attr_type ();
7646 @end smallexample
7648 If the attribute takes numeric values, no @code{enum} type will be
7649 defined and the function to obtain the attribute's value will return
7650 @code{int}.
7652 There are attributes which are tied to a specific meaning.  These
7653 attributes are not free to use for other purposes:
7655 @table @code
7656 @item length
7657 The @code{length} attribute is used to calculate the length of emitted
7658 code chunks.  This is especially important when verifying branch
7659 distances. @xref{Insn Lengths}.
7661 @item enabled
7662 The @code{enabled} attribute can be defined to prevent certain
7663 alternatives of an insn definition from being used during code
7664 generation. @xref{Disable Insn Alternatives}.
7665 @end table
7667 For each of these special attributes, the corresponding
7668 @samp{HAVE_ATTR_@var{name}} @samp{#define} is also written when the
7669 attribute is not defined; in that case, it is defined as @samp{0}.
7671 @findex define_enum_attr
7672 @anchor{define_enum_attr}
7673 Another way of defining an attribute is to use:
7675 @smallexample
7676 (define_enum_attr "@var{attr}" "@var{enum}" @var{default})
7677 @end smallexample
7679 This works in just the same way as @code{define_attr}, except that
7680 the list of values is taken from a separate enumeration called
7681 @var{enum} (@pxref{define_enum}).  This form allows you to use
7682 the same list of values for several attributes without having to
7683 repeat the list each time.  For example:
7685 @smallexample
7686 (define_enum "processor" [
7687   model_a
7688   model_b
7689   @dots{}
7691 (define_enum_attr "arch" "processor"
7692   (const (symbol_ref "target_arch")))
7693 (define_enum_attr "tune" "processor"
7694   (const (symbol_ref "target_tune")))
7695 @end smallexample
7697 defines the same attributes as:
7699 @smallexample
7700 (define_attr "arch" "model_a,model_b,@dots{}"
7701   (const (symbol_ref "target_arch")))
7702 (define_attr "tune" "model_a,model_b,@dots{}"
7703   (const (symbol_ref "target_tune")))
7704 @end smallexample
7706 but without duplicating the processor list.  The second example defines two
7707 separate C enums (@code{attr_arch} and @code{attr_tune}) whereas the first
7708 defines a single C enum (@code{processor}).
7709 @end ifset
7710 @ifset INTERNALS
7711 @node Expressions
7712 @subsection Attribute Expressions
7713 @cindex attribute expressions
7715 RTL expressions used to define attributes use the codes described above
7716 plus a few specific to attribute definitions, to be discussed below.
7717 Attribute value expressions must have one of the following forms:
7719 @table @code
7720 @cindex @code{const_int} and attributes
7721 @item (const_int @var{i})
7722 The integer @var{i} specifies the value of a numeric attribute.  @var{i}
7723 must be non-negative.
7725 The value of a numeric attribute can be specified either with a
7726 @code{const_int}, or as an integer represented as a string in
7727 @code{const_string}, @code{eq_attr} (see below), @code{attr},
7728 @code{symbol_ref}, simple arithmetic expressions, and @code{set_attr}
7729 overrides on specific instructions (@pxref{Tagging Insns}).
7731 @cindex @code{const_string} and attributes
7732 @item (const_string @var{value})
7733 The string @var{value} specifies a constant attribute value.
7734 If @var{value} is specified as @samp{"*"}, it means that the default value of
7735 the attribute is to be used for the insn containing this expression.
7736 @samp{"*"} obviously cannot be used in the @var{default} expression
7737 of a @code{define_attr}.
7739 If the attribute whose value is being specified is numeric, @var{value}
7740 must be a string containing a non-negative integer (normally
7741 @code{const_int} would be used in this case).  Otherwise, it must
7742 contain one of the valid values for the attribute.
7744 @cindex @code{if_then_else} and attributes
7745 @item (if_then_else @var{test} @var{true-value} @var{false-value})
7746 @var{test} specifies an attribute test, whose format is defined below.
7747 The value of this expression is @var{true-value} if @var{test} is true,
7748 otherwise it is @var{false-value}.
7750 @cindex @code{cond} and attributes
7751 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @dots{}] @var{default})
7752 The first operand of this expression is a vector containing an even
7753 number of expressions and consisting of pairs of @var{test} and @var{value}
7754 expressions.  The value of the @code{cond} expression is that of the
7755 @var{value} corresponding to the first true @var{test} expression.  If
7756 none of the @var{test} expressions are true, the value of the @code{cond}
7757 expression is that of the @var{default} expression.
7758 @end table
7760 @var{test} expressions can have one of the following forms:
7762 @table @code
7763 @cindex @code{const_int} and attribute tests
7764 @item (const_int @var{i})
7765 This test is true if @var{i} is nonzero and false otherwise.
7767 @cindex @code{not} and attributes
7768 @cindex @code{ior} and attributes
7769 @cindex @code{and} and attributes
7770 @item (not @var{test})
7771 @itemx (ior @var{test1} @var{test2})
7772 @itemx (and @var{test1} @var{test2})
7773 These tests are true if the indicated logical function is true.
7775 @cindex @code{match_operand} and attributes
7776 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{pred} @var{constraints})
7777 This test is true if operand @var{n} of the insn whose attribute value
7778 is being determined has mode @var{m} (this part of the test is ignored
7779 if @var{m} is @code{VOIDmode}) and the function specified by the string
7780 @var{pred} returns a nonzero value when passed operand @var{n} and mode
7781 @var{m} (this part of the test is ignored if @var{pred} is the null
7782 string).
7784 The @var{constraints} operand is ignored and should be the null string.
7786 @cindex @code{match_test} and attributes
7787 @item (match_test @var{c-expr})
7788 The test is true if C expression @var{c-expr} is true.  In non-constant
7789 attributes, @var{c-expr} has access to the following variables:
7791 @table @var
7792 @item insn
7793 The rtl instruction under test.
7794 @item which_alternative
7795 The @code{define_insn} alternative that @var{insn} matches.
7796 @xref{Output Statement}.
7797 @item operands
7798 An array of @var{insn}'s rtl operands.
7799 @end table
7801 @var{c-expr} behaves like the condition in a C @code{if} statement,
7802 so there is no need to explicitly convert the expression into a boolean
7803 0 or 1 value.  For example, the following two tests are equivalent:
7805 @smallexample
7806 (match_test "x & 2")
7807 (match_test "(x & 2) != 0")
7808 @end smallexample
7810 @cindex @code{le} and attributes
7811 @cindex @code{leu} and attributes
7812 @cindex @code{lt} and attributes
7813 @cindex @code{gt} and attributes
7814 @cindex @code{gtu} and attributes
7815 @cindex @code{ge} and attributes
7816 @cindex @code{geu} and attributes
7817 @cindex @code{ne} and attributes
7818 @cindex @code{eq} and attributes
7819 @cindex @code{plus} and attributes
7820 @cindex @code{minus} and attributes
7821 @cindex @code{mult} and attributes
7822 @cindex @code{div} and attributes
7823 @cindex @code{mod} and attributes
7824 @cindex @code{abs} and attributes
7825 @cindex @code{neg} and attributes
7826 @cindex @code{ashift} and attributes
7827 @cindex @code{lshiftrt} and attributes
7828 @cindex @code{ashiftrt} and attributes
7829 @item (le @var{arith1} @var{arith2})
7830 @itemx (leu @var{arith1} @var{arith2})
7831 @itemx (lt @var{arith1} @var{arith2})
7832 @itemx (ltu @var{arith1} @var{arith2})
7833 @itemx (gt @var{arith1} @var{arith2})
7834 @itemx (gtu @var{arith1} @var{arith2})
7835 @itemx (ge @var{arith1} @var{arith2})
7836 @itemx (geu @var{arith1} @var{arith2})
7837 @itemx (ne @var{arith1} @var{arith2})
7838 @itemx (eq @var{arith1} @var{arith2})
7839 These tests are true if the indicated comparison of the two arithmetic
7840 expressions is true.  Arithmetic expressions are formed with
7841 @code{plus}, @code{minus}, @code{mult}, @code{div}, @code{mod},
7842 @code{abs}, @code{neg}, @code{and}, @code{ior}, @code{xor}, @code{not},
7843 @code{ashift}, @code{lshiftrt}, and @code{ashiftrt} expressions.
7845 @findex get_attr
7846 @code{const_int} and @code{symbol_ref} are always valid terms (@pxref{Insn
7847 Lengths},for additional forms).  @code{symbol_ref} is a string
7848 denoting a C expression that yields an @code{int} when evaluated by the
7849 @samp{get_attr_@dots{}} routine.  It should normally be a global
7850 variable.
7852 @findex eq_attr
7853 @item (eq_attr @var{name} @var{value})
7854 @var{name} is a string specifying the name of an attribute.
7856 @var{value} is a string that is either a valid value for attribute
7857 @var{name}, a comma-separated list of values, or @samp{!} followed by a
7858 value or list.  If @var{value} does not begin with a @samp{!}, this
7859 test is true if the value of the @var{name} attribute of the current
7860 insn is in the list specified by @var{value}.  If @var{value} begins
7861 with a @samp{!}, this test is true if the attribute's value is
7862 @emph{not} in the specified list.
7864 For example,
7866 @smallexample
7867 (eq_attr "type" "load,store")
7868 @end smallexample
7870 @noindent
7871 is equivalent to
7873 @smallexample
7874 (ior (eq_attr "type" "load") (eq_attr "type" "store"))
7875 @end smallexample
7877 If @var{name} specifies an attribute of @samp{alternative}, it refers to the
7878 value of the compiler variable @code{which_alternative}
7879 (@pxref{Output Statement}) and the values must be small integers.  For
7880 example,
7882 @smallexample
7883 (eq_attr "alternative" "2,3")
7884 @end smallexample
7886 @noindent
7887 is equivalent to
7889 @smallexample
7890 (ior (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 2))
7891      (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 3)))
7892 @end smallexample
7894 Note that, for most attributes, an @code{eq_attr} test is simplified in cases
7895 where the value of the attribute being tested is known for all insns matching
7896 a particular pattern.  This is by far the most common case.
7898 @findex attr_flag
7899 @item (attr_flag @var{name})
7900 The value of an @code{attr_flag} expression is true if the flag
7901 specified by @var{name} is true for the @code{insn} currently being
7902 scheduled.
7904 @var{name} is a string specifying one of a fixed set of flags to test.
7905 Test the flags @code{forward} and @code{backward} to determine the
7906 direction of a conditional branch.
7908 This example describes a conditional branch delay slot which
7909 can be nullified for forward branches that are taken (annul-true) or
7910 for backward branches which are not taken (annul-false).
7912 @smallexample
7913 (define_delay (eq_attr "type" "cbranch")
7914   [(eq_attr "in_branch_delay" "true")
7915    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
7916         (attr_flag "forward"))
7917    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
7918         (attr_flag "backward"))])
7919 @end smallexample
7921 The @code{forward} and @code{backward} flags are false if the current
7922 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
7924 @code{attr_flag} is only used during delay slot scheduling and has no
7925 meaning to other passes of the compiler.
7927 @findex attr
7928 @item (attr @var{name})
7929 The value of another attribute is returned.  This is most useful
7930 for numeric attributes, as @code{eq_attr} and @code{attr_flag}
7931 produce more efficient code for non-numeric attributes.
7932 @end table
7934 @end ifset
7935 @ifset INTERNALS
7936 @node Tagging Insns
7937 @subsection Assigning Attribute Values to Insns
7938 @cindex tagging insns
7939 @cindex assigning attribute values to insns
7941 The value assigned to an attribute of an insn is primarily determined by
7942 which pattern is matched by that insn (or which @code{define_peephole}
7943 generated it).  Every @code{define_insn} and @code{define_peephole} can
7944 have an optional last argument to specify the values of attributes for
7945 matching insns.  The value of any attribute not specified in a particular
7946 insn is set to the default value for that attribute, as specified in its
7947 @code{define_attr}.  Extensive use of default values for attributes
7948 permits the specification of the values for only one or two attributes
7949 in the definition of most insn patterns, as seen in the example in the
7950 next section.
7952 The optional last argument of @code{define_insn} and
7953 @code{define_peephole} is a vector of expressions, each of which defines
7954 the value for a single attribute.  The most general way of assigning an
7955 attribute's value is to use a @code{set} expression whose first operand is an
7956 @code{attr} expression giving the name of the attribute being set.  The
7957 second operand of the @code{set} is an attribute expression
7958 (@pxref{Expressions}) giving the value of the attribute.
7960 When the attribute value depends on the @samp{alternative} attribute
7961 (i.e., which is the applicable alternative in the constraint of the
7962 insn), the @code{set_attr_alternative} expression can be used.  It
7963 allows the specification of a vector of attribute expressions, one for
7964 each alternative.
7966 @findex set_attr
7967 When the generality of arbitrary attribute expressions is not required,
7968 the simpler @code{set_attr} expression can be used, which allows
7969 specifying a string giving either a single attribute value or a list
7970 of attribute values, one for each alternative.
7972 The form of each of the above specifications is shown below.  In each case,
7973 @var{name} is a string specifying the attribute to be set.
7975 @table @code
7976 @item (set_attr @var{name} @var{value-string})
7977 @var{value-string} is either a string giving the desired attribute value,
7978 or a string containing a comma-separated list giving the values for
7979 succeeding alternatives.  The number of elements must match the number
7980 of alternatives in the constraint of the insn pattern.
7982 Note that it may be useful to specify @samp{*} for some alternative, in
7983 which case the attribute will assume its default value for insns matching
7984 that alternative.
7986 @findex set_attr_alternative
7987 @item (set_attr_alternative @var{name} [@var{value1} @var{value2} @dots{}])
7988 Depending on the alternative of the insn, the value will be one of the
7989 specified values.  This is a shorthand for using a @code{cond} with
7990 tests on the @samp{alternative} attribute.
7992 @findex attr
7993 @item (set (attr @var{name}) @var{value})
7994 The first operand of this @code{set} must be the special RTL expression
7995 @code{attr}, whose sole operand is a string giving the name of the
7996 attribute being set.  @var{value} is the value of the attribute.
7997 @end table
7999 The following shows three different ways of representing the same
8000 attribute value specification:
8002 @smallexample
8003 (set_attr "type" "load,store,arith")
8005 (set_attr_alternative "type"
8006                       [(const_string "load") (const_string "store")
8007                        (const_string "arith")])
8009 (set (attr "type")
8010      (cond [(eq_attr "alternative" "1") (const_string "load")
8011             (eq_attr "alternative" "2") (const_string "store")]
8012            (const_string "arith")))
8013 @end smallexample
8015 @need 1000
8016 @findex define_asm_attributes
8017 The @code{define_asm_attributes} expression provides a mechanism to
8018 specify the attributes assigned to insns produced from an @code{asm}
8019 statement.  It has the form:
8021 @smallexample
8022 (define_asm_attributes [@var{attr-sets}])
8023 @end smallexample
8025 @noindent
8026 where @var{attr-sets} is specified the same as for both the
8027 @code{define_insn} and the @code{define_peephole} expressions.
8029 These values will typically be the ``worst case'' attribute values.  For
8030 example, they might indicate that the condition code will be clobbered.
8032 A specification for a @code{length} attribute is handled specially.  The
8033 way to compute the length of an @code{asm} insn is to multiply the
8034 length specified in the expression @code{define_asm_attributes} by the
8035 number of machine instructions specified in the @code{asm} statement,
8036 determined by counting the number of semicolons and newlines in the
8037 string.  Therefore, the value of the @code{length} attribute specified
8038 in a @code{define_asm_attributes} should be the maximum possible length
8039 of a single machine instruction.
8041 @end ifset
8042 @ifset INTERNALS
8043 @node Attr Example
8044 @subsection Example of Attribute Specifications
8045 @cindex attribute specifications example
8046 @cindex attribute specifications
8048 The judicious use of defaulting is important in the efficient use of
8049 insn attributes.  Typically, insns are divided into @dfn{types} and an
8050 attribute, customarily called @code{type}, is used to represent this
8051 value.  This attribute is normally used only to define the default value
8052 for other attributes.  An example will clarify this usage.
8054 Assume we have a RISC machine with a condition code and in which only
8055 full-word operations are performed in registers.  Let us assume that we
8056 can divide all insns into loads, stores, (integer) arithmetic
8057 operations, floating point operations, and branches.
8059 Here we will concern ourselves with determining the effect of an insn on
8060 the condition code and will limit ourselves to the following possible
8061 effects:  The condition code can be set unpredictably (clobbered), not
8062 be changed, be set to agree with the results of the operation, or only
8063 changed if the item previously set into the condition code has been
8064 modified.
8066 Here is part of a sample @file{md} file for such a machine:
8068 @smallexample
8069 (define_attr "type" "load,store,arith,fp,branch" (const_string "arith"))
8071 (define_attr "cc" "clobber,unchanged,set,change0"
8072              (cond [(eq_attr "type" "load")
8073                         (const_string "change0")
8074                     (eq_attr "type" "store,branch")
8075                         (const_string "unchanged")
8076                     (eq_attr "type" "arith")
8077                         (if_then_else (match_operand:SI 0 "" "")
8078                                       (const_string "set")
8079                                       (const_string "clobber"))]
8080                    (const_string "clobber")))
8082 (define_insn ""
8083   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,r,m")
8084         (match_operand:SI 1 "general_operand" "r,m,r"))]
8085   ""
8086   "@@
8087    move %0,%1
8088    load %0,%1
8089    store %0,%1"
8090   [(set_attr "type" "arith,load,store")])
8091 @end smallexample
8093 Note that we assume in the above example that arithmetic operations
8094 performed on quantities smaller than a machine word clobber the condition
8095 code since they will set the condition code to a value corresponding to the
8096 full-word result.
8098 @end ifset
8099 @ifset INTERNALS
8100 @node Insn Lengths
8101 @subsection Computing the Length of an Insn
8102 @cindex insn lengths, computing
8103 @cindex computing the length of an insn
8105 For many machines, multiple types of branch instructions are provided, each
8106 for different length branch displacements.  In most cases, the assembler
8107 will choose the correct instruction to use.  However, when the assembler
8108 cannot do so, GCC can when a special attribute, the @code{length}
8109 attribute, is defined.  This attribute must be defined to have numeric
8110 values by specifying a null string in its @code{define_attr}.
8112 In the case of the @code{length} attribute, two additional forms of
8113 arithmetic terms are allowed in test expressions:
8115 @table @code
8116 @cindex @code{match_dup} and attributes
8117 @item (match_dup @var{n})
8118 This refers to the address of operand @var{n} of the current insn, which
8119 must be a @code{label_ref}.
8121 @cindex @code{pc} and attributes
8122 @item (pc)
8123 This refers to the address of the @emph{current} insn.  It might have
8124 been more consistent with other usage to make this the address of the
8125 @emph{next} insn but this would be confusing because the length of the
8126 current insn is to be computed.
8127 @end table
8129 @cindex @code{addr_vec}, length of
8130 @cindex @code{addr_diff_vec}, length of
8131 For normal insns, the length will be determined by value of the
8132 @code{length} attribute.  In the case of @code{addr_vec} and
8133 @code{addr_diff_vec} insn patterns, the length is computed as
8134 the number of vectors multiplied by the size of each vector.
8136 Lengths are measured in addressable storage units (bytes).
8138 The following macros can be used to refine the length computation:
8140 @table @code
8141 @findex ADJUST_INSN_LENGTH
8142 @item ADJUST_INSN_LENGTH (@var{insn}, @var{length})
8143 If defined, modifies the length assigned to instruction @var{insn} as a
8144 function of the context in which it is used.  @var{length} is an lvalue
8145 that contains the initially computed length of the insn and should be
8146 updated with the correct length of the insn.
8148 This macro will normally not be required.  A case in which it is
8149 required is the ROMP@.  On this machine, the size of an @code{addr_vec}
8150 insn must be increased by two to compensate for the fact that alignment
8151 may be required.
8152 @end table
8154 @findex get_attr_length
8155 The routine that returns @code{get_attr_length} (the value of the
8156 @code{length} attribute) can be used by the output routine to
8157 determine the form of the branch instruction to be written, as the
8158 example below illustrates.
8160 As an example of the specification of variable-length branches, consider
8161 the IBM 360.  If we adopt the convention that a register will be set to
8162 the starting address of a function, we can jump to labels within 4k of
8163 the start using a four-byte instruction.  Otherwise, we need a six-byte
8164 sequence to load the address from memory and then branch to it.
8166 On such a machine, a pattern for a branch instruction might be specified
8167 as follows:
8169 @smallexample
8170 (define_insn "jump"
8171   [(set (pc)
8172         (label_ref (match_operand 0 "" "")))]
8173   ""
8175    return (get_attr_length (insn) == 4
8176            ? "b %l0" : "l r15,=a(%l0); br r15");
8178   [(set (attr "length")
8179         (if_then_else (lt (match_dup 0) (const_int 4096))
8180                       (const_int 4)
8181                       (const_int 6)))])
8182 @end smallexample
8184 @end ifset
8185 @ifset INTERNALS
8186 @node Constant Attributes
8187 @subsection Constant Attributes
8188 @cindex constant attributes
8190 A special form of @code{define_attr}, where the expression for the
8191 default value is a @code{const} expression, indicates an attribute that
8192 is constant for a given run of the compiler.  Constant attributes may be
8193 used to specify which variety of processor is used.  For example,
8195 @smallexample
8196 (define_attr "cpu" "m88100,m88110,m88000"
8197  (const
8198   (cond [(symbol_ref "TARGET_88100") (const_string "m88100")
8199          (symbol_ref "TARGET_88110") (const_string "m88110")]
8200         (const_string "m88000"))))
8202 (define_attr "memory" "fast,slow"
8203  (const
8204   (if_then_else (symbol_ref "TARGET_FAST_MEM")
8205                 (const_string "fast")
8206                 (const_string "slow"))))
8207 @end smallexample
8209 The routine generated for constant attributes has no parameters as it
8210 does not depend on any particular insn.  RTL expressions used to define
8211 the value of a constant attribute may use the @code{symbol_ref} form,
8212 but may not use either the @code{match_operand} form or @code{eq_attr}
8213 forms involving insn attributes.
8215 @end ifset
8216 @ifset INTERNALS
8217 @node Delay Slots
8218 @subsection Delay Slot Scheduling
8219 @cindex delay slots, defining
8221 The insn attribute mechanism can be used to specify the requirements for
8222 delay slots, if any, on a target machine.  An instruction is said to
8223 require a @dfn{delay slot} if some instructions that are physically
8224 after the instruction are executed as if they were located before it.
8225 Classic examples are branch and call instructions, which often execute
8226 the following instruction before the branch or call is performed.
8228 On some machines, conditional branch instructions can optionally
8229 @dfn{annul} instructions in the delay slot.  This means that the
8230 instruction will not be executed for certain branch outcomes.  Both
8231 instructions that annul if the branch is true and instructions that
8232 annul if the branch is false are supported.
8234 Delay slot scheduling differs from instruction scheduling in that
8235 determining whether an instruction needs a delay slot is dependent only
8236 on the type of instruction being generated, not on data flow between the
8237 instructions.  See the next section for a discussion of data-dependent
8238 instruction scheduling.
8240 @findex define_delay
8241 The requirement of an insn needing one or more delay slots is indicated
8242 via the @code{define_delay} expression.  It has the following form:
8244 @smallexample
8245 (define_delay @var{test}
8246               [@var{delay-1} @var{annul-true-1} @var{annul-false-1}
8247                @var{delay-2} @var{annul-true-2} @var{annul-false-2}
8248                @dots{}])
8249 @end smallexample
8251 @var{test} is an attribute test that indicates whether this
8252 @code{define_delay} applies to a particular insn.  If so, the number of
8253 required delay slots is determined by the length of the vector specified
8254 as the second argument.  An insn placed in delay slot @var{n} must
8255 satisfy attribute test @var{delay-n}.  @var{annul-true-n} is an
8256 attribute test that specifies which insns may be annulled if the branch
8257 is true.  Similarly, @var{annul-false-n} specifies which insns in the
8258 delay slot may be annulled if the branch is false.  If annulling is not
8259 supported for that delay slot, @code{(nil)} should be coded.
8261 For example, in the common case where branch and call insns require
8262 a single delay slot, which may contain any insn other than a branch or
8263 call, the following would be placed in the @file{md} file:
8265 @smallexample
8266 (define_delay (eq_attr "type" "branch,call")
8267               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
8268 @end smallexample
8270 Multiple @code{define_delay} expressions may be specified.  In this
8271 case, each such expression specifies different delay slot requirements
8272 and there must be no insn for which tests in two @code{define_delay}
8273 expressions are both true.
8275 For example, if we have a machine that requires one delay slot for branches
8276 but two for calls,  no delay slot can contain a branch or call insn,
8277 and any valid insn in the delay slot for the branch can be annulled if the
8278 branch is true, we might represent this as follows:
8280 @smallexample
8281 (define_delay (eq_attr "type" "branch")
8282    [(eq_attr "type" "!branch,call")
8283     (eq_attr "type" "!branch,call")
8284     (nil)])
8286 (define_delay (eq_attr "type" "call")
8287               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)
8288                (eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
8289 @end smallexample
8290 @c the above is *still* too long.  --mew 4feb93
8292 @end ifset
8293 @ifset INTERNALS
8294 @node Processor pipeline description
8295 @subsection Specifying processor pipeline description
8296 @cindex processor pipeline description
8297 @cindex processor functional units
8298 @cindex instruction latency time
8299 @cindex interlock delays
8300 @cindex data dependence delays
8301 @cindex reservation delays
8302 @cindex pipeline hazard recognizer
8303 @cindex automaton based pipeline description
8304 @cindex regular expressions
8305 @cindex deterministic finite state automaton
8306 @cindex automaton based scheduler
8307 @cindex RISC
8308 @cindex VLIW
8310 To achieve better performance, most modern processors
8311 (super-pipelined, superscalar @acronym{RISC}, and @acronym{VLIW}
8312 processors) have many @dfn{functional units} on which several
8313 instructions can be executed simultaneously.  An instruction starts
8314 execution if its issue conditions are satisfied.  If not, the
8315 instruction is stalled until its conditions are satisfied.  Such
8316 @dfn{interlock (pipeline) delay} causes interruption of the fetching
8317 of successor instructions (or demands nop instructions, e.g.@: for some
8318 MIPS processors).
8320 There are two major kinds of interlock delays in modern processors.
8321 The first one is a data dependence delay determining @dfn{instruction
8322 latency time}.  The instruction execution is not started until all
8323 source data have been evaluated by prior instructions (there are more
8324 complex cases when the instruction execution starts even when the data
8325 are not available but will be ready in given time after the
8326 instruction execution start).  Taking the data dependence delays into
8327 account is simple.  The data dependence (true, output, and
8328 anti-dependence) delay between two instructions is given by a
8329 constant.  In most cases this approach is adequate.  The second kind
8330 of interlock delays is a reservation delay.  The reservation delay
8331 means that two instructions under execution will be in need of shared
8332 processors resources, i.e.@: buses, internal registers, and/or
8333 functional units, which are reserved for some time.  Taking this kind
8334 of delay into account is complex especially for modern @acronym{RISC}
8335 processors.
8337 The task of exploiting more processor parallelism is solved by an
8338 instruction scheduler.  For a better solution to this problem, the
8339 instruction scheduler has to have an adequate description of the
8340 processor parallelism (or @dfn{pipeline description}).  GCC
8341 machine descriptions describe processor parallelism and functional
8342 unit reservations for groups of instructions with the aid of
8343 @dfn{regular expressions}.
8345 The GCC instruction scheduler uses a @dfn{pipeline hazard recognizer} to
8346 figure out the possibility of the instruction issue by the processor
8347 on a given simulated processor cycle.  The pipeline hazard recognizer is
8348 automatically generated from the processor pipeline description.  The
8349 pipeline hazard recognizer generated from the machine description
8350 is based on a deterministic finite state automaton (@acronym{DFA}):
8351 the instruction issue is possible if there is a transition from one
8352 automaton state to another one.  This algorithm is very fast, and
8353 furthermore, its speed is not dependent on processor
8354 complexity@footnote{However, the size of the automaton depends on
8355 processor complexity.  To limit this effect, machine descriptions
8356 can split orthogonal parts of the machine description among several
8357 automata: but then, since each of these must be stepped independently,
8358 this does cause a small decrease in the algorithm's performance.}.
8360 @cindex automaton based pipeline description
8361 The rest of this section describes the directives that constitute
8362 an automaton-based processor pipeline description.  The order of
8363 these constructions within the machine description file is not
8364 important.
8366 @findex define_automaton
8367 @cindex pipeline hazard recognizer
8368 The following optional construction describes names of automata
8369 generated and used for the pipeline hazards recognition.  Sometimes
8370 the generated finite state automaton used by the pipeline hazard
8371 recognizer is large.  If we use more than one automaton and bind functional
8372 units to the automata, the total size of the automata is usually
8373 less than the size of the single automaton.  If there is no one such
8374 construction, only one finite state automaton is generated.
8376 @smallexample
8377 (define_automaton @var{automata-names})
8378 @end smallexample
8380 @var{automata-names} is a string giving names of the automata.  The
8381 names are separated by commas.  All the automata should have unique names.
8382 The automaton name is used in the constructions @code{define_cpu_unit} and
8383 @code{define_query_cpu_unit}.
8385 @findex define_cpu_unit
8386 @cindex processor functional units
8387 Each processor functional unit used in the description of instruction
8388 reservations should be described by the following construction.
8390 @smallexample
8391 (define_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
8392 @end smallexample
8394 @var{unit-names} is a string giving the names of the functional units
8395 separated by commas.  Don't use name @samp{nothing}, it is reserved
8396 for other goals.
8398 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
8399 which the unit is bound.  The automaton should be described in
8400 construction @code{define_automaton}.  You should give
8401 @dfn{automaton-name}, if there is a defined automaton.
8403 The assignment of units to automata are constrained by the uses of the
8404 units in insn reservations.  The most important constraint is: if a
8405 unit reservation is present on a particular cycle of an alternative
8406 for an insn reservation, then some unit from the same automaton must
8407 be present on the same cycle for the other alternatives of the insn
8408 reservation.  The rest of the constraints are mentioned in the
8409 description of the subsequent constructions.
8411 @findex define_query_cpu_unit
8412 @cindex querying function unit reservations
8413 The following construction describes CPU functional units analogously
8414 to @code{define_cpu_unit}.  The reservation of such units can be
8415 queried for an automaton state.  The instruction scheduler never
8416 queries reservation of functional units for given automaton state.  So
8417 as a rule, you don't need this construction.  This construction could
8418 be used for future code generation goals (e.g.@: to generate
8419 @acronym{VLIW} insn templates).
8421 @smallexample
8422 (define_query_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
8423 @end smallexample
8425 @var{unit-names} is a string giving names of the functional units
8426 separated by commas.
8428 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
8429 which the unit is bound.
8431 @findex define_insn_reservation
8432 @cindex instruction latency time
8433 @cindex regular expressions
8434 @cindex data bypass
8435 The following construction is the major one to describe pipeline
8436 characteristics of an instruction.
8438 @smallexample
8439 (define_insn_reservation @var{insn-name} @var{default_latency}
8440                          @var{condition} @var{regexp})
8441 @end smallexample
8443 @var{default_latency} is a number giving latency time of the
8444 instruction.  There is an important difference between the old
8445 description and the automaton based pipeline description.  The latency
8446 time is used for all dependencies when we use the old description.  In
8447 the automaton based pipeline description, the given latency time is only
8448 used for true dependencies.  The cost of anti-dependencies is always
8449 zero and the cost of output dependencies is the difference between
8450 latency times of the producing and consuming insns (if the difference
8451 is negative, the cost is considered to be zero).  You can always
8452 change the default costs for any description by using the target hook
8453 @code{TARGET_SCHED_ADJUST_COST} (@pxref{Scheduling}).
8455 @var{insn-name} is a string giving the internal name of the insn.  The
8456 internal names are used in constructions @code{define_bypass} and in
8457 the automaton description file generated for debugging.  The internal
8458 name has nothing in common with the names in @code{define_insn}.  It is a
8459 good practice to use insn classes described in the processor manual.
8461 @var{condition} defines what RTL insns are described by this
8462 construction.  You should remember that you will be in trouble if
8463 @var{condition} for two or more different
8464 @code{define_insn_reservation} constructions is TRUE for an insn.  In
8465 this case what reservation will be used for the insn is not defined.
8466 Such cases are not checked during generation of the pipeline hazards
8467 recognizer because in general recognizing that two conditions may have
8468 the same value is quite difficult (especially if the conditions
8469 contain @code{symbol_ref}).  It is also not checked during the
8470 pipeline hazard recognizer work because it would slow down the
8471 recognizer considerably.
8473 @var{regexp} is a string describing the reservation of the cpu's functional
8474 units by the instruction.  The reservations are described by a regular
8475 expression according to the following syntax:
8477 @smallexample
8478        regexp = regexp "," oneof
8479               | oneof
8481        oneof = oneof "|" allof
8482              | allof
8484        allof = allof "+" repeat
8485              | repeat
8487        repeat = element "*" number
8488               | element
8490        element = cpu_function_unit_name
8491                | reservation_name
8492                | result_name
8493                | "nothing"
8494                | "(" regexp ")"
8495 @end smallexample
8497 @itemize @bullet
8498 @item
8499 @samp{,} is used for describing the start of the next cycle in
8500 the reservation.
8502 @item
8503 @samp{|} is used for describing a reservation described by the first
8504 regular expression @strong{or} a reservation described by the second
8505 regular expression @strong{or} etc.
8507 @item
8508 @samp{+} is used for describing a reservation described by the first
8509 regular expression @strong{and} a reservation described by the
8510 second regular expression @strong{and} etc.
8512 @item
8513 @samp{*} is used for convenience and simply means a sequence in which
8514 the regular expression are repeated @var{number} times with cycle
8515 advancing (see @samp{,}).
8517 @item
8518 @samp{cpu_function_unit_name} denotes reservation of the named
8519 functional unit.
8521 @item
8522 @samp{reservation_name} --- see description of construction
8523 @samp{define_reservation}.
8525 @item
8526 @samp{nothing} denotes no unit reservations.
8527 @end itemize
8529 @findex define_reservation
8530 Sometimes unit reservations for different insns contain common parts.
8531 In such case, you can simplify the pipeline description by describing
8532 the common part by the following construction
8534 @smallexample
8535 (define_reservation @var{reservation-name} @var{regexp})
8536 @end smallexample
8538 @var{reservation-name} is a string giving name of @var{regexp}.
8539 Functional unit names and reservation names are in the same name
8540 space.  So the reservation names should be different from the
8541 functional unit names and can not be the reserved name @samp{nothing}.
8543 @findex define_bypass
8544 @cindex instruction latency time
8545 @cindex data bypass
8546 The following construction is used to describe exceptions in the
8547 latency time for given instruction pair.  This is so called bypasses.
8549 @smallexample
8550 (define_bypass @var{number} @var{out_insn_names} @var{in_insn_names}
8551                [@var{guard}])
8552 @end smallexample
8554 @var{number} defines when the result generated by the instructions
8555 given in string @var{out_insn_names} will be ready for the
8556 instructions given in string @var{in_insn_names}.  Each of these
8557 strings is a comma-separated list of filename-style globs and
8558 they refer to the names of @code{define_insn_reservation}s.
8559 For example:
8560 @smallexample
8561 (define_bypass 1 "cpu1_load_*, cpu1_store_*" "cpu1_load_*")
8562 @end smallexample
8563 defines a bypass between instructions that start with
8564 @samp{cpu1_load_} or @samp{cpu1_store_} and those that start with
8565 @samp{cpu1_load_}.
8567 @var{guard} is an optional string giving the name of a C function which
8568 defines an additional guard for the bypass.  The function will get the
8569 two insns as parameters.  If the function returns zero the bypass will
8570 be ignored for this case.  The additional guard is necessary to
8571 recognize complicated bypasses, e.g.@: when the consumer is only an address
8572 of insn @samp{store} (not a stored value).
8574 If there are more one bypass with the same output and input insns, the
8575 chosen bypass is the first bypass with a guard in description whose
8576 guard function returns nonzero.  If there is no such bypass, then
8577 bypass without the guard function is chosen.
8579 @findex exclusion_set
8580 @findex presence_set
8581 @findex final_presence_set
8582 @findex absence_set
8583 @findex final_absence_set
8584 @cindex VLIW
8585 @cindex RISC
8586 The following five constructions are usually used to describe
8587 @acronym{VLIW} processors, or more precisely, to describe a placement
8588 of small instructions into @acronym{VLIW} instruction slots.  They
8589 can be used for @acronym{RISC} processors, too.
8591 @smallexample
8592 (exclusion_set @var{unit-names} @var{unit-names})
8593 (presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
8594 (final_presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
8595 (absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
8596 (final_absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
8597 @end smallexample
8599 @var{unit-names} is a string giving names of functional units
8600 separated by commas.
8602 @var{patterns} is a string giving patterns of functional units
8603 separated by comma.  Currently pattern is one unit or units
8604 separated by white-spaces.
8606 The first construction (@samp{exclusion_set}) means that each
8607 functional unit in the first string can not be reserved simultaneously
8608 with a unit whose name is in the second string and vice versa.  For
8609 example, the construction is useful for describing processors
8610 (e.g.@: some SPARC processors) with a fully pipelined floating point
8611 functional unit which can execute simultaneously only single floating
8612 point insns or only double floating point insns.
8614 The second construction (@samp{presence_set}) means that each
8615 functional unit in the first string can not be reserved unless at
8616 least one of pattern of units whose names are in the second string is
8617 reserved.  This is an asymmetric relation.  For example, it is useful
8618 for description that @acronym{VLIW} @samp{slot1} is reserved after
8619 @samp{slot0} reservation.  We could describe it by the following
8620 construction
8622 @smallexample
8623 (presence_set "slot1" "slot0")
8624 @end smallexample
8626 Or @samp{slot1} is reserved only after @samp{slot0} and unit @samp{b0}
8627 reservation.  In this case we could write
8629 @smallexample
8630 (presence_set "slot1" "slot0 b0")
8631 @end smallexample
8633 The third construction (@samp{final_presence_set}) is analogous to
8634 @samp{presence_set}.  The difference between them is when checking is
8635 done.  When an instruction is issued in given automaton state
8636 reflecting all current and planned unit reservations, the automaton
8637 state is changed.  The first state is a source state, the second one
8638 is a result state.  Checking for @samp{presence_set} is done on the
8639 source state reservation, checking for @samp{final_presence_set} is
8640 done on the result reservation.  This construction is useful to
8641 describe a reservation which is actually two subsequent reservations.
8642 For example, if we use
8644 @smallexample
8645 (presence_set "slot1" "slot0")
8646 @end smallexample
8648 the following insn will be never issued (because @samp{slot1} requires
8649 @samp{slot0} which is absent in the source state).
8651 @smallexample
8652 (define_reservation "insn_and_nop" "slot0 + slot1")
8653 @end smallexample
8655 but it can be issued if we use analogous @samp{final_presence_set}.
8657 The forth construction (@samp{absence_set}) means that each functional
8658 unit in the first string can be reserved only if each pattern of units
8659 whose names are in the second string is not reserved.  This is an
8660 asymmetric relation (actually @samp{exclusion_set} is analogous to
8661 this one but it is symmetric).  For example it might be useful in a
8662 @acronym{VLIW} description to say that @samp{slot0} cannot be reserved
8663 after either @samp{slot1} or @samp{slot2} have been reserved.  This
8664 can be described as:
8666 @smallexample
8667 (absence_set "slot0" "slot1, slot2")
8668 @end smallexample
8670 Or @samp{slot2} can not be reserved if @samp{slot0} and unit @samp{b0}
8671 are reserved or @samp{slot1} and unit @samp{b1} are reserved.  In
8672 this case we could write
8674 @smallexample
8675 (absence_set "slot2" "slot0 b0, slot1 b1")
8676 @end smallexample
8678 All functional units mentioned in a set should belong to the same
8679 automaton.
8681 The last construction (@samp{final_absence_set}) is analogous to
8682 @samp{absence_set} but checking is done on the result (state)
8683 reservation.  See comments for @samp{final_presence_set}.
8685 @findex automata_option
8686 @cindex deterministic finite state automaton
8687 @cindex nondeterministic finite state automaton
8688 @cindex finite state automaton minimization
8689 You can control the generator of the pipeline hazard recognizer with
8690 the following construction.
8692 @smallexample
8693 (automata_option @var{options})
8694 @end smallexample
8696 @var{options} is a string giving options which affect the generated
8697 code.  Currently there are the following options:
8699 @itemize @bullet
8700 @item
8701 @dfn{no-minimization} makes no minimization of the automaton.  This is
8702 only worth to do when we are debugging the description and need to
8703 look more accurately at reservations of states.
8705 @item
8706 @dfn{time} means printing time statistics about the generation of
8707 automata.
8709 @item
8710 @dfn{stats} means printing statistics about the generated automata
8711 such as the number of DFA states, NDFA states and arcs.
8713 @item
8714 @dfn{v} means a generation of the file describing the result automata.
8715 The file has suffix @samp{.dfa} and can be used for the description
8716 verification and debugging.
8718 @item
8719 @dfn{w} means a generation of warning instead of error for
8720 non-critical errors.
8722 @item
8723 @dfn{no-comb-vect} prevents the automaton generator from generating
8724 two data structures and comparing them for space efficiency.  Using
8725 a comb vector to represent transitions may be better, but it can be
8726 very expensive to construct.  This option is useful if the build
8727 process spends an unacceptably long time in genautomata.
8729 @item
8730 @dfn{ndfa} makes nondeterministic finite state automata.  This affects
8731 the treatment of operator @samp{|} in the regular expressions.  The
8732 usual treatment of the operator is to try the first alternative and,
8733 if the reservation is not possible, the second alternative.  The
8734 nondeterministic treatment means trying all alternatives, some of them
8735 may be rejected by reservations in the subsequent insns.
8737 @item
8738 @dfn{collapse-ndfa} modifies the behaviour of the generator when
8739 producing an automaton.  An additional state transition to collapse a
8740 nondeterministic @acronym{NDFA} state to a deterministic @acronym{DFA}
8741 state is generated.  It can be triggered by passing @code{const0_rtx} to
8742 state_transition.  In such an automaton, cycle advance transitions are
8743 available only for these collapsed states.  This option is useful for
8744 ports that want to use the @code{ndfa} option, but also want to use
8745 @code{define_query_cpu_unit} to assign units to insns issued in a cycle.
8747 @item
8748 @dfn{progress} means output of a progress bar showing how many states
8749 were generated so far for automaton being processed.  This is useful
8750 during debugging a @acronym{DFA} description.  If you see too many
8751 generated states, you could interrupt the generator of the pipeline
8752 hazard recognizer and try to figure out a reason for generation of the
8753 huge automaton.
8754 @end itemize
8756 As an example, consider a superscalar @acronym{RISC} machine which can
8757 issue three insns (two integer insns and one floating point insn) on
8758 the cycle but can finish only two insns.  To describe this, we define
8759 the following functional units.
8761 @smallexample
8762 (define_cpu_unit "i0_pipeline, i1_pipeline, f_pipeline")
8763 (define_cpu_unit "port0, port1")
8764 @end smallexample
8766 All simple integer insns can be executed in any integer pipeline and
8767 their result is ready in two cycles.  The simple integer insns are
8768 issued into the first pipeline unless it is reserved, otherwise they
8769 are issued into the second pipeline.  Integer division and
8770 multiplication insns can be executed only in the second integer
8771 pipeline and their results are ready correspondingly in 8 and 4
8772 cycles.  The integer division is not pipelined, i.e.@: the subsequent
8773 integer division insn can not be issued until the current division
8774 insn finished.  Floating point insns are fully pipelined and their
8775 results are ready in 3 cycles.  Where the result of a floating point
8776 insn is used by an integer insn, an additional delay of one cycle is
8777 incurred.  To describe all of this we could specify
8779 @smallexample
8780 (define_cpu_unit "div")
8782 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
8783                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), (port0 | port1)")
8785 (define_insn_reservation "mult" 4 (eq_attr "type" "mult")
8786                          "i1_pipeline, nothing*2, (port0 | port1)")
8788 (define_insn_reservation "div" 8 (eq_attr "type" "div")
8789                          "i1_pipeline, div*7, div + (port0 | port1)")
8791 (define_insn_reservation "float" 3 (eq_attr "type" "float")
8792                          "f_pipeline, nothing, (port0 | port1))
8794 (define_bypass 4 "float" "simple,mult,div")
8795 @end smallexample
8797 To simplify the description we could describe the following reservation
8799 @smallexample
8800 (define_reservation "finish" "port0|port1")
8801 @end smallexample
8803 and use it in all @code{define_insn_reservation} as in the following
8804 construction
8806 @smallexample
8807 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
8808                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), finish")
8809 @end smallexample
8812 @end ifset
8813 @ifset INTERNALS
8814 @node Conditional Execution
8815 @section Conditional Execution
8816 @cindex conditional execution
8817 @cindex predication
8819 A number of architectures provide for some form of conditional
8820 execution, or predication.  The hallmark of this feature is the
8821 ability to nullify most of the instructions in the instruction set.
8822 When the instruction set is large and not entirely symmetric, it
8823 can be quite tedious to describe these forms directly in the
8824 @file{.md} file.  An alternative is the @code{define_cond_exec} template.
8826 @findex define_cond_exec
8827 @smallexample
8828 (define_cond_exec
8829   [@var{predicate-pattern}]
8830   "@var{condition}"
8831   "@var{output-template}")
8832 @end smallexample
8834 @var{predicate-pattern} is the condition that must be true for the
8835 insn to be executed at runtime and should match a relational operator.
8836 One can use @code{match_operator} to match several relational operators
8837 at once.  Any @code{match_operand} operands must have no more than one
8838 alternative.
8840 @var{condition} is a C expression that must be true for the generated
8841 pattern to match.
8843 @findex current_insn_predicate
8844 @var{output-template} is a string similar to the @code{define_insn}
8845 output template (@pxref{Output Template}), except that the @samp{*}
8846 and @samp{@@} special cases do not apply.  This is only useful if the
8847 assembly text for the predicate is a simple prefix to the main insn.
8848 In order to handle the general case, there is a global variable
8849 @code{current_insn_predicate} that will contain the entire predicate
8850 if the current insn is predicated, and will otherwise be @code{NULL}.
8852 When @code{define_cond_exec} is used, an implicit reference to
8853 the @code{predicable} instruction attribute is made.
8854 @xref{Insn Attributes}.  This attribute must be a boolean (i.e.@: have
8855 exactly two elements in its @var{list-of-values}), with the possible
8856 values being @code{no} and @code{yes}.  The default and all uses in
8857 the insns must be a simple constant, not a complex expressions.  It
8858 may, however, depend on the alternative, by using a comma-separated
8859 list of values.  If that is the case, the port should also define an
8860 @code{enabled} attribute (@pxref{Disable Insn Alternatives}), which
8861 should also allow only @code{no} and @code{yes} as its values.
8863 For each @code{define_insn} for which the @code{predicable}
8864 attribute is true, a new @code{define_insn} pattern will be
8865 generated that matches a predicated version of the instruction.
8866 For example,
8868 @smallexample
8869 (define_insn "addsi"
8870   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
8871         (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
8872                  (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
8873   "@var{test1}"
8874   "add %2,%1,%0")
8876 (define_cond_exec
8877   [(ne (match_operand:CC 0 "register_operand" "c")
8878        (const_int 0))]
8879   "@var{test2}"
8880   "(%0)")
8881 @end smallexample
8883 @noindent
8884 generates a new pattern
8886 @smallexample
8887 (define_insn ""
8888   [(cond_exec
8889      (ne (match_operand:CC 3 "register_operand" "c") (const_int 0))
8890      (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
8891           (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
8892                    (match_operand:SI 2 "register_operand" "r"))))]
8893   "(@var{test2}) && (@var{test1})"
8894   "(%3) add %2,%1,%0")
8895 @end smallexample
8897 @end ifset
8898 @ifset INTERNALS
8899 @node Define Subst
8900 @section RTL Templates Transformations
8901 @cindex define_subst
8903 For some hardware architectures there are common cases when the RTL
8904 templates for the instructions can be derived from the other RTL
8905 templates using simple transformations.  E.g., @file{i386.md} contains
8906 an RTL template for the ordinary @code{sub} instruction---
8907 @code{*subsi_1}, and for the @code{sub} instruction with subsequent
8908 zero-extension---@code{*subsi_1_zext}.  Such cases can be easily
8909 implemented by a single meta-template capable of generating a modified
8910 case based on the initial one:
8912 @findex define_subst
8913 @smallexample
8914 (define_subst "@var{name}"
8915   [@var{input-template}]
8916   "@var{condition}"
8917   [@var{output-template}])
8918 @end smallexample
8919 @var{input-template} is a pattern describing the source RTL template,
8920 which will be transformed.
8922 @var{condition} is a C expression that is conjunct with the condition
8923 from the input-template to generate a condition to be used in the
8924 output-template.
8926 @var{output-template} is a pattern that will be used in the resulting
8927 template.
8929 @code{define_subst} mechanism is tightly coupled with the notion of the
8930 subst attribute (@pxref{Subst Iterators}).  The use of
8931 @code{define_subst} is triggered by a reference to a subst attribute in
8932 the transforming RTL template.  This reference initiates duplication of
8933 the source RTL template and substitution of the attributes with their
8934 values.  The source RTL template is left unchanged, while the copy is
8935 transformed by @code{define_subst}.  This transformation can fail in the
8936 case when the source RTL template is not matched against the
8937 input-template of the @code{define_subst}.  In such case the copy is
8938 deleted.
8940 @code{define_subst} can be used only in @code{define_insn} and
8941 @code{define_expand}, it cannot be used in other expressions (e.g. in
8942 @code{define_insn_and_split}).
8944 @menu
8945 * Define Subst Example::            Example of @code{define_subst} work.
8946 * Define Subst Pattern Matching::   Process of template comparison.
8947 * Define Subst Output Template::    Generation of output template.
8948 @end menu
8950 @node Define Subst Example
8951 @subsection @code{define_subst} Example
8952 @cindex define_subst
8954 To illustrate how @code{define_subst} works, let us examine a simple
8955 template transformation.
8957 Suppose there are two kinds of instructions: one that touches flags and
8958 the other that does not.  The instructions of the second type could be
8959 generated with the following @code{define_subst}:
8961 @smallexample
8962 (define_subst "add_clobber_subst"
8963   [(set (match_operand:SI 0 "" "")
8964         (match_operand:SI 1 "" ""))]
8965   ""
8966   [(set (match_dup 0)
8967         (match_dup 1))
8968    (clobber (reg:CC FLAGS_REG))]
8969 @end smallexample
8971 This @code{define_subst} can be applied to any RTL pattern containing
8972 @code{set} of mode SI and generates a copy with clobber when it is
8973 applied.
8975 Assume there is an RTL template for a @code{max} instruction to be used
8976 in @code{define_subst} mentioned above:
8978 @smallexample
8979 (define_insn "maxsi"
8980   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
8981         (max:SI
8982           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
8983           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
8984   ""
8985   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
8986  [@dots{}])
8987 @end smallexample
8989 To mark the RTL template for @code{define_subst} application,
8990 subst-attributes are used.  They should be declared in advance:
8992 @smallexample
8993 (define_subst_attr "add_clobber_name" "add_clobber_subst" "_noclobber" "_clobber")
8994 @end smallexample
8996 Here @samp{add_clobber_name} is the attribute name,
8997 @samp{add_clobber_subst} is the name of the corresponding
8998 @code{define_subst}, the third argument (@samp{_noclobber}) is the
8999 attribute value that would be substituted into the unchanged version of
9000 the source RTL template, and the last argument (@samp{_clobber}) is the
9001 value that would be substituted into the second, transformed,
9002 version of the RTL template.
9004 Once the subst-attribute has been defined, it should be used in RTL
9005 templates which need to be processed by the @code{define_subst}.  So,
9006 the original RTL template should be changed:
9008 @smallexample
9009 (define_insn "maxsi<add_clobber_name>"
9010   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9011         (max:SI
9012           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9013           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9014   ""
9015   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9016  [@dots{}])
9017 @end smallexample
9019 The result of the @code{define_subst} usage would look like the following:
9021 @smallexample
9022 (define_insn "maxsi_noclobber"
9023   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9024         (max:SI
9025           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9026           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9027   ""
9028   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9029  [@dots{}])
9030 (define_insn "maxsi_clobber"
9031   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9032         (max:SI
9033           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9034           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))
9035    (clobber (reg:CC FLAGS_REG))]
9036   ""
9037   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9038  [@dots{}])
9039 @end smallexample
9041 @node Define Subst Pattern Matching
9042 @subsection Pattern Matching in @code{define_subst}
9043 @cindex define_subst
9045 All expressions, allowed in @code{define_insn} or @code{define_expand},
9046 are allowed in the input-template of @code{define_subst}, except
9047 @code{match_par_dup}, @code{match_scratch}, @code{match_parallel}. The
9048 meanings of expressions in the input-template were changed:
9050 @code{match_operand} matches any expression (possibly, a subtree in
9051 RTL-template), if modes of the @code{match_operand} and this expression
9052 are the same, or mode of the @code{match_operand} is @code{VOIDmode}, or
9053 this expression is @code{match_dup}, @code{match_op_dup}.  If the
9054 expression is @code{match_operand} too, and predicate of
9055 @code{match_operand} from the input pattern is not empty, then the
9056 predicates are compared.  That can be used for more accurate filtering
9057 of accepted RTL-templates.
9059 @code{match_operator} matches common operators (like @code{plus},
9060 @code{minus}), @code{unspec}, @code{unspec_volatile} operators and
9061 @code{match_operator}s from the original pattern if the modes match and
9062 @code{match_operator} from the input pattern has the same number of
9063 operands as the operator from the original pattern.
9065 @node Define Subst Output Template
9066 @subsection Generation of output template in @code{define_subst}
9067 @cindex define_subst
9069 If all necessary checks for @code{define_subst} application pass, a new
9070 RTL-pattern, based on the output-template, is created to replace the old
9071 template.  Like in input-patterns, meanings of some RTL expressions are
9072 changed when they are used in output-patterns of a @code{define_subst}.
9073 Thus, @code{match_dup} is used for copying the whole expression from the
9074 original pattern, which matched corresponding @code{match_operand} from
9075 the input pattern.
9077 @code{match_dup N} is used in the output template to be replaced with
9078 the expression from the original pattern, which matched
9079 @code{match_operand N} from the input pattern.  As a consequence,
9080 @code{match_dup} cannot be used to point to @code{match_operand}s from
9081 the output pattern, it should always refer to a @code{match_operand}
9082 from the input pattern.
9084 In the output template one can refer to the expressions from the
9085 original pattern and create new ones.  For instance, some operands could
9086 be added by means of standard @code{match_operand}.
9088 After replacing @code{match_dup} with some RTL-subtree from the original
9089 pattern, it could happen that several @code{match_operand}s in the
9090 output pattern have the same indexes.  It is unknown, how many and what
9091 indexes would be used in the expression which would replace
9092 @code{match_dup}, so such conflicts in indexes are inevitable.  To
9093 overcome this issue, @code{match_operands} and @code{match_operators},
9094 which were introduced into the output pattern, are renumerated when all
9095 @code{match_dup}s are replaced.
9097 Number of alternatives in @code{match_operand}s introduced into the
9098 output template @code{M} could differ from the number of alternatives in
9099 the original pattern @code{N}, so in the resultant pattern there would
9100 be @code{N*M} alternatives.  Thus, constraints from the original pattern
9101 would be duplicated @code{N} times, constraints from the output pattern
9102 would be duplicated @code{M} times, producing all possible combinations.
9103 @end ifset
9105 @ifset INTERNALS
9106 @node Constant Definitions
9107 @section Constant Definitions
9108 @cindex constant definitions
9109 @findex define_constants
9111 Using literal constants inside instruction patterns reduces legibility and
9112 can be a maintenance problem.
9114 To overcome this problem, you may use the @code{define_constants}
9115 expression.  It contains a vector of name-value pairs.  From that
9116 point on, wherever any of the names appears in the MD file, it is as
9117 if the corresponding value had been written instead.  You may use
9118 @code{define_constants} multiple times; each appearance adds more
9119 constants to the table.  It is an error to redefine a constant with
9120 a different value.
9122 To come back to the a29k load multiple example, instead of
9124 @smallexample
9125 (define_insn ""
9126   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
9127      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
9128            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
9129       (use (reg:SI 179))
9130       (clobber (reg:SI 179))])]
9131   ""
9132   "loadm 0,0,%1,%2")
9133 @end smallexample
9135 You could write:
9137 @smallexample
9138 (define_constants [
9139     (R_BP 177)
9140     (R_FC 178)
9141     (R_CR 179)
9142     (R_Q  180)
9145 (define_insn ""
9146   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
9147      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
9148            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
9149       (use (reg:SI R_CR))
9150       (clobber (reg:SI R_CR))])]
9151   ""
9152   "loadm 0,0,%1,%2")
9153 @end smallexample
9155 The constants that are defined with a define_constant are also output
9156 in the insn-codes.h header file as #defines.
9158 @cindex enumerations
9159 @findex define_c_enum
9160 You can also use the machine description file to define enumerations.
9161 Like the constants defined by @code{define_constant}, these enumerations
9162 are visible to both the machine description file and the main C code.
9164 The syntax is as follows:
9166 @smallexample
9167 (define_c_enum "@var{name}" [
9168   @var{value0}
9169   @var{value1}
9170   @dots{}
9171   @var{valuen}
9173 @end smallexample
9175 This definition causes the equivalent of the following C code to appear
9176 in @file{insn-constants.h}:
9178 @smallexample
9179 enum @var{name} @{
9180   @var{value0} = 0,
9181   @var{value1} = 1,
9182   @dots{}
9183   @var{valuen} = @var{n}
9185 #define NUM_@var{cname}_VALUES (@var{n} + 1)
9186 @end smallexample
9188 where @var{cname} is the capitalized form of @var{name}.
9189 It also makes each @var{valuei} available in the machine description
9190 file, just as if it had been declared with:
9192 @smallexample
9193 (define_constants [(@var{valuei} @var{i})])
9194 @end smallexample
9196 Each @var{valuei} is usually an upper-case identifier and usually
9197 begins with @var{cname}.
9199 You can split the enumeration definition into as many statements as
9200 you like.  The above example is directly equivalent to:
9202 @smallexample
9203 (define_c_enum "@var{name}" [@var{value0}])
9204 (define_c_enum "@var{name}" [@var{value1}])
9205 @dots{}
9206 (define_c_enum "@var{name}" [@var{valuen}])
9207 @end smallexample
9209 Splitting the enumeration helps to improve the modularity of each
9210 individual @code{.md} file.  For example, if a port defines its
9211 synchronization instructions in a separate @file{sync.md} file,
9212 it is convenient to define all synchronization-specific enumeration
9213 values in @file{sync.md} rather than in the main @file{.md} file.
9215 Some enumeration names have special significance to GCC:
9217 @table @code
9218 @item unspecv
9219 @findex unspec_volatile
9220 If an enumeration called @code{unspecv} is defined, GCC will use it
9221 when printing out @code{unspec_volatile} expressions.  For example:
9223 @smallexample
9224 (define_c_enum "unspecv" [
9225   UNSPECV_BLOCKAGE
9227 @end smallexample
9229 causes GCC to print @samp{(unspec_volatile @dots{} 0)} as:
9231 @smallexample
9232 (unspec_volatile ... UNSPECV_BLOCKAGE)
9233 @end smallexample
9235 @item unspec
9236 @findex unspec
9237 If an enumeration called @code{unspec} is defined, GCC will use
9238 it when printing out @code{unspec} expressions.  GCC will also use
9239 it when printing out @code{unspec_volatile} expressions unless an
9240 @code{unspecv} enumeration is also defined.  You can therefore
9241 decide whether to keep separate enumerations for volatile and
9242 non-volatile expressions or whether to use the same enumeration
9243 for both.
9244 @end table
9246 @findex define_enum
9247 @anchor{define_enum}
9248 Another way of defining an enumeration is to use @code{define_enum}:
9250 @smallexample
9251 (define_enum "@var{name}" [
9252   @var{value0}
9253   @var{value1}
9254   @dots{}
9255   @var{valuen}
9257 @end smallexample
9259 This directive implies:
9261 @smallexample
9262 (define_c_enum "@var{name}" [
9263   @var{cname}_@var{cvalue0}
9264   @var{cname}_@var{cvalue1}
9265   @dots{}
9266   @var{cname}_@var{cvaluen}
9268 @end smallexample
9270 @findex define_enum_attr
9271 where @var{cvaluei} is the capitalized form of @var{valuei}.
9272 However, unlike @code{define_c_enum}, the enumerations defined
9273 by @code{define_enum} can be used in attribute specifications
9274 (@pxref{define_enum_attr}).
9275 @end ifset
9276 @ifset INTERNALS
9277 @node Iterators
9278 @section Iterators
9279 @cindex iterators in @file{.md} files
9281 Ports often need to define similar patterns for more than one machine
9282 mode or for more than one rtx code.  GCC provides some simple iterator
9283 facilities to make this process easier.
9285 @menu
9286 * Mode Iterators::         Generating variations of patterns for different modes.
9287 * Code Iterators::         Doing the same for codes.
9288 * Int Iterators::          Doing the same for integers.
9289 * Subst Iterators::        Generating variations of patterns for define_subst.
9290 @end menu
9292 @node Mode Iterators
9293 @subsection Mode Iterators
9294 @cindex mode iterators in @file{.md} files
9296 Ports often need to define similar patterns for two or more different modes.
9297 For example:
9299 @itemize @bullet
9300 @item
9301 If a processor has hardware support for both single and double
9302 floating-point arithmetic, the @code{SFmode} patterns tend to be
9303 very similar to the @code{DFmode} ones.
9305 @item
9306 If a port uses @code{SImode} pointers in one configuration and
9307 @code{DImode} pointers in another, it will usually have very similar
9308 @code{SImode} and @code{DImode} patterns for manipulating pointers.
9309 @end itemize
9311 Mode iterators allow several patterns to be instantiated from one
9312 @file{.md} file template.  They can be used with any type of
9313 rtx-based construct, such as a @code{define_insn},
9314 @code{define_split}, or @code{define_peephole2}.
9316 @menu
9317 * Defining Mode Iterators:: Defining a new mode iterator.
9318 * Substitutions::           Combining mode iterators with substitutions
9319 * Examples::                Examples
9320 @end menu
9322 @node Defining Mode Iterators
9323 @subsubsection Defining Mode Iterators
9324 @findex define_mode_iterator
9326 The syntax for defining a mode iterator is:
9328 @smallexample
9329 (define_mode_iterator @var{name} [(@var{mode1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{moden} "@var{condn}")])
9330 @end smallexample
9332 This allows subsequent @file{.md} file constructs to use the mode suffix
9333 @code{:@var{name}}.  Every construct that does so will be expanded
9334 @var{n} times, once with every use of @code{:@var{name}} replaced by
9335 @code{:@var{mode1}}, once with every use replaced by @code{:@var{mode2}},
9336 and so on.  In the expansion for a particular @var{modei}, every
9337 C condition will also require that @var{condi} be true.
9339 For example:
9341 @smallexample
9342 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
9343 @end smallexample
9345 defines a new mode suffix @code{:P}.  Every construct that uses
9346 @code{:P} will be expanded twice, once with every @code{:P} replaced
9347 by @code{:SI} and once with every @code{:P} replaced by @code{:DI}.
9348 The @code{:SI} version will only apply if @code{Pmode == SImode} and
9349 the @code{:DI} version will only apply if @code{Pmode == DImode}.
9351 As with other @file{.md} conditions, an empty string is treated
9352 as ``always true''.  @code{(@var{mode} "")} can also be abbreviated
9353 to @code{@var{mode}}.  For example:
9355 @smallexample
9356 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
9357 @end smallexample
9359 means that the @code{:DI} expansion only applies if @code{TARGET_64BIT}
9360 but that the @code{:SI} expansion has no such constraint.
9362 Iterators are applied in the order they are defined.  This can be
9363 significant if two iterators are used in a construct that requires
9364 substitutions.  @xref{Substitutions}.
9366 @node Substitutions
9367 @subsubsection Substitution in Mode Iterators
9368 @findex define_mode_attr
9370 If an @file{.md} file construct uses mode iterators, each version of the
9371 construct will often need slightly different strings or modes.  For
9372 example:
9374 @itemize @bullet
9375 @item
9376 When a @code{define_expand} defines several @code{add@var{m}3} patterns
9377 (@pxref{Standard Names}), each expander will need to use the
9378 appropriate mode name for @var{m}.
9380 @item
9381 When a @code{define_insn} defines several instruction patterns,
9382 each instruction will often use a different assembler mnemonic.
9384 @item
9385 When a @code{define_insn} requires operands with different modes,
9386 using an iterator for one of the operand modes usually requires a specific
9387 mode for the other operand(s).
9388 @end itemize
9390 GCC supports such variations through a system of ``mode attributes''.
9391 There are two standard attributes: @code{mode}, which is the name of
9392 the mode in lower case, and @code{MODE}, which is the same thing in
9393 upper case.  You can define other attributes using:
9395 @smallexample
9396 (define_mode_attr @var{name} [(@var{mode1} "@var{value1}") @dots{} (@var{moden} "@var{valuen}")])
9397 @end smallexample
9399 where @var{name} is the name of the attribute and @var{valuei}
9400 is the value associated with @var{modei}.
9402 When GCC replaces some @var{:iterator} with @var{:mode}, it will scan
9403 each string and mode in the pattern for sequences of the form
9404 @code{<@var{iterator}:@var{attr}>}, where @var{attr} is the name of a
9405 mode attribute.  If the attribute is defined for @var{mode}, the whole
9406 @code{<@dots{}>} sequence will be replaced by the appropriate attribute
9407 value.
9409 For example, suppose an @file{.md} file has:
9411 @smallexample
9412 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
9413 (define_mode_attr load [(SI "lw") (DI "ld")])
9414 @end smallexample
9416 If one of the patterns that uses @code{:P} contains the string
9417 @code{"<P:load>\t%0,%1"}, the @code{SI} version of that pattern
9418 will use @code{"lw\t%0,%1"} and the @code{DI} version will use
9419 @code{"ld\t%0,%1"}.
9421 Here is an example of using an attribute for a mode:
9423 @smallexample
9424 (define_mode_iterator LONG [SI DI])
9425 (define_mode_attr SHORT [(SI "HI") (DI "SI")])
9426 (define_insn @dots{}
9427   (sign_extend:LONG (match_operand:<LONG:SHORT> @dots{})) @dots{})
9428 @end smallexample
9430 The @code{@var{iterator}:} prefix may be omitted, in which case the
9431 substitution will be attempted for every iterator expansion.
9433 @node Examples
9434 @subsubsection Mode Iterator Examples
9436 Here is an example from the MIPS port.  It defines the following
9437 modes and attributes (among others):
9439 @smallexample
9440 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
9441 (define_mode_attr d [(SI "") (DI "d")])
9442 @end smallexample
9444 and uses the following template to define both @code{subsi3}
9445 and @code{subdi3}:
9447 @smallexample
9448 (define_insn "sub<mode>3"
9449   [(set (match_operand:GPR 0 "register_operand" "=d")
9450         (minus:GPR (match_operand:GPR 1 "register_operand" "d")
9451                    (match_operand:GPR 2 "register_operand" "d")))]
9452   ""
9453   "<d>subu\t%0,%1,%2"
9454   [(set_attr "type" "arith")
9455    (set_attr "mode" "<MODE>")])
9456 @end smallexample
9458 This is exactly equivalent to:
9460 @smallexample
9461 (define_insn "subsi3"
9462   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=d")
9463         (minus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "d")
9464                   (match_operand:SI 2 "register_operand" "d")))]
9465   ""
9466   "subu\t%0,%1,%2"
9467   [(set_attr "type" "arith")
9468    (set_attr "mode" "SI")])
9470 (define_insn "subdi3"
9471   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
9472         (minus:DI (match_operand:DI 1 "register_operand" "d")
9473                   (match_operand:DI 2 "register_operand" "d")))]
9474   ""
9475   "dsubu\t%0,%1,%2"
9476   [(set_attr "type" "arith")
9477    (set_attr "mode" "DI")])
9478 @end smallexample
9480 @node Code Iterators
9481 @subsection Code Iterators
9482 @cindex code iterators in @file{.md} files
9483 @findex define_code_iterator
9484 @findex define_code_attr
9486 Code iterators operate in a similar way to mode iterators.  @xref{Mode Iterators}.
9488 The construct:
9490 @smallexample
9491 (define_code_iterator @var{name} [(@var{code1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{coden} "@var{condn}")])
9492 @end smallexample
9494 defines a pseudo rtx code @var{name} that can be instantiated as
9495 @var{codei} if condition @var{condi} is true.  Each @var{codei}
9496 must have the same rtx format.  @xref{RTL Classes}.
9498 As with mode iterators, each pattern that uses @var{name} will be
9499 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
9500 @var{code1}, once with all uses replaced by @var{code2}, and so on.
9501 @xref{Defining Mode Iterators}.
9503 It is possible to define attributes for codes as well as for modes.
9504 There are two standard code attributes: @code{code}, the name of the
9505 code in lower case, and @code{CODE}, the name of the code in upper case.
9506 Other attributes are defined using:
9508 @smallexample
9509 (define_code_attr @var{name} [(@var{code1} "@var{value1}") @dots{} (@var{coden} "@var{valuen}")])
9510 @end smallexample
9512 Here's an example of code iterators in action, taken from the MIPS port:
9514 @smallexample
9515 (define_code_iterator any_cond [unordered ordered unlt unge uneq ltgt unle ungt
9516                                 eq ne gt ge lt le gtu geu ltu leu])
9518 (define_expand "b<code>"
9519   [(set (pc)
9520         (if_then_else (any_cond:CC (cc0)
9521                                    (const_int 0))
9522                       (label_ref (match_operand 0 ""))
9523                       (pc)))]
9524   ""
9526   gen_conditional_branch (operands, <CODE>);
9527   DONE;
9529 @end smallexample
9531 This is equivalent to:
9533 @smallexample
9534 (define_expand "bunordered"
9535   [(set (pc)
9536         (if_then_else (unordered:CC (cc0)
9537                                     (const_int 0))
9538                       (label_ref (match_operand 0 ""))
9539                       (pc)))]
9540   ""
9542   gen_conditional_branch (operands, UNORDERED);
9543   DONE;
9546 (define_expand "bordered"
9547   [(set (pc)
9548         (if_then_else (ordered:CC (cc0)
9549                                   (const_int 0))
9550                       (label_ref (match_operand 0 ""))
9551                       (pc)))]
9552   ""
9554   gen_conditional_branch (operands, ORDERED);
9555   DONE;
9558 @dots{}
9559 @end smallexample
9561 @node Int Iterators
9562 @subsection Int Iterators
9563 @cindex int iterators in @file{.md} files
9564 @findex define_int_iterator
9565 @findex define_int_attr
9567 Int iterators operate in a similar way to code iterators.  @xref{Code Iterators}.
9569 The construct:
9571 @smallexample
9572 (define_int_iterator @var{name} [(@var{int1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{intn} "@var{condn}")])
9573 @end smallexample
9575 defines a pseudo integer constant @var{name} that can be instantiated as
9576 @var{inti} if condition @var{condi} is true.  Each @var{int}
9577 must have the same rtx format.  @xref{RTL Classes}. Int iterators can appear
9578 in only those rtx fields that have 'i' as the specifier. This means that
9579 each @var{int} has to be a constant defined using define_constant or
9580 define_c_enum.
9582 As with mode and code iterators, each pattern that uses @var{name} will be
9583 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
9584 @var{int1}, once with all uses replaced by @var{int2}, and so on.
9585 @xref{Defining Mode Iterators}.
9587 It is possible to define attributes for ints as well as for codes and modes.
9588 Attributes are defined using:
9590 @smallexample
9591 (define_int_attr @var{name} [(@var{int1} "@var{value1}") @dots{} (@var{intn} "@var{valuen}")])
9592 @end smallexample
9594 Here's an example of int iterators in action, taken from the ARM port:
9596 @smallexample
9597 (define_int_iterator QABSNEG [UNSPEC_VQABS UNSPEC_VQNEG])
9599 (define_int_attr absneg [(UNSPEC_VQABS "abs") (UNSPEC_VQNEG "neg")])
9601 (define_insn "neon_vq<absneg><mode>"
9602   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
9603         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
9604                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
9605                       QABSNEG))]
9606   "TARGET_NEON"
9607   "vq<absneg>.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
9608   [(set_attr "neon_type" "neon_vqneg_vqabs")]
9611 @end smallexample
9613 This is equivalent to:
9615 @smallexample
9616 (define_insn "neon_vqabs<mode>"
9617   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
9618         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
9619                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
9620                       UNSPEC_VQABS))]
9621   "TARGET_NEON"
9622   "vqabs.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
9623   [(set_attr "neon_type" "neon_vqneg_vqabs")]
9626 (define_insn "neon_vqneg<mode>"
9627   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
9628         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
9629                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
9630                       UNSPEC_VQNEG))]
9631   "TARGET_NEON"
9632   "vqneg.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
9633   [(set_attr "neon_type" "neon_vqneg_vqabs")]
9636 @end smallexample
9638 @node Subst Iterators
9639 @subsection Subst Iterators
9640 @cindex subst iterators in @file{.md} files
9641 @findex define_subst
9642 @findex define_subst_attr
9644 Subst iterators are special type of iterators with the following
9645 restrictions: they could not be declared explicitly, they always have
9646 only two values, and they do not have explicit dedicated name.
9647 Subst-iterators are triggered only when corresponding subst-attribute is
9648 used in RTL-pattern.
9650 Subst iterators transform templates in the following way: the templates
9651 are duplicated, the subst-attributes in these templates are replaced
9652 with the corresponding values, and a new attribute is implicitly added
9653 to the given @code{define_insn}/@code{define_expand}.  The name of the
9654 added attribute matches the name of @code{define_subst}.  Such
9655 attributes are declared implicitly, and it is not allowed to have a
9656 @code{define_attr} named as a @code{define_subst}.
9658 Each subst iterator is linked to a @code{define_subst}.  It is declared
9659 implicitly by the first appearance of the corresponding
9660 @code{define_subst_attr}, and it is not allowed to define it explicitly.
9662 Declarations of subst-attributes have the following syntax:
9664 @findex define_subst_attr
9665 @smallexample
9666 (define_subst_attr "@var{name}"
9667   "@var{subst-name}"
9668   "@var{no-subst-value}"
9669   "@var{subst-applied-value}")
9670 @end smallexample
9672 @var{name} is a string with which the given subst-attribute could be
9673 referred to.
9675 @var{subst-name} shows which @code{define_subst} should be applied to an
9676 RTL-template if the given subst-attribute is present in the
9677 RTL-template.
9679 @var{no-subst-value} is a value with which subst-attribute would be
9680 replaced in the first copy of the original RTL-template.
9682 @var{subst-applied-value} is a value with which subst-attribute would be
9683 replaced in the second copy of the original RTL-template.
9685 @end ifset