2013-05-23 Richard Biener <rguenther@suse.de>
[official-gcc.git] / gcc / doc / md.texi
blob3d65a53c8920fac0521eed0a6fafb92d9f90ebe3
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 * Machine Constraints:: Existing constraints for some particular machines.
1083 * Disable Insn Alternatives:: Disable insn alternatives using the @code{enabled} attribute.
1084 * Define Constraints::  How to define machine-specific constraints.
1085 * C Constraint Interface:: How to test constraints from C code.
1086 @end menu
1087 @end ifset
1089 @ifclear INTERNALS
1090 @menu
1091 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1092 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1093 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1094 * Machine Constraints:: Special constraints for some particular machines.
1095 @end menu
1096 @end ifclear
1098 @node Simple Constraints
1099 @subsection Simple Constraints
1100 @cindex simple constraints
1102 The simplest kind of constraint is a string full of letters, each of
1103 which describes one kind of operand that is permitted.  Here are
1104 the letters that are allowed:
1106 @table @asis
1107 @item whitespace
1108 Whitespace characters are ignored and can be inserted at any position
1109 except the first.  This enables each alternative for different operands to
1110 be visually aligned in the machine description even if they have different
1111 number of constraints and modifiers.
1113 @cindex @samp{m} in constraint
1114 @cindex memory references in constraints
1115 @item @samp{m}
1116 A memory operand is allowed, with any kind of address that the machine
1117 supports in general.
1118 Note that the letter used for the general memory constraint can be
1119 re-defined by a back end using the @code{TARGET_MEM_CONSTRAINT} macro.
1121 @cindex offsettable address
1122 @cindex @samp{o} in constraint
1123 @item @samp{o}
1124 A memory operand is allowed, but only if the address is
1125 @dfn{offsettable}.  This means that adding a small integer (actually,
1126 the width in bytes of the operand, as determined by its machine mode)
1127 may be added to the address and the result is also a valid memory
1128 address.
1130 @cindex autoincrement/decrement addressing
1131 For example, an address which is constant is offsettable; so is an
1132 address that is the sum of a register and a constant (as long as a
1133 slightly larger constant is also within the range of address-offsets
1134 supported by the machine); but an autoincrement or autodecrement
1135 address is not offsettable.  More complicated indirect/indexed
1136 addresses may or may not be offsettable depending on the other
1137 addressing modes that the machine supports.
1139 Note that in an output operand which can be matched by another
1140 operand, the constraint letter @samp{o} is valid only when accompanied
1141 by both @samp{<} (if the target machine has predecrement addressing)
1142 and @samp{>} (if the target machine has preincrement addressing).
1144 @cindex @samp{V} in constraint
1145 @item @samp{V}
1146 A memory operand that is not offsettable.  In other words, anything that
1147 would fit the @samp{m} constraint but not the @samp{o} constraint.
1149 @cindex @samp{<} in constraint
1150 @item @samp{<}
1151 A memory operand with autodecrement addressing (either predecrement or
1152 postdecrement) is allowed.  In inline @code{asm} this constraint is only
1153 allowed if the operand is used exactly once in an instruction that can
1154 handle the side-effects.  Not using an operand with @samp{<} in constraint
1155 string in the inline @code{asm} pattern at all or using it in multiple
1156 instructions isn't valid, because the side-effects wouldn't be performed
1157 or would be performed more than once.  Furthermore, on some targets
1158 the operand with @samp{<} in constraint string must be accompanied by
1159 special instruction suffixes like @code{%U0} instruction suffix on PowerPC
1160 or @code{%P0} on IA-64.
1162 @cindex @samp{>} in constraint
1163 @item @samp{>}
1164 A memory operand with autoincrement addressing (either preincrement or
1165 postincrement) is allowed.  In inline @code{asm} the same restrictions
1166 as for @samp{<} apply.
1168 @cindex @samp{r} in constraint
1169 @cindex registers in constraints
1170 @item @samp{r}
1171 A register operand is allowed provided that it is in a general
1172 register.
1174 @cindex constants in constraints
1175 @cindex @samp{i} in constraint
1176 @item @samp{i}
1177 An immediate integer operand (one with constant value) is allowed.
1178 This includes symbolic constants whose values will be known only at
1179 assembly time or later.
1181 @cindex @samp{n} in constraint
1182 @item @samp{n}
1183 An immediate integer operand with a known numeric value is allowed.
1184 Many systems cannot support assembly-time constants for operands less
1185 than a word wide.  Constraints for these operands should use @samp{n}
1186 rather than @samp{i}.
1188 @cindex @samp{I} in constraint
1189 @item @samp{I}, @samp{J}, @samp{K}, @dots{} @samp{P}
1190 Other letters in the range @samp{I} through @samp{P} may be defined in
1191 a machine-dependent fashion to permit immediate integer operands with
1192 explicit integer values in specified ranges.  For example, on the
1193 68000, @samp{I} is defined to stand for the range of values 1 to 8.
1194 This is the range permitted as a shift count in the shift
1195 instructions.
1197 @cindex @samp{E} in constraint
1198 @item @samp{E}
1199 An immediate floating operand (expression code @code{const_double}) is
1200 allowed, but only if the target floating point format is the same as
1201 that of the host machine (on which the compiler is running).
1203 @cindex @samp{F} in constraint
1204 @item @samp{F}
1205 An immediate floating operand (expression code @code{const_double} or
1206 @code{const_vector}) is allowed.
1208 @cindex @samp{G} in constraint
1209 @cindex @samp{H} in constraint
1210 @item @samp{G}, @samp{H}
1211 @samp{G} and @samp{H} may be defined in a machine-dependent fashion to
1212 permit immediate floating operands in particular ranges of values.
1214 @cindex @samp{s} in constraint
1215 @item @samp{s}
1216 An immediate integer operand whose value is not an explicit integer is
1217 allowed.
1219 This might appear strange; if an insn allows a constant operand with a
1220 value not known at compile time, it certainly must allow any known
1221 value.  So why use @samp{s} instead of @samp{i}?  Sometimes it allows
1222 better code to be generated.
1224 For example, on the 68000 in a fullword instruction it is possible to
1225 use an immediate operand; but if the immediate value is between @minus{}128
1226 and 127, better code results from loading the value into a register and
1227 using the register.  This is because the load into the register can be
1228 done with a @samp{moveq} instruction.  We arrange for this to happen
1229 by defining the letter @samp{K} to mean ``any integer outside the
1230 range @minus{}128 to 127'', and then specifying @samp{Ks} in the operand
1231 constraints.
1233 @cindex @samp{g} in constraint
1234 @item @samp{g}
1235 Any register, memory or immediate integer operand is allowed, except for
1236 registers that are not general registers.
1238 @cindex @samp{X} in constraint
1239 @item @samp{X}
1240 @ifset INTERNALS
1241 Any operand whatsoever is allowed, even if it does not satisfy
1242 @code{general_operand}.  This is normally used in the constraint of
1243 a @code{match_scratch} when certain alternatives will not actually
1244 require a scratch register.
1245 @end ifset
1246 @ifclear INTERNALS
1247 Any operand whatsoever is allowed.
1248 @end ifclear
1250 @cindex @samp{0} in constraint
1251 @cindex digits in constraint
1252 @item @samp{0}, @samp{1}, @samp{2}, @dots{} @samp{9}
1253 An operand that matches the specified operand number is allowed.  If a
1254 digit is used together with letters within the same alternative, the
1255 digit should come last.
1257 This number is allowed to be more than a single digit.  If multiple
1258 digits are encountered consecutively, they are interpreted as a single
1259 decimal integer.  There is scant chance for ambiguity, since to-date
1260 it has never been desirable that @samp{10} be interpreted as matching
1261 either operand 1 @emph{or} operand 0.  Should this be desired, one
1262 can use multiple alternatives instead.
1264 @cindex matching constraint
1265 @cindex constraint, matching
1266 This is called a @dfn{matching constraint} and what it really means is
1267 that the assembler has only a single operand that fills two roles
1268 @ifset INTERNALS
1269 considered separate in the RTL insn.  For example, an add insn has two
1270 input operands and one output operand in the RTL, but on most CISC
1271 @end ifset
1272 @ifclear INTERNALS
1273 which @code{asm} distinguishes.  For example, an add instruction uses
1274 two input operands and an output operand, but on most CISC
1275 @end ifclear
1276 machines an add instruction really has only two operands, one of them an
1277 input-output operand:
1279 @smallexample
1280 addl #35,r12
1281 @end smallexample
1283 Matching constraints are used in these circumstances.
1284 More precisely, the two operands that match must include one input-only
1285 operand and one output-only operand.  Moreover, the digit must be a
1286 smaller number than the number of the operand that uses it in the
1287 constraint.
1289 @ifset INTERNALS
1290 For operands to match in a particular case usually means that they
1291 are identical-looking RTL expressions.  But in a few special cases
1292 specific kinds of dissimilarity are allowed.  For example, @code{*x}
1293 as an input operand will match @code{*x++} as an output operand.
1294 For proper results in such cases, the output template should always
1295 use the output-operand's number when printing the operand.
1296 @end ifset
1298 @cindex load address instruction
1299 @cindex push address instruction
1300 @cindex address constraints
1301 @cindex @samp{p} in constraint
1302 @item @samp{p}
1303 An operand that is a valid memory address is allowed.  This is
1304 for ``load address'' and ``push address'' instructions.
1306 @findex address_operand
1307 @samp{p} in the constraint must be accompanied by @code{address_operand}
1308 as the predicate in the @code{match_operand}.  This predicate interprets
1309 the mode specified in the @code{match_operand} as the mode of the memory
1310 reference for which the address would be valid.
1312 @cindex other register constraints
1313 @cindex extensible constraints
1314 @item @var{other-letters}
1315 Other letters can be defined in machine-dependent fashion to stand for
1316 particular classes of registers or other arbitrary operand types.
1317 @samp{d}, @samp{a} and @samp{f} are defined on the 68000/68020 to stand
1318 for data, address and floating point registers.
1319 @end table
1321 @ifset INTERNALS
1322 In order to have valid assembler code, each operand must satisfy
1323 its constraint.  But a failure to do so does not prevent the pattern
1324 from applying to an insn.  Instead, it directs the compiler to modify
1325 the code so that the constraint will be satisfied.  Usually this is
1326 done by copying an operand into a register.
1328 Contrast, therefore, the two instruction patterns that follow:
1330 @smallexample
1331 (define_insn ""
1332   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1333         (plus:SI (match_dup 0)
1334                  (match_operand:SI 1 "general_operand" "r")))]
1335   ""
1336   "@dots{}")
1337 @end smallexample
1339 @noindent
1340 which has two operands, one of which must appear in two places, and
1342 @smallexample
1343 (define_insn ""
1344   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1345         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
1346                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "r")))]
1347   ""
1348   "@dots{}")
1349 @end smallexample
1351 @noindent
1352 which has three operands, two of which are required by a constraint to be
1353 identical.  If we are considering an insn of the form
1355 @smallexample
1356 (insn @var{n} @var{prev} @var{next}
1357   (set (reg:SI 3)
1358        (plus:SI (reg:SI 6) (reg:SI 109)))
1359   @dots{})
1360 @end smallexample
1362 @noindent
1363 the first pattern would not apply at all, because this insn does not
1364 contain two identical subexpressions in the right place.  The pattern would
1365 say, ``That does not look like an add instruction; try other patterns''.
1366 The second pattern would say, ``Yes, that's an add instruction, but there
1367 is something wrong with it''.  It would direct the reload pass of the
1368 compiler to generate additional insns to make the constraint true.  The
1369 results might look like this:
1371 @smallexample
1372 (insn @var{n2} @var{prev} @var{n}
1373   (set (reg:SI 3) (reg:SI 6))
1374   @dots{})
1376 (insn @var{n} @var{n2} @var{next}
1377   (set (reg:SI 3)
1378        (plus:SI (reg:SI 3) (reg:SI 109)))
1379   @dots{})
1380 @end smallexample
1382 It is up to you to make sure that each operand, in each pattern, has
1383 constraints that can handle any RTL expression that could be present for
1384 that operand.  (When multiple alternatives are in use, each pattern must,
1385 for each possible combination of operand expressions, have at least one
1386 alternative which can handle that combination of operands.)  The
1387 constraints don't need to @emph{allow} any possible operand---when this is
1388 the case, they do not constrain---but they must at least point the way to
1389 reloading any possible operand so that it will fit.
1391 @itemize @bullet
1392 @item
1393 If the constraint accepts whatever operands the predicate permits,
1394 there is no problem: reloading is never necessary for this operand.
1396 For example, an operand whose constraints permit everything except
1397 registers is safe provided its predicate rejects registers.
1399 An operand whose predicate accepts only constant values is safe
1400 provided its constraints include the letter @samp{i}.  If any possible
1401 constant value is accepted, then nothing less than @samp{i} will do;
1402 if the predicate is more selective, then the constraints may also be
1403 more selective.
1405 @item
1406 Any operand expression can be reloaded by copying it into a register.
1407 So if an operand's constraints allow some kind of register, it is
1408 certain to be safe.  It need not permit all classes of registers; the
1409 compiler knows how to copy a register into another register of the
1410 proper class in order to make an instruction valid.
1412 @cindex nonoffsettable memory reference
1413 @cindex memory reference, nonoffsettable
1414 @item
1415 A nonoffsettable memory reference can be reloaded by copying the
1416 address into a register.  So if the constraint uses the letter
1417 @samp{o}, all memory references are taken care of.
1419 @item
1420 A constant operand can be reloaded by allocating space in memory to
1421 hold it as preinitialized data.  Then the memory reference can be used
1422 in place of the constant.  So if the constraint uses the letters
1423 @samp{o} or @samp{m}, constant operands are not a problem.
1425 @item
1426 If the constraint permits a constant and a pseudo register used in an insn
1427 was not allocated to a hard register and is equivalent to a constant,
1428 the register will be replaced with the constant.  If the predicate does
1429 not permit a constant and the insn is re-recognized for some reason, the
1430 compiler will crash.  Thus the predicate must always recognize any
1431 objects allowed by the constraint.
1432 @end itemize
1434 If the operand's predicate can recognize registers, but the constraint does
1435 not permit them, it can make the compiler crash.  When this operand happens
1436 to be a register, the reload pass will be stymied, because it does not know
1437 how to copy a register temporarily into memory.
1439 If the predicate accepts a unary operator, the constraint applies to the
1440 operand.  For example, the MIPS processor at ISA level 3 supports an
1441 instruction which adds two registers in @code{SImode} to produce a
1442 @code{DImode} result, but only if the registers are correctly sign
1443 extended.  This predicate for the input operands accepts a
1444 @code{sign_extend} of an @code{SImode} register.  Write the constraint
1445 to indicate the type of register that is required for the operand of the
1446 @code{sign_extend}.
1447 @end ifset
1449 @node Multi-Alternative
1450 @subsection Multiple Alternative Constraints
1451 @cindex multiple alternative constraints
1453 Sometimes a single instruction has multiple alternative sets of possible
1454 operands.  For example, on the 68000, a logical-or instruction can combine
1455 register or an immediate value into memory, or it can combine any kind of
1456 operand into a register; but it cannot combine one memory location into
1457 another.
1459 These constraints are represented as multiple alternatives.  An alternative
1460 can be described by a series of letters for each operand.  The overall
1461 constraint for an operand is made from the letters for this operand
1462 from the first alternative, a comma, the letters for this operand from
1463 the second alternative, a comma, and so on until the last alternative.
1464 @ifset INTERNALS
1465 Here is how it is done for fullword logical-or on the 68000:
1467 @smallexample
1468 (define_insn "iorsi3"
1469   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=m,d")
1470         (ior:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "%0,0")
1471                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dKs,dmKs")))]
1472   @dots{})
1473 @end smallexample
1475 The first alternative has @samp{m} (memory) for operand 0, @samp{0} for
1476 operand 1 (meaning it must match operand 0), and @samp{dKs} for operand
1477 2.  The second alternative has @samp{d} (data register) for operand 0,
1478 @samp{0} for operand 1, and @samp{dmKs} for operand 2.  The @samp{=} and
1479 @samp{%} in the constraints apply to all the alternatives; their
1480 meaning is explained in the next section (@pxref{Class Preferences}).
1481 @end ifset
1483 @c FIXME Is this ? and ! stuff of use in asm()?  If not, hide unless INTERNAL
1484 If all the operands fit any one alternative, the instruction is valid.
1485 Otherwise, for each alternative, the compiler counts how many instructions
1486 must be added to copy the operands so that that alternative applies.
1487 The alternative requiring the least copying is chosen.  If two alternatives
1488 need the same amount of copying, the one that comes first is chosen.
1489 These choices can be altered with the @samp{?} and @samp{!} characters:
1491 @table @code
1492 @cindex @samp{?} in constraint
1493 @cindex question mark
1494 @item ?
1495 Disparage slightly the alternative that the @samp{?} appears in,
1496 as a choice when no alternative applies exactly.  The compiler regards
1497 this alternative as one unit more costly for each @samp{?} that appears
1498 in it.
1500 @cindex @samp{!} in constraint
1501 @cindex exclamation point
1502 @item !
1503 Disparage severely the alternative that the @samp{!} appears in.
1504 This alternative can still be used if it fits without reloading,
1505 but if reloading is needed, some other alternative will be used.
1506 @end table
1508 @ifset INTERNALS
1509 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
1510 the appearance of the assembler code is determined mostly by which
1511 alternative was matched.  When this is so, the C code for writing the
1512 assembler code can use the variable @code{which_alternative}, which is
1513 the ordinal number of the alternative that was actually satisfied (0 for
1514 the first, 1 for the second alternative, etc.).  @xref{Output Statement}.
1515 @end ifset
1517 @ifset INTERNALS
1518 @node Class Preferences
1519 @subsection Register Class Preferences
1520 @cindex class preference constraints
1521 @cindex register class preference constraints
1523 @cindex voting between constraint alternatives
1524 The operand constraints have another function: they enable the compiler
1525 to decide which kind of hardware register a pseudo register is best
1526 allocated to.  The compiler examines the constraints that apply to the
1527 insns that use the pseudo register, looking for the machine-dependent
1528 letters such as @samp{d} and @samp{a} that specify classes of registers.
1529 The pseudo register is put in whichever class gets the most ``votes''.
1530 The constraint letters @samp{g} and @samp{r} also vote: they vote in
1531 favor of a general register.  The machine description says which registers
1532 are considered general.
1534 Of course, on some machines all registers are equivalent, and no register
1535 classes are defined.  Then none of this complexity is relevant.
1536 @end ifset
1538 @node Modifiers
1539 @subsection Constraint Modifier Characters
1540 @cindex modifiers in constraints
1541 @cindex constraint modifier characters
1543 @c prevent bad page break with this line
1544 Here are constraint modifier characters.
1546 @table @samp
1547 @cindex @samp{=} in constraint
1548 @item =
1549 Means that this operand is write-only for this instruction: the previous
1550 value is discarded and replaced by output data.
1552 @cindex @samp{+} in constraint
1553 @item +
1554 Means that this operand is both read and written by the instruction.
1556 When the compiler fixes up the operands to satisfy the constraints,
1557 it needs to know which operands are inputs to the instruction and
1558 which are outputs from it.  @samp{=} identifies an output; @samp{+}
1559 identifies an operand that is both input and output; all other operands
1560 are assumed to be input only.
1562 If you specify @samp{=} or @samp{+} in a constraint, you put it in the
1563 first character of the constraint string.
1565 @cindex @samp{&} in constraint
1566 @cindex earlyclobber operand
1567 @item &
1568 Means (in a particular alternative) that this operand is an
1569 @dfn{earlyclobber} operand, which is modified before the instruction is
1570 finished using the input operands.  Therefore, this operand may not lie
1571 in a register that is used as an input operand or as part of any memory
1572 address.
1574 @samp{&} applies only to the alternative in which it is written.  In
1575 constraints with multiple alternatives, sometimes one alternative
1576 requires @samp{&} while others do not.  See, for example, the
1577 @samp{movdf} insn of the 68000.
1579 An input operand can be tied to an earlyclobber operand if its only
1580 use as an input occurs before the early result is written.  Adding
1581 alternatives of this form often allows GCC to produce better code
1582 when only some of the inputs can be affected by the earlyclobber.
1583 See, for example, the @samp{mulsi3} insn of the ARM@.
1585 @samp{&} does not obviate the need to write @samp{=}.
1587 @cindex @samp{%} in constraint
1588 @item %
1589 Declares the instruction to be commutative for this operand and the
1590 following operand.  This means that the compiler may interchange the
1591 two operands if that is the cheapest way to make all operands fit the
1592 constraints.
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/constraints.md}
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 wa
2073 Any VSX register
2075 @item wd
2076 VSX vector register to hold vector double data
2078 @item wf
2079 VSX vector register to hold vector float data
2081 @item wg
2082 If @option{-mmfpgpr} was used, a floating point register
2084 @item wl
2085 If the LFIWAX instruction is enabled, a floating point register
2087 @item wm
2088 If direct moves are enabled, a VSX register.
2090 @item wn
2091 No register.
2093 @item wr
2094 General purpose register if 64-bit mode is used
2096 @item ws
2097 VSX vector register to hold scalar float data
2099 @item wt
2100 VSX vector register to hold 128 bit integer
2102 @item wx
2103 If the STFIWX instruction is enabled, a floating point register
2105 @item wz
2106 If the LFIWZX instruction is enabled, a floating point register
2108 @item wQ
2109 A memory address that will work with the @code{lq} and @code{stq}
2110 instructions.
2112 @item h
2113 @samp{MQ}, @samp{CTR}, or @samp{LINK} register
2115 @item q
2116 @samp{MQ} register
2118 @item c
2119 @samp{CTR} register
2121 @item l
2122 @samp{LINK} register
2124 @item x
2125 @samp{CR} register (condition register) number 0
2127 @item y
2128 @samp{CR} register (condition register)
2130 @item z
2131 @samp{XER[CA]} carry bit (part of the XER register)
2133 @item I
2134 Signed 16-bit constant
2136 @item J
2137 Unsigned 16-bit constant shifted left 16 bits (use @samp{L} instead for
2138 @code{SImode} constants)
2140 @item K
2141 Unsigned 16-bit constant
2143 @item L
2144 Signed 16-bit constant shifted left 16 bits
2146 @item M
2147 Constant larger than 31
2149 @item N
2150 Exact power of 2
2152 @item O
2153 Zero
2155 @item P
2156 Constant whose negation is a signed 16-bit constant
2158 @item G
2159 Floating point constant that can be loaded into a register with one
2160 instruction per word
2162 @item H
2163 Integer/Floating point constant that can be loaded into a register using
2164 three instructions
2166 @item m
2167 Memory operand.
2168 Normally, @code{m} does not allow addresses that update the base register.
2169 If @samp{<} or @samp{>} constraint is also used, they are allowed and
2170 therefore on PowerPC targets in that case it is only safe
2171 to use @samp{m<>} in an @code{asm} statement if that @code{asm} statement
2172 accesses the operand exactly once.  The @code{asm} statement must also
2173 use @samp{%U@var{<opno>}} as a placeholder for the ``update'' flag in the
2174 corresponding load or store instruction.  For example:
2176 @smallexample
2177 asm ("st%U0 %1,%0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
2178 @end smallexample
2180 is correct but:
2182 @smallexample
2183 asm ("st %1,%0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
2184 @end smallexample
2186 is not.
2188 @item es
2189 A ``stable'' memory operand; that is, one which does not include any
2190 automodification of the base register.  This used to be useful when
2191 @samp{m} allowed automodification of the base register, but as those are now only
2192 allowed when @samp{<} or @samp{>} is used, @samp{es} is basically the same
2193 as @samp{m} without @samp{<} and @samp{>}.
2195 @item Q
2196 Memory operand that is an offset from a register (it is usually better
2197 to use @samp{m} or @samp{es} in @code{asm} statements)
2199 @item Z
2200 Memory operand that is an indexed or indirect from a register (it is
2201 usually better to use @samp{m} or @samp{es} in @code{asm} statements)
2203 @item R
2204 AIX TOC entry
2206 @item a
2207 Address operand that is an indexed or indirect from a register (@samp{p} is
2208 preferable for @code{asm} statements)
2210 @item S
2211 Constant suitable as a 64-bit mask operand
2213 @item T
2214 Constant suitable as a 32-bit mask operand
2216 @item U
2217 System V Release 4 small data area reference
2219 @item t
2220 AND masks that can be performed by two rldic@{l, r@} instructions
2222 @item W
2223 Vector constant that does not require memory
2225 @item j
2226 Vector constant that is all zeros.
2228 @end table
2230 @item Intel 386---@file{config/i386/constraints.md}
2231 @table @code
2232 @item R
2233 Legacy register---the eight integer registers available on all
2234 i386 processors (@code{a}, @code{b}, @code{c}, @code{d},
2235 @code{si}, @code{di}, @code{bp}, @code{sp}).
2237 @item q
2238 Any register accessible as @code{@var{r}l}.  In 32-bit mode, @code{a},
2239 @code{b}, @code{c}, and @code{d}; in 64-bit mode, any integer register.
2241 @item Q
2242 Any register accessible as @code{@var{r}h}: @code{a}, @code{b},
2243 @code{c}, and @code{d}.
2245 @ifset INTERNALS
2246 @item l
2247 Any register that can be used as the index in a base+index memory
2248 access: that is, any general register except the stack pointer.
2249 @end ifset
2251 @item a
2252 The @code{a} register.
2254 @item b
2255 The @code{b} register.
2257 @item c
2258 The @code{c} register.
2260 @item d
2261 The @code{d} register.
2263 @item S
2264 The @code{si} register.
2266 @item D
2267 The @code{di} register.
2269 @item A
2270 The @code{a} and @code{d} registers.  This class is used for instructions
2271 that return double word results in the @code{ax:dx} register pair.  Single
2272 word values will be allocated either in @code{ax} or @code{dx}.
2273 For example on i386 the following implements @code{rdtsc}:
2275 @smallexample
2276 unsigned long long rdtsc (void)
2278   unsigned long long tick;
2279   __asm__ __volatile__("rdtsc":"=A"(tick));
2280   return tick;
2282 @end smallexample
2284 This is not correct on x86_64 as it would allocate tick in either @code{ax}
2285 or @code{dx}.  You have to use the following variant instead:
2287 @smallexample
2288 unsigned long long rdtsc (void)
2290   unsigned int tickl, tickh;
2291   __asm__ __volatile__("rdtsc":"=a"(tickl),"=d"(tickh));
2292   return ((unsigned long long)tickh << 32)|tickl;
2294 @end smallexample
2297 @item f
2298 Any 80387 floating-point (stack) register.
2300 @item t
2301 Top of 80387 floating-point stack (@code{%st(0)}).
2303 @item u
2304 Second from top of 80387 floating-point stack (@code{%st(1)}).
2306 @item y
2307 Any MMX register.
2309 @item x
2310 Any SSE register.
2312 @item Yz
2313 First SSE register (@code{%xmm0}).
2315 @ifset INTERNALS
2316 @item Y2
2317 Any SSE register, when SSE2 is enabled.
2319 @item Yi
2320 Any SSE register, when SSE2 and inter-unit moves are enabled.
2322 @item Ym
2323 Any MMX register, when inter-unit moves are enabled.
2324 @end ifset
2326 @item I
2327 Integer constant in the range 0 @dots{} 31, for 32-bit shifts.
2329 @item J
2330 Integer constant in the range 0 @dots{} 63, for 64-bit shifts.
2332 @item K
2333 Signed 8-bit integer constant.
2335 @item L
2336 @code{0xFF} or @code{0xFFFF}, for andsi as a zero-extending move.
2338 @item M
2339 0, 1, 2, or 3 (shifts for the @code{lea} instruction).
2341 @item N
2342 Unsigned 8-bit integer constant (for @code{in} and @code{out}
2343 instructions).
2345 @ifset INTERNALS
2346 @item O
2347 Integer constant in the range 0 @dots{} 127, for 128-bit shifts.
2348 @end ifset
2350 @item G
2351 Standard 80387 floating point constant.
2353 @item C
2354 Standard SSE floating point constant.
2356 @item e
2357 32-bit signed integer constant, or a symbolic reference known
2358 to fit that range (for immediate operands in sign-extending x86-64
2359 instructions).
2361 @item Z
2362 32-bit unsigned integer constant, or a symbolic reference known
2363 to fit that range (for immediate operands in zero-extending x86-64
2364 instructions).
2366 @end table
2368 @item Intel IA-64---@file{config/ia64/ia64.h}
2369 @table @code
2370 @item a
2371 General register @code{r0} to @code{r3} for @code{addl} instruction
2373 @item b
2374 Branch register
2376 @item c
2377 Predicate register (@samp{c} as in ``conditional'')
2379 @item d
2380 Application register residing in M-unit
2382 @item e
2383 Application register residing in I-unit
2385 @item f
2386 Floating-point register
2388 @item m
2389 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>},
2390 the operand can have postincrement and postdecrement which
2391 require printing with @samp{%Pn} on IA-64.
2393 @item G
2394 Floating-point constant 0.0 or 1.0
2396 @item I
2397 14-bit signed integer constant
2399 @item J
2400 22-bit signed integer constant
2402 @item K
2403 8-bit signed integer constant for logical instructions
2405 @item L
2406 8-bit adjusted signed integer constant for compare pseudo-ops
2408 @item M
2409 6-bit unsigned integer constant for shift counts
2411 @item N
2412 9-bit signed integer constant for load and store postincrements
2414 @item O
2415 The constant zero
2417 @item P
2418 0 or @minus{}1 for @code{dep} instruction
2420 @item Q
2421 Non-volatile memory for floating-point loads and stores
2423 @item R
2424 Integer constant in the range 1 to 4 for @code{shladd} instruction
2426 @item S
2427 Memory operand except postincrement and postdecrement.  This is
2428 now roughly the same as @samp{m} when not used together with @samp{<}
2429 or @samp{>}.
2430 @end table
2432 @item FRV---@file{config/frv/frv.h}
2433 @table @code
2434 @item a
2435 Register in the class @code{ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2437 @item b
2438 Register in the class @code{EVEN_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2440 @item c
2441 Register in the class @code{CC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3} and
2442 @code{icc0} to @code{icc3}).
2444 @item d
2445 Register in the class @code{GPR_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2447 @item e
2448 Register in the class @code{EVEN_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2449 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2450 mode larger than 4 bytes.
2452 @item f
2453 Register in the class @code{FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2455 @item h
2456 Register in the class @code{FEVEN_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2457 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2458 mode larger than 4 bytes.
2460 @item l
2461 Register in the class @code{LR_REG} (the @code{lr} register).
2463 @item q
2464 Register in the class @code{QUAD_REGS} (@code{gr2} to @code{gr63}).
2465 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2466 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2468 @item t
2469 Register in the class @code{ICC_REGS} (@code{icc0} to @code{icc3}).
2471 @item u
2472 Register in the class @code{FCC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3}).
2474 @item v
2475 Register in the class @code{ICR_REGS} (@code{cc4} to @code{cc7}).
2477 @item w
2478 Register in the class @code{FCR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc3}).
2480 @item x
2481 Register in the class @code{QUAD_FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2482 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2483 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2485 @item z
2486 Register in the class @code{SPR_REGS} (@code{lcr} and @code{lr}).
2488 @item A
2489 Register in the class @code{QUAD_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2491 @item B
2492 Register in the class @code{ACCG_REGS} (@code{accg0} to @code{accg7}).
2494 @item C
2495 Register in the class @code{CR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc7}).
2497 @item G
2498 Floating point constant zero
2500 @item I
2501 6-bit signed integer constant
2503 @item J
2504 10-bit signed integer constant
2506 @item L
2507 16-bit signed integer constant
2509 @item M
2510 16-bit unsigned integer constant
2512 @item N
2513 12-bit signed integer constant that is negative---i.e.@: in the
2514 range of @minus{}2048 to @minus{}1
2516 @item O
2517 Constant zero
2519 @item P
2520 12-bit signed integer constant that is greater than zero---i.e.@: in the
2521 range of 1 to 2047.
2523 @end table
2525 @item Blackfin family---@file{config/bfin/constraints.md}
2526 @table @code
2527 @item a
2528 P register
2530 @item d
2531 D register
2533 @item z
2534 A call clobbered P register.
2536 @item q@var{n}
2537 A single register.  If @var{n} is in the range 0 to 7, the corresponding D
2538 register.  If it is @code{A}, then the register P0.
2540 @item D
2541 Even-numbered D register
2543 @item W
2544 Odd-numbered D register
2546 @item e
2547 Accumulator register.
2549 @item A
2550 Even-numbered accumulator register.
2552 @item B
2553 Odd-numbered accumulator register.
2555 @item b
2556 I register
2558 @item v
2559 B register
2561 @item f
2562 M register
2564 @item c
2565 Registers used for circular buffering, i.e. I, B, or L registers.
2567 @item C
2568 The CC register.
2570 @item t
2571 LT0 or LT1.
2573 @item k
2574 LC0 or LC1.
2576 @item u
2577 LB0 or LB1.
2579 @item x
2580 Any D, P, B, M, I or L register.
2582 @item y
2583 Additional registers typically used only in prologues and epilogues: RETS,
2584 RETN, RETI, RETX, RETE, ASTAT, SEQSTAT and USP.
2586 @item w
2587 Any register except accumulators or CC.
2589 @item Ksh
2590 Signed 16 bit integer (in the range @minus{}32768 to 32767)
2592 @item Kuh
2593 Unsigned 16 bit integer (in the range 0 to 65535)
2595 @item Ks7
2596 Signed 7 bit integer (in the range @minus{}64 to 63)
2598 @item Ku7
2599 Unsigned 7 bit integer (in the range 0 to 127)
2601 @item Ku5
2602 Unsigned 5 bit integer (in the range 0 to 31)
2604 @item Ks4
2605 Signed 4 bit integer (in the range @minus{}8 to 7)
2607 @item Ks3
2608 Signed 3 bit integer (in the range @minus{}3 to 4)
2610 @item Ku3
2611 Unsigned 3 bit integer (in the range 0 to 7)
2613 @item P@var{n}
2614 Constant @var{n}, where @var{n} is a single-digit constant in the range 0 to 4.
2616 @item PA
2617 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2618 use with either accumulator.
2620 @item PB
2621 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2622 use only with accumulator A1.
2624 @item M1
2625 Constant 255.
2627 @item M2
2628 Constant 65535.
2630 @item J
2631 An integer constant with exactly a single bit set.
2633 @item L
2634 An integer constant with all bits set except exactly one.
2636 @item H
2638 @item Q
2639 Any SYMBOL_REF.
2640 @end table
2642 @item M32C---@file{config/m32c/m32c.c}
2643 @table @code
2644 @item Rsp
2645 @itemx Rfb
2646 @itemx Rsb
2647 @samp{$sp}, @samp{$fb}, @samp{$sb}.
2649 @item Rcr
2650 Any control register, when they're 16 bits wide (nothing if control
2651 registers are 24 bits wide)
2653 @item Rcl
2654 Any control register, when they're 24 bits wide.
2656 @item R0w
2657 @itemx R1w
2658 @itemx R2w
2659 @itemx R3w
2660 $r0, $r1, $r2, $r3.
2662 @item R02
2663 $r0 or $r2, or $r2r0 for 32 bit values.
2665 @item R13
2666 $r1 or $r3, or $r3r1 for 32 bit values.
2668 @item Rdi
2669 A register that can hold a 64 bit value.
2671 @item Rhl
2672 $r0 or $r1 (registers with addressable high/low bytes)
2674 @item R23
2675 $r2 or $r3
2677 @item Raa
2678 Address registers
2680 @item Raw
2681 Address registers when they're 16 bits wide.
2683 @item Ral
2684 Address registers when they're 24 bits wide.
2686 @item Rqi
2687 Registers that can hold QI values.
2689 @item Rad
2690 Registers that can be used with displacements ($a0, $a1, $sb).
2692 @item Rsi
2693 Registers that can hold 32 bit values.
2695 @item Rhi
2696 Registers that can hold 16 bit values.
2698 @item Rhc
2699 Registers chat can hold 16 bit values, including all control
2700 registers.
2702 @item Rra
2703 $r0 through R1, plus $a0 and $a1.
2705 @item Rfl
2706 The flags register.
2708 @item Rmm
2709 The memory-based pseudo-registers $mem0 through $mem15.
2711 @item Rpi
2712 Registers that can hold pointers (16 bit registers for r8c, m16c; 24
2713 bit registers for m32cm, m32c).
2715 @item Rpa
2716 Matches multiple registers in a PARALLEL to form a larger register.
2717 Used to match function return values.
2719 @item Is3
2720 @minus{}8 @dots{} 7
2722 @item IS1
2723 @minus{}128 @dots{} 127
2725 @item IS2
2726 @minus{}32768 @dots{} 32767
2728 @item IU2
2729 0 @dots{} 65535
2731 @item In4
2732 @minus{}8 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 8
2734 @item In5
2735 @minus{}16 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 16
2737 @item In6
2738 @minus{}32 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 32
2740 @item IM2
2741 @minus{}65536 @dots{} @minus{}1
2743 @item Ilb
2744 An 8 bit value with exactly one bit set.
2746 @item Ilw
2747 A 16 bit value with exactly one bit set.
2749 @item Sd
2750 The common src/dest memory addressing modes.
2752 @item Sa
2753 Memory addressed using $a0 or $a1.
2755 @item Si
2756 Memory addressed with immediate addresses.
2758 @item Ss
2759 Memory addressed using the stack pointer ($sp).
2761 @item Sf
2762 Memory addressed using the frame base register ($fb).
2764 @item Ss
2765 Memory addressed using the small base register ($sb).
2767 @item S1
2768 $r1h
2769 @end table
2771 @item MeP---@file{config/mep/constraints.md}
2772 @table @code
2774 @item a
2775 The $sp register.
2777 @item b
2778 The $tp register.
2780 @item c
2781 Any control register.
2783 @item d
2784 Either the $hi or the $lo register.
2786 @item em
2787 Coprocessor registers that can be directly loaded ($c0-$c15).
2789 @item ex
2790 Coprocessor registers that can be moved to each other.
2792 @item er
2793 Coprocessor registers that can be moved to core registers.
2795 @item h
2796 The $hi register.
2798 @item j
2799 The $rpc register.
2801 @item l
2802 The $lo register.
2804 @item t
2805 Registers which can be used in $tp-relative addressing.
2807 @item v
2808 The $gp register.
2810 @item x
2811 The coprocessor registers.
2813 @item y
2814 The coprocessor control registers.
2816 @item z
2817 The $0 register.
2819 @item A
2820 User-defined register set A.
2822 @item B
2823 User-defined register set B.
2825 @item C
2826 User-defined register set C.
2828 @item D
2829 User-defined register set D.
2831 @item I
2832 Offsets for $gp-rel addressing.
2834 @item J
2835 Constants that can be used directly with boolean insns.
2837 @item K
2838 Constants that can be moved directly to registers.
2840 @item L
2841 Small constants that can be added to registers.
2843 @item M
2844 Long shift counts.
2846 @item N
2847 Small constants that can be compared to registers.
2849 @item O
2850 Constants that can be loaded into the top half of registers.
2852 @item S
2853 Signed 8-bit immediates.
2855 @item T
2856 Symbols encoded for $tp-rel or $gp-rel addressing.
2858 @item U
2859 Non-constant addresses for loading/saving coprocessor registers.
2861 @item W
2862 The top half of a symbol's value.
2864 @item Y
2865 A register indirect address without offset.
2867 @item Z
2868 Symbolic references to the control bus.
2870 @end table
2872 @item MicroBlaze---@file{config/microblaze/constraints.md}
2873 @table @code
2874 @item d
2875 A general register (@code{r0} to @code{r31}).
2877 @item z
2878 A status register (@code{rmsr}, @code{$fcc1} to @code{$fcc7}).
2880 @end table
2882 @item MIPS---@file{config/mips/constraints.md}
2883 @table @code
2884 @item d
2885 An address register.  This is equivalent to @code{r} unless
2886 generating MIPS16 code.
2888 @item f
2889 A floating-point register (if available).
2891 @item h
2892 Formerly the @code{hi} register.  This constraint is no longer supported.
2894 @item l
2895 The @code{lo} register.  Use this register to store values that are
2896 no bigger than a word.
2898 @item x
2899 The concatenated @code{hi} and @code{lo} registers.  Use this register
2900 to store doubleword values.
2902 @item c
2903 A register suitable for use in an indirect jump.  This will always be
2904 @code{$25} for @option{-mabicalls}.
2906 @item v
2907 Register @code{$3}.  Do not use this constraint in new code;
2908 it is retained only for compatibility with glibc.
2910 @item y
2911 Equivalent to @code{r}; retained for backwards compatibility.
2913 @item z
2914 A floating-point condition code register.
2916 @item I
2917 A signed 16-bit constant (for arithmetic instructions).
2919 @item J
2920 Integer zero.
2922 @item K
2923 An unsigned 16-bit constant (for logic instructions).
2925 @item L
2926 A signed 32-bit constant in which the lower 16 bits are zero.
2927 Such constants can be loaded using @code{lui}.
2929 @item M
2930 A constant that cannot be loaded using @code{lui}, @code{addiu}
2931 or @code{ori}.
2933 @item N
2934 A constant in the range @minus{}65535 to @minus{}1 (inclusive).
2936 @item O
2937 A signed 15-bit constant.
2939 @item P
2940 A constant in the range 1 to 65535 (inclusive).
2942 @item G
2943 Floating-point zero.
2945 @item R
2946 An address that can be used in a non-macro load or store.
2948 @item ZC
2949 When compiling microMIPS code, this constraint matches a memory operand
2950 whose address is formed from a base register and a 12-bit offset.  These
2951 operands can be used for microMIPS instructions such as @code{ll} and
2952 @code{sc}.  When not compiling for microMIPS code, @code{ZC} is
2953 equivalent to @code{R}.
2955 @item ZD
2956 When compiling microMIPS code, this constraint matches an address operand
2957 that is formed from a base register and a 12-bit offset.  These operands
2958 can be used for microMIPS instructions such as @code{prefetch}.  When
2959 not compiling for microMIPS code, @code{ZD} is equivalent to @code{p}.
2960 @end table
2962 @item Motorola 680x0---@file{config/m68k/constraints.md}
2963 @table @code
2964 @item a
2965 Address register
2967 @item d
2968 Data register
2970 @item f
2971 68881 floating-point register, if available
2973 @item I
2974 Integer in the range 1 to 8
2976 @item J
2977 16-bit signed number
2979 @item K
2980 Signed number whose magnitude is greater than 0x80
2982 @item L
2983 Integer in the range @minus{}8 to @minus{}1
2985 @item M
2986 Signed number whose magnitude is greater than 0x100
2988 @item N
2989 Range 24 to 31, rotatert:SI 8 to 1 expressed as rotate
2991 @item O
2992 16 (for rotate using swap)
2994 @item P
2995 Range 8 to 15, rotatert:HI 8 to 1 expressed as rotate
2997 @item R
2998 Numbers that mov3q can handle
3000 @item G
3001 Floating point constant that is not a 68881 constant
3003 @item S
3004 Operands that satisfy 'm' when -mpcrel is in effect
3006 @item T
3007 Operands that satisfy 's' when -mpcrel is not in effect
3009 @item Q
3010 Address register indirect addressing mode
3012 @item U
3013 Register offset addressing
3015 @item W
3016 const_call_operand
3018 @item Cs
3019 symbol_ref or const
3021 @item Ci
3022 const_int
3024 @item C0
3025 const_int 0
3027 @item Cj
3028 Range of signed numbers that don't fit in 16 bits
3030 @item Cmvq
3031 Integers valid for mvq
3033 @item Capsw
3034 Integers valid for a moveq followed by a swap
3036 @item Cmvz
3037 Integers valid for mvz
3039 @item Cmvs
3040 Integers valid for mvs
3042 @item Ap
3043 push_operand
3045 @item Ac
3046 Non-register operands allowed in clr
3048 @end table
3050 @item Moxie---@file{config/moxie/constraints.md}
3051 @table @code
3052 @item A
3053 An absolute address
3055 @item B
3056 An offset address
3058 @item W
3059 A register indirect memory operand
3061 @item I
3062 A constant in the range of 0 to 255.
3064 @item N
3065 A constant in the range of 0 to @minus{}255.
3067 @end table
3069 @item PDP-11---@file{config/pdp11/constraints.md}
3070 @table @code
3071 @item a
3072 Floating point registers AC0 through AC3.  These can be loaded from/to
3073 memory with a single instruction.
3075 @item d
3076 Odd numbered general registers (R1, R3, R5).  These are used for
3077 16-bit multiply operations.
3079 @item f
3080 Any of the floating point registers (AC0 through AC5).
3082 @item G
3083 Floating point constant 0.
3085 @item I
3086 An integer constant that fits in 16 bits.
3088 @item J
3089 An integer constant whose low order 16 bits are zero.
3091 @item K
3092 An integer constant that does not meet the constraints for codes
3093 @samp{I} or @samp{J}.
3095 @item L
3096 The integer constant 1.
3098 @item M
3099 The integer constant @minus{}1.
3101 @item N
3102 The integer constant 0.
3104 @item O
3105 Integer constants @minus{}4 through @minus{}1 and 1 through 4; shifts by these
3106 amounts are handled as multiple single-bit shifts rather than a single
3107 variable-length shift.
3109 @item Q
3110 A memory reference which requires an additional word (address or
3111 offset) after the opcode.
3113 @item R
3114 A memory reference that is encoded within the opcode.
3116 @end table
3118 @item RL78---@file{config/rl78/constraints.md}
3119 @table @code
3121 @item Int3
3122 An integer constant in the range 1 @dots{} 7.
3123 @item Int8
3124 An integer constant in the range 0 @dots{} 255.
3125 @item J
3126 An integer constant in the range @minus{}255 @dots{} 0
3127 @item K
3128 The integer constant 1.
3129 @item L
3130 The integer constant -1.
3131 @item M
3132 The integer constant 0.
3133 @item N
3134 The integer constant 2.
3135 @item O
3136 The integer constant -2.
3137 @item P
3138 An integer constant in the range 1 @dots{} 15.
3139 @item Qbi
3140 The built-in compare types--eq, ne, gtu, ltu, geu, and leu.
3141 @item Qsc
3142 The synthetic compare types--gt, lt, ge, and le.
3143 @item Wab
3144 A memory reference with an absolute address.
3145 @item Wbc
3146 A memory reference using @code{BC} as a base register, with an optional offset.
3147 @item Wca
3148 A memory reference using @code{AX}, @code{BC}, @code{DE}, or @code{HL} for the address, for calls.
3149 @item Wcv
3150 A memory reference using any 16-bit register pair for the address, for calls.
3151 @item Wd2
3152 A memory reference using @code{DE} as a base register, with an optional offset.
3153 @item Wde
3154 A memory reference using @code{DE} as a base register, without any offset.
3155 @item Wfr
3156 Any memory reference to an address in the far address space.
3157 @item Wh1
3158 A memory reference using @code{HL} as a base register, with an optional one-byte offset.
3159 @item Whb
3160 A memory reference using @code{HL} as a base register, with @code{B} or @code{C} as the index register.
3161 @item Whl
3162 A memory reference using @code{HL} as a base register, without any offset.
3163 @item Ws1
3164 A memory reference using @code{SP} as a base register, with an optional one-byte offset.
3165 @item Y
3166 Any memory reference to an address in the near address space.
3167 @item A
3168 The @code{AX} register.
3169 @item B
3170 The @code{BC} register.
3171 @item D
3172 The @code{DE} register.
3173 @item R
3174 @code{A} through @code{L} registers.
3175 @item S
3176 The @code{SP} register.
3177 @item T
3178 The @code{HL} register.
3179 @item Z08W
3180 The 16-bit @code{R8} register.
3181 @item Z10W
3182 The 16-bit @code{R10} register.
3183 @item Zint
3184 The registers reserved for interrupts (@code{R24} to @code{R31}).
3185 @item a
3186 The @code{A} register.
3187 @item b
3188 The @code{B} register.
3189 @item c
3190 The @code{C} register.
3191 @item d
3192 The @code{D} register.
3193 @item e
3194 The @code{E} register.
3195 @item h
3196 The @code{H} register.
3197 @item l
3198 The @code{L} register.
3199 @item v
3200 The virtual registers.
3201 @item w
3202 The @code{PSW} register.
3203 @item x
3204 The @code{X} register.
3206 @end table
3208 @item RX---@file{config/rx/constraints.md}
3209 @table @code
3210 @item Q
3211 An address which does not involve register indirect addressing or
3212 pre/post increment/decrement addressing.
3214 @item Symbol
3215 A symbol reference.
3217 @item Int08
3218 A constant in the range @minus{}256 to 255, inclusive.
3220 @item Sint08
3221 A constant in the range @minus{}128 to 127, inclusive.
3223 @item Sint16
3224 A constant in the range @minus{}32768 to 32767, inclusive.
3226 @item Sint24
3227 A constant in the range @minus{}8388608 to 8388607, inclusive.
3229 @item Uint04
3230 A constant in the range 0 to 15, inclusive.
3232 @end table
3234 @need 1000
3235 @item SPARC---@file{config/sparc/sparc.h}
3236 @table @code
3237 @item f
3238 Floating-point register on the SPARC-V8 architecture and
3239 lower floating-point register on the SPARC-V9 architecture.
3241 @item e
3242 Floating-point register.  It is equivalent to @samp{f} on the
3243 SPARC-V8 architecture and contains both lower and upper
3244 floating-point registers on the SPARC-V9 architecture.
3246 @item c
3247 Floating-point condition code register.
3249 @item d
3250 Lower floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9
3251 architecture when the Visual Instruction Set is available.
3253 @item b
3254 Floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9 architecture
3255 when the Visual Instruction Set is available.
3257 @item h
3258 64-bit global or out register for the SPARC-V8+ architecture.
3260 @item C
3261 The constant all-ones, for floating-point.
3263 @item A
3264 Signed 5-bit constant
3266 @item D
3267 A vector constant
3269 @item I
3270 Signed 13-bit constant
3272 @item J
3273 Zero
3275 @item K
3276 32-bit constant with the low 12 bits clear (a constant that can be
3277 loaded with the @code{sethi} instruction)
3279 @item L
3280 A constant in the range supported by @code{movcc} instructions (11-bit
3281 signed immediate)
3283 @item M
3284 A constant in the range supported by @code{movrcc} instructions (10-bit
3285 signed immediate)
3287 @item N
3288 Same as @samp{K}, except that it verifies that bits that are not in the
3289 lower 32-bit range are all zero.  Must be used instead of @samp{K} for
3290 modes wider than @code{SImode}
3292 @item O
3293 The constant 4096
3295 @item G
3296 Floating-point zero
3298 @item H
3299 Signed 13-bit constant, sign-extended to 32 or 64 bits
3301 @item P
3302 The constant -1
3304 @item Q
3305 Floating-point constant whose integral representation can
3306 be moved into an integer register using a single sethi
3307 instruction
3309 @item R
3310 Floating-point constant whose integral representation can
3311 be moved into an integer register using a single mov
3312 instruction
3314 @item S
3315 Floating-point constant whose integral representation can
3316 be moved into an integer register using a high/lo_sum
3317 instruction sequence
3319 @item T
3320 Memory address aligned to an 8-byte boundary
3322 @item U
3323 Even register
3325 @item W
3326 Memory address for @samp{e} constraint registers
3328 @item w
3329 Memory address with only a base register
3331 @item Y
3332 Vector zero
3334 @end table
3336 @item SPU---@file{config/spu/spu.h}
3337 @table @code
3338 @item a
3339 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.
3341 @item c
3342 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.
3344 @item d
3345 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 64 bit value.
3347 @item f
3348 An immediate which can be loaded with @code{fsmbi}.
3350 @item A
3351 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3353 @item B
3354 An immediate for most arithmetic instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3356 @item C
3357 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3359 @item D
3360 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 32 bit value.
3362 @item I
3363 A constant in the range [@minus{}64, 63] for shift/rotate instructions.
3365 @item J
3366 An unsigned 7-bit constant for conversion/nop/channel instructions.
3368 @item K
3369 A signed 10-bit constant for most arithmetic instructions.
3371 @item M
3372 A signed 16 bit immediate for @code{stop}.
3374 @item N
3375 An unsigned 16-bit constant for @code{iohl} and @code{fsmbi}.
3377 @item O
3378 An unsigned 7-bit constant whose 3 least significant bits are 0.
3380 @item P
3381 An unsigned 3-bit constant for 16-byte rotates and shifts
3383 @item R
3384 Call operand, reg, for indirect calls
3386 @item S
3387 Call operand, symbol, for relative calls.
3389 @item T
3390 Call operand, const_int, for absolute calls.
3392 @item U
3393 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is sign extended to 128 bit.
3395 @item W
3396 An immediate for shift and rotate instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3398 @item Y
3399 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is sign extended as a 128 bit.
3401 @item Z
3402 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is sign extended to 128 bit.
3404 @end table
3406 @item S/390 and zSeries---@file{config/s390/s390.h}
3407 @table @code
3408 @item a
3409 Address register (general purpose register except r0)
3411 @item c
3412 Condition code register
3414 @item d
3415 Data register (arbitrary general purpose register)
3417 @item f
3418 Floating-point register
3420 @item I
3421 Unsigned 8-bit constant (0--255)
3423 @item J
3424 Unsigned 12-bit constant (0--4095)
3426 @item K
3427 Signed 16-bit constant (@minus{}32768--32767)
3429 @item L
3430 Value appropriate as displacement.
3431 @table @code
3432 @item (0..4095)
3433 for short displacement
3434 @item (@minus{}524288..524287)
3435 for long displacement
3436 @end table
3438 @item M
3439 Constant integer with a value of 0x7fffffff.
3441 @item N
3442 Multiple letter constraint followed by 4 parameter letters.
3443 @table @code
3444 @item 0..9:
3445 number of the part counting from most to least significant
3446 @item H,Q:
3447 mode of the part
3448 @item D,S,H:
3449 mode of the containing operand
3450 @item 0,F:
3451 value of the other parts (F---all bits set)
3452 @end table
3453 The constraint matches if the specified part of a constant
3454 has a value different from its other parts.
3456 @item Q
3457 Memory reference without index register and with short displacement.
3459 @item R
3460 Memory reference with index register and short displacement.
3462 @item S
3463 Memory reference without index register but with long displacement.
3465 @item T
3466 Memory reference with index register and long displacement.
3468 @item U
3469 Pointer with short displacement.
3471 @item W
3472 Pointer with long displacement.
3474 @item Y
3475 Shift count operand.
3477 @end table
3479 @item Score family---@file{config/score/score.h}
3480 @table @code
3481 @item d
3482 Registers from r0 to r32.
3484 @item e
3485 Registers from r0 to r16.
3487 @item t
3488 r8---r11 or r22---r27 registers.
3490 @item h
3491 hi register.
3493 @item l
3494 lo register.
3496 @item x
3497 hi + lo register.
3499 @item q
3500 cnt register.
3502 @item y
3503 lcb register.
3505 @item z
3506 scb register.
3508 @item a
3509 cnt + lcb + scb register.
3511 @item c
3512 cr0---cr15 register.
3514 @item b
3515 cp1 registers.
3517 @item f
3518 cp2 registers.
3520 @item i
3521 cp3 registers.
3523 @item j
3524 cp1 + cp2 + cp3 registers.
3526 @item I
3527 High 16-bit constant (32-bit constant with 16 LSBs zero).
3529 @item J
3530 Unsigned 5 bit integer (in the range 0 to 31).
3532 @item K
3533 Unsigned 16 bit integer (in the range 0 to 65535).
3535 @item L
3536 Signed 16 bit integer (in the range @minus{}32768 to 32767).
3538 @item M
3539 Unsigned 14 bit integer (in the range 0 to 16383).
3541 @item N
3542 Signed 14 bit integer (in the range @minus{}8192 to 8191).
3544 @item Z
3545 Any SYMBOL_REF.
3546 @end table
3548 @item Xstormy16---@file{config/stormy16/stormy16.h}
3549 @table @code
3550 @item a
3551 Register r0.
3553 @item b
3554 Register r1.
3556 @item c
3557 Register r2.
3559 @item d
3560 Register r8.
3562 @item e
3563 Registers r0 through r7.
3565 @item t
3566 Registers r0 and r1.
3568 @item y
3569 The carry register.
3571 @item z
3572 Registers r8 and r9.
3574 @item I
3575 A constant between 0 and 3 inclusive.
3577 @item J
3578 A constant that has exactly one bit set.
3580 @item K
3581 A constant that has exactly one bit clear.
3583 @item L
3584 A constant between 0 and 255 inclusive.
3586 @item M
3587 A constant between @minus{}255 and 0 inclusive.
3589 @item N
3590 A constant between @minus{}3 and 0 inclusive.
3592 @item O
3593 A constant between 1 and 4 inclusive.
3595 @item P
3596 A constant between @minus{}4 and @minus{}1 inclusive.
3598 @item Q
3599 A memory reference that is a stack push.
3601 @item R
3602 A memory reference that is a stack pop.
3604 @item S
3605 A memory reference that refers to a constant address of known value.
3607 @item T
3608 The register indicated by Rx (not implemented yet).
3610 @item U
3611 A constant that is not between 2 and 15 inclusive.
3613 @item Z
3614 The constant 0.
3616 @end table
3618 @item TI C6X family---@file{config/c6x/constraints.md}
3619 @table @code
3620 @item a
3621 Register file A (A0--A31).
3623 @item b
3624 Register file B (B0--B31).
3626 @item A
3627 Predicate registers in register file A (A0--A2 on C64X and
3628 higher, A1 and A2 otherwise).
3630 @item B
3631 Predicate registers in register file B (B0--B2).
3633 @item C
3634 A call-used register in register file B (B0--B9, B16--B31).
3636 @item Da
3637 Register file A, excluding predicate registers (A3--A31,
3638 plus A0 if not C64X or higher).
3640 @item Db
3641 Register file B, excluding predicate registers (B3--B31).
3643 @item Iu4
3644 Integer constant in the range 0 @dots{} 15.
3646 @item Iu5
3647 Integer constant in the range 0 @dots{} 31.
3649 @item In5
3650 Integer constant in the range @minus{}31 @dots{} 0.
3652 @item Is5
3653 Integer constant in the range @minus{}16 @dots{} 15.
3655 @item I5x
3656 Integer constant that can be the operand of an ADDA or a SUBA insn.
3658 @item IuB
3659 Integer constant in the range 0 @dots{} 65535.
3661 @item IsB
3662 Integer constant in the range @minus{}32768 @dots{} 32767.
3664 @item IsC
3665 Integer constant in the range @math{-2^{20}} @dots{} @math{2^{20} - 1}.
3667 @item Jc
3668 Integer constant that is a valid mask for the clr instruction.
3670 @item Js
3671 Integer constant that is a valid mask for the set instruction.
3673 @item Q
3674 Memory location with A base register.
3676 @item R
3677 Memory location with B base register.
3679 @ifset INTERNALS
3680 @item S0
3681 On C64x+ targets, a GP-relative small data reference.
3683 @item S1
3684 Any kind of @code{SYMBOL_REF}, for use in a call address.
3686 @item Si
3687 Any kind of immediate operand, unless it matches the S0 constraint.
3689 @item T
3690 Memory location with B base register, but not using a long offset.
3692 @item W
3693 A memory operand with an address that can't be used in an unaligned access.
3695 @end ifset
3696 @item Z
3697 Register B14 (aka DP).
3699 @end table
3701 @item TILE-Gx---@file{config/tilegx/constraints.md}
3702 @table @code
3703 @item R00
3704 @itemx R01
3705 @itemx R02
3706 @itemx R03
3707 @itemx R04
3708 @itemx R05
3709 @itemx R06
3710 @itemx R07
3711 @itemx R08
3712 @itemx R09
3713 @itemx R10
3714 Each of these represents a register constraint for an individual
3715 register, from r0 to r10.
3717 @item I
3718 Signed 8-bit integer constant.
3720 @item J
3721 Signed 16-bit integer constant.
3723 @item K
3724 Unsigned 16-bit integer constant.
3726 @item L
3727 Integer constant that fits in one signed byte when incremented by one
3728 (@minus{}129 @dots{} 126).
3730 @item m
3731 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>}, the
3732 operand can have postincrement which requires printing with @samp{%In}
3733 and @samp{%in} on TILE-Gx.  For example:
3735 @smallexample
3736 asm ("st_add %I0,%1,%i0" : "=m<>" (*mem) : "r" (val));
3737 @end smallexample
3739 @item M
3740 A bit mask suitable for the BFINS instruction.
3742 @item N
3743 Integer constant that is a byte tiled out eight times.
3745 @item O
3746 The integer zero constant.
3748 @item P
3749 Integer constant that is a sign-extended byte tiled out as four shorts.
3751 @item Q
3752 Integer constant that fits in one signed byte when incremented
3753 (@minus{}129 @dots{} 126), but excluding -1.
3755 @item S
3756 Integer constant that has all 1 bits consecutive and starting at bit 0.
3758 @item T
3759 A 16-bit fragment of a got, tls, or pc-relative reference.
3761 @item U
3762 Memory operand except postincrement.  This is roughly the same as
3763 @samp{m} when not used together with @samp{<} or @samp{>}.
3765 @item W
3766 An 8-element vector constant with identical elements.
3768 @item Y
3769 A 4-element vector constant with identical elements.
3771 @item Z0
3772 The integer constant 0xffffffff.
3774 @item Z1
3775 The integer constant 0xffffffff00000000.
3777 @end table
3779 @item TILEPro---@file{config/tilepro/constraints.md}
3780 @table @code
3781 @item R00
3782 @itemx R01
3783 @itemx R02
3784 @itemx R03
3785 @itemx R04
3786 @itemx R05
3787 @itemx R06
3788 @itemx R07
3789 @itemx R08
3790 @itemx R09
3791 @itemx R10
3792 Each of these represents a register constraint for an individual
3793 register, from r0 to r10.
3795 @item I
3796 Signed 8-bit integer constant.
3798 @item J
3799 Signed 16-bit integer constant.
3801 @item K
3802 Nonzero integer constant with low 16 bits zero.
3804 @item L
3805 Integer constant that fits in one signed byte when incremented by one
3806 (@minus{}129 @dots{} 126).
3808 @item m
3809 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>}, the
3810 operand can have postincrement which requires printing with @samp{%In}
3811 and @samp{%in} on TILEPro.  For example:
3813 @smallexample
3814 asm ("swadd %I0,%1,%i0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
3815 @end smallexample
3817 @item M
3818 A bit mask suitable for the MM instruction.
3820 @item N
3821 Integer constant that is a byte tiled out four times.
3823 @item O
3824 The integer zero constant.
3826 @item P
3827 Integer constant that is a sign-extended byte tiled out as two shorts.
3829 @item Q
3830 Integer constant that fits in one signed byte when incremented
3831 (@minus{}129 @dots{} 126), but excluding -1.
3833 @item T
3834 A symbolic operand, or a 16-bit fragment of a got, tls, or pc-relative
3835 reference.
3837 @item U
3838 Memory operand except postincrement.  This is roughly the same as
3839 @samp{m} when not used together with @samp{<} or @samp{>}.
3841 @item W
3842 A 4-element vector constant with identical elements.
3844 @item Y
3845 A 2-element vector constant with identical elements.
3847 @end table
3849 @item Xtensa---@file{config/xtensa/constraints.md}
3850 @table @code
3851 @item a
3852 General-purpose 32-bit register
3854 @item b
3855 One-bit boolean register
3857 @item A
3858 MAC16 40-bit accumulator register
3860 @item I
3861 Signed 12-bit integer constant, for use in MOVI instructions
3863 @item J
3864 Signed 8-bit integer constant, for use in ADDI instructions
3866 @item K
3867 Integer constant valid for BccI instructions
3869 @item L
3870 Unsigned constant valid for BccUI instructions
3872 @end table
3874 @end table
3876 @ifset INTERNALS
3877 @node Disable Insn Alternatives
3878 @subsection Disable insn alternatives using the @code{enabled} attribute
3879 @cindex enabled
3881 The @code{enabled} insn attribute may be used to disable certain insn
3882 alternatives for machine-specific reasons.  This is useful when adding
3883 new instructions to an existing pattern which are only available for
3884 certain cpu architecture levels as specified with the @code{-march=}
3885 option.
3887 If an insn alternative is disabled, then it will never be used.  The
3888 compiler treats the constraints for the disabled alternative as
3889 unsatisfiable.
3891 In order to make use of the @code{enabled} attribute a back end has to add
3892 in the machine description files:
3894 @enumerate
3895 @item
3896 A definition of the @code{enabled} insn attribute.  The attribute is
3897 defined as usual using the @code{define_attr} command.  This
3898 definition should be based on other insn attributes and/or target flags.
3899 The @code{enabled} attribute is a numeric attribute and should evaluate to
3900 @code{(const_int 1)} for an enabled alternative and to
3901 @code{(const_int 0)} otherwise.
3902 @item
3903 A definition of another insn attribute used to describe for what
3904 reason an insn alternative might be available or
3905 not.  E.g. @code{cpu_facility} as in the example below.
3906 @item
3907 An assignment for the second attribute to each insn definition
3908 combining instructions which are not all available under the same
3909 circumstances.  (Note: It obviously only makes sense for definitions
3910 with more than one alternative.  Otherwise the insn pattern should be
3911 disabled or enabled using the insn condition.)
3912 @end enumerate
3914 E.g. the following two patterns could easily be merged using the @code{enabled}
3915 attribute:
3917 @smallexample
3919 (define_insn "*movdi_old"
3920   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
3921         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d"))]
3922   "!TARGET_NEW"
3923   "lgr %0,%1")
3925 (define_insn "*movdi_new"
3926   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
3927         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
3928   "TARGET_NEW"
3929   "@@
3930    lgr  %0,%1
3931    ldgr %0,%1
3932    lgdr %0,%1")
3934 @end smallexample
3938 @smallexample
3940 (define_insn "*movdi_combined"
3941   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
3942         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
3943   ""
3944   "@@
3945    lgr  %0,%1
3946    ldgr %0,%1
3947    lgdr %0,%1"
3948   [(set_attr "cpu_facility" "*,new,new")])
3950 @end smallexample
3952 with the @code{enabled} attribute defined like this:
3954 @smallexample
3956 (define_attr "cpu_facility" "standard,new" (const_string "standard"))
3958 (define_attr "enabled" ""
3959   (cond [(eq_attr "cpu_facility" "standard") (const_int 1)
3960          (and (eq_attr "cpu_facility" "new")
3961               (ne (symbol_ref "TARGET_NEW") (const_int 0)))
3962          (const_int 1)]
3963         (const_int 0)))
3965 @end smallexample
3967 @end ifset
3969 @ifset INTERNALS
3970 @node Define Constraints
3971 @subsection Defining Machine-Specific Constraints
3972 @cindex defining constraints
3973 @cindex constraints, defining
3975 Machine-specific constraints fall into two categories: register and
3976 non-register constraints.  Within the latter category, constraints
3977 which allow subsets of all possible memory or address operands should
3978 be specially marked, to give @code{reload} more information.
3980 Machine-specific constraints can be given names of arbitrary length,
3981 but they must be entirely composed of letters, digits, underscores
3982 (@samp{_}), and angle brackets (@samp{< >}).  Like C identifiers, they
3983 must begin with a letter or underscore.
3985 In order to avoid ambiguity in operand constraint strings, no
3986 constraint can have a name that begins with any other constraint's
3987 name.  For example, if @code{x} is defined as a constraint name,
3988 @code{xy} may not be, and vice versa.  As a consequence of this rule,
3989 no constraint may begin with one of the generic constraint letters:
3990 @samp{E F V X g i m n o p r s}.
3992 Register constraints correspond directly to register classes.
3993 @xref{Register Classes}.  There is thus not much flexibility in their
3994 definitions.
3996 @deffn {MD Expression} define_register_constraint name regclass docstring
3997 All three arguments are string constants.
3998 @var{name} is the name of the constraint, as it will appear in
3999 @code{match_operand} expressions.  If @var{name} is a multi-letter
4000 constraint its length shall be the same for all constraints starting
4001 with the same letter.  @var{regclass} can be either the
4002 name of the corresponding register class (@pxref{Register Classes}),
4003 or a C expression which evaluates to the appropriate register class.
4004 If it is an expression, it must have no side effects, and it cannot
4005 look at the operand.  The usual use of expressions is to map some
4006 register constraints to @code{NO_REGS} when the register class
4007 is not available on a given subarchitecture.
4009 @var{docstring} is a sentence documenting the meaning of the
4010 constraint.  Docstrings are explained further below.
4011 @end deffn
4013 Non-register constraints are more like predicates: the constraint
4014 definition gives a Boolean expression which indicates whether the
4015 constraint matches.
4017 @deffn {MD Expression} define_constraint name docstring exp
4018 The @var{name} and @var{docstring} arguments are the same as for
4019 @code{define_register_constraint}, but note that the docstring comes
4020 immediately after the name for these expressions.  @var{exp} is an RTL
4021 expression, obeying the same rules as the RTL expressions in predicate
4022 definitions.  @xref{Defining Predicates}, for details.  If it
4023 evaluates true, the constraint matches; if it evaluates false, it
4024 doesn't. Constraint expressions should indicate which RTL codes they
4025 might match, just like predicate expressions.
4027 @code{match_test} C expressions have access to the
4028 following variables:
4030 @table @var
4031 @item op
4032 The RTL object defining the operand.
4033 @item mode
4034 The machine mode of @var{op}.
4035 @item ival
4036 @samp{INTVAL (@var{op})}, if @var{op} is a @code{const_int}.
4037 @item hval
4038 @samp{CONST_DOUBLE_HIGH (@var{op})}, if @var{op} is an integer
4039 @code{const_double}.
4040 @item lval
4041 @samp{CONST_DOUBLE_LOW (@var{op})}, if @var{op} is an integer
4042 @code{const_double}.
4043 @item rval
4044 @samp{CONST_DOUBLE_REAL_VALUE (@var{op})}, if @var{op} is a floating-point
4045 @code{const_double}.
4046 @end table
4048 The @var{*val} variables should only be used once another piece of the
4049 expression has verified that @var{op} is the appropriate kind of RTL
4050 object.
4051 @end deffn
4053 Most non-register constraints should be defined with
4054 @code{define_constraint}.  The remaining two definition expressions
4055 are only appropriate for constraints that should be handled specially
4056 by @code{reload} if they fail to match.
4058 @deffn {MD Expression} define_memory_constraint name docstring exp
4059 Use this expression for constraints that match a subset of all memory
4060 operands: that is, @code{reload} can make them match by converting the
4061 operand to the form @samp{@w{(mem (reg @var{X}))}}, where @var{X} is a
4062 base register (from the register class specified by
4063 @code{BASE_REG_CLASS}, @pxref{Register Classes}).
4065 For example, on the S/390, some instructions do not accept arbitrary
4066 memory references, but only those that do not make use of an index
4067 register.  The constraint letter @samp{Q} is defined to represent a
4068 memory address of this type.  If @samp{Q} is defined with
4069 @code{define_memory_constraint}, a @samp{Q} constraint can handle any
4070 memory operand, because @code{reload} knows it can simply copy the
4071 memory address into a base register if required.  This is analogous to
4072 the way an @samp{o} constraint can handle any memory operand.
4074 The syntax and semantics are otherwise identical to
4075 @code{define_constraint}.
4076 @end deffn
4078 @deffn {MD Expression} define_address_constraint name docstring exp
4079 Use this expression for constraints that match a subset of all address
4080 operands: that is, @code{reload} can make the constraint match by
4081 converting the operand to the form @samp{@w{(reg @var{X})}}, again
4082 with @var{X} a base register.
4084 Constraints defined with @code{define_address_constraint} can only be
4085 used with the @code{address_operand} predicate, or machine-specific
4086 predicates that work the same way.  They are treated analogously to
4087 the generic @samp{p} constraint.
4089 The syntax and semantics are otherwise identical to
4090 @code{define_constraint}.
4091 @end deffn
4093 For historical reasons, names beginning with the letters @samp{G H}
4094 are reserved for constraints that match only @code{const_double}s, and
4095 names beginning with the letters @samp{I J K L M N O P} are reserved
4096 for constraints that match only @code{const_int}s.  This may change in
4097 the future.  For the time being, constraints with these names must be
4098 written in a stylized form, so that @code{genpreds} can tell you did
4099 it correctly:
4101 @smallexample
4102 @group
4103 (define_constraint "[@var{GHIJKLMNOP}]@dots{}"
4104   "@var{doc}@dots{}"
4105   (and (match_code "const_int")  ; @r{@code{const_double} for G/H}
4106        @var{condition}@dots{}))            ; @r{usually a @code{match_test}}
4107 @end group
4108 @end smallexample
4109 @c the semicolons line up in the formatted manual
4111 It is fine to use names beginning with other letters for constraints
4112 that match @code{const_double}s or @code{const_int}s.
4114 Each docstring in a constraint definition should be one or more complete
4115 sentences, marked up in Texinfo format.  @emph{They are currently unused.}
4116 In the future they will be copied into the GCC manual, in @ref{Machine
4117 Constraints}, replacing the hand-maintained tables currently found in
4118 that section.  Also, in the future the compiler may use this to give
4119 more helpful diagnostics when poor choice of @code{asm} constraints
4120 causes a reload failure.
4122 If you put the pseudo-Texinfo directive @samp{@@internal} at the
4123 beginning of a docstring, then (in the future) it will appear only in
4124 the internals manual's version of the machine-specific constraint tables.
4125 Use this for constraints that should not appear in @code{asm} statements.
4127 @node C Constraint Interface
4128 @subsection Testing constraints from C
4129 @cindex testing constraints
4130 @cindex constraints, testing
4132 It is occasionally useful to test a constraint from C code rather than
4133 implicitly via the constraint string in a @code{match_operand}.  The
4134 generated file @file{tm_p.h} declares a few interfaces for working
4135 with machine-specific constraints.  None of these interfaces work with
4136 the generic constraints described in @ref{Simple Constraints}.  This
4137 may change in the future.
4139 @strong{Warning:} @file{tm_p.h} may declare other functions that
4140 operate on constraints, besides the ones documented here.  Do not use
4141 those functions from machine-dependent code.  They exist to implement
4142 the old constraint interface that machine-independent components of
4143 the compiler still expect.  They will change or disappear in the
4144 future.
4146 Some valid constraint names are not valid C identifiers, so there is a
4147 mangling scheme for referring to them from C@.  Constraint names that
4148 do not contain angle brackets or underscores are left unchanged.
4149 Underscores are doubled, each @samp{<} is replaced with @samp{_l}, and
4150 each @samp{>} with @samp{_g}.  Here are some examples:
4152 @c the @c's prevent double blank lines in the printed manual.
4153 @example
4154 @multitable {Original} {Mangled}
4155 @item @strong{Original} @tab @strong{Mangled}  @c
4156 @item @code{x}     @tab @code{x}       @c
4157 @item @code{P42x}  @tab @code{P42x}    @c
4158 @item @code{P4_x}  @tab @code{P4__x}   @c
4159 @item @code{P4>x}  @tab @code{P4_gx}   @c
4160 @item @code{P4>>}  @tab @code{P4_g_g}  @c
4161 @item @code{P4_g>} @tab @code{P4__g_g} @c
4162 @end multitable
4163 @end example
4165 Throughout this section, the variable @var{c} is either a constraint
4166 in the abstract sense, or a constant from @code{enum constraint_num};
4167 the variable @var{m} is a mangled constraint name (usually as part of
4168 a larger identifier).
4170 @deftp Enum constraint_num
4171 For each machine-specific constraint, there is a corresponding
4172 enumeration constant: @samp{CONSTRAINT_} plus the mangled name of the
4173 constraint.  Functions that take an @code{enum constraint_num} as an
4174 argument expect one of these constants.
4176 Machine-independent constraints do not have associated constants.
4177 This may change in the future.
4178 @end deftp
4180 @deftypefun {inline bool} satisfies_constraint_@var{m} (rtx @var{exp})
4181 For each machine-specific, non-register constraint @var{m}, there is
4182 one of these functions; it returns @code{true} if @var{exp} satisfies the
4183 constraint.  These functions are only visible if @file{rtl.h} was included
4184 before @file{tm_p.h}.
4185 @end deftypefun
4187 @deftypefun bool constraint_satisfied_p (rtx @var{exp}, enum constraint_num @var{c})
4188 Like the @code{satisfies_constraint_@var{m}} functions, but the
4189 constraint to test is given as an argument, @var{c}.  If @var{c}
4190 specifies a register constraint, this function will always return
4191 @code{false}.
4192 @end deftypefun
4194 @deftypefun {enum reg_class} regclass_for_constraint (enum constraint_num @var{c})
4195 Returns the register class associated with @var{c}.  If @var{c} is not
4196 a register constraint, or those registers are not available for the
4197 currently selected subtarget, returns @code{NO_REGS}.
4198 @end deftypefun
4200 Here is an example use of @code{satisfies_constraint_@var{m}}.  In
4201 peephole optimizations (@pxref{Peephole Definitions}), operand
4202 constraint strings are ignored, so if there are relevant constraints,
4203 they must be tested in the C condition.  In the example, the
4204 optimization is applied if operand 2 does @emph{not} satisfy the
4205 @samp{K} constraint.  (This is a simplified version of a peephole
4206 definition from the i386 machine description.)
4208 @smallexample
4209 (define_peephole2
4210   [(match_scratch:SI 3 "r")
4211    (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
4212         (mult:SI (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")
4213                  (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "")))]
4215   "!satisfies_constraint_K (operands[2])"
4217   [(set (match_dup 3) (match_dup 1))
4218    (set (match_dup 0) (mult:SI (match_dup 3) (match_dup 2)))]
4220   "")
4221 @end smallexample
4223 @node Standard Names
4224 @section Standard Pattern Names For Generation
4225 @cindex standard pattern names
4226 @cindex pattern names
4227 @cindex names, pattern
4229 Here is a table of the instruction names that are meaningful in the RTL
4230 generation pass of the compiler.  Giving one of these names to an
4231 instruction pattern tells the RTL generation pass that it can use the
4232 pattern to accomplish a certain task.
4234 @table @asis
4235 @cindex @code{mov@var{m}} instruction pattern
4236 @item @samp{mov@var{m}}
4237 Here @var{m} stands for a two-letter machine mode name, in lowercase.
4238 This instruction pattern moves data with that machine mode from operand
4239 1 to operand 0.  For example, @samp{movsi} moves full-word data.
4241 If operand 0 is a @code{subreg} with mode @var{m} of a register whose
4242 own mode is wider than @var{m}, the effect of this instruction is
4243 to store the specified value in the part of the register that corresponds
4244 to mode @var{m}.  Bits outside of @var{m}, but which are within the
4245 same target word as the @code{subreg} are undefined.  Bits which are
4246 outside the target word are left unchanged.
4248 This class of patterns is special in several ways.  First of all, each
4249 of these names up to and including full word size @emph{must} be defined,
4250 because there is no other way to copy a datum from one place to another.
4251 If there are patterns accepting operands in larger modes,
4252 @samp{mov@var{m}} must be defined for integer modes of those sizes.
4254 Second, these patterns are not used solely in the RTL generation pass.
4255 Even the reload pass can generate move insns to copy values from stack
4256 slots into temporary registers.  When it does so, one of the operands is
4257 a hard register and the other is an operand that can need to be reloaded
4258 into a register.
4260 @findex force_reg
4261 Therefore, when given such a pair of operands, the pattern must generate
4262 RTL which needs no reloading and needs no temporary registers---no
4263 registers other than the operands.  For example, if you support the
4264 pattern with a @code{define_expand}, then in such a case the
4265 @code{define_expand} mustn't call @code{force_reg} or any other such
4266 function which might generate new pseudo registers.
4268 This requirement exists even for subword modes on a RISC machine where
4269 fetching those modes from memory normally requires several insns and
4270 some temporary registers.
4272 @findex change_address
4273 During reload a memory reference with an invalid address may be passed
4274 as an operand.  Such an address will be replaced with a valid address
4275 later in the reload pass.  In this case, nothing may be done with the
4276 address except to use it as it stands.  If it is copied, it will not be
4277 replaced with a valid address.  No attempt should be made to make such
4278 an address into a valid address and no routine (such as
4279 @code{change_address}) that will do so may be called.  Note that
4280 @code{general_operand} will fail when applied to such an address.
4282 @findex reload_in_progress
4283 The global variable @code{reload_in_progress} (which must be explicitly
4284 declared if required) can be used to determine whether such special
4285 handling is required.
4287 The variety of operands that have reloads depends on the rest of the
4288 machine description, but typically on a RISC machine these can only be
4289 pseudo registers that did not get hard registers, while on other
4290 machines explicit memory references will get optional reloads.
4292 If a scratch register is required to move an object to or from memory,
4293 it can be allocated using @code{gen_reg_rtx} prior to life analysis.
4295 If there are cases which need scratch registers during or after reload,
4296 you must provide an appropriate secondary_reload target hook.
4298 @findex can_create_pseudo_p
4299 The macro @code{can_create_pseudo_p} can be used to determine if it
4300 is unsafe to create new pseudo registers.  If this variable is nonzero, then
4301 it is unsafe to call @code{gen_reg_rtx} to allocate a new pseudo.
4303 The constraints on a @samp{mov@var{m}} must permit moving any hard
4304 register to any other hard register provided that
4305 @code{HARD_REGNO_MODE_OK} permits mode @var{m} in both registers and
4306 @code{TARGET_REGISTER_MOVE_COST} applied to their classes returns a value
4307 of 2.
4309 It is obligatory to support floating point @samp{mov@var{m}}
4310 instructions into and out of any registers that can hold fixed point
4311 values, because unions and structures (which have modes @code{SImode} or
4312 @code{DImode}) can be in those registers and they may have floating
4313 point members.
4315 There may also be a need to support fixed point @samp{mov@var{m}}
4316 instructions in and out of floating point registers.  Unfortunately, I
4317 have forgotten why this was so, and I don't know whether it is still
4318 true.  If @code{HARD_REGNO_MODE_OK} rejects fixed point values in
4319 floating point registers, then the constraints of the fixed point
4320 @samp{mov@var{m}} instructions must be designed to avoid ever trying to
4321 reload into a floating point register.
4323 @cindex @code{reload_in} instruction pattern
4324 @cindex @code{reload_out} instruction pattern
4325 @item @samp{reload_in@var{m}}
4326 @itemx @samp{reload_out@var{m}}
4327 These named patterns have been obsoleted by the target hook
4328 @code{secondary_reload}.
4330 Like @samp{mov@var{m}}, but used when a scratch register is required to
4331 move between operand 0 and operand 1.  Operand 2 describes the scratch
4332 register.  See the discussion of the @code{SECONDARY_RELOAD_CLASS}
4333 macro in @pxref{Register Classes}.
4335 There are special restrictions on the form of the @code{match_operand}s
4336 used in these patterns.  First, only the predicate for the reload
4337 operand is examined, i.e., @code{reload_in} examines operand 1, but not
4338 the predicates for operand 0 or 2.  Second, there may be only one
4339 alternative in the constraints.  Third, only a single register class
4340 letter may be used for the constraint; subsequent constraint letters
4341 are ignored.  As a special exception, an empty constraint string
4342 matches the @code{ALL_REGS} register class.  This may relieve ports
4343 of the burden of defining an @code{ALL_REGS} constraint letter just
4344 for these patterns.
4346 @cindex @code{movstrict@var{m}} instruction pattern
4347 @item @samp{movstrict@var{m}}
4348 Like @samp{mov@var{m}} except that if operand 0 is a @code{subreg}
4349 with mode @var{m} of a register whose natural mode is wider,
4350 the @samp{movstrict@var{m}} instruction is guaranteed not to alter
4351 any of the register except the part which belongs to mode @var{m}.
4353 @cindex @code{movmisalign@var{m}} instruction pattern
4354 @item @samp{movmisalign@var{m}}
4355 This variant of a move pattern is designed to load or store a value
4356 from a memory address that is not naturally aligned for its mode.
4357 For a store, the memory will be in operand 0; for a load, the memory
4358 will be in operand 1.  The other operand is guaranteed not to be a
4359 memory, so that it's easy to tell whether this is a load or store.
4361 This pattern is used by the autovectorizer, and when expanding a
4362 @code{MISALIGNED_INDIRECT_REF} expression.
4364 @cindex @code{load_multiple} instruction pattern
4365 @item @samp{load_multiple}
4366 Load several consecutive memory locations into consecutive registers.
4367 Operand 0 is the first of the consecutive registers, operand 1
4368 is the first memory location, and operand 2 is a constant: the
4369 number of consecutive registers.
4371 Define this only if the target machine really has such an instruction;
4372 do not define this if the most efficient way of loading consecutive
4373 registers from memory is to do them one at a time.
4375 On some machines, there are restrictions as to which consecutive
4376 registers can be stored into memory, such as particular starting or
4377 ending register numbers or only a range of valid counts.  For those
4378 machines, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
4379 and make the pattern fail if the restrictions are not met.
4381 Write the generated insn as a @code{parallel} with elements being a
4382 @code{set} of one register from the appropriate memory location (you may
4383 also need @code{use} or @code{clobber} elements).  Use a
4384 @code{match_parallel} (@pxref{RTL Template}) to recognize the insn.  See
4385 @file{rs6000.md} for examples of the use of this insn pattern.
4387 @cindex @samp{store_multiple} instruction pattern
4388 @item @samp{store_multiple}
4389 Similar to @samp{load_multiple}, but store several consecutive registers
4390 into consecutive memory locations.  Operand 0 is the first of the
4391 consecutive memory locations, operand 1 is the first register, and
4392 operand 2 is a constant: the number of consecutive registers.
4394 @cindex @code{vec_load_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4395 @item @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}
4396 Perform an interleaved load of several vectors from memory operand 1
4397 into register operand 0.  Both operands have mode @var{m}.  The register
4398 operand is viewed as holding consecutive vectors of mode @var{n},
4399 while the memory operand is a flat array that contains the same number
4400 of elements.  The operation is equivalent to:
4402 @smallexample
4403 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4404 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4405   for (i = 0; i < c; i++)
4406     operand0[i][j] = operand1[j * c + i];
4407 @end smallexample
4409 For example, @samp{vec_load_lanestiv4hi} loads 8 16-bit values
4410 from memory into a register of mode @samp{TI}@.  The register
4411 contains two consecutive vectors of mode @samp{V4HI}@.
4413 This pattern can only be used if:
4414 @smallexample
4415 TARGET_ARRAY_MODE_SUPPORTED_P (@var{n}, @var{c})
4416 @end smallexample
4417 is true.  GCC assumes that, if a target supports this kind of
4418 instruction for some mode @var{n}, it also supports unaligned
4419 loads for vectors of mode @var{n}.
4421 @cindex @code{vec_store_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4422 @item @samp{vec_store_lanes@var{m}@var{n}}
4423 Equivalent to @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}, with the memory
4424 and register operands reversed.  That is, the instruction is
4425 equivalent to:
4427 @smallexample
4428 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4429 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4430   for (i = 0; i < c; i++)
4431     operand0[j * c + i] = operand1[i][j];
4432 @end smallexample
4434 for a memory operand 0 and register operand 1.
4436 @cindex @code{vec_set@var{m}} instruction pattern
4437 @item @samp{vec_set@var{m}}
4438 Set given field in the vector value.  Operand 0 is the vector to modify,
4439 operand 1 is new value of field and operand 2 specify the field index.
4441 @cindex @code{vec_extract@var{m}} instruction pattern
4442 @item @samp{vec_extract@var{m}}
4443 Extract given field from the vector value.  Operand 1 is the vector, operand 2
4444 specify field index and operand 0 place to store value into.
4446 @cindex @code{vec_init@var{m}} instruction pattern
4447 @item @samp{vec_init@var{m}}
4448 Initialize the vector to given values.  Operand 0 is the vector to initialize
4449 and operand 1 is parallel containing values for individual fields.
4451 @cindex @code{vcond@var{m}@var{n}} instruction pattern
4452 @item @samp{vcond@var{m}@var{n}}
4453 Output a conditional vector move.  Operand 0 is the destination to
4454 receive a combination of operand 1 and operand 2, which are of mode @var{m},
4455 dependent on the outcome of the predicate in operand 3 which is a
4456 vector comparison with operands of mode @var{n} in operands 4 and 5.  The
4457 modes @var{m} and @var{n} should have the same size.  Operand 0
4458 will be set to the value @var{op1} & @var{msk} | @var{op2} & ~@var{msk}
4459 where @var{msk} is computed by element-wise evaluation of the vector
4460 comparison with a truth value of all-ones and a false value of all-zeros.
4462 @cindex @code{vec_perm@var{m}} instruction pattern
4463 @item @samp{vec_perm@var{m}}
4464 Output a (variable) vector permutation.  Operand 0 is the destination
4465 to receive elements from operand 1 and operand 2, which are of mode
4466 @var{m}.  Operand 3 is the @dfn{selector}.  It is an integral mode
4467 vector of the same width and number of elements as mode @var{m}.
4469 The input elements are numbered from 0 in operand 1 through
4470 @math{2*@var{N}-1} in operand 2.  The elements of the selector must
4471 be computed modulo @math{2*@var{N}}.  Note that if
4472 @code{rtx_equal_p(operand1, operand2)}, this can be implemented
4473 with just operand 1 and selector elements modulo @var{N}.
4475 In order to make things easy for a number of targets, if there is no
4476 @samp{vec_perm} pattern for mode @var{m}, but there is for mode @var{q}
4477 where @var{q} is a vector of @code{QImode} of the same width as @var{m},
4478 the middle-end will lower the mode @var{m} @code{VEC_PERM_EXPR} to
4479 mode @var{q}.
4481 @cindex @code{vec_perm_const@var{m}} instruction pattern
4482 @item @samp{vec_perm_const@var{m}}
4483 Like @samp{vec_perm} except that the permutation is a compile-time
4484 constant.  That is, operand 3, the @dfn{selector}, is a @code{CONST_VECTOR}.
4486 Some targets cannot perform a permutation with a variable selector,
4487 but can efficiently perform a constant permutation.  Further, the
4488 target hook @code{vec_perm_ok} is queried to determine if the 
4489 specific constant permutation is available efficiently; the named
4490 pattern is never expanded without @code{vec_perm_ok} returning true.
4492 There is no need for a target to supply both @samp{vec_perm@var{m}}
4493 and @samp{vec_perm_const@var{m}} if the former can trivially implement
4494 the operation with, say, the vector constant loaded into a register.
4496 @cindex @code{push@var{m}1} instruction pattern
4497 @item @samp{push@var{m}1}
4498 Output a push instruction.  Operand 0 is value to push.  Used only when
4499 @code{PUSH_ROUNDING} is defined.  For historical reason, this pattern may be
4500 missing and in such case an @code{mov} expander is used instead, with a
4501 @code{MEM} expression forming the push operation.  The @code{mov} expander
4502 method is deprecated.
4504 @cindex @code{add@var{m}3} instruction pattern
4505 @item @samp{add@var{m}3}
4506 Add operand 2 and operand 1, storing the result in operand 0.  All operands
4507 must have mode @var{m}.  This can be used even on two-address machines, by
4508 means of constraints requiring operands 1 and 0 to be the same location.
4510 @cindex @code{ssadd@var{m}3} instruction pattern
4511 @cindex @code{usadd@var{m}3} instruction pattern
4512 @cindex @code{sub@var{m}3} instruction pattern
4513 @cindex @code{sssub@var{m}3} instruction pattern
4514 @cindex @code{ussub@var{m}3} instruction pattern
4515 @cindex @code{mul@var{m}3} instruction pattern
4516 @cindex @code{ssmul@var{m}3} instruction pattern
4517 @cindex @code{usmul@var{m}3} instruction pattern
4518 @cindex @code{div@var{m}3} instruction pattern
4519 @cindex @code{ssdiv@var{m}3} instruction pattern
4520 @cindex @code{udiv@var{m}3} instruction pattern
4521 @cindex @code{usdiv@var{m}3} instruction pattern
4522 @cindex @code{mod@var{m}3} instruction pattern
4523 @cindex @code{umod@var{m}3} instruction pattern
4524 @cindex @code{umin@var{m}3} instruction pattern
4525 @cindex @code{umax@var{m}3} instruction pattern
4526 @cindex @code{and@var{m}3} instruction pattern
4527 @cindex @code{ior@var{m}3} instruction pattern
4528 @cindex @code{xor@var{m}3} instruction pattern
4529 @item @samp{ssadd@var{m}3}, @samp{usadd@var{m}3}
4530 @itemx @samp{sub@var{m}3}, @samp{sssub@var{m}3}, @samp{ussub@var{m}3}
4531 @itemx @samp{mul@var{m}3}, @samp{ssmul@var{m}3}, @samp{usmul@var{m}3}
4532 @itemx @samp{div@var{m}3}, @samp{ssdiv@var{m}3}
4533 @itemx @samp{udiv@var{m}3}, @samp{usdiv@var{m}3}
4534 @itemx @samp{mod@var{m}3}, @samp{umod@var{m}3}
4535 @itemx @samp{umin@var{m}3}, @samp{umax@var{m}3}
4536 @itemx @samp{and@var{m}3}, @samp{ior@var{m}3}, @samp{xor@var{m}3}
4537 Similar, for other arithmetic operations.
4539 @cindex @code{fma@var{m}4} instruction pattern
4540 @item @samp{fma@var{m}4}
4541 Multiply operand 2 and operand 1, then add operand 3, storing the
4542 result in operand 0 without doing an intermediate rounding step.  All
4543 operands must have mode @var{m}.  This pattern is used to implement
4544 the @code{fma}, @code{fmaf}, and @code{fmal} builtin functions from
4545 the ISO C99 standard.
4547 @cindex @code{fms@var{m}4} instruction pattern
4548 @item @samp{fms@var{m}4}
4549 Like @code{fma@var{m}4}, except operand 3 subtracted from the
4550 product instead of added to the product.  This is represented
4551 in the rtl as
4553 @smallexample
4554 (fma:@var{m} @var{op1} @var{op2} (neg:@var{m} @var{op3}))
4555 @end smallexample
4557 @cindex @code{fnma@var{m}4} instruction pattern
4558 @item @samp{fnma@var{m}4}
4559 Like @code{fma@var{m}4} except that the intermediate product
4560 is negated before being added to operand 3.  This is represented
4561 in the rtl as
4563 @smallexample
4564 (fma:@var{m} (neg:@var{m} @var{op1}) @var{op2} @var{op3})
4565 @end smallexample
4567 @cindex @code{fnms@var{m}4} instruction pattern
4568 @item @samp{fnms@var{m}4}
4569 Like @code{fms@var{m}4} except that the intermediate product
4570 is negated before subtracting operand 3.  This is represented
4571 in the rtl as
4573 @smallexample
4574 (fma:@var{m} (neg:@var{m} @var{op1}) @var{op2} (neg:@var{m} @var{op3}))
4575 @end smallexample
4577 @cindex @code{min@var{m}3} instruction pattern
4578 @cindex @code{max@var{m}3} instruction pattern
4579 @item @samp{smin@var{m}3}, @samp{smax@var{m}3}
4580 Signed minimum and maximum operations.  When used with floating point,
4581 if both operands are zeros, or if either operand is @code{NaN}, then
4582 it is unspecified which of the two operands is returned as the result.
4584 @cindex @code{reduc_smin_@var{m}} instruction pattern
4585 @cindex @code{reduc_smax_@var{m}} instruction pattern
4586 @item @samp{reduc_smin_@var{m}}, @samp{reduc_smax_@var{m}}
4587 Find the signed minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
4588 operand 1, and the scalar result is stored in the least significant bits of
4589 operand 0 (also a vector). The output and input vector should have the same
4590 modes.
4592 @cindex @code{reduc_umin_@var{m}} instruction pattern
4593 @cindex @code{reduc_umax_@var{m}} instruction pattern
4594 @item @samp{reduc_umin_@var{m}}, @samp{reduc_umax_@var{m}}
4595 Find the unsigned minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
4596 operand 1, and the scalar result is stored in the least significant bits of
4597 operand 0 (also a vector). The output and input vector should have the same
4598 modes.
4600 @cindex @code{reduc_splus_@var{m}} instruction pattern
4601 @item @samp{reduc_splus_@var{m}}
4602 Compute the sum of the signed elements of a vector. The vector is operand 1,
4603 and the scalar result is stored in the least significant bits of operand 0
4604 (also a vector). The output and input vector should have the same modes.
4606 @cindex @code{reduc_uplus_@var{m}} instruction pattern
4607 @item @samp{reduc_uplus_@var{m}}
4608 Compute the sum of the unsigned elements of a vector. The vector is operand 1,
4609 and the scalar result is stored in the least significant bits of operand 0
4610 (also a vector). The output and input vector should have the same modes.
4612 @cindex @code{sdot_prod@var{m}} instruction pattern
4613 @item @samp{sdot_prod@var{m}}
4614 @cindex @code{udot_prod@var{m}} instruction pattern
4615 @item @samp{udot_prod@var{m}}
4616 Compute the sum of the products of two signed/unsigned elements.
4617 Operand 1 and operand 2 are of the same mode. Their product, which is of a
4618 wider mode, is computed and added to operand 3. Operand 3 is of a mode equal or
4619 wider than the mode of the product. The result is placed in operand 0, which
4620 is of the same mode as operand 3.
4622 @cindex @code{ssum_widen@var{m3}} instruction pattern
4623 @item @samp{ssum_widen@var{m3}}
4624 @cindex @code{usum_widen@var{m3}} instruction pattern
4625 @item @samp{usum_widen@var{m3}}
4626 Operands 0 and 2 are of the same mode, which is wider than the mode of
4627 operand 1. Add operand 1 to operand 2 and place the widened result in
4628 operand 0. (This is used express accumulation of elements into an accumulator
4629 of a wider mode.)
4631 @cindex @code{vec_shl_@var{m}} instruction pattern
4632 @cindex @code{vec_shr_@var{m}} instruction pattern
4633 @item @samp{vec_shl_@var{m}}, @samp{vec_shr_@var{m}}
4634 Whole vector left/right shift in bits.
4635 Operand 1 is a vector to be shifted.
4636 Operand 2 is an integer shift amount in bits.
4637 Operand 0 is where the resulting shifted vector is stored.
4638 The output and input vectors should have the same modes.
4640 @cindex @code{vec_pack_trunc_@var{m}} instruction pattern
4641 @item @samp{vec_pack_trunc_@var{m}}
4642 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors. Operands 1 and 2
4643 are vectors of the same mode having N integral or floating point elements
4644 of size S@.  Operand 0 is the resulting vector in which 2*N elements of
4645 size N/2 are concatenated after narrowing them down using truncation.
4647 @cindex @code{vec_pack_ssat_@var{m}} instruction pattern
4648 @cindex @code{vec_pack_usat_@var{m}} instruction pattern
4649 @item @samp{vec_pack_ssat_@var{m}}, @samp{vec_pack_usat_@var{m}}
4650 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors.  Operands 1 and 2
4651 are vectors of the same mode having N integral elements of size S.
4652 Operand 0 is the resulting vector in which the elements of the two input
4653 vectors are concatenated after narrowing them down using signed/unsigned
4654 saturating arithmetic.
4656 @cindex @code{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}} instruction pattern
4657 @cindex @code{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}} instruction pattern
4658 @item @samp{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}}, @samp{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}}
4659 Narrow, convert to signed/unsigned integral type and merge the elements
4660 of two vectors.  Operands 1 and 2 are vectors of the same mode having N
4661 floating point elements of size S@.  Operand 0 is the resulting vector
4662 in which 2*N elements of size N/2 are concatenated.
4664 @cindex @code{vec_unpacks_hi_@var{m}} instruction pattern
4665 @cindex @code{vec_unpacks_lo_@var{m}} instruction pattern
4666 @item @samp{vec_unpacks_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_lo_@var{m}}
4667 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of signed
4668 integral or floating point elements.  The input vector (operand 1) has N
4669 elements of size S@.  Widen (promote) the high/low elements of the vector
4670 using signed or floating point extension and place the resulting N/2
4671 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
4673 @cindex @code{vec_unpacku_hi_@var{m}} instruction pattern
4674 @cindex @code{vec_unpacku_lo_@var{m}} instruction pattern
4675 @item @samp{vec_unpacku_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_lo_@var{m}}
4676 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of unsigned
4677 integral elements.  The input vector (operand 1) has N elements of size S.
4678 Widen (promote) the high/low elements of the vector using zero extension and
4679 place the resulting N/2 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
4681 @cindex @code{vec_unpacks_float_hi_@var{m}} instruction pattern
4682 @cindex @code{vec_unpacks_float_lo_@var{m}} instruction pattern
4683 @cindex @code{vec_unpacku_float_hi_@var{m}} instruction pattern
4684 @cindex @code{vec_unpacku_float_lo_@var{m}} instruction pattern
4685 @item @samp{vec_unpacks_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_float_lo_@var{m}}
4686 @itemx @samp{vec_unpacku_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_float_lo_@var{m}}
4687 Extract, convert to floating point type and widen the high/low part of a
4688 vector of signed/unsigned integral elements.  The input vector (operand 1)
4689 has N elements of size S@.  Convert the high/low elements of the vector using
4690 floating point conversion and place the resulting N/2 values of size 2*S in
4691 the output vector (operand 0).
4693 @cindex @code{vec_widen_umult_hi_@var{m}} instruction pattern
4694 @cindex @code{vec_widen_umult_lo_@var{m}} instruction pattern
4695 @cindex @code{vec_widen_smult_hi_@var{m}} instruction pattern
4696 @cindex @code{vec_widen_smult_lo_@var{m}} instruction pattern
4697 @cindex @code{vec_widen_umult_even_@var{m}} instruction pattern
4698 @cindex @code{vec_widen_umult_odd_@var{m}} instruction pattern
4699 @cindex @code{vec_widen_smult_even_@var{m}} instruction pattern
4700 @cindex @code{vec_widen_smult_odd_@var{m}} instruction pattern
4701 @item @samp{vec_widen_umult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_lo_@var{m}}
4702 @itemx @samp{vec_widen_smult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_lo_@var{m}}
4703 @itemx @samp{vec_widen_umult_even_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_odd_@var{m}}
4704 @itemx @samp{vec_widen_smult_even_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_odd_@var{m}}
4705 Signed/Unsigned widening multiplication.  The two inputs (operands 1 and 2)
4706 are vectors with N signed/unsigned elements of size S@.  Multiply the high/low
4707 or even/odd elements of the two vectors, and put the N/2 products of size 2*S
4708 in the output vector (operand 0).
4710 @cindex @code{vec_widen_ushiftl_hi_@var{m}} instruction pattern
4711 @cindex @code{vec_widen_ushiftl_lo_@var{m}} instruction pattern
4712 @cindex @code{vec_widen_sshiftl_hi_@var{m}} instruction pattern
4713 @cindex @code{vec_widen_sshiftl_lo_@var{m}} instruction pattern
4714 @item @samp{vec_widen_ushiftl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_ushiftl_lo_@var{m}}
4715 @itemx @samp{vec_widen_sshiftl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_sshiftl_lo_@var{m}}
4716 Signed/Unsigned widening shift left.  The first input (operand 1) is a vector
4717 with N signed/unsigned elements of size S@.  Operand 2 is a constant.  Shift
4718 the high/low elements of operand 1, and put the N/2 results of size 2*S in the
4719 output vector (operand 0).
4721 @cindex @code{mulhisi3} instruction pattern
4722 @item @samp{mulhisi3}
4723 Multiply operands 1 and 2, which have mode @code{HImode}, and store
4724 a @code{SImode} product in operand 0.
4726 @cindex @code{mulqihi3} instruction pattern
4727 @cindex @code{mulsidi3} instruction pattern
4728 @item @samp{mulqihi3}, @samp{mulsidi3}
4729 Similar widening-multiplication instructions of other widths.
4731 @cindex @code{umulqihi3} instruction pattern
4732 @cindex @code{umulhisi3} instruction pattern
4733 @cindex @code{umulsidi3} instruction pattern
4734 @item @samp{umulqihi3}, @samp{umulhisi3}, @samp{umulsidi3}
4735 Similar widening-multiplication instructions that do unsigned
4736 multiplication.
4738 @cindex @code{usmulqihi3} instruction pattern
4739 @cindex @code{usmulhisi3} instruction pattern
4740 @cindex @code{usmulsidi3} instruction pattern
4741 @item @samp{usmulqihi3}, @samp{usmulhisi3}, @samp{usmulsidi3}
4742 Similar widening-multiplication instructions that interpret the first
4743 operand as unsigned and the second operand as signed, then do a signed
4744 multiplication.
4746 @cindex @code{smul@var{m}3_highpart} instruction pattern
4747 @item @samp{smul@var{m}3_highpart}
4748 Perform a signed multiplication of operands 1 and 2, which have mode
4749 @var{m}, and store the most significant half of the product in operand 0.
4750 The least significant half of the product is discarded.
4752 @cindex @code{umul@var{m}3_highpart} instruction pattern
4753 @item @samp{umul@var{m}3_highpart}
4754 Similar, but the multiplication is unsigned.
4756 @cindex @code{madd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4757 @item @samp{madd@var{m}@var{n}4}
4758 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, add
4759 operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
4760 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
4761 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
4762 the size of @var{m}.
4764 In other words, @code{madd@var{m}@var{n}4} is like
4765 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also adds operand 3.
4767 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
4769 @cindex @code{umadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4770 @item @samp{umadd@var{m}@var{n}4}
4771 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
4772 operands instead of sign-extending them.
4774 @cindex @code{ssmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4775 @item @samp{ssmadd@var{m}@var{n}4}
4776 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
4777 signed-saturating.
4779 @cindex @code{usmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4780 @item @samp{usmadd@var{m}@var{n}4}
4781 Like @code{umadd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
4782 unsigned-saturating.
4784 @cindex @code{msub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4785 @item @samp{msub@var{m}@var{n}4}
4786 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, subtract the
4787 result from operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
4788 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
4789 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
4790 the size of @var{m}.
4792 In other words, @code{msub@var{m}@var{n}4} is like
4793 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also subtracts the result
4794 from operand 3.
4796 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
4798 @cindex @code{umsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4799 @item @samp{umsub@var{m}@var{n}4}
4800 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
4801 operands instead of sign-extending them.
4803 @cindex @code{ssmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4804 @item @samp{ssmsub@var{m}@var{n}4}
4805 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
4806 signed-saturating.
4808 @cindex @code{usmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4809 @item @samp{usmsub@var{m}@var{n}4}
4810 Like @code{umsub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
4811 unsigned-saturating.
4813 @cindex @code{divmod@var{m}4} instruction pattern
4814 @item @samp{divmod@var{m}4}
4815 Signed division that produces both a quotient and a remainder.
4816 Operand 1 is divided by operand 2 to produce a quotient stored
4817 in operand 0 and a remainder stored in operand 3.
4819 For machines with an instruction that produces both a quotient and a
4820 remainder, provide a pattern for @samp{divmod@var{m}4} but do not
4821 provide patterns for @samp{div@var{m}3} and @samp{mod@var{m}3}.  This
4822 allows optimization in the relatively common case when both the quotient
4823 and remainder are computed.
4825 If an instruction that just produces a quotient or just a remainder
4826 exists and is more efficient than the instruction that produces both,
4827 write the output routine of @samp{divmod@var{m}4} to call
4828 @code{find_reg_note} and look for a @code{REG_UNUSED} note on the
4829 quotient or remainder and generate the appropriate instruction.
4831 @cindex @code{udivmod@var{m}4} instruction pattern
4832 @item @samp{udivmod@var{m}4}
4833 Similar, but does unsigned division.
4835 @anchor{shift patterns}
4836 @cindex @code{ashl@var{m}3} instruction pattern
4837 @cindex @code{ssashl@var{m}3} instruction pattern
4838 @cindex @code{usashl@var{m}3} instruction pattern
4839 @item @samp{ashl@var{m}3}, @samp{ssashl@var{m}3}, @samp{usashl@var{m}3}
4840 Arithmetic-shift operand 1 left by a number of bits specified by operand
4841 2, and store the result in operand 0.  Here @var{m} is the mode of
4842 operand 0 and operand 1; operand 2's mode is specified by the
4843 instruction pattern, and the compiler will convert the operand to that
4844 mode before generating the instruction.  The meaning of out-of-range shift
4845 counts can optionally be specified by @code{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.
4846 @xref{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.  Operand 2 is always a scalar type.
4848 @cindex @code{ashr@var{m}3} instruction pattern
4849 @cindex @code{lshr@var{m}3} instruction pattern
4850 @cindex @code{rotl@var{m}3} instruction pattern
4851 @cindex @code{rotr@var{m}3} instruction pattern
4852 @item @samp{ashr@var{m}3}, @samp{lshr@var{m}3}, @samp{rotl@var{m}3}, @samp{rotr@var{m}3}
4853 Other shift and rotate instructions, analogous to the
4854 @code{ashl@var{m}3} instructions.  Operand 2 is always a scalar type.
4856 @cindex @code{vashl@var{m}3} instruction pattern
4857 @cindex @code{vashr@var{m}3} instruction pattern
4858 @cindex @code{vlshr@var{m}3} instruction pattern
4859 @cindex @code{vrotl@var{m}3} instruction pattern
4860 @cindex @code{vrotr@var{m}3} instruction pattern
4861 @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}
4862 Vector shift and rotate instructions that take vectors as operand 2
4863 instead of a scalar type.
4865 @cindex @code{bswap@var{m}2} instruction pattern
4866 @item @samp{bswap@var{m}2}
4867 Reverse the order of bytes of operand 1 and store the result in operand 0.
4869 @cindex @code{neg@var{m}2} instruction pattern
4870 @cindex @code{ssneg@var{m}2} instruction pattern
4871 @cindex @code{usneg@var{m}2} instruction pattern
4872 @item @samp{neg@var{m}2}, @samp{ssneg@var{m}2}, @samp{usneg@var{m}2}
4873 Negate operand 1 and store the result in operand 0.
4875 @cindex @code{abs@var{m}2} instruction pattern
4876 @item @samp{abs@var{m}2}
4877 Store the absolute value of operand 1 into operand 0.
4879 @cindex @code{sqrt@var{m}2} instruction pattern
4880 @item @samp{sqrt@var{m}2}
4881 Store the square root of operand 1 into operand 0.
4883 The @code{sqrt} built-in function of C always uses the mode which
4884 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sqrtf}
4885 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4886 type @code{float}.
4888 @cindex @code{fmod@var{m}3} instruction pattern
4889 @item @samp{fmod@var{m}3}
4890 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
4891 operand 0, rounded towards zero to an integer.
4893 The @code{fmod} built-in function of C always uses the mode which
4894 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{fmodf}
4895 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4896 type @code{float}.
4898 @cindex @code{remainder@var{m}3} instruction pattern
4899 @item @samp{remainder@var{m}3}
4900 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
4901 operand 0, rounded to the nearest integer.
4903 The @code{remainder} built-in function of C always uses the mode
4904 which corresponds to the C data type @code{double} and the
4905 @code{remainderf} built-in function uses the mode which corresponds
4906 to the C data type @code{float}.
4908 @cindex @code{cos@var{m}2} instruction pattern
4909 @item @samp{cos@var{m}2}
4910 Store the cosine of operand 1 into operand 0.
4912 The @code{cos} built-in function of C always uses the mode which
4913 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{cosf}
4914 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4915 type @code{float}.
4917 @cindex @code{sin@var{m}2} instruction pattern
4918 @item @samp{sin@var{m}2}
4919 Store the sine of operand 1 into operand 0.
4921 The @code{sin} built-in function of C always uses the mode which
4922 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sinf}
4923 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4924 type @code{float}.
4926 @cindex @code{sincos@var{m}3} instruction pattern
4927 @item @samp{sincos@var{m}3}
4928 Store the cosine of operand 2 into operand 0 and the sine of
4929 operand 2 into operand 1.
4931 The @code{sin} and @code{cos} built-in functions of C always use the
4932 mode which corresponds to the C data type @code{double} and the
4933 @code{sinf} and @code{cosf} built-in function use the mode which
4934 corresponds to the C data type @code{float}.
4935 Targets that can calculate the sine and cosine simultaneously can
4936 implement this pattern as opposed to implementing individual
4937 @code{sin@var{m}2} and @code{cos@var{m}2} patterns.  The @code{sin}
4938 and @code{cos} built-in functions will then be expanded to the
4939 @code{sincos@var{m}3} pattern, with one of the output values
4940 left unused.
4942 @cindex @code{exp@var{m}2} instruction pattern
4943 @item @samp{exp@var{m}2}
4944 Store the exponential of operand 1 into operand 0.
4946 The @code{exp} built-in function of C always uses the mode which
4947 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{expf}
4948 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4949 type @code{float}.
4951 @cindex @code{log@var{m}2} instruction pattern
4952 @item @samp{log@var{m}2}
4953 Store the natural logarithm of operand 1 into operand 0.
4955 The @code{log} built-in function of C always uses the mode which
4956 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{logf}
4957 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4958 type @code{float}.
4960 @cindex @code{pow@var{m}3} instruction pattern
4961 @item @samp{pow@var{m}3}
4962 Store the value of operand 1 raised to the exponent operand 2
4963 into operand 0.
4965 The @code{pow} built-in function of C always uses the mode which
4966 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{powf}
4967 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4968 type @code{float}.
4970 @cindex @code{atan2@var{m}3} instruction pattern
4971 @item @samp{atan2@var{m}3}
4972 Store the arc tangent (inverse tangent) of operand 1 divided by
4973 operand 2 into operand 0, using the signs of both arguments to
4974 determine the quadrant of the result.
4976 The @code{atan2} built-in function of C always uses the mode which
4977 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{atan2f}
4978 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4979 type @code{float}.
4981 @cindex @code{floor@var{m}2} instruction pattern
4982 @item @samp{floor@var{m}2}
4983 Store the largest integral value not greater than argument.
4985 The @code{floor} built-in function of C always uses the mode which
4986 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{floorf}
4987 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4988 type @code{float}.
4990 @cindex @code{btrunc@var{m}2} instruction pattern
4991 @item @samp{btrunc@var{m}2}
4992 Store the argument rounded to integer towards zero.
4994 The @code{trunc} built-in function of C always uses the mode which
4995 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{truncf}
4996 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
4997 type @code{float}.
4999 @cindex @code{round@var{m}2} instruction pattern
5000 @item @samp{round@var{m}2}
5001 Store the argument rounded to integer away from zero.
5003 The @code{round} built-in function of C always uses the mode which
5004 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{roundf}
5005 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5006 type @code{float}.
5008 @cindex @code{ceil@var{m}2} instruction pattern
5009 @item @samp{ceil@var{m}2}
5010 Store the argument rounded to integer away from zero.
5012 The @code{ceil} built-in function of C always uses the mode which
5013 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{ceilf}
5014 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5015 type @code{float}.
5017 @cindex @code{nearbyint@var{m}2} instruction pattern
5018 @item @samp{nearbyint@var{m}2}
5019 Store the argument rounded according to the default rounding mode
5021 The @code{nearbyint} built-in function of C always uses the mode which
5022 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{nearbyintf}
5023 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5024 type @code{float}.
5026 @cindex @code{rint@var{m}2} instruction pattern
5027 @item @samp{rint@var{m}2}
5028 Store the argument rounded according to the default rounding mode and
5029 raise the inexact exception when the result differs in value from
5030 the argument
5032 The @code{rint} built-in function of C always uses the mode which
5033 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{rintf}
5034 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5035 type @code{float}.
5037 @cindex @code{lrint@var{m}@var{n}2}
5038 @item @samp{lrint@var{m}@var{n}2}
5039 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5040 point mode @var{n} as a signed number according to the current
5041 rounding mode and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
5043 @cindex @code{lround@var{m}@var{n}2}
5044 @item @samp{lround@var{m}@var{n}2}
5045 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5046 point mode @var{n} as a signed number rounding to nearest and away
5047 from zero and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
5049 @cindex @code{lfloor@var{m}@var{n}2}
5050 @item @samp{lfloor@var{m}@var{n}2}
5051 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5052 point mode @var{n} as a signed number rounding down and store in
5053 operand 0 (which has mode @var{n}).
5055 @cindex @code{lceil@var{m}@var{n}2}
5056 @item @samp{lceil@var{m}@var{n}2}
5057 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5058 point mode @var{n} as a signed number rounding up and store in
5059 operand 0 (which has mode @var{n}).
5061 @cindex @code{copysign@var{m}3} instruction pattern
5062 @item @samp{copysign@var{m}3}
5063 Store a value with the magnitude of operand 1 and the sign of operand
5064 2 into operand 0.
5066 The @code{copysign} built-in function of C always uses the mode which
5067 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{copysignf}
5068 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5069 type @code{float}.
5071 @cindex @code{ffs@var{m}2} instruction pattern
5072 @item @samp{ffs@var{m}2}
5073 Store into operand 0 one plus the index of the least significant 1-bit
5074 of operand 1.  If operand 1 is zero, store zero.  @var{m} is the mode
5075 of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
5076 pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
5077 generating the instruction.
5079 The @code{ffs} built-in function of C always uses the mode which
5080 corresponds to the C data type @code{int}.
5082 @cindex @code{clz@var{m}2} instruction pattern
5083 @item @samp{clz@var{m}2}
5084 Store into operand 0 the number of leading 0-bits in @var{x}, starting
5085 at the most significant bit position.  If @var{x} is 0, the
5086 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
5087 the result is undefined or has a useful value.
5088 @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode is
5089 specified by the instruction pattern, and the compiler will convert the
5090 operand to that mode before generating the instruction.
5092 @cindex @code{ctz@var{m}2} instruction pattern
5093 @item @samp{ctz@var{m}2}
5094 Store into operand 0 the number of trailing 0-bits in @var{x}, starting
5095 at the least significant bit position.  If @var{x} is 0, the
5096 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
5097 the result is undefined or has a useful value.
5098 @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode is
5099 specified by the instruction pattern, and the compiler will convert the
5100 operand to that mode before generating the instruction.
5102 @cindex @code{popcount@var{m}2} instruction pattern
5103 @item @samp{popcount@var{m}2}
5104 Store into operand 0 the number of 1-bits in @var{x}.  @var{m} is the
5105 mode of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
5106 pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
5107 generating the instruction.
5109 @cindex @code{parity@var{m}2} instruction pattern
5110 @item @samp{parity@var{m}2}
5111 Store into operand 0 the parity of @var{x}, i.e.@: the number of 1-bits
5112 in @var{x} modulo 2.  @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode
5113 is specified by the instruction pattern, and the compiler will convert
5114 the operand to that mode before generating the instruction.
5116 @cindex @code{one_cmpl@var{m}2} instruction pattern
5117 @item @samp{one_cmpl@var{m}2}
5118 Store the bitwise-complement of operand 1 into operand 0.
5120 @cindex @code{movmem@var{m}} instruction pattern
5121 @item @samp{movmem@var{m}}
5122 Block move instruction.  The destination and source blocks of memory
5123 are the first two operands, and both are @code{mem:BLK}s with an
5124 address in mode @code{Pmode}.
5126 The number of bytes to move is the third operand, in mode @var{m}.
5127 Usually, you specify @code{word_mode} for @var{m}.  However, if you can
5128 generate better code knowing the range of valid lengths is smaller than
5129 those representable in a full word, you should provide a pattern with a
5130 mode corresponding to the range of values you can handle efficiently
5131 (e.g., @code{QImode} for values in the range 0--127; note we avoid numbers
5132 that appear negative) and also a pattern with @code{word_mode}.
5134 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
5135 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
5136 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
5137 it may provide the value 4 for this operand.
5139 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
5140 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
5141 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
5142 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
5143 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
5145 Descriptions of multiple @code{movmem@var{m}} patterns can only be
5146 beneficial if the patterns for smaller modes have fewer restrictions
5147 on their first, second and fourth operands.  Note that the mode @var{m}
5148 in @code{movmem@var{m}} does not impose any restriction on the mode of
5149 individually moved data units in the block.
5151 These patterns need not give special consideration to the possibility
5152 that the source and destination strings might overlap.
5154 @cindex @code{movstr} instruction pattern
5155 @item @samp{movstr}
5156 String copy instruction, with @code{stpcpy} semantics.  Operand 0 is
5157 an output operand in mode @code{Pmode}.  The addresses of the
5158 destination and source strings are operands 1 and 2, and both are
5159 @code{mem:BLK}s with addresses in mode @code{Pmode}.  The execution of
5160 the expansion of this pattern should store in operand 0 the address in
5161 which the @code{NUL} terminator was stored in the destination string.
5163 @cindex @code{setmem@var{m}} instruction pattern
5164 @item @samp{setmem@var{m}}
5165 Block set instruction.  The destination string is the first operand,
5166 given as a @code{mem:BLK} whose address is in mode @code{Pmode}.  The
5167 number of bytes to set is the second operand, in mode @var{m}.  The value to
5168 initialize the memory with is the third operand. Targets that only support the
5169 clearing of memory should reject any value that is not the constant 0.  See
5170 @samp{movmem@var{m}} for a discussion of the choice of mode.
5172 The fourth operand is the known alignment of the destination, in the form
5173 of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the compiler knows that the
5174 destination is word-aligned, it may provide the value 4 for this
5175 operand.
5177 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
5178 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
5179 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
5180 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
5181 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
5183 The use for multiple @code{setmem@var{m}} is as for @code{movmem@var{m}}.
5185 @cindex @code{cmpstrn@var{m}} instruction pattern
5186 @item @samp{cmpstrn@var{m}}
5187 String compare instruction, with five operands.  Operand 0 is the output;
5188 it has mode @var{m}.  The remaining four operands are like the operands
5189 of @samp{movmem@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
5190 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
5191 string.  The instruction is not allowed to prefetch more than one byte
5192 at a time since either string may end in the first byte and reading past
5193 that may access an invalid page or segment and cause a fault.  The
5194 comparison terminates early if the fetched bytes are different or if
5195 they are equal to zero.  The effect of the instruction is to store a
5196 value in operand 0 whose sign indicates the result of the comparison.
5198 @cindex @code{cmpstr@var{m}} instruction pattern
5199 @item @samp{cmpstr@var{m}}
5200 String compare instruction, without known maximum length.  Operand 0 is the
5201 output; it has mode @var{m}.  The second and third operand are the blocks of
5202 memory to be compared; both are @code{mem:BLK} with an address in mode
5203 @code{Pmode}.
5205 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
5206 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
5207 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
5208 it may provide the value 4 for this operand.
5210 The two memory blocks specified are compared byte by byte in lexicographic
5211 order starting at the beginning of each string.  The instruction is not allowed
5212 to prefetch more than one byte at a time since either string may end in the
5213 first byte and reading past that may access an invalid page or segment and
5214 cause a fault.  The comparison will terminate when the fetched bytes
5215 are different or if they are equal to zero.  The effect of the
5216 instruction is to store a value in operand 0 whose sign indicates the
5217 result of the comparison.
5219 @cindex @code{cmpmem@var{m}} instruction pattern
5220 @item @samp{cmpmem@var{m}}
5221 Block compare instruction, with five operands like the operands
5222 of @samp{cmpstr@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
5223 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
5224 block.  Unlike @samp{cmpstr@var{m}} the instruction can prefetch
5225 any bytes in the two memory blocks.  Also unlike @samp{cmpstr@var{m}}
5226 the comparison will not stop if both bytes are zero.  The effect of
5227 the instruction is to store a value in operand 0 whose sign indicates
5228 the result of the comparison.
5230 @cindex @code{strlen@var{m}} instruction pattern
5231 @item @samp{strlen@var{m}}
5232 Compute the length of a string, with three operands.
5233 Operand 0 is the result (of mode @var{m}), operand 1 is
5234 a @code{mem} referring to the first character of the string,
5235 operand 2 is the character to search for (normally zero),
5236 and operand 3 is a constant describing the known alignment
5237 of the beginning of the string.
5239 @cindex @code{float@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5240 @item @samp{float@var{m}@var{n}2}
5241 Convert signed integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m}) to
5242 floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
5243 @var{n}).
5245 @cindex @code{floatuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5246 @item @samp{floatuns@var{m}@var{n}2}
5247 Convert unsigned integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m})
5248 to floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
5249 @var{n}).
5251 @cindex @code{fix@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5252 @item @samp{fix@var{m}@var{n}2}
5253 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5254 point mode @var{n} as a signed number and store in operand 0 (which
5255 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when
5256 the value of operand 1 is an integer.
5258 If the machine description defines this pattern, it also needs to
5259 define the @code{ftrunc} pattern.
5261 @cindex @code{fixuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5262 @item @samp{fixuns@var{m}@var{n}2}
5263 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5264 point mode @var{n} as an unsigned number and store in operand 0 (which
5265 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when the
5266 value of operand 1 is an integer.
5268 @cindex @code{ftrunc@var{m}2} instruction pattern
5269 @item @samp{ftrunc@var{m}2}
5270 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to an
5271 integer value, still represented in floating point mode @var{m}, and
5272 store it in operand 0 (valid for floating point mode @var{m}).
5274 @cindex @code{fix_trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5275 @item @samp{fix_trunc@var{m}@var{n}2}
5276 Like @samp{fix@var{m}@var{n}2} but works for any floating point value
5277 of mode @var{m} by converting the value to an integer.
5279 @cindex @code{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5280 @item @samp{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2}
5281 Like @samp{fixuns@var{m}@var{n}2} but works for any floating point
5282 value of mode @var{m} by converting the value to an integer.
5284 @cindex @code{trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5285 @item @samp{trunc@var{m}@var{n}2}
5286 Truncate operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
5287 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
5288 point or both floating point.
5290 @cindex @code{extend@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5291 @item @samp{extend@var{m}@var{n}2}
5292 Sign-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
5293 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
5294 point or both floating point.
5296 @cindex @code{zero_extend@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5297 @item @samp{zero_extend@var{m}@var{n}2}
5298 Zero-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
5299 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
5300 point.
5302 @cindex @code{fract@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5303 @item @samp{fract@var{m}@var{n}2}
5304 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
5305 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
5306 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
5307 fixed-point to signed integer, floating-point to fixed-point,
5308 or fixed-point to floating-point.
5309 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
5311 @cindex @code{satfract@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5312 @item @samp{satfract@var{m}@var{n}2}
5313 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
5314 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
5315 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
5316 or floating-point to fixed-point.
5317 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
5318 results to the maximum or the minimum.
5320 @cindex @code{fractuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5321 @item @samp{fractuns@var{m}@var{n}2}
5322 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
5323 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
5324 could be unsigned integer to fixed-point, or
5325 fixed-point to unsigned integer.
5326 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
5328 @cindex @code{satfractuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5329 @item @samp{satfractuns@var{m}@var{n}2}
5330 Convert unsigned integer operand 1 of mode @var{m} to fixed-point mode
5331 @var{n} and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
5332 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
5333 results to the maximum or the minimum.
5335 @cindex @code{extv@var{m}} instruction pattern
5336 @item @samp{extv@var{m}}
5337 Extract a bit-field from register operand 1, sign-extend it, and store
5338 it in operand 0.  Operand 2 specifies the width of the field in bits
5339 and operand 3 the starting bit, which counts from the most significant
5340 bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN} is true and from the least significant bit
5341 otherwise.
5343 Operands 0 and 1 both have mode @var{m}.  Operands 2 and 3 have a
5344 target-specific mode.
5346 @cindex @code{extvmisalign@var{m}} instruction pattern
5347 @item @samp{extvmisalign@var{m}}
5348 Extract a bit-field from memory operand 1, sign extend it, and store
5349 it in operand 0.  Operand 2 specifies the width in bits and operand 3
5350 the starting bit.  The starting bit is always somewhere in the first byte of
5351 operand 1; it counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
5352 is true and from the least significant bit otherwise.
5354 Operand 0 has mode @var{m} while operand 1 has @code{BLK} mode.
5355 Operands 2 and 3 have a target-specific mode.
5357 The instruction must not read beyond the last byte of the bit-field.
5359 @cindex @code{extzv@var{m}} instruction pattern
5360 @item @samp{extzv@var{m}}
5361 Like @samp{extv@var{m}} except that the bit-field value is zero-extended.
5363 @cindex @code{extzvmisalign@var{m}} instruction pattern
5364 @item @samp{extzvmisalign@var{m}}
5365 Like @samp{extvmisalign@var{m}} except that the bit-field value is
5366 zero-extended.
5368 @cindex @code{insv@var{m}} instruction pattern
5369 @item @samp{insv@var{m}}
5370 Insert operand 3 into a bit-field of register operand 0.  Operand 1
5371 specifies the width of the field in bits and operand 2 the starting bit,
5372 which counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
5373 is true and from the least significant bit otherwise.
5375 Operands 0 and 3 both have mode @var{m}.  Operands 1 and 2 have a
5376 target-specific mode.
5378 @cindex @code{insvmisalign@var{m}} instruction pattern
5379 @item @samp{insvmisalign@var{m}}
5380 Insert operand 3 into a bit-field of memory operand 0.  Operand 1
5381 specifies the width of the field in bits and operand 2 the starting bit.
5382 The starting bit is always somewhere in the first byte of operand 0;
5383 it counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
5384 is true and from the least significant bit otherwise.
5386 Operand 3 has mode @var{m} while operand 0 has @code{BLK} mode.
5387 Operands 1 and 2 have a target-specific mode.
5389 The instruction must not read or write beyond the last byte of the bit-field.
5391 @cindex @code{extv} instruction pattern
5392 @item @samp{extv}
5393 Extract a bit-field from operand 1 (a register or memory operand), where
5394 operand 2 specifies the width in bits and operand 3 the starting bit,
5395 and store it in operand 0.  Operand 0 must have mode @code{word_mode}.
5396 Operand 1 may have mode @code{byte_mode} or @code{word_mode}; often
5397 @code{word_mode} is allowed only for registers.  Operands 2 and 3 must
5398 be valid for @code{word_mode}.
5400 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
5401 for operands 2 and 3 and the constant is never zero for operand 2.
5403 The bit-field value is sign-extended to a full word integer
5404 before it is stored in operand 0.
5406 This pattern is deprecated; please use @samp{extv@var{m}} and
5407 @code{extvmisalign@var{m}} instead.
5409 @cindex @code{extzv} instruction pattern
5410 @item @samp{extzv}
5411 Like @samp{extv} except that the bit-field value is zero-extended.
5413 This pattern is deprecated; please use @samp{extzv@var{m}} and
5414 @code{extzvmisalign@var{m}} instead.
5416 @cindex @code{insv} instruction pattern
5417 @item @samp{insv}
5418 Store operand 3 (which must be valid for @code{word_mode}) into a
5419 bit-field in operand 0, where operand 1 specifies the width in bits and
5420 operand 2 the starting bit.  Operand 0 may have mode @code{byte_mode} or
5421 @code{word_mode}; often @code{word_mode} is allowed only for registers.
5422 Operands 1 and 2 must be valid for @code{word_mode}.
5424 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
5425 for operands 1 and 2 and the constant is never zero for operand 1.
5427 This pattern is deprecated; please use @samp{insv@var{m}} and
5428 @code{insvmisalign@var{m}} instead.
5430 @cindex @code{mov@var{mode}cc} instruction pattern
5431 @item @samp{mov@var{mode}cc}
5432 Conditionally move operand 2 or operand 3 into operand 0 according to the
5433 comparison in operand 1.  If the comparison is true, operand 2 is moved
5434 into operand 0, otherwise operand 3 is moved.
5436 The mode of the operands being compared need not be the same as the operands
5437 being moved.  Some machines, sparc64 for example, have instructions that
5438 conditionally move an integer value based on the floating point condition
5439 codes and vice versa.
5441 If the machine does not have conditional move instructions, do not
5442 define these patterns.
5444 @cindex @code{add@var{mode}cc} instruction pattern
5445 @item @samp{add@var{mode}cc}
5446 Similar to @samp{mov@var{mode}cc} but for conditional addition.  Conditionally
5447 move operand 2 or (operands 2 + operand 3) into operand 0 according to the
5448 comparison in operand 1.  If the comparison is false, operand 2 is moved into
5449 operand 0, otherwise (operand 2 + operand 3) is moved.
5451 @cindex @code{cstore@var{mode}4} instruction pattern
5452 @item @samp{cstore@var{mode}4}
5453 Store zero or nonzero in operand 0 according to whether a comparison
5454 is true.  Operand 1 is a comparison operator.  Operand 2 and operand 3
5455 are the first and second operand of the comparison, respectively.
5456 You specify the mode that operand 0 must have when you write the
5457 @code{match_operand} expression.  The compiler automatically sees which
5458 mode you have used and supplies an operand of that mode.
5460 The value stored for a true condition must have 1 as its low bit, or
5461 else must be negative.  Otherwise the instruction is not suitable and
5462 you should omit it from the machine description.  You describe to the
5463 compiler exactly which value is stored by defining the macro
5464 @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}).  If a description cannot be
5465 found that can be used for all the possible comparison operators, you
5466 should pick one and use a @code{define_expand} to map all results
5467 onto the one you chose.
5469 These operations may @code{FAIL}, but should do so only in relatively
5470 uncommon cases; if they would @code{FAIL} for common cases involving
5471 integer comparisons, it is best to restrict the predicates to not
5472 allow these operands.  Likewise if a given comparison operator will
5473 always fail, independent of the operands (for floating-point modes, the
5474 @code{ordered_comparison_operator} predicate is often useful in this case).
5476 If this pattern is omitted, the compiler will generate a conditional
5477 branch---for example, it may copy a constant one to the target and branching
5478 around an assignment of zero to the target---or a libcall.  If the predicate
5479 for operand 1 only rejects some operators, it will also try reordering the
5480 operands and/or inverting the result value (e.g.@: by an exclusive OR).
5481 These possibilities could be cheaper or equivalent to the instructions
5482 used for the @samp{cstore@var{mode}4} pattern followed by those required
5483 to convert a positive result from @code{STORE_FLAG_VALUE} to 1; in this
5484 case, you can and should make operand 1's predicate reject some operators
5485 in the @samp{cstore@var{mode}4} pattern, or remove the pattern altogether
5486 from the machine description.
5488 @cindex @code{cbranch@var{mode}4} instruction pattern
5489 @item @samp{cbranch@var{mode}4}
5490 Conditional branch instruction combined with a compare instruction.
5491 Operand 0 is a comparison operator.  Operand 1 and operand 2 are the
5492 first and second operands of the comparison, respectively.  Operand 3
5493 is a @code{label_ref} that refers to the label to jump to.
5495 @cindex @code{jump} instruction pattern
5496 @item @samp{jump}
5497 A jump inside a function; an unconditional branch.  Operand 0 is the
5498 @code{label_ref} of the label to jump to.  This pattern name is mandatory
5499 on all machines.
5501 @cindex @code{call} instruction pattern
5502 @item @samp{call}
5503 Subroutine call instruction returning no value.  Operand 0 is the
5504 function to call; operand 1 is the number of bytes of arguments pushed
5505 as a @code{const_int}; operand 2 is the number of registers used as
5506 operands.
5508 On most machines, operand 2 is not actually stored into the RTL
5509 pattern.  It is supplied for the sake of some RISC machines which need
5510 to put this information into the assembler code; they can put it in
5511 the RTL instead of operand 1.
5513 Operand 0 should be a @code{mem} RTX whose address is the address of the
5514 function.  Note, however, that this address can be a @code{symbol_ref}
5515 expression even if it would not be a legitimate memory address on the
5516 target machine.  If it is also not a valid argument for a call
5517 instruction, the pattern for this operation should be a
5518 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) that places the
5519 address into a register and uses that register in the call instruction.
5521 @cindex @code{call_value} instruction pattern
5522 @item @samp{call_value}
5523 Subroutine call instruction returning a value.  Operand 0 is the hard
5524 register in which the value is returned.  There are three more
5525 operands, the same as the three operands of the @samp{call}
5526 instruction (but with numbers increased by one).
5528 Subroutines that return @code{BLKmode} objects use the @samp{call}
5529 insn.
5531 @cindex @code{call_pop} instruction pattern
5532 @cindex @code{call_value_pop} instruction pattern
5533 @item @samp{call_pop}, @samp{call_value_pop}
5534 Similar to @samp{call} and @samp{call_value}, except used if defined and
5535 if @code{RETURN_POPS_ARGS} is nonzero.  They should emit a @code{parallel}
5536 that contains both the function call and a @code{set} to indicate the
5537 adjustment made to the frame pointer.
5539 For machines where @code{RETURN_POPS_ARGS} can be nonzero, the use of these
5540 patterns increases the number of functions for which the frame pointer
5541 can be eliminated, if desired.
5543 @cindex @code{untyped_call} instruction pattern
5544 @item @samp{untyped_call}
5545 Subroutine call instruction returning a value of any type.  Operand 0 is
5546 the function to call; operand 1 is a memory location where the result of
5547 calling the function is to be stored; operand 2 is a @code{parallel}
5548 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
5549 the saving of a function return value into the result block.
5551 This instruction pattern should be defined to support
5552 @code{__builtin_apply} on machines where special instructions are needed
5553 to call a subroutine with arbitrary arguments or to save the value
5554 returned.  This instruction pattern is required on machines that have
5555 multiple registers that can hold a return value
5556 (i.e.@: @code{FUNCTION_VALUE_REGNO_P} is true for more than one register).
5558 @cindex @code{return} instruction pattern
5559 @item @samp{return}
5560 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
5561 defined only if a single instruction can do all the work of returning
5562 from a function.
5564 Like the @samp{mov@var{m}} patterns, this pattern is also used after the
5565 RTL generation phase.  In this case it is to support machines where
5566 multiple instructions are usually needed to return from a function, but
5567 some class of functions only requires one instruction to implement a
5568 return.  Normally, the applicable functions are those which do not need
5569 to save any registers or allocate stack space.
5571 It is valid for this pattern to expand to an instruction using
5572 @code{simple_return} if no epilogue is required.
5574 @cindex @code{simple_return} instruction pattern
5575 @item @samp{simple_return}
5576 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
5577 defined only if a single instruction can do all the work of returning
5578 from a function on a path where no epilogue is required.  This pattern
5579 is very similar to the @code{return} instruction pattern, but it is emitted
5580 only by the shrink-wrapping optimization on paths where the function
5581 prologue has not been executed, and a function return should occur without
5582 any of the effects of the epilogue.  Additional uses may be introduced on
5583 paths where both the prologue and the epilogue have executed.
5585 @findex reload_completed
5586 @findex leaf_function_p
5587 For such machines, the condition specified in this pattern should only
5588 be true when @code{reload_completed} is nonzero and the function's
5589 epilogue would only be a single instruction.  For machines with register
5590 windows, the routine @code{leaf_function_p} may be used to determine if
5591 a register window push is required.
5593 Machines that have conditional return instructions should define patterns
5594 such as
5596 @smallexample
5597 (define_insn ""
5598   [(set (pc)
5599         (if_then_else (match_operator
5600                          0 "comparison_operator"
5601                          [(cc0) (const_int 0)])
5602                       (return)
5603                       (pc)))]
5604   "@var{condition}"
5605   "@dots{}")
5606 @end smallexample
5608 where @var{condition} would normally be the same condition specified on the
5609 named @samp{return} pattern.
5611 @cindex @code{untyped_return} instruction pattern
5612 @item @samp{untyped_return}
5613 Untyped subroutine return instruction.  This instruction pattern should
5614 be defined to support @code{__builtin_return} on machines where special
5615 instructions are needed to return a value of any type.
5617 Operand 0 is a memory location where the result of calling a function
5618 with @code{__builtin_apply} is stored; operand 1 is a @code{parallel}
5619 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
5620 the restoring of a function return value from the result block.
5622 @cindex @code{nop} instruction pattern
5623 @item @samp{nop}
5624 No-op instruction.  This instruction pattern name should always be defined
5625 to output a no-op in assembler code.  @code{(const_int 0)} will do as an
5626 RTL pattern.
5628 @cindex @code{indirect_jump} instruction pattern
5629 @item @samp{indirect_jump}
5630 An instruction to jump to an address which is operand zero.
5631 This pattern name is mandatory on all machines.
5633 @cindex @code{casesi} instruction pattern
5634 @item @samp{casesi}
5635 Instruction to jump through a dispatch table, including bounds checking.
5636 This instruction takes five operands:
5638 @enumerate
5639 @item
5640 The index to dispatch on, which has mode @code{SImode}.
5642 @item
5643 The lower bound for indices in the table, an integer constant.
5645 @item
5646 The total range of indices in the table---the largest index
5647 minus the smallest one (both inclusive).
5649 @item
5650 A label that precedes the table itself.
5652 @item
5653 A label to jump to if the index has a value outside the bounds.
5654 @end enumerate
5656 The table is an @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} inside of a
5657 @code{jump_table_data}.  The number of elements in the table is one plus the
5658 difference between the upper bound and the lower bound.
5660 @cindex @code{tablejump} instruction pattern
5661 @item @samp{tablejump}
5662 Instruction to jump to a variable address.  This is a low-level
5663 capability which can be used to implement a dispatch table when there
5664 is no @samp{casesi} pattern.
5666 This pattern requires two operands: the address or offset, and a label
5667 which should immediately precede the jump table.  If the macro
5668 @code{CASE_VECTOR_PC_RELATIVE} evaluates to a nonzero value then the first
5669 operand is an offset which counts from the address of the table; otherwise,
5670 it is an absolute address to jump to.  In either case, the first operand has
5671 mode @code{Pmode}.
5673 The @samp{tablejump} insn is always the last insn before the jump
5674 table it uses.  Its assembler code normally has no need to use the
5675 second operand, but you should incorporate it in the RTL pattern so
5676 that the jump optimizer will not delete the table as unreachable code.
5679 @cindex @code{decrement_and_branch_until_zero} instruction pattern
5680 @item @samp{decrement_and_branch_until_zero}
5681 Conditional branch instruction that decrements a register and
5682 jumps if the register is nonzero.  Operand 0 is the register to
5683 decrement and test; operand 1 is the label to jump to if the
5684 register is nonzero.  @xref{Looping Patterns}.
5686 This optional instruction pattern is only used by the combiner,
5687 typically for loops reversed by the loop optimizer when strength
5688 reduction is enabled.
5690 @cindex @code{doloop_end} instruction pattern
5691 @item @samp{doloop_end}
5692 Conditional branch instruction that decrements a register and jumps if
5693 the register is nonzero.  This instruction takes five operands: Operand
5694 0 is the register to decrement and test; operand 1 is the number of loop
5695 iterations as a @code{const_int} or @code{const0_rtx} if this cannot be
5696 determined until run-time; operand 2 is the actual or estimated maximum
5697 number of iterations as a @code{const_int}; operand 3 is the number of
5698 enclosed loops as a @code{const_int} (an innermost loop has a value of
5699 1); operand 4 is the label to jump to if the register is nonzero;
5700 operand 5 is const1_rtx if the loop in entered at its top, const0_rtx
5701 otherwise.
5702 @xref{Looping Patterns}.
5704 This optional instruction pattern should be defined for machines with
5705 low-overhead looping instructions as the loop optimizer will try to
5706 modify suitable loops to utilize it.  If nested low-overhead looping is
5707 not supported, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
5708 and make the pattern fail if operand 3 is not @code{const1_rtx}.
5709 Similarly, if the actual or estimated maximum number of iterations is
5710 too large for this instruction, make it fail.
5712 @cindex @code{doloop_begin} instruction pattern
5713 @item @samp{doloop_begin}
5714 Companion instruction to @code{doloop_end} required for machines that
5715 need to perform some initialization, such as loading special registers
5716 used by a low-overhead looping instruction.  If initialization insns do
5717 not always need to be emitted, use a @code{define_expand}
5718 (@pxref{Expander Definitions}) and make it fail.
5721 @cindex @code{canonicalize_funcptr_for_compare} instruction pattern
5722 @item @samp{canonicalize_funcptr_for_compare}
5723 Canonicalize the function pointer in operand 1 and store the result
5724 into operand 0.
5726 Operand 0 is always a @code{reg} and has mode @code{Pmode}; operand 1
5727 may be a @code{reg}, @code{mem}, @code{symbol_ref}, @code{const_int}, etc
5728 and also has mode @code{Pmode}.
5730 Canonicalization of a function pointer usually involves computing
5731 the address of the function which would be called if the function
5732 pointer were used in an indirect call.
5734 Only define this pattern if function pointers on the target machine
5735 can have different values but still call the same function when
5736 used in an indirect call.
5738 @cindex @code{save_stack_block} instruction pattern
5739 @cindex @code{save_stack_function} instruction pattern
5740 @cindex @code{save_stack_nonlocal} instruction pattern
5741 @cindex @code{restore_stack_block} instruction pattern
5742 @cindex @code{restore_stack_function} instruction pattern
5743 @cindex @code{restore_stack_nonlocal} instruction pattern
5744 @item @samp{save_stack_block}
5745 @itemx @samp{save_stack_function}
5746 @itemx @samp{save_stack_nonlocal}
5747 @itemx @samp{restore_stack_block}
5748 @itemx @samp{restore_stack_function}
5749 @itemx @samp{restore_stack_nonlocal}
5750 Most machines save and restore the stack pointer by copying it to or
5751 from an object of mode @code{Pmode}.  Do not define these patterns on
5752 such machines.
5754 Some machines require special handling for stack pointer saves and
5755 restores.  On those machines, define the patterns corresponding to the
5756 non-standard cases by using a @code{define_expand} (@pxref{Expander
5757 Definitions}) that produces the required insns.  The three types of
5758 saves and restores are:
5760 @enumerate
5761 @item
5762 @samp{save_stack_block} saves the stack pointer at the start of a block
5763 that allocates a variable-sized object, and @samp{restore_stack_block}
5764 restores the stack pointer when the block is exited.
5766 @item
5767 @samp{save_stack_function} and @samp{restore_stack_function} do a
5768 similar job for the outermost block of a function and are used when the
5769 function allocates variable-sized objects or calls @code{alloca}.  Only
5770 the epilogue uses the restored stack pointer, allowing a simpler save or
5771 restore sequence on some machines.
5773 @item
5774 @samp{save_stack_nonlocal} is used in functions that contain labels
5775 branched to by nested functions.  It saves the stack pointer in such a
5776 way that the inner function can use @samp{restore_stack_nonlocal} to
5777 restore the stack pointer.  The compiler generates code to restore the
5778 frame and argument pointer registers, but some machines require saving
5779 and restoring additional data such as register window information or
5780 stack backchains.  Place insns in these patterns to save and restore any
5781 such required data.
5782 @end enumerate
5784 When saving the stack pointer, operand 0 is the save area and operand 1
5785 is the stack pointer.  The mode used to allocate the save area defaults
5786 to @code{Pmode} but you can override that choice by defining the
5787 @code{STACK_SAVEAREA_MODE} macro (@pxref{Storage Layout}).  You must
5788 specify an integral mode, or @code{VOIDmode} if no save area is needed
5789 for a particular type of save (either because no save is needed or
5790 because a machine-specific save area can be used).  Operand 0 is the
5791 stack pointer and operand 1 is the save area for restore operations.  If
5792 @samp{save_stack_block} is defined, operand 0 must not be
5793 @code{VOIDmode} since these saves can be arbitrarily nested.
5795 A save area is a @code{mem} that is at a constant offset from
5796 @code{virtual_stack_vars_rtx} when the stack pointer is saved for use by
5797 nonlocal gotos and a @code{reg} in the other two cases.
5799 @cindex @code{allocate_stack} instruction pattern
5800 @item @samp{allocate_stack}
5801 Subtract (or add if @code{STACK_GROWS_DOWNWARD} is undefined) operand 1 from
5802 the stack pointer to create space for dynamically allocated data.
5804 Store the resultant pointer to this space into operand 0.  If you
5805 are allocating space from the main stack, do this by emitting a
5806 move insn to copy @code{virtual_stack_dynamic_rtx} to operand 0.
5807 If you are allocating the space elsewhere, generate code to copy the
5808 location of the space to operand 0.  In the latter case, you must
5809 ensure this space gets freed when the corresponding space on the main
5810 stack is free.
5812 Do not define this pattern if all that must be done is the subtraction.
5813 Some machines require other operations such as stack probes or
5814 maintaining the back chain.  Define this pattern to emit those
5815 operations in addition to updating the stack pointer.
5817 @cindex @code{check_stack} instruction pattern
5818 @item @samp{check_stack}
5819 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) cannot be done on your system by
5820 probing the stack, define this pattern to perform the needed check and signal
5821 an error if the stack has overflowed.  The single operand is the address in
5822 the stack farthest from the current stack pointer that you need to validate.
5823 Normally, on platforms where this pattern is needed, you would obtain the
5824 stack limit from a global or thread-specific variable or register.
5826 @cindex @code{probe_stack_address} instruction pattern
5827 @item @samp{probe_stack_address}
5828 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) can be done on your system by
5829 probing the stack but without the need to actually access it, define this
5830 pattern and signal an error if the stack has overflowed.  The single operand
5831 is the memory address in the stack that needs to be probed.
5833 @cindex @code{probe_stack} instruction pattern
5834 @item @samp{probe_stack}
5835 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) can be done on your system by
5836 probing the stack but doing it with a ``store zero'' instruction is not valid
5837 or optimal, define this pattern to do the probing differently and signal an
5838 error if the stack has overflowed.  The single operand is the memory reference
5839 in the stack that needs to be probed.
5841 @cindex @code{nonlocal_goto} instruction pattern
5842 @item @samp{nonlocal_goto}
5843 Emit code to generate a non-local goto, e.g., a jump from one function
5844 to a label in an outer function.  This pattern has four arguments,
5845 each representing a value to be used in the jump.  The first
5846 argument is to be loaded into the frame pointer, the second is
5847 the address to branch to (code to dispatch to the actual label),
5848 the third is the address of a location where the stack is saved,
5849 and the last is the address of the label, to be placed in the
5850 location for the incoming static chain.
5852 On most machines you need not define this pattern, since GCC will
5853 already generate the correct code, which is to load the frame pointer
5854 and static chain, restore the stack (using the
5855 @samp{restore_stack_nonlocal} pattern, if defined), and jump indirectly
5856 to the dispatcher.  You need only define this pattern if this code will
5857 not work on your machine.
5859 @cindex @code{nonlocal_goto_receiver} instruction pattern
5860 @item @samp{nonlocal_goto_receiver}
5861 This pattern, if defined, contains code needed at the target of a
5862 nonlocal goto after the code already generated by GCC@.  You will not
5863 normally need to define this pattern.  A typical reason why you might
5864 need this pattern is if some value, such as a pointer to a global table,
5865 must be restored when the frame pointer is restored.  Note that a nonlocal
5866 goto only occurs within a unit-of-translation, so a global table pointer
5867 that is shared by all functions of a given module need not be restored.
5868 There are no arguments.
5870 @cindex @code{exception_receiver} instruction pattern
5871 @item @samp{exception_receiver}
5872 This pattern, if defined, contains code needed at the site of an
5873 exception handler that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
5874 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
5875 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
5876 table, must be restored after control flow is branched to the handler of
5877 an exception.  There are no arguments.
5879 @cindex @code{builtin_setjmp_setup} instruction pattern
5880 @item @samp{builtin_setjmp_setup}
5881 This pattern, if defined, contains additional code needed to initialize
5882 the @code{jmp_buf}.  You will not normally need to define this pattern.
5883 A typical reason why you might need this pattern is if some value, such
5884 as a pointer to a global table, must be restored.  Though it is
5885 preferred that the pointer value be recalculated if possible (given the
5886 address of a label for instance).  The single argument is a pointer to
5887 the @code{jmp_buf}.  Note that the buffer is five words long and that
5888 the first three are normally used by the generic mechanism.
5890 @cindex @code{builtin_setjmp_receiver} instruction pattern
5891 @item @samp{builtin_setjmp_receiver}
5892 This pattern, if defined, contains code needed at the site of a
5893 built-in setjmp that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
5894 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
5895 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
5896 table, must be restored.  It takes one argument, which is the label
5897 to which builtin_longjmp transferred control; this pattern may be emitted
5898 at a small offset from that label.
5900 @cindex @code{builtin_longjmp} instruction pattern
5901 @item @samp{builtin_longjmp}
5902 This pattern, if defined, performs the entire action of the longjmp.
5903 You will not normally need to define this pattern unless you also define
5904 @code{builtin_setjmp_setup}.  The single argument is a pointer to the
5905 @code{jmp_buf}.
5907 @cindex @code{eh_return} instruction pattern
5908 @item @samp{eh_return}
5909 This pattern, if defined, affects the way @code{__builtin_eh_return},
5910 and thence the call frame exception handling library routines, are
5911 built.  It is intended to handle non-trivial actions needed along
5912 the abnormal return path.
5914 The address of the exception handler to which the function should return
5915 is passed as operand to this pattern.  It will normally need to copied by
5916 the pattern to some special register or memory location.
5917 If the pattern needs to determine the location of the target call
5918 frame in order to do so, it may use @code{EH_RETURN_STACKADJ_RTX},
5919 if defined; it will have already been assigned.
5921 If this pattern is not defined, the default action will be to simply
5922 copy the return address to @code{EH_RETURN_HANDLER_RTX}.  Either
5923 that macro or this pattern needs to be defined if call frame exception
5924 handling is to be used.
5926 @cindex @code{prologue} instruction pattern
5927 @anchor{prologue instruction pattern}
5928 @item @samp{prologue}
5929 This pattern, if defined, emits RTL for entry to a function.  The function
5930 entry is responsible for setting up the stack frame, initializing the frame
5931 pointer register, saving callee saved registers, etc.
5933 Using a prologue pattern is generally preferred over defining
5934 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_PROLOGUE} to emit assembly code for the prologue.
5936 The @code{prologue} pattern is particularly useful for targets which perform
5937 instruction scheduling.
5939 @cindex @code{window_save} instruction pattern
5940 @anchor{window_save instruction pattern}
5941 @item @samp{window_save}
5942 This pattern, if defined, emits RTL for a register window save.  It should
5943 be defined if the target machine has register windows but the window events
5944 are decoupled from calls to subroutines.  The canonical example is the SPARC
5945 architecture.
5947 @cindex @code{epilogue} instruction pattern
5948 @anchor{epilogue instruction pattern}
5949 @item @samp{epilogue}
5950 This pattern emits RTL for exit from a function.  The function
5951 exit is responsible for deallocating the stack frame, restoring callee saved
5952 registers and emitting the return instruction.
5954 Using an epilogue pattern is generally preferred over defining
5955 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_EPILOGUE} to emit assembly code for the epilogue.
5957 The @code{epilogue} pattern is particularly useful for targets which perform
5958 instruction scheduling or which have delay slots for their return instruction.
5960 @cindex @code{sibcall_epilogue} instruction pattern
5961 @item @samp{sibcall_epilogue}
5962 This pattern, if defined, emits RTL for exit from a function without the final
5963 branch back to the calling function.  This pattern will be emitted before any
5964 sibling call (aka tail call) sites.
5966 The @code{sibcall_epilogue} pattern must not clobber any arguments used for
5967 parameter passing or any stack slots for arguments passed to the current
5968 function.
5970 @cindex @code{trap} instruction pattern
5971 @item @samp{trap}
5972 This pattern, if defined, signals an error, typically by causing some
5973 kind of signal to be raised.  Among other places, it is used by the Java
5974 front end to signal `invalid array index' exceptions.
5976 @cindex @code{ctrap@var{MM}4} instruction pattern
5977 @item @samp{ctrap@var{MM}4}
5978 Conditional trap instruction.  Operand 0 is a piece of RTL which
5979 performs a comparison, and operands 1 and 2 are the arms of the
5980 comparison.  Operand 3 is the trap code, an integer.
5982 A typical @code{ctrap} pattern looks like
5984 @smallexample
5985 (define_insn "ctrapsi4"
5986   [(trap_if (match_operator 0 "trap_operator"
5987              [(match_operand 1 "register_operand")
5988               (match_operand 2 "immediate_operand")])
5989             (match_operand 3 "const_int_operand" "i"))]
5990   ""
5991   "@dots{}")
5992 @end smallexample
5994 @cindex @code{prefetch} instruction pattern
5995 @item @samp{prefetch}
5997 This pattern, if defined, emits code for a non-faulting data prefetch
5998 instruction.  Operand 0 is the address of the memory to prefetch.  Operand 1
5999 is a constant 1 if the prefetch is preparing for a write to the memory
6000 address, or a constant 0 otherwise.  Operand 2 is the expected degree of
6001 temporal locality of the data and is a value between 0 and 3, inclusive; 0
6002 means that the data has no temporal locality, so it need not be left in the
6003 cache after the access; 3 means that the data has a high degree of temporal
6004 locality and should be left in all levels of cache possible;  1 and 2 mean,
6005 respectively, a low or moderate degree of temporal locality.
6007 Targets that do not support write prefetches or locality hints can ignore
6008 the values of operands 1 and 2.
6010 @cindex @code{blockage} instruction pattern
6011 @item @samp{blockage}
6013 This pattern defines a pseudo insn that prevents the instruction
6014 scheduler and other passes from moving instructions and using register
6015 equivalences across the boundary defined by the blockage insn.
6016 This needs to be an UNSPEC_VOLATILE pattern or a volatile ASM.
6018 @cindex @code{memory_barrier} instruction pattern
6019 @item @samp{memory_barrier}
6021 If the target memory model is not fully synchronous, then this pattern
6022 should be defined to an instruction that orders both loads and stores
6023 before the instruction with respect to loads and stores after the instruction.
6024 This pattern has no operands.
6026 @cindex @code{sync_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
6027 @item @samp{sync_compare_and_swap@var{mode}}
6029 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
6030 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
6031 performed.  Operand 2 is the ``old'' value to be compared against the
6032 current contents of the memory location.  Operand 3 is the ``new'' value
6033 to store in the memory if the compare succeeds.  Operand 0 is the result
6034 of the operation; it should contain the contents of the memory
6035 before the operation.  If the compare succeeds, this should obviously be
6036 a copy of operand 2.
6038 This pattern must show that both operand 0 and operand 1 are modified.
6040 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
6041 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
6042 operation and all memory operations after the atomic operation occur
6043 after the atomic operation.
6045 For targets where the success or failure of the compare-and-swap
6046 operation is available via the status flags, it is possible to
6047 avoid a separate compare operation and issue the subsequent
6048 branch or store-flag operation immediately after the compare-and-swap.
6049 To this end, GCC will look for a @code{MODE_CC} set in the
6050 output of @code{sync_compare_and_swap@var{mode}}; if the machine
6051 description includes such a set, the target should also define special
6052 @code{cbranchcc4} and/or @code{cstorecc4} instructions.  GCC will then
6053 be able to take the destination of the @code{MODE_CC} set and pass it
6054 to the @code{cbranchcc4} or @code{cstorecc4} pattern as the first
6055 operand of the comparison (the second will be @code{(const_int 0)}).
6057 For targets where the operating system may provide support for this
6058 operation via library calls, the @code{sync_compare_and_swap_optab}
6059 may be initialized to a function with the same interface as the
6060 @code{__sync_val_compare_and_swap_@var{n}} built-in.  If the entire
6061 set of @var{__sync} builtins are supported via library calls, the
6062 target can initialize all of the optabs at once with
6063 @code{init_sync_libfuncs}.
6064 For the purposes of C++11 @code{std::atomic::is_lock_free}, it is
6065 assumed that these library calls do @emph{not} use any kind of
6066 interruptable locking.
6068 @cindex @code{sync_add@var{mode}} instruction pattern
6069 @cindex @code{sync_sub@var{mode}} instruction pattern
6070 @cindex @code{sync_ior@var{mode}} instruction pattern
6071 @cindex @code{sync_and@var{mode}} instruction pattern
6072 @cindex @code{sync_xor@var{mode}} instruction pattern
6073 @cindex @code{sync_nand@var{mode}} instruction pattern
6074 @item @samp{sync_add@var{mode}}, @samp{sync_sub@var{mode}}
6075 @itemx @samp{sync_ior@var{mode}}, @samp{sync_and@var{mode}}
6076 @itemx @samp{sync_xor@var{mode}}, @samp{sync_nand@var{mode}}
6078 These patterns emit code for an atomic operation on memory.
6079 Operand 0 is the memory on which the atomic operation is performed.
6080 Operand 1 is the second operand to the binary operator.
6082 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
6083 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
6084 operation and all memory operations after the atomic operation occur
6085 after the atomic operation.
6087 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
6088 from a compare-and-swap operation, if defined.
6090 @cindex @code{sync_old_add@var{mode}} instruction pattern
6091 @cindex @code{sync_old_sub@var{mode}} instruction pattern
6092 @cindex @code{sync_old_ior@var{mode}} instruction pattern
6093 @cindex @code{sync_old_and@var{mode}} instruction pattern
6094 @cindex @code{sync_old_xor@var{mode}} instruction pattern
6095 @cindex @code{sync_old_nand@var{mode}} instruction pattern
6096 @item @samp{sync_old_add@var{mode}}, @samp{sync_old_sub@var{mode}}
6097 @itemx @samp{sync_old_ior@var{mode}}, @samp{sync_old_and@var{mode}}
6098 @itemx @samp{sync_old_xor@var{mode}}, @samp{sync_old_nand@var{mode}}
6100 These patterns emit code for an atomic operation on memory,
6101 and return the value that the memory contained before the operation.
6102 Operand 0 is the result value, operand 1 is the memory on which the
6103 atomic operation is performed, and operand 2 is the second operand
6104 to the binary operator.
6106 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
6107 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
6108 operation and all memory operations after the atomic operation occur
6109 after the atomic operation.
6111 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
6112 from a compare-and-swap operation, if defined.
6114 @cindex @code{sync_new_add@var{mode}} instruction pattern
6115 @cindex @code{sync_new_sub@var{mode}} instruction pattern
6116 @cindex @code{sync_new_ior@var{mode}} instruction pattern
6117 @cindex @code{sync_new_and@var{mode}} instruction pattern
6118 @cindex @code{sync_new_xor@var{mode}} instruction pattern
6119 @cindex @code{sync_new_nand@var{mode}} instruction pattern
6120 @item @samp{sync_new_add@var{mode}}, @samp{sync_new_sub@var{mode}}
6121 @itemx @samp{sync_new_ior@var{mode}}, @samp{sync_new_and@var{mode}}
6122 @itemx @samp{sync_new_xor@var{mode}}, @samp{sync_new_nand@var{mode}}
6124 These patterns are like their @code{sync_old_@var{op}} counterparts,
6125 except that they return the value that exists in the memory location
6126 after the operation, rather than before the operation.
6128 @cindex @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}} instruction pattern
6129 @item @samp{sync_lock_test_and_set@var{mode}}
6131 This pattern takes two forms, based on the capabilities of the target.
6132 In either case, operand 0 is the result of the operand, operand 1 is
6133 the memory on which the atomic operation is performed, and operand 2
6134 is the value to set in the lock.
6136 In the ideal case, this operation is an atomic exchange operation, in
6137 which the previous value in memory operand is copied into the result
6138 operand, and the value operand is stored in the memory operand.
6140 For less capable targets, any value operand that is not the constant 1
6141 should be rejected with @code{FAIL}.  In this case the target may use
6142 an atomic test-and-set bit operation.  The result operand should contain
6143 1 if the bit was previously set and 0 if the bit was previously clear.
6144 The true contents of the memory operand are implementation defined.
6146 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
6147 pattern as a whole acts as an acquire barrier, that is all memory
6148 operations after the pattern do not occur until the lock is acquired.
6150 If this pattern is not defined, the operation will be constructed from
6151 a compare-and-swap operation, if defined.
6153 @cindex @code{sync_lock_release@var{mode}} instruction pattern
6154 @item @samp{sync_lock_release@var{mode}}
6156 This pattern, if defined, releases a lock set by
6157 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}.  Operand 0 is the memory
6158 that contains the lock; operand 1 is the value to store in the lock.
6160 If the target doesn't implement full semantics for
6161 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}, any value operand which is not
6162 the constant 0 should be rejected with @code{FAIL}, and the true contents
6163 of the memory operand are implementation defined.
6165 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
6166 pattern as a whole acts as a release barrier, that is the lock is
6167 released only after all previous memory operations have completed.
6169 If this pattern is not defined, then a @code{memory_barrier} pattern
6170 will be emitted, followed by a store of the value to the memory operand.
6172 @cindex @code{atomic_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
6173 @item @samp{atomic_compare_and_swap@var{mode}} 
6174 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
6175 operation with memory model semantics.  Operand 2 is the memory on which
6176 the atomic operation is performed.  Operand 0 is an output operand which
6177 is set to true or false based on whether the operation succeeded.  Operand
6178 1 is an output operand which is set to the contents of the memory before
6179 the operation was attempted.  Operand 3 is the value that is expected to
6180 be in memory.  Operand 4 is the value to put in memory if the expected
6181 value is found there.  Operand 5 is set to 1 if this compare and swap is to
6182 be treated as a weak operation.  Operand 6 is the memory model to be used
6183 if the operation is a success.  Operand 7 is the memory model to be used
6184 if the operation fails.
6186 If memory referred to in operand 2 contains the value in operand 3, then
6187 operand 4 is stored in memory pointed to by operand 2 and fencing based on
6188 the memory model in operand 6 is issued.  
6190 If memory referred to in operand 2 does not contain the value in operand 3,
6191 then fencing based on the memory model in operand 7 is issued.
6193 If a target does not support weak compare-and-swap operations, or the port
6194 elects not to implement weak operations, the argument in operand 5 can be
6195 ignored.  Note a strong implementation must be provided.
6197 If this pattern is not provided, the @code{__atomic_compare_exchange}
6198 built-in functions will utilize the legacy @code{sync_compare_and_swap}
6199 pattern with an @code{__ATOMIC_SEQ_CST} memory model.
6201 @cindex @code{atomic_load@var{mode}} instruction pattern
6202 @item @samp{atomic_load@var{mode}}
6203 This pattern implements an atomic load operation with memory model
6204 semantics.  Operand 1 is the memory address being loaded from.  Operand 0
6205 is the result of the load.  Operand 2 is the memory model to be used for
6206 the load operation.
6208 If not present, the @code{__atomic_load} built-in function will either
6209 resort to a normal load with memory barriers, or a compare-and-swap
6210 operation if a normal load would not be atomic.
6212 @cindex @code{atomic_store@var{mode}} instruction pattern
6213 @item @samp{atomic_store@var{mode}}
6214 This pattern implements an atomic store operation with memory model
6215 semantics.  Operand 0 is the memory address being stored to.  Operand 1
6216 is the value to be written.  Operand 2 is the memory model to be used for
6217 the operation.
6219 If not present, the @code{__atomic_store} built-in function will attempt to
6220 perform a normal store and surround it with any required memory fences.  If
6221 the store would not be atomic, then an @code{__atomic_exchange} is
6222 attempted with the result being ignored.
6224 @cindex @code{atomic_exchange@var{mode}} instruction pattern
6225 @item @samp{atomic_exchange@var{mode}}
6226 This pattern implements an atomic exchange operation with memory model
6227 semantics.  Operand 1 is the memory location the operation is performed on.
6228 Operand 0 is an output operand which is set to the original value contained
6229 in the memory pointed to by operand 1.  Operand 2 is the value to be
6230 stored.  Operand 3 is the memory model to be used.
6232 If this pattern is not present, the built-in function
6233 @code{__atomic_exchange} will attempt to preform the operation with a
6234 compare and swap loop.
6236 @cindex @code{atomic_add@var{mode}} instruction pattern
6237 @cindex @code{atomic_sub@var{mode}} instruction pattern
6238 @cindex @code{atomic_or@var{mode}} instruction pattern
6239 @cindex @code{atomic_and@var{mode}} instruction pattern
6240 @cindex @code{atomic_xor@var{mode}} instruction pattern
6241 @cindex @code{atomic_nand@var{mode}} instruction pattern
6242 @item @samp{atomic_add@var{mode}}, @samp{atomic_sub@var{mode}}
6243 @itemx @samp{atomic_or@var{mode}}, @samp{atomic_and@var{mode}}
6244 @itemx @samp{atomic_xor@var{mode}}, @samp{atomic_nand@var{mode}}
6246 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
6247 model semantics. Operand 0 is the memory on which the atomic operation is
6248 performed.  Operand 1 is the second operand to the binary operator.
6249 Operand 2 is the memory model to be used by the operation.
6251 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
6252 @code{sync} patterns, or equivalent patterns which return a result.  If
6253 none of these are available a compare-and-swap loop will be used.
6255 @cindex @code{atomic_fetch_add@var{mode}} instruction pattern
6256 @cindex @code{atomic_fetch_sub@var{mode}} instruction pattern
6257 @cindex @code{atomic_fetch_or@var{mode}} instruction pattern
6258 @cindex @code{atomic_fetch_and@var{mode}} instruction pattern
6259 @cindex @code{atomic_fetch_xor@var{mode}} instruction pattern
6260 @cindex @code{atomic_fetch_nand@var{mode}} instruction pattern
6261 @item @samp{atomic_fetch_add@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_sub@var{mode}}
6262 @itemx @samp{atomic_fetch_or@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_and@var{mode}}
6263 @itemx @samp{atomic_fetch_xor@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_nand@var{mode}}
6265 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
6266 model semantics, and return the original value. Operand 0 is an output 
6267 operand which contains the value of the memory location before the 
6268 operation was performed.  Operand 1 is the memory on which the atomic 
6269 operation is performed.  Operand 2 is the second operand to the binary
6270 operator.  Operand 3 is the memory model to be used by the operation.
6272 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
6273 @code{sync} patterns.  If none of these are available a compare-and-swap
6274 loop will be used.
6276 @cindex @code{atomic_add_fetch@var{mode}} instruction pattern
6277 @cindex @code{atomic_sub_fetch@var{mode}} instruction pattern
6278 @cindex @code{atomic_or_fetch@var{mode}} instruction pattern
6279 @cindex @code{atomic_and_fetch@var{mode}} instruction pattern
6280 @cindex @code{atomic_xor_fetch@var{mode}} instruction pattern
6281 @cindex @code{atomic_nand_fetch@var{mode}} instruction pattern
6282 @item @samp{atomic_add_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_sub_fetch@var{mode}}
6283 @itemx @samp{atomic_or_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_and_fetch@var{mode}}
6284 @itemx @samp{atomic_xor_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_nand_fetch@var{mode}}
6286 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
6287 model semantics and return the result after the operation is performed.
6288 Operand 0 is an output operand which contains the value after the
6289 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
6290 performed.  Operand 2 is the second operand to the binary operator.
6291 Operand 3 is the memory model to be used by the operation.
6293 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
6294 @code{sync} patterns, or equivalent patterns which return the result before
6295 the operation followed by the arithmetic operation required to produce the
6296 result.  If none of these are available a compare-and-swap loop will be
6297 used.
6299 @cindex @code{atomic_test_and_set} instruction pattern
6300 @item @samp{atomic_test_and_set}
6302 This pattern emits code for @code{__builtin_atomic_test_and_set}.
6303 Operand 0 is an output operand which is set to true if the previous
6304 previous contents of the byte was "set", and false otherwise.  Operand 1
6305 is the @code{QImode} memory to be modified.  Operand 2 is the memory
6306 model to be used.
6308 The specific value that defines "set" is implementation defined, and
6309 is normally based on what is performed by the native atomic test and set
6310 instruction.
6312 @cindex @code{mem_thread_fence@var{mode}} instruction pattern
6313 @item @samp{mem_thread_fence@var{mode}}
6314 This pattern emits code required to implement a thread fence with
6315 memory model semantics.  Operand 0 is the memory model to be used.
6317 If this pattern is not specified, all memory models except
6318 @code{__ATOMIC_RELAXED} will result in issuing a @code{sync_synchronize}
6319 barrier pattern.
6321 @cindex @code{mem_signal_fence@var{mode}} instruction pattern
6322 @item @samp{mem_signal_fence@var{mode}}
6323 This pattern emits code required to implement a signal fence with
6324 memory model semantics.  Operand 0 is the memory model to be used.
6326 This pattern should impact the compiler optimizers the same way that
6327 mem_signal_fence does, but it does not need to issue any barrier
6328 instructions.
6330 If this pattern is not specified, all memory models except
6331 @code{__ATOMIC_RELAXED} will result in issuing a @code{sync_synchronize}
6332 barrier pattern.
6334 @cindex @code{get_thread_pointer@var{mode}} instruction pattern
6335 @cindex @code{set_thread_pointer@var{mode}} instruction pattern
6336 @item @samp{get_thread_pointer@var{mode}}
6337 @itemx @samp{set_thread_pointer@var{mode}}
6338 These patterns emit code that reads/sets the TLS thread pointer. Currently,
6339 these are only needed if the target needs to support the
6340 @code{__builtin_thread_pointer} and @code{__builtin_set_thread_pointer}
6341 builtins.
6343 The get/set patterns have a single output/input operand respectively,
6344 with @var{mode} intended to be @code{Pmode}.
6346 @cindex @code{stack_protect_set} instruction pattern
6347 @item @samp{stack_protect_set}
6349 This pattern, if defined, moves a @code{ptr_mode} value from the memory
6350 in operand 1 to the memory in operand 0 without leaving the value in
6351 a register afterward.  This is to avoid leaking the value some place
6352 that an attacker might use to rewrite the stack guard slot after
6353 having clobbered it.
6355 If this pattern is not defined, then a plain move pattern is generated.
6357 @cindex @code{stack_protect_test} instruction pattern
6358 @item @samp{stack_protect_test}
6360 This pattern, if defined, compares a @code{ptr_mode} value from the
6361 memory in operand 1 with the memory in operand 0 without leaving the
6362 value in a register afterward and branches to operand 2 if the values
6363 were equal.
6365 If this pattern is not defined, then a plain compare pattern and
6366 conditional branch pattern is used.
6368 @cindex @code{clear_cache} instruction pattern
6369 @item @samp{clear_cache}
6371 This pattern, if defined, flushes the instruction cache for a region of
6372 memory.  The region is bounded to by the Pmode pointers in operand 0
6373 inclusive and operand 1 exclusive.
6375 If this pattern is not defined, a call to the library function
6376 @code{__clear_cache} is used.
6378 @end table
6380 @end ifset
6381 @c Each of the following nodes are wrapped in separate
6382 @c "@ifset INTERNALS" to work around memory limits for the default
6383 @c configuration in older tetex distributions.  Known to not work:
6384 @c tetex-1.0.7, known to work: tetex-2.0.2.
6385 @ifset INTERNALS
6386 @node Pattern Ordering
6387 @section When the Order of Patterns Matters
6388 @cindex Pattern Ordering
6389 @cindex Ordering of Patterns
6391 Sometimes an insn can match more than one instruction pattern.  Then the
6392 pattern that appears first in the machine description is the one used.
6393 Therefore, more specific patterns (patterns that will match fewer things)
6394 and faster instructions (those that will produce better code when they
6395 do match) should usually go first in the description.
6397 In some cases the effect of ordering the patterns can be used to hide
6398 a pattern when it is not valid.  For example, the 68000 has an
6399 instruction for converting a fullword to floating point and another
6400 for converting a byte to floating point.  An instruction converting
6401 an integer to floating point could match either one.  We put the
6402 pattern to convert the fullword first to make sure that one will
6403 be used rather than the other.  (Otherwise a large integer might
6404 be generated as a single-byte immediate quantity, which would not work.)
6405 Instead of using this pattern ordering it would be possible to make the
6406 pattern for convert-a-byte smart enough to deal properly with any
6407 constant value.
6409 @end ifset
6410 @ifset INTERNALS
6411 @node Dependent Patterns
6412 @section Interdependence of Patterns
6413 @cindex Dependent Patterns
6414 @cindex Interdependence of Patterns
6416 In some cases machines support instructions identical except for the
6417 machine mode of one or more operands.  For example, there may be
6418 ``sign-extend halfword'' and ``sign-extend byte'' instructions whose
6419 patterns are
6421 @smallexample
6422 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
6423      (extend:SI (match_operand:HI 1 @dots{})))
6425 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
6426      (extend:SI (match_operand:QI 1 @dots{})))
6427 @end smallexample
6429 @noindent
6430 Constant integers do not specify a machine mode, so an instruction to
6431 extend a constant value could match either pattern.  The pattern it
6432 actually will match is the one that appears first in the file.  For correct
6433 results, this must be the one for the widest possible mode (@code{HImode},
6434 here).  If the pattern matches the @code{QImode} instruction, the results
6435 will be incorrect if the constant value does not actually fit that mode.
6437 Such instructions to extend constants are rarely generated because they are
6438 optimized away, but they do occasionally happen in nonoptimized
6439 compilations.
6441 If a constraint in a pattern allows a constant, the reload pass may
6442 replace a register with a constant permitted by the constraint in some
6443 cases.  Similarly for memory references.  Because of this substitution,
6444 you should not provide separate patterns for increment and decrement
6445 instructions.  Instead, they should be generated from the same pattern
6446 that supports register-register add insns by examining the operands and
6447 generating the appropriate machine instruction.
6449 @end ifset
6450 @ifset INTERNALS
6451 @node Jump Patterns
6452 @section Defining Jump Instruction Patterns
6453 @cindex jump instruction patterns
6454 @cindex defining jump instruction patterns
6456 GCC does not assume anything about how the machine realizes jumps.
6457 The machine description should define a single pattern, usually
6458 a @code{define_expand}, which expands to all the required insns.
6460 Usually, this would be a comparison insn to set the condition code
6461 and a separate branch insn testing the condition code and branching
6462 or not according to its value.  For many machines, however,
6463 separating compares and branches is limiting, which is why the
6464 more flexible approach with one @code{define_expand} is used in GCC.
6465 The machine description becomes clearer for architectures that
6466 have compare-and-branch instructions but no condition code.  It also
6467 works better when different sets of comparison operators are supported
6468 by different kinds of conditional branches (e.g. integer vs. floating-point),
6469 or by conditional branches with respect to conditional stores.
6471 Two separate insns are always used if the machine description represents
6472 a condition code register using the legacy RTL expression @code{(cc0)},
6473 and on most machines that use a separate condition code register
6474 (@pxref{Condition Code}).  For machines that use @code{(cc0)}, in
6475 fact, the set and use of the condition code must be separate and
6476 adjacent@footnote{@code{note} insns can separate them, though.}, thus
6477 allowing flags in @code{cc_status} to be used (@pxref{Condition Code}) and
6478 so that the comparison and branch insns could be located from each other
6479 by using the functions @code{prev_cc0_setter} and @code{next_cc0_user}.
6481 Even in this case having a single entry point for conditional branches
6482 is advantageous, because it handles equally well the case where a single
6483 comparison instruction records the results of both signed and unsigned
6484 comparison of the given operands (with the branch insns coming in distinct
6485 signed and unsigned flavors) as in the x86 or SPARC, and the case where
6486 there are distinct signed and unsigned compare instructions and only
6487 one set of conditional branch instructions as in the PowerPC.
6489 @end ifset
6490 @ifset INTERNALS
6491 @node Looping Patterns
6492 @section Defining Looping Instruction Patterns
6493 @cindex looping instruction patterns
6494 @cindex defining looping instruction patterns
6496 Some machines have special jump instructions that can be utilized to
6497 make loops more efficient.  A common example is the 68000 @samp{dbra}
6498 instruction which performs a decrement of a register and a branch if the
6499 result was greater than zero.  Other machines, in particular digital
6500 signal processors (DSPs), have special block repeat instructions to
6501 provide low-overhead loop support.  For example, the TI TMS320C3x/C4x
6502 DSPs have a block repeat instruction that loads special registers to
6503 mark the top and end of a loop and to count the number of loop
6504 iterations.  This avoids the need for fetching and executing a
6505 @samp{dbra}-like instruction and avoids pipeline stalls associated with
6506 the jump.
6508 GCC has three special named patterns to support low overhead looping.
6509 They are @samp{decrement_and_branch_until_zero}, @samp{doloop_begin},
6510 and @samp{doloop_end}.  The first pattern,
6511 @samp{decrement_and_branch_until_zero}, is not emitted during RTL
6512 generation but may be emitted during the instruction combination phase.
6513 This requires the assistance of the loop optimizer, using information
6514 collected during strength reduction, to reverse a loop to count down to
6515 zero.  Some targets also require the loop optimizer to add a
6516 @code{REG_NONNEG} note to indicate that the iteration count is always
6517 positive.  This is needed if the target performs a signed loop
6518 termination test.  For example, the 68000 uses a pattern similar to the
6519 following for its @code{dbra} instruction:
6521 @smallexample
6522 @group
6523 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
6524   [(set (pc)
6525         (if_then_else
6526           (ge (plus:SI (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
6527                        (const_int -1))
6528               (const_int 0))
6529           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
6530           (pc)))
6531    (set (match_dup 0)
6532         (plus:SI (match_dup 0)
6533                  (const_int -1)))]
6534   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
6535   "@dots{}")
6536 @end group
6537 @end smallexample
6539 Note that since the insn is both a jump insn and has an output, it must
6540 deal with its own reloads, hence the `m' constraints.  Also note that
6541 since this insn is generated by the instruction combination phase
6542 combining two sequential insns together into an implicit parallel insn,
6543 the iteration counter needs to be biased by the same amount as the
6544 decrement operation, in this case @minus{}1.  Note that the following similar
6545 pattern will not be matched by the combiner.
6547 @smallexample
6548 @group
6549 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
6550   [(set (pc)
6551         (if_then_else
6552           (ge (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
6553               (const_int 1))
6554           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
6555           (pc)))
6556    (set (match_dup 0)
6557         (plus:SI (match_dup 0)
6558                  (const_int -1)))]
6559   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
6560   "@dots{}")
6561 @end group
6562 @end smallexample
6564 The other two special looping patterns, @samp{doloop_begin} and
6565 @samp{doloop_end}, are emitted by the loop optimizer for certain
6566 well-behaved loops with a finite number of loop iterations using
6567 information collected during strength reduction.
6569 The @samp{doloop_end} pattern describes the actual looping instruction
6570 (or the implicit looping operation) and the @samp{doloop_begin} pattern
6571 is an optional companion pattern that can be used for initialization
6572 needed for some low-overhead looping instructions.
6574 Note that some machines require the actual looping instruction to be
6575 emitted at the top of the loop (e.g., the TMS320C3x/C4x DSPs).  Emitting
6576 the true RTL for a looping instruction at the top of the loop can cause
6577 problems with flow analysis.  So instead, a dummy @code{doloop} insn is
6578 emitted at the end of the loop.  The machine dependent reorg pass checks
6579 for the presence of this @code{doloop} insn and then searches back to
6580 the top of the loop, where it inserts the true looping insn (provided
6581 there are no instructions in the loop which would cause problems).  Any
6582 additional labels can be emitted at this point.  In addition, if the
6583 desired special iteration counter register was not allocated, this
6584 machine dependent reorg pass could emit a traditional compare and jump
6585 instruction pair.
6587 The essential difference between the
6588 @samp{decrement_and_branch_until_zero} and the @samp{doloop_end}
6589 patterns is that the loop optimizer allocates an additional pseudo
6590 register for the latter as an iteration counter.  This pseudo register
6591 cannot be used within the loop (i.e., general induction variables cannot
6592 be derived from it), however, in many cases the loop induction variable
6593 may become redundant and removed by the flow pass.
6596 @end ifset
6597 @ifset INTERNALS
6598 @node Insn Canonicalizations
6599 @section Canonicalization of Instructions
6600 @cindex canonicalization of instructions
6601 @cindex insn canonicalization
6603 There are often cases where multiple RTL expressions could represent an
6604 operation performed by a single machine instruction.  This situation is
6605 most commonly encountered with logical, branch, and multiply-accumulate
6606 instructions.  In such cases, the compiler attempts to convert these
6607 multiple RTL expressions into a single canonical form to reduce the
6608 number of insn patterns required.
6610 In addition to algebraic simplifications, following canonicalizations
6611 are performed:
6613 @itemize @bullet
6614 @item
6615 For commutative and comparison operators, a constant is always made the
6616 second operand.  If a machine only supports a constant as the second
6617 operand, only patterns that match a constant in the second operand need
6618 be supplied.
6620 @item
6621 For associative operators, a sequence of operators will always chain
6622 to the left; for instance, only the left operand of an integer @code{plus}
6623 can itself be a @code{plus}.  @code{and}, @code{ior}, @code{xor},
6624 @code{plus}, @code{mult}, @code{smin}, @code{smax}, @code{umin}, and
6625 @code{umax} are associative when applied to integers, and sometimes to
6626 floating-point.
6628 @item
6629 @cindex @code{neg}, canonicalization of
6630 @cindex @code{not}, canonicalization of
6631 @cindex @code{mult}, canonicalization of
6632 @cindex @code{plus}, canonicalization of
6633 @cindex @code{minus}, canonicalization of
6634 For these operators, if only one operand is a @code{neg}, @code{not},
6635 @code{mult}, @code{plus}, or @code{minus} expression, it will be the
6636 first operand.
6638 @item
6639 In combinations of @code{neg}, @code{mult}, @code{plus}, and
6640 @code{minus}, the @code{neg} operations (if any) will be moved inside
6641 the operations as far as possible.  For instance,
6642 @code{(neg (mult A B))} is canonicalized as @code{(mult (neg A) B)}, but
6643 @code{(plus (mult (neg B) C) A)} is canonicalized as
6644 @code{(minus A (mult B C))}.
6646 @cindex @code{compare}, canonicalization of
6647 @item
6648 For the @code{compare} operator, a constant is always the second operand
6649 if the first argument is a condition code register or @code{(cc0)}.
6651 @item
6652 An operand of @code{neg}, @code{not}, @code{mult}, @code{plus}, or
6653 @code{minus} is made the first operand under the same conditions as
6654 above.
6656 @item
6657 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{b})} is converted to
6658 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{a})}. Likewise with @code{geu} instead
6659 of @code{ltu}.
6661 @item
6662 @code{(minus @var{x} (const_int @var{n}))} is converted to
6663 @code{(plus @var{x} (const_int @var{-n}))}.
6665 @item
6666 Within address computations (i.e., inside @code{mem}), a left shift is
6667 converted into the appropriate multiplication by a power of two.
6669 @cindex @code{ior}, canonicalization of
6670 @cindex @code{and}, canonicalization of
6671 @cindex De Morgan's law
6672 @item
6673 De Morgan's Law is used to move bitwise negation inside a bitwise
6674 logical-and or logical-or operation.  If this results in only one
6675 operand being a @code{not} expression, it will be the first one.
6677 A machine that has an instruction that performs a bitwise logical-and of one
6678 operand with the bitwise negation of the other should specify the pattern
6679 for that instruction as
6681 @smallexample
6682 (define_insn ""
6683   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
6684         (and:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
6685                      (match_operand:@var{m} 2 @dots{})))]
6686   "@dots{}"
6687   "@dots{}")
6688 @end smallexample
6690 @noindent
6691 Similarly, a pattern for a ``NAND'' instruction should be written
6693 @smallexample
6694 (define_insn ""
6695   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
6696         (ior:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
6697                      (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 2 @dots{}))))]
6698   "@dots{}"
6699   "@dots{}")
6700 @end smallexample
6702 In both cases, it is not necessary to include patterns for the many
6703 logically equivalent RTL expressions.
6705 @cindex @code{xor}, canonicalization of
6706 @item
6707 The only possible RTL expressions involving both bitwise exclusive-or
6708 and bitwise negation are @code{(xor:@var{m} @var{x} @var{y})}
6709 and @code{(not:@var{m} (xor:@var{m} @var{x} @var{y}))}.
6711 @item
6712 The sum of three items, one of which is a constant, will only appear in
6713 the form
6715 @smallexample
6716 (plus:@var{m} (plus:@var{m} @var{x} @var{y}) @var{constant})
6717 @end smallexample
6719 @cindex @code{zero_extract}, canonicalization of
6720 @cindex @code{sign_extract}, canonicalization of
6721 @item
6722 Equality comparisons of a group of bits (usually a single bit) with zero
6723 will be written using @code{zero_extract} rather than the equivalent
6724 @code{and} or @code{sign_extract} operations.
6726 @cindex @code{mult}, canonicalization of
6727 @item
6728 @code{(sign_extend:@var{m1} (mult:@var{m2} (sign_extend:@var{m2} @var{x})
6729 (sign_extend:@var{m2} @var{y})))} is converted to @code{(mult:@var{m1}
6730 (sign_extend:@var{m1} @var{x}) (sign_extend:@var{m1} @var{y}))}, and likewise
6731 for @code{zero_extend}.
6733 @item
6734 @code{(sign_extend:@var{m1} (mult:@var{m2} (ashiftrt:@var{m2}
6735 @var{x} @var{s}) (sign_extend:@var{m2} @var{y})))} is converted
6736 to @code{(mult:@var{m1} (sign_extend:@var{m1} (ashiftrt:@var{m2}
6737 @var{x} @var{s})) (sign_extend:@var{m1} @var{y}))}, and likewise for
6738 patterns using @code{zero_extend} and @code{lshiftrt}.  If the second
6739 operand of @code{mult} is also a shift, then that is extended also.
6740 This transformation is only applied when it can be proven that the
6741 original operation had sufficient precision to prevent overflow.
6743 @end itemize
6745 Further canonicalization rules are defined in the function
6746 @code{commutative_operand_precedence} in @file{gcc/rtlanal.c}.
6748 @end ifset
6749 @ifset INTERNALS
6750 @node Expander Definitions
6751 @section Defining RTL Sequences for Code Generation
6752 @cindex expander definitions
6753 @cindex code generation RTL sequences
6754 @cindex defining RTL sequences for code generation
6756 On some target machines, some standard pattern names for RTL generation
6757 cannot be handled with single insn, but a sequence of RTL insns can
6758 represent them.  For these target machines, you can write a
6759 @code{define_expand} to specify how to generate the sequence of RTL@.
6761 @findex define_expand
6762 A @code{define_expand} is an RTL expression that looks almost like a
6763 @code{define_insn}; but, unlike the latter, a @code{define_expand} is used
6764 only for RTL generation and it can produce more than one RTL insn.
6766 A @code{define_expand} RTX has four operands:
6768 @itemize @bullet
6769 @item
6770 The name.  Each @code{define_expand} must have a name, since the only
6771 use for it is to refer to it by name.
6773 @item
6774 The RTL template.  This is a vector of RTL expressions representing
6775 a sequence of separate instructions.  Unlike @code{define_insn}, there
6776 is no implicit surrounding @code{PARALLEL}.
6778 @item
6779 The condition, a string containing a C expression.  This expression is
6780 used to express how the availability of this pattern depends on
6781 subclasses of target machine, selected by command-line options when GCC
6782 is run.  This is just like the condition of a @code{define_insn} that
6783 has a standard name.  Therefore, the condition (if present) may not
6784 depend on the data in the insn being matched, but only the
6785 target-machine-type flags.  The compiler needs to test these conditions
6786 during initialization in order to learn exactly which named instructions
6787 are available in a particular run.
6789 @item
6790 The preparation statements, a string containing zero or more C
6791 statements which are to be executed before RTL code is generated from
6792 the RTL template.
6794 Usually these statements prepare temporary registers for use as
6795 internal operands in the RTL template, but they can also generate RTL
6796 insns directly by calling routines such as @code{emit_insn}, etc.
6797 Any such insns precede the ones that come from the RTL template.
6799 @item
6800 Optionally, a vector containing the values of attributes. @xref{Insn
6801 Attributes}.
6802 @end itemize
6804 Every RTL insn emitted by a @code{define_expand} must match some
6805 @code{define_insn} in the machine description.  Otherwise, the compiler
6806 will crash when trying to generate code for the insn or trying to optimize
6809 The RTL template, in addition to controlling generation of RTL insns,
6810 also describes the operands that need to be specified when this pattern
6811 is used.  In particular, it gives a predicate for each operand.
6813 A true operand, which needs to be specified in order to generate RTL from
6814 the pattern, should be described with a @code{match_operand} in its first
6815 occurrence in the RTL template.  This enters information on the operand's
6816 predicate into the tables that record such things.  GCC uses the
6817 information to preload the operand into a register if that is required for
6818 valid RTL code.  If the operand is referred to more than once, subsequent
6819 references should use @code{match_dup}.
6821 The RTL template may also refer to internal ``operands'' which are
6822 temporary registers or labels used only within the sequence made by the
6823 @code{define_expand}.  Internal operands are substituted into the RTL
6824 template with @code{match_dup}, never with @code{match_operand}.  The
6825 values of the internal operands are not passed in as arguments by the
6826 compiler when it requests use of this pattern.  Instead, they are computed
6827 within the pattern, in the preparation statements.  These statements
6828 compute the values and store them into the appropriate elements of
6829 @code{operands} so that @code{match_dup} can find them.
6831 There are two special macros defined for use in the preparation statements:
6832 @code{DONE} and @code{FAIL}.  Use them with a following semicolon,
6833 as a statement.
6835 @table @code
6837 @findex DONE
6838 @item DONE
6839 Use the @code{DONE} macro to end RTL generation for the pattern.  The
6840 only RTL insns resulting from the pattern on this occasion will be
6841 those already emitted by explicit calls to @code{emit_insn} within the
6842 preparation statements; the RTL template will not be generated.
6844 @findex FAIL
6845 @item FAIL
6846 Make the pattern fail on this occasion.  When a pattern fails, it means
6847 that the pattern was not truly available.  The calling routines in the
6848 compiler will try other strategies for code generation using other patterns.
6850 Failure is currently supported only for binary (addition, multiplication,
6851 shifting, etc.) and bit-field (@code{extv}, @code{extzv}, and @code{insv})
6852 operations.
6853 @end table
6855 If the preparation falls through (invokes neither @code{DONE} nor
6856 @code{FAIL}), then the @code{define_expand} acts like a
6857 @code{define_insn} in that the RTL template is used to generate the
6858 insn.
6860 The RTL template is not used for matching, only for generating the
6861 initial insn list.  If the preparation statement always invokes
6862 @code{DONE} or @code{FAIL}, the RTL template may be reduced to a simple
6863 list of operands, such as this example:
6865 @smallexample
6866 @group
6867 (define_expand "addsi3"
6868   [(match_operand:SI 0 "register_operand" "")
6869    (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
6870    (match_operand:SI 2 "register_operand" "")]
6871 @end group
6872 @group
6873   ""
6874   "
6876   handle_add (operands[0], operands[1], operands[2]);
6877   DONE;
6878 @}")
6879 @end group
6880 @end smallexample
6882 Here is an example, the definition of left-shift for the SPUR chip:
6884 @smallexample
6885 @group
6886 (define_expand "ashlsi3"
6887   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
6888         (ashift:SI
6889 @end group
6890 @group
6891           (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
6892           (match_operand:SI 2 "nonmemory_operand" "")))]
6893   ""
6894   "
6895 @end group
6896 @end smallexample
6898 @smallexample
6899 @group
6901   if (GET_CODE (operands[2]) != CONST_INT
6902       || (unsigned) INTVAL (operands[2]) > 3)
6903     FAIL;
6904 @}")
6905 @end group
6906 @end smallexample
6908 @noindent
6909 This example uses @code{define_expand} so that it can generate an RTL insn
6910 for shifting when the shift-count is in the supported range of 0 to 3 but
6911 fail in other cases where machine insns aren't available.  When it fails,
6912 the compiler tries another strategy using different patterns (such as, a
6913 library call).
6915 If the compiler were able to handle nontrivial condition-strings in
6916 patterns with names, then it would be possible to use a
6917 @code{define_insn} in that case.  Here is another case (zero-extension
6918 on the 68000) which makes more use of the power of @code{define_expand}:
6920 @smallexample
6921 (define_expand "zero_extendhisi2"
6922   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "")
6923         (const_int 0))
6924    (set (strict_low_part
6925           (subreg:HI
6926             (match_dup 0)
6927             0))
6928         (match_operand:HI 1 "general_operand" ""))]
6929   ""
6930   "operands[1] = make_safe_from (operands[1], operands[0]);")
6931 @end smallexample
6933 @noindent
6934 @findex make_safe_from
6935 Here two RTL insns are generated, one to clear the entire output operand
6936 and the other to copy the input operand into its low half.  This sequence
6937 is incorrect if the input operand refers to [the old value of] the output
6938 operand, so the preparation statement makes sure this isn't so.  The
6939 function @code{make_safe_from} copies the @code{operands[1]} into a
6940 temporary register if it refers to @code{operands[0]}.  It does this
6941 by emitting another RTL insn.
6943 Finally, a third example shows the use of an internal operand.
6944 Zero-extension on the SPUR chip is done by @code{and}-ing the result
6945 against a halfword mask.  But this mask cannot be represented by a
6946 @code{const_int} because the constant value is too large to be legitimate
6947 on this machine.  So it must be copied into a register with
6948 @code{force_reg} and then the register used in the @code{and}.
6950 @smallexample
6951 (define_expand "zero_extendhisi2"
6952   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
6953         (and:SI (subreg:SI
6954                   (match_operand:HI 1 "register_operand" "")
6955                   0)
6956                 (match_dup 2)))]
6957   ""
6958   "operands[2]
6959      = force_reg (SImode, GEN_INT (65535)); ")
6960 @end smallexample
6962 @emph{Note:} If the @code{define_expand} is used to serve a
6963 standard binary or unary arithmetic operation or a bit-field operation,
6964 then the last insn it generates must not be a @code{code_label},
6965 @code{barrier} or @code{note}.  It must be an @code{insn},
6966 @code{jump_insn} or @code{call_insn}.  If you don't need a real insn
6967 at the end, emit an insn to copy the result of the operation into
6968 itself.  Such an insn will generate no code, but it can avoid problems
6969 in the compiler.
6971 @end ifset
6972 @ifset INTERNALS
6973 @node Insn Splitting
6974 @section Defining How to Split Instructions
6975 @cindex insn splitting
6976 @cindex instruction splitting
6977 @cindex splitting instructions
6979 There are two cases where you should specify how to split a pattern
6980 into multiple insns.  On machines that have instructions requiring
6981 delay slots (@pxref{Delay Slots}) or that have instructions whose
6982 output is not available for multiple cycles (@pxref{Processor pipeline
6983 description}), the compiler phases that optimize these cases need to
6984 be able to move insns into one-instruction delay slots.  However, some
6985 insns may generate more than one machine instruction.  These insns
6986 cannot be placed into a delay slot.
6988 Often you can rewrite the single insn as a list of individual insns,
6989 each corresponding to one machine instruction.  The disadvantage of
6990 doing so is that it will cause the compilation to be slower and require
6991 more space.  If the resulting insns are too complex, it may also
6992 suppress some optimizations.  The compiler splits the insn if there is a
6993 reason to believe that it might improve instruction or delay slot
6994 scheduling.
6996 The insn combiner phase also splits putative insns.  If three insns are
6997 merged into one insn with a complex expression that cannot be matched by
6998 some @code{define_insn} pattern, the combiner phase attempts to split
6999 the complex pattern into two insns that are recognized.  Usually it can
7000 break the complex pattern into two patterns by splitting out some
7001 subexpression.  However, in some other cases, such as performing an
7002 addition of a large constant in two insns on a RISC machine, the way to
7003 split the addition into two insns is machine-dependent.
7005 @findex define_split
7006 The @code{define_split} definition tells the compiler how to split a
7007 complex insn into several simpler insns.  It looks like this:
7009 @smallexample
7010 (define_split
7011   [@var{insn-pattern}]
7012   "@var{condition}"
7013   [@var{new-insn-pattern-1}
7014    @var{new-insn-pattern-2}
7015    @dots{}]
7016   "@var{preparation-statements}")
7017 @end smallexample
7019 @var{insn-pattern} is a pattern that needs to be split and
7020 @var{condition} is the final condition to be tested, as in a
7021 @code{define_insn}.  When an insn matching @var{insn-pattern} and
7022 satisfying @var{condition} is found, it is replaced in the insn list
7023 with the insns given by @var{new-insn-pattern-1},
7024 @var{new-insn-pattern-2}, etc.
7026 The @var{preparation-statements} are similar to those statements that
7027 are specified for @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
7028 and are executed before the new RTL is generated to prepare for the
7029 generated code or emit some insns whose pattern is not fixed.  Unlike
7030 those in @code{define_expand}, however, these statements must not
7031 generate any new pseudo-registers.  Once reload has completed, they also
7032 must not allocate any space in the stack frame.
7034 Patterns are matched against @var{insn-pattern} in two different
7035 circumstances.  If an insn needs to be split for delay slot scheduling
7036 or insn scheduling, the insn is already known to be valid, which means
7037 that it must have been matched by some @code{define_insn} and, if
7038 @code{reload_completed} is nonzero, is known to satisfy the constraints
7039 of that @code{define_insn}.  In that case, the new insn patterns must
7040 also be insns that are matched by some @code{define_insn} and, if
7041 @code{reload_completed} is nonzero, must also satisfy the constraints
7042 of those definitions.
7044 As an example of this usage of @code{define_split}, consider the following
7045 example from @file{a29k.md}, which splits a @code{sign_extend} from
7046 @code{HImode} to @code{SImode} into a pair of shift insns:
7048 @smallexample
7049 (define_split
7050   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
7051         (sign_extend:SI (match_operand:HI 1 "gen_reg_operand" "")))]
7052   ""
7053   [(set (match_dup 0)
7054         (ashift:SI (match_dup 1)
7055                    (const_int 16)))
7056    (set (match_dup 0)
7057         (ashiftrt:SI (match_dup 0)
7058                      (const_int 16)))]
7059   "
7060 @{ operands[1] = gen_lowpart (SImode, operands[1]); @}")
7061 @end smallexample
7063 When the combiner phase tries to split an insn pattern, it is always the
7064 case that the pattern is @emph{not} matched by any @code{define_insn}.
7065 The combiner pass first tries to split a single @code{set} expression
7066 and then the same @code{set} expression inside a @code{parallel}, but
7067 followed by a @code{clobber} of a pseudo-reg to use as a scratch
7068 register.  In these cases, the combiner expects exactly two new insn
7069 patterns to be generated.  It will verify that these patterns match some
7070 @code{define_insn} definitions, so you need not do this test in the
7071 @code{define_split} (of course, there is no point in writing a
7072 @code{define_split} that will never produce insns that match).
7074 Here is an example of this use of @code{define_split}, taken from
7075 @file{rs6000.md}:
7077 @smallexample
7078 (define_split
7079   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
7080         (plus:SI (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
7081                  (match_operand:SI 2 "non_add_cint_operand" "")))]
7082   ""
7083   [(set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 1) (match_dup 3)))
7084    (set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 0) (match_dup 4)))]
7087   int low = INTVAL (operands[2]) & 0xffff;
7088   int high = (unsigned) INTVAL (operands[2]) >> 16;
7090   if (low & 0x8000)
7091     high++, low |= 0xffff0000;
7093   operands[3] = GEN_INT (high << 16);
7094   operands[4] = GEN_INT (low);
7095 @}")
7096 @end smallexample
7098 Here the predicate @code{non_add_cint_operand} matches any
7099 @code{const_int} that is @emph{not} a valid operand of a single add
7100 insn.  The add with the smaller displacement is written so that it
7101 can be substituted into the address of a subsequent operation.
7103 An example that uses a scratch register, from the same file, generates
7104 an equality comparison of a register and a large constant:
7106 @smallexample
7107 (define_split
7108   [(set (match_operand:CC 0 "cc_reg_operand" "")
7109         (compare:CC (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
7110                     (match_operand:SI 2 "non_short_cint_operand" "")))
7111    (clobber (match_operand:SI 3 "gen_reg_operand" ""))]
7112   "find_single_use (operands[0], insn, 0)
7113    && (GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == EQ
7114        || GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == NE)"
7115   [(set (match_dup 3) (xor:SI (match_dup 1) (match_dup 4)))
7116    (set (match_dup 0) (compare:CC (match_dup 3) (match_dup 5)))]
7117   "
7119   /* @r{Get the constant we are comparing against, C, and see what it
7120      looks like sign-extended to 16 bits.  Then see what constant
7121      could be XOR'ed with C to get the sign-extended value.}  */
7123   int c = INTVAL (operands[2]);
7124   int sextc = (c << 16) >> 16;
7125   int xorv = c ^ sextc;
7127   operands[4] = GEN_INT (xorv);
7128   operands[5] = GEN_INT (sextc);
7129 @}")
7130 @end smallexample
7132 To avoid confusion, don't write a single @code{define_split} that
7133 accepts some insns that match some @code{define_insn} as well as some
7134 insns that don't.  Instead, write two separate @code{define_split}
7135 definitions, one for the insns that are valid and one for the insns that
7136 are not valid.
7138 The splitter is allowed to split jump instructions into sequence of
7139 jumps or create new jumps in while splitting non-jump instructions.  As
7140 the central flowgraph and branch prediction information needs to be updated,
7141 several restriction apply.
7143 Splitting of jump instruction into sequence that over by another jump
7144 instruction is always valid, as compiler expect identical behavior of new
7145 jump.  When new sequence contains multiple jump instructions or new labels,
7146 more assistance is needed.  Splitter is required to create only unconditional
7147 jumps, or simple conditional jump instructions.  Additionally it must attach a
7148 @code{REG_BR_PROB} note to each conditional jump.  A global variable
7149 @code{split_branch_probability} holds the probability of the original branch in case
7150 it was a simple conditional jump, @minus{}1 otherwise.  To simplify
7151 recomputing of edge frequencies, the new sequence is required to have only
7152 forward jumps to the newly created labels.
7154 @findex define_insn_and_split
7155 For the common case where the pattern of a define_split exactly matches the
7156 pattern of a define_insn, use @code{define_insn_and_split}.  It looks like
7157 this:
7159 @smallexample
7160 (define_insn_and_split
7161   [@var{insn-pattern}]
7162   "@var{condition}"
7163   "@var{output-template}"
7164   "@var{split-condition}"
7165   [@var{new-insn-pattern-1}
7166    @var{new-insn-pattern-2}
7167    @dots{}]
7168   "@var{preparation-statements}"
7169   [@var{insn-attributes}])
7171 @end smallexample
7173 @var{insn-pattern}, @var{condition}, @var{output-template}, and
7174 @var{insn-attributes} are used as in @code{define_insn}.  The
7175 @var{new-insn-pattern} vector and the @var{preparation-statements} are used as
7176 in a @code{define_split}.  The @var{split-condition} is also used as in
7177 @code{define_split}, with the additional behavior that if the condition starts
7178 with @samp{&&}, the condition used for the split will be the constructed as a
7179 logical ``and'' of the split condition with the insn condition.  For example,
7180 from i386.md:
7182 @smallexample
7183 (define_insn_and_split "zero_extendhisi2_and"
7184   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
7185      (zero_extend:SI (match_operand:HI 1 "register_operand" "0")))
7186    (clobber (reg:CC 17))]
7187   "TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size"
7188   "#"
7189   "&& reload_completed"
7190   [(parallel [(set (match_dup 0)
7191                    (and:SI (match_dup 0) (const_int 65535)))
7192               (clobber (reg:CC 17))])]
7193   ""
7194   [(set_attr "type" "alu1")])
7196 @end smallexample
7198 In this case, the actual split condition will be
7199 @samp{TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size && reload_completed}.
7201 The @code{define_insn_and_split} construction provides exactly the same
7202 functionality as two separate @code{define_insn} and @code{define_split}
7203 patterns.  It exists for compactness, and as a maintenance tool to prevent
7204 having to ensure the two patterns' templates match.
7206 @end ifset
7207 @ifset INTERNALS
7208 @node Including Patterns
7209 @section Including Patterns in Machine Descriptions.
7210 @cindex insn includes
7212 @findex include
7213 The @code{include} pattern tells the compiler tools where to
7214 look for patterns that are in files other than in the file
7215 @file{.md}.  This is used only at build time and there is no preprocessing allowed.
7217 It looks like:
7219 @smallexample
7221 (include
7222   @var{pathname})
7223 @end smallexample
7225 For example:
7227 @smallexample
7229 (include "filestuff")
7231 @end smallexample
7233 Where @var{pathname} is a string that specifies the location of the file,
7234 specifies the include file to be in @file{gcc/config/target/filestuff}.  The
7235 directory @file{gcc/config/target} is regarded as the default directory.
7238 Machine descriptions may be split up into smaller more manageable subsections
7239 and placed into subdirectories.
7241 By specifying:
7243 @smallexample
7245 (include "BOGUS/filestuff")
7247 @end smallexample
7249 the include file is specified to be in @file{gcc/config/@var{target}/BOGUS/filestuff}.
7251 Specifying an absolute path for the include file such as;
7252 @smallexample
7254 (include "/u2/BOGUS/filestuff")
7256 @end smallexample
7257 is permitted but is not encouraged.
7259 @subsection RTL Generation Tool Options for Directory Search
7260 @cindex directory options .md
7261 @cindex options, directory search
7262 @cindex search options
7264 The @option{-I@var{dir}} option specifies directories to search for machine descriptions.
7265 For example:
7267 @smallexample
7269 genrecog -I/p1/abc/proc1 -I/p2/abcd/pro2 target.md
7271 @end smallexample
7274 Add the directory @var{dir} to the head of the list of directories to be
7275 searched for header files.  This can be used to override a system machine definition
7276 file, substituting your own version, since these directories are
7277 searched before the default machine description file directories.  If you use more than
7278 one @option{-I} option, the directories are scanned in left-to-right
7279 order; the standard default directory come after.
7282 @end ifset
7283 @ifset INTERNALS
7284 @node Peephole Definitions
7285 @section Machine-Specific Peephole Optimizers
7286 @cindex peephole optimizer definitions
7287 @cindex defining peephole optimizers
7289 In addition to instruction patterns the @file{md} file may contain
7290 definitions of machine-specific peephole optimizations.
7292 The combiner does not notice certain peephole optimizations when the data
7293 flow in the program does not suggest that it should try them.  For example,
7294 sometimes two consecutive insns related in purpose can be combined even
7295 though the second one does not appear to use a register computed in the
7296 first one.  A machine-specific peephole optimizer can detect such
7297 opportunities.
7299 There are two forms of peephole definitions that may be used.  The
7300 original @code{define_peephole} is run at assembly output time to
7301 match insns and substitute assembly text.  Use of @code{define_peephole}
7302 is deprecated.
7304 A newer @code{define_peephole2} matches insns and substitutes new
7305 insns.  The @code{peephole2} pass is run after register allocation
7306 but before scheduling, which may result in much better code for
7307 targets that do scheduling.
7309 @menu
7310 * define_peephole::     RTL to Text Peephole Optimizers
7311 * define_peephole2::    RTL to RTL Peephole Optimizers
7312 @end menu
7314 @end ifset
7315 @ifset INTERNALS
7316 @node define_peephole
7317 @subsection RTL to Text Peephole Optimizers
7318 @findex define_peephole
7320 @need 1000
7321 A definition looks like this:
7323 @smallexample
7324 (define_peephole
7325   [@var{insn-pattern-1}
7326    @var{insn-pattern-2}
7327    @dots{}]
7328   "@var{condition}"
7329   "@var{template}"
7330   "@var{optional-insn-attributes}")
7331 @end smallexample
7333 @noindent
7334 The last string operand may be omitted if you are not using any
7335 machine-specific information in this machine description.  If present,
7336 it must obey the same rules as in a @code{define_insn}.
7338 In this skeleton, @var{insn-pattern-1} and so on are patterns to match
7339 consecutive insns.  The optimization applies to a sequence of insns when
7340 @var{insn-pattern-1} matches the first one, @var{insn-pattern-2} matches
7341 the next, and so on.
7343 Each of the insns matched by a peephole must also match a
7344 @code{define_insn}.  Peepholes are checked only at the last stage just
7345 before code generation, and only optionally.  Therefore, any insn which
7346 would match a peephole but no @code{define_insn} will cause a crash in code
7347 generation in an unoptimized compilation, or at various optimization
7348 stages.
7350 The operands of the insns are matched with @code{match_operands},
7351 @code{match_operator}, and @code{match_dup}, as usual.  What is not
7352 usual is that the operand numbers apply to all the insn patterns in the
7353 definition.  So, you can check for identical operands in two insns by
7354 using @code{match_operand} in one insn and @code{match_dup} in the
7355 other.
7357 The operand constraints used in @code{match_operand} patterns do not have
7358 any direct effect on the applicability of the peephole, but they will
7359 be validated afterward, so make sure your constraints are general enough
7360 to apply whenever the peephole matches.  If the peephole matches
7361 but the constraints are not satisfied, the compiler will crash.
7363 It is safe to omit constraints in all the operands of the peephole; or
7364 you can write constraints which serve as a double-check on the criteria
7365 previously tested.
7367 Once a sequence of insns matches the patterns, the @var{condition} is
7368 checked.  This is a C expression which makes the final decision whether to
7369 perform the optimization (we do so if the expression is nonzero).  If
7370 @var{condition} is omitted (in other words, the string is empty) then the
7371 optimization is applied to every sequence of insns that matches the
7372 patterns.
7374 The defined peephole optimizations are applied after register allocation
7375 is complete.  Therefore, the peephole definition can check which
7376 operands have ended up in which kinds of registers, just by looking at
7377 the operands.
7379 @findex prev_active_insn
7380 The way to refer to the operands in @var{condition} is to write
7381 @code{operands[@var{i}]} for operand number @var{i} (as matched by
7382 @code{(match_operand @var{i} @dots{})}).  Use the variable @code{insn}
7383 to refer to the last of the insns being matched; use
7384 @code{prev_active_insn} to find the preceding insns.
7386 @findex dead_or_set_p
7387 When optimizing computations with intermediate results, you can use
7388 @var{condition} to match only when the intermediate results are not used
7389 elsewhere.  Use the C expression @code{dead_or_set_p (@var{insn},
7390 @var{op})}, where @var{insn} is the insn in which you expect the value
7391 to be used for the last time (from the value of @code{insn}, together
7392 with use of @code{prev_nonnote_insn}), and @var{op} is the intermediate
7393 value (from @code{operands[@var{i}]}).
7395 Applying the optimization means replacing the sequence of insns with one
7396 new insn.  The @var{template} controls ultimate output of assembler code
7397 for this combined insn.  It works exactly like the template of a
7398 @code{define_insn}.  Operand numbers in this template are the same ones
7399 used in matching the original sequence of insns.
7401 The result of a defined peephole optimizer does not need to match any of
7402 the insn patterns in the machine description; it does not even have an
7403 opportunity to match them.  The peephole optimizer definition itself serves
7404 as the insn pattern to control how the insn is output.
7406 Defined peephole optimizers are run as assembler code is being output,
7407 so the insns they produce are never combined or rearranged in any way.
7409 Here is an example, taken from the 68000 machine description:
7411 @smallexample
7412 (define_peephole
7413   [(set (reg:SI 15) (plus:SI (reg:SI 15) (const_int 4)))
7414    (set (match_operand:DF 0 "register_operand" "=f")
7415         (match_operand:DF 1 "register_operand" "ad"))]
7416   "FP_REG_P (operands[0]) && ! FP_REG_P (operands[1])"
7418   rtx xoperands[2];
7419   xoperands[1] = gen_rtx_REG (SImode, REGNO (operands[1]) + 1);
7420 #ifdef MOTOROLA
7421   output_asm_insn ("move.l %1,(sp)", xoperands);
7422   output_asm_insn ("move.l %1,-(sp)", operands);
7423   return "fmove.d (sp)+,%0";
7424 #else
7425   output_asm_insn ("movel %1,sp@@", xoperands);
7426   output_asm_insn ("movel %1,sp@@-", operands);
7427   return "fmoved sp@@+,%0";
7428 #endif
7430 @end smallexample
7432 @need 1000
7433 The effect of this optimization is to change
7435 @smallexample
7436 @group
7437 jbsr _foobar
7438 addql #4,sp
7439 movel d1,sp@@-
7440 movel d0,sp@@-
7441 fmoved sp@@+,fp0
7442 @end group
7443 @end smallexample
7445 @noindent
7446 into
7448 @smallexample
7449 @group
7450 jbsr _foobar
7451 movel d1,sp@@
7452 movel d0,sp@@-
7453 fmoved sp@@+,fp0
7454 @end group
7455 @end smallexample
7457 @ignore
7458 @findex CC_REVERSED
7459 If a peephole matches a sequence including one or more jump insns, you must
7460 take account of the flags such as @code{CC_REVERSED} which specify that the
7461 condition codes are represented in an unusual manner.  The compiler
7462 automatically alters any ordinary conditional jumps which occur in such
7463 situations, but the compiler cannot alter jumps which have been replaced by
7464 peephole optimizations.  So it is up to you to alter the assembler code
7465 that the peephole produces.  Supply C code to write the assembler output,
7466 and in this C code check the condition code status flags and change the
7467 assembler code as appropriate.
7468 @end ignore
7470 @var{insn-pattern-1} and so on look @emph{almost} like the second
7471 operand of @code{define_insn}.  There is one important difference: the
7472 second operand of @code{define_insn} consists of one or more RTX's
7473 enclosed in square brackets.  Usually, there is only one: then the same
7474 action can be written as an element of a @code{define_peephole}.  But
7475 when there are multiple actions in a @code{define_insn}, they are
7476 implicitly enclosed in a @code{parallel}.  Then you must explicitly
7477 write the @code{parallel}, and the square brackets within it, in the
7478 @code{define_peephole}.  Thus, if an insn pattern looks like this,
7480 @smallexample
7481 (define_insn "divmodsi4"
7482   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
7483         (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
7484                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
7485    (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
7486         (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))]
7487   "TARGET_68020"
7488   "divsl%.l %2,%3:%0")
7489 @end smallexample
7491 @noindent
7492 then the way to mention this insn in a peephole is as follows:
7494 @smallexample
7495 (define_peephole
7496   [@dots{}
7497    (parallel
7498     [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
7499           (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
7500                   (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
7501      (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
7502           (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))])
7503    @dots{}]
7504   @dots{})
7505 @end smallexample
7507 @end ifset
7508 @ifset INTERNALS
7509 @node define_peephole2
7510 @subsection RTL to RTL Peephole Optimizers
7511 @findex define_peephole2
7513 The @code{define_peephole2} definition tells the compiler how to
7514 substitute one sequence of instructions for another sequence,
7515 what additional scratch registers may be needed and what their
7516 lifetimes must be.
7518 @smallexample
7519 (define_peephole2
7520   [@var{insn-pattern-1}
7521    @var{insn-pattern-2}
7522    @dots{}]
7523   "@var{condition}"
7524   [@var{new-insn-pattern-1}
7525    @var{new-insn-pattern-2}
7526    @dots{}]
7527   "@var{preparation-statements}")
7528 @end smallexample
7530 The definition is almost identical to @code{define_split}
7531 (@pxref{Insn Splitting}) except that the pattern to match is not a
7532 single instruction, but a sequence of instructions.
7534 It is possible to request additional scratch registers for use in the
7535 output template.  If appropriate registers are not free, the pattern
7536 will simply not match.
7538 @findex match_scratch
7539 @findex match_dup
7540 Scratch registers are requested with a @code{match_scratch} pattern at
7541 the top level of the input pattern.  The allocated register (initially) will
7542 be dead at the point requested within the original sequence.  If the scratch
7543 is used at more than a single point, a @code{match_dup} pattern at the
7544 top level of the input pattern marks the last position in the input sequence
7545 at which the register must be available.
7547 Here is an example from the IA-32 machine description:
7549 @smallexample
7550 (define_peephole2
7551   [(match_scratch:SI 2 "r")
7552    (parallel [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
7553                    (match_operator:SI 3 "arith_or_logical_operator"
7554                      [(match_dup 0)
7555                       (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")]))
7556               (clobber (reg:CC 17))])]
7557   "! optimize_size && ! TARGET_READ_MODIFY"
7558   [(set (match_dup 2) (match_dup 1))
7559    (parallel [(set (match_dup 0)
7560                    (match_op_dup 3 [(match_dup 0) (match_dup 2)]))
7561               (clobber (reg:CC 17))])]
7562   "")
7563 @end smallexample
7565 @noindent
7566 This pattern tries to split a load from its use in the hopes that we'll be
7567 able to schedule around the memory load latency.  It allocates a single
7568 @code{SImode} register of class @code{GENERAL_REGS} (@code{"r"}) that needs
7569 to be live only at the point just before the arithmetic.
7571 A real example requiring extended scratch lifetimes is harder to come by,
7572 so here's a silly made-up example:
7574 @smallexample
7575 (define_peephole2
7576   [(match_scratch:SI 4 "r")
7577    (set (match_operand:SI 0 "" "") (match_operand:SI 1 "" ""))
7578    (set (match_operand:SI 2 "" "") (match_dup 1))
7579    (match_dup 4)
7580    (set (match_operand:SI 3 "" "") (match_dup 1))]
7581   "/* @r{determine 1 does not overlap 0 and 2} */"
7582   [(set (match_dup 4) (match_dup 1))
7583    (set (match_dup 0) (match_dup 4))
7584    (set (match_dup 2) (match_dup 4))]
7585    (set (match_dup 3) (match_dup 4))]
7586   "")
7587 @end smallexample
7589 @noindent
7590 If we had not added the @code{(match_dup 4)} in the middle of the input
7591 sequence, it might have been the case that the register we chose at the
7592 beginning of the sequence is killed by the first or second @code{set}.
7594 @end ifset
7595 @ifset INTERNALS
7596 @node Insn Attributes
7597 @section Instruction Attributes
7598 @cindex insn attributes
7599 @cindex instruction attributes
7601 In addition to describing the instruction supported by the target machine,
7602 the @file{md} file also defines a group of @dfn{attributes} and a set of
7603 values for each.  Every generated insn is assigned a value for each attribute.
7604 One possible attribute would be the effect that the insn has on the machine's
7605 condition code.  This attribute can then be used by @code{NOTICE_UPDATE_CC}
7606 to track the condition codes.
7608 @menu
7609 * Defining Attributes:: Specifying attributes and their values.
7610 * Expressions::         Valid expressions for attribute values.
7611 * Tagging Insns::       Assigning attribute values to insns.
7612 * Attr Example::        An example of assigning attributes.
7613 * Insn Lengths::        Computing the length of insns.
7614 * Constant Attributes:: Defining attributes that are constant.
7615 * Delay Slots::         Defining delay slots required for a machine.
7616 * Processor pipeline description:: Specifying information for insn scheduling.
7617 @end menu
7619 @end ifset
7620 @ifset INTERNALS
7621 @node Defining Attributes
7622 @subsection Defining Attributes and their Values
7623 @cindex defining attributes and their values
7624 @cindex attributes, defining
7626 @findex define_attr
7627 The @code{define_attr} expression is used to define each attribute required
7628 by the target machine.  It looks like:
7630 @smallexample
7631 (define_attr @var{name} @var{list-of-values} @var{default})
7632 @end smallexample
7634 @var{name} is a string specifying the name of the attribute being defined.
7635 Some attributes are used in a special way by the rest of the compiler. The
7636 @code{enabled} attribute can be used to conditionally enable or disable
7637 insn alternatives (@pxref{Disable Insn Alternatives}). The @code{predicable}
7638 attribute, together with a suitable @code{define_cond_exec}
7639 (@pxref{Conditional Execution}), can be used to automatically generate
7640 conditional variants of instruction patterns. The compiler internally uses
7641 the names @code{ce_enabled} and @code{nonce_enabled}, so they should not be
7642 used elsewhere as alternative names.
7644 @var{list-of-values} is either a string that specifies a comma-separated
7645 list of values that can be assigned to the attribute, or a null string to
7646 indicate that the attribute takes numeric values.
7648 @var{default} is an attribute expression that gives the value of this
7649 attribute for insns that match patterns whose definition does not include
7650 an explicit value for this attribute.  @xref{Attr Example}, for more
7651 information on the handling of defaults.  @xref{Constant Attributes},
7652 for information on attributes that do not depend on any particular insn.
7654 @findex insn-attr.h
7655 For each defined attribute, a number of definitions are written to the
7656 @file{insn-attr.h} file.  For cases where an explicit set of values is
7657 specified for an attribute, the following are defined:
7659 @itemize @bullet
7660 @item
7661 A @samp{#define} is written for the symbol @samp{HAVE_ATTR_@var{name}}.
7663 @item
7664 An enumerated class is defined for @samp{attr_@var{name}} with
7665 elements of the form @samp{@var{upper-name}_@var{upper-value}} where
7666 the attribute name and value are first converted to uppercase.
7668 @item
7669 A function @samp{get_attr_@var{name}} is defined that is passed an insn and
7670 returns the attribute value for that insn.
7671 @end itemize
7673 For example, if the following is present in the @file{md} file:
7675 @smallexample
7676 (define_attr "type" "branch,fp,load,store,arith" @dots{})
7677 @end smallexample
7679 @noindent
7680 the following lines will be written to the file @file{insn-attr.h}.
7682 @smallexample
7683 #define HAVE_ATTR_type 1
7684 enum attr_type @{TYPE_BRANCH, TYPE_FP, TYPE_LOAD,
7685                  TYPE_STORE, TYPE_ARITH@};
7686 extern enum attr_type get_attr_type ();
7687 @end smallexample
7689 If the attribute takes numeric values, no @code{enum} type will be
7690 defined and the function to obtain the attribute's value will return
7691 @code{int}.
7693 There are attributes which are tied to a specific meaning.  These
7694 attributes are not free to use for other purposes:
7696 @table @code
7697 @item length
7698 The @code{length} attribute is used to calculate the length of emitted
7699 code chunks.  This is especially important when verifying branch
7700 distances. @xref{Insn Lengths}.
7702 @item enabled
7703 The @code{enabled} attribute can be defined to prevent certain
7704 alternatives of an insn definition from being used during code
7705 generation. @xref{Disable Insn Alternatives}.
7706 @end table
7708 For each of these special attributes, the corresponding
7709 @samp{HAVE_ATTR_@var{name}} @samp{#define} is also written when the
7710 attribute is not defined; in that case, it is defined as @samp{0}.
7712 @findex define_enum_attr
7713 @anchor{define_enum_attr}
7714 Another way of defining an attribute is to use:
7716 @smallexample
7717 (define_enum_attr "@var{attr}" "@var{enum}" @var{default})
7718 @end smallexample
7720 This works in just the same way as @code{define_attr}, except that
7721 the list of values is taken from a separate enumeration called
7722 @var{enum} (@pxref{define_enum}).  This form allows you to use
7723 the same list of values for several attributes without having to
7724 repeat the list each time.  For example:
7726 @smallexample
7727 (define_enum "processor" [
7728   model_a
7729   model_b
7730   @dots{}
7732 (define_enum_attr "arch" "processor"
7733   (const (symbol_ref "target_arch")))
7734 (define_enum_attr "tune" "processor"
7735   (const (symbol_ref "target_tune")))
7736 @end smallexample
7738 defines the same attributes as:
7740 @smallexample
7741 (define_attr "arch" "model_a,model_b,@dots{}"
7742   (const (symbol_ref "target_arch")))
7743 (define_attr "tune" "model_a,model_b,@dots{}"
7744   (const (symbol_ref "target_tune")))
7745 @end smallexample
7747 but without duplicating the processor list.  The second example defines two
7748 separate C enums (@code{attr_arch} and @code{attr_tune}) whereas the first
7749 defines a single C enum (@code{processor}).
7750 @end ifset
7751 @ifset INTERNALS
7752 @node Expressions
7753 @subsection Attribute Expressions
7754 @cindex attribute expressions
7756 RTL expressions used to define attributes use the codes described above
7757 plus a few specific to attribute definitions, to be discussed below.
7758 Attribute value expressions must have one of the following forms:
7760 @table @code
7761 @cindex @code{const_int} and attributes
7762 @item (const_int @var{i})
7763 The integer @var{i} specifies the value of a numeric attribute.  @var{i}
7764 must be non-negative.
7766 The value of a numeric attribute can be specified either with a
7767 @code{const_int}, or as an integer represented as a string in
7768 @code{const_string}, @code{eq_attr} (see below), @code{attr},
7769 @code{symbol_ref}, simple arithmetic expressions, and @code{set_attr}
7770 overrides on specific instructions (@pxref{Tagging Insns}).
7772 @cindex @code{const_string} and attributes
7773 @item (const_string @var{value})
7774 The string @var{value} specifies a constant attribute value.
7775 If @var{value} is specified as @samp{"*"}, it means that the default value of
7776 the attribute is to be used for the insn containing this expression.
7777 @samp{"*"} obviously cannot be used in the @var{default} expression
7778 of a @code{define_attr}.
7780 If the attribute whose value is being specified is numeric, @var{value}
7781 must be a string containing a non-negative integer (normally
7782 @code{const_int} would be used in this case).  Otherwise, it must
7783 contain one of the valid values for the attribute.
7785 @cindex @code{if_then_else} and attributes
7786 @item (if_then_else @var{test} @var{true-value} @var{false-value})
7787 @var{test} specifies an attribute test, whose format is defined below.
7788 The value of this expression is @var{true-value} if @var{test} is true,
7789 otherwise it is @var{false-value}.
7791 @cindex @code{cond} and attributes
7792 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @dots{}] @var{default})
7793 The first operand of this expression is a vector containing an even
7794 number of expressions and consisting of pairs of @var{test} and @var{value}
7795 expressions.  The value of the @code{cond} expression is that of the
7796 @var{value} corresponding to the first true @var{test} expression.  If
7797 none of the @var{test} expressions are true, the value of the @code{cond}
7798 expression is that of the @var{default} expression.
7799 @end table
7801 @var{test} expressions can have one of the following forms:
7803 @table @code
7804 @cindex @code{const_int} and attribute tests
7805 @item (const_int @var{i})
7806 This test is true if @var{i} is nonzero and false otherwise.
7808 @cindex @code{not} and attributes
7809 @cindex @code{ior} and attributes
7810 @cindex @code{and} and attributes
7811 @item (not @var{test})
7812 @itemx (ior @var{test1} @var{test2})
7813 @itemx (and @var{test1} @var{test2})
7814 These tests are true if the indicated logical function is true.
7816 @cindex @code{match_operand} and attributes
7817 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{pred} @var{constraints})
7818 This test is true if operand @var{n} of the insn whose attribute value
7819 is being determined has mode @var{m} (this part of the test is ignored
7820 if @var{m} is @code{VOIDmode}) and the function specified by the string
7821 @var{pred} returns a nonzero value when passed operand @var{n} and mode
7822 @var{m} (this part of the test is ignored if @var{pred} is the null
7823 string).
7825 The @var{constraints} operand is ignored and should be the null string.
7827 @cindex @code{match_test} and attributes
7828 @item (match_test @var{c-expr})
7829 The test is true if C expression @var{c-expr} is true.  In non-constant
7830 attributes, @var{c-expr} has access to the following variables:
7832 @table @var
7833 @item insn
7834 The rtl instruction under test.
7835 @item which_alternative
7836 The @code{define_insn} alternative that @var{insn} matches.
7837 @xref{Output Statement}.
7838 @item operands
7839 An array of @var{insn}'s rtl operands.
7840 @end table
7842 @var{c-expr} behaves like the condition in a C @code{if} statement,
7843 so there is no need to explicitly convert the expression into a boolean
7844 0 or 1 value.  For example, the following two tests are equivalent:
7846 @smallexample
7847 (match_test "x & 2")
7848 (match_test "(x & 2) != 0")
7849 @end smallexample
7851 @cindex @code{le} and attributes
7852 @cindex @code{leu} and attributes
7853 @cindex @code{lt} and attributes
7854 @cindex @code{gt} and attributes
7855 @cindex @code{gtu} and attributes
7856 @cindex @code{ge} and attributes
7857 @cindex @code{geu} and attributes
7858 @cindex @code{ne} and attributes
7859 @cindex @code{eq} and attributes
7860 @cindex @code{plus} and attributes
7861 @cindex @code{minus} and attributes
7862 @cindex @code{mult} and attributes
7863 @cindex @code{div} and attributes
7864 @cindex @code{mod} and attributes
7865 @cindex @code{abs} and attributes
7866 @cindex @code{neg} and attributes
7867 @cindex @code{ashift} and attributes
7868 @cindex @code{lshiftrt} and attributes
7869 @cindex @code{ashiftrt} and attributes
7870 @item (le @var{arith1} @var{arith2})
7871 @itemx (leu @var{arith1} @var{arith2})
7872 @itemx (lt @var{arith1} @var{arith2})
7873 @itemx (ltu @var{arith1} @var{arith2})
7874 @itemx (gt @var{arith1} @var{arith2})
7875 @itemx (gtu @var{arith1} @var{arith2})
7876 @itemx (ge @var{arith1} @var{arith2})
7877 @itemx (geu @var{arith1} @var{arith2})
7878 @itemx (ne @var{arith1} @var{arith2})
7879 @itemx (eq @var{arith1} @var{arith2})
7880 These tests are true if the indicated comparison of the two arithmetic
7881 expressions is true.  Arithmetic expressions are formed with
7882 @code{plus}, @code{minus}, @code{mult}, @code{div}, @code{mod},
7883 @code{abs}, @code{neg}, @code{and}, @code{ior}, @code{xor}, @code{not},
7884 @code{ashift}, @code{lshiftrt}, and @code{ashiftrt} expressions.
7886 @findex get_attr
7887 @code{const_int} and @code{symbol_ref} are always valid terms (@pxref{Insn
7888 Lengths},for additional forms).  @code{symbol_ref} is a string
7889 denoting a C expression that yields an @code{int} when evaluated by the
7890 @samp{get_attr_@dots{}} routine.  It should normally be a global
7891 variable.
7893 @findex eq_attr
7894 @item (eq_attr @var{name} @var{value})
7895 @var{name} is a string specifying the name of an attribute.
7897 @var{value} is a string that is either a valid value for attribute
7898 @var{name}, a comma-separated list of values, or @samp{!} followed by a
7899 value or list.  If @var{value} does not begin with a @samp{!}, this
7900 test is true if the value of the @var{name} attribute of the current
7901 insn is in the list specified by @var{value}.  If @var{value} begins
7902 with a @samp{!}, this test is true if the attribute's value is
7903 @emph{not} in the specified list.
7905 For example,
7907 @smallexample
7908 (eq_attr "type" "load,store")
7909 @end smallexample
7911 @noindent
7912 is equivalent to
7914 @smallexample
7915 (ior (eq_attr "type" "load") (eq_attr "type" "store"))
7916 @end smallexample
7918 If @var{name} specifies an attribute of @samp{alternative}, it refers to the
7919 value of the compiler variable @code{which_alternative}
7920 (@pxref{Output Statement}) and the values must be small integers.  For
7921 example,
7923 @smallexample
7924 (eq_attr "alternative" "2,3")
7925 @end smallexample
7927 @noindent
7928 is equivalent to
7930 @smallexample
7931 (ior (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 2))
7932      (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 3)))
7933 @end smallexample
7935 Note that, for most attributes, an @code{eq_attr} test is simplified in cases
7936 where the value of the attribute being tested is known for all insns matching
7937 a particular pattern.  This is by far the most common case.
7939 @findex attr_flag
7940 @item (attr_flag @var{name})
7941 The value of an @code{attr_flag} expression is true if the flag
7942 specified by @var{name} is true for the @code{insn} currently being
7943 scheduled.
7945 @var{name} is a string specifying one of a fixed set of flags to test.
7946 Test the flags @code{forward} and @code{backward} to determine the
7947 direction of a conditional branch.
7949 This example describes a conditional branch delay slot which
7950 can be nullified for forward branches that are taken (annul-true) or
7951 for backward branches which are not taken (annul-false).
7953 @smallexample
7954 (define_delay (eq_attr "type" "cbranch")
7955   [(eq_attr "in_branch_delay" "true")
7956    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
7957         (attr_flag "forward"))
7958    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
7959         (attr_flag "backward"))])
7960 @end smallexample
7962 The @code{forward} and @code{backward} flags are false if the current
7963 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
7965 @code{attr_flag} is only used during delay slot scheduling and has no
7966 meaning to other passes of the compiler.
7968 @findex attr
7969 @item (attr @var{name})
7970 The value of another attribute is returned.  This is most useful
7971 for numeric attributes, as @code{eq_attr} and @code{attr_flag}
7972 produce more efficient code for non-numeric attributes.
7973 @end table
7975 @end ifset
7976 @ifset INTERNALS
7977 @node Tagging Insns
7978 @subsection Assigning Attribute Values to Insns
7979 @cindex tagging insns
7980 @cindex assigning attribute values to insns
7982 The value assigned to an attribute of an insn is primarily determined by
7983 which pattern is matched by that insn (or which @code{define_peephole}
7984 generated it).  Every @code{define_insn} and @code{define_peephole} can
7985 have an optional last argument to specify the values of attributes for
7986 matching insns.  The value of any attribute not specified in a particular
7987 insn is set to the default value for that attribute, as specified in its
7988 @code{define_attr}.  Extensive use of default values for attributes
7989 permits the specification of the values for only one or two attributes
7990 in the definition of most insn patterns, as seen in the example in the
7991 next section.
7993 The optional last argument of @code{define_insn} and
7994 @code{define_peephole} is a vector of expressions, each of which defines
7995 the value for a single attribute.  The most general way of assigning an
7996 attribute's value is to use a @code{set} expression whose first operand is an
7997 @code{attr} expression giving the name of the attribute being set.  The
7998 second operand of the @code{set} is an attribute expression
7999 (@pxref{Expressions}) giving the value of the attribute.
8001 When the attribute value depends on the @samp{alternative} attribute
8002 (i.e., which is the applicable alternative in the constraint of the
8003 insn), the @code{set_attr_alternative} expression can be used.  It
8004 allows the specification of a vector of attribute expressions, one for
8005 each alternative.
8007 @findex set_attr
8008 When the generality of arbitrary attribute expressions is not required,
8009 the simpler @code{set_attr} expression can be used, which allows
8010 specifying a string giving either a single attribute value or a list
8011 of attribute values, one for each alternative.
8013 The form of each of the above specifications is shown below.  In each case,
8014 @var{name} is a string specifying the attribute to be set.
8016 @table @code
8017 @item (set_attr @var{name} @var{value-string})
8018 @var{value-string} is either a string giving the desired attribute value,
8019 or a string containing a comma-separated list giving the values for
8020 succeeding alternatives.  The number of elements must match the number
8021 of alternatives in the constraint of the insn pattern.
8023 Note that it may be useful to specify @samp{*} for some alternative, in
8024 which case the attribute will assume its default value for insns matching
8025 that alternative.
8027 @findex set_attr_alternative
8028 @item (set_attr_alternative @var{name} [@var{value1} @var{value2} @dots{}])
8029 Depending on the alternative of the insn, the value will be one of the
8030 specified values.  This is a shorthand for using a @code{cond} with
8031 tests on the @samp{alternative} attribute.
8033 @findex attr
8034 @item (set (attr @var{name}) @var{value})
8035 The first operand of this @code{set} must be the special RTL expression
8036 @code{attr}, whose sole operand is a string giving the name of the
8037 attribute being set.  @var{value} is the value of the attribute.
8038 @end table
8040 The following shows three different ways of representing the same
8041 attribute value specification:
8043 @smallexample
8044 (set_attr "type" "load,store,arith")
8046 (set_attr_alternative "type"
8047                       [(const_string "load") (const_string "store")
8048                        (const_string "arith")])
8050 (set (attr "type")
8051      (cond [(eq_attr "alternative" "1") (const_string "load")
8052             (eq_attr "alternative" "2") (const_string "store")]
8053            (const_string "arith")))
8054 @end smallexample
8056 @need 1000
8057 @findex define_asm_attributes
8058 The @code{define_asm_attributes} expression provides a mechanism to
8059 specify the attributes assigned to insns produced from an @code{asm}
8060 statement.  It has the form:
8062 @smallexample
8063 (define_asm_attributes [@var{attr-sets}])
8064 @end smallexample
8066 @noindent
8067 where @var{attr-sets} is specified the same as for both the
8068 @code{define_insn} and the @code{define_peephole} expressions.
8070 These values will typically be the ``worst case'' attribute values.  For
8071 example, they might indicate that the condition code will be clobbered.
8073 A specification for a @code{length} attribute is handled specially.  The
8074 way to compute the length of an @code{asm} insn is to multiply the
8075 length specified in the expression @code{define_asm_attributes} by the
8076 number of machine instructions specified in the @code{asm} statement,
8077 determined by counting the number of semicolons and newlines in the
8078 string.  Therefore, the value of the @code{length} attribute specified
8079 in a @code{define_asm_attributes} should be the maximum possible length
8080 of a single machine instruction.
8082 @end ifset
8083 @ifset INTERNALS
8084 @node Attr Example
8085 @subsection Example of Attribute Specifications
8086 @cindex attribute specifications example
8087 @cindex attribute specifications
8089 The judicious use of defaulting is important in the efficient use of
8090 insn attributes.  Typically, insns are divided into @dfn{types} and an
8091 attribute, customarily called @code{type}, is used to represent this
8092 value.  This attribute is normally used only to define the default value
8093 for other attributes.  An example will clarify this usage.
8095 Assume we have a RISC machine with a condition code and in which only
8096 full-word operations are performed in registers.  Let us assume that we
8097 can divide all insns into loads, stores, (integer) arithmetic
8098 operations, floating point operations, and branches.
8100 Here we will concern ourselves with determining the effect of an insn on
8101 the condition code and will limit ourselves to the following possible
8102 effects:  The condition code can be set unpredictably (clobbered), not
8103 be changed, be set to agree with the results of the operation, or only
8104 changed if the item previously set into the condition code has been
8105 modified.
8107 Here is part of a sample @file{md} file for such a machine:
8109 @smallexample
8110 (define_attr "type" "load,store,arith,fp,branch" (const_string "arith"))
8112 (define_attr "cc" "clobber,unchanged,set,change0"
8113              (cond [(eq_attr "type" "load")
8114                         (const_string "change0")
8115                     (eq_attr "type" "store,branch")
8116                         (const_string "unchanged")
8117                     (eq_attr "type" "arith")
8118                         (if_then_else (match_operand:SI 0 "" "")
8119                                       (const_string "set")
8120                                       (const_string "clobber"))]
8121                    (const_string "clobber")))
8123 (define_insn ""
8124   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,r,m")
8125         (match_operand:SI 1 "general_operand" "r,m,r"))]
8126   ""
8127   "@@
8128    move %0,%1
8129    load %0,%1
8130    store %0,%1"
8131   [(set_attr "type" "arith,load,store")])
8132 @end smallexample
8134 Note that we assume in the above example that arithmetic operations
8135 performed on quantities smaller than a machine word clobber the condition
8136 code since they will set the condition code to a value corresponding to the
8137 full-word result.
8139 @end ifset
8140 @ifset INTERNALS
8141 @node Insn Lengths
8142 @subsection Computing the Length of an Insn
8143 @cindex insn lengths, computing
8144 @cindex computing the length of an insn
8146 For many machines, multiple types of branch instructions are provided, each
8147 for different length branch displacements.  In most cases, the assembler
8148 will choose the correct instruction to use.  However, when the assembler
8149 cannot do so, GCC can when a special attribute, the @code{length}
8150 attribute, is defined.  This attribute must be defined to have numeric
8151 values by specifying a null string in its @code{define_attr}.
8153 In the case of the @code{length} attribute, two additional forms of
8154 arithmetic terms are allowed in test expressions:
8156 @table @code
8157 @cindex @code{match_dup} and attributes
8158 @item (match_dup @var{n})
8159 This refers to the address of operand @var{n} of the current insn, which
8160 must be a @code{label_ref}.
8162 @cindex @code{pc} and attributes
8163 @item (pc)
8164 This refers to the address of the @emph{current} insn.  It might have
8165 been more consistent with other usage to make this the address of the
8166 @emph{next} insn but this would be confusing because the length of the
8167 current insn is to be computed.
8168 @end table
8170 @cindex @code{addr_vec}, length of
8171 @cindex @code{addr_diff_vec}, length of
8172 For normal insns, the length will be determined by value of the
8173 @code{length} attribute.  In the case of @code{addr_vec} and
8174 @code{addr_diff_vec} insn patterns, the length is computed as
8175 the number of vectors multiplied by the size of each vector.
8177 Lengths are measured in addressable storage units (bytes).
8179 The following macros can be used to refine the length computation:
8181 @table @code
8182 @findex ADJUST_INSN_LENGTH
8183 @item ADJUST_INSN_LENGTH (@var{insn}, @var{length})
8184 If defined, modifies the length assigned to instruction @var{insn} as a
8185 function of the context in which it is used.  @var{length} is an lvalue
8186 that contains the initially computed length of the insn and should be
8187 updated with the correct length of the insn.
8189 This macro will normally not be required.  A case in which it is
8190 required is the ROMP@.  On this machine, the size of an @code{addr_vec}
8191 insn must be increased by two to compensate for the fact that alignment
8192 may be required.
8193 @end table
8195 @findex get_attr_length
8196 The routine that returns @code{get_attr_length} (the value of the
8197 @code{length} attribute) can be used by the output routine to
8198 determine the form of the branch instruction to be written, as the
8199 example below illustrates.
8201 As an example of the specification of variable-length branches, consider
8202 the IBM 360.  If we adopt the convention that a register will be set to
8203 the starting address of a function, we can jump to labels within 4k of
8204 the start using a four-byte instruction.  Otherwise, we need a six-byte
8205 sequence to load the address from memory and then branch to it.
8207 On such a machine, a pattern for a branch instruction might be specified
8208 as follows:
8210 @smallexample
8211 (define_insn "jump"
8212   [(set (pc)
8213         (label_ref (match_operand 0 "" "")))]
8214   ""
8216    return (get_attr_length (insn) == 4
8217            ? "b %l0" : "l r15,=a(%l0); br r15");
8219   [(set (attr "length")
8220         (if_then_else (lt (match_dup 0) (const_int 4096))
8221                       (const_int 4)
8222                       (const_int 6)))])
8223 @end smallexample
8225 @end ifset
8226 @ifset INTERNALS
8227 @node Constant Attributes
8228 @subsection Constant Attributes
8229 @cindex constant attributes
8231 A special form of @code{define_attr}, where the expression for the
8232 default value is a @code{const} expression, indicates an attribute that
8233 is constant for a given run of the compiler.  Constant attributes may be
8234 used to specify which variety of processor is used.  For example,
8236 @smallexample
8237 (define_attr "cpu" "m88100,m88110,m88000"
8238  (const
8239   (cond [(symbol_ref "TARGET_88100") (const_string "m88100")
8240          (symbol_ref "TARGET_88110") (const_string "m88110")]
8241         (const_string "m88000"))))
8243 (define_attr "memory" "fast,slow"
8244  (const
8245   (if_then_else (symbol_ref "TARGET_FAST_MEM")
8246                 (const_string "fast")
8247                 (const_string "slow"))))
8248 @end smallexample
8250 The routine generated for constant attributes has no parameters as it
8251 does not depend on any particular insn.  RTL expressions used to define
8252 the value of a constant attribute may use the @code{symbol_ref} form,
8253 but may not use either the @code{match_operand} form or @code{eq_attr}
8254 forms involving insn attributes.
8256 @end ifset
8257 @ifset INTERNALS
8258 @node Delay Slots
8259 @subsection Delay Slot Scheduling
8260 @cindex delay slots, defining
8262 The insn attribute mechanism can be used to specify the requirements for
8263 delay slots, if any, on a target machine.  An instruction is said to
8264 require a @dfn{delay slot} if some instructions that are physically
8265 after the instruction are executed as if they were located before it.
8266 Classic examples are branch and call instructions, which often execute
8267 the following instruction before the branch or call is performed.
8269 On some machines, conditional branch instructions can optionally
8270 @dfn{annul} instructions in the delay slot.  This means that the
8271 instruction will not be executed for certain branch outcomes.  Both
8272 instructions that annul if the branch is true and instructions that
8273 annul if the branch is false are supported.
8275 Delay slot scheduling differs from instruction scheduling in that
8276 determining whether an instruction needs a delay slot is dependent only
8277 on the type of instruction being generated, not on data flow between the
8278 instructions.  See the next section for a discussion of data-dependent
8279 instruction scheduling.
8281 @findex define_delay
8282 The requirement of an insn needing one or more delay slots is indicated
8283 via the @code{define_delay} expression.  It has the following form:
8285 @smallexample
8286 (define_delay @var{test}
8287               [@var{delay-1} @var{annul-true-1} @var{annul-false-1}
8288                @var{delay-2} @var{annul-true-2} @var{annul-false-2}
8289                @dots{}])
8290 @end smallexample
8292 @var{test} is an attribute test that indicates whether this
8293 @code{define_delay} applies to a particular insn.  If so, the number of
8294 required delay slots is determined by the length of the vector specified
8295 as the second argument.  An insn placed in delay slot @var{n} must
8296 satisfy attribute test @var{delay-n}.  @var{annul-true-n} is an
8297 attribute test that specifies which insns may be annulled if the branch
8298 is true.  Similarly, @var{annul-false-n} specifies which insns in the
8299 delay slot may be annulled if the branch is false.  If annulling is not
8300 supported for that delay slot, @code{(nil)} should be coded.
8302 For example, in the common case where branch and call insns require
8303 a single delay slot, which may contain any insn other than a branch or
8304 call, the following would be placed in the @file{md} file:
8306 @smallexample
8307 (define_delay (eq_attr "type" "branch,call")
8308               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
8309 @end smallexample
8311 Multiple @code{define_delay} expressions may be specified.  In this
8312 case, each such expression specifies different delay slot requirements
8313 and there must be no insn for which tests in two @code{define_delay}
8314 expressions are both true.
8316 For example, if we have a machine that requires one delay slot for branches
8317 but two for calls,  no delay slot can contain a branch or call insn,
8318 and any valid insn in the delay slot for the branch can be annulled if the
8319 branch is true, we might represent this as follows:
8321 @smallexample
8322 (define_delay (eq_attr "type" "branch")
8323    [(eq_attr "type" "!branch,call")
8324     (eq_attr "type" "!branch,call")
8325     (nil)])
8327 (define_delay (eq_attr "type" "call")
8328               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)
8329                (eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
8330 @end smallexample
8331 @c the above is *still* too long.  --mew 4feb93
8333 @end ifset
8334 @ifset INTERNALS
8335 @node Processor pipeline description
8336 @subsection Specifying processor pipeline description
8337 @cindex processor pipeline description
8338 @cindex processor functional units
8339 @cindex instruction latency time
8340 @cindex interlock delays
8341 @cindex data dependence delays
8342 @cindex reservation delays
8343 @cindex pipeline hazard recognizer
8344 @cindex automaton based pipeline description
8345 @cindex regular expressions
8346 @cindex deterministic finite state automaton
8347 @cindex automaton based scheduler
8348 @cindex RISC
8349 @cindex VLIW
8351 To achieve better performance, most modern processors
8352 (super-pipelined, superscalar @acronym{RISC}, and @acronym{VLIW}
8353 processors) have many @dfn{functional units} on which several
8354 instructions can be executed simultaneously.  An instruction starts
8355 execution if its issue conditions are satisfied.  If not, the
8356 instruction is stalled until its conditions are satisfied.  Such
8357 @dfn{interlock (pipeline) delay} causes interruption of the fetching
8358 of successor instructions (or demands nop instructions, e.g.@: for some
8359 MIPS processors).
8361 There are two major kinds of interlock delays in modern processors.
8362 The first one is a data dependence delay determining @dfn{instruction
8363 latency time}.  The instruction execution is not started until all
8364 source data have been evaluated by prior instructions (there are more
8365 complex cases when the instruction execution starts even when the data
8366 are not available but will be ready in given time after the
8367 instruction execution start).  Taking the data dependence delays into
8368 account is simple.  The data dependence (true, output, and
8369 anti-dependence) delay between two instructions is given by a
8370 constant.  In most cases this approach is adequate.  The second kind
8371 of interlock delays is a reservation delay.  The reservation delay
8372 means that two instructions under execution will be in need of shared
8373 processors resources, i.e.@: buses, internal registers, and/or
8374 functional units, which are reserved for some time.  Taking this kind
8375 of delay into account is complex especially for modern @acronym{RISC}
8376 processors.
8378 The task of exploiting more processor parallelism is solved by an
8379 instruction scheduler.  For a better solution to this problem, the
8380 instruction scheduler has to have an adequate description of the
8381 processor parallelism (or @dfn{pipeline description}).  GCC
8382 machine descriptions describe processor parallelism and functional
8383 unit reservations for groups of instructions with the aid of
8384 @dfn{regular expressions}.
8386 The GCC instruction scheduler uses a @dfn{pipeline hazard recognizer} to
8387 figure out the possibility of the instruction issue by the processor
8388 on a given simulated processor cycle.  The pipeline hazard recognizer is
8389 automatically generated from the processor pipeline description.  The
8390 pipeline hazard recognizer generated from the machine description
8391 is based on a deterministic finite state automaton (@acronym{DFA}):
8392 the instruction issue is possible if there is a transition from one
8393 automaton state to another one.  This algorithm is very fast, and
8394 furthermore, its speed is not dependent on processor
8395 complexity@footnote{However, the size of the automaton depends on
8396 processor complexity.  To limit this effect, machine descriptions
8397 can split orthogonal parts of the machine description among several
8398 automata: but then, since each of these must be stepped independently,
8399 this does cause a small decrease in the algorithm's performance.}.
8401 @cindex automaton based pipeline description
8402 The rest of this section describes the directives that constitute
8403 an automaton-based processor pipeline description.  The order of
8404 these constructions within the machine description file is not
8405 important.
8407 @findex define_automaton
8408 @cindex pipeline hazard recognizer
8409 The following optional construction describes names of automata
8410 generated and used for the pipeline hazards recognition.  Sometimes
8411 the generated finite state automaton used by the pipeline hazard
8412 recognizer is large.  If we use more than one automaton and bind functional
8413 units to the automata, the total size of the automata is usually
8414 less than the size of the single automaton.  If there is no one such
8415 construction, only one finite state automaton is generated.
8417 @smallexample
8418 (define_automaton @var{automata-names})
8419 @end smallexample
8421 @var{automata-names} is a string giving names of the automata.  The
8422 names are separated by commas.  All the automata should have unique names.
8423 The automaton name is used in the constructions @code{define_cpu_unit} and
8424 @code{define_query_cpu_unit}.
8426 @findex define_cpu_unit
8427 @cindex processor functional units
8428 Each processor functional unit used in the description of instruction
8429 reservations should be described by the following construction.
8431 @smallexample
8432 (define_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
8433 @end smallexample
8435 @var{unit-names} is a string giving the names of the functional units
8436 separated by commas.  Don't use name @samp{nothing}, it is reserved
8437 for other goals.
8439 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
8440 which the unit is bound.  The automaton should be described in
8441 construction @code{define_automaton}.  You should give
8442 @dfn{automaton-name}, if there is a defined automaton.
8444 The assignment of units to automata are constrained by the uses of the
8445 units in insn reservations.  The most important constraint is: if a
8446 unit reservation is present on a particular cycle of an alternative
8447 for an insn reservation, then some unit from the same automaton must
8448 be present on the same cycle for the other alternatives of the insn
8449 reservation.  The rest of the constraints are mentioned in the
8450 description of the subsequent constructions.
8452 @findex define_query_cpu_unit
8453 @cindex querying function unit reservations
8454 The following construction describes CPU functional units analogously
8455 to @code{define_cpu_unit}.  The reservation of such units can be
8456 queried for an automaton state.  The instruction scheduler never
8457 queries reservation of functional units for given automaton state.  So
8458 as a rule, you don't need this construction.  This construction could
8459 be used for future code generation goals (e.g.@: to generate
8460 @acronym{VLIW} insn templates).
8462 @smallexample
8463 (define_query_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
8464 @end smallexample
8466 @var{unit-names} is a string giving names of the functional units
8467 separated by commas.
8469 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
8470 which the unit is bound.
8472 @findex define_insn_reservation
8473 @cindex instruction latency time
8474 @cindex regular expressions
8475 @cindex data bypass
8476 The following construction is the major one to describe pipeline
8477 characteristics of an instruction.
8479 @smallexample
8480 (define_insn_reservation @var{insn-name} @var{default_latency}
8481                          @var{condition} @var{regexp})
8482 @end smallexample
8484 @var{default_latency} is a number giving latency time of the
8485 instruction.  There is an important difference between the old
8486 description and the automaton based pipeline description.  The latency
8487 time is used for all dependencies when we use the old description.  In
8488 the automaton based pipeline description, the given latency time is only
8489 used for true dependencies.  The cost of anti-dependencies is always
8490 zero and the cost of output dependencies is the difference between
8491 latency times of the producing and consuming insns (if the difference
8492 is negative, the cost is considered to be zero).  You can always
8493 change the default costs for any description by using the target hook
8494 @code{TARGET_SCHED_ADJUST_COST} (@pxref{Scheduling}).
8496 @var{insn-name} is a string giving the internal name of the insn.  The
8497 internal names are used in constructions @code{define_bypass} and in
8498 the automaton description file generated for debugging.  The internal
8499 name has nothing in common with the names in @code{define_insn}.  It is a
8500 good practice to use insn classes described in the processor manual.
8502 @var{condition} defines what RTL insns are described by this
8503 construction.  You should remember that you will be in trouble if
8504 @var{condition} for two or more different
8505 @code{define_insn_reservation} constructions is TRUE for an insn.  In
8506 this case what reservation will be used for the insn is not defined.
8507 Such cases are not checked during generation of the pipeline hazards
8508 recognizer because in general recognizing that two conditions may have
8509 the same value is quite difficult (especially if the conditions
8510 contain @code{symbol_ref}).  It is also not checked during the
8511 pipeline hazard recognizer work because it would slow down the
8512 recognizer considerably.
8514 @var{regexp} is a string describing the reservation of the cpu's functional
8515 units by the instruction.  The reservations are described by a regular
8516 expression according to the following syntax:
8518 @smallexample
8519        regexp = regexp "," oneof
8520               | oneof
8522        oneof = oneof "|" allof
8523              | allof
8525        allof = allof "+" repeat
8526              | repeat
8528        repeat = element "*" number
8529               | element
8531        element = cpu_function_unit_name
8532                | reservation_name
8533                | result_name
8534                | "nothing"
8535                | "(" regexp ")"
8536 @end smallexample
8538 @itemize @bullet
8539 @item
8540 @samp{,} is used for describing the start of the next cycle in
8541 the reservation.
8543 @item
8544 @samp{|} is used for describing a reservation described by the first
8545 regular expression @strong{or} a reservation described by the second
8546 regular expression @strong{or} etc.
8548 @item
8549 @samp{+} is used for describing a reservation described by the first
8550 regular expression @strong{and} a reservation described by the
8551 second regular expression @strong{and} etc.
8553 @item
8554 @samp{*} is used for convenience and simply means a sequence in which
8555 the regular expression are repeated @var{number} times with cycle
8556 advancing (see @samp{,}).
8558 @item
8559 @samp{cpu_function_unit_name} denotes reservation of the named
8560 functional unit.
8562 @item
8563 @samp{reservation_name} --- see description of construction
8564 @samp{define_reservation}.
8566 @item
8567 @samp{nothing} denotes no unit reservations.
8568 @end itemize
8570 @findex define_reservation
8571 Sometimes unit reservations for different insns contain common parts.
8572 In such case, you can simplify the pipeline description by describing
8573 the common part by the following construction
8575 @smallexample
8576 (define_reservation @var{reservation-name} @var{regexp})
8577 @end smallexample
8579 @var{reservation-name} is a string giving name of @var{regexp}.
8580 Functional unit names and reservation names are in the same name
8581 space.  So the reservation names should be different from the
8582 functional unit names and can not be the reserved name @samp{nothing}.
8584 @findex define_bypass
8585 @cindex instruction latency time
8586 @cindex data bypass
8587 The following construction is used to describe exceptions in the
8588 latency time for given instruction pair.  This is so called bypasses.
8590 @smallexample
8591 (define_bypass @var{number} @var{out_insn_names} @var{in_insn_names}
8592                [@var{guard}])
8593 @end smallexample
8595 @var{number} defines when the result generated by the instructions
8596 given in string @var{out_insn_names} will be ready for the
8597 instructions given in string @var{in_insn_names}.  Each of these
8598 strings is a comma-separated list of filename-style globs and
8599 they refer to the names of @code{define_insn_reservation}s.
8600 For example:
8601 @smallexample
8602 (define_bypass 1 "cpu1_load_*, cpu1_store_*" "cpu1_load_*")
8603 @end smallexample
8604 defines a bypass between instructions that start with
8605 @samp{cpu1_load_} or @samp{cpu1_store_} and those that start with
8606 @samp{cpu1_load_}.
8608 @var{guard} is an optional string giving the name of a C function which
8609 defines an additional guard for the bypass.  The function will get the
8610 two insns as parameters.  If the function returns zero the bypass will
8611 be ignored for this case.  The additional guard is necessary to
8612 recognize complicated bypasses, e.g.@: when the consumer is only an address
8613 of insn @samp{store} (not a stored value).
8615 If there are more one bypass with the same output and input insns, the
8616 chosen bypass is the first bypass with a guard in description whose
8617 guard function returns nonzero.  If there is no such bypass, then
8618 bypass without the guard function is chosen.
8620 @findex exclusion_set
8621 @findex presence_set
8622 @findex final_presence_set
8623 @findex absence_set
8624 @findex final_absence_set
8625 @cindex VLIW
8626 @cindex RISC
8627 The following five constructions are usually used to describe
8628 @acronym{VLIW} processors, or more precisely, to describe a placement
8629 of small instructions into @acronym{VLIW} instruction slots.  They
8630 can be used for @acronym{RISC} processors, too.
8632 @smallexample
8633 (exclusion_set @var{unit-names} @var{unit-names})
8634 (presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
8635 (final_presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
8636 (absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
8637 (final_absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
8638 @end smallexample
8640 @var{unit-names} is a string giving names of functional units
8641 separated by commas.
8643 @var{patterns} is a string giving patterns of functional units
8644 separated by comma.  Currently pattern is one unit or units
8645 separated by white-spaces.
8647 The first construction (@samp{exclusion_set}) means that each
8648 functional unit in the first string can not be reserved simultaneously
8649 with a unit whose name is in the second string and vice versa.  For
8650 example, the construction is useful for describing processors
8651 (e.g.@: some SPARC processors) with a fully pipelined floating point
8652 functional unit which can execute simultaneously only single floating
8653 point insns or only double floating point insns.
8655 The second construction (@samp{presence_set}) means that each
8656 functional unit in the first string can not be reserved unless at
8657 least one of pattern of units whose names are in the second string is
8658 reserved.  This is an asymmetric relation.  For example, it is useful
8659 for description that @acronym{VLIW} @samp{slot1} is reserved after
8660 @samp{slot0} reservation.  We could describe it by the following
8661 construction
8663 @smallexample
8664 (presence_set "slot1" "slot0")
8665 @end smallexample
8667 Or @samp{slot1} is reserved only after @samp{slot0} and unit @samp{b0}
8668 reservation.  In this case we could write
8670 @smallexample
8671 (presence_set "slot1" "slot0 b0")
8672 @end smallexample
8674 The third construction (@samp{final_presence_set}) is analogous to
8675 @samp{presence_set}.  The difference between them is when checking is
8676 done.  When an instruction is issued in given automaton state
8677 reflecting all current and planned unit reservations, the automaton
8678 state is changed.  The first state is a source state, the second one
8679 is a result state.  Checking for @samp{presence_set} is done on the
8680 source state reservation, checking for @samp{final_presence_set} is
8681 done on the result reservation.  This construction is useful to
8682 describe a reservation which is actually two subsequent reservations.
8683 For example, if we use
8685 @smallexample
8686 (presence_set "slot1" "slot0")
8687 @end smallexample
8689 the following insn will be never issued (because @samp{slot1} requires
8690 @samp{slot0} which is absent in the source state).
8692 @smallexample
8693 (define_reservation "insn_and_nop" "slot0 + slot1")
8694 @end smallexample
8696 but it can be issued if we use analogous @samp{final_presence_set}.
8698 The forth construction (@samp{absence_set}) means that each functional
8699 unit in the first string can be reserved only if each pattern of units
8700 whose names are in the second string is not reserved.  This is an
8701 asymmetric relation (actually @samp{exclusion_set} is analogous to
8702 this one but it is symmetric).  For example it might be useful in a
8703 @acronym{VLIW} description to say that @samp{slot0} cannot be reserved
8704 after either @samp{slot1} or @samp{slot2} have been reserved.  This
8705 can be described as:
8707 @smallexample
8708 (absence_set "slot0" "slot1, slot2")
8709 @end smallexample
8711 Or @samp{slot2} can not be reserved if @samp{slot0} and unit @samp{b0}
8712 are reserved or @samp{slot1} and unit @samp{b1} are reserved.  In
8713 this case we could write
8715 @smallexample
8716 (absence_set "slot2" "slot0 b0, slot1 b1")
8717 @end smallexample
8719 All functional units mentioned in a set should belong to the same
8720 automaton.
8722 The last construction (@samp{final_absence_set}) is analogous to
8723 @samp{absence_set} but checking is done on the result (state)
8724 reservation.  See comments for @samp{final_presence_set}.
8726 @findex automata_option
8727 @cindex deterministic finite state automaton
8728 @cindex nondeterministic finite state automaton
8729 @cindex finite state automaton minimization
8730 You can control the generator of the pipeline hazard recognizer with
8731 the following construction.
8733 @smallexample
8734 (automata_option @var{options})
8735 @end smallexample
8737 @var{options} is a string giving options which affect the generated
8738 code.  Currently there are the following options:
8740 @itemize @bullet
8741 @item
8742 @dfn{no-minimization} makes no minimization of the automaton.  This is
8743 only worth to do when we are debugging the description and need to
8744 look more accurately at reservations of states.
8746 @item
8747 @dfn{time} means printing time statistics about the generation of
8748 automata.
8750 @item
8751 @dfn{stats} means printing statistics about the generated automata
8752 such as the number of DFA states, NDFA states and arcs.
8754 @item
8755 @dfn{v} means a generation of the file describing the result automata.
8756 The file has suffix @samp{.dfa} and can be used for the description
8757 verification and debugging.
8759 @item
8760 @dfn{w} means a generation of warning instead of error for
8761 non-critical errors.
8763 @item
8764 @dfn{no-comb-vect} prevents the automaton generator from generating
8765 two data structures and comparing them for space efficiency.  Using
8766 a comb vector to represent transitions may be better, but it can be
8767 very expensive to construct.  This option is useful if the build
8768 process spends an unacceptably long time in genautomata.
8770 @item
8771 @dfn{ndfa} makes nondeterministic finite state automata.  This affects
8772 the treatment of operator @samp{|} in the regular expressions.  The
8773 usual treatment of the operator is to try the first alternative and,
8774 if the reservation is not possible, the second alternative.  The
8775 nondeterministic treatment means trying all alternatives, some of them
8776 may be rejected by reservations in the subsequent insns.
8778 @item
8779 @dfn{collapse-ndfa} modifies the behaviour of the generator when
8780 producing an automaton.  An additional state transition to collapse a
8781 nondeterministic @acronym{NDFA} state to a deterministic @acronym{DFA}
8782 state is generated.  It can be triggered by passing @code{const0_rtx} to
8783 state_transition.  In such an automaton, cycle advance transitions are
8784 available only for these collapsed states.  This option is useful for
8785 ports that want to use the @code{ndfa} option, but also want to use
8786 @code{define_query_cpu_unit} to assign units to insns issued in a cycle.
8788 @item
8789 @dfn{progress} means output of a progress bar showing how many states
8790 were generated so far for automaton being processed.  This is useful
8791 during debugging a @acronym{DFA} description.  If you see too many
8792 generated states, you could interrupt the generator of the pipeline
8793 hazard recognizer and try to figure out a reason for generation of the
8794 huge automaton.
8795 @end itemize
8797 As an example, consider a superscalar @acronym{RISC} machine which can
8798 issue three insns (two integer insns and one floating point insn) on
8799 the cycle but can finish only two insns.  To describe this, we define
8800 the following functional units.
8802 @smallexample
8803 (define_cpu_unit "i0_pipeline, i1_pipeline, f_pipeline")
8804 (define_cpu_unit "port0, port1")
8805 @end smallexample
8807 All simple integer insns can be executed in any integer pipeline and
8808 their result is ready in two cycles.  The simple integer insns are
8809 issued into the first pipeline unless it is reserved, otherwise they
8810 are issued into the second pipeline.  Integer division and
8811 multiplication insns can be executed only in the second integer
8812 pipeline and their results are ready correspondingly in 8 and 4
8813 cycles.  The integer division is not pipelined, i.e.@: the subsequent
8814 integer division insn can not be issued until the current division
8815 insn finished.  Floating point insns are fully pipelined and their
8816 results are ready in 3 cycles.  Where the result of a floating point
8817 insn is used by an integer insn, an additional delay of one cycle is
8818 incurred.  To describe all of this we could specify
8820 @smallexample
8821 (define_cpu_unit "div")
8823 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
8824                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), (port0 | port1)")
8826 (define_insn_reservation "mult" 4 (eq_attr "type" "mult")
8827                          "i1_pipeline, nothing*2, (port0 | port1)")
8829 (define_insn_reservation "div" 8 (eq_attr "type" "div")
8830                          "i1_pipeline, div*7, div + (port0 | port1)")
8832 (define_insn_reservation "float" 3 (eq_attr "type" "float")
8833                          "f_pipeline, nothing, (port0 | port1))
8835 (define_bypass 4 "float" "simple,mult,div")
8836 @end smallexample
8838 To simplify the description we could describe the following reservation
8840 @smallexample
8841 (define_reservation "finish" "port0|port1")
8842 @end smallexample
8844 and use it in all @code{define_insn_reservation} as in the following
8845 construction
8847 @smallexample
8848 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
8849                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), finish")
8850 @end smallexample
8853 @end ifset
8854 @ifset INTERNALS
8855 @node Conditional Execution
8856 @section Conditional Execution
8857 @cindex conditional execution
8858 @cindex predication
8860 A number of architectures provide for some form of conditional
8861 execution, or predication.  The hallmark of this feature is the
8862 ability to nullify most of the instructions in the instruction set.
8863 When the instruction set is large and not entirely symmetric, it
8864 can be quite tedious to describe these forms directly in the
8865 @file{.md} file.  An alternative is the @code{define_cond_exec} template.
8867 @findex define_cond_exec
8868 @smallexample
8869 (define_cond_exec
8870   [@var{predicate-pattern}]
8871   "@var{condition}"
8872   "@var{output-template}")
8873 @end smallexample
8875 @var{predicate-pattern} is the condition that must be true for the
8876 insn to be executed at runtime and should match a relational operator.
8877 One can use @code{match_operator} to match several relational operators
8878 at once.  Any @code{match_operand} operands must have no more than one
8879 alternative.
8881 @var{condition} is a C expression that must be true for the generated
8882 pattern to match.
8884 @findex current_insn_predicate
8885 @var{output-template} is a string similar to the @code{define_insn}
8886 output template (@pxref{Output Template}), except that the @samp{*}
8887 and @samp{@@} special cases do not apply.  This is only useful if the
8888 assembly text for the predicate is a simple prefix to the main insn.
8889 In order to handle the general case, there is a global variable
8890 @code{current_insn_predicate} that will contain the entire predicate
8891 if the current insn is predicated, and will otherwise be @code{NULL}.
8893 When @code{define_cond_exec} is used, an implicit reference to
8894 the @code{predicable} instruction attribute is made.
8895 @xref{Insn Attributes}.  This attribute must be a boolean (i.e.@: have
8896 exactly two elements in its @var{list-of-values}), with the possible
8897 values being @code{no} and @code{yes}.  The default and all uses in
8898 the insns must be a simple constant, not a complex expressions.  It
8899 may, however, depend on the alternative, by using a comma-separated
8900 list of values.  If that is the case, the port should also define an
8901 @code{enabled} attribute (@pxref{Disable Insn Alternatives}), which
8902 should also allow only @code{no} and @code{yes} as its values.
8904 For each @code{define_insn} for which the @code{predicable}
8905 attribute is true, a new @code{define_insn} pattern will be
8906 generated that matches a predicated version of the instruction.
8907 For example,
8909 @smallexample
8910 (define_insn "addsi"
8911   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
8912         (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
8913                  (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
8914   "@var{test1}"
8915   "add %2,%1,%0")
8917 (define_cond_exec
8918   [(ne (match_operand:CC 0 "register_operand" "c")
8919        (const_int 0))]
8920   "@var{test2}"
8921   "(%0)")
8922 @end smallexample
8924 @noindent
8925 generates a new pattern
8927 @smallexample
8928 (define_insn ""
8929   [(cond_exec
8930      (ne (match_operand:CC 3 "register_operand" "c") (const_int 0))
8931      (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
8932           (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
8933                    (match_operand:SI 2 "register_operand" "r"))))]
8934   "(@var{test2}) && (@var{test1})"
8935   "(%3) add %2,%1,%0")
8936 @end smallexample
8938 @end ifset
8939 @ifset INTERNALS
8940 @node Define Subst
8941 @section RTL Templates Transformations
8942 @cindex define_subst
8944 For some hardware architectures there are common cases when the RTL
8945 templates for the instructions can be derived from the other RTL
8946 templates using simple transformations.  E.g., @file{i386.md} contains
8947 an RTL template for the ordinary @code{sub} instruction---
8948 @code{*subsi_1}, and for the @code{sub} instruction with subsequent
8949 zero-extension---@code{*subsi_1_zext}.  Such cases can be easily
8950 implemented by a single meta-template capable of generating a modified
8951 case based on the initial one:
8953 @findex define_subst
8954 @smallexample
8955 (define_subst "@var{name}"
8956   [@var{input-template}]
8957   "@var{condition}"
8958   [@var{output-template}])
8959 @end smallexample
8960 @var{input-template} is a pattern describing the source RTL template,
8961 which will be transformed.
8963 @var{condition} is a C expression that is conjunct with the condition
8964 from the input-template to generate a condition to be used in the
8965 output-template.
8967 @var{output-template} is a pattern that will be used in the resulting
8968 template.
8970 @code{define_subst} mechanism is tightly coupled with the notion of the
8971 subst attribute (@pxref{Subst Iterators}).  The use of
8972 @code{define_subst} is triggered by a reference to a subst attribute in
8973 the transforming RTL template.  This reference initiates duplication of
8974 the source RTL template and substitution of the attributes with their
8975 values.  The source RTL template is left unchanged, while the copy is
8976 transformed by @code{define_subst}.  This transformation can fail in the
8977 case when the source RTL template is not matched against the
8978 input-template of the @code{define_subst}.  In such case the copy is
8979 deleted.
8981 @code{define_subst} can be used only in @code{define_insn} and
8982 @code{define_expand}, it cannot be used in other expressions (e.g. in
8983 @code{define_insn_and_split}).
8985 @menu
8986 * Define Subst Example::            Example of @code{define_subst} work.
8987 * Define Subst Pattern Matching::   Process of template comparison.
8988 * Define Subst Output Template::    Generation of output template.
8989 @end menu
8991 @node Define Subst Example
8992 @subsection @code{define_subst} Example
8993 @cindex define_subst
8995 To illustrate how @code{define_subst} works, let us examine a simple
8996 template transformation.
8998 Suppose there are two kinds of instructions: one that touches flags and
8999 the other that does not.  The instructions of the second type could be
9000 generated with the following @code{define_subst}:
9002 @smallexample
9003 (define_subst "add_clobber_subst"
9004   [(set (match_operand:SI 0 "" "")
9005         (match_operand:SI 1 "" ""))]
9006   ""
9007   [(set (match_dup 0)
9008         (match_dup 1))
9009    (clobber (reg:CC FLAGS_REG))]
9010 @end smallexample
9012 This @code{define_subst} can be applied to any RTL pattern containing
9013 @code{set} of mode SI and generates a copy with clobber when it is
9014 applied.
9016 Assume there is an RTL template for a @code{max} instruction to be used
9017 in @code{define_subst} mentioned above:
9019 @smallexample
9020 (define_insn "maxsi"
9021   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9022         (max:SI
9023           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9024           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9025   ""
9026   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9027  [@dots{}])
9028 @end smallexample
9030 To mark the RTL template for @code{define_subst} application,
9031 subst-attributes are used.  They should be declared in advance:
9033 @smallexample
9034 (define_subst_attr "add_clobber_name" "add_clobber_subst" "_noclobber" "_clobber")
9035 @end smallexample
9037 Here @samp{add_clobber_name} is the attribute name,
9038 @samp{add_clobber_subst} is the name of the corresponding
9039 @code{define_subst}, the third argument (@samp{_noclobber}) is the
9040 attribute value that would be substituted into the unchanged version of
9041 the source RTL template, and the last argument (@samp{_clobber}) is the
9042 value that would be substituted into the second, transformed,
9043 version of the RTL template.
9045 Once the subst-attribute has been defined, it should be used in RTL
9046 templates which need to be processed by the @code{define_subst}.  So,
9047 the original RTL template should be changed:
9049 @smallexample
9050 (define_insn "maxsi<add_clobber_name>"
9051   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9052         (max:SI
9053           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9054           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9055   ""
9056   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9057  [@dots{}])
9058 @end smallexample
9060 The result of the @code{define_subst} usage would look like the following:
9062 @smallexample
9063 (define_insn "maxsi_noclobber"
9064   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9065         (max:SI
9066           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9067           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9068   ""
9069   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9070  [@dots{}])
9071 (define_insn "maxsi_clobber"
9072   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9073         (max:SI
9074           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9075           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))
9076    (clobber (reg:CC FLAGS_REG))]
9077   ""
9078   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9079  [@dots{}])
9080 @end smallexample
9082 @node Define Subst Pattern Matching
9083 @subsection Pattern Matching in @code{define_subst}
9084 @cindex define_subst
9086 All expressions, allowed in @code{define_insn} or @code{define_expand},
9087 are allowed in the input-template of @code{define_subst}, except
9088 @code{match_par_dup}, @code{match_scratch}, @code{match_parallel}. The
9089 meanings of expressions in the input-template were changed:
9091 @code{match_operand} matches any expression (possibly, a subtree in
9092 RTL-template), if modes of the @code{match_operand} and this expression
9093 are the same, or mode of the @code{match_operand} is @code{VOIDmode}, or
9094 this expression is @code{match_dup}, @code{match_op_dup}.  If the
9095 expression is @code{match_operand} too, and predicate of
9096 @code{match_operand} from the input pattern is not empty, then the
9097 predicates are compared.  That can be used for more accurate filtering
9098 of accepted RTL-templates.
9100 @code{match_operator} matches common operators (like @code{plus},
9101 @code{minus}), @code{unspec}, @code{unspec_volatile} operators and
9102 @code{match_operator}s from the original pattern if the modes match and
9103 @code{match_operator} from the input pattern has the same number of
9104 operands as the operator from the original pattern.
9106 @node Define Subst Output Template
9107 @subsection Generation of output template in @code{define_subst}
9108 @cindex define_subst
9110 If all necessary checks for @code{define_subst} application pass, a new
9111 RTL-pattern, based on the output-template, is created to replace the old
9112 template.  Like in input-patterns, meanings of some RTL expressions are
9113 changed when they are used in output-patterns of a @code{define_subst}.
9114 Thus, @code{match_dup} is used for copying the whole expression from the
9115 original pattern, which matched corresponding @code{match_operand} from
9116 the input pattern.
9118 @code{match_dup N} is used in the output template to be replaced with
9119 the expression from the original pattern, which matched
9120 @code{match_operand N} from the input pattern.  As a consequence,
9121 @code{match_dup} cannot be used to point to @code{match_operand}s from
9122 the output pattern, it should always refer to a @code{match_operand}
9123 from the input pattern.
9125 In the output template one can refer to the expressions from the
9126 original pattern and create new ones.  For instance, some operands could
9127 be added by means of standard @code{match_operand}.
9129 After replacing @code{match_dup} with some RTL-subtree from the original
9130 pattern, it could happen that several @code{match_operand}s in the
9131 output pattern have the same indexes.  It is unknown, how many and what
9132 indexes would be used in the expression which would replace
9133 @code{match_dup}, so such conflicts in indexes are inevitable.  To
9134 overcome this issue, @code{match_operands} and @code{match_operators},
9135 which were introduced into the output pattern, are renumerated when all
9136 @code{match_dup}s are replaced.
9138 Number of alternatives in @code{match_operand}s introduced into the
9139 output template @code{M} could differ from the number of alternatives in
9140 the original pattern @code{N}, so in the resultant pattern there would
9141 be @code{N*M} alternatives.  Thus, constraints from the original pattern
9142 would be duplicated @code{N} times, constraints from the output pattern
9143 would be duplicated @code{M} times, producing all possible combinations.
9144 @end ifset
9146 @ifset INTERNALS
9147 @node Constant Definitions
9148 @section Constant Definitions
9149 @cindex constant definitions
9150 @findex define_constants
9152 Using literal constants inside instruction patterns reduces legibility and
9153 can be a maintenance problem.
9155 To overcome this problem, you may use the @code{define_constants}
9156 expression.  It contains a vector of name-value pairs.  From that
9157 point on, wherever any of the names appears in the MD file, it is as
9158 if the corresponding value had been written instead.  You may use
9159 @code{define_constants} multiple times; each appearance adds more
9160 constants to the table.  It is an error to redefine a constant with
9161 a different value.
9163 To come back to the a29k load multiple example, instead of
9165 @smallexample
9166 (define_insn ""
9167   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
9168      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
9169            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
9170       (use (reg:SI 179))
9171       (clobber (reg:SI 179))])]
9172   ""
9173   "loadm 0,0,%1,%2")
9174 @end smallexample
9176 You could write:
9178 @smallexample
9179 (define_constants [
9180     (R_BP 177)
9181     (R_FC 178)
9182     (R_CR 179)
9183     (R_Q  180)
9186 (define_insn ""
9187   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
9188      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
9189            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
9190       (use (reg:SI R_CR))
9191       (clobber (reg:SI R_CR))])]
9192   ""
9193   "loadm 0,0,%1,%2")
9194 @end smallexample
9196 The constants that are defined with a define_constant are also output
9197 in the insn-codes.h header file as #defines.
9199 @cindex enumerations
9200 @findex define_c_enum
9201 You can also use the machine description file to define enumerations.
9202 Like the constants defined by @code{define_constant}, these enumerations
9203 are visible to both the machine description file and the main C code.
9205 The syntax is as follows:
9207 @smallexample
9208 (define_c_enum "@var{name}" [
9209   @var{value0}
9210   @var{value1}
9211   @dots{}
9212   @var{valuen}
9214 @end smallexample
9216 This definition causes the equivalent of the following C code to appear
9217 in @file{insn-constants.h}:
9219 @smallexample
9220 enum @var{name} @{
9221   @var{value0} = 0,
9222   @var{value1} = 1,
9223   @dots{}
9224   @var{valuen} = @var{n}
9226 #define NUM_@var{cname}_VALUES (@var{n} + 1)
9227 @end smallexample
9229 where @var{cname} is the capitalized form of @var{name}.
9230 It also makes each @var{valuei} available in the machine description
9231 file, just as if it had been declared with:
9233 @smallexample
9234 (define_constants [(@var{valuei} @var{i})])
9235 @end smallexample
9237 Each @var{valuei} is usually an upper-case identifier and usually
9238 begins with @var{cname}.
9240 You can split the enumeration definition into as many statements as
9241 you like.  The above example is directly equivalent to:
9243 @smallexample
9244 (define_c_enum "@var{name}" [@var{value0}])
9245 (define_c_enum "@var{name}" [@var{value1}])
9246 @dots{}
9247 (define_c_enum "@var{name}" [@var{valuen}])
9248 @end smallexample
9250 Splitting the enumeration helps to improve the modularity of each
9251 individual @code{.md} file.  For example, if a port defines its
9252 synchronization instructions in a separate @file{sync.md} file,
9253 it is convenient to define all synchronization-specific enumeration
9254 values in @file{sync.md} rather than in the main @file{.md} file.
9256 Some enumeration names have special significance to GCC:
9258 @table @code
9259 @item unspecv
9260 @findex unspec_volatile
9261 If an enumeration called @code{unspecv} is defined, GCC will use it
9262 when printing out @code{unspec_volatile} expressions.  For example:
9264 @smallexample
9265 (define_c_enum "unspecv" [
9266   UNSPECV_BLOCKAGE
9268 @end smallexample
9270 causes GCC to print @samp{(unspec_volatile @dots{} 0)} as:
9272 @smallexample
9273 (unspec_volatile ... UNSPECV_BLOCKAGE)
9274 @end smallexample
9276 @item unspec
9277 @findex unspec
9278 If an enumeration called @code{unspec} is defined, GCC will use
9279 it when printing out @code{unspec} expressions.  GCC will also use
9280 it when printing out @code{unspec_volatile} expressions unless an
9281 @code{unspecv} enumeration is also defined.  You can therefore
9282 decide whether to keep separate enumerations for volatile and
9283 non-volatile expressions or whether to use the same enumeration
9284 for both.
9285 @end table
9287 @findex define_enum
9288 @anchor{define_enum}
9289 Another way of defining an enumeration is to use @code{define_enum}:
9291 @smallexample
9292 (define_enum "@var{name}" [
9293   @var{value0}
9294   @var{value1}
9295   @dots{}
9296   @var{valuen}
9298 @end smallexample
9300 This directive implies:
9302 @smallexample
9303 (define_c_enum "@var{name}" [
9304   @var{cname}_@var{cvalue0}
9305   @var{cname}_@var{cvalue1}
9306   @dots{}
9307   @var{cname}_@var{cvaluen}
9309 @end smallexample
9311 @findex define_enum_attr
9312 where @var{cvaluei} is the capitalized form of @var{valuei}.
9313 However, unlike @code{define_c_enum}, the enumerations defined
9314 by @code{define_enum} can be used in attribute specifications
9315 (@pxref{define_enum_attr}).
9316 @end ifset
9317 @ifset INTERNALS
9318 @node Iterators
9319 @section Iterators
9320 @cindex iterators in @file{.md} files
9322 Ports often need to define similar patterns for more than one machine
9323 mode or for more than one rtx code.  GCC provides some simple iterator
9324 facilities to make this process easier.
9326 @menu
9327 * Mode Iterators::         Generating variations of patterns for different modes.
9328 * Code Iterators::         Doing the same for codes.
9329 * Int Iterators::          Doing the same for integers.
9330 * Subst Iterators::        Generating variations of patterns for define_subst.
9331 @end menu
9333 @node Mode Iterators
9334 @subsection Mode Iterators
9335 @cindex mode iterators in @file{.md} files
9337 Ports often need to define similar patterns for two or more different modes.
9338 For example:
9340 @itemize @bullet
9341 @item
9342 If a processor has hardware support for both single and double
9343 floating-point arithmetic, the @code{SFmode} patterns tend to be
9344 very similar to the @code{DFmode} ones.
9346 @item
9347 If a port uses @code{SImode} pointers in one configuration and
9348 @code{DImode} pointers in another, it will usually have very similar
9349 @code{SImode} and @code{DImode} patterns for manipulating pointers.
9350 @end itemize
9352 Mode iterators allow several patterns to be instantiated from one
9353 @file{.md} file template.  They can be used with any type of
9354 rtx-based construct, such as a @code{define_insn},
9355 @code{define_split}, or @code{define_peephole2}.
9357 @menu
9358 * Defining Mode Iterators:: Defining a new mode iterator.
9359 * Substitutions::           Combining mode iterators with substitutions
9360 * Examples::                Examples
9361 @end menu
9363 @node Defining Mode Iterators
9364 @subsubsection Defining Mode Iterators
9365 @findex define_mode_iterator
9367 The syntax for defining a mode iterator is:
9369 @smallexample
9370 (define_mode_iterator @var{name} [(@var{mode1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{moden} "@var{condn}")])
9371 @end smallexample
9373 This allows subsequent @file{.md} file constructs to use the mode suffix
9374 @code{:@var{name}}.  Every construct that does so will be expanded
9375 @var{n} times, once with every use of @code{:@var{name}} replaced by
9376 @code{:@var{mode1}}, once with every use replaced by @code{:@var{mode2}},
9377 and so on.  In the expansion for a particular @var{modei}, every
9378 C condition will also require that @var{condi} be true.
9380 For example:
9382 @smallexample
9383 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
9384 @end smallexample
9386 defines a new mode suffix @code{:P}.  Every construct that uses
9387 @code{:P} will be expanded twice, once with every @code{:P} replaced
9388 by @code{:SI} and once with every @code{:P} replaced by @code{:DI}.
9389 The @code{:SI} version will only apply if @code{Pmode == SImode} and
9390 the @code{:DI} version will only apply if @code{Pmode == DImode}.
9392 As with other @file{.md} conditions, an empty string is treated
9393 as ``always true''.  @code{(@var{mode} "")} can also be abbreviated
9394 to @code{@var{mode}}.  For example:
9396 @smallexample
9397 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
9398 @end smallexample
9400 means that the @code{:DI} expansion only applies if @code{TARGET_64BIT}
9401 but that the @code{:SI} expansion has no such constraint.
9403 Iterators are applied in the order they are defined.  This can be
9404 significant if two iterators are used in a construct that requires
9405 substitutions.  @xref{Substitutions}.
9407 @node Substitutions
9408 @subsubsection Substitution in Mode Iterators
9409 @findex define_mode_attr
9411 If an @file{.md} file construct uses mode iterators, each version of the
9412 construct will often need slightly different strings or modes.  For
9413 example:
9415 @itemize @bullet
9416 @item
9417 When a @code{define_expand} defines several @code{add@var{m}3} patterns
9418 (@pxref{Standard Names}), each expander will need to use the
9419 appropriate mode name for @var{m}.
9421 @item
9422 When a @code{define_insn} defines several instruction patterns,
9423 each instruction will often use a different assembler mnemonic.
9425 @item
9426 When a @code{define_insn} requires operands with different modes,
9427 using an iterator for one of the operand modes usually requires a specific
9428 mode for the other operand(s).
9429 @end itemize
9431 GCC supports such variations through a system of ``mode attributes''.
9432 There are two standard attributes: @code{mode}, which is the name of
9433 the mode in lower case, and @code{MODE}, which is the same thing in
9434 upper case.  You can define other attributes using:
9436 @smallexample
9437 (define_mode_attr @var{name} [(@var{mode1} "@var{value1}") @dots{} (@var{moden} "@var{valuen}")])
9438 @end smallexample
9440 where @var{name} is the name of the attribute and @var{valuei}
9441 is the value associated with @var{modei}.
9443 When GCC replaces some @var{:iterator} with @var{:mode}, it will scan
9444 each string and mode in the pattern for sequences of the form
9445 @code{<@var{iterator}:@var{attr}>}, where @var{attr} is the name of a
9446 mode attribute.  If the attribute is defined for @var{mode}, the whole
9447 @code{<@dots{}>} sequence will be replaced by the appropriate attribute
9448 value.
9450 For example, suppose an @file{.md} file has:
9452 @smallexample
9453 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
9454 (define_mode_attr load [(SI "lw") (DI "ld")])
9455 @end smallexample
9457 If one of the patterns that uses @code{:P} contains the string
9458 @code{"<P:load>\t%0,%1"}, the @code{SI} version of that pattern
9459 will use @code{"lw\t%0,%1"} and the @code{DI} version will use
9460 @code{"ld\t%0,%1"}.
9462 Here is an example of using an attribute for a mode:
9464 @smallexample
9465 (define_mode_iterator LONG [SI DI])
9466 (define_mode_attr SHORT [(SI "HI") (DI "SI")])
9467 (define_insn @dots{}
9468   (sign_extend:LONG (match_operand:<LONG:SHORT> @dots{})) @dots{})
9469 @end smallexample
9471 The @code{@var{iterator}:} prefix may be omitted, in which case the
9472 substitution will be attempted for every iterator expansion.
9474 @node Examples
9475 @subsubsection Mode Iterator Examples
9477 Here is an example from the MIPS port.  It defines the following
9478 modes and attributes (among others):
9480 @smallexample
9481 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
9482 (define_mode_attr d [(SI "") (DI "d")])
9483 @end smallexample
9485 and uses the following template to define both @code{subsi3}
9486 and @code{subdi3}:
9488 @smallexample
9489 (define_insn "sub<mode>3"
9490   [(set (match_operand:GPR 0 "register_operand" "=d")
9491         (minus:GPR (match_operand:GPR 1 "register_operand" "d")
9492                    (match_operand:GPR 2 "register_operand" "d")))]
9493   ""
9494   "<d>subu\t%0,%1,%2"
9495   [(set_attr "type" "arith")
9496    (set_attr "mode" "<MODE>")])
9497 @end smallexample
9499 This is exactly equivalent to:
9501 @smallexample
9502 (define_insn "subsi3"
9503   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=d")
9504         (minus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "d")
9505                   (match_operand:SI 2 "register_operand" "d")))]
9506   ""
9507   "subu\t%0,%1,%2"
9508   [(set_attr "type" "arith")
9509    (set_attr "mode" "SI")])
9511 (define_insn "subdi3"
9512   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
9513         (minus:DI (match_operand:DI 1 "register_operand" "d")
9514                   (match_operand:DI 2 "register_operand" "d")))]
9515   ""
9516   "dsubu\t%0,%1,%2"
9517   [(set_attr "type" "arith")
9518    (set_attr "mode" "DI")])
9519 @end smallexample
9521 @node Code Iterators
9522 @subsection Code Iterators
9523 @cindex code iterators in @file{.md} files
9524 @findex define_code_iterator
9525 @findex define_code_attr
9527 Code iterators operate in a similar way to mode iterators.  @xref{Mode Iterators}.
9529 The construct:
9531 @smallexample
9532 (define_code_iterator @var{name} [(@var{code1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{coden} "@var{condn}")])
9533 @end smallexample
9535 defines a pseudo rtx code @var{name} that can be instantiated as
9536 @var{codei} if condition @var{condi} is true.  Each @var{codei}
9537 must have the same rtx format.  @xref{RTL Classes}.
9539 As with mode iterators, each pattern that uses @var{name} will be
9540 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
9541 @var{code1}, once with all uses replaced by @var{code2}, and so on.
9542 @xref{Defining Mode Iterators}.
9544 It is possible to define attributes for codes as well as for modes.
9545 There are two standard code attributes: @code{code}, the name of the
9546 code in lower case, and @code{CODE}, the name of the code in upper case.
9547 Other attributes are defined using:
9549 @smallexample
9550 (define_code_attr @var{name} [(@var{code1} "@var{value1}") @dots{} (@var{coden} "@var{valuen}")])
9551 @end smallexample
9553 Here's an example of code iterators in action, taken from the MIPS port:
9555 @smallexample
9556 (define_code_iterator any_cond [unordered ordered unlt unge uneq ltgt unle ungt
9557                                 eq ne gt ge lt le gtu geu ltu leu])
9559 (define_expand "b<code>"
9560   [(set (pc)
9561         (if_then_else (any_cond:CC (cc0)
9562                                    (const_int 0))
9563                       (label_ref (match_operand 0 ""))
9564                       (pc)))]
9565   ""
9567   gen_conditional_branch (operands, <CODE>);
9568   DONE;
9570 @end smallexample
9572 This is equivalent to:
9574 @smallexample
9575 (define_expand "bunordered"
9576   [(set (pc)
9577         (if_then_else (unordered:CC (cc0)
9578                                     (const_int 0))
9579                       (label_ref (match_operand 0 ""))
9580                       (pc)))]
9581   ""
9583   gen_conditional_branch (operands, UNORDERED);
9584   DONE;
9587 (define_expand "bordered"
9588   [(set (pc)
9589         (if_then_else (ordered:CC (cc0)
9590                                   (const_int 0))
9591                       (label_ref (match_operand 0 ""))
9592                       (pc)))]
9593   ""
9595   gen_conditional_branch (operands, ORDERED);
9596   DONE;
9599 @dots{}
9600 @end smallexample
9602 @node Int Iterators
9603 @subsection Int Iterators
9604 @cindex int iterators in @file{.md} files
9605 @findex define_int_iterator
9606 @findex define_int_attr
9608 Int iterators operate in a similar way to code iterators.  @xref{Code Iterators}.
9610 The construct:
9612 @smallexample
9613 (define_int_iterator @var{name} [(@var{int1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{intn} "@var{condn}")])
9614 @end smallexample
9616 defines a pseudo integer constant @var{name} that can be instantiated as
9617 @var{inti} if condition @var{condi} is true.  Each @var{int}
9618 must have the same rtx format.  @xref{RTL Classes}. Int iterators can appear
9619 in only those rtx fields that have 'i' as the specifier. This means that
9620 each @var{int} has to be a constant defined using define_constant or
9621 define_c_enum.
9623 As with mode and code iterators, each pattern that uses @var{name} will be
9624 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
9625 @var{int1}, once with all uses replaced by @var{int2}, and so on.
9626 @xref{Defining Mode Iterators}.
9628 It is possible to define attributes for ints as well as for codes and modes.
9629 Attributes are defined using:
9631 @smallexample
9632 (define_int_attr @var{name} [(@var{int1} "@var{value1}") @dots{} (@var{intn} "@var{valuen}")])
9633 @end smallexample
9635 Here's an example of int iterators in action, taken from the ARM port:
9637 @smallexample
9638 (define_int_iterator QABSNEG [UNSPEC_VQABS UNSPEC_VQNEG])
9640 (define_int_attr absneg [(UNSPEC_VQABS "abs") (UNSPEC_VQNEG "neg")])
9642 (define_insn "neon_vq<absneg><mode>"
9643   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
9644         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
9645                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
9646                       QABSNEG))]
9647   "TARGET_NEON"
9648   "vq<absneg>.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
9649   [(set_attr "neon_type" "neon_vqneg_vqabs")]
9652 @end smallexample
9654 This is equivalent to:
9656 @smallexample
9657 (define_insn "neon_vqabs<mode>"
9658   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
9659         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
9660                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
9661                       UNSPEC_VQABS))]
9662   "TARGET_NEON"
9663   "vqabs.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
9664   [(set_attr "neon_type" "neon_vqneg_vqabs")]
9667 (define_insn "neon_vqneg<mode>"
9668   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
9669         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
9670                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
9671                       UNSPEC_VQNEG))]
9672   "TARGET_NEON"
9673   "vqneg.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
9674   [(set_attr "neon_type" "neon_vqneg_vqabs")]
9677 @end smallexample
9679 @node Subst Iterators
9680 @subsection Subst Iterators
9681 @cindex subst iterators in @file{.md} files
9682 @findex define_subst
9683 @findex define_subst_attr
9685 Subst iterators are special type of iterators with the following
9686 restrictions: they could not be declared explicitly, they always have
9687 only two values, and they do not have explicit dedicated name.
9688 Subst-iterators are triggered only when corresponding subst-attribute is
9689 used in RTL-pattern.
9691 Subst iterators transform templates in the following way: the templates
9692 are duplicated, the subst-attributes in these templates are replaced
9693 with the corresponding values, and a new attribute is implicitly added
9694 to the given @code{define_insn}/@code{define_expand}.  The name of the
9695 added attribute matches the name of @code{define_subst}.  Such
9696 attributes are declared implicitly, and it is not allowed to have a
9697 @code{define_attr} named as a @code{define_subst}.
9699 Each subst iterator is linked to a @code{define_subst}.  It is declared
9700 implicitly by the first appearance of the corresponding
9701 @code{define_subst_attr}, and it is not allowed to define it explicitly.
9703 Declarations of subst-attributes have the following syntax:
9705 @findex define_subst_attr
9706 @smallexample
9707 (define_subst_attr "@var{name}"
9708   "@var{subst-name}"
9709   "@var{no-subst-value}"
9710   "@var{subst-applied-value}")
9711 @end smallexample
9713 @var{name} is a string with which the given subst-attribute could be
9714 referred to.
9716 @var{subst-name} shows which @code{define_subst} should be applied to an
9717 RTL-template if the given subst-attribute is present in the
9718 RTL-template.
9720 @var{no-subst-value} is a value with which subst-attribute would be
9721 replaced in the first copy of the original RTL-template.
9723 @var{subst-applied-value} is a value with which subst-attribute would be
9724 replaced in the second copy of the original RTL-template.
9726 @end ifset