Merge trunk version 206243 into gupc branch.
[official-gcc.git] / gcc / doc / md.texi
blob44a91830b48beb35e02a1ab7aa8f064922c3c779
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 Ush
1715 The high part (bits 12 and upwards) of the pc-relative address of a symbol
1716 within 4GB of the instruction
1718 @item Q
1719 A memory address which uses a single base register with no offset
1721 @item Ump
1722 A memory address suitable for a load/store pair instruction in SI, DI, SF and
1723 DF modes
1725 @end table
1728 @item ARC ---@file{config/arc/constraints.md}
1729 @table @code
1730 @item q
1731 Registers usable in ARCompact 16-bit instructions: @code{r0}-@code{r3},
1732 @code{r12}-@code{r15}.  This constraint can only match when the @option{-mq}
1733 option is in effect.
1735 @item e
1736 Registers usable as base-regs of memory addresses in ARCompact 16-bit memory
1737 instructions: @code{r0}-@code{r3}, @code{r12}-@code{r15}, @code{sp}.
1738 This constraint can only match when the @option{-mq}
1739 option is in effect.
1740 @item D
1741 ARC FPX (dpfp) 64-bit registers. @code{D0}, @code{D1}.
1743 @item I
1744 A signed 12-bit integer constant.
1746 @item Cal
1747 constant for arithmetic/logical operations.  This might be any constant
1748 that can be put into a long immediate by the assmbler or linker without
1749 involving a PIC relocation.
1751 @item K
1752 A 3-bit unsigned integer constant.
1754 @item L
1755 A 6-bit unsigned integer constant.
1757 @item CnL
1758 One's complement of a 6-bit unsigned integer constant.
1760 @item CmL
1761 Two's complement of a 6-bit unsigned integer constant.
1763 @item M
1764 A 5-bit unsigned integer constant.
1766 @item O
1767 A 7-bit unsigned integer constant.
1769 @item P
1770 A 8-bit unsigned integer constant.
1772 @item H
1773 Any const_double value.
1774 @end table
1776 @item ARM family---@file{config/arm/constraints.md}
1777 @table @code
1778 @item w
1779 VFP floating-point register
1781 @item G
1782 The floating-point constant 0.0
1784 @item I
1785 Integer that is valid as an immediate operand in a data processing
1786 instruction.  That is, an integer in the range 0 to 255 rotated by a
1787 multiple of 2
1789 @item J
1790 Integer in the range @minus{}4095 to 4095
1792 @item K
1793 Integer that satisfies constraint @samp{I} when inverted (ones complement)
1795 @item L
1796 Integer that satisfies constraint @samp{I} when negated (twos complement)
1798 @item M
1799 Integer in the range 0 to 32
1801 @item Q
1802 A memory reference where the exact address is in a single register
1803 (`@samp{m}' is preferable for @code{asm} statements)
1805 @item R
1806 An item in the constant pool
1808 @item S
1809 A symbol in the text segment of the current file
1811 @item Uv
1812 A memory reference suitable for VFP load/store insns (reg+constant offset)
1814 @item Uy
1815 A memory reference suitable for iWMMXt load/store instructions.
1817 @item Uq
1818 A memory reference suitable for the ARMv4 ldrsb instruction.
1819 @end table
1821 @item AVR family---@file{config/avr/constraints.md}
1822 @table @code
1823 @item l
1824 Registers from r0 to r15
1826 @item a
1827 Registers from r16 to r23
1829 @item d
1830 Registers from r16 to r31
1832 @item w
1833 Registers from r24 to r31.  These registers can be used in @samp{adiw} command
1835 @item e
1836 Pointer register (r26--r31)
1838 @item b
1839 Base pointer register (r28--r31)
1841 @item q
1842 Stack pointer register (SPH:SPL)
1844 @item t
1845 Temporary register r0
1847 @item x
1848 Register pair X (r27:r26)
1850 @item y
1851 Register pair Y (r29:r28)
1853 @item z
1854 Register pair Z (r31:r30)
1856 @item I
1857 Constant greater than @minus{}1, less than 64
1859 @item J
1860 Constant greater than @minus{}64, less than 1
1862 @item K
1863 Constant integer 2
1865 @item L
1866 Constant integer 0
1868 @item M
1869 Constant that fits in 8 bits
1871 @item N
1872 Constant integer @minus{}1
1874 @item O
1875 Constant integer 8, 16, or 24
1877 @item P
1878 Constant integer 1
1880 @item G
1881 A floating point constant 0.0
1883 @item Q
1884 A memory address based on Y or Z pointer with displacement.
1885 @end table
1887 @item Epiphany---@file{config/epiphany/constraints.md}
1888 @table @code
1889 @item U16
1890 An unsigned 16-bit constant.
1892 @item K
1893 An unsigned 5-bit constant.
1895 @item L
1896 A signed 11-bit constant.
1898 @item Cm1
1899 A signed 11-bit constant added to @minus{}1.
1900 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
1902 @item Cl1
1903 Left-shift of @minus{}1, i.e., a bit mask with a block of leading ones, the rest
1904 being a block of trailing zeroes.
1905 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
1907 @item Cr1
1908 Right-shift of @minus{}1, i.e., a bit mask with a trailing block of ones, the
1909 rest being zeroes.  Or to put it another way, one less than a power of two.
1910 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
1912 @item Cal
1913 Constant for arithmetic/logical operations.
1914 This is like @code{i}, except that for position independent code,
1915 no symbols / expressions needing relocations are allowed.
1917 @item Csy
1918 Symbolic constant for call/jump instruction.
1920 @item Rcs
1921 The register class usable in short insns.  This is a register class
1922 constraint, and can thus drive register allocation.
1923 This constraint won't match unless @option{-mprefer-short-insn-regs} is
1924 in effect.
1926 @item Rsc
1927 The the register class of registers that can be used to hold a
1928 sibcall call address.  I.e., a caller-saved register.
1930 @item Rct
1931 Core control register class.
1933 @item Rgs
1934 The register group usable in short insns.
1935 This constraint does not use a register class, so that it only
1936 passively matches suitable registers, and doesn't drive register allocation.
1938 @ifset INTERNALS
1939 @item Car
1940 Constant suitable for the addsi3_r pattern.  This is a valid offset
1941 For byte, halfword, or word addressing.
1942 @end ifset
1944 @item Rra
1945 Matches the return address if it can be replaced with the link register.
1947 @item Rcc
1948 Matches the integer condition code register.
1950 @item Sra
1951 Matches the return address if it is in a stack slot.
1953 @item Cfm
1954 Matches control register values to switch fp mode, which are encapsulated in
1955 @code{UNSPEC_FP_MODE}.
1956 @end table
1958 @item CR16 Architecture---@file{config/cr16/cr16.h}
1959 @table @code
1961 @item b
1962 Registers from r0 to r14 (registers without stack pointer)
1964 @item t
1965 Register from r0 to r11 (all 16-bit registers)
1967 @item p
1968 Register from r12 to r15 (all 32-bit registers)
1970 @item I
1971 Signed constant that fits in 4 bits
1973 @item J
1974 Signed constant that fits in 5 bits
1976 @item K
1977 Signed constant that fits in 6 bits
1979 @item L
1980 Unsigned constant that fits in 4 bits
1982 @item M
1983 Signed constant that fits in 32 bits
1985 @item N
1986 Check for 64 bits wide constants for add/sub instructions
1988 @item G
1989 Floating point constant that is legal for store immediate
1990 @end table
1992 @item Hewlett-Packard PA-RISC---@file{config/pa/pa.h}
1993 @table @code
1994 @item a
1995 General register 1
1997 @item f
1998 Floating point register
2000 @item q
2001 Shift amount register
2003 @item x
2004 Floating point register (deprecated)
2006 @item y
2007 Upper floating point register (32-bit), floating point register (64-bit)
2009 @item Z
2010 Any register
2012 @item I
2013 Signed 11-bit integer constant
2015 @item J
2016 Signed 14-bit integer constant
2018 @item K
2019 Integer constant that can be deposited with a @code{zdepi} instruction
2021 @item L
2022 Signed 5-bit integer constant
2024 @item M
2025 Integer constant 0
2027 @item N
2028 Integer constant that can be loaded with a @code{ldil} instruction
2030 @item O
2031 Integer constant whose value plus one is a power of 2
2033 @item P
2034 Integer constant that can be used for @code{and} operations in @code{depi}
2035 and @code{extru} instructions
2037 @item S
2038 Integer constant 31
2040 @item U
2041 Integer constant 63
2043 @item G
2044 Floating-point constant 0.0
2046 @item A
2047 A @code{lo_sum} data-linkage-table memory operand
2049 @item Q
2050 A memory operand that can be used as the destination operand of an
2051 integer store instruction
2053 @item R
2054 A scaled or unscaled indexed memory operand
2056 @item T
2057 A memory operand for floating-point loads and stores
2059 @item W
2060 A register indirect memory operand
2061 @end table
2063 @item picoChip family---@file{picochip.h}
2064 @table @code
2065 @item k
2066 Stack register.
2068 @item f
2069 Pointer register.  A register which can be used to access memory without
2070 supplying an offset.  Any other register can be used to access memory,
2071 but will need a constant offset.  In the case of the offset being zero,
2072 it is more efficient to use a pointer register, since this reduces code
2073 size.
2075 @item t
2076 A twin register.  A register which may be paired with an adjacent
2077 register to create a 32-bit register.
2079 @item a
2080 Any absolute memory address (e.g., symbolic constant, symbolic
2081 constant + offset).
2083 @item I
2084 4-bit signed integer.
2086 @item J
2087 4-bit unsigned integer.
2089 @item K
2090 8-bit signed integer.
2092 @item M
2093 Any constant whose absolute value is no greater than 4-bits.
2095 @item N
2096 10-bit signed integer
2098 @item O
2099 16-bit signed integer.
2101 @end table
2103 @item PowerPC and IBM RS6000---@file{config/rs6000/constraints.md}
2104 @table @code
2105 @item b
2106 Address base register
2108 @item d
2109 Floating point register (containing 64-bit value)
2111 @item f
2112 Floating point register (containing 32-bit value)
2114 @item v
2115 Altivec vector register
2117 @item wa
2118 Any VSX register if the -mvsx option was used or NO_REGS.
2120 @item wd
2121 VSX vector register to hold vector double data or NO_REGS.
2123 @item wf
2124 VSX vector register to hold vector float data or NO_REGS.
2126 @item wg
2127 If @option{-mmfpgpr} was used, a floating point register or NO_REGS.
2129 @item wl
2130 Floating point register if the LFIWAX instruction is enabled or NO_REGS.
2132 @item wm
2133 VSX register if direct move instructions are enabled, or NO_REGS.
2135 @item wn
2136 No register (NO_REGS).
2138 @item wr
2139 General purpose register if 64-bit instructions are enabled or NO_REGS.
2141 @item ws
2142 VSX vector register to hold scalar double values or NO_REGS.
2144 @item wt
2145 VSX vector register to hold 128 bit integer or NO_REGS.
2147 @item wu
2148 Altivec register to use for float/32-bit int loads/stores  or NO_REGS.
2150 @item wv
2151 Altivec register to use for double loads/stores  or NO_REGS.
2153 @item ww
2154 FP or VSX register to perform float operations under @option{-mvsx} or NO_REGS.
2156 @item wx
2157 Floating point register if the STFIWX instruction is enabled or NO_REGS.
2159 @item wy
2160 VSX vector register to hold scalar float values or NO_REGS.
2162 @item wz
2163 Floating point register if the LFIWZX instruction is enabled or NO_REGS.
2165 @item wQ
2166 A memory address that will work with the @code{lq} and @code{stq}
2167 instructions.
2169 @item h
2170 @samp{MQ}, @samp{CTR}, or @samp{LINK} register
2172 @item q
2173 @samp{MQ} register
2175 @item c
2176 @samp{CTR} register
2178 @item l
2179 @samp{LINK} register
2181 @item x
2182 @samp{CR} register (condition register) number 0
2184 @item y
2185 @samp{CR} register (condition register)
2187 @item z
2188 @samp{XER[CA]} carry bit (part of the XER register)
2190 @item I
2191 Signed 16-bit constant
2193 @item J
2194 Unsigned 16-bit constant shifted left 16 bits (use @samp{L} instead for
2195 @code{SImode} constants)
2197 @item K
2198 Unsigned 16-bit constant
2200 @item L
2201 Signed 16-bit constant shifted left 16 bits
2203 @item M
2204 Constant larger than 31
2206 @item N
2207 Exact power of 2
2209 @item O
2210 Zero
2212 @item P
2213 Constant whose negation is a signed 16-bit constant
2215 @item G
2216 Floating point constant that can be loaded into a register with one
2217 instruction per word
2219 @item H
2220 Integer/Floating point constant that can be loaded into a register using
2221 three instructions
2223 @item m
2224 Memory operand.
2225 Normally, @code{m} does not allow addresses that update the base register.
2226 If @samp{<} or @samp{>} constraint is also used, they are allowed and
2227 therefore on PowerPC targets in that case it is only safe
2228 to use @samp{m<>} in an @code{asm} statement if that @code{asm} statement
2229 accesses the operand exactly once.  The @code{asm} statement must also
2230 use @samp{%U@var{<opno>}} as a placeholder for the ``update'' flag in the
2231 corresponding load or store instruction.  For example:
2233 @smallexample
2234 asm ("st%U0 %1,%0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
2235 @end smallexample
2237 is correct but:
2239 @smallexample
2240 asm ("st %1,%0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
2241 @end smallexample
2243 is not.
2245 @item es
2246 A ``stable'' memory operand; that is, one which does not include any
2247 automodification of the base register.  This used to be useful when
2248 @samp{m} allowed automodification of the base register, but as those are now only
2249 allowed when @samp{<} or @samp{>} is used, @samp{es} is basically the same
2250 as @samp{m} without @samp{<} and @samp{>}.
2252 @item Q
2253 Memory operand that is an offset from a register (it is usually better
2254 to use @samp{m} or @samp{es} in @code{asm} statements)
2256 @item Z
2257 Memory operand that is an indexed or indirect from a register (it is
2258 usually better to use @samp{m} or @samp{es} in @code{asm} statements)
2260 @item R
2261 AIX TOC entry
2263 @item a
2264 Address operand that is an indexed or indirect from a register (@samp{p} is
2265 preferable for @code{asm} statements)
2267 @item S
2268 Constant suitable as a 64-bit mask operand
2270 @item T
2271 Constant suitable as a 32-bit mask operand
2273 @item U
2274 System V Release 4 small data area reference
2276 @item t
2277 AND masks that can be performed by two rldic@{l, r@} instructions
2279 @item W
2280 Vector constant that does not require memory
2282 @item j
2283 Vector constant that is all zeros.
2285 @end table
2287 @item Intel 386---@file{config/i386/constraints.md}
2288 @table @code
2289 @item R
2290 Legacy register---the eight integer registers available on all
2291 i386 processors (@code{a}, @code{b}, @code{c}, @code{d},
2292 @code{si}, @code{di}, @code{bp}, @code{sp}).
2294 @item q
2295 Any register accessible as @code{@var{r}l}.  In 32-bit mode, @code{a},
2296 @code{b}, @code{c}, and @code{d}; in 64-bit mode, any integer register.
2298 @item Q
2299 Any register accessible as @code{@var{r}h}: @code{a}, @code{b},
2300 @code{c}, and @code{d}.
2302 @ifset INTERNALS
2303 @item l
2304 Any register that can be used as the index in a base+index memory
2305 access: that is, any general register except the stack pointer.
2306 @end ifset
2308 @item a
2309 The @code{a} register.
2311 @item b
2312 The @code{b} register.
2314 @item c
2315 The @code{c} register.
2317 @item d
2318 The @code{d} register.
2320 @item S
2321 The @code{si} register.
2323 @item D
2324 The @code{di} register.
2326 @item A
2327 The @code{a} and @code{d} registers.  This class is used for instructions
2328 that return double word results in the @code{ax:dx} register pair.  Single
2329 word values will be allocated either in @code{ax} or @code{dx}.
2330 For example on i386 the following implements @code{rdtsc}:
2332 @smallexample
2333 unsigned long long rdtsc (void)
2335   unsigned long long tick;
2336   __asm__ __volatile__("rdtsc":"=A"(tick));
2337   return tick;
2339 @end smallexample
2341 This is not correct on x86_64 as it would allocate tick in either @code{ax}
2342 or @code{dx}.  You have to use the following variant instead:
2344 @smallexample
2345 unsigned long long rdtsc (void)
2347   unsigned int tickl, tickh;
2348   __asm__ __volatile__("rdtsc":"=a"(tickl),"=d"(tickh));
2349   return ((unsigned long long)tickh << 32)|tickl;
2351 @end smallexample
2354 @item f
2355 Any 80387 floating-point (stack) register.
2357 @item t
2358 Top of 80387 floating-point stack (@code{%st(0)}).
2360 @item u
2361 Second from top of 80387 floating-point stack (@code{%st(1)}).
2363 @item y
2364 Any MMX register.
2366 @item x
2367 Any SSE register.
2369 @item Yz
2370 First SSE register (@code{%xmm0}).
2372 @ifset INTERNALS
2373 @item Y2
2374 Any SSE register, when SSE2 is enabled.
2376 @item Yi
2377 Any SSE register, when SSE2 and inter-unit moves are enabled.
2379 @item Ym
2380 Any MMX register, when inter-unit moves are enabled.
2381 @end ifset
2383 @item I
2384 Integer constant in the range 0 @dots{} 31, for 32-bit shifts.
2386 @item J
2387 Integer constant in the range 0 @dots{} 63, for 64-bit shifts.
2389 @item K
2390 Signed 8-bit integer constant.
2392 @item L
2393 @code{0xFF} or @code{0xFFFF}, for andsi as a zero-extending move.
2395 @item M
2396 0, 1, 2, or 3 (shifts for the @code{lea} instruction).
2398 @item N
2399 Unsigned 8-bit integer constant (for @code{in} and @code{out}
2400 instructions).
2402 @ifset INTERNALS
2403 @item O
2404 Integer constant in the range 0 @dots{} 127, for 128-bit shifts.
2405 @end ifset
2407 @item G
2408 Standard 80387 floating point constant.
2410 @item C
2411 Standard SSE floating point constant.
2413 @item e
2414 32-bit signed integer constant, or a symbolic reference known
2415 to fit that range (for immediate operands in sign-extending x86-64
2416 instructions).
2418 @item Z
2419 32-bit unsigned integer constant, or a symbolic reference known
2420 to fit that range (for immediate operands in zero-extending x86-64
2421 instructions).
2423 @end table
2425 @item Intel IA-64---@file{config/ia64/ia64.h}
2426 @table @code
2427 @item a
2428 General register @code{r0} to @code{r3} for @code{addl} instruction
2430 @item b
2431 Branch register
2433 @item c
2434 Predicate register (@samp{c} as in ``conditional'')
2436 @item d
2437 Application register residing in M-unit
2439 @item e
2440 Application register residing in I-unit
2442 @item f
2443 Floating-point register
2445 @item m
2446 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>},
2447 the operand can have postincrement and postdecrement which
2448 require printing with @samp{%Pn} on IA-64.
2450 @item G
2451 Floating-point constant 0.0 or 1.0
2453 @item I
2454 14-bit signed integer constant
2456 @item J
2457 22-bit signed integer constant
2459 @item K
2460 8-bit signed integer constant for logical instructions
2462 @item L
2463 8-bit adjusted signed integer constant for compare pseudo-ops
2465 @item M
2466 6-bit unsigned integer constant for shift counts
2468 @item N
2469 9-bit signed integer constant for load and store postincrements
2471 @item O
2472 The constant zero
2474 @item P
2475 0 or @minus{}1 for @code{dep} instruction
2477 @item Q
2478 Non-volatile memory for floating-point loads and stores
2480 @item R
2481 Integer constant in the range 1 to 4 for @code{shladd} instruction
2483 @item S
2484 Memory operand except postincrement and postdecrement.  This is
2485 now roughly the same as @samp{m} when not used together with @samp{<}
2486 or @samp{>}.
2487 @end table
2489 @item FRV---@file{config/frv/frv.h}
2490 @table @code
2491 @item a
2492 Register in the class @code{ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2494 @item b
2495 Register in the class @code{EVEN_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2497 @item c
2498 Register in the class @code{CC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3} and
2499 @code{icc0} to @code{icc3}).
2501 @item d
2502 Register in the class @code{GPR_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2504 @item e
2505 Register in the class @code{EVEN_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2506 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2507 mode larger than 4 bytes.
2509 @item f
2510 Register in the class @code{FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2512 @item h
2513 Register in the class @code{FEVEN_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2514 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2515 mode larger than 4 bytes.
2517 @item l
2518 Register in the class @code{LR_REG} (the @code{lr} register).
2520 @item q
2521 Register in the class @code{QUAD_REGS} (@code{gr2} to @code{gr63}).
2522 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2523 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2525 @item t
2526 Register in the class @code{ICC_REGS} (@code{icc0} to @code{icc3}).
2528 @item u
2529 Register in the class @code{FCC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3}).
2531 @item v
2532 Register in the class @code{ICR_REGS} (@code{cc4} to @code{cc7}).
2534 @item w
2535 Register in the class @code{FCR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc3}).
2537 @item x
2538 Register in the class @code{QUAD_FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2539 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2540 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2542 @item z
2543 Register in the class @code{SPR_REGS} (@code{lcr} and @code{lr}).
2545 @item A
2546 Register in the class @code{QUAD_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2548 @item B
2549 Register in the class @code{ACCG_REGS} (@code{accg0} to @code{accg7}).
2551 @item C
2552 Register in the class @code{CR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc7}).
2554 @item G
2555 Floating point constant zero
2557 @item I
2558 6-bit signed integer constant
2560 @item J
2561 10-bit signed integer constant
2563 @item L
2564 16-bit signed integer constant
2566 @item M
2567 16-bit unsigned integer constant
2569 @item N
2570 12-bit signed integer constant that is negative---i.e.@: in the
2571 range of @minus{}2048 to @minus{}1
2573 @item O
2574 Constant zero
2576 @item P
2577 12-bit signed integer constant that is greater than zero---i.e.@: in the
2578 range of 1 to 2047.
2580 @end table
2582 @item Blackfin family---@file{config/bfin/constraints.md}
2583 @table @code
2584 @item a
2585 P register
2587 @item d
2588 D register
2590 @item z
2591 A call clobbered P register.
2593 @item q@var{n}
2594 A single register.  If @var{n} is in the range 0 to 7, the corresponding D
2595 register.  If it is @code{A}, then the register P0.
2597 @item D
2598 Even-numbered D register
2600 @item W
2601 Odd-numbered D register
2603 @item e
2604 Accumulator register.
2606 @item A
2607 Even-numbered accumulator register.
2609 @item B
2610 Odd-numbered accumulator register.
2612 @item b
2613 I register
2615 @item v
2616 B register
2618 @item f
2619 M register
2621 @item c
2622 Registers used for circular buffering, i.e. I, B, or L registers.
2624 @item C
2625 The CC register.
2627 @item t
2628 LT0 or LT1.
2630 @item k
2631 LC0 or LC1.
2633 @item u
2634 LB0 or LB1.
2636 @item x
2637 Any D, P, B, M, I or L register.
2639 @item y
2640 Additional registers typically used only in prologues and epilogues: RETS,
2641 RETN, RETI, RETX, RETE, ASTAT, SEQSTAT and USP.
2643 @item w
2644 Any register except accumulators or CC.
2646 @item Ksh
2647 Signed 16 bit integer (in the range @minus{}32768 to 32767)
2649 @item Kuh
2650 Unsigned 16 bit integer (in the range 0 to 65535)
2652 @item Ks7
2653 Signed 7 bit integer (in the range @minus{}64 to 63)
2655 @item Ku7
2656 Unsigned 7 bit integer (in the range 0 to 127)
2658 @item Ku5
2659 Unsigned 5 bit integer (in the range 0 to 31)
2661 @item Ks4
2662 Signed 4 bit integer (in the range @minus{}8 to 7)
2664 @item Ks3
2665 Signed 3 bit integer (in the range @minus{}3 to 4)
2667 @item Ku3
2668 Unsigned 3 bit integer (in the range 0 to 7)
2670 @item P@var{n}
2671 Constant @var{n}, where @var{n} is a single-digit constant in the range 0 to 4.
2673 @item PA
2674 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2675 use with either accumulator.
2677 @item PB
2678 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2679 use only with accumulator A1.
2681 @item M1
2682 Constant 255.
2684 @item M2
2685 Constant 65535.
2687 @item J
2688 An integer constant with exactly a single bit set.
2690 @item L
2691 An integer constant with all bits set except exactly one.
2693 @item H
2695 @item Q
2696 Any SYMBOL_REF.
2697 @end table
2699 @item M32C---@file{config/m32c/m32c.c}
2700 @table @code
2701 @item Rsp
2702 @itemx Rfb
2703 @itemx Rsb
2704 @samp{$sp}, @samp{$fb}, @samp{$sb}.
2706 @item Rcr
2707 Any control register, when they're 16 bits wide (nothing if control
2708 registers are 24 bits wide)
2710 @item Rcl
2711 Any control register, when they're 24 bits wide.
2713 @item R0w
2714 @itemx R1w
2715 @itemx R2w
2716 @itemx R3w
2717 $r0, $r1, $r2, $r3.
2719 @item R02
2720 $r0 or $r2, or $r2r0 for 32 bit values.
2722 @item R13
2723 $r1 or $r3, or $r3r1 for 32 bit values.
2725 @item Rdi
2726 A register that can hold a 64 bit value.
2728 @item Rhl
2729 $r0 or $r1 (registers with addressable high/low bytes)
2731 @item R23
2732 $r2 or $r3
2734 @item Raa
2735 Address registers
2737 @item Raw
2738 Address registers when they're 16 bits wide.
2740 @item Ral
2741 Address registers when they're 24 bits wide.
2743 @item Rqi
2744 Registers that can hold QI values.
2746 @item Rad
2747 Registers that can be used with displacements ($a0, $a1, $sb).
2749 @item Rsi
2750 Registers that can hold 32 bit values.
2752 @item Rhi
2753 Registers that can hold 16 bit values.
2755 @item Rhc
2756 Registers chat can hold 16 bit values, including all control
2757 registers.
2759 @item Rra
2760 $r0 through R1, plus $a0 and $a1.
2762 @item Rfl
2763 The flags register.
2765 @item Rmm
2766 The memory-based pseudo-registers $mem0 through $mem15.
2768 @item Rpi
2769 Registers that can hold pointers (16 bit registers for r8c, m16c; 24
2770 bit registers for m32cm, m32c).
2772 @item Rpa
2773 Matches multiple registers in a PARALLEL to form a larger register.
2774 Used to match function return values.
2776 @item Is3
2777 @minus{}8 @dots{} 7
2779 @item IS1
2780 @minus{}128 @dots{} 127
2782 @item IS2
2783 @minus{}32768 @dots{} 32767
2785 @item IU2
2786 0 @dots{} 65535
2788 @item In4
2789 @minus{}8 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 8
2791 @item In5
2792 @minus{}16 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 16
2794 @item In6
2795 @minus{}32 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 32
2797 @item IM2
2798 @minus{}65536 @dots{} @minus{}1
2800 @item Ilb
2801 An 8 bit value with exactly one bit set.
2803 @item Ilw
2804 A 16 bit value with exactly one bit set.
2806 @item Sd
2807 The common src/dest memory addressing modes.
2809 @item Sa
2810 Memory addressed using $a0 or $a1.
2812 @item Si
2813 Memory addressed with immediate addresses.
2815 @item Ss
2816 Memory addressed using the stack pointer ($sp).
2818 @item Sf
2819 Memory addressed using the frame base register ($fb).
2821 @item Ss
2822 Memory addressed using the small base register ($sb).
2824 @item S1
2825 $r1h
2826 @end table
2828 @item MeP---@file{config/mep/constraints.md}
2829 @table @code
2831 @item a
2832 The $sp register.
2834 @item b
2835 The $tp register.
2837 @item c
2838 Any control register.
2840 @item d
2841 Either the $hi or the $lo register.
2843 @item em
2844 Coprocessor registers that can be directly loaded ($c0-$c15).
2846 @item ex
2847 Coprocessor registers that can be moved to each other.
2849 @item er
2850 Coprocessor registers that can be moved to core registers.
2852 @item h
2853 The $hi register.
2855 @item j
2856 The $rpc register.
2858 @item l
2859 The $lo register.
2861 @item t
2862 Registers which can be used in $tp-relative addressing.
2864 @item v
2865 The $gp register.
2867 @item x
2868 The coprocessor registers.
2870 @item y
2871 The coprocessor control registers.
2873 @item z
2874 The $0 register.
2876 @item A
2877 User-defined register set A.
2879 @item B
2880 User-defined register set B.
2882 @item C
2883 User-defined register set C.
2885 @item D
2886 User-defined register set D.
2888 @item I
2889 Offsets for $gp-rel addressing.
2891 @item J
2892 Constants that can be used directly with boolean insns.
2894 @item K
2895 Constants that can be moved directly to registers.
2897 @item L
2898 Small constants that can be added to registers.
2900 @item M
2901 Long shift counts.
2903 @item N
2904 Small constants that can be compared to registers.
2906 @item O
2907 Constants that can be loaded into the top half of registers.
2909 @item S
2910 Signed 8-bit immediates.
2912 @item T
2913 Symbols encoded for $tp-rel or $gp-rel addressing.
2915 @item U
2916 Non-constant addresses for loading/saving coprocessor registers.
2918 @item W
2919 The top half of a symbol's value.
2921 @item Y
2922 A register indirect address without offset.
2924 @item Z
2925 Symbolic references to the control bus.
2927 @end table
2929 @item MicroBlaze---@file{config/microblaze/constraints.md}
2930 @table @code
2931 @item d
2932 A general register (@code{r0} to @code{r31}).
2934 @item z
2935 A status register (@code{rmsr}, @code{$fcc1} to @code{$fcc7}).
2937 @end table
2939 @item MIPS---@file{config/mips/constraints.md}
2940 @table @code
2941 @item d
2942 An address register.  This is equivalent to @code{r} unless
2943 generating MIPS16 code.
2945 @item f
2946 A floating-point register (if available).
2948 @item h
2949 Formerly the @code{hi} register.  This constraint is no longer supported.
2951 @item l
2952 The @code{lo} register.  Use this register to store values that are
2953 no bigger than a word.
2955 @item x
2956 The concatenated @code{hi} and @code{lo} registers.  Use this register
2957 to store doubleword values.
2959 @item c
2960 A register suitable for use in an indirect jump.  This will always be
2961 @code{$25} for @option{-mabicalls}.
2963 @item v
2964 Register @code{$3}.  Do not use this constraint in new code;
2965 it is retained only for compatibility with glibc.
2967 @item y
2968 Equivalent to @code{r}; retained for backwards compatibility.
2970 @item z
2971 A floating-point condition code register.
2973 @item I
2974 A signed 16-bit constant (for arithmetic instructions).
2976 @item J
2977 Integer zero.
2979 @item K
2980 An unsigned 16-bit constant (for logic instructions).
2982 @item L
2983 A signed 32-bit constant in which the lower 16 bits are zero.
2984 Such constants can be loaded using @code{lui}.
2986 @item M
2987 A constant that cannot be loaded using @code{lui}, @code{addiu}
2988 or @code{ori}.
2990 @item N
2991 A constant in the range @minus{}65535 to @minus{}1 (inclusive).
2993 @item O
2994 A signed 15-bit constant.
2996 @item P
2997 A constant in the range 1 to 65535 (inclusive).
2999 @item G
3000 Floating-point zero.
3002 @item R
3003 An address that can be used in a non-macro load or store.
3005 @item ZC
3006 When compiling microMIPS code, this constraint matches a memory operand
3007 whose address is formed from a base register and a 12-bit offset.  These
3008 operands can be used for microMIPS instructions such as @code{ll} and
3009 @code{sc}.  When not compiling for microMIPS code, @code{ZC} is
3010 equivalent to @code{R}.
3012 @item ZD
3013 When compiling microMIPS code, this constraint matches an address operand
3014 that is formed from a base register and a 12-bit offset.  These operands
3015 can be used for microMIPS instructions such as @code{prefetch}.  When
3016 not compiling for microMIPS code, @code{ZD} is equivalent to @code{p}.
3017 @end table
3019 @item Motorola 680x0---@file{config/m68k/constraints.md}
3020 @table @code
3021 @item a
3022 Address register
3024 @item d
3025 Data register
3027 @item f
3028 68881 floating-point register, if available
3030 @item I
3031 Integer in the range 1 to 8
3033 @item J
3034 16-bit signed number
3036 @item K
3037 Signed number whose magnitude is greater than 0x80
3039 @item L
3040 Integer in the range @minus{}8 to @minus{}1
3042 @item M
3043 Signed number whose magnitude is greater than 0x100
3045 @item N
3046 Range 24 to 31, rotatert:SI 8 to 1 expressed as rotate
3048 @item O
3049 16 (for rotate using swap)
3051 @item P
3052 Range 8 to 15, rotatert:HI 8 to 1 expressed as rotate
3054 @item R
3055 Numbers that mov3q can handle
3057 @item G
3058 Floating point constant that is not a 68881 constant
3060 @item S
3061 Operands that satisfy 'm' when -mpcrel is in effect
3063 @item T
3064 Operands that satisfy 's' when -mpcrel is not in effect
3066 @item Q
3067 Address register indirect addressing mode
3069 @item U
3070 Register offset addressing
3072 @item W
3073 const_call_operand
3075 @item Cs
3076 symbol_ref or const
3078 @item Ci
3079 const_int
3081 @item C0
3082 const_int 0
3084 @item Cj
3085 Range of signed numbers that don't fit in 16 bits
3087 @item Cmvq
3088 Integers valid for mvq
3090 @item Capsw
3091 Integers valid for a moveq followed by a swap
3093 @item Cmvz
3094 Integers valid for mvz
3096 @item Cmvs
3097 Integers valid for mvs
3099 @item Ap
3100 push_operand
3102 @item Ac
3103 Non-register operands allowed in clr
3105 @end table
3107 @item Moxie---@file{config/moxie/constraints.md}
3108 @table @code
3109 @item A
3110 An absolute address
3112 @item B
3113 An offset address
3115 @item W
3116 A register indirect memory operand
3118 @item I
3119 A constant in the range of 0 to 255.
3121 @item N
3122 A constant in the range of 0 to @minus{}255.
3124 @end table
3126 @item MSP430--@file{config/msp430/constraints.md}
3127 @table @code
3129 @item R12
3130 Register R12.
3132 @item R13
3133 Register R13.
3135 @item K
3136 Integer constant 1.
3138 @item L
3139 Integer constant -1^20..1^19.
3141 @item M
3142 Integer constant 1-4.
3144 @item Ya
3145 Memory references which do not require an extended MOVX instruction.
3147 @item Yl
3148 Memory reference, labels only.
3150 @item Ys
3151 Memory reference, stack only.
3153 @end table
3155 @item NDS32---@file{config/nds32/constraints.md}
3156 @table @code
3157 @item w
3158 LOW register class $r0 to $r7 constraint for V3/V3M ISA.
3159 @item l
3160 LOW register class $r0 to $r7.
3161 @item d
3162 MIDDLE register class $r0 to $r11, $r16 to $r19.
3163 @item h
3164 HIGH register class $r12 to $r14, $r20 to $r31.
3165 @item t
3166 Temporary assist register $ta (i.e.@: $r15).
3167 @item k
3168 Stack register $sp.
3169 @item Iu03
3170 Unsigned immediate 3-bit value.
3171 @item In03
3172 Negative immediate 3-bit value in the range of @minus{}7--0.
3173 @item Iu04
3174 Unsigned immediate 4-bit value.
3175 @item Is05
3176 Signed immediate 5-bit value.
3177 @item Iu05
3178 Unsigned immediate 5-bit value.
3179 @item In05
3180 Negative immediate 5-bit value in the range of @minus{}31--0.
3181 @item Ip05
3182 Unsigned immediate 5-bit value for movpi45 instruction with range 16--47.
3183 @item Iu06
3184 Unsigned immediate 6-bit value constraint for addri36.sp instruction.
3185 @item Iu08
3186 Unsigned immediate 8-bit value.
3187 @item Iu09
3188 Unsigned immediate 9-bit value.
3189 @item Is10
3190 Signed immediate 10-bit value.
3191 @item Is11
3192 Signed immediate 11-bit value.
3193 @item Is15
3194 Signed immediate 15-bit value.
3195 @item Iu15
3196 Unsigned immediate 15-bit value.
3197 @item Ic15
3198 A constant which is not in the range of imm15u but ok for bclr instruction.
3199 @item Ie15
3200 A constant which is not in the range of imm15u but ok for bset instruction.
3201 @item It15
3202 A constant which is not in the range of imm15u but ok for btgl instruction.
3203 @item Ii15
3204 A constant whose compliment value is in the range of imm15u
3205 and ok for bitci instruction.
3206 @item Is16
3207 Signed immediate 16-bit value.
3208 @item Is17
3209 Signed immediate 17-bit value.
3210 @item Is19
3211 Signed immediate 19-bit value.
3212 @item Is20
3213 Signed immediate 20-bit value.
3214 @item Ihig
3215 The immediate value that can be simply set high 20-bit.
3216 @item Izeb
3217 The immediate value 0xff.
3218 @item Izeh
3219 The immediate value 0xffff.
3220 @item Ixls
3221 The immediate value 0x01.
3222 @item Ix11
3223 The immediate value 0x7ff.
3224 @item Ibms
3225 The immediate value with power of 2.
3226 @item Ifex
3227 The immediate value with power of 2 minus 1.
3228 @item U33
3229 Memory constraint for 333 format.
3230 @item U45
3231 Memory constraint for 45 format.
3232 @item U37
3233 Memory constraint for 37 format.
3234 @end table
3236 @item PDP-11---@file{config/pdp11/constraints.md}
3237 @table @code
3238 @item a
3239 Floating point registers AC0 through AC3.  These can be loaded from/to
3240 memory with a single instruction.
3242 @item d
3243 Odd numbered general registers (R1, R3, R5).  These are used for
3244 16-bit multiply operations.
3246 @item f
3247 Any of the floating point registers (AC0 through AC5).
3249 @item G
3250 Floating point constant 0.
3252 @item I
3253 An integer constant that fits in 16 bits.
3255 @item J
3256 An integer constant whose low order 16 bits are zero.
3258 @item K
3259 An integer constant that does not meet the constraints for codes
3260 @samp{I} or @samp{J}.
3262 @item L
3263 The integer constant 1.
3265 @item M
3266 The integer constant @minus{}1.
3268 @item N
3269 The integer constant 0.
3271 @item O
3272 Integer constants @minus{}4 through @minus{}1 and 1 through 4; shifts by these
3273 amounts are handled as multiple single-bit shifts rather than a single
3274 variable-length shift.
3276 @item Q
3277 A memory reference which requires an additional word (address or
3278 offset) after the opcode.
3280 @item R
3281 A memory reference that is encoded within the opcode.
3283 @end table
3285 @item RL78---@file{config/rl78/constraints.md}
3286 @table @code
3288 @item Int3
3289 An integer constant in the range 1 @dots{} 7.
3290 @item Int8
3291 An integer constant in the range 0 @dots{} 255.
3292 @item J
3293 An integer constant in the range @minus{}255 @dots{} 0
3294 @item K
3295 The integer constant 1.
3296 @item L
3297 The integer constant -1.
3298 @item M
3299 The integer constant 0.
3300 @item N
3301 The integer constant 2.
3302 @item O
3303 The integer constant -2.
3304 @item P
3305 An integer constant in the range 1 @dots{} 15.
3306 @item Qbi
3307 The built-in compare types--eq, ne, gtu, ltu, geu, and leu.
3308 @item Qsc
3309 The synthetic compare types--gt, lt, ge, and le.
3310 @item Wab
3311 A memory reference with an absolute address.
3312 @item Wbc
3313 A memory reference using @code{BC} as a base register, with an optional offset.
3314 @item Wca
3315 A memory reference using @code{AX}, @code{BC}, @code{DE}, or @code{HL} for the address, for calls.
3316 @item Wcv
3317 A memory reference using any 16-bit register pair for the address, for calls.
3318 @item Wd2
3319 A memory reference using @code{DE} as a base register, with an optional offset.
3320 @item Wde
3321 A memory reference using @code{DE} as a base register, without any offset.
3322 @item Wfr
3323 Any memory reference to an address in the far address space.
3324 @item Wh1
3325 A memory reference using @code{HL} as a base register, with an optional one-byte offset.
3326 @item Whb
3327 A memory reference using @code{HL} as a base register, with @code{B} or @code{C} as the index register.
3328 @item Whl
3329 A memory reference using @code{HL} as a base register, without any offset.
3330 @item Ws1
3331 A memory reference using @code{SP} as a base register, with an optional one-byte offset.
3332 @item Y
3333 Any memory reference to an address in the near address space.
3334 @item A
3335 The @code{AX} register.
3336 @item B
3337 The @code{BC} register.
3338 @item D
3339 The @code{DE} register.
3340 @item R
3341 @code{A} through @code{L} registers.
3342 @item S
3343 The @code{SP} register.
3344 @item T
3345 The @code{HL} register.
3346 @item Z08W
3347 The 16-bit @code{R8} register.
3348 @item Z10W
3349 The 16-bit @code{R10} register.
3350 @item Zint
3351 The registers reserved for interrupts (@code{R24} to @code{R31}).
3352 @item a
3353 The @code{A} register.
3354 @item b
3355 The @code{B} register.
3356 @item c
3357 The @code{C} register.
3358 @item d
3359 The @code{D} register.
3360 @item e
3361 The @code{E} register.
3362 @item h
3363 The @code{H} register.
3364 @item l
3365 The @code{L} register.
3366 @item v
3367 The virtual registers.
3368 @item w
3369 The @code{PSW} register.
3370 @item x
3371 The @code{X} register.
3373 @end table
3375 @item RX---@file{config/rx/constraints.md}
3376 @table @code
3377 @item Q
3378 An address which does not involve register indirect addressing or
3379 pre/post increment/decrement addressing.
3381 @item Symbol
3382 A symbol reference.
3384 @item Int08
3385 A constant in the range @minus{}256 to 255, inclusive.
3387 @item Sint08
3388 A constant in the range @minus{}128 to 127, inclusive.
3390 @item Sint16
3391 A constant in the range @minus{}32768 to 32767, inclusive.
3393 @item Sint24
3394 A constant in the range @minus{}8388608 to 8388607, inclusive.
3396 @item Uint04
3397 A constant in the range 0 to 15, inclusive.
3399 @end table
3401 @need 1000
3402 @item SPARC---@file{config/sparc/sparc.h}
3403 @table @code
3404 @item f
3405 Floating-point register on the SPARC-V8 architecture and
3406 lower floating-point register on the SPARC-V9 architecture.
3408 @item e
3409 Floating-point register.  It is equivalent to @samp{f} on the
3410 SPARC-V8 architecture and contains both lower and upper
3411 floating-point registers on the SPARC-V9 architecture.
3413 @item c
3414 Floating-point condition code register.
3416 @item d
3417 Lower floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9
3418 architecture when the Visual Instruction Set is available.
3420 @item b
3421 Floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9 architecture
3422 when the Visual Instruction Set is available.
3424 @item h
3425 64-bit global or out register for the SPARC-V8+ architecture.
3427 @item C
3428 The constant all-ones, for floating-point.
3430 @item A
3431 Signed 5-bit constant
3433 @item D
3434 A vector constant
3436 @item I
3437 Signed 13-bit constant
3439 @item J
3440 Zero
3442 @item K
3443 32-bit constant with the low 12 bits clear (a constant that can be
3444 loaded with the @code{sethi} instruction)
3446 @item L
3447 A constant in the range supported by @code{movcc} instructions (11-bit
3448 signed immediate)
3450 @item M
3451 A constant in the range supported by @code{movrcc} instructions (10-bit
3452 signed immediate)
3454 @item N
3455 Same as @samp{K}, except that it verifies that bits that are not in the
3456 lower 32-bit range are all zero.  Must be used instead of @samp{K} for
3457 modes wider than @code{SImode}
3459 @item O
3460 The constant 4096
3462 @item G
3463 Floating-point zero
3465 @item H
3466 Signed 13-bit constant, sign-extended to 32 or 64 bits
3468 @item P
3469 The constant -1
3471 @item Q
3472 Floating-point constant whose integral representation can
3473 be moved into an integer register using a single sethi
3474 instruction
3476 @item R
3477 Floating-point constant whose integral representation can
3478 be moved into an integer register using a single mov
3479 instruction
3481 @item S
3482 Floating-point constant whose integral representation can
3483 be moved into an integer register using a high/lo_sum
3484 instruction sequence
3486 @item T
3487 Memory address aligned to an 8-byte boundary
3489 @item U
3490 Even register
3492 @item W
3493 Memory address for @samp{e} constraint registers
3495 @item w
3496 Memory address with only a base register
3498 @item Y
3499 Vector zero
3501 @end table
3503 @item SPU---@file{config/spu/spu.h}
3504 @table @code
3505 @item a
3506 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.
3508 @item c
3509 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.
3511 @item d
3512 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 64 bit value.
3514 @item f
3515 An immediate which can be loaded with @code{fsmbi}.
3517 @item A
3518 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3520 @item B
3521 An immediate for most arithmetic instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3523 @item C
3524 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3526 @item D
3527 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 32 bit value.
3529 @item I
3530 A constant in the range [@minus{}64, 63] for shift/rotate instructions.
3532 @item J
3533 An unsigned 7-bit constant for conversion/nop/channel instructions.
3535 @item K
3536 A signed 10-bit constant for most arithmetic instructions.
3538 @item M
3539 A signed 16 bit immediate for @code{stop}.
3541 @item N
3542 An unsigned 16-bit constant for @code{iohl} and @code{fsmbi}.
3544 @item O
3545 An unsigned 7-bit constant whose 3 least significant bits are 0.
3547 @item P
3548 An unsigned 3-bit constant for 16-byte rotates and shifts
3550 @item R
3551 Call operand, reg, for indirect calls
3553 @item S
3554 Call operand, symbol, for relative calls.
3556 @item T
3557 Call operand, const_int, for absolute calls.
3559 @item U
3560 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is sign extended to 128 bit.
3562 @item W
3563 An immediate for shift and rotate instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3565 @item Y
3566 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is sign extended as a 128 bit.
3568 @item Z
3569 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is sign extended to 128 bit.
3571 @end table
3573 @item S/390 and zSeries---@file{config/s390/s390.h}
3574 @table @code
3575 @item a
3576 Address register (general purpose register except r0)
3578 @item c
3579 Condition code register
3581 @item d
3582 Data register (arbitrary general purpose register)
3584 @item f
3585 Floating-point register
3587 @item I
3588 Unsigned 8-bit constant (0--255)
3590 @item J
3591 Unsigned 12-bit constant (0--4095)
3593 @item K
3594 Signed 16-bit constant (@minus{}32768--32767)
3596 @item L
3597 Value appropriate as displacement.
3598 @table @code
3599 @item (0..4095)
3600 for short displacement
3601 @item (@minus{}524288..524287)
3602 for long displacement
3603 @end table
3605 @item M
3606 Constant integer with a value of 0x7fffffff.
3608 @item N
3609 Multiple letter constraint followed by 4 parameter letters.
3610 @table @code
3611 @item 0..9:
3612 number of the part counting from most to least significant
3613 @item H,Q:
3614 mode of the part
3615 @item D,S,H:
3616 mode of the containing operand
3617 @item 0,F:
3618 value of the other parts (F---all bits set)
3619 @end table
3620 The constraint matches if the specified part of a constant
3621 has a value different from its other parts.
3623 @item Q
3624 Memory reference without index register and with short displacement.
3626 @item R
3627 Memory reference with index register and short displacement.
3629 @item S
3630 Memory reference without index register but with long displacement.
3632 @item T
3633 Memory reference with index register and long displacement.
3635 @item U
3636 Pointer with short displacement.
3638 @item W
3639 Pointer with long displacement.
3641 @item Y
3642 Shift count operand.
3644 @end table
3646 @item Score family---@file{config/score/score.h}
3647 @table @code
3648 @item d
3649 Registers from r0 to r32.
3651 @item e
3652 Registers from r0 to r16.
3654 @item t
3655 r8---r11 or r22---r27 registers.
3657 @item h
3658 hi register.
3660 @item l
3661 lo register.
3663 @item x
3664 hi + lo register.
3666 @item q
3667 cnt register.
3669 @item y
3670 lcb register.
3672 @item z
3673 scb register.
3675 @item a
3676 cnt + lcb + scb register.
3678 @item c
3679 cr0---cr15 register.
3681 @item b
3682 cp1 registers.
3684 @item f
3685 cp2 registers.
3687 @item i
3688 cp3 registers.
3690 @item j
3691 cp1 + cp2 + cp3 registers.
3693 @item I
3694 High 16-bit constant (32-bit constant with 16 LSBs zero).
3696 @item J
3697 Unsigned 5 bit integer (in the range 0 to 31).
3699 @item K
3700 Unsigned 16 bit integer (in the range 0 to 65535).
3702 @item L
3703 Signed 16 bit integer (in the range @minus{}32768 to 32767).
3705 @item M
3706 Unsigned 14 bit integer (in the range 0 to 16383).
3708 @item N
3709 Signed 14 bit integer (in the range @minus{}8192 to 8191).
3711 @item Z
3712 Any SYMBOL_REF.
3713 @end table
3715 @item Xstormy16---@file{config/stormy16/stormy16.h}
3716 @table @code
3717 @item a
3718 Register r0.
3720 @item b
3721 Register r1.
3723 @item c
3724 Register r2.
3726 @item d
3727 Register r8.
3729 @item e
3730 Registers r0 through r7.
3732 @item t
3733 Registers r0 and r1.
3735 @item y
3736 The carry register.
3738 @item z
3739 Registers r8 and r9.
3741 @item I
3742 A constant between 0 and 3 inclusive.
3744 @item J
3745 A constant that has exactly one bit set.
3747 @item K
3748 A constant that has exactly one bit clear.
3750 @item L
3751 A constant between 0 and 255 inclusive.
3753 @item M
3754 A constant between @minus{}255 and 0 inclusive.
3756 @item N
3757 A constant between @minus{}3 and 0 inclusive.
3759 @item O
3760 A constant between 1 and 4 inclusive.
3762 @item P
3763 A constant between @minus{}4 and @minus{}1 inclusive.
3765 @item Q
3766 A memory reference that is a stack push.
3768 @item R
3769 A memory reference that is a stack pop.
3771 @item S
3772 A memory reference that refers to a constant address of known value.
3774 @item T
3775 The register indicated by Rx (not implemented yet).
3777 @item U
3778 A constant that is not between 2 and 15 inclusive.
3780 @item Z
3781 The constant 0.
3783 @end table
3785 @item TI C6X family---@file{config/c6x/constraints.md}
3786 @table @code
3787 @item a
3788 Register file A (A0--A31).
3790 @item b
3791 Register file B (B0--B31).
3793 @item A
3794 Predicate registers in register file A (A0--A2 on C64X and
3795 higher, A1 and A2 otherwise).
3797 @item B
3798 Predicate registers in register file B (B0--B2).
3800 @item C
3801 A call-used register in register file B (B0--B9, B16--B31).
3803 @item Da
3804 Register file A, excluding predicate registers (A3--A31,
3805 plus A0 if not C64X or higher).
3807 @item Db
3808 Register file B, excluding predicate registers (B3--B31).
3810 @item Iu4
3811 Integer constant in the range 0 @dots{} 15.
3813 @item Iu5
3814 Integer constant in the range 0 @dots{} 31.
3816 @item In5
3817 Integer constant in the range @minus{}31 @dots{} 0.
3819 @item Is5
3820 Integer constant in the range @minus{}16 @dots{} 15.
3822 @item I5x
3823 Integer constant that can be the operand of an ADDA or a SUBA insn.
3825 @item IuB
3826 Integer constant in the range 0 @dots{} 65535.
3828 @item IsB
3829 Integer constant in the range @minus{}32768 @dots{} 32767.
3831 @item IsC
3832 Integer constant in the range @math{-2^{20}} @dots{} @math{2^{20} - 1}.
3834 @item Jc
3835 Integer constant that is a valid mask for the clr instruction.
3837 @item Js
3838 Integer constant that is a valid mask for the set instruction.
3840 @item Q
3841 Memory location with A base register.
3843 @item R
3844 Memory location with B base register.
3846 @ifset INTERNALS
3847 @item S0
3848 On C64x+ targets, a GP-relative small data reference.
3850 @item S1
3851 Any kind of @code{SYMBOL_REF}, for use in a call address.
3853 @item Si
3854 Any kind of immediate operand, unless it matches the S0 constraint.
3856 @item T
3857 Memory location with B base register, but not using a long offset.
3859 @item W
3860 A memory operand with an address that can't be used in an unaligned access.
3862 @end ifset
3863 @item Z
3864 Register B14 (aka DP).
3866 @end table
3868 @item TILE-Gx---@file{config/tilegx/constraints.md}
3869 @table @code
3870 @item R00
3871 @itemx R01
3872 @itemx R02
3873 @itemx R03
3874 @itemx R04
3875 @itemx R05
3876 @itemx R06
3877 @itemx R07
3878 @itemx R08
3879 @itemx R09
3880 @itemx R10
3881 Each of these represents a register constraint for an individual
3882 register, from r0 to r10.
3884 @item I
3885 Signed 8-bit integer constant.
3887 @item J
3888 Signed 16-bit integer constant.
3890 @item K
3891 Unsigned 16-bit integer constant.
3893 @item L
3894 Integer constant that fits in one signed byte when incremented by one
3895 (@minus{}129 @dots{} 126).
3897 @item m
3898 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>}, the
3899 operand can have postincrement which requires printing with @samp{%In}
3900 and @samp{%in} on TILE-Gx.  For example:
3902 @smallexample
3903 asm ("st_add %I0,%1,%i0" : "=m<>" (*mem) : "r" (val));
3904 @end smallexample
3906 @item M
3907 A bit mask suitable for the BFINS instruction.
3909 @item N
3910 Integer constant that is a byte tiled out eight times.
3912 @item O
3913 The integer zero constant.
3915 @item P
3916 Integer constant that is a sign-extended byte tiled out as four shorts.
3918 @item Q
3919 Integer constant that fits in one signed byte when incremented
3920 (@minus{}129 @dots{} 126), but excluding -1.
3922 @item S
3923 Integer constant that has all 1 bits consecutive and starting at bit 0.
3925 @item T
3926 A 16-bit fragment of a got, tls, or pc-relative reference.
3928 @item U
3929 Memory operand except postincrement.  This is roughly the same as
3930 @samp{m} when not used together with @samp{<} or @samp{>}.
3932 @item W
3933 An 8-element vector constant with identical elements.
3935 @item Y
3936 A 4-element vector constant with identical elements.
3938 @item Z0
3939 The integer constant 0xffffffff.
3941 @item Z1
3942 The integer constant 0xffffffff00000000.
3944 @end table
3946 @item TILEPro---@file{config/tilepro/constraints.md}
3947 @table @code
3948 @item R00
3949 @itemx R01
3950 @itemx R02
3951 @itemx R03
3952 @itemx R04
3953 @itemx R05
3954 @itemx R06
3955 @itemx R07
3956 @itemx R08
3957 @itemx R09
3958 @itemx R10
3959 Each of these represents a register constraint for an individual
3960 register, from r0 to r10.
3962 @item I
3963 Signed 8-bit integer constant.
3965 @item J
3966 Signed 16-bit integer constant.
3968 @item K
3969 Nonzero integer constant with low 16 bits zero.
3971 @item L
3972 Integer constant that fits in one signed byte when incremented by one
3973 (@minus{}129 @dots{} 126).
3975 @item m
3976 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>}, the
3977 operand can have postincrement which requires printing with @samp{%In}
3978 and @samp{%in} on TILEPro.  For example:
3980 @smallexample
3981 asm ("swadd %I0,%1,%i0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
3982 @end smallexample
3984 @item M
3985 A bit mask suitable for the MM instruction.
3987 @item N
3988 Integer constant that is a byte tiled out four times.
3990 @item O
3991 The integer zero constant.
3993 @item P
3994 Integer constant that is a sign-extended byte tiled out as two shorts.
3996 @item Q
3997 Integer constant that fits in one signed byte when incremented
3998 (@minus{}129 @dots{} 126), but excluding -1.
4000 @item T
4001 A symbolic operand, or a 16-bit fragment of a got, tls, or pc-relative
4002 reference.
4004 @item U
4005 Memory operand except postincrement.  This is roughly the same as
4006 @samp{m} when not used together with @samp{<} or @samp{>}.
4008 @item W
4009 A 4-element vector constant with identical elements.
4011 @item Y
4012 A 2-element vector constant with identical elements.
4014 @end table
4016 @item Xtensa---@file{config/xtensa/constraints.md}
4017 @table @code
4018 @item a
4019 General-purpose 32-bit register
4021 @item b
4022 One-bit boolean register
4024 @item A
4025 MAC16 40-bit accumulator register
4027 @item I
4028 Signed 12-bit integer constant, for use in MOVI instructions
4030 @item J
4031 Signed 8-bit integer constant, for use in ADDI instructions
4033 @item K
4034 Integer constant valid for BccI instructions
4036 @item L
4037 Unsigned constant valid for BccUI instructions
4039 @end table
4041 @end table
4043 @ifset INTERNALS
4044 @node Disable Insn Alternatives
4045 @subsection Disable insn alternatives using the @code{enabled} attribute
4046 @cindex enabled
4048 The @code{enabled} insn attribute may be used to disable certain insn
4049 alternatives for machine-specific reasons.  This is useful when adding
4050 new instructions to an existing pattern which are only available for
4051 certain cpu architecture levels as specified with the @code{-march=}
4052 option.
4054 If an insn alternative is disabled, then it will never be used.  The
4055 compiler treats the constraints for the disabled alternative as
4056 unsatisfiable.
4058 In order to make use of the @code{enabled} attribute a back end has to add
4059 in the machine description files:
4061 @enumerate
4062 @item
4063 A definition of the @code{enabled} insn attribute.  The attribute is
4064 defined as usual using the @code{define_attr} command.  This
4065 definition should be based on other insn attributes and/or target flags.
4066 The @code{enabled} attribute is a numeric attribute and should evaluate to
4067 @code{(const_int 1)} for an enabled alternative and to
4068 @code{(const_int 0)} otherwise.
4069 @item
4070 A definition of another insn attribute used to describe for what
4071 reason an insn alternative might be available or
4072 not.  E.g. @code{cpu_facility} as in the example below.
4073 @item
4074 An assignment for the second attribute to each insn definition
4075 combining instructions which are not all available under the same
4076 circumstances.  (Note: It obviously only makes sense for definitions
4077 with more than one alternative.  Otherwise the insn pattern should be
4078 disabled or enabled using the insn condition.)
4079 @end enumerate
4081 E.g. the following two patterns could easily be merged using the @code{enabled}
4082 attribute:
4084 @smallexample
4086 (define_insn "*movdi_old"
4087   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
4088         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d"))]
4089   "!TARGET_NEW"
4090   "lgr %0,%1")
4092 (define_insn "*movdi_new"
4093   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
4094         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
4095   "TARGET_NEW"
4096   "@@
4097    lgr  %0,%1
4098    ldgr %0,%1
4099    lgdr %0,%1")
4101 @end smallexample
4105 @smallexample
4107 (define_insn "*movdi_combined"
4108   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
4109         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
4110   ""
4111   "@@
4112    lgr  %0,%1
4113    ldgr %0,%1
4114    lgdr %0,%1"
4115   [(set_attr "cpu_facility" "*,new,new")])
4117 @end smallexample
4119 with the @code{enabled} attribute defined like this:
4121 @smallexample
4123 (define_attr "cpu_facility" "standard,new" (const_string "standard"))
4125 (define_attr "enabled" ""
4126   (cond [(eq_attr "cpu_facility" "standard") (const_int 1)
4127          (and (eq_attr "cpu_facility" "new")
4128               (ne (symbol_ref "TARGET_NEW") (const_int 0)))
4129          (const_int 1)]
4130         (const_int 0)))
4132 @end smallexample
4134 @end ifset
4136 @ifset INTERNALS
4137 @node Define Constraints
4138 @subsection Defining Machine-Specific Constraints
4139 @cindex defining constraints
4140 @cindex constraints, defining
4142 Machine-specific constraints fall into two categories: register and
4143 non-register constraints.  Within the latter category, constraints
4144 which allow subsets of all possible memory or address operands should
4145 be specially marked, to give @code{reload} more information.
4147 Machine-specific constraints can be given names of arbitrary length,
4148 but they must be entirely composed of letters, digits, underscores
4149 (@samp{_}), and angle brackets (@samp{< >}).  Like C identifiers, they
4150 must begin with a letter or underscore.
4152 In order to avoid ambiguity in operand constraint strings, no
4153 constraint can have a name that begins with any other constraint's
4154 name.  For example, if @code{x} is defined as a constraint name,
4155 @code{xy} may not be, and vice versa.  As a consequence of this rule,
4156 no constraint may begin with one of the generic constraint letters:
4157 @samp{E F V X g i m n o p r s}.
4159 Register constraints correspond directly to register classes.
4160 @xref{Register Classes}.  There is thus not much flexibility in their
4161 definitions.
4163 @deffn {MD Expression} define_register_constraint name regclass docstring
4164 All three arguments are string constants.
4165 @var{name} is the name of the constraint, as it will appear in
4166 @code{match_operand} expressions.  If @var{name} is a multi-letter
4167 constraint its length shall be the same for all constraints starting
4168 with the same letter.  @var{regclass} can be either the
4169 name of the corresponding register class (@pxref{Register Classes}),
4170 or a C expression which evaluates to the appropriate register class.
4171 If it is an expression, it must have no side effects, and it cannot
4172 look at the operand.  The usual use of expressions is to map some
4173 register constraints to @code{NO_REGS} when the register class
4174 is not available on a given subarchitecture.
4176 @var{docstring} is a sentence documenting the meaning of the
4177 constraint.  Docstrings are explained further below.
4178 @end deffn
4180 Non-register constraints are more like predicates: the constraint
4181 definition gives a Boolean expression which indicates whether the
4182 constraint matches.
4184 @deffn {MD Expression} define_constraint name docstring exp
4185 The @var{name} and @var{docstring} arguments are the same as for
4186 @code{define_register_constraint}, but note that the docstring comes
4187 immediately after the name for these expressions.  @var{exp} is an RTL
4188 expression, obeying the same rules as the RTL expressions in predicate
4189 definitions.  @xref{Defining Predicates}, for details.  If it
4190 evaluates true, the constraint matches; if it evaluates false, it
4191 doesn't. Constraint expressions should indicate which RTL codes they
4192 might match, just like predicate expressions.
4194 @code{match_test} C expressions have access to the
4195 following variables:
4197 @table @var
4198 @item op
4199 The RTL object defining the operand.
4200 @item mode
4201 The machine mode of @var{op}.
4202 @item ival
4203 @samp{INTVAL (@var{op})}, if @var{op} is a @code{const_int}.
4204 @item hval
4205 @samp{CONST_DOUBLE_HIGH (@var{op})}, if @var{op} is an integer
4206 @code{const_double}.
4207 @item lval
4208 @samp{CONST_DOUBLE_LOW (@var{op})}, if @var{op} is an integer
4209 @code{const_double}.
4210 @item rval
4211 @samp{CONST_DOUBLE_REAL_VALUE (@var{op})}, if @var{op} is a floating-point
4212 @code{const_double}.
4213 @end table
4215 The @var{*val} variables should only be used once another piece of the
4216 expression has verified that @var{op} is the appropriate kind of RTL
4217 object.
4218 @end deffn
4220 Most non-register constraints should be defined with
4221 @code{define_constraint}.  The remaining two definition expressions
4222 are only appropriate for constraints that should be handled specially
4223 by @code{reload} if they fail to match.
4225 @deffn {MD Expression} define_memory_constraint name docstring exp
4226 Use this expression for constraints that match a subset of all memory
4227 operands: that is, @code{reload} can make them match by converting the
4228 operand to the form @samp{@w{(mem (reg @var{X}))}}, where @var{X} is a
4229 base register (from the register class specified by
4230 @code{BASE_REG_CLASS}, @pxref{Register Classes}).
4232 For example, on the S/390, some instructions do not accept arbitrary
4233 memory references, but only those that do not make use of an index
4234 register.  The constraint letter @samp{Q} is defined to represent a
4235 memory address of this type.  If @samp{Q} is defined with
4236 @code{define_memory_constraint}, a @samp{Q} constraint can handle any
4237 memory operand, because @code{reload} knows it can simply copy the
4238 memory address into a base register if required.  This is analogous to
4239 the way an @samp{o} constraint can handle any memory operand.
4241 The syntax and semantics are otherwise identical to
4242 @code{define_constraint}.
4243 @end deffn
4245 @deffn {MD Expression} define_address_constraint name docstring exp
4246 Use this expression for constraints that match a subset of all address
4247 operands: that is, @code{reload} can make the constraint match by
4248 converting the operand to the form @samp{@w{(reg @var{X})}}, again
4249 with @var{X} a base register.
4251 Constraints defined with @code{define_address_constraint} can only be
4252 used with the @code{address_operand} predicate, or machine-specific
4253 predicates that work the same way.  They are treated analogously to
4254 the generic @samp{p} constraint.
4256 The syntax and semantics are otherwise identical to
4257 @code{define_constraint}.
4258 @end deffn
4260 For historical reasons, names beginning with the letters @samp{G H}
4261 are reserved for constraints that match only @code{const_double}s, and
4262 names beginning with the letters @samp{I J K L M N O P} are reserved
4263 for constraints that match only @code{const_int}s.  This may change in
4264 the future.  For the time being, constraints with these names must be
4265 written in a stylized form, so that @code{genpreds} can tell you did
4266 it correctly:
4268 @smallexample
4269 @group
4270 (define_constraint "[@var{GHIJKLMNOP}]@dots{}"
4271   "@var{doc}@dots{}"
4272   (and (match_code "const_int")  ; @r{@code{const_double} for G/H}
4273        @var{condition}@dots{}))            ; @r{usually a @code{match_test}}
4274 @end group
4275 @end smallexample
4276 @c the semicolons line up in the formatted manual
4278 It is fine to use names beginning with other letters for constraints
4279 that match @code{const_double}s or @code{const_int}s.
4281 Each docstring in a constraint definition should be one or more complete
4282 sentences, marked up in Texinfo format.  @emph{They are currently unused.}
4283 In the future they will be copied into the GCC manual, in @ref{Machine
4284 Constraints}, replacing the hand-maintained tables currently found in
4285 that section.  Also, in the future the compiler may use this to give
4286 more helpful diagnostics when poor choice of @code{asm} constraints
4287 causes a reload failure.
4289 If you put the pseudo-Texinfo directive @samp{@@internal} at the
4290 beginning of a docstring, then (in the future) it will appear only in
4291 the internals manual's version of the machine-specific constraint tables.
4292 Use this for constraints that should not appear in @code{asm} statements.
4294 @node C Constraint Interface
4295 @subsection Testing constraints from C
4296 @cindex testing constraints
4297 @cindex constraints, testing
4299 It is occasionally useful to test a constraint from C code rather than
4300 implicitly via the constraint string in a @code{match_operand}.  The
4301 generated file @file{tm_p.h} declares a few interfaces for working
4302 with machine-specific constraints.  None of these interfaces work with
4303 the generic constraints described in @ref{Simple Constraints}.  This
4304 may change in the future.
4306 @strong{Warning:} @file{tm_p.h} may declare other functions that
4307 operate on constraints, besides the ones documented here.  Do not use
4308 those functions from machine-dependent code.  They exist to implement
4309 the old constraint interface that machine-independent components of
4310 the compiler still expect.  They will change or disappear in the
4311 future.
4313 Some valid constraint names are not valid C identifiers, so there is a
4314 mangling scheme for referring to them from C@.  Constraint names that
4315 do not contain angle brackets or underscores are left unchanged.
4316 Underscores are doubled, each @samp{<} is replaced with @samp{_l}, and
4317 each @samp{>} with @samp{_g}.  Here are some examples:
4319 @c the @c's prevent double blank lines in the printed manual.
4320 @example
4321 @multitable {Original} {Mangled}
4322 @item @strong{Original} @tab @strong{Mangled}  @c
4323 @item @code{x}     @tab @code{x}       @c
4324 @item @code{P42x}  @tab @code{P42x}    @c
4325 @item @code{P4_x}  @tab @code{P4__x}   @c
4326 @item @code{P4>x}  @tab @code{P4_gx}   @c
4327 @item @code{P4>>}  @tab @code{P4_g_g}  @c
4328 @item @code{P4_g>} @tab @code{P4__g_g} @c
4329 @end multitable
4330 @end example
4332 Throughout this section, the variable @var{c} is either a constraint
4333 in the abstract sense, or a constant from @code{enum constraint_num};
4334 the variable @var{m} is a mangled constraint name (usually as part of
4335 a larger identifier).
4337 @deftp Enum constraint_num
4338 For each machine-specific constraint, there is a corresponding
4339 enumeration constant: @samp{CONSTRAINT_} plus the mangled name of the
4340 constraint.  Functions that take an @code{enum constraint_num} as an
4341 argument expect one of these constants.
4343 Machine-independent constraints do not have associated constants.
4344 This may change in the future.
4345 @end deftp
4347 @deftypefun {inline bool} satisfies_constraint_@var{m} (rtx @var{exp})
4348 For each machine-specific, non-register constraint @var{m}, there is
4349 one of these functions; it returns @code{true} if @var{exp} satisfies the
4350 constraint.  These functions are only visible if @file{rtl.h} was included
4351 before @file{tm_p.h}.
4352 @end deftypefun
4354 @deftypefun bool constraint_satisfied_p (rtx @var{exp}, enum constraint_num @var{c})
4355 Like the @code{satisfies_constraint_@var{m}} functions, but the
4356 constraint to test is given as an argument, @var{c}.  If @var{c}
4357 specifies a register constraint, this function will always return
4358 @code{false}.
4359 @end deftypefun
4361 @deftypefun {enum reg_class} regclass_for_constraint (enum constraint_num @var{c})
4362 Returns the register class associated with @var{c}.  If @var{c} is not
4363 a register constraint, or those registers are not available for the
4364 currently selected subtarget, returns @code{NO_REGS}.
4365 @end deftypefun
4367 Here is an example use of @code{satisfies_constraint_@var{m}}.  In
4368 peephole optimizations (@pxref{Peephole Definitions}), operand
4369 constraint strings are ignored, so if there are relevant constraints,
4370 they must be tested in the C condition.  In the example, the
4371 optimization is applied if operand 2 does @emph{not} satisfy the
4372 @samp{K} constraint.  (This is a simplified version of a peephole
4373 definition from the i386 machine description.)
4375 @smallexample
4376 (define_peephole2
4377   [(match_scratch:SI 3 "r")
4378    (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
4379         (mult:SI (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")
4380                  (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "")))]
4382   "!satisfies_constraint_K (operands[2])"
4384   [(set (match_dup 3) (match_dup 1))
4385    (set (match_dup 0) (mult:SI (match_dup 3) (match_dup 2)))]
4387   "")
4388 @end smallexample
4390 @node Standard Names
4391 @section Standard Pattern Names For Generation
4392 @cindex standard pattern names
4393 @cindex pattern names
4394 @cindex names, pattern
4396 Here is a table of the instruction names that are meaningful in the RTL
4397 generation pass of the compiler.  Giving one of these names to an
4398 instruction pattern tells the RTL generation pass that it can use the
4399 pattern to accomplish a certain task.
4401 @table @asis
4402 @cindex @code{mov@var{m}} instruction pattern
4403 @item @samp{mov@var{m}}
4404 Here @var{m} stands for a two-letter machine mode name, in lowercase.
4405 This instruction pattern moves data with that machine mode from operand
4406 1 to operand 0.  For example, @samp{movsi} moves full-word data.
4408 If operand 0 is a @code{subreg} with mode @var{m} of a register whose
4409 own mode is wider than @var{m}, the effect of this instruction is
4410 to store the specified value in the part of the register that corresponds
4411 to mode @var{m}.  Bits outside of @var{m}, but which are within the
4412 same target word as the @code{subreg} are undefined.  Bits which are
4413 outside the target word are left unchanged.
4415 This class of patterns is special in several ways.  First of all, each
4416 of these names up to and including full word size @emph{must} be defined,
4417 because there is no other way to copy a datum from one place to another.
4418 If there are patterns accepting operands in larger modes,
4419 @samp{mov@var{m}} must be defined for integer modes of those sizes.
4421 Second, these patterns are not used solely in the RTL generation pass.
4422 Even the reload pass can generate move insns to copy values from stack
4423 slots into temporary registers.  When it does so, one of the operands is
4424 a hard register and the other is an operand that can need to be reloaded
4425 into a register.
4427 @findex force_reg
4428 Therefore, when given such a pair of operands, the pattern must generate
4429 RTL which needs no reloading and needs no temporary registers---no
4430 registers other than the operands.  For example, if you support the
4431 pattern with a @code{define_expand}, then in such a case the
4432 @code{define_expand} mustn't call @code{force_reg} or any other such
4433 function which might generate new pseudo registers.
4435 This requirement exists even for subword modes on a RISC machine where
4436 fetching those modes from memory normally requires several insns and
4437 some temporary registers.
4439 @findex change_address
4440 During reload a memory reference with an invalid address may be passed
4441 as an operand.  Such an address will be replaced with a valid address
4442 later in the reload pass.  In this case, nothing may be done with the
4443 address except to use it as it stands.  If it is copied, it will not be
4444 replaced with a valid address.  No attempt should be made to make such
4445 an address into a valid address and no routine (such as
4446 @code{change_address}) that will do so may be called.  Note that
4447 @code{general_operand} will fail when applied to such an address.
4449 @findex reload_in_progress
4450 The global variable @code{reload_in_progress} (which must be explicitly
4451 declared if required) can be used to determine whether such special
4452 handling is required.
4454 The variety of operands that have reloads depends on the rest of the
4455 machine description, but typically on a RISC machine these can only be
4456 pseudo registers that did not get hard registers, while on other
4457 machines explicit memory references will get optional reloads.
4459 If a scratch register is required to move an object to or from memory,
4460 it can be allocated using @code{gen_reg_rtx} prior to life analysis.
4462 If there are cases which need scratch registers during or after reload,
4463 you must provide an appropriate secondary_reload target hook.
4465 @findex can_create_pseudo_p
4466 The macro @code{can_create_pseudo_p} can be used to determine if it
4467 is unsafe to create new pseudo registers.  If this variable is nonzero, then
4468 it is unsafe to call @code{gen_reg_rtx} to allocate a new pseudo.
4470 The constraints on a @samp{mov@var{m}} must permit moving any hard
4471 register to any other hard register provided that
4472 @code{HARD_REGNO_MODE_OK} permits mode @var{m} in both registers and
4473 @code{TARGET_REGISTER_MOVE_COST} applied to their classes returns a value
4474 of 2.
4476 It is obligatory to support floating point @samp{mov@var{m}}
4477 instructions into and out of any registers that can hold fixed point
4478 values, because unions and structures (which have modes @code{SImode} or
4479 @code{DImode}) can be in those registers and they may have floating
4480 point members.
4482 There may also be a need to support fixed point @samp{mov@var{m}}
4483 instructions in and out of floating point registers.  Unfortunately, I
4484 have forgotten why this was so, and I don't know whether it is still
4485 true.  If @code{HARD_REGNO_MODE_OK} rejects fixed point values in
4486 floating point registers, then the constraints of the fixed point
4487 @samp{mov@var{m}} instructions must be designed to avoid ever trying to
4488 reload into a floating point register.
4490 @cindex @code{reload_in} instruction pattern
4491 @cindex @code{reload_out} instruction pattern
4492 @item @samp{reload_in@var{m}}
4493 @itemx @samp{reload_out@var{m}}
4494 These named patterns have been obsoleted by the target hook
4495 @code{secondary_reload}.
4497 Like @samp{mov@var{m}}, but used when a scratch register is required to
4498 move between operand 0 and operand 1.  Operand 2 describes the scratch
4499 register.  See the discussion of the @code{SECONDARY_RELOAD_CLASS}
4500 macro in @pxref{Register Classes}.
4502 There are special restrictions on the form of the @code{match_operand}s
4503 used in these patterns.  First, only the predicate for the reload
4504 operand is examined, i.e., @code{reload_in} examines operand 1, but not
4505 the predicates for operand 0 or 2.  Second, there may be only one
4506 alternative in the constraints.  Third, only a single register class
4507 letter may be used for the constraint; subsequent constraint letters
4508 are ignored.  As a special exception, an empty constraint string
4509 matches the @code{ALL_REGS} register class.  This may relieve ports
4510 of the burden of defining an @code{ALL_REGS} constraint letter just
4511 for these patterns.
4513 @cindex @code{movstrict@var{m}} instruction pattern
4514 @item @samp{movstrict@var{m}}
4515 Like @samp{mov@var{m}} except that if operand 0 is a @code{subreg}
4516 with mode @var{m} of a register whose natural mode is wider,
4517 the @samp{movstrict@var{m}} instruction is guaranteed not to alter
4518 any of the register except the part which belongs to mode @var{m}.
4520 @cindex @code{movmisalign@var{m}} instruction pattern
4521 @item @samp{movmisalign@var{m}}
4522 This variant of a move pattern is designed to load or store a value
4523 from a memory address that is not naturally aligned for its mode.
4524 For a store, the memory will be in operand 0; for a load, the memory
4525 will be in operand 1.  The other operand is guaranteed not to be a
4526 memory, so that it's easy to tell whether this is a load or store.
4528 This pattern is used by the autovectorizer, and when expanding a
4529 @code{MISALIGNED_INDIRECT_REF} expression.
4531 @cindex @code{load_multiple} instruction pattern
4532 @item @samp{load_multiple}
4533 Load several consecutive memory locations into consecutive registers.
4534 Operand 0 is the first of the consecutive registers, operand 1
4535 is the first memory location, and operand 2 is a constant: the
4536 number of consecutive registers.
4538 Define this only if the target machine really has such an instruction;
4539 do not define this if the most efficient way of loading consecutive
4540 registers from memory is to do them one at a time.
4542 On some machines, there are restrictions as to which consecutive
4543 registers can be stored into memory, such as particular starting or
4544 ending register numbers or only a range of valid counts.  For those
4545 machines, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
4546 and make the pattern fail if the restrictions are not met.
4548 Write the generated insn as a @code{parallel} with elements being a
4549 @code{set} of one register from the appropriate memory location (you may
4550 also need @code{use} or @code{clobber} elements).  Use a
4551 @code{match_parallel} (@pxref{RTL Template}) to recognize the insn.  See
4552 @file{rs6000.md} for examples of the use of this insn pattern.
4554 @cindex @samp{store_multiple} instruction pattern
4555 @item @samp{store_multiple}
4556 Similar to @samp{load_multiple}, but store several consecutive registers
4557 into consecutive memory locations.  Operand 0 is the first of the
4558 consecutive memory locations, operand 1 is the first register, and
4559 operand 2 is a constant: the number of consecutive registers.
4561 @cindex @code{vec_load_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4562 @item @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}
4563 Perform an interleaved load of several vectors from memory operand 1
4564 into register operand 0.  Both operands have mode @var{m}.  The register
4565 operand is viewed as holding consecutive vectors of mode @var{n},
4566 while the memory operand is a flat array that contains the same number
4567 of elements.  The operation is equivalent to:
4569 @smallexample
4570 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4571 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4572   for (i = 0; i < c; i++)
4573     operand0[i][j] = operand1[j * c + i];
4574 @end smallexample
4576 For example, @samp{vec_load_lanestiv4hi} loads 8 16-bit values
4577 from memory into a register of mode @samp{TI}@.  The register
4578 contains two consecutive vectors of mode @samp{V4HI}@.
4580 This pattern can only be used if:
4581 @smallexample
4582 TARGET_ARRAY_MODE_SUPPORTED_P (@var{n}, @var{c})
4583 @end smallexample
4584 is true.  GCC assumes that, if a target supports this kind of
4585 instruction for some mode @var{n}, it also supports unaligned
4586 loads for vectors of mode @var{n}.
4588 @cindex @code{vec_store_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4589 @item @samp{vec_store_lanes@var{m}@var{n}}
4590 Equivalent to @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}, with the memory
4591 and register operands reversed.  That is, the instruction is
4592 equivalent to:
4594 @smallexample
4595 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4596 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4597   for (i = 0; i < c; i++)
4598     operand0[j * c + i] = operand1[i][j];
4599 @end smallexample
4601 for a memory operand 0 and register operand 1.
4603 @cindex @code{vec_set@var{m}} instruction pattern
4604 @item @samp{vec_set@var{m}}
4605 Set given field in the vector value.  Operand 0 is the vector to modify,
4606 operand 1 is new value of field and operand 2 specify the field index.
4608 @cindex @code{vec_extract@var{m}} instruction pattern
4609 @item @samp{vec_extract@var{m}}
4610 Extract given field from the vector value.  Operand 1 is the vector, operand 2
4611 specify field index and operand 0 place to store value into.
4613 @cindex @code{vec_init@var{m}} instruction pattern
4614 @item @samp{vec_init@var{m}}
4615 Initialize the vector to given values.  Operand 0 is the vector to initialize
4616 and operand 1 is parallel containing values for individual fields.
4618 @cindex @code{vcond@var{m}@var{n}} instruction pattern
4619 @item @samp{vcond@var{m}@var{n}}
4620 Output a conditional vector move.  Operand 0 is the destination to
4621 receive a combination of operand 1 and operand 2, which are of mode @var{m},
4622 dependent on the outcome of the predicate in operand 3 which is a
4623 vector comparison with operands of mode @var{n} in operands 4 and 5.  The
4624 modes @var{m} and @var{n} should have the same size.  Operand 0
4625 will be set to the value @var{op1} & @var{msk} | @var{op2} & ~@var{msk}
4626 where @var{msk} is computed by element-wise evaluation of the vector
4627 comparison with a truth value of all-ones and a false value of all-zeros.
4629 @cindex @code{vec_perm@var{m}} instruction pattern
4630 @item @samp{vec_perm@var{m}}
4631 Output a (variable) vector permutation.  Operand 0 is the destination
4632 to receive elements from operand 1 and operand 2, which are of mode
4633 @var{m}.  Operand 3 is the @dfn{selector}.  It is an integral mode
4634 vector of the same width and number of elements as mode @var{m}.
4636 The input elements are numbered from 0 in operand 1 through
4637 @math{2*@var{N}-1} in operand 2.  The elements of the selector must
4638 be computed modulo @math{2*@var{N}}.  Note that if
4639 @code{rtx_equal_p(operand1, operand2)}, this can be implemented
4640 with just operand 1 and selector elements modulo @var{N}.
4642 In order to make things easy for a number of targets, if there is no
4643 @samp{vec_perm} pattern for mode @var{m}, but there is for mode @var{q}
4644 where @var{q} is a vector of @code{QImode} of the same width as @var{m},
4645 the middle-end will lower the mode @var{m} @code{VEC_PERM_EXPR} to
4646 mode @var{q}.
4648 @cindex @code{vec_perm_const@var{m}} instruction pattern
4649 @item @samp{vec_perm_const@var{m}}
4650 Like @samp{vec_perm} except that the permutation is a compile-time
4651 constant.  That is, operand 3, the @dfn{selector}, is a @code{CONST_VECTOR}.
4653 Some targets cannot perform a permutation with a variable selector,
4654 but can efficiently perform a constant permutation.  Further, the
4655 target hook @code{vec_perm_ok} is queried to determine if the 
4656 specific constant permutation is available efficiently; the named
4657 pattern is never expanded without @code{vec_perm_ok} returning true.
4659 There is no need for a target to supply both @samp{vec_perm@var{m}}
4660 and @samp{vec_perm_const@var{m}} if the former can trivially implement
4661 the operation with, say, the vector constant loaded into a register.
4663 @cindex @code{push@var{m}1} instruction pattern
4664 @item @samp{push@var{m}1}
4665 Output a push instruction.  Operand 0 is value to push.  Used only when
4666 @code{PUSH_ROUNDING} is defined.  For historical reason, this pattern may be
4667 missing and in such case an @code{mov} expander is used instead, with a
4668 @code{MEM} expression forming the push operation.  The @code{mov} expander
4669 method is deprecated.
4671 @cindex @code{add@var{m}3} instruction pattern
4672 @item @samp{add@var{m}3}
4673 Add operand 2 and operand 1, storing the result in operand 0.  All operands
4674 must have mode @var{m}.  This can be used even on two-address machines, by
4675 means of constraints requiring operands 1 and 0 to be the same location.
4677 @cindex @code{ssadd@var{m}3} instruction pattern
4678 @cindex @code{usadd@var{m}3} instruction pattern
4679 @cindex @code{sub@var{m}3} instruction pattern
4680 @cindex @code{sssub@var{m}3} instruction pattern
4681 @cindex @code{ussub@var{m}3} instruction pattern
4682 @cindex @code{mul@var{m}3} instruction pattern
4683 @cindex @code{ssmul@var{m}3} instruction pattern
4684 @cindex @code{usmul@var{m}3} instruction pattern
4685 @cindex @code{div@var{m}3} instruction pattern
4686 @cindex @code{ssdiv@var{m}3} instruction pattern
4687 @cindex @code{udiv@var{m}3} instruction pattern
4688 @cindex @code{usdiv@var{m}3} instruction pattern
4689 @cindex @code{mod@var{m}3} instruction pattern
4690 @cindex @code{umod@var{m}3} instruction pattern
4691 @cindex @code{umin@var{m}3} instruction pattern
4692 @cindex @code{umax@var{m}3} instruction pattern
4693 @cindex @code{and@var{m}3} instruction pattern
4694 @cindex @code{ior@var{m}3} instruction pattern
4695 @cindex @code{xor@var{m}3} instruction pattern
4696 @item @samp{ssadd@var{m}3}, @samp{usadd@var{m}3}
4697 @itemx @samp{sub@var{m}3}, @samp{sssub@var{m}3}, @samp{ussub@var{m}3}
4698 @itemx @samp{mul@var{m}3}, @samp{ssmul@var{m}3}, @samp{usmul@var{m}3}
4699 @itemx @samp{div@var{m}3}, @samp{ssdiv@var{m}3}
4700 @itemx @samp{udiv@var{m}3}, @samp{usdiv@var{m}3}
4701 @itemx @samp{mod@var{m}3}, @samp{umod@var{m}3}
4702 @itemx @samp{umin@var{m}3}, @samp{umax@var{m}3}
4703 @itemx @samp{and@var{m}3}, @samp{ior@var{m}3}, @samp{xor@var{m}3}
4704 Similar, for other arithmetic operations.
4706 @cindex @code{fma@var{m}4} instruction pattern
4707 @item @samp{fma@var{m}4}
4708 Multiply operand 2 and operand 1, then add operand 3, storing the
4709 result in operand 0 without doing an intermediate rounding step.  All
4710 operands must have mode @var{m}.  This pattern is used to implement
4711 the @code{fma}, @code{fmaf}, and @code{fmal} builtin functions from
4712 the ISO C99 standard.
4714 @cindex @code{fms@var{m}4} instruction pattern
4715 @item @samp{fms@var{m}4}
4716 Like @code{fma@var{m}4}, except operand 3 subtracted from the
4717 product instead of added to the product.  This is represented
4718 in the rtl as
4720 @smallexample
4721 (fma:@var{m} @var{op1} @var{op2} (neg:@var{m} @var{op3}))
4722 @end smallexample
4724 @cindex @code{fnma@var{m}4} instruction pattern
4725 @item @samp{fnma@var{m}4}
4726 Like @code{fma@var{m}4} except that the intermediate product
4727 is negated before being added to operand 3.  This is represented
4728 in the rtl as
4730 @smallexample
4731 (fma:@var{m} (neg:@var{m} @var{op1}) @var{op2} @var{op3})
4732 @end smallexample
4734 @cindex @code{fnms@var{m}4} instruction pattern
4735 @item @samp{fnms@var{m}4}
4736 Like @code{fms@var{m}4} except that the intermediate product
4737 is negated before subtracting operand 3.  This is represented
4738 in the rtl as
4740 @smallexample
4741 (fma:@var{m} (neg:@var{m} @var{op1}) @var{op2} (neg:@var{m} @var{op3}))
4742 @end smallexample
4744 @cindex @code{min@var{m}3} instruction pattern
4745 @cindex @code{max@var{m}3} instruction pattern
4746 @item @samp{smin@var{m}3}, @samp{smax@var{m}3}
4747 Signed minimum and maximum operations.  When used with floating point,
4748 if both operands are zeros, or if either operand is @code{NaN}, then
4749 it is unspecified which of the two operands is returned as the result.
4751 @cindex @code{reduc_smin_@var{m}} instruction pattern
4752 @cindex @code{reduc_smax_@var{m}} instruction pattern
4753 @item @samp{reduc_smin_@var{m}}, @samp{reduc_smax_@var{m}}
4754 Find the signed minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
4755 operand 1, and the scalar result is stored in the least significant bits of
4756 operand 0 (also a vector). The output and input vector should have the same
4757 modes.
4759 @cindex @code{reduc_umin_@var{m}} instruction pattern
4760 @cindex @code{reduc_umax_@var{m}} instruction pattern
4761 @item @samp{reduc_umin_@var{m}}, @samp{reduc_umax_@var{m}}
4762 Find the unsigned minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
4763 operand 1, and the scalar result is stored in the least significant bits of
4764 operand 0 (also a vector). The output and input vector should have the same
4765 modes.
4767 @cindex @code{reduc_splus_@var{m}} instruction pattern
4768 @item @samp{reduc_splus_@var{m}}
4769 Compute the sum of the signed elements of a vector. The vector is operand 1,
4770 and the scalar result is stored in the least significant bits of operand 0
4771 (also a vector). The output and input vector should have the same modes.
4773 @cindex @code{reduc_uplus_@var{m}} instruction pattern
4774 @item @samp{reduc_uplus_@var{m}}
4775 Compute the sum of the unsigned elements of a vector. The vector is operand 1,
4776 and the scalar result is stored in the least significant bits of operand 0
4777 (also a vector). The output and input vector should have the same modes.
4779 @cindex @code{sdot_prod@var{m}} instruction pattern
4780 @item @samp{sdot_prod@var{m}}
4781 @cindex @code{udot_prod@var{m}} instruction pattern
4782 @item @samp{udot_prod@var{m}}
4783 Compute the sum of the products of two signed/unsigned elements.
4784 Operand 1 and operand 2 are of the same mode. Their product, which is of a
4785 wider mode, is computed and added to operand 3. Operand 3 is of a mode equal or
4786 wider than the mode of the product. The result is placed in operand 0, which
4787 is of the same mode as operand 3.
4789 @cindex @code{ssum_widen@var{m3}} instruction pattern
4790 @item @samp{ssum_widen@var{m3}}
4791 @cindex @code{usum_widen@var{m3}} instruction pattern
4792 @item @samp{usum_widen@var{m3}}
4793 Operands 0 and 2 are of the same mode, which is wider than the mode of
4794 operand 1. Add operand 1 to operand 2 and place the widened result in
4795 operand 0. (This is used express accumulation of elements into an accumulator
4796 of a wider mode.)
4798 @cindex @code{vec_shl_@var{m}} instruction pattern
4799 @cindex @code{vec_shr_@var{m}} instruction pattern
4800 @item @samp{vec_shl_@var{m}}, @samp{vec_shr_@var{m}}
4801 Whole vector left/right shift in bits.
4802 Operand 1 is a vector to be shifted.
4803 Operand 2 is an integer shift amount in bits.
4804 Operand 0 is where the resulting shifted vector is stored.
4805 The output and input vectors should have the same modes.
4807 @cindex @code{vec_pack_trunc_@var{m}} instruction pattern
4808 @item @samp{vec_pack_trunc_@var{m}}
4809 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors. Operands 1 and 2
4810 are vectors of the same mode having N integral or floating point elements
4811 of size S@.  Operand 0 is the resulting vector in which 2*N elements of
4812 size N/2 are concatenated after narrowing them down using truncation.
4814 @cindex @code{vec_pack_ssat_@var{m}} instruction pattern
4815 @cindex @code{vec_pack_usat_@var{m}} instruction pattern
4816 @item @samp{vec_pack_ssat_@var{m}}, @samp{vec_pack_usat_@var{m}}
4817 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors.  Operands 1 and 2
4818 are vectors of the same mode having N integral elements of size S.
4819 Operand 0 is the resulting vector in which the elements of the two input
4820 vectors are concatenated after narrowing them down using signed/unsigned
4821 saturating arithmetic.
4823 @cindex @code{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}} instruction pattern
4824 @cindex @code{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}} instruction pattern
4825 @item @samp{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}}, @samp{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}}
4826 Narrow, convert to signed/unsigned integral type and merge the elements
4827 of two vectors.  Operands 1 and 2 are vectors of the same mode having N
4828 floating point elements of size S@.  Operand 0 is the resulting vector
4829 in which 2*N elements of size N/2 are concatenated.
4831 @cindex @code{vec_unpacks_hi_@var{m}} instruction pattern
4832 @cindex @code{vec_unpacks_lo_@var{m}} instruction pattern
4833 @item @samp{vec_unpacks_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_lo_@var{m}}
4834 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of signed
4835 integral or floating point elements.  The input vector (operand 1) has N
4836 elements of size S@.  Widen (promote) the high/low elements of the vector
4837 using signed or floating point extension and place the resulting N/2
4838 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
4840 @cindex @code{vec_unpacku_hi_@var{m}} instruction pattern
4841 @cindex @code{vec_unpacku_lo_@var{m}} instruction pattern
4842 @item @samp{vec_unpacku_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_lo_@var{m}}
4843 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of unsigned
4844 integral elements.  The input vector (operand 1) has N elements of size S.
4845 Widen (promote) the high/low elements of the vector using zero extension and
4846 place the resulting N/2 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
4848 @cindex @code{vec_unpacks_float_hi_@var{m}} instruction pattern
4849 @cindex @code{vec_unpacks_float_lo_@var{m}} instruction pattern
4850 @cindex @code{vec_unpacku_float_hi_@var{m}} instruction pattern
4851 @cindex @code{vec_unpacku_float_lo_@var{m}} instruction pattern
4852 @item @samp{vec_unpacks_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_float_lo_@var{m}}
4853 @itemx @samp{vec_unpacku_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_float_lo_@var{m}}
4854 Extract, convert to floating point type and widen the high/low part of a
4855 vector of signed/unsigned integral elements.  The input vector (operand 1)
4856 has N elements of size S@.  Convert the high/low elements of the vector using
4857 floating point conversion and place the resulting N/2 values of size 2*S in
4858 the output vector (operand 0).
4860 @cindex @code{vec_widen_umult_hi_@var{m}} instruction pattern
4861 @cindex @code{vec_widen_umult_lo_@var{m}} instruction pattern
4862 @cindex @code{vec_widen_smult_hi_@var{m}} instruction pattern
4863 @cindex @code{vec_widen_smult_lo_@var{m}} instruction pattern
4864 @cindex @code{vec_widen_umult_even_@var{m}} instruction pattern
4865 @cindex @code{vec_widen_umult_odd_@var{m}} instruction pattern
4866 @cindex @code{vec_widen_smult_even_@var{m}} instruction pattern
4867 @cindex @code{vec_widen_smult_odd_@var{m}} instruction pattern
4868 @item @samp{vec_widen_umult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_lo_@var{m}}
4869 @itemx @samp{vec_widen_smult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_lo_@var{m}}
4870 @itemx @samp{vec_widen_umult_even_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_odd_@var{m}}
4871 @itemx @samp{vec_widen_smult_even_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_odd_@var{m}}
4872 Signed/Unsigned widening multiplication.  The two inputs (operands 1 and 2)
4873 are vectors with N signed/unsigned elements of size S@.  Multiply the high/low
4874 or even/odd elements of the two vectors, and put the N/2 products of size 2*S
4875 in the output vector (operand 0).
4877 @cindex @code{vec_widen_ushiftl_hi_@var{m}} instruction pattern
4878 @cindex @code{vec_widen_ushiftl_lo_@var{m}} instruction pattern
4879 @cindex @code{vec_widen_sshiftl_hi_@var{m}} instruction pattern
4880 @cindex @code{vec_widen_sshiftl_lo_@var{m}} instruction pattern
4881 @item @samp{vec_widen_ushiftl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_ushiftl_lo_@var{m}}
4882 @itemx @samp{vec_widen_sshiftl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_sshiftl_lo_@var{m}}
4883 Signed/Unsigned widening shift left.  The first input (operand 1) is a vector
4884 with N signed/unsigned elements of size S@.  Operand 2 is a constant.  Shift
4885 the high/low elements of operand 1, and put the N/2 results of size 2*S in the
4886 output vector (operand 0).
4888 @cindex @code{mulhisi3} instruction pattern
4889 @item @samp{mulhisi3}
4890 Multiply operands 1 and 2, which have mode @code{HImode}, and store
4891 a @code{SImode} product in operand 0.
4893 @cindex @code{mulqihi3} instruction pattern
4894 @cindex @code{mulsidi3} instruction pattern
4895 @item @samp{mulqihi3}, @samp{mulsidi3}
4896 Similar widening-multiplication instructions of other widths.
4898 @cindex @code{umulqihi3} instruction pattern
4899 @cindex @code{umulhisi3} instruction pattern
4900 @cindex @code{umulsidi3} instruction pattern
4901 @item @samp{umulqihi3}, @samp{umulhisi3}, @samp{umulsidi3}
4902 Similar widening-multiplication instructions that do unsigned
4903 multiplication.
4905 @cindex @code{usmulqihi3} instruction pattern
4906 @cindex @code{usmulhisi3} instruction pattern
4907 @cindex @code{usmulsidi3} instruction pattern
4908 @item @samp{usmulqihi3}, @samp{usmulhisi3}, @samp{usmulsidi3}
4909 Similar widening-multiplication instructions that interpret the first
4910 operand as unsigned and the second operand as signed, then do a signed
4911 multiplication.
4913 @cindex @code{smul@var{m}3_highpart} instruction pattern
4914 @item @samp{smul@var{m}3_highpart}
4915 Perform a signed multiplication of operands 1 and 2, which have mode
4916 @var{m}, and store the most significant half of the product in operand 0.
4917 The least significant half of the product is discarded.
4919 @cindex @code{umul@var{m}3_highpart} instruction pattern
4920 @item @samp{umul@var{m}3_highpart}
4921 Similar, but the multiplication is unsigned.
4923 @cindex @code{madd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4924 @item @samp{madd@var{m}@var{n}4}
4925 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, add
4926 operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
4927 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
4928 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
4929 the size of @var{m}.
4931 In other words, @code{madd@var{m}@var{n}4} is like
4932 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also adds operand 3.
4934 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
4936 @cindex @code{umadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4937 @item @samp{umadd@var{m}@var{n}4}
4938 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
4939 operands instead of sign-extending them.
4941 @cindex @code{ssmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4942 @item @samp{ssmadd@var{m}@var{n}4}
4943 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
4944 signed-saturating.
4946 @cindex @code{usmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4947 @item @samp{usmadd@var{m}@var{n}4}
4948 Like @code{umadd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
4949 unsigned-saturating.
4951 @cindex @code{msub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4952 @item @samp{msub@var{m}@var{n}4}
4953 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, subtract the
4954 result from operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
4955 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
4956 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
4957 the size of @var{m}.
4959 In other words, @code{msub@var{m}@var{n}4} is like
4960 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also subtracts the result
4961 from operand 3.
4963 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
4965 @cindex @code{umsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4966 @item @samp{umsub@var{m}@var{n}4}
4967 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
4968 operands instead of sign-extending them.
4970 @cindex @code{ssmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4971 @item @samp{ssmsub@var{m}@var{n}4}
4972 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
4973 signed-saturating.
4975 @cindex @code{usmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
4976 @item @samp{usmsub@var{m}@var{n}4}
4977 Like @code{umsub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
4978 unsigned-saturating.
4980 @cindex @code{divmod@var{m}4} instruction pattern
4981 @item @samp{divmod@var{m}4}
4982 Signed division that produces both a quotient and a remainder.
4983 Operand 1 is divided by operand 2 to produce a quotient stored
4984 in operand 0 and a remainder stored in operand 3.
4986 For machines with an instruction that produces both a quotient and a
4987 remainder, provide a pattern for @samp{divmod@var{m}4} but do not
4988 provide patterns for @samp{div@var{m}3} and @samp{mod@var{m}3}.  This
4989 allows optimization in the relatively common case when both the quotient
4990 and remainder are computed.
4992 If an instruction that just produces a quotient or just a remainder
4993 exists and is more efficient than the instruction that produces both,
4994 write the output routine of @samp{divmod@var{m}4} to call
4995 @code{find_reg_note} and look for a @code{REG_UNUSED} note on the
4996 quotient or remainder and generate the appropriate instruction.
4998 @cindex @code{udivmod@var{m}4} instruction pattern
4999 @item @samp{udivmod@var{m}4}
5000 Similar, but does unsigned division.
5002 @anchor{shift patterns}
5003 @cindex @code{ashl@var{m}3} instruction pattern
5004 @cindex @code{ssashl@var{m}3} instruction pattern
5005 @cindex @code{usashl@var{m}3} instruction pattern
5006 @item @samp{ashl@var{m}3}, @samp{ssashl@var{m}3}, @samp{usashl@var{m}3}
5007 Arithmetic-shift operand 1 left by a number of bits specified by operand
5008 2, and store the result in operand 0.  Here @var{m} is the mode of
5009 operand 0 and operand 1; operand 2's mode is specified by the
5010 instruction pattern, and the compiler will convert the operand to that
5011 mode before generating the instruction.  The meaning of out-of-range shift
5012 counts can optionally be specified by @code{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.
5013 @xref{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.  Operand 2 is always a scalar type.
5015 @cindex @code{ashr@var{m}3} instruction pattern
5016 @cindex @code{lshr@var{m}3} instruction pattern
5017 @cindex @code{rotl@var{m}3} instruction pattern
5018 @cindex @code{rotr@var{m}3} instruction pattern
5019 @item @samp{ashr@var{m}3}, @samp{lshr@var{m}3}, @samp{rotl@var{m}3}, @samp{rotr@var{m}3}
5020 Other shift and rotate instructions, analogous to the
5021 @code{ashl@var{m}3} instructions.  Operand 2 is always a scalar type.
5023 @cindex @code{vashl@var{m}3} instruction pattern
5024 @cindex @code{vashr@var{m}3} instruction pattern
5025 @cindex @code{vlshr@var{m}3} instruction pattern
5026 @cindex @code{vrotl@var{m}3} instruction pattern
5027 @cindex @code{vrotr@var{m}3} instruction pattern
5028 @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}
5029 Vector shift and rotate instructions that take vectors as operand 2
5030 instead of a scalar type.
5032 @cindex @code{bswap@var{m}2} instruction pattern
5033 @item @samp{bswap@var{m}2}
5034 Reverse the order of bytes of operand 1 and store the result in operand 0.
5036 @cindex @code{neg@var{m}2} instruction pattern
5037 @cindex @code{ssneg@var{m}2} instruction pattern
5038 @cindex @code{usneg@var{m}2} instruction pattern
5039 @item @samp{neg@var{m}2}, @samp{ssneg@var{m}2}, @samp{usneg@var{m}2}
5040 Negate operand 1 and store the result in operand 0.
5042 @cindex @code{abs@var{m}2} instruction pattern
5043 @item @samp{abs@var{m}2}
5044 Store the absolute value of operand 1 into operand 0.
5046 @cindex @code{sqrt@var{m}2} instruction pattern
5047 @item @samp{sqrt@var{m}2}
5048 Store the square root of operand 1 into operand 0.
5050 The @code{sqrt} built-in function of C always uses the mode which
5051 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sqrtf}
5052 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5053 type @code{float}.
5055 @cindex @code{fmod@var{m}3} instruction pattern
5056 @item @samp{fmod@var{m}3}
5057 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
5058 operand 0, rounded towards zero to an integer.
5060 The @code{fmod} built-in function of C always uses the mode which
5061 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{fmodf}
5062 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5063 type @code{float}.
5065 @cindex @code{remainder@var{m}3} instruction pattern
5066 @item @samp{remainder@var{m}3}
5067 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
5068 operand 0, rounded to the nearest integer.
5070 The @code{remainder} built-in function of C always uses the mode
5071 which corresponds to the C data type @code{double} and the
5072 @code{remainderf} built-in function uses the mode which corresponds
5073 to the C data type @code{float}.
5075 @cindex @code{cos@var{m}2} instruction pattern
5076 @item @samp{cos@var{m}2}
5077 Store the cosine of operand 1 into operand 0.
5079 The @code{cos} built-in function of C always uses the mode which
5080 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{cosf}
5081 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5082 type @code{float}.
5084 @cindex @code{sin@var{m}2} instruction pattern
5085 @item @samp{sin@var{m}2}
5086 Store the sine of operand 1 into operand 0.
5088 The @code{sin} built-in function of C always uses the mode which
5089 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sinf}
5090 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5091 type @code{float}.
5093 @cindex @code{sincos@var{m}3} instruction pattern
5094 @item @samp{sincos@var{m}3}
5095 Store the cosine of operand 2 into operand 0 and the sine of
5096 operand 2 into operand 1.
5098 The @code{sin} and @code{cos} built-in functions of C always use the
5099 mode which corresponds to the C data type @code{double} and the
5100 @code{sinf} and @code{cosf} built-in function use the mode which
5101 corresponds to the C data type @code{float}.
5102 Targets that can calculate the sine and cosine simultaneously can
5103 implement this pattern as opposed to implementing individual
5104 @code{sin@var{m}2} and @code{cos@var{m}2} patterns.  The @code{sin}
5105 and @code{cos} built-in functions will then be expanded to the
5106 @code{sincos@var{m}3} pattern, with one of the output values
5107 left unused.
5109 @cindex @code{exp@var{m}2} instruction pattern
5110 @item @samp{exp@var{m}2}
5111 Store the exponential of operand 1 into operand 0.
5113 The @code{exp} built-in function of C always uses the mode which
5114 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{expf}
5115 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5116 type @code{float}.
5118 @cindex @code{log@var{m}2} instruction pattern
5119 @item @samp{log@var{m}2}
5120 Store the natural logarithm of operand 1 into operand 0.
5122 The @code{log} built-in function of C always uses the mode which
5123 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{logf}
5124 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5125 type @code{float}.
5127 @cindex @code{pow@var{m}3} instruction pattern
5128 @item @samp{pow@var{m}3}
5129 Store the value of operand 1 raised to the exponent operand 2
5130 into operand 0.
5132 The @code{pow} built-in function of C always uses the mode which
5133 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{powf}
5134 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5135 type @code{float}.
5137 @cindex @code{atan2@var{m}3} instruction pattern
5138 @item @samp{atan2@var{m}3}
5139 Store the arc tangent (inverse tangent) of operand 1 divided by
5140 operand 2 into operand 0, using the signs of both arguments to
5141 determine the quadrant of the result.
5143 The @code{atan2} built-in function of C always uses the mode which
5144 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{atan2f}
5145 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5146 type @code{float}.
5148 @cindex @code{floor@var{m}2} instruction pattern
5149 @item @samp{floor@var{m}2}
5150 Store the largest integral value not greater than argument.
5152 The @code{floor} built-in function of C always uses the mode which
5153 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{floorf}
5154 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5155 type @code{float}.
5157 @cindex @code{btrunc@var{m}2} instruction pattern
5158 @item @samp{btrunc@var{m}2}
5159 Store the argument rounded to integer towards zero.
5161 The @code{trunc} built-in function of C always uses the mode which
5162 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{truncf}
5163 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5164 type @code{float}.
5166 @cindex @code{round@var{m}2} instruction pattern
5167 @item @samp{round@var{m}2}
5168 Store the argument rounded to integer away from zero.
5170 The @code{round} built-in function of C always uses the mode which
5171 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{roundf}
5172 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5173 type @code{float}.
5175 @cindex @code{ceil@var{m}2} instruction pattern
5176 @item @samp{ceil@var{m}2}
5177 Store the argument rounded to integer away from zero.
5179 The @code{ceil} built-in function of C always uses the mode which
5180 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{ceilf}
5181 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5182 type @code{float}.
5184 @cindex @code{nearbyint@var{m}2} instruction pattern
5185 @item @samp{nearbyint@var{m}2}
5186 Store the argument rounded according to the default rounding mode
5188 The @code{nearbyint} built-in function of C always uses the mode which
5189 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{nearbyintf}
5190 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5191 type @code{float}.
5193 @cindex @code{rint@var{m}2} instruction pattern
5194 @item @samp{rint@var{m}2}
5195 Store the argument rounded according to the default rounding mode and
5196 raise the inexact exception when the result differs in value from
5197 the argument
5199 The @code{rint} built-in function of C always uses the mode which
5200 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{rintf}
5201 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5202 type @code{float}.
5204 @cindex @code{lrint@var{m}@var{n}2}
5205 @item @samp{lrint@var{m}@var{n}2}
5206 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5207 point mode @var{n} as a signed number according to the current
5208 rounding mode and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
5210 @cindex @code{lround@var{m}@var{n}2}
5211 @item @samp{lround@var{m}@var{n}2}
5212 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5213 point mode @var{n} as a signed number rounding to nearest and away
5214 from zero and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
5216 @cindex @code{lfloor@var{m}@var{n}2}
5217 @item @samp{lfloor@var{m}@var{n}2}
5218 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5219 point mode @var{n} as a signed number rounding down and store in
5220 operand 0 (which has mode @var{n}).
5222 @cindex @code{lceil@var{m}@var{n}2}
5223 @item @samp{lceil@var{m}@var{n}2}
5224 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5225 point mode @var{n} as a signed number rounding up and store in
5226 operand 0 (which has mode @var{n}).
5228 @cindex @code{copysign@var{m}3} instruction pattern
5229 @item @samp{copysign@var{m}3}
5230 Store a value with the magnitude of operand 1 and the sign of operand
5231 2 into operand 0.
5233 The @code{copysign} built-in function of C always uses the mode which
5234 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{copysignf}
5235 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5236 type @code{float}.
5238 @cindex @code{ffs@var{m}2} instruction pattern
5239 @item @samp{ffs@var{m}2}
5240 Store into operand 0 one plus the index of the least significant 1-bit
5241 of operand 1.  If operand 1 is zero, store zero.  @var{m} is the mode
5242 of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
5243 pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
5244 generating the instruction.
5246 The @code{ffs} built-in function of C always uses the mode which
5247 corresponds to the C data type @code{int}.
5249 @cindex @code{clz@var{m}2} instruction pattern
5250 @item @samp{clz@var{m}2}
5251 Store into operand 0 the number of leading 0-bits in @var{x}, starting
5252 at the most significant bit position.  If @var{x} is 0, the
5253 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
5254 the result is undefined or has a useful value.
5255 @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode is
5256 specified by the instruction pattern, and the compiler will convert the
5257 operand to that mode before generating the instruction.
5259 @cindex @code{ctz@var{m}2} instruction pattern
5260 @item @samp{ctz@var{m}2}
5261 Store into operand 0 the number of trailing 0-bits in @var{x}, starting
5262 at the least significant bit position.  If @var{x} is 0, the
5263 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
5264 the result is undefined or has a useful value.
5265 @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode is
5266 specified by the instruction pattern, and the compiler will convert the
5267 operand to that mode before generating the instruction.
5269 @cindex @code{popcount@var{m}2} instruction pattern
5270 @item @samp{popcount@var{m}2}
5271 Store into operand 0 the number of 1-bits in @var{x}.  @var{m} is the
5272 mode of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
5273 pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
5274 generating the instruction.
5276 @cindex @code{parity@var{m}2} instruction pattern
5277 @item @samp{parity@var{m}2}
5278 Store into operand 0 the parity of @var{x}, i.e.@: the number of 1-bits
5279 in @var{x} modulo 2.  @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode
5280 is specified by the instruction pattern, and the compiler will convert
5281 the operand to that mode before generating the instruction.
5283 @cindex @code{one_cmpl@var{m}2} instruction pattern
5284 @item @samp{one_cmpl@var{m}2}
5285 Store the bitwise-complement of operand 1 into operand 0.
5287 @cindex @code{movmem@var{m}} instruction pattern
5288 @item @samp{movmem@var{m}}
5289 Block move instruction.  The destination and source blocks of memory
5290 are the first two operands, and both are @code{mem:BLK}s with an
5291 address in mode @code{Pmode}.
5293 The number of bytes to move is the third operand, in mode @var{m}.
5294 Usually, you specify @code{Pmode} for @var{m}.  However, if you can
5295 generate better code knowing the range of valid lengths is smaller than
5296 those representable in a full Pmode pointer, you should provide
5297 a pattern with a
5298 mode corresponding to the range of values you can handle efficiently
5299 (e.g., @code{QImode} for values in the range 0--127; note we avoid numbers
5300 that appear negative) and also a pattern with @code{Pmode}.
5302 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
5303 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
5304 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
5305 it may provide the value 4 for this operand.
5307 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
5308 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
5309 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
5310 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
5311 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
5313 Descriptions of multiple @code{movmem@var{m}} patterns can only be
5314 beneficial if the patterns for smaller modes have fewer restrictions
5315 on their first, second and fourth operands.  Note that the mode @var{m}
5316 in @code{movmem@var{m}} does not impose any restriction on the mode of
5317 individually moved data units in the block.
5319 These patterns need not give special consideration to the possibility
5320 that the source and destination strings might overlap.
5322 @cindex @code{movstr} instruction pattern
5323 @item @samp{movstr}
5324 String copy instruction, with @code{stpcpy} semantics.  Operand 0 is
5325 an output operand in mode @code{Pmode}.  The addresses of the
5326 destination and source strings are operands 1 and 2, and both are
5327 @code{mem:BLK}s with addresses in mode @code{Pmode}.  The execution of
5328 the expansion of this pattern should store in operand 0 the address in
5329 which the @code{NUL} terminator was stored in the destination string.
5331 This patern has also several optional operands that are same as in
5332 @code{setmem}.
5334 @cindex @code{setmem@var{m}} instruction pattern
5335 @item @samp{setmem@var{m}}
5336 Block set instruction.  The destination string is the first operand,
5337 given as a @code{mem:BLK} whose address is in mode @code{Pmode}.  The
5338 number of bytes to set is the second operand, in mode @var{m}.  The value to
5339 initialize the memory with is the third operand. Targets that only support the
5340 clearing of memory should reject any value that is not the constant 0.  See
5341 @samp{movmem@var{m}} for a discussion of the choice of mode.
5343 The fourth operand is the known alignment of the destination, in the form
5344 of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the compiler knows that the
5345 destination is word-aligned, it may provide the value 4 for this
5346 operand.
5348 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
5349 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
5350 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
5351 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
5352 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
5353 Operand 7 is the minimal size of the block and operand 8 is the
5354 maximal size of the block (NULL if it can not be represented as CONST_INT).
5355 Operand 9 is the probable maximal size (i.e. we can not rely on it for correctness,
5356 but it can be used for choosing proper code sequence for a given size).
5358 The use for multiple @code{setmem@var{m}} is as for @code{movmem@var{m}}.
5360 @cindex @code{cmpstrn@var{m}} instruction pattern
5361 @item @samp{cmpstrn@var{m}}
5362 String compare instruction, with five operands.  Operand 0 is the output;
5363 it has mode @var{m}.  The remaining four operands are like the operands
5364 of @samp{movmem@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
5365 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
5366 string.  The instruction is not allowed to prefetch more than one byte
5367 at a time since either string may end in the first byte and reading past
5368 that may access an invalid page or segment and cause a fault.  The
5369 comparison terminates early if the fetched bytes are different or if
5370 they are equal to zero.  The effect of the instruction is to store a
5371 value in operand 0 whose sign indicates the result of the comparison.
5373 @cindex @code{cmpstr@var{m}} instruction pattern
5374 @item @samp{cmpstr@var{m}}
5375 String compare instruction, without known maximum length.  Operand 0 is the
5376 output; it has mode @var{m}.  The second and third operand are the blocks of
5377 memory to be compared; both are @code{mem:BLK} with an address in mode
5378 @code{Pmode}.
5380 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
5381 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
5382 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
5383 it may provide the value 4 for this operand.
5385 The two memory blocks specified are compared byte by byte in lexicographic
5386 order starting at the beginning of each string.  The instruction is not allowed
5387 to prefetch more than one byte at a time since either string may end in the
5388 first byte and reading past that may access an invalid page or segment and
5389 cause a fault.  The comparison will terminate when the fetched bytes
5390 are different or if they are equal to zero.  The effect of the
5391 instruction is to store a value in operand 0 whose sign indicates the
5392 result of the comparison.
5394 @cindex @code{cmpmem@var{m}} instruction pattern
5395 @item @samp{cmpmem@var{m}}
5396 Block compare instruction, with five operands like the operands
5397 of @samp{cmpstr@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
5398 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
5399 block.  Unlike @samp{cmpstr@var{m}} the instruction can prefetch
5400 any bytes in the two memory blocks.  Also unlike @samp{cmpstr@var{m}}
5401 the comparison will not stop if both bytes are zero.  The effect of
5402 the instruction is to store a value in operand 0 whose sign indicates
5403 the result of the comparison.
5405 @cindex @code{strlen@var{m}} instruction pattern
5406 @item @samp{strlen@var{m}}
5407 Compute the length of a string, with three operands.
5408 Operand 0 is the result (of mode @var{m}), operand 1 is
5409 a @code{mem} referring to the first character of the string,
5410 operand 2 is the character to search for (normally zero),
5411 and operand 3 is a constant describing the known alignment
5412 of the beginning of the string.
5414 @cindex @code{float@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5415 @item @samp{float@var{m}@var{n}2}
5416 Convert signed integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m}) to
5417 floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
5418 @var{n}).
5420 @cindex @code{floatuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5421 @item @samp{floatuns@var{m}@var{n}2}
5422 Convert unsigned integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m})
5423 to floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
5424 @var{n}).
5426 @cindex @code{fix@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5427 @item @samp{fix@var{m}@var{n}2}
5428 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5429 point mode @var{n} as a signed number and store in operand 0 (which
5430 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when
5431 the value of operand 1 is an integer.
5433 If the machine description defines this pattern, it also needs to
5434 define the @code{ftrunc} pattern.
5436 @cindex @code{fixuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5437 @item @samp{fixuns@var{m}@var{n}2}
5438 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5439 point mode @var{n} as an unsigned number and store in operand 0 (which
5440 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when the
5441 value of operand 1 is an integer.
5443 @cindex @code{ftrunc@var{m}2} instruction pattern
5444 @item @samp{ftrunc@var{m}2}
5445 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to an
5446 integer value, still represented in floating point mode @var{m}, and
5447 store it in operand 0 (valid for floating point mode @var{m}).
5449 @cindex @code{fix_trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5450 @item @samp{fix_trunc@var{m}@var{n}2}
5451 Like @samp{fix@var{m}@var{n}2} but works for any floating point value
5452 of mode @var{m} by converting the value to an integer.
5454 @cindex @code{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5455 @item @samp{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2}
5456 Like @samp{fixuns@var{m}@var{n}2} but works for any floating point
5457 value of mode @var{m} by converting the value to an integer.
5459 @cindex @code{trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5460 @item @samp{trunc@var{m}@var{n}2}
5461 Truncate operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
5462 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
5463 point or both floating point.
5465 @cindex @code{extend@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5466 @item @samp{extend@var{m}@var{n}2}
5467 Sign-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
5468 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
5469 point or both floating point.
5471 @cindex @code{zero_extend@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5472 @item @samp{zero_extend@var{m}@var{n}2}
5473 Zero-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
5474 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
5475 point.
5477 @cindex @code{fract@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5478 @item @samp{fract@var{m}@var{n}2}
5479 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
5480 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
5481 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
5482 fixed-point to signed integer, floating-point to fixed-point,
5483 or fixed-point to floating-point.
5484 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
5486 @cindex @code{satfract@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5487 @item @samp{satfract@var{m}@var{n}2}
5488 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
5489 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
5490 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
5491 or floating-point to fixed-point.
5492 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
5493 results to the maximum or the minimum.
5495 @cindex @code{fractuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5496 @item @samp{fractuns@var{m}@var{n}2}
5497 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
5498 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
5499 could be unsigned integer to fixed-point, or
5500 fixed-point to unsigned integer.
5501 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
5503 @cindex @code{satfractuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5504 @item @samp{satfractuns@var{m}@var{n}2}
5505 Convert unsigned integer operand 1 of mode @var{m} to fixed-point mode
5506 @var{n} and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
5507 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
5508 results to the maximum or the minimum.
5510 @cindex @code{extv@var{m}} instruction pattern
5511 @item @samp{extv@var{m}}
5512 Extract a bit-field from register operand 1, sign-extend it, and store
5513 it in operand 0.  Operand 2 specifies the width of the field in bits
5514 and operand 3 the starting bit, which counts from the most significant
5515 bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN} is true and from the least significant bit
5516 otherwise.
5518 Operands 0 and 1 both have mode @var{m}.  Operands 2 and 3 have a
5519 target-specific mode.
5521 @cindex @code{extvmisalign@var{m}} instruction pattern
5522 @item @samp{extvmisalign@var{m}}
5523 Extract a bit-field from memory operand 1, sign extend it, and store
5524 it in operand 0.  Operand 2 specifies the width in bits and operand 3
5525 the starting bit.  The starting bit is always somewhere in the first byte of
5526 operand 1; it counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
5527 is true and from the least significant bit otherwise.
5529 Operand 0 has mode @var{m} while operand 1 has @code{BLK} mode.
5530 Operands 2 and 3 have a target-specific mode.
5532 The instruction must not read beyond the last byte of the bit-field.
5534 @cindex @code{extzv@var{m}} instruction pattern
5535 @item @samp{extzv@var{m}}
5536 Like @samp{extv@var{m}} except that the bit-field value is zero-extended.
5538 @cindex @code{extzvmisalign@var{m}} instruction pattern
5539 @item @samp{extzvmisalign@var{m}}
5540 Like @samp{extvmisalign@var{m}} except that the bit-field value is
5541 zero-extended.
5543 @cindex @code{insv@var{m}} instruction pattern
5544 @item @samp{insv@var{m}}
5545 Insert operand 3 into a bit-field of register operand 0.  Operand 1
5546 specifies the width of the field in bits and operand 2 the starting bit,
5547 which counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
5548 is true and from the least significant bit otherwise.
5550 Operands 0 and 3 both have mode @var{m}.  Operands 1 and 2 have a
5551 target-specific mode.
5553 @cindex @code{insvmisalign@var{m}} instruction pattern
5554 @item @samp{insvmisalign@var{m}}
5555 Insert operand 3 into a bit-field of memory operand 0.  Operand 1
5556 specifies the width of the field in bits and operand 2 the starting bit.
5557 The starting bit is always somewhere in the first byte of operand 0;
5558 it counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
5559 is true and from the least significant bit otherwise.
5561 Operand 3 has mode @var{m} while operand 0 has @code{BLK} mode.
5562 Operands 1 and 2 have a target-specific mode.
5564 The instruction must not read or write beyond the last byte of the bit-field.
5566 @cindex @code{extv} instruction pattern
5567 @item @samp{extv}
5568 Extract a bit-field from operand 1 (a register or memory operand), where
5569 operand 2 specifies the width in bits and operand 3 the starting bit,
5570 and store it in operand 0.  Operand 0 must have mode @code{word_mode}.
5571 Operand 1 may have mode @code{byte_mode} or @code{word_mode}; often
5572 @code{word_mode} is allowed only for registers.  Operands 2 and 3 must
5573 be valid for @code{word_mode}.
5575 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
5576 for operands 2 and 3 and the constant is never zero for operand 2.
5578 The bit-field value is sign-extended to a full word integer
5579 before it is stored in operand 0.
5581 This pattern is deprecated; please use @samp{extv@var{m}} and
5582 @code{extvmisalign@var{m}} instead.
5584 @cindex @code{extzv} instruction pattern
5585 @item @samp{extzv}
5586 Like @samp{extv} except that the bit-field value is zero-extended.
5588 This pattern is deprecated; please use @samp{extzv@var{m}} and
5589 @code{extzvmisalign@var{m}} instead.
5591 @cindex @code{insv} instruction pattern
5592 @item @samp{insv}
5593 Store operand 3 (which must be valid for @code{word_mode}) into a
5594 bit-field in operand 0, where operand 1 specifies the width in bits and
5595 operand 2 the starting bit.  Operand 0 may have mode @code{byte_mode} or
5596 @code{word_mode}; often @code{word_mode} is allowed only for registers.
5597 Operands 1 and 2 must be valid for @code{word_mode}.
5599 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
5600 for operands 1 and 2 and the constant is never zero for operand 1.
5602 This pattern is deprecated; please use @samp{insv@var{m}} and
5603 @code{insvmisalign@var{m}} instead.
5605 @cindex @code{mov@var{mode}cc} instruction pattern
5606 @item @samp{mov@var{mode}cc}
5607 Conditionally move operand 2 or operand 3 into operand 0 according to the
5608 comparison in operand 1.  If the comparison is true, operand 2 is moved
5609 into operand 0, otherwise operand 3 is moved.
5611 The mode of the operands being compared need not be the same as the operands
5612 being moved.  Some machines, sparc64 for example, have instructions that
5613 conditionally move an integer value based on the floating point condition
5614 codes and vice versa.
5616 If the machine does not have conditional move instructions, do not
5617 define these patterns.
5619 @cindex @code{add@var{mode}cc} instruction pattern
5620 @item @samp{add@var{mode}cc}
5621 Similar to @samp{mov@var{mode}cc} but for conditional addition.  Conditionally
5622 move operand 2 or (operands 2 + operand 3) into operand 0 according to the
5623 comparison in operand 1.  If the comparison is false, operand 2 is moved into
5624 operand 0, otherwise (operand 2 + operand 3) is moved.
5626 @cindex @code{cstore@var{mode}4} instruction pattern
5627 @item @samp{cstore@var{mode}4}
5628 Store zero or nonzero in operand 0 according to whether a comparison
5629 is true.  Operand 1 is a comparison operator.  Operand 2 and operand 3
5630 are the first and second operand of the comparison, respectively.
5631 You specify the mode that operand 0 must have when you write the
5632 @code{match_operand} expression.  The compiler automatically sees which
5633 mode you have used and supplies an operand of that mode.
5635 The value stored for a true condition must have 1 as its low bit, or
5636 else must be negative.  Otherwise the instruction is not suitable and
5637 you should omit it from the machine description.  You describe to the
5638 compiler exactly which value is stored by defining the macro
5639 @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}).  If a description cannot be
5640 found that can be used for all the possible comparison operators, you
5641 should pick one and use a @code{define_expand} to map all results
5642 onto the one you chose.
5644 These operations may @code{FAIL}, but should do so only in relatively
5645 uncommon cases; if they would @code{FAIL} for common cases involving
5646 integer comparisons, it is best to restrict the predicates to not
5647 allow these operands.  Likewise if a given comparison operator will
5648 always fail, independent of the operands (for floating-point modes, the
5649 @code{ordered_comparison_operator} predicate is often useful in this case).
5651 If this pattern is omitted, the compiler will generate a conditional
5652 branch---for example, it may copy a constant one to the target and branching
5653 around an assignment of zero to the target---or a libcall.  If the predicate
5654 for operand 1 only rejects some operators, it will also try reordering the
5655 operands and/or inverting the result value (e.g.@: by an exclusive OR).
5656 These possibilities could be cheaper or equivalent to the instructions
5657 used for the @samp{cstore@var{mode}4} pattern followed by those required
5658 to convert a positive result from @code{STORE_FLAG_VALUE} to 1; in this
5659 case, you can and should make operand 1's predicate reject some operators
5660 in the @samp{cstore@var{mode}4} pattern, or remove the pattern altogether
5661 from the machine description.
5663 @cindex @code{cbranch@var{mode}4} instruction pattern
5664 @item @samp{cbranch@var{mode}4}
5665 Conditional branch instruction combined with a compare instruction.
5666 Operand 0 is a comparison operator.  Operand 1 and operand 2 are the
5667 first and second operands of the comparison, respectively.  Operand 3
5668 is a @code{label_ref} that refers to the label to jump to.
5670 @cindex @code{jump} instruction pattern
5671 @item @samp{jump}
5672 A jump inside a function; an unconditional branch.  Operand 0 is the
5673 @code{label_ref} of the label to jump to.  This pattern name is mandatory
5674 on all machines.
5676 @cindex @code{call} instruction pattern
5677 @item @samp{call}
5678 Subroutine call instruction returning no value.  Operand 0 is the
5679 function to call; operand 1 is the number of bytes of arguments pushed
5680 as a @code{const_int}; operand 2 is the number of registers used as
5681 operands.
5683 On most machines, operand 2 is not actually stored into the RTL
5684 pattern.  It is supplied for the sake of some RISC machines which need
5685 to put this information into the assembler code; they can put it in
5686 the RTL instead of operand 1.
5688 Operand 0 should be a @code{mem} RTX whose address is the address of the
5689 function.  Note, however, that this address can be a @code{symbol_ref}
5690 expression even if it would not be a legitimate memory address on the
5691 target machine.  If it is also not a valid argument for a call
5692 instruction, the pattern for this operation should be a
5693 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) that places the
5694 address into a register and uses that register in the call instruction.
5696 @cindex @code{call_value} instruction pattern
5697 @item @samp{call_value}
5698 Subroutine call instruction returning a value.  Operand 0 is the hard
5699 register in which the value is returned.  There are three more
5700 operands, the same as the three operands of the @samp{call}
5701 instruction (but with numbers increased by one).
5703 Subroutines that return @code{BLKmode} objects use the @samp{call}
5704 insn.
5706 @cindex @code{call_pop} instruction pattern
5707 @cindex @code{call_value_pop} instruction pattern
5708 @item @samp{call_pop}, @samp{call_value_pop}
5709 Similar to @samp{call} and @samp{call_value}, except used if defined and
5710 if @code{RETURN_POPS_ARGS} is nonzero.  They should emit a @code{parallel}
5711 that contains both the function call and a @code{set} to indicate the
5712 adjustment made to the frame pointer.
5714 For machines where @code{RETURN_POPS_ARGS} can be nonzero, the use of these
5715 patterns increases the number of functions for which the frame pointer
5716 can be eliminated, if desired.
5718 @cindex @code{untyped_call} instruction pattern
5719 @item @samp{untyped_call}
5720 Subroutine call instruction returning a value of any type.  Operand 0 is
5721 the function to call; operand 1 is a memory location where the result of
5722 calling the function is to be stored; operand 2 is a @code{parallel}
5723 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
5724 the saving of a function return value into the result block.
5726 This instruction pattern should be defined to support
5727 @code{__builtin_apply} on machines where special instructions are needed
5728 to call a subroutine with arbitrary arguments or to save the value
5729 returned.  This instruction pattern is required on machines that have
5730 multiple registers that can hold a return value
5731 (i.e.@: @code{FUNCTION_VALUE_REGNO_P} is true for more than one register).
5733 @cindex @code{return} instruction pattern
5734 @item @samp{return}
5735 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
5736 defined only if a single instruction can do all the work of returning
5737 from a function.
5739 Like the @samp{mov@var{m}} patterns, this pattern is also used after the
5740 RTL generation phase.  In this case it is to support machines where
5741 multiple instructions are usually needed to return from a function, but
5742 some class of functions only requires one instruction to implement a
5743 return.  Normally, the applicable functions are those which do not need
5744 to save any registers or allocate stack space.
5746 It is valid for this pattern to expand to an instruction using
5747 @code{simple_return} if no epilogue is required.
5749 @cindex @code{simple_return} instruction pattern
5750 @item @samp{simple_return}
5751 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
5752 defined only if a single instruction can do all the work of returning
5753 from a function on a path where no epilogue is required.  This pattern
5754 is very similar to the @code{return} instruction pattern, but it is emitted
5755 only by the shrink-wrapping optimization on paths where the function
5756 prologue has not been executed, and a function return should occur without
5757 any of the effects of the epilogue.  Additional uses may be introduced on
5758 paths where both the prologue and the epilogue have executed.
5760 @findex reload_completed
5761 @findex leaf_function_p
5762 For such machines, the condition specified in this pattern should only
5763 be true when @code{reload_completed} is nonzero and the function's
5764 epilogue would only be a single instruction.  For machines with register
5765 windows, the routine @code{leaf_function_p} may be used to determine if
5766 a register window push is required.
5768 Machines that have conditional return instructions should define patterns
5769 such as
5771 @smallexample
5772 (define_insn ""
5773   [(set (pc)
5774         (if_then_else (match_operator
5775                          0 "comparison_operator"
5776                          [(cc0) (const_int 0)])
5777                       (return)
5778                       (pc)))]
5779   "@var{condition}"
5780   "@dots{}")
5781 @end smallexample
5783 where @var{condition} would normally be the same condition specified on the
5784 named @samp{return} pattern.
5786 @cindex @code{untyped_return} instruction pattern
5787 @item @samp{untyped_return}
5788 Untyped subroutine return instruction.  This instruction pattern should
5789 be defined to support @code{__builtin_return} on machines where special
5790 instructions are needed to return a value of any type.
5792 Operand 0 is a memory location where the result of calling a function
5793 with @code{__builtin_apply} is stored; operand 1 is a @code{parallel}
5794 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
5795 the restoring of a function return value from the result block.
5797 @cindex @code{nop} instruction pattern
5798 @item @samp{nop}
5799 No-op instruction.  This instruction pattern name should always be defined
5800 to output a no-op in assembler code.  @code{(const_int 0)} will do as an
5801 RTL pattern.
5803 @cindex @code{indirect_jump} instruction pattern
5804 @item @samp{indirect_jump}
5805 An instruction to jump to an address which is operand zero.
5806 This pattern name is mandatory on all machines.
5808 @cindex @code{casesi} instruction pattern
5809 @item @samp{casesi}
5810 Instruction to jump through a dispatch table, including bounds checking.
5811 This instruction takes five operands:
5813 @enumerate
5814 @item
5815 The index to dispatch on, which has mode @code{SImode}.
5817 @item
5818 The lower bound for indices in the table, an integer constant.
5820 @item
5821 The total range of indices in the table---the largest index
5822 minus the smallest one (both inclusive).
5824 @item
5825 A label that precedes the table itself.
5827 @item
5828 A label to jump to if the index has a value outside the bounds.
5829 @end enumerate
5831 The table is an @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} inside of a
5832 @code{jump_table_data}.  The number of elements in the table is one plus the
5833 difference between the upper bound and the lower bound.
5835 @cindex @code{tablejump} instruction pattern
5836 @item @samp{tablejump}
5837 Instruction to jump to a variable address.  This is a low-level
5838 capability which can be used to implement a dispatch table when there
5839 is no @samp{casesi} pattern.
5841 This pattern requires two operands: the address or offset, and a label
5842 which should immediately precede the jump table.  If the macro
5843 @code{CASE_VECTOR_PC_RELATIVE} evaluates to a nonzero value then the first
5844 operand is an offset which counts from the address of the table; otherwise,
5845 it is an absolute address to jump to.  In either case, the first operand has
5846 mode @code{Pmode}.
5848 The @samp{tablejump} insn is always the last insn before the jump
5849 table it uses.  Its assembler code normally has no need to use the
5850 second operand, but you should incorporate it in the RTL pattern so
5851 that the jump optimizer will not delete the table as unreachable code.
5854 @cindex @code{decrement_and_branch_until_zero} instruction pattern
5855 @item @samp{decrement_and_branch_until_zero}
5856 Conditional branch instruction that decrements a register and
5857 jumps if the register is nonzero.  Operand 0 is the register to
5858 decrement and test; operand 1 is the label to jump to if the
5859 register is nonzero.  @xref{Looping Patterns}.
5861 This optional instruction pattern is only used by the combiner,
5862 typically for loops reversed by the loop optimizer when strength
5863 reduction is enabled.
5865 @cindex @code{doloop_end} instruction pattern
5866 @item @samp{doloop_end}
5867 Conditional branch instruction that decrements a register and
5868 jumps if the register is nonzero.  Operand 0 is the register to
5869 decrement and test; operand 1 is the label to jump to if the
5870 register is nonzero.
5871 @xref{Looping Patterns}.
5873 This optional instruction pattern should be defined for machines with
5874 low-overhead looping instructions as the loop optimizer will try to
5875 modify suitable loops to utilize it.  The target hook
5876 @code{TARGET_CAN_USE_DOLOOP_P} controls the conditions under which
5877 low-overhead loops can be used.
5879 @cindex @code{doloop_begin} instruction pattern
5880 @item @samp{doloop_begin}
5881 Companion instruction to @code{doloop_end} required for machines that
5882 need to perform some initialization, such as loading a special counter
5883 register.  Operand 1 is the associated @code{doloop_end} pattern and
5884 operand 0 is the register that it decrements.
5886 If initialization insns do not always need to be emitted, use a
5887 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) and make it fail.
5889 @cindex @code{canonicalize_funcptr_for_compare} instruction pattern
5890 @item @samp{canonicalize_funcptr_for_compare}
5891 Canonicalize the function pointer in operand 1 and store the result
5892 into operand 0.
5894 Operand 0 is always a @code{reg} and has mode @code{Pmode}; operand 1
5895 may be a @code{reg}, @code{mem}, @code{symbol_ref}, @code{const_int}, etc
5896 and also has mode @code{Pmode}.
5898 Canonicalization of a function pointer usually involves computing
5899 the address of the function which would be called if the function
5900 pointer were used in an indirect call.
5902 Only define this pattern if function pointers on the target machine
5903 can have different values but still call the same function when
5904 used in an indirect call.
5906 @cindex @code{save_stack_block} instruction pattern
5907 @cindex @code{save_stack_function} instruction pattern
5908 @cindex @code{save_stack_nonlocal} instruction pattern
5909 @cindex @code{restore_stack_block} instruction pattern
5910 @cindex @code{restore_stack_function} instruction pattern
5911 @cindex @code{restore_stack_nonlocal} instruction pattern
5912 @item @samp{save_stack_block}
5913 @itemx @samp{save_stack_function}
5914 @itemx @samp{save_stack_nonlocal}
5915 @itemx @samp{restore_stack_block}
5916 @itemx @samp{restore_stack_function}
5917 @itemx @samp{restore_stack_nonlocal}
5918 Most machines save and restore the stack pointer by copying it to or
5919 from an object of mode @code{Pmode}.  Do not define these patterns on
5920 such machines.
5922 Some machines require special handling for stack pointer saves and
5923 restores.  On those machines, define the patterns corresponding to the
5924 non-standard cases by using a @code{define_expand} (@pxref{Expander
5925 Definitions}) that produces the required insns.  The three types of
5926 saves and restores are:
5928 @enumerate
5929 @item
5930 @samp{save_stack_block} saves the stack pointer at the start of a block
5931 that allocates a variable-sized object, and @samp{restore_stack_block}
5932 restores the stack pointer when the block is exited.
5934 @item
5935 @samp{save_stack_function} and @samp{restore_stack_function} do a
5936 similar job for the outermost block of a function and are used when the
5937 function allocates variable-sized objects or calls @code{alloca}.  Only
5938 the epilogue uses the restored stack pointer, allowing a simpler save or
5939 restore sequence on some machines.
5941 @item
5942 @samp{save_stack_nonlocal} is used in functions that contain labels
5943 branched to by nested functions.  It saves the stack pointer in such a
5944 way that the inner function can use @samp{restore_stack_nonlocal} to
5945 restore the stack pointer.  The compiler generates code to restore the
5946 frame and argument pointer registers, but some machines require saving
5947 and restoring additional data such as register window information or
5948 stack backchains.  Place insns in these patterns to save and restore any
5949 such required data.
5950 @end enumerate
5952 When saving the stack pointer, operand 0 is the save area and operand 1
5953 is the stack pointer.  The mode used to allocate the save area defaults
5954 to @code{Pmode} but you can override that choice by defining the
5955 @code{STACK_SAVEAREA_MODE} macro (@pxref{Storage Layout}).  You must
5956 specify an integral mode, or @code{VOIDmode} if no save area is needed
5957 for a particular type of save (either because no save is needed or
5958 because a machine-specific save area can be used).  Operand 0 is the
5959 stack pointer and operand 1 is the save area for restore operations.  If
5960 @samp{save_stack_block} is defined, operand 0 must not be
5961 @code{VOIDmode} since these saves can be arbitrarily nested.
5963 A save area is a @code{mem} that is at a constant offset from
5964 @code{virtual_stack_vars_rtx} when the stack pointer is saved for use by
5965 nonlocal gotos and a @code{reg} in the other two cases.
5967 @cindex @code{allocate_stack} instruction pattern
5968 @item @samp{allocate_stack}
5969 Subtract (or add if @code{STACK_GROWS_DOWNWARD} is undefined) operand 1 from
5970 the stack pointer to create space for dynamically allocated data.
5972 Store the resultant pointer to this space into operand 0.  If you
5973 are allocating space from the main stack, do this by emitting a
5974 move insn to copy @code{virtual_stack_dynamic_rtx} to operand 0.
5975 If you are allocating the space elsewhere, generate code to copy the
5976 location of the space to operand 0.  In the latter case, you must
5977 ensure this space gets freed when the corresponding space on the main
5978 stack is free.
5980 Do not define this pattern if all that must be done is the subtraction.
5981 Some machines require other operations such as stack probes or
5982 maintaining the back chain.  Define this pattern to emit those
5983 operations in addition to updating the stack pointer.
5985 @cindex @code{check_stack} instruction pattern
5986 @item @samp{check_stack}
5987 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) cannot be done on your system by
5988 probing the stack, define this pattern to perform the needed check and signal
5989 an error if the stack has overflowed.  The single operand is the address in
5990 the stack farthest from the current stack pointer that you need to validate.
5991 Normally, on platforms where this pattern is needed, you would obtain the
5992 stack limit from a global or thread-specific variable or register.
5994 @cindex @code{probe_stack_address} instruction pattern
5995 @item @samp{probe_stack_address}
5996 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) can be done on your system by
5997 probing the stack but without the need to actually access it, define this
5998 pattern and signal an error if the stack has overflowed.  The single operand
5999 is the memory address in the stack that needs to be probed.
6001 @cindex @code{probe_stack} instruction pattern
6002 @item @samp{probe_stack}
6003 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) can be done on your system by
6004 probing the stack but doing it with a ``store zero'' instruction is not valid
6005 or optimal, define this pattern to do the probing differently and signal an
6006 error if the stack has overflowed.  The single operand is the memory reference
6007 in the stack that needs to be probed.
6009 @cindex @code{nonlocal_goto} instruction pattern
6010 @item @samp{nonlocal_goto}
6011 Emit code to generate a non-local goto, e.g., a jump from one function
6012 to a label in an outer function.  This pattern has four arguments,
6013 each representing a value to be used in the jump.  The first
6014 argument is to be loaded into the frame pointer, the second is
6015 the address to branch to (code to dispatch to the actual label),
6016 the third is the address of a location where the stack is saved,
6017 and the last is the address of the label, to be placed in the
6018 location for the incoming static chain.
6020 On most machines you need not define this pattern, since GCC will
6021 already generate the correct code, which is to load the frame pointer
6022 and static chain, restore the stack (using the
6023 @samp{restore_stack_nonlocal} pattern, if defined), and jump indirectly
6024 to the dispatcher.  You need only define this pattern if this code will
6025 not work on your machine.
6027 @cindex @code{nonlocal_goto_receiver} instruction pattern
6028 @item @samp{nonlocal_goto_receiver}
6029 This pattern, if defined, contains code needed at the target of a
6030 nonlocal goto after the code already generated by GCC@.  You will not
6031 normally need to define this pattern.  A typical reason why you might
6032 need this pattern is if some value, such as a pointer to a global table,
6033 must be restored when the frame pointer is restored.  Note that a nonlocal
6034 goto only occurs within a unit-of-translation, so a global table pointer
6035 that is shared by all functions of a given module need not be restored.
6036 There are no arguments.
6038 @cindex @code{exception_receiver} instruction pattern
6039 @item @samp{exception_receiver}
6040 This pattern, if defined, contains code needed at the site of an
6041 exception handler that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
6042 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
6043 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
6044 table, must be restored after control flow is branched to the handler of
6045 an exception.  There are no arguments.
6047 @cindex @code{builtin_setjmp_setup} instruction pattern
6048 @item @samp{builtin_setjmp_setup}
6049 This pattern, if defined, contains additional code needed to initialize
6050 the @code{jmp_buf}.  You will not normally need to define this pattern.
6051 A typical reason why you might need this pattern is if some value, such
6052 as a pointer to a global table, must be restored.  Though it is
6053 preferred that the pointer value be recalculated if possible (given the
6054 address of a label for instance).  The single argument is a pointer to
6055 the @code{jmp_buf}.  Note that the buffer is five words long and that
6056 the first three are normally used by the generic mechanism.
6058 @cindex @code{builtin_setjmp_receiver} instruction pattern
6059 @item @samp{builtin_setjmp_receiver}
6060 This pattern, if defined, contains code needed at the site of a
6061 built-in setjmp that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
6062 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
6063 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
6064 table, must be restored.  It takes one argument, which is the label
6065 to which builtin_longjmp transferred control; this pattern may be emitted
6066 at a small offset from that label.
6068 @cindex @code{builtin_longjmp} instruction pattern
6069 @item @samp{builtin_longjmp}
6070 This pattern, if defined, performs the entire action of the longjmp.
6071 You will not normally need to define this pattern unless you also define
6072 @code{builtin_setjmp_setup}.  The single argument is a pointer to the
6073 @code{jmp_buf}.
6075 @cindex @code{eh_return} instruction pattern
6076 @item @samp{eh_return}
6077 This pattern, if defined, affects the way @code{__builtin_eh_return},
6078 and thence the call frame exception handling library routines, are
6079 built.  It is intended to handle non-trivial actions needed along
6080 the abnormal return path.
6082 The address of the exception handler to which the function should return
6083 is passed as operand to this pattern.  It will normally need to copied by
6084 the pattern to some special register or memory location.
6085 If the pattern needs to determine the location of the target call
6086 frame in order to do so, it may use @code{EH_RETURN_STACKADJ_RTX},
6087 if defined; it will have already been assigned.
6089 If this pattern is not defined, the default action will be to simply
6090 copy the return address to @code{EH_RETURN_HANDLER_RTX}.  Either
6091 that macro or this pattern needs to be defined if call frame exception
6092 handling is to be used.
6094 @cindex @code{prologue} instruction pattern
6095 @anchor{prologue instruction pattern}
6096 @item @samp{prologue}
6097 This pattern, if defined, emits RTL for entry to a function.  The function
6098 entry is responsible for setting up the stack frame, initializing the frame
6099 pointer register, saving callee saved registers, etc.
6101 Using a prologue pattern is generally preferred over defining
6102 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_PROLOGUE} to emit assembly code for the prologue.
6104 The @code{prologue} pattern is particularly useful for targets which perform
6105 instruction scheduling.
6107 @cindex @code{window_save} instruction pattern
6108 @anchor{window_save instruction pattern}
6109 @item @samp{window_save}
6110 This pattern, if defined, emits RTL for a register window save.  It should
6111 be defined if the target machine has register windows but the window events
6112 are decoupled from calls to subroutines.  The canonical example is the SPARC
6113 architecture.
6115 @cindex @code{epilogue} instruction pattern
6116 @anchor{epilogue instruction pattern}
6117 @item @samp{epilogue}
6118 This pattern emits RTL for exit from a function.  The function
6119 exit is responsible for deallocating the stack frame, restoring callee saved
6120 registers and emitting the return instruction.
6122 Using an epilogue pattern is generally preferred over defining
6123 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_EPILOGUE} to emit assembly code for the epilogue.
6125 The @code{epilogue} pattern is particularly useful for targets which perform
6126 instruction scheduling or which have delay slots for their return instruction.
6128 @cindex @code{sibcall_epilogue} instruction pattern
6129 @item @samp{sibcall_epilogue}
6130 This pattern, if defined, emits RTL for exit from a function without the final
6131 branch back to the calling function.  This pattern will be emitted before any
6132 sibling call (aka tail call) sites.
6134 The @code{sibcall_epilogue} pattern must not clobber any arguments used for
6135 parameter passing or any stack slots for arguments passed to the current
6136 function.
6138 @cindex @code{trap} instruction pattern
6139 @item @samp{trap}
6140 This pattern, if defined, signals an error, typically by causing some
6141 kind of signal to be raised.  Among other places, it is used by the Java
6142 front end to signal `invalid array index' exceptions.
6144 @cindex @code{ctrap@var{MM}4} instruction pattern
6145 @item @samp{ctrap@var{MM}4}
6146 Conditional trap instruction.  Operand 0 is a piece of RTL which
6147 performs a comparison, and operands 1 and 2 are the arms of the
6148 comparison.  Operand 3 is the trap code, an integer.
6150 A typical @code{ctrap} pattern looks like
6152 @smallexample
6153 (define_insn "ctrapsi4"
6154   [(trap_if (match_operator 0 "trap_operator"
6155              [(match_operand 1 "register_operand")
6156               (match_operand 2 "immediate_operand")])
6157             (match_operand 3 "const_int_operand" "i"))]
6158   ""
6159   "@dots{}")
6160 @end smallexample
6162 @cindex @code{prefetch} instruction pattern
6163 @item @samp{prefetch}
6165 This pattern, if defined, emits code for a non-faulting data prefetch
6166 instruction.  Operand 0 is the address of the memory to prefetch.  Operand 1
6167 is a constant 1 if the prefetch is preparing for a write to the memory
6168 address, or a constant 0 otherwise.  Operand 2 is the expected degree of
6169 temporal locality of the data and is a value between 0 and 3, inclusive; 0
6170 means that the data has no temporal locality, so it need not be left in the
6171 cache after the access; 3 means that the data has a high degree of temporal
6172 locality and should be left in all levels of cache possible;  1 and 2 mean,
6173 respectively, a low or moderate degree of temporal locality.
6175 Targets that do not support write prefetches or locality hints can ignore
6176 the values of operands 1 and 2.
6178 @cindex @code{blockage} instruction pattern
6179 @item @samp{blockage}
6181 This pattern defines a pseudo insn that prevents the instruction
6182 scheduler and other passes from moving instructions and using register
6183 equivalences across the boundary defined by the blockage insn.
6184 This needs to be an UNSPEC_VOLATILE pattern or a volatile ASM.
6186 @cindex @code{memory_barrier} instruction pattern
6187 @item @samp{memory_barrier}
6189 If the target memory model is not fully synchronous, then this pattern
6190 should be defined to an instruction that orders both loads and stores
6191 before the instruction with respect to loads and stores after the instruction.
6192 This pattern has no operands.
6194 @cindex @code{sync_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
6195 @item @samp{sync_compare_and_swap@var{mode}}
6197 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
6198 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
6199 performed.  Operand 2 is the ``old'' value to be compared against the
6200 current contents of the memory location.  Operand 3 is the ``new'' value
6201 to store in the memory if the compare succeeds.  Operand 0 is the result
6202 of the operation; it should contain the contents of the memory
6203 before the operation.  If the compare succeeds, this should obviously be
6204 a copy of operand 2.
6206 This pattern must show that both operand 0 and operand 1 are modified.
6208 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
6209 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
6210 operation and all memory operations after the atomic operation occur
6211 after the atomic operation.
6213 For targets where the success or failure of the compare-and-swap
6214 operation is available via the status flags, it is possible to
6215 avoid a separate compare operation and issue the subsequent
6216 branch or store-flag operation immediately after the compare-and-swap.
6217 To this end, GCC will look for a @code{MODE_CC} set in the
6218 output of @code{sync_compare_and_swap@var{mode}}; if the machine
6219 description includes such a set, the target should also define special
6220 @code{cbranchcc4} and/or @code{cstorecc4} instructions.  GCC will then
6221 be able to take the destination of the @code{MODE_CC} set and pass it
6222 to the @code{cbranchcc4} or @code{cstorecc4} pattern as the first
6223 operand of the comparison (the second will be @code{(const_int 0)}).
6225 For targets where the operating system may provide support for this
6226 operation via library calls, the @code{sync_compare_and_swap_optab}
6227 may be initialized to a function with the same interface as the
6228 @code{__sync_val_compare_and_swap_@var{n}} built-in.  If the entire
6229 set of @var{__sync} builtins are supported via library calls, the
6230 target can initialize all of the optabs at once with
6231 @code{init_sync_libfuncs}.
6232 For the purposes of C++11 @code{std::atomic::is_lock_free}, it is
6233 assumed that these library calls do @emph{not} use any kind of
6234 interruptable locking.
6236 @cindex @code{sync_add@var{mode}} instruction pattern
6237 @cindex @code{sync_sub@var{mode}} instruction pattern
6238 @cindex @code{sync_ior@var{mode}} instruction pattern
6239 @cindex @code{sync_and@var{mode}} instruction pattern
6240 @cindex @code{sync_xor@var{mode}} instruction pattern
6241 @cindex @code{sync_nand@var{mode}} instruction pattern
6242 @item @samp{sync_add@var{mode}}, @samp{sync_sub@var{mode}}
6243 @itemx @samp{sync_ior@var{mode}}, @samp{sync_and@var{mode}}
6244 @itemx @samp{sync_xor@var{mode}}, @samp{sync_nand@var{mode}}
6246 These patterns emit code for an atomic operation on memory.
6247 Operand 0 is the memory on which the atomic operation is performed.
6248 Operand 1 is the second operand to the binary operator.
6250 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
6251 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
6252 operation and all memory operations after the atomic operation occur
6253 after the atomic operation.
6255 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
6256 from a compare-and-swap operation, if defined.
6258 @cindex @code{sync_old_add@var{mode}} instruction pattern
6259 @cindex @code{sync_old_sub@var{mode}} instruction pattern
6260 @cindex @code{sync_old_ior@var{mode}} instruction pattern
6261 @cindex @code{sync_old_and@var{mode}} instruction pattern
6262 @cindex @code{sync_old_xor@var{mode}} instruction pattern
6263 @cindex @code{sync_old_nand@var{mode}} instruction pattern
6264 @item @samp{sync_old_add@var{mode}}, @samp{sync_old_sub@var{mode}}
6265 @itemx @samp{sync_old_ior@var{mode}}, @samp{sync_old_and@var{mode}}
6266 @itemx @samp{sync_old_xor@var{mode}}, @samp{sync_old_nand@var{mode}}
6268 These patterns emit code for an atomic operation on memory,
6269 and return the value that the memory contained before the operation.
6270 Operand 0 is the result value, operand 1 is the memory on which the
6271 atomic operation is performed, and operand 2 is the second operand
6272 to the binary operator.
6274 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
6275 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
6276 operation and all memory operations after the atomic operation occur
6277 after the atomic operation.
6279 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
6280 from a compare-and-swap operation, if defined.
6282 @cindex @code{sync_new_add@var{mode}} instruction pattern
6283 @cindex @code{sync_new_sub@var{mode}} instruction pattern
6284 @cindex @code{sync_new_ior@var{mode}} instruction pattern
6285 @cindex @code{sync_new_and@var{mode}} instruction pattern
6286 @cindex @code{sync_new_xor@var{mode}} instruction pattern
6287 @cindex @code{sync_new_nand@var{mode}} instruction pattern
6288 @item @samp{sync_new_add@var{mode}}, @samp{sync_new_sub@var{mode}}
6289 @itemx @samp{sync_new_ior@var{mode}}, @samp{sync_new_and@var{mode}}
6290 @itemx @samp{sync_new_xor@var{mode}}, @samp{sync_new_nand@var{mode}}
6292 These patterns are like their @code{sync_old_@var{op}} counterparts,
6293 except that they return the value that exists in the memory location
6294 after the operation, rather than before the operation.
6296 @cindex @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}} instruction pattern
6297 @item @samp{sync_lock_test_and_set@var{mode}}
6299 This pattern takes two forms, based on the capabilities of the target.
6300 In either case, operand 0 is the result of the operand, operand 1 is
6301 the memory on which the atomic operation is performed, and operand 2
6302 is the value to set in the lock.
6304 In the ideal case, this operation is an atomic exchange operation, in
6305 which the previous value in memory operand is copied into the result
6306 operand, and the value operand is stored in the memory operand.
6308 For less capable targets, any value operand that is not the constant 1
6309 should be rejected with @code{FAIL}.  In this case the target may use
6310 an atomic test-and-set bit operation.  The result operand should contain
6311 1 if the bit was previously set and 0 if the bit was previously clear.
6312 The true contents of the memory operand are implementation defined.
6314 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
6315 pattern as a whole acts as an acquire barrier, that is all memory
6316 operations after the pattern do not occur until the lock is acquired.
6318 If this pattern is not defined, the operation will be constructed from
6319 a compare-and-swap operation, if defined.
6321 @cindex @code{sync_lock_release@var{mode}} instruction pattern
6322 @item @samp{sync_lock_release@var{mode}}
6324 This pattern, if defined, releases a lock set by
6325 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}.  Operand 0 is the memory
6326 that contains the lock; operand 1 is the value to store in the lock.
6328 If the target doesn't implement full semantics for
6329 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}, any value operand which is not
6330 the constant 0 should be rejected with @code{FAIL}, and the true contents
6331 of the memory operand are implementation defined.
6333 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
6334 pattern as a whole acts as a release barrier, that is the lock is
6335 released only after all previous memory operations have completed.
6337 If this pattern is not defined, then a @code{memory_barrier} pattern
6338 will be emitted, followed by a store of the value to the memory operand.
6340 @cindex @code{atomic_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
6341 @item @samp{atomic_compare_and_swap@var{mode}} 
6342 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
6343 operation with memory model semantics.  Operand 2 is the memory on which
6344 the atomic operation is performed.  Operand 0 is an output operand which
6345 is set to true or false based on whether the operation succeeded.  Operand
6346 1 is an output operand which is set to the contents of the memory before
6347 the operation was attempted.  Operand 3 is the value that is expected to
6348 be in memory.  Operand 4 is the value to put in memory if the expected
6349 value is found there.  Operand 5 is set to 1 if this compare and swap is to
6350 be treated as a weak operation.  Operand 6 is the memory model to be used
6351 if the operation is a success.  Operand 7 is the memory model to be used
6352 if the operation fails.
6354 If memory referred to in operand 2 contains the value in operand 3, then
6355 operand 4 is stored in memory pointed to by operand 2 and fencing based on
6356 the memory model in operand 6 is issued.  
6358 If memory referred to in operand 2 does not contain the value in operand 3,
6359 then fencing based on the memory model in operand 7 is issued.
6361 If a target does not support weak compare-and-swap operations, or the port
6362 elects not to implement weak operations, the argument in operand 5 can be
6363 ignored.  Note a strong implementation must be provided.
6365 If this pattern is not provided, the @code{__atomic_compare_exchange}
6366 built-in functions will utilize the legacy @code{sync_compare_and_swap}
6367 pattern with an @code{__ATOMIC_SEQ_CST} memory model.
6369 @cindex @code{atomic_load@var{mode}} instruction pattern
6370 @item @samp{atomic_load@var{mode}}
6371 This pattern implements an atomic load operation with memory model
6372 semantics.  Operand 1 is the memory address being loaded from.  Operand 0
6373 is the result of the load.  Operand 2 is the memory model to be used for
6374 the load operation.
6376 If not present, the @code{__atomic_load} built-in function will either
6377 resort to a normal load with memory barriers, or a compare-and-swap
6378 operation if a normal load would not be atomic.
6380 @cindex @code{atomic_store@var{mode}} instruction pattern
6381 @item @samp{atomic_store@var{mode}}
6382 This pattern implements an atomic store operation with memory model
6383 semantics.  Operand 0 is the memory address being stored to.  Operand 1
6384 is the value to be written.  Operand 2 is the memory model to be used for
6385 the operation.
6387 If not present, the @code{__atomic_store} built-in function will attempt to
6388 perform a normal store and surround it with any required memory fences.  If
6389 the store would not be atomic, then an @code{__atomic_exchange} is
6390 attempted with the result being ignored.
6392 @cindex @code{atomic_exchange@var{mode}} instruction pattern
6393 @item @samp{atomic_exchange@var{mode}}
6394 This pattern implements an atomic exchange operation with memory model
6395 semantics.  Operand 1 is the memory location the operation is performed on.
6396 Operand 0 is an output operand which is set to the original value contained
6397 in the memory pointed to by operand 1.  Operand 2 is the value to be
6398 stored.  Operand 3 is the memory model to be used.
6400 If this pattern is not present, the built-in function
6401 @code{__atomic_exchange} will attempt to preform the operation with a
6402 compare and swap loop.
6404 @cindex @code{atomic_add@var{mode}} instruction pattern
6405 @cindex @code{atomic_sub@var{mode}} instruction pattern
6406 @cindex @code{atomic_or@var{mode}} instruction pattern
6407 @cindex @code{atomic_and@var{mode}} instruction pattern
6408 @cindex @code{atomic_xor@var{mode}} instruction pattern
6409 @cindex @code{atomic_nand@var{mode}} instruction pattern
6410 @item @samp{atomic_add@var{mode}}, @samp{atomic_sub@var{mode}}
6411 @itemx @samp{atomic_or@var{mode}}, @samp{atomic_and@var{mode}}
6412 @itemx @samp{atomic_xor@var{mode}}, @samp{atomic_nand@var{mode}}
6414 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
6415 model semantics. Operand 0 is the memory on which the atomic operation is
6416 performed.  Operand 1 is the second operand to the binary operator.
6417 Operand 2 is the memory model to be used by the operation.
6419 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
6420 @code{sync} patterns, or equivalent patterns which return a result.  If
6421 none of these are available a compare-and-swap loop will be used.
6423 @cindex @code{atomic_fetch_add@var{mode}} instruction pattern
6424 @cindex @code{atomic_fetch_sub@var{mode}} instruction pattern
6425 @cindex @code{atomic_fetch_or@var{mode}} instruction pattern
6426 @cindex @code{atomic_fetch_and@var{mode}} instruction pattern
6427 @cindex @code{atomic_fetch_xor@var{mode}} instruction pattern
6428 @cindex @code{atomic_fetch_nand@var{mode}} instruction pattern
6429 @item @samp{atomic_fetch_add@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_sub@var{mode}}
6430 @itemx @samp{atomic_fetch_or@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_and@var{mode}}
6431 @itemx @samp{atomic_fetch_xor@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_nand@var{mode}}
6433 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
6434 model semantics, and return the original value. Operand 0 is an output 
6435 operand which contains the value of the memory location before the 
6436 operation was performed.  Operand 1 is the memory on which the atomic 
6437 operation is performed.  Operand 2 is the second operand to the binary
6438 operator.  Operand 3 is the memory model to be used by the operation.
6440 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
6441 @code{sync} patterns.  If none of these are available a compare-and-swap
6442 loop will be used.
6444 @cindex @code{atomic_add_fetch@var{mode}} instruction pattern
6445 @cindex @code{atomic_sub_fetch@var{mode}} instruction pattern
6446 @cindex @code{atomic_or_fetch@var{mode}} instruction pattern
6447 @cindex @code{atomic_and_fetch@var{mode}} instruction pattern
6448 @cindex @code{atomic_xor_fetch@var{mode}} instruction pattern
6449 @cindex @code{atomic_nand_fetch@var{mode}} instruction pattern
6450 @item @samp{atomic_add_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_sub_fetch@var{mode}}
6451 @itemx @samp{atomic_or_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_and_fetch@var{mode}}
6452 @itemx @samp{atomic_xor_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_nand_fetch@var{mode}}
6454 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
6455 model semantics and return the result after the operation is performed.
6456 Operand 0 is an output operand which contains the value after the
6457 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
6458 performed.  Operand 2 is the second operand to the binary operator.
6459 Operand 3 is the memory model to be used by the operation.
6461 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
6462 @code{sync} patterns, or equivalent patterns which return the result before
6463 the operation followed by the arithmetic operation required to produce the
6464 result.  If none of these are available a compare-and-swap loop will be
6465 used.
6467 @cindex @code{atomic_test_and_set} instruction pattern
6468 @item @samp{atomic_test_and_set}
6470 This pattern emits code for @code{__builtin_atomic_test_and_set}.
6471 Operand 0 is an output operand which is set to true if the previous
6472 previous contents of the byte was "set", and false otherwise.  Operand 1
6473 is the @code{QImode} memory to be modified.  Operand 2 is the memory
6474 model to be used.
6476 The specific value that defines "set" is implementation defined, and
6477 is normally based on what is performed by the native atomic test and set
6478 instruction.
6480 @cindex @code{mem_thread_fence@var{mode}} instruction pattern
6481 @item @samp{mem_thread_fence@var{mode}}
6482 This pattern emits code required to implement a thread fence with
6483 memory model semantics.  Operand 0 is the memory model to be used.
6485 If this pattern is not specified, all memory models except
6486 @code{__ATOMIC_RELAXED} will result in issuing a @code{sync_synchronize}
6487 barrier pattern.
6489 @cindex @code{mem_signal_fence@var{mode}} instruction pattern
6490 @item @samp{mem_signal_fence@var{mode}}
6491 This pattern emits code required to implement a signal fence with
6492 memory model semantics.  Operand 0 is the memory model to be used.
6494 This pattern should impact the compiler optimizers the same way that
6495 mem_signal_fence does, but it does not need to issue any barrier
6496 instructions.
6498 If this pattern is not specified, all memory models except
6499 @code{__ATOMIC_RELAXED} will result in issuing a @code{sync_synchronize}
6500 barrier pattern.
6502 @cindex @code{get_thread_pointer@var{mode}} instruction pattern
6503 @cindex @code{set_thread_pointer@var{mode}} instruction pattern
6504 @item @samp{get_thread_pointer@var{mode}}
6505 @itemx @samp{set_thread_pointer@var{mode}}
6506 These patterns emit code that reads/sets the TLS thread pointer. Currently,
6507 these are only needed if the target needs to support the
6508 @code{__builtin_thread_pointer} and @code{__builtin_set_thread_pointer}
6509 builtins.
6511 The get/set patterns have a single output/input operand respectively,
6512 with @var{mode} intended to be @code{Pmode}.
6514 @cindex @code{stack_protect_set} instruction pattern
6515 @item @samp{stack_protect_set}
6517 This pattern, if defined, moves a @code{ptr_mode} value from the memory
6518 in operand 1 to the memory in operand 0 without leaving the value in
6519 a register afterward.  This is to avoid leaking the value some place
6520 that an attacker might use to rewrite the stack guard slot after
6521 having clobbered it.
6523 If this pattern is not defined, then a plain move pattern is generated.
6525 @cindex @code{stack_protect_test} instruction pattern
6526 @item @samp{stack_protect_test}
6528 This pattern, if defined, compares a @code{ptr_mode} value from the
6529 memory in operand 1 with the memory in operand 0 without leaving the
6530 value in a register afterward and branches to operand 2 if the values
6531 were equal.
6533 If this pattern is not defined, then a plain compare pattern and
6534 conditional branch pattern is used.
6536 @cindex @code{clear_cache} instruction pattern
6537 @item @samp{clear_cache}
6539 This pattern, if defined, flushes the instruction cache for a region of
6540 memory.  The region is bounded to by the Pmode pointers in operand 0
6541 inclusive and operand 1 exclusive.
6543 If this pattern is not defined, a call to the library function
6544 @code{__clear_cache} is used.
6546 @end table
6548 @end ifset
6549 @c Each of the following nodes are wrapped in separate
6550 @c "@ifset INTERNALS" to work around memory limits for the default
6551 @c configuration in older tetex distributions.  Known to not work:
6552 @c tetex-1.0.7, known to work: tetex-2.0.2.
6553 @ifset INTERNALS
6554 @node Pattern Ordering
6555 @section When the Order of Patterns Matters
6556 @cindex Pattern Ordering
6557 @cindex Ordering of Patterns
6559 Sometimes an insn can match more than one instruction pattern.  Then the
6560 pattern that appears first in the machine description is the one used.
6561 Therefore, more specific patterns (patterns that will match fewer things)
6562 and faster instructions (those that will produce better code when they
6563 do match) should usually go first in the description.
6565 In some cases the effect of ordering the patterns can be used to hide
6566 a pattern when it is not valid.  For example, the 68000 has an
6567 instruction for converting a fullword to floating point and another
6568 for converting a byte to floating point.  An instruction converting
6569 an integer to floating point could match either one.  We put the
6570 pattern to convert the fullword first to make sure that one will
6571 be used rather than the other.  (Otherwise a large integer might
6572 be generated as a single-byte immediate quantity, which would not work.)
6573 Instead of using this pattern ordering it would be possible to make the
6574 pattern for convert-a-byte smart enough to deal properly with any
6575 constant value.
6577 @end ifset
6578 @ifset INTERNALS
6579 @node Dependent Patterns
6580 @section Interdependence of Patterns
6581 @cindex Dependent Patterns
6582 @cindex Interdependence of Patterns
6584 In some cases machines support instructions identical except for the
6585 machine mode of one or more operands.  For example, there may be
6586 ``sign-extend halfword'' and ``sign-extend byte'' instructions whose
6587 patterns are
6589 @smallexample
6590 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
6591      (extend:SI (match_operand:HI 1 @dots{})))
6593 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
6594      (extend:SI (match_operand:QI 1 @dots{})))
6595 @end smallexample
6597 @noindent
6598 Constant integers do not specify a machine mode, so an instruction to
6599 extend a constant value could match either pattern.  The pattern it
6600 actually will match is the one that appears first in the file.  For correct
6601 results, this must be the one for the widest possible mode (@code{HImode},
6602 here).  If the pattern matches the @code{QImode} instruction, the results
6603 will be incorrect if the constant value does not actually fit that mode.
6605 Such instructions to extend constants are rarely generated because they are
6606 optimized away, but they do occasionally happen in nonoptimized
6607 compilations.
6609 If a constraint in a pattern allows a constant, the reload pass may
6610 replace a register with a constant permitted by the constraint in some
6611 cases.  Similarly for memory references.  Because of this substitution,
6612 you should not provide separate patterns for increment and decrement
6613 instructions.  Instead, they should be generated from the same pattern
6614 that supports register-register add insns by examining the operands and
6615 generating the appropriate machine instruction.
6617 @end ifset
6618 @ifset INTERNALS
6619 @node Jump Patterns
6620 @section Defining Jump Instruction Patterns
6621 @cindex jump instruction patterns
6622 @cindex defining jump instruction patterns
6624 GCC does not assume anything about how the machine realizes jumps.
6625 The machine description should define a single pattern, usually
6626 a @code{define_expand}, which expands to all the required insns.
6628 Usually, this would be a comparison insn to set the condition code
6629 and a separate branch insn testing the condition code and branching
6630 or not according to its value.  For many machines, however,
6631 separating compares and branches is limiting, which is why the
6632 more flexible approach with one @code{define_expand} is used in GCC.
6633 The machine description becomes clearer for architectures that
6634 have compare-and-branch instructions but no condition code.  It also
6635 works better when different sets of comparison operators are supported
6636 by different kinds of conditional branches (e.g. integer vs. floating-point),
6637 or by conditional branches with respect to conditional stores.
6639 Two separate insns are always used if the machine description represents
6640 a condition code register using the legacy RTL expression @code{(cc0)},
6641 and on most machines that use a separate condition code register
6642 (@pxref{Condition Code}).  For machines that use @code{(cc0)}, in
6643 fact, the set and use of the condition code must be separate and
6644 adjacent@footnote{@code{note} insns can separate them, though.}, thus
6645 allowing flags in @code{cc_status} to be used (@pxref{Condition Code}) and
6646 so that the comparison and branch insns could be located from each other
6647 by using the functions @code{prev_cc0_setter} and @code{next_cc0_user}.
6649 Even in this case having a single entry point for conditional branches
6650 is advantageous, because it handles equally well the case where a single
6651 comparison instruction records the results of both signed and unsigned
6652 comparison of the given operands (with the branch insns coming in distinct
6653 signed and unsigned flavors) as in the x86 or SPARC, and the case where
6654 there are distinct signed and unsigned compare instructions and only
6655 one set of conditional branch instructions as in the PowerPC.
6657 @end ifset
6658 @ifset INTERNALS
6659 @node Looping Patterns
6660 @section Defining Looping Instruction Patterns
6661 @cindex looping instruction patterns
6662 @cindex defining looping instruction patterns
6664 Some machines have special jump instructions that can be utilized to
6665 make loops more efficient.  A common example is the 68000 @samp{dbra}
6666 instruction which performs a decrement of a register and a branch if the
6667 result was greater than zero.  Other machines, in particular digital
6668 signal processors (DSPs), have special block repeat instructions to
6669 provide low-overhead loop support.  For example, the TI TMS320C3x/C4x
6670 DSPs have a block repeat instruction that loads special registers to
6671 mark the top and end of a loop and to count the number of loop
6672 iterations.  This avoids the need for fetching and executing a
6673 @samp{dbra}-like instruction and avoids pipeline stalls associated with
6674 the jump.
6676 GCC has three special named patterns to support low overhead looping.
6677 They are @samp{decrement_and_branch_until_zero}, @samp{doloop_begin},
6678 and @samp{doloop_end}.  The first pattern,
6679 @samp{decrement_and_branch_until_zero}, is not emitted during RTL
6680 generation but may be emitted during the instruction combination phase.
6681 This requires the assistance of the loop optimizer, using information
6682 collected during strength reduction, to reverse a loop to count down to
6683 zero.  Some targets also require the loop optimizer to add a
6684 @code{REG_NONNEG} note to indicate that the iteration count is always
6685 positive.  This is needed if the target performs a signed loop
6686 termination test.  For example, the 68000 uses a pattern similar to the
6687 following for its @code{dbra} instruction:
6689 @smallexample
6690 @group
6691 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
6692   [(set (pc)
6693         (if_then_else
6694           (ge (plus:SI (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
6695                        (const_int -1))
6696               (const_int 0))
6697           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
6698           (pc)))
6699    (set (match_dup 0)
6700         (plus:SI (match_dup 0)
6701                  (const_int -1)))]
6702   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
6703   "@dots{}")
6704 @end group
6705 @end smallexample
6707 Note that since the insn is both a jump insn and has an output, it must
6708 deal with its own reloads, hence the `m' constraints.  Also note that
6709 since this insn is generated by the instruction combination phase
6710 combining two sequential insns together into an implicit parallel insn,
6711 the iteration counter needs to be biased by the same amount as the
6712 decrement operation, in this case @minus{}1.  Note that the following similar
6713 pattern will not be matched by the combiner.
6715 @smallexample
6716 @group
6717 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
6718   [(set (pc)
6719         (if_then_else
6720           (ge (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
6721               (const_int 1))
6722           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
6723           (pc)))
6724    (set (match_dup 0)
6725         (plus:SI (match_dup 0)
6726                  (const_int -1)))]
6727   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
6728   "@dots{}")
6729 @end group
6730 @end smallexample
6732 The other two special looping patterns, @samp{doloop_begin} and
6733 @samp{doloop_end}, are emitted by the loop optimizer for certain
6734 well-behaved loops with a finite number of loop iterations using
6735 information collected during strength reduction.
6737 The @samp{doloop_end} pattern describes the actual looping instruction
6738 (or the implicit looping operation) and the @samp{doloop_begin} pattern
6739 is an optional companion pattern that can be used for initialization
6740 needed for some low-overhead looping instructions.
6742 Note that some machines require the actual looping instruction to be
6743 emitted at the top of the loop (e.g., the TMS320C3x/C4x DSPs).  Emitting
6744 the true RTL for a looping instruction at the top of the loop can cause
6745 problems with flow analysis.  So instead, a dummy @code{doloop} insn is
6746 emitted at the end of the loop.  The machine dependent reorg pass checks
6747 for the presence of this @code{doloop} insn and then searches back to
6748 the top of the loop, where it inserts the true looping insn (provided
6749 there are no instructions in the loop which would cause problems).  Any
6750 additional labels can be emitted at this point.  In addition, if the
6751 desired special iteration counter register was not allocated, this
6752 machine dependent reorg pass could emit a traditional compare and jump
6753 instruction pair.
6755 The essential difference between the
6756 @samp{decrement_and_branch_until_zero} and the @samp{doloop_end}
6757 patterns is that the loop optimizer allocates an additional pseudo
6758 register for the latter as an iteration counter.  This pseudo register
6759 cannot be used within the loop (i.e., general induction variables cannot
6760 be derived from it), however, in many cases the loop induction variable
6761 may become redundant and removed by the flow pass.
6764 @end ifset
6765 @ifset INTERNALS
6766 @node Insn Canonicalizations
6767 @section Canonicalization of Instructions
6768 @cindex canonicalization of instructions
6769 @cindex insn canonicalization
6771 There are often cases where multiple RTL expressions could represent an
6772 operation performed by a single machine instruction.  This situation is
6773 most commonly encountered with logical, branch, and multiply-accumulate
6774 instructions.  In such cases, the compiler attempts to convert these
6775 multiple RTL expressions into a single canonical form to reduce the
6776 number of insn patterns required.
6778 In addition to algebraic simplifications, following canonicalizations
6779 are performed:
6781 @itemize @bullet
6782 @item
6783 For commutative and comparison operators, a constant is always made the
6784 second operand.  If a machine only supports a constant as the second
6785 operand, only patterns that match a constant in the second operand need
6786 be supplied.
6788 @item
6789 For associative operators, a sequence of operators will always chain
6790 to the left; for instance, only the left operand of an integer @code{plus}
6791 can itself be a @code{plus}.  @code{and}, @code{ior}, @code{xor},
6792 @code{plus}, @code{mult}, @code{smin}, @code{smax}, @code{umin}, and
6793 @code{umax} are associative when applied to integers, and sometimes to
6794 floating-point.
6796 @item
6797 @cindex @code{neg}, canonicalization of
6798 @cindex @code{not}, canonicalization of
6799 @cindex @code{mult}, canonicalization of
6800 @cindex @code{plus}, canonicalization of
6801 @cindex @code{minus}, canonicalization of
6802 For these operators, if only one operand is a @code{neg}, @code{not},
6803 @code{mult}, @code{plus}, or @code{minus} expression, it will be the
6804 first operand.
6806 @item
6807 In combinations of @code{neg}, @code{mult}, @code{plus}, and
6808 @code{minus}, the @code{neg} operations (if any) will be moved inside
6809 the operations as far as possible.  For instance,
6810 @code{(neg (mult A B))} is canonicalized as @code{(mult (neg A) B)}, but
6811 @code{(plus (mult (neg B) C) A)} is canonicalized as
6812 @code{(minus A (mult B C))}.
6814 @cindex @code{compare}, canonicalization of
6815 @item
6816 For the @code{compare} operator, a constant is always the second operand
6817 if the first argument is a condition code register or @code{(cc0)}.
6819 @item
6820 An operand of @code{neg}, @code{not}, @code{mult}, @code{plus}, or
6821 @code{minus} is made the first operand under the same conditions as
6822 above.
6824 @item
6825 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{b})} is converted to
6826 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{a})}. Likewise with @code{geu} instead
6827 of @code{ltu}.
6829 @item
6830 @code{(minus @var{x} (const_int @var{n}))} is converted to
6831 @code{(plus @var{x} (const_int @var{-n}))}.
6833 @item
6834 Within address computations (i.e., inside @code{mem}), a left shift is
6835 converted into the appropriate multiplication by a power of two.
6837 @cindex @code{ior}, canonicalization of
6838 @cindex @code{and}, canonicalization of
6839 @cindex De Morgan's law
6840 @item
6841 De Morgan's Law is used to move bitwise negation inside a bitwise
6842 logical-and or logical-or operation.  If this results in only one
6843 operand being a @code{not} expression, it will be the first one.
6845 A machine that has an instruction that performs a bitwise logical-and of one
6846 operand with the bitwise negation of the other should specify the pattern
6847 for that instruction as
6849 @smallexample
6850 (define_insn ""
6851   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
6852         (and:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
6853                      (match_operand:@var{m} 2 @dots{})))]
6854   "@dots{}"
6855   "@dots{}")
6856 @end smallexample
6858 @noindent
6859 Similarly, a pattern for a ``NAND'' instruction should be written
6861 @smallexample
6862 (define_insn ""
6863   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
6864         (ior:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
6865                      (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 2 @dots{}))))]
6866   "@dots{}"
6867   "@dots{}")
6868 @end smallexample
6870 In both cases, it is not necessary to include patterns for the many
6871 logically equivalent RTL expressions.
6873 @cindex @code{xor}, canonicalization of
6874 @item
6875 The only possible RTL expressions involving both bitwise exclusive-or
6876 and bitwise negation are @code{(xor:@var{m} @var{x} @var{y})}
6877 and @code{(not:@var{m} (xor:@var{m} @var{x} @var{y}))}.
6879 @item
6880 The sum of three items, one of which is a constant, will only appear in
6881 the form
6883 @smallexample
6884 (plus:@var{m} (plus:@var{m} @var{x} @var{y}) @var{constant})
6885 @end smallexample
6887 @cindex @code{zero_extract}, canonicalization of
6888 @cindex @code{sign_extract}, canonicalization of
6889 @item
6890 Equality comparisons of a group of bits (usually a single bit) with zero
6891 will be written using @code{zero_extract} rather than the equivalent
6892 @code{and} or @code{sign_extract} operations.
6894 @cindex @code{mult}, canonicalization of
6895 @item
6896 @code{(sign_extend:@var{m1} (mult:@var{m2} (sign_extend:@var{m2} @var{x})
6897 (sign_extend:@var{m2} @var{y})))} is converted to @code{(mult:@var{m1}
6898 (sign_extend:@var{m1} @var{x}) (sign_extend:@var{m1} @var{y}))}, and likewise
6899 for @code{zero_extend}.
6901 @item
6902 @code{(sign_extend:@var{m1} (mult:@var{m2} (ashiftrt:@var{m2}
6903 @var{x} @var{s}) (sign_extend:@var{m2} @var{y})))} is converted
6904 to @code{(mult:@var{m1} (sign_extend:@var{m1} (ashiftrt:@var{m2}
6905 @var{x} @var{s})) (sign_extend:@var{m1} @var{y}))}, and likewise for
6906 patterns using @code{zero_extend} and @code{lshiftrt}.  If the second
6907 operand of @code{mult} is also a shift, then that is extended also.
6908 This transformation is only applied when it can be proven that the
6909 original operation had sufficient precision to prevent overflow.
6911 @end itemize
6913 Further canonicalization rules are defined in the function
6914 @code{commutative_operand_precedence} in @file{gcc/rtlanal.c}.
6916 @end ifset
6917 @ifset INTERNALS
6918 @node Expander Definitions
6919 @section Defining RTL Sequences for Code Generation
6920 @cindex expander definitions
6921 @cindex code generation RTL sequences
6922 @cindex defining RTL sequences for code generation
6924 On some target machines, some standard pattern names for RTL generation
6925 cannot be handled with single insn, but a sequence of RTL insns can
6926 represent them.  For these target machines, you can write a
6927 @code{define_expand} to specify how to generate the sequence of RTL@.
6929 @findex define_expand
6930 A @code{define_expand} is an RTL expression that looks almost like a
6931 @code{define_insn}; but, unlike the latter, a @code{define_expand} is used
6932 only for RTL generation and it can produce more than one RTL insn.
6934 A @code{define_expand} RTX has four operands:
6936 @itemize @bullet
6937 @item
6938 The name.  Each @code{define_expand} must have a name, since the only
6939 use for it is to refer to it by name.
6941 @item
6942 The RTL template.  This is a vector of RTL expressions representing
6943 a sequence of separate instructions.  Unlike @code{define_insn}, there
6944 is no implicit surrounding @code{PARALLEL}.
6946 @item
6947 The condition, a string containing a C expression.  This expression is
6948 used to express how the availability of this pattern depends on
6949 subclasses of target machine, selected by command-line options when GCC
6950 is run.  This is just like the condition of a @code{define_insn} that
6951 has a standard name.  Therefore, the condition (if present) may not
6952 depend on the data in the insn being matched, but only the
6953 target-machine-type flags.  The compiler needs to test these conditions
6954 during initialization in order to learn exactly which named instructions
6955 are available in a particular run.
6957 @item
6958 The preparation statements, a string containing zero or more C
6959 statements which are to be executed before RTL code is generated from
6960 the RTL template.
6962 Usually these statements prepare temporary registers for use as
6963 internal operands in the RTL template, but they can also generate RTL
6964 insns directly by calling routines such as @code{emit_insn}, etc.
6965 Any such insns precede the ones that come from the RTL template.
6967 @item
6968 Optionally, a vector containing the values of attributes. @xref{Insn
6969 Attributes}.
6970 @end itemize
6972 Every RTL insn emitted by a @code{define_expand} must match some
6973 @code{define_insn} in the machine description.  Otherwise, the compiler
6974 will crash when trying to generate code for the insn or trying to optimize
6977 The RTL template, in addition to controlling generation of RTL insns,
6978 also describes the operands that need to be specified when this pattern
6979 is used.  In particular, it gives a predicate for each operand.
6981 A true operand, which needs to be specified in order to generate RTL from
6982 the pattern, should be described with a @code{match_operand} in its first
6983 occurrence in the RTL template.  This enters information on the operand's
6984 predicate into the tables that record such things.  GCC uses the
6985 information to preload the operand into a register if that is required for
6986 valid RTL code.  If the operand is referred to more than once, subsequent
6987 references should use @code{match_dup}.
6989 The RTL template may also refer to internal ``operands'' which are
6990 temporary registers or labels used only within the sequence made by the
6991 @code{define_expand}.  Internal operands are substituted into the RTL
6992 template with @code{match_dup}, never with @code{match_operand}.  The
6993 values of the internal operands are not passed in as arguments by the
6994 compiler when it requests use of this pattern.  Instead, they are computed
6995 within the pattern, in the preparation statements.  These statements
6996 compute the values and store them into the appropriate elements of
6997 @code{operands} so that @code{match_dup} can find them.
6999 There are two special macros defined for use in the preparation statements:
7000 @code{DONE} and @code{FAIL}.  Use them with a following semicolon,
7001 as a statement.
7003 @table @code
7005 @findex DONE
7006 @item DONE
7007 Use the @code{DONE} macro to end RTL generation for the pattern.  The
7008 only RTL insns resulting from the pattern on this occasion will be
7009 those already emitted by explicit calls to @code{emit_insn} within the
7010 preparation statements; the RTL template will not be generated.
7012 @findex FAIL
7013 @item FAIL
7014 Make the pattern fail on this occasion.  When a pattern fails, it means
7015 that the pattern was not truly available.  The calling routines in the
7016 compiler will try other strategies for code generation using other patterns.
7018 Failure is currently supported only for binary (addition, multiplication,
7019 shifting, etc.) and bit-field (@code{extv}, @code{extzv}, and @code{insv})
7020 operations.
7021 @end table
7023 If the preparation falls through (invokes neither @code{DONE} nor
7024 @code{FAIL}), then the @code{define_expand} acts like a
7025 @code{define_insn} in that the RTL template is used to generate the
7026 insn.
7028 The RTL template is not used for matching, only for generating the
7029 initial insn list.  If the preparation statement always invokes
7030 @code{DONE} or @code{FAIL}, the RTL template may be reduced to a simple
7031 list of operands, such as this example:
7033 @smallexample
7034 @group
7035 (define_expand "addsi3"
7036   [(match_operand:SI 0 "register_operand" "")
7037    (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
7038    (match_operand:SI 2 "register_operand" "")]
7039 @end group
7040 @group
7041   ""
7042   "
7044   handle_add (operands[0], operands[1], operands[2]);
7045   DONE;
7046 @}")
7047 @end group
7048 @end smallexample
7050 Here is an example, the definition of left-shift for the SPUR chip:
7052 @smallexample
7053 @group
7054 (define_expand "ashlsi3"
7055   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
7056         (ashift:SI
7057 @end group
7058 @group
7059           (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
7060           (match_operand:SI 2 "nonmemory_operand" "")))]
7061   ""
7062   "
7063 @end group
7064 @end smallexample
7066 @smallexample
7067 @group
7069   if (GET_CODE (operands[2]) != CONST_INT
7070       || (unsigned) INTVAL (operands[2]) > 3)
7071     FAIL;
7072 @}")
7073 @end group
7074 @end smallexample
7076 @noindent
7077 This example uses @code{define_expand} so that it can generate an RTL insn
7078 for shifting when the shift-count is in the supported range of 0 to 3 but
7079 fail in other cases where machine insns aren't available.  When it fails,
7080 the compiler tries another strategy using different patterns (such as, a
7081 library call).
7083 If the compiler were able to handle nontrivial condition-strings in
7084 patterns with names, then it would be possible to use a
7085 @code{define_insn} in that case.  Here is another case (zero-extension
7086 on the 68000) which makes more use of the power of @code{define_expand}:
7088 @smallexample
7089 (define_expand "zero_extendhisi2"
7090   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "")
7091         (const_int 0))
7092    (set (strict_low_part
7093           (subreg:HI
7094             (match_dup 0)
7095             0))
7096         (match_operand:HI 1 "general_operand" ""))]
7097   ""
7098   "operands[1] = make_safe_from (operands[1], operands[0]);")
7099 @end smallexample
7101 @noindent
7102 @findex make_safe_from
7103 Here two RTL insns are generated, one to clear the entire output operand
7104 and the other to copy the input operand into its low half.  This sequence
7105 is incorrect if the input operand refers to [the old value of] the output
7106 operand, so the preparation statement makes sure this isn't so.  The
7107 function @code{make_safe_from} copies the @code{operands[1]} into a
7108 temporary register if it refers to @code{operands[0]}.  It does this
7109 by emitting another RTL insn.
7111 Finally, a third example shows the use of an internal operand.
7112 Zero-extension on the SPUR chip is done by @code{and}-ing the result
7113 against a halfword mask.  But this mask cannot be represented by a
7114 @code{const_int} because the constant value is too large to be legitimate
7115 on this machine.  So it must be copied into a register with
7116 @code{force_reg} and then the register used in the @code{and}.
7118 @smallexample
7119 (define_expand "zero_extendhisi2"
7120   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
7121         (and:SI (subreg:SI
7122                   (match_operand:HI 1 "register_operand" "")
7123                   0)
7124                 (match_dup 2)))]
7125   ""
7126   "operands[2]
7127      = force_reg (SImode, GEN_INT (65535)); ")
7128 @end smallexample
7130 @emph{Note:} If the @code{define_expand} is used to serve a
7131 standard binary or unary arithmetic operation or a bit-field operation,
7132 then the last insn it generates must not be a @code{code_label},
7133 @code{barrier} or @code{note}.  It must be an @code{insn},
7134 @code{jump_insn} or @code{call_insn}.  If you don't need a real insn
7135 at the end, emit an insn to copy the result of the operation into
7136 itself.  Such an insn will generate no code, but it can avoid problems
7137 in the compiler.
7139 @end ifset
7140 @ifset INTERNALS
7141 @node Insn Splitting
7142 @section Defining How to Split Instructions
7143 @cindex insn splitting
7144 @cindex instruction splitting
7145 @cindex splitting instructions
7147 There are two cases where you should specify how to split a pattern
7148 into multiple insns.  On machines that have instructions requiring
7149 delay slots (@pxref{Delay Slots}) or that have instructions whose
7150 output is not available for multiple cycles (@pxref{Processor pipeline
7151 description}), the compiler phases that optimize these cases need to
7152 be able to move insns into one-instruction delay slots.  However, some
7153 insns may generate more than one machine instruction.  These insns
7154 cannot be placed into a delay slot.
7156 Often you can rewrite the single insn as a list of individual insns,
7157 each corresponding to one machine instruction.  The disadvantage of
7158 doing so is that it will cause the compilation to be slower and require
7159 more space.  If the resulting insns are too complex, it may also
7160 suppress some optimizations.  The compiler splits the insn if there is a
7161 reason to believe that it might improve instruction or delay slot
7162 scheduling.
7164 The insn combiner phase also splits putative insns.  If three insns are
7165 merged into one insn with a complex expression that cannot be matched by
7166 some @code{define_insn} pattern, the combiner phase attempts to split
7167 the complex pattern into two insns that are recognized.  Usually it can
7168 break the complex pattern into two patterns by splitting out some
7169 subexpression.  However, in some other cases, such as performing an
7170 addition of a large constant in two insns on a RISC machine, the way to
7171 split the addition into two insns is machine-dependent.
7173 @findex define_split
7174 The @code{define_split} definition tells the compiler how to split a
7175 complex insn into several simpler insns.  It looks like this:
7177 @smallexample
7178 (define_split
7179   [@var{insn-pattern}]
7180   "@var{condition}"
7181   [@var{new-insn-pattern-1}
7182    @var{new-insn-pattern-2}
7183    @dots{}]
7184   "@var{preparation-statements}")
7185 @end smallexample
7187 @var{insn-pattern} is a pattern that needs to be split and
7188 @var{condition} is the final condition to be tested, as in a
7189 @code{define_insn}.  When an insn matching @var{insn-pattern} and
7190 satisfying @var{condition} is found, it is replaced in the insn list
7191 with the insns given by @var{new-insn-pattern-1},
7192 @var{new-insn-pattern-2}, etc.
7194 The @var{preparation-statements} are similar to those statements that
7195 are specified for @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
7196 and are executed before the new RTL is generated to prepare for the
7197 generated code or emit some insns whose pattern is not fixed.  Unlike
7198 those in @code{define_expand}, however, these statements must not
7199 generate any new pseudo-registers.  Once reload has completed, they also
7200 must not allocate any space in the stack frame.
7202 Patterns are matched against @var{insn-pattern} in two different
7203 circumstances.  If an insn needs to be split for delay slot scheduling
7204 or insn scheduling, the insn is already known to be valid, which means
7205 that it must have been matched by some @code{define_insn} and, if
7206 @code{reload_completed} is nonzero, is known to satisfy the constraints
7207 of that @code{define_insn}.  In that case, the new insn patterns must
7208 also be insns that are matched by some @code{define_insn} and, if
7209 @code{reload_completed} is nonzero, must also satisfy the constraints
7210 of those definitions.
7212 As an example of this usage of @code{define_split}, consider the following
7213 example from @file{a29k.md}, which splits a @code{sign_extend} from
7214 @code{HImode} to @code{SImode} into a pair of shift insns:
7216 @smallexample
7217 (define_split
7218   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
7219         (sign_extend:SI (match_operand:HI 1 "gen_reg_operand" "")))]
7220   ""
7221   [(set (match_dup 0)
7222         (ashift:SI (match_dup 1)
7223                    (const_int 16)))
7224    (set (match_dup 0)
7225         (ashiftrt:SI (match_dup 0)
7226                      (const_int 16)))]
7227   "
7228 @{ operands[1] = gen_lowpart (SImode, operands[1]); @}")
7229 @end smallexample
7231 When the combiner phase tries to split an insn pattern, it is always the
7232 case that the pattern is @emph{not} matched by any @code{define_insn}.
7233 The combiner pass first tries to split a single @code{set} expression
7234 and then the same @code{set} expression inside a @code{parallel}, but
7235 followed by a @code{clobber} of a pseudo-reg to use as a scratch
7236 register.  In these cases, the combiner expects exactly two new insn
7237 patterns to be generated.  It will verify that these patterns match some
7238 @code{define_insn} definitions, so you need not do this test in the
7239 @code{define_split} (of course, there is no point in writing a
7240 @code{define_split} that will never produce insns that match).
7242 Here is an example of this use of @code{define_split}, taken from
7243 @file{rs6000.md}:
7245 @smallexample
7246 (define_split
7247   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
7248         (plus:SI (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
7249                  (match_operand:SI 2 "non_add_cint_operand" "")))]
7250   ""
7251   [(set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 1) (match_dup 3)))
7252    (set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 0) (match_dup 4)))]
7255   int low = INTVAL (operands[2]) & 0xffff;
7256   int high = (unsigned) INTVAL (operands[2]) >> 16;
7258   if (low & 0x8000)
7259     high++, low |= 0xffff0000;
7261   operands[3] = GEN_INT (high << 16);
7262   operands[4] = GEN_INT (low);
7263 @}")
7264 @end smallexample
7266 Here the predicate @code{non_add_cint_operand} matches any
7267 @code{const_int} that is @emph{not} a valid operand of a single add
7268 insn.  The add with the smaller displacement is written so that it
7269 can be substituted into the address of a subsequent operation.
7271 An example that uses a scratch register, from the same file, generates
7272 an equality comparison of a register and a large constant:
7274 @smallexample
7275 (define_split
7276   [(set (match_operand:CC 0 "cc_reg_operand" "")
7277         (compare:CC (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
7278                     (match_operand:SI 2 "non_short_cint_operand" "")))
7279    (clobber (match_operand:SI 3 "gen_reg_operand" ""))]
7280   "find_single_use (operands[0], insn, 0)
7281    && (GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == EQ
7282        || GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == NE)"
7283   [(set (match_dup 3) (xor:SI (match_dup 1) (match_dup 4)))
7284    (set (match_dup 0) (compare:CC (match_dup 3) (match_dup 5)))]
7285   "
7287   /* @r{Get the constant we are comparing against, C, and see what it
7288      looks like sign-extended to 16 bits.  Then see what constant
7289      could be XOR'ed with C to get the sign-extended value.}  */
7291   int c = INTVAL (operands[2]);
7292   int sextc = (c << 16) >> 16;
7293   int xorv = c ^ sextc;
7295   operands[4] = GEN_INT (xorv);
7296   operands[5] = GEN_INT (sextc);
7297 @}")
7298 @end smallexample
7300 To avoid confusion, don't write a single @code{define_split} that
7301 accepts some insns that match some @code{define_insn} as well as some
7302 insns that don't.  Instead, write two separate @code{define_split}
7303 definitions, one for the insns that are valid and one for the insns that
7304 are not valid.
7306 The splitter is allowed to split jump instructions into sequence of
7307 jumps or create new jumps in while splitting non-jump instructions.  As
7308 the central flowgraph and branch prediction information needs to be updated,
7309 several restriction apply.
7311 Splitting of jump instruction into sequence that over by another jump
7312 instruction is always valid, as compiler expect identical behavior of new
7313 jump.  When new sequence contains multiple jump instructions or new labels,
7314 more assistance is needed.  Splitter is required to create only unconditional
7315 jumps, or simple conditional jump instructions.  Additionally it must attach a
7316 @code{REG_BR_PROB} note to each conditional jump.  A global variable
7317 @code{split_branch_probability} holds the probability of the original branch in case
7318 it was a simple conditional jump, @minus{}1 otherwise.  To simplify
7319 recomputing of edge frequencies, the new sequence is required to have only
7320 forward jumps to the newly created labels.
7322 @findex define_insn_and_split
7323 For the common case where the pattern of a define_split exactly matches the
7324 pattern of a define_insn, use @code{define_insn_and_split}.  It looks like
7325 this:
7327 @smallexample
7328 (define_insn_and_split
7329   [@var{insn-pattern}]
7330   "@var{condition}"
7331   "@var{output-template}"
7332   "@var{split-condition}"
7333   [@var{new-insn-pattern-1}
7334    @var{new-insn-pattern-2}
7335    @dots{}]
7336   "@var{preparation-statements}"
7337   [@var{insn-attributes}])
7339 @end smallexample
7341 @var{insn-pattern}, @var{condition}, @var{output-template}, and
7342 @var{insn-attributes} are used as in @code{define_insn}.  The
7343 @var{new-insn-pattern} vector and the @var{preparation-statements} are used as
7344 in a @code{define_split}.  The @var{split-condition} is also used as in
7345 @code{define_split}, with the additional behavior that if the condition starts
7346 with @samp{&&}, the condition used for the split will be the constructed as a
7347 logical ``and'' of the split condition with the insn condition.  For example,
7348 from i386.md:
7350 @smallexample
7351 (define_insn_and_split "zero_extendhisi2_and"
7352   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
7353      (zero_extend:SI (match_operand:HI 1 "register_operand" "0")))
7354    (clobber (reg:CC 17))]
7355   "TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size"
7356   "#"
7357   "&& reload_completed"
7358   [(parallel [(set (match_dup 0)
7359                    (and:SI (match_dup 0) (const_int 65535)))
7360               (clobber (reg:CC 17))])]
7361   ""
7362   [(set_attr "type" "alu1")])
7364 @end smallexample
7366 In this case, the actual split condition will be
7367 @samp{TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size && reload_completed}.
7369 The @code{define_insn_and_split} construction provides exactly the same
7370 functionality as two separate @code{define_insn} and @code{define_split}
7371 patterns.  It exists for compactness, and as a maintenance tool to prevent
7372 having to ensure the two patterns' templates match.
7374 @end ifset
7375 @ifset INTERNALS
7376 @node Including Patterns
7377 @section Including Patterns in Machine Descriptions.
7378 @cindex insn includes
7380 @findex include
7381 The @code{include} pattern tells the compiler tools where to
7382 look for patterns that are in files other than in the file
7383 @file{.md}.  This is used only at build time and there is no preprocessing allowed.
7385 It looks like:
7387 @smallexample
7389 (include
7390   @var{pathname})
7391 @end smallexample
7393 For example:
7395 @smallexample
7397 (include "filestuff")
7399 @end smallexample
7401 Where @var{pathname} is a string that specifies the location of the file,
7402 specifies the include file to be in @file{gcc/config/target/filestuff}.  The
7403 directory @file{gcc/config/target} is regarded as the default directory.
7406 Machine descriptions may be split up into smaller more manageable subsections
7407 and placed into subdirectories.
7409 By specifying:
7411 @smallexample
7413 (include "BOGUS/filestuff")
7415 @end smallexample
7417 the include file is specified to be in @file{gcc/config/@var{target}/BOGUS/filestuff}.
7419 Specifying an absolute path for the include file such as;
7420 @smallexample
7422 (include "/u2/BOGUS/filestuff")
7424 @end smallexample
7425 is permitted but is not encouraged.
7427 @subsection RTL Generation Tool Options for Directory Search
7428 @cindex directory options .md
7429 @cindex options, directory search
7430 @cindex search options
7432 The @option{-I@var{dir}} option specifies directories to search for machine descriptions.
7433 For example:
7435 @smallexample
7437 genrecog -I/p1/abc/proc1 -I/p2/abcd/pro2 target.md
7439 @end smallexample
7442 Add the directory @var{dir} to the head of the list of directories to be
7443 searched for header files.  This can be used to override a system machine definition
7444 file, substituting your own version, since these directories are
7445 searched before the default machine description file directories.  If you use more than
7446 one @option{-I} option, the directories are scanned in left-to-right
7447 order; the standard default directory come after.
7450 @end ifset
7451 @ifset INTERNALS
7452 @node Peephole Definitions
7453 @section Machine-Specific Peephole Optimizers
7454 @cindex peephole optimizer definitions
7455 @cindex defining peephole optimizers
7457 In addition to instruction patterns the @file{md} file may contain
7458 definitions of machine-specific peephole optimizations.
7460 The combiner does not notice certain peephole optimizations when the data
7461 flow in the program does not suggest that it should try them.  For example,
7462 sometimes two consecutive insns related in purpose can be combined even
7463 though the second one does not appear to use a register computed in the
7464 first one.  A machine-specific peephole optimizer can detect such
7465 opportunities.
7467 There are two forms of peephole definitions that may be used.  The
7468 original @code{define_peephole} is run at assembly output time to
7469 match insns and substitute assembly text.  Use of @code{define_peephole}
7470 is deprecated.
7472 A newer @code{define_peephole2} matches insns and substitutes new
7473 insns.  The @code{peephole2} pass is run after register allocation
7474 but before scheduling, which may result in much better code for
7475 targets that do scheduling.
7477 @menu
7478 * define_peephole::     RTL to Text Peephole Optimizers
7479 * define_peephole2::    RTL to RTL Peephole Optimizers
7480 @end menu
7482 @end ifset
7483 @ifset INTERNALS
7484 @node define_peephole
7485 @subsection RTL to Text Peephole Optimizers
7486 @findex define_peephole
7488 @need 1000
7489 A definition looks like this:
7491 @smallexample
7492 (define_peephole
7493   [@var{insn-pattern-1}
7494    @var{insn-pattern-2}
7495    @dots{}]
7496   "@var{condition}"
7497   "@var{template}"
7498   "@var{optional-insn-attributes}")
7499 @end smallexample
7501 @noindent
7502 The last string operand may be omitted if you are not using any
7503 machine-specific information in this machine description.  If present,
7504 it must obey the same rules as in a @code{define_insn}.
7506 In this skeleton, @var{insn-pattern-1} and so on are patterns to match
7507 consecutive insns.  The optimization applies to a sequence of insns when
7508 @var{insn-pattern-1} matches the first one, @var{insn-pattern-2} matches
7509 the next, and so on.
7511 Each of the insns matched by a peephole must also match a
7512 @code{define_insn}.  Peepholes are checked only at the last stage just
7513 before code generation, and only optionally.  Therefore, any insn which
7514 would match a peephole but no @code{define_insn} will cause a crash in code
7515 generation in an unoptimized compilation, or at various optimization
7516 stages.
7518 The operands of the insns are matched with @code{match_operands},
7519 @code{match_operator}, and @code{match_dup}, as usual.  What is not
7520 usual is that the operand numbers apply to all the insn patterns in the
7521 definition.  So, you can check for identical operands in two insns by
7522 using @code{match_operand} in one insn and @code{match_dup} in the
7523 other.
7525 The operand constraints used in @code{match_operand} patterns do not have
7526 any direct effect on the applicability of the peephole, but they will
7527 be validated afterward, so make sure your constraints are general enough
7528 to apply whenever the peephole matches.  If the peephole matches
7529 but the constraints are not satisfied, the compiler will crash.
7531 It is safe to omit constraints in all the operands of the peephole; or
7532 you can write constraints which serve as a double-check on the criteria
7533 previously tested.
7535 Once a sequence of insns matches the patterns, the @var{condition} is
7536 checked.  This is a C expression which makes the final decision whether to
7537 perform the optimization (we do so if the expression is nonzero).  If
7538 @var{condition} is omitted (in other words, the string is empty) then the
7539 optimization is applied to every sequence of insns that matches the
7540 patterns.
7542 The defined peephole optimizations are applied after register allocation
7543 is complete.  Therefore, the peephole definition can check which
7544 operands have ended up in which kinds of registers, just by looking at
7545 the operands.
7547 @findex prev_active_insn
7548 The way to refer to the operands in @var{condition} is to write
7549 @code{operands[@var{i}]} for operand number @var{i} (as matched by
7550 @code{(match_operand @var{i} @dots{})}).  Use the variable @code{insn}
7551 to refer to the last of the insns being matched; use
7552 @code{prev_active_insn} to find the preceding insns.
7554 @findex dead_or_set_p
7555 When optimizing computations with intermediate results, you can use
7556 @var{condition} to match only when the intermediate results are not used
7557 elsewhere.  Use the C expression @code{dead_or_set_p (@var{insn},
7558 @var{op})}, where @var{insn} is the insn in which you expect the value
7559 to be used for the last time (from the value of @code{insn}, together
7560 with use of @code{prev_nonnote_insn}), and @var{op} is the intermediate
7561 value (from @code{operands[@var{i}]}).
7563 Applying the optimization means replacing the sequence of insns with one
7564 new insn.  The @var{template} controls ultimate output of assembler code
7565 for this combined insn.  It works exactly like the template of a
7566 @code{define_insn}.  Operand numbers in this template are the same ones
7567 used in matching the original sequence of insns.
7569 The result of a defined peephole optimizer does not need to match any of
7570 the insn patterns in the machine description; it does not even have an
7571 opportunity to match them.  The peephole optimizer definition itself serves
7572 as the insn pattern to control how the insn is output.
7574 Defined peephole optimizers are run as assembler code is being output,
7575 so the insns they produce are never combined or rearranged in any way.
7577 Here is an example, taken from the 68000 machine description:
7579 @smallexample
7580 (define_peephole
7581   [(set (reg:SI 15) (plus:SI (reg:SI 15) (const_int 4)))
7582    (set (match_operand:DF 0 "register_operand" "=f")
7583         (match_operand:DF 1 "register_operand" "ad"))]
7584   "FP_REG_P (operands[0]) && ! FP_REG_P (operands[1])"
7586   rtx xoperands[2];
7587   xoperands[1] = gen_rtx_REG (SImode, REGNO (operands[1]) + 1);
7588 #ifdef MOTOROLA
7589   output_asm_insn ("move.l %1,(sp)", xoperands);
7590   output_asm_insn ("move.l %1,-(sp)", operands);
7591   return "fmove.d (sp)+,%0";
7592 #else
7593   output_asm_insn ("movel %1,sp@@", xoperands);
7594   output_asm_insn ("movel %1,sp@@-", operands);
7595   return "fmoved sp@@+,%0";
7596 #endif
7598 @end smallexample
7600 @need 1000
7601 The effect of this optimization is to change
7603 @smallexample
7604 @group
7605 jbsr _foobar
7606 addql #4,sp
7607 movel d1,sp@@-
7608 movel d0,sp@@-
7609 fmoved sp@@+,fp0
7610 @end group
7611 @end smallexample
7613 @noindent
7614 into
7616 @smallexample
7617 @group
7618 jbsr _foobar
7619 movel d1,sp@@
7620 movel d0,sp@@-
7621 fmoved sp@@+,fp0
7622 @end group
7623 @end smallexample
7625 @ignore
7626 @findex CC_REVERSED
7627 If a peephole matches a sequence including one or more jump insns, you must
7628 take account of the flags such as @code{CC_REVERSED} which specify that the
7629 condition codes are represented in an unusual manner.  The compiler
7630 automatically alters any ordinary conditional jumps which occur in such
7631 situations, but the compiler cannot alter jumps which have been replaced by
7632 peephole optimizations.  So it is up to you to alter the assembler code
7633 that the peephole produces.  Supply C code to write the assembler output,
7634 and in this C code check the condition code status flags and change the
7635 assembler code as appropriate.
7636 @end ignore
7638 @var{insn-pattern-1} and so on look @emph{almost} like the second
7639 operand of @code{define_insn}.  There is one important difference: the
7640 second operand of @code{define_insn} consists of one or more RTX's
7641 enclosed in square brackets.  Usually, there is only one: then the same
7642 action can be written as an element of a @code{define_peephole}.  But
7643 when there are multiple actions in a @code{define_insn}, they are
7644 implicitly enclosed in a @code{parallel}.  Then you must explicitly
7645 write the @code{parallel}, and the square brackets within it, in the
7646 @code{define_peephole}.  Thus, if an insn pattern looks like this,
7648 @smallexample
7649 (define_insn "divmodsi4"
7650   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
7651         (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
7652                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
7653    (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
7654         (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))]
7655   "TARGET_68020"
7656   "divsl%.l %2,%3:%0")
7657 @end smallexample
7659 @noindent
7660 then the way to mention this insn in a peephole is as follows:
7662 @smallexample
7663 (define_peephole
7664   [@dots{}
7665    (parallel
7666     [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
7667           (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
7668                   (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
7669      (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
7670           (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))])
7671    @dots{}]
7672   @dots{})
7673 @end smallexample
7675 @end ifset
7676 @ifset INTERNALS
7677 @node define_peephole2
7678 @subsection RTL to RTL Peephole Optimizers
7679 @findex define_peephole2
7681 The @code{define_peephole2} definition tells the compiler how to
7682 substitute one sequence of instructions for another sequence,
7683 what additional scratch registers may be needed and what their
7684 lifetimes must be.
7686 @smallexample
7687 (define_peephole2
7688   [@var{insn-pattern-1}
7689    @var{insn-pattern-2}
7690    @dots{}]
7691   "@var{condition}"
7692   [@var{new-insn-pattern-1}
7693    @var{new-insn-pattern-2}
7694    @dots{}]
7695   "@var{preparation-statements}")
7696 @end smallexample
7698 The definition is almost identical to @code{define_split}
7699 (@pxref{Insn Splitting}) except that the pattern to match is not a
7700 single instruction, but a sequence of instructions.
7702 It is possible to request additional scratch registers for use in the
7703 output template.  If appropriate registers are not free, the pattern
7704 will simply not match.
7706 @findex match_scratch
7707 @findex match_dup
7708 Scratch registers are requested with a @code{match_scratch} pattern at
7709 the top level of the input pattern.  The allocated register (initially) will
7710 be dead at the point requested within the original sequence.  If the scratch
7711 is used at more than a single point, a @code{match_dup} pattern at the
7712 top level of the input pattern marks the last position in the input sequence
7713 at which the register must be available.
7715 Here is an example from the IA-32 machine description:
7717 @smallexample
7718 (define_peephole2
7719   [(match_scratch:SI 2 "r")
7720    (parallel [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
7721                    (match_operator:SI 3 "arith_or_logical_operator"
7722                      [(match_dup 0)
7723                       (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")]))
7724               (clobber (reg:CC 17))])]
7725   "! optimize_size && ! TARGET_READ_MODIFY"
7726   [(set (match_dup 2) (match_dup 1))
7727    (parallel [(set (match_dup 0)
7728                    (match_op_dup 3 [(match_dup 0) (match_dup 2)]))
7729               (clobber (reg:CC 17))])]
7730   "")
7731 @end smallexample
7733 @noindent
7734 This pattern tries to split a load from its use in the hopes that we'll be
7735 able to schedule around the memory load latency.  It allocates a single
7736 @code{SImode} register of class @code{GENERAL_REGS} (@code{"r"}) that needs
7737 to be live only at the point just before the arithmetic.
7739 A real example requiring extended scratch lifetimes is harder to come by,
7740 so here's a silly made-up example:
7742 @smallexample
7743 (define_peephole2
7744   [(match_scratch:SI 4 "r")
7745    (set (match_operand:SI 0 "" "") (match_operand:SI 1 "" ""))
7746    (set (match_operand:SI 2 "" "") (match_dup 1))
7747    (match_dup 4)
7748    (set (match_operand:SI 3 "" "") (match_dup 1))]
7749   "/* @r{determine 1 does not overlap 0 and 2} */"
7750   [(set (match_dup 4) (match_dup 1))
7751    (set (match_dup 0) (match_dup 4))
7752    (set (match_dup 2) (match_dup 4))
7753    (set (match_dup 3) (match_dup 4))]
7754   "")
7755 @end smallexample
7757 @noindent
7758 If we had not added the @code{(match_dup 4)} in the middle of the input
7759 sequence, it might have been the case that the register we chose at the
7760 beginning of the sequence is killed by the first or second @code{set}.
7762 @end ifset
7763 @ifset INTERNALS
7764 @node Insn Attributes
7765 @section Instruction Attributes
7766 @cindex insn attributes
7767 @cindex instruction attributes
7769 In addition to describing the instruction supported by the target machine,
7770 the @file{md} file also defines a group of @dfn{attributes} and a set of
7771 values for each.  Every generated insn is assigned a value for each attribute.
7772 One possible attribute would be the effect that the insn has on the machine's
7773 condition code.  This attribute can then be used by @code{NOTICE_UPDATE_CC}
7774 to track the condition codes.
7776 @menu
7777 * Defining Attributes:: Specifying attributes and their values.
7778 * Expressions::         Valid expressions for attribute values.
7779 * Tagging Insns::       Assigning attribute values to insns.
7780 * Attr Example::        An example of assigning attributes.
7781 * Insn Lengths::        Computing the length of insns.
7782 * Constant Attributes:: Defining attributes that are constant.
7783 * Mnemonic Attribute::  Obtain the instruction mnemonic as attribute value.
7784 * Delay Slots::         Defining delay slots required for a machine.
7785 * Processor pipeline description:: Specifying information for insn scheduling.
7786 @end menu
7788 @end ifset
7789 @ifset INTERNALS
7790 @node Defining Attributes
7791 @subsection Defining Attributes and their Values
7792 @cindex defining attributes and their values
7793 @cindex attributes, defining
7795 @findex define_attr
7796 The @code{define_attr} expression is used to define each attribute required
7797 by the target machine.  It looks like:
7799 @smallexample
7800 (define_attr @var{name} @var{list-of-values} @var{default})
7801 @end smallexample
7803 @var{name} is a string specifying the name of the attribute being
7804 defined.  Some attributes are used in a special way by the rest of the
7805 compiler. The @code{enabled} attribute can be used to conditionally
7806 enable or disable insn alternatives (@pxref{Disable Insn
7807 Alternatives}). The @code{predicable} attribute, together with a
7808 suitable @code{define_cond_exec} (@pxref{Conditional Execution}), can
7809 be used to automatically generate conditional variants of instruction
7810 patterns. The @code{mnemonic} attribute can be used to check for the
7811 instruction mnemonic (@pxref{Mnemonic Attribute}).  The compiler
7812 internally uses the names @code{ce_enabled} and @code{nonce_enabled},
7813 so they should not be used elsewhere as alternative names.
7815 @var{list-of-values} is either a string that specifies a comma-separated
7816 list of values that can be assigned to the attribute, or a null string to
7817 indicate that the attribute takes numeric values.
7819 @var{default} is an attribute expression that gives the value of this
7820 attribute for insns that match patterns whose definition does not include
7821 an explicit value for this attribute.  @xref{Attr Example}, for more
7822 information on the handling of defaults.  @xref{Constant Attributes},
7823 for information on attributes that do not depend on any particular insn.
7825 @findex insn-attr.h
7826 For each defined attribute, a number of definitions are written to the
7827 @file{insn-attr.h} file.  For cases where an explicit set of values is
7828 specified for an attribute, the following are defined:
7830 @itemize @bullet
7831 @item
7832 A @samp{#define} is written for the symbol @samp{HAVE_ATTR_@var{name}}.
7834 @item
7835 An enumerated class is defined for @samp{attr_@var{name}} with
7836 elements of the form @samp{@var{upper-name}_@var{upper-value}} where
7837 the attribute name and value are first converted to uppercase.
7839 @item
7840 A function @samp{get_attr_@var{name}} is defined that is passed an insn and
7841 returns the attribute value for that insn.
7842 @end itemize
7844 For example, if the following is present in the @file{md} file:
7846 @smallexample
7847 (define_attr "type" "branch,fp,load,store,arith" @dots{})
7848 @end smallexample
7850 @noindent
7851 the following lines will be written to the file @file{insn-attr.h}.
7853 @smallexample
7854 #define HAVE_ATTR_type 1
7855 enum attr_type @{TYPE_BRANCH, TYPE_FP, TYPE_LOAD,
7856                  TYPE_STORE, TYPE_ARITH@};
7857 extern enum attr_type get_attr_type ();
7858 @end smallexample
7860 If the attribute takes numeric values, no @code{enum} type will be
7861 defined and the function to obtain the attribute's value will return
7862 @code{int}.
7864 There are attributes which are tied to a specific meaning.  These
7865 attributes are not free to use for other purposes:
7867 @table @code
7868 @item length
7869 The @code{length} attribute is used to calculate the length of emitted
7870 code chunks.  This is especially important when verifying branch
7871 distances. @xref{Insn Lengths}.
7873 @item enabled
7874 The @code{enabled} attribute can be defined to prevent certain
7875 alternatives of an insn definition from being used during code
7876 generation. @xref{Disable Insn Alternatives}.
7878 @item mnemonic
7879 The @code{mnemonic} attribute can be defined to implement instruction
7880 specific checks in e.g. the pipeline description.
7881 @xref{Mnemonic Attribute}.
7882 @end table
7884 For each of these special attributes, the corresponding
7885 @samp{HAVE_ATTR_@var{name}} @samp{#define} is also written when the
7886 attribute is not defined; in that case, it is defined as @samp{0}.
7888 @findex define_enum_attr
7889 @anchor{define_enum_attr}
7890 Another way of defining an attribute is to use:
7892 @smallexample
7893 (define_enum_attr "@var{attr}" "@var{enum}" @var{default})
7894 @end smallexample
7896 This works in just the same way as @code{define_attr}, except that
7897 the list of values is taken from a separate enumeration called
7898 @var{enum} (@pxref{define_enum}).  This form allows you to use
7899 the same list of values for several attributes without having to
7900 repeat the list each time.  For example:
7902 @smallexample
7903 (define_enum "processor" [
7904   model_a
7905   model_b
7906   @dots{}
7908 (define_enum_attr "arch" "processor"
7909   (const (symbol_ref "target_arch")))
7910 (define_enum_attr "tune" "processor"
7911   (const (symbol_ref "target_tune")))
7912 @end smallexample
7914 defines the same attributes as:
7916 @smallexample
7917 (define_attr "arch" "model_a,model_b,@dots{}"
7918   (const (symbol_ref "target_arch")))
7919 (define_attr "tune" "model_a,model_b,@dots{}"
7920   (const (symbol_ref "target_tune")))
7921 @end smallexample
7923 but without duplicating the processor list.  The second example defines two
7924 separate C enums (@code{attr_arch} and @code{attr_tune}) whereas the first
7925 defines a single C enum (@code{processor}).
7926 @end ifset
7927 @ifset INTERNALS
7928 @node Expressions
7929 @subsection Attribute Expressions
7930 @cindex attribute expressions
7932 RTL expressions used to define attributes use the codes described above
7933 plus a few specific to attribute definitions, to be discussed below.
7934 Attribute value expressions must have one of the following forms:
7936 @table @code
7937 @cindex @code{const_int} and attributes
7938 @item (const_int @var{i})
7939 The integer @var{i} specifies the value of a numeric attribute.  @var{i}
7940 must be non-negative.
7942 The value of a numeric attribute can be specified either with a
7943 @code{const_int}, or as an integer represented as a string in
7944 @code{const_string}, @code{eq_attr} (see below), @code{attr},
7945 @code{symbol_ref}, simple arithmetic expressions, and @code{set_attr}
7946 overrides on specific instructions (@pxref{Tagging Insns}).
7948 @cindex @code{const_string} and attributes
7949 @item (const_string @var{value})
7950 The string @var{value} specifies a constant attribute value.
7951 If @var{value} is specified as @samp{"*"}, it means that the default value of
7952 the attribute is to be used for the insn containing this expression.
7953 @samp{"*"} obviously cannot be used in the @var{default} expression
7954 of a @code{define_attr}.
7956 If the attribute whose value is being specified is numeric, @var{value}
7957 must be a string containing a non-negative integer (normally
7958 @code{const_int} would be used in this case).  Otherwise, it must
7959 contain one of the valid values for the attribute.
7961 @cindex @code{if_then_else} and attributes
7962 @item (if_then_else @var{test} @var{true-value} @var{false-value})
7963 @var{test} specifies an attribute test, whose format is defined below.
7964 The value of this expression is @var{true-value} if @var{test} is true,
7965 otherwise it is @var{false-value}.
7967 @cindex @code{cond} and attributes
7968 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @dots{}] @var{default})
7969 The first operand of this expression is a vector containing an even
7970 number of expressions and consisting of pairs of @var{test} and @var{value}
7971 expressions.  The value of the @code{cond} expression is that of the
7972 @var{value} corresponding to the first true @var{test} expression.  If
7973 none of the @var{test} expressions are true, the value of the @code{cond}
7974 expression is that of the @var{default} expression.
7975 @end table
7977 @var{test} expressions can have one of the following forms:
7979 @table @code
7980 @cindex @code{const_int} and attribute tests
7981 @item (const_int @var{i})
7982 This test is true if @var{i} is nonzero and false otherwise.
7984 @cindex @code{not} and attributes
7985 @cindex @code{ior} and attributes
7986 @cindex @code{and} and attributes
7987 @item (not @var{test})
7988 @itemx (ior @var{test1} @var{test2})
7989 @itemx (and @var{test1} @var{test2})
7990 These tests are true if the indicated logical function is true.
7992 @cindex @code{match_operand} and attributes
7993 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{pred} @var{constraints})
7994 This test is true if operand @var{n} of the insn whose attribute value
7995 is being determined has mode @var{m} (this part of the test is ignored
7996 if @var{m} is @code{VOIDmode}) and the function specified by the string
7997 @var{pred} returns a nonzero value when passed operand @var{n} and mode
7998 @var{m} (this part of the test is ignored if @var{pred} is the null
7999 string).
8001 The @var{constraints} operand is ignored and should be the null string.
8003 @cindex @code{match_test} and attributes
8004 @item (match_test @var{c-expr})
8005 The test is true if C expression @var{c-expr} is true.  In non-constant
8006 attributes, @var{c-expr} has access to the following variables:
8008 @table @var
8009 @item insn
8010 The rtl instruction under test.
8011 @item which_alternative
8012 The @code{define_insn} alternative that @var{insn} matches.
8013 @xref{Output Statement}.
8014 @item operands
8015 An array of @var{insn}'s rtl operands.
8016 @end table
8018 @var{c-expr} behaves like the condition in a C @code{if} statement,
8019 so there is no need to explicitly convert the expression into a boolean
8020 0 or 1 value.  For example, the following two tests are equivalent:
8022 @smallexample
8023 (match_test "x & 2")
8024 (match_test "(x & 2) != 0")
8025 @end smallexample
8027 @cindex @code{le} and attributes
8028 @cindex @code{leu} and attributes
8029 @cindex @code{lt} and attributes
8030 @cindex @code{gt} and attributes
8031 @cindex @code{gtu} and attributes
8032 @cindex @code{ge} and attributes
8033 @cindex @code{geu} and attributes
8034 @cindex @code{ne} and attributes
8035 @cindex @code{eq} and attributes
8036 @cindex @code{plus} and attributes
8037 @cindex @code{minus} and attributes
8038 @cindex @code{mult} and attributes
8039 @cindex @code{div} and attributes
8040 @cindex @code{mod} and attributes
8041 @cindex @code{abs} and attributes
8042 @cindex @code{neg} and attributes
8043 @cindex @code{ashift} and attributes
8044 @cindex @code{lshiftrt} and attributes
8045 @cindex @code{ashiftrt} and attributes
8046 @item (le @var{arith1} @var{arith2})
8047 @itemx (leu @var{arith1} @var{arith2})
8048 @itemx (lt @var{arith1} @var{arith2})
8049 @itemx (ltu @var{arith1} @var{arith2})
8050 @itemx (gt @var{arith1} @var{arith2})
8051 @itemx (gtu @var{arith1} @var{arith2})
8052 @itemx (ge @var{arith1} @var{arith2})
8053 @itemx (geu @var{arith1} @var{arith2})
8054 @itemx (ne @var{arith1} @var{arith2})
8055 @itemx (eq @var{arith1} @var{arith2})
8056 These tests are true if the indicated comparison of the two arithmetic
8057 expressions is true.  Arithmetic expressions are formed with
8058 @code{plus}, @code{minus}, @code{mult}, @code{div}, @code{mod},
8059 @code{abs}, @code{neg}, @code{and}, @code{ior}, @code{xor}, @code{not},
8060 @code{ashift}, @code{lshiftrt}, and @code{ashiftrt} expressions.
8062 @findex get_attr
8063 @code{const_int} and @code{symbol_ref} are always valid terms (@pxref{Insn
8064 Lengths},for additional forms).  @code{symbol_ref} is a string
8065 denoting a C expression that yields an @code{int} when evaluated by the
8066 @samp{get_attr_@dots{}} routine.  It should normally be a global
8067 variable.
8069 @findex eq_attr
8070 @item (eq_attr @var{name} @var{value})
8071 @var{name} is a string specifying the name of an attribute.
8073 @var{value} is a string that is either a valid value for attribute
8074 @var{name}, a comma-separated list of values, or @samp{!} followed by a
8075 value or list.  If @var{value} does not begin with a @samp{!}, this
8076 test is true if the value of the @var{name} attribute of the current
8077 insn is in the list specified by @var{value}.  If @var{value} begins
8078 with a @samp{!}, this test is true if the attribute's value is
8079 @emph{not} in the specified list.
8081 For example,
8083 @smallexample
8084 (eq_attr "type" "load,store")
8085 @end smallexample
8087 @noindent
8088 is equivalent to
8090 @smallexample
8091 (ior (eq_attr "type" "load") (eq_attr "type" "store"))
8092 @end smallexample
8094 If @var{name} specifies an attribute of @samp{alternative}, it refers to the
8095 value of the compiler variable @code{which_alternative}
8096 (@pxref{Output Statement}) and the values must be small integers.  For
8097 example,
8099 @smallexample
8100 (eq_attr "alternative" "2,3")
8101 @end smallexample
8103 @noindent
8104 is equivalent to
8106 @smallexample
8107 (ior (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 2))
8108      (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 3)))
8109 @end smallexample
8111 Note that, for most attributes, an @code{eq_attr} test is simplified in cases
8112 where the value of the attribute being tested is known for all insns matching
8113 a particular pattern.  This is by far the most common case.
8115 @findex attr_flag
8116 @item (attr_flag @var{name})
8117 The value of an @code{attr_flag} expression is true if the flag
8118 specified by @var{name} is true for the @code{insn} currently being
8119 scheduled.
8121 @var{name} is a string specifying one of a fixed set of flags to test.
8122 Test the flags @code{forward} and @code{backward} to determine the
8123 direction of a conditional branch.
8125 This example describes a conditional branch delay slot which
8126 can be nullified for forward branches that are taken (annul-true) or
8127 for backward branches which are not taken (annul-false).
8129 @smallexample
8130 (define_delay (eq_attr "type" "cbranch")
8131   [(eq_attr "in_branch_delay" "true")
8132    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
8133         (attr_flag "forward"))
8134    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
8135         (attr_flag "backward"))])
8136 @end smallexample
8138 The @code{forward} and @code{backward} flags are false if the current
8139 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
8141 @code{attr_flag} is only used during delay slot scheduling and has no
8142 meaning to other passes of the compiler.
8144 @findex attr
8145 @item (attr @var{name})
8146 The value of another attribute is returned.  This is most useful
8147 for numeric attributes, as @code{eq_attr} and @code{attr_flag}
8148 produce more efficient code for non-numeric attributes.
8149 @end table
8151 @end ifset
8152 @ifset INTERNALS
8153 @node Tagging Insns
8154 @subsection Assigning Attribute Values to Insns
8155 @cindex tagging insns
8156 @cindex assigning attribute values to insns
8158 The value assigned to an attribute of an insn is primarily determined by
8159 which pattern is matched by that insn (or which @code{define_peephole}
8160 generated it).  Every @code{define_insn} and @code{define_peephole} can
8161 have an optional last argument to specify the values of attributes for
8162 matching insns.  The value of any attribute not specified in a particular
8163 insn is set to the default value for that attribute, as specified in its
8164 @code{define_attr}.  Extensive use of default values for attributes
8165 permits the specification of the values for only one or two attributes
8166 in the definition of most insn patterns, as seen in the example in the
8167 next section.
8169 The optional last argument of @code{define_insn} and
8170 @code{define_peephole} is a vector of expressions, each of which defines
8171 the value for a single attribute.  The most general way of assigning an
8172 attribute's value is to use a @code{set} expression whose first operand is an
8173 @code{attr} expression giving the name of the attribute being set.  The
8174 second operand of the @code{set} is an attribute expression
8175 (@pxref{Expressions}) giving the value of the attribute.
8177 When the attribute value depends on the @samp{alternative} attribute
8178 (i.e., which is the applicable alternative in the constraint of the
8179 insn), the @code{set_attr_alternative} expression can be used.  It
8180 allows the specification of a vector of attribute expressions, one for
8181 each alternative.
8183 @findex set_attr
8184 When the generality of arbitrary attribute expressions is not required,
8185 the simpler @code{set_attr} expression can be used, which allows
8186 specifying a string giving either a single attribute value or a list
8187 of attribute values, one for each alternative.
8189 The form of each of the above specifications is shown below.  In each case,
8190 @var{name} is a string specifying the attribute to be set.
8192 @table @code
8193 @item (set_attr @var{name} @var{value-string})
8194 @var{value-string} is either a string giving the desired attribute value,
8195 or a string containing a comma-separated list giving the values for
8196 succeeding alternatives.  The number of elements must match the number
8197 of alternatives in the constraint of the insn pattern.
8199 Note that it may be useful to specify @samp{*} for some alternative, in
8200 which case the attribute will assume its default value for insns matching
8201 that alternative.
8203 @findex set_attr_alternative
8204 @item (set_attr_alternative @var{name} [@var{value1} @var{value2} @dots{}])
8205 Depending on the alternative of the insn, the value will be one of the
8206 specified values.  This is a shorthand for using a @code{cond} with
8207 tests on the @samp{alternative} attribute.
8209 @findex attr
8210 @item (set (attr @var{name}) @var{value})
8211 The first operand of this @code{set} must be the special RTL expression
8212 @code{attr}, whose sole operand is a string giving the name of the
8213 attribute being set.  @var{value} is the value of the attribute.
8214 @end table
8216 The following shows three different ways of representing the same
8217 attribute value specification:
8219 @smallexample
8220 (set_attr "type" "load,store,arith")
8222 (set_attr_alternative "type"
8223                       [(const_string "load") (const_string "store")
8224                        (const_string "arith")])
8226 (set (attr "type")
8227      (cond [(eq_attr "alternative" "1") (const_string "load")
8228             (eq_attr "alternative" "2") (const_string "store")]
8229            (const_string "arith")))
8230 @end smallexample
8232 @need 1000
8233 @findex define_asm_attributes
8234 The @code{define_asm_attributes} expression provides a mechanism to
8235 specify the attributes assigned to insns produced from an @code{asm}
8236 statement.  It has the form:
8238 @smallexample
8239 (define_asm_attributes [@var{attr-sets}])
8240 @end smallexample
8242 @noindent
8243 where @var{attr-sets} is specified the same as for both the
8244 @code{define_insn} and the @code{define_peephole} expressions.
8246 These values will typically be the ``worst case'' attribute values.  For
8247 example, they might indicate that the condition code will be clobbered.
8249 A specification for a @code{length} attribute is handled specially.  The
8250 way to compute the length of an @code{asm} insn is to multiply the
8251 length specified in the expression @code{define_asm_attributes} by the
8252 number of machine instructions specified in the @code{asm} statement,
8253 determined by counting the number of semicolons and newlines in the
8254 string.  Therefore, the value of the @code{length} attribute specified
8255 in a @code{define_asm_attributes} should be the maximum possible length
8256 of a single machine instruction.
8258 @end ifset
8259 @ifset INTERNALS
8260 @node Attr Example
8261 @subsection Example of Attribute Specifications
8262 @cindex attribute specifications example
8263 @cindex attribute specifications
8265 The judicious use of defaulting is important in the efficient use of
8266 insn attributes.  Typically, insns are divided into @dfn{types} and an
8267 attribute, customarily called @code{type}, is used to represent this
8268 value.  This attribute is normally used only to define the default value
8269 for other attributes.  An example will clarify this usage.
8271 Assume we have a RISC machine with a condition code and in which only
8272 full-word operations are performed in registers.  Let us assume that we
8273 can divide all insns into loads, stores, (integer) arithmetic
8274 operations, floating point operations, and branches.
8276 Here we will concern ourselves with determining the effect of an insn on
8277 the condition code and will limit ourselves to the following possible
8278 effects:  The condition code can be set unpredictably (clobbered), not
8279 be changed, be set to agree with the results of the operation, or only
8280 changed if the item previously set into the condition code has been
8281 modified.
8283 Here is part of a sample @file{md} file for such a machine:
8285 @smallexample
8286 (define_attr "type" "load,store,arith,fp,branch" (const_string "arith"))
8288 (define_attr "cc" "clobber,unchanged,set,change0"
8289              (cond [(eq_attr "type" "load")
8290                         (const_string "change0")
8291                     (eq_attr "type" "store,branch")
8292                         (const_string "unchanged")
8293                     (eq_attr "type" "arith")
8294                         (if_then_else (match_operand:SI 0 "" "")
8295                                       (const_string "set")
8296                                       (const_string "clobber"))]
8297                    (const_string "clobber")))
8299 (define_insn ""
8300   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,r,m")
8301         (match_operand:SI 1 "general_operand" "r,m,r"))]
8302   ""
8303   "@@
8304    move %0,%1
8305    load %0,%1
8306    store %0,%1"
8307   [(set_attr "type" "arith,load,store")])
8308 @end smallexample
8310 Note that we assume in the above example that arithmetic operations
8311 performed on quantities smaller than a machine word clobber the condition
8312 code since they will set the condition code to a value corresponding to the
8313 full-word result.
8315 @end ifset
8316 @ifset INTERNALS
8317 @node Insn Lengths
8318 @subsection Computing the Length of an Insn
8319 @cindex insn lengths, computing
8320 @cindex computing the length of an insn
8322 For many machines, multiple types of branch instructions are provided, each
8323 for different length branch displacements.  In most cases, the assembler
8324 will choose the correct instruction to use.  However, when the assembler
8325 cannot do so, GCC can when a special attribute, the @code{length}
8326 attribute, is defined.  This attribute must be defined to have numeric
8327 values by specifying a null string in its @code{define_attr}.
8329 In the case of the @code{length} attribute, two additional forms of
8330 arithmetic terms are allowed in test expressions:
8332 @table @code
8333 @cindex @code{match_dup} and attributes
8334 @item (match_dup @var{n})
8335 This refers to the address of operand @var{n} of the current insn, which
8336 must be a @code{label_ref}.
8338 @cindex @code{pc} and attributes
8339 @item (pc)
8340 This refers to the address of the @emph{current} insn.  It might have
8341 been more consistent with other usage to make this the address of the
8342 @emph{next} insn but this would be confusing because the length of the
8343 current insn is to be computed.
8344 @end table
8346 @cindex @code{addr_vec}, length of
8347 @cindex @code{addr_diff_vec}, length of
8348 For normal insns, the length will be determined by value of the
8349 @code{length} attribute.  In the case of @code{addr_vec} and
8350 @code{addr_diff_vec} insn patterns, the length is computed as
8351 the number of vectors multiplied by the size of each vector.
8353 Lengths are measured in addressable storage units (bytes).
8355 The following macros can be used to refine the length computation:
8357 @table @code
8358 @findex ADJUST_INSN_LENGTH
8359 @item ADJUST_INSN_LENGTH (@var{insn}, @var{length})
8360 If defined, modifies the length assigned to instruction @var{insn} as a
8361 function of the context in which it is used.  @var{length} is an lvalue
8362 that contains the initially computed length of the insn and should be
8363 updated with the correct length of the insn.
8365 This macro will normally not be required.  A case in which it is
8366 required is the ROMP@.  On this machine, the size of an @code{addr_vec}
8367 insn must be increased by two to compensate for the fact that alignment
8368 may be required.
8369 @end table
8371 @findex get_attr_length
8372 The routine that returns @code{get_attr_length} (the value of the
8373 @code{length} attribute) can be used by the output routine to
8374 determine the form of the branch instruction to be written, as the
8375 example below illustrates.
8377 As an example of the specification of variable-length branches, consider
8378 the IBM 360.  If we adopt the convention that a register will be set to
8379 the starting address of a function, we can jump to labels within 4k of
8380 the start using a four-byte instruction.  Otherwise, we need a six-byte
8381 sequence to load the address from memory and then branch to it.
8383 On such a machine, a pattern for a branch instruction might be specified
8384 as follows:
8386 @smallexample
8387 (define_insn "jump"
8388   [(set (pc)
8389         (label_ref (match_operand 0 "" "")))]
8390   ""
8392    return (get_attr_length (insn) == 4
8393            ? "b %l0" : "l r15,=a(%l0); br r15");
8395   [(set (attr "length")
8396         (if_then_else (lt (match_dup 0) (const_int 4096))
8397                       (const_int 4)
8398                       (const_int 6)))])
8399 @end smallexample
8401 @end ifset
8402 @ifset INTERNALS
8403 @node Constant Attributes
8404 @subsection Constant Attributes
8405 @cindex constant attributes
8407 A special form of @code{define_attr}, where the expression for the
8408 default value is a @code{const} expression, indicates an attribute that
8409 is constant for a given run of the compiler.  Constant attributes may be
8410 used to specify which variety of processor is used.  For example,
8412 @smallexample
8413 (define_attr "cpu" "m88100,m88110,m88000"
8414  (const
8415   (cond [(symbol_ref "TARGET_88100") (const_string "m88100")
8416          (symbol_ref "TARGET_88110") (const_string "m88110")]
8417         (const_string "m88000"))))
8419 (define_attr "memory" "fast,slow"
8420  (const
8421   (if_then_else (symbol_ref "TARGET_FAST_MEM")
8422                 (const_string "fast")
8423                 (const_string "slow"))))
8424 @end smallexample
8426 The routine generated for constant attributes has no parameters as it
8427 does not depend on any particular insn.  RTL expressions used to define
8428 the value of a constant attribute may use the @code{symbol_ref} form,
8429 but may not use either the @code{match_operand} form or @code{eq_attr}
8430 forms involving insn attributes.
8432 @end ifset
8433 @ifset INTERNALS
8434 @node Mnemonic Attribute
8435 @subsection Mnemonic Attribute
8436 @cindex mnemonic attribute
8438 The @code{mnemonic} attribute is a string type attribute holding the
8439 instruction mnemonic for an insn alternative.  The attribute values
8440 will automatically be generated by the machine description parser if
8441 there is an attribute definition in the md file:
8443 @smallexample
8444 (define_attr "mnemonic" "unknown" (const_string "unknown"))
8445 @end smallexample
8447 The default value can be freely chosen as long as it does not collide
8448 with any of the instruction mnemonics.  This value will be used
8449 whenever the machine description parser is not able to determine the
8450 mnemonic string.  This might be the case for output templates
8451 containing more than a single instruction as in
8452 @code{"mvcle\t%0,%1,0\;jo\t.-4"}.
8454 The @code{mnemonic} attribute set is not generated automatically if the
8455 instruction string is generated via C code.
8457 An existing @code{mnemonic} attribute set in an insn definition will not
8458 be overriden by the md file parser.  That way it is possible to
8459 manually set the instruction mnemonics for the cases where the md file
8460 parser fails to determine it automatically.
8462 The @code{mnemonic} attribute is useful for dealing with instruction
8463 specific properties in the pipeline description without defining
8464 additional insn attributes.
8466 @smallexample
8467 (define_attr "ooo_expanded" ""
8468   (cond [(eq_attr "mnemonic" "dlr,dsgr,d,dsgf,stam,dsgfr,dlgr")
8469          (const_int 1)]
8470         (const_int 0)))
8471 @end smallexample
8473 @end ifset
8474 @ifset INTERNALS
8475 @node Delay Slots
8476 @subsection Delay Slot Scheduling
8477 @cindex delay slots, defining
8479 The insn attribute mechanism can be used to specify the requirements for
8480 delay slots, if any, on a target machine.  An instruction is said to
8481 require a @dfn{delay slot} if some instructions that are physically
8482 after the instruction are executed as if they were located before it.
8483 Classic examples are branch and call instructions, which often execute
8484 the following instruction before the branch or call is performed.
8486 On some machines, conditional branch instructions can optionally
8487 @dfn{annul} instructions in the delay slot.  This means that the
8488 instruction will not be executed for certain branch outcomes.  Both
8489 instructions that annul if the branch is true and instructions that
8490 annul if the branch is false are supported.
8492 Delay slot scheduling differs from instruction scheduling in that
8493 determining whether an instruction needs a delay slot is dependent only
8494 on the type of instruction being generated, not on data flow between the
8495 instructions.  See the next section for a discussion of data-dependent
8496 instruction scheduling.
8498 @findex define_delay
8499 The requirement of an insn needing one or more delay slots is indicated
8500 via the @code{define_delay} expression.  It has the following form:
8502 @smallexample
8503 (define_delay @var{test}
8504               [@var{delay-1} @var{annul-true-1} @var{annul-false-1}
8505                @var{delay-2} @var{annul-true-2} @var{annul-false-2}
8506                @dots{}])
8507 @end smallexample
8509 @var{test} is an attribute test that indicates whether this
8510 @code{define_delay} applies to a particular insn.  If so, the number of
8511 required delay slots is determined by the length of the vector specified
8512 as the second argument.  An insn placed in delay slot @var{n} must
8513 satisfy attribute test @var{delay-n}.  @var{annul-true-n} is an
8514 attribute test that specifies which insns may be annulled if the branch
8515 is true.  Similarly, @var{annul-false-n} specifies which insns in the
8516 delay slot may be annulled if the branch is false.  If annulling is not
8517 supported for that delay slot, @code{(nil)} should be coded.
8519 For example, in the common case where branch and call insns require
8520 a single delay slot, which may contain any insn other than a branch or
8521 call, the following would be placed in the @file{md} file:
8523 @smallexample
8524 (define_delay (eq_attr "type" "branch,call")
8525               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
8526 @end smallexample
8528 Multiple @code{define_delay} expressions may be specified.  In this
8529 case, each such expression specifies different delay slot requirements
8530 and there must be no insn for which tests in two @code{define_delay}
8531 expressions are both true.
8533 For example, if we have a machine that requires one delay slot for branches
8534 but two for calls,  no delay slot can contain a branch or call insn,
8535 and any valid insn in the delay slot for the branch can be annulled if the
8536 branch is true, we might represent this as follows:
8538 @smallexample
8539 (define_delay (eq_attr "type" "branch")
8540    [(eq_attr "type" "!branch,call")
8541     (eq_attr "type" "!branch,call")
8542     (nil)])
8544 (define_delay (eq_attr "type" "call")
8545               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)
8546                (eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
8547 @end smallexample
8548 @c the above is *still* too long.  --mew 4feb93
8550 @end ifset
8551 @ifset INTERNALS
8552 @node Processor pipeline description
8553 @subsection Specifying processor pipeline description
8554 @cindex processor pipeline description
8555 @cindex processor functional units
8556 @cindex instruction latency time
8557 @cindex interlock delays
8558 @cindex data dependence delays
8559 @cindex reservation delays
8560 @cindex pipeline hazard recognizer
8561 @cindex automaton based pipeline description
8562 @cindex regular expressions
8563 @cindex deterministic finite state automaton
8564 @cindex automaton based scheduler
8565 @cindex RISC
8566 @cindex VLIW
8568 To achieve better performance, most modern processors
8569 (super-pipelined, superscalar @acronym{RISC}, and @acronym{VLIW}
8570 processors) have many @dfn{functional units} on which several
8571 instructions can be executed simultaneously.  An instruction starts
8572 execution if its issue conditions are satisfied.  If not, the
8573 instruction is stalled until its conditions are satisfied.  Such
8574 @dfn{interlock (pipeline) delay} causes interruption of the fetching
8575 of successor instructions (or demands nop instructions, e.g.@: for some
8576 MIPS processors).
8578 There are two major kinds of interlock delays in modern processors.
8579 The first one is a data dependence delay determining @dfn{instruction
8580 latency time}.  The instruction execution is not started until all
8581 source data have been evaluated by prior instructions (there are more
8582 complex cases when the instruction execution starts even when the data
8583 are not available but will be ready in given time after the
8584 instruction execution start).  Taking the data dependence delays into
8585 account is simple.  The data dependence (true, output, and
8586 anti-dependence) delay between two instructions is given by a
8587 constant.  In most cases this approach is adequate.  The second kind
8588 of interlock delays is a reservation delay.  The reservation delay
8589 means that two instructions under execution will be in need of shared
8590 processors resources, i.e.@: buses, internal registers, and/or
8591 functional units, which are reserved for some time.  Taking this kind
8592 of delay into account is complex especially for modern @acronym{RISC}
8593 processors.
8595 The task of exploiting more processor parallelism is solved by an
8596 instruction scheduler.  For a better solution to this problem, the
8597 instruction scheduler has to have an adequate description of the
8598 processor parallelism (or @dfn{pipeline description}).  GCC
8599 machine descriptions describe processor parallelism and functional
8600 unit reservations for groups of instructions with the aid of
8601 @dfn{regular expressions}.
8603 The GCC instruction scheduler uses a @dfn{pipeline hazard recognizer} to
8604 figure out the possibility of the instruction issue by the processor
8605 on a given simulated processor cycle.  The pipeline hazard recognizer is
8606 automatically generated from the processor pipeline description.  The
8607 pipeline hazard recognizer generated from the machine description
8608 is based on a deterministic finite state automaton (@acronym{DFA}):
8609 the instruction issue is possible if there is a transition from one
8610 automaton state to another one.  This algorithm is very fast, and
8611 furthermore, its speed is not dependent on processor
8612 complexity@footnote{However, the size of the automaton depends on
8613 processor complexity.  To limit this effect, machine descriptions
8614 can split orthogonal parts of the machine description among several
8615 automata: but then, since each of these must be stepped independently,
8616 this does cause a small decrease in the algorithm's performance.}.
8618 @cindex automaton based pipeline description
8619 The rest of this section describes the directives that constitute
8620 an automaton-based processor pipeline description.  The order of
8621 these constructions within the machine description file is not
8622 important.
8624 @findex define_automaton
8625 @cindex pipeline hazard recognizer
8626 The following optional construction describes names of automata
8627 generated and used for the pipeline hazards recognition.  Sometimes
8628 the generated finite state automaton used by the pipeline hazard
8629 recognizer is large.  If we use more than one automaton and bind functional
8630 units to the automata, the total size of the automata is usually
8631 less than the size of the single automaton.  If there is no one such
8632 construction, only one finite state automaton is generated.
8634 @smallexample
8635 (define_automaton @var{automata-names})
8636 @end smallexample
8638 @var{automata-names} is a string giving names of the automata.  The
8639 names are separated by commas.  All the automata should have unique names.
8640 The automaton name is used in the constructions @code{define_cpu_unit} and
8641 @code{define_query_cpu_unit}.
8643 @findex define_cpu_unit
8644 @cindex processor functional units
8645 Each processor functional unit used in the description of instruction
8646 reservations should be described by the following construction.
8648 @smallexample
8649 (define_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
8650 @end smallexample
8652 @var{unit-names} is a string giving the names of the functional units
8653 separated by commas.  Don't use name @samp{nothing}, it is reserved
8654 for other goals.
8656 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
8657 which the unit is bound.  The automaton should be described in
8658 construction @code{define_automaton}.  You should give
8659 @dfn{automaton-name}, if there is a defined automaton.
8661 The assignment of units to automata are constrained by the uses of the
8662 units in insn reservations.  The most important constraint is: if a
8663 unit reservation is present on a particular cycle of an alternative
8664 for an insn reservation, then some unit from the same automaton must
8665 be present on the same cycle for the other alternatives of the insn
8666 reservation.  The rest of the constraints are mentioned in the
8667 description of the subsequent constructions.
8669 @findex define_query_cpu_unit
8670 @cindex querying function unit reservations
8671 The following construction describes CPU functional units analogously
8672 to @code{define_cpu_unit}.  The reservation of such units can be
8673 queried for an automaton state.  The instruction scheduler never
8674 queries reservation of functional units for given automaton state.  So
8675 as a rule, you don't need this construction.  This construction could
8676 be used for future code generation goals (e.g.@: to generate
8677 @acronym{VLIW} insn templates).
8679 @smallexample
8680 (define_query_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
8681 @end smallexample
8683 @var{unit-names} is a string giving names of the functional units
8684 separated by commas.
8686 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
8687 which the unit is bound.
8689 @findex define_insn_reservation
8690 @cindex instruction latency time
8691 @cindex regular expressions
8692 @cindex data bypass
8693 The following construction is the major one to describe pipeline
8694 characteristics of an instruction.
8696 @smallexample
8697 (define_insn_reservation @var{insn-name} @var{default_latency}
8698                          @var{condition} @var{regexp})
8699 @end smallexample
8701 @var{default_latency} is a number giving latency time of the
8702 instruction.  There is an important difference between the old
8703 description and the automaton based pipeline description.  The latency
8704 time is used for all dependencies when we use the old description.  In
8705 the automaton based pipeline description, the given latency time is only
8706 used for true dependencies.  The cost of anti-dependencies is always
8707 zero and the cost of output dependencies is the difference between
8708 latency times of the producing and consuming insns (if the difference
8709 is negative, the cost is considered to be zero).  You can always
8710 change the default costs for any description by using the target hook
8711 @code{TARGET_SCHED_ADJUST_COST} (@pxref{Scheduling}).
8713 @var{insn-name} is a string giving the internal name of the insn.  The
8714 internal names are used in constructions @code{define_bypass} and in
8715 the automaton description file generated for debugging.  The internal
8716 name has nothing in common with the names in @code{define_insn}.  It is a
8717 good practice to use insn classes described in the processor manual.
8719 @var{condition} defines what RTL insns are described by this
8720 construction.  You should remember that you will be in trouble if
8721 @var{condition} for two or more different
8722 @code{define_insn_reservation} constructions is TRUE for an insn.  In
8723 this case what reservation will be used for the insn is not defined.
8724 Such cases are not checked during generation of the pipeline hazards
8725 recognizer because in general recognizing that two conditions may have
8726 the same value is quite difficult (especially if the conditions
8727 contain @code{symbol_ref}).  It is also not checked during the
8728 pipeline hazard recognizer work because it would slow down the
8729 recognizer considerably.
8731 @var{regexp} is a string describing the reservation of the cpu's functional
8732 units by the instruction.  The reservations are described by a regular
8733 expression according to the following syntax:
8735 @smallexample
8736        regexp = regexp "," oneof
8737               | oneof
8739        oneof = oneof "|" allof
8740              | allof
8742        allof = allof "+" repeat
8743              | repeat
8745        repeat = element "*" number
8746               | element
8748        element = cpu_function_unit_name
8749                | reservation_name
8750                | result_name
8751                | "nothing"
8752                | "(" regexp ")"
8753 @end smallexample
8755 @itemize @bullet
8756 @item
8757 @samp{,} is used for describing the start of the next cycle in
8758 the reservation.
8760 @item
8761 @samp{|} is used for describing a reservation described by the first
8762 regular expression @strong{or} a reservation described by the second
8763 regular expression @strong{or} etc.
8765 @item
8766 @samp{+} is used for describing a reservation described by the first
8767 regular expression @strong{and} a reservation described by the
8768 second regular expression @strong{and} etc.
8770 @item
8771 @samp{*} is used for convenience and simply means a sequence in which
8772 the regular expression are repeated @var{number} times with cycle
8773 advancing (see @samp{,}).
8775 @item
8776 @samp{cpu_function_unit_name} denotes reservation of the named
8777 functional unit.
8779 @item
8780 @samp{reservation_name} --- see description of construction
8781 @samp{define_reservation}.
8783 @item
8784 @samp{nothing} denotes no unit reservations.
8785 @end itemize
8787 @findex define_reservation
8788 Sometimes unit reservations for different insns contain common parts.
8789 In such case, you can simplify the pipeline description by describing
8790 the common part by the following construction
8792 @smallexample
8793 (define_reservation @var{reservation-name} @var{regexp})
8794 @end smallexample
8796 @var{reservation-name} is a string giving name of @var{regexp}.
8797 Functional unit names and reservation names are in the same name
8798 space.  So the reservation names should be different from the
8799 functional unit names and can not be the reserved name @samp{nothing}.
8801 @findex define_bypass
8802 @cindex instruction latency time
8803 @cindex data bypass
8804 The following construction is used to describe exceptions in the
8805 latency time for given instruction pair.  This is so called bypasses.
8807 @smallexample
8808 (define_bypass @var{number} @var{out_insn_names} @var{in_insn_names}
8809                [@var{guard}])
8810 @end smallexample
8812 @var{number} defines when the result generated by the instructions
8813 given in string @var{out_insn_names} will be ready for the
8814 instructions given in string @var{in_insn_names}.  Each of these
8815 strings is a comma-separated list of filename-style globs and
8816 they refer to the names of @code{define_insn_reservation}s.
8817 For example:
8818 @smallexample
8819 (define_bypass 1 "cpu1_load_*, cpu1_store_*" "cpu1_load_*")
8820 @end smallexample
8821 defines a bypass between instructions that start with
8822 @samp{cpu1_load_} or @samp{cpu1_store_} and those that start with
8823 @samp{cpu1_load_}.
8825 @var{guard} is an optional string giving the name of a C function which
8826 defines an additional guard for the bypass.  The function will get the
8827 two insns as parameters.  If the function returns zero the bypass will
8828 be ignored for this case.  The additional guard is necessary to
8829 recognize complicated bypasses, e.g.@: when the consumer is only an address
8830 of insn @samp{store} (not a stored value).
8832 If there are more one bypass with the same output and input insns, the
8833 chosen bypass is the first bypass with a guard in description whose
8834 guard function returns nonzero.  If there is no such bypass, then
8835 bypass without the guard function is chosen.
8837 @findex exclusion_set
8838 @findex presence_set
8839 @findex final_presence_set
8840 @findex absence_set
8841 @findex final_absence_set
8842 @cindex VLIW
8843 @cindex RISC
8844 The following five constructions are usually used to describe
8845 @acronym{VLIW} processors, or more precisely, to describe a placement
8846 of small instructions into @acronym{VLIW} instruction slots.  They
8847 can be used for @acronym{RISC} processors, too.
8849 @smallexample
8850 (exclusion_set @var{unit-names} @var{unit-names})
8851 (presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
8852 (final_presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
8853 (absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
8854 (final_absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
8855 @end smallexample
8857 @var{unit-names} is a string giving names of functional units
8858 separated by commas.
8860 @var{patterns} is a string giving patterns of functional units
8861 separated by comma.  Currently pattern is one unit or units
8862 separated by white-spaces.
8864 The first construction (@samp{exclusion_set}) means that each
8865 functional unit in the first string can not be reserved simultaneously
8866 with a unit whose name is in the second string and vice versa.  For
8867 example, the construction is useful for describing processors
8868 (e.g.@: some SPARC processors) with a fully pipelined floating point
8869 functional unit which can execute simultaneously only single floating
8870 point insns or only double floating point insns.
8872 The second construction (@samp{presence_set}) means that each
8873 functional unit in the first string can not be reserved unless at
8874 least one of pattern of units whose names are in the second string is
8875 reserved.  This is an asymmetric relation.  For example, it is useful
8876 for description that @acronym{VLIW} @samp{slot1} is reserved after
8877 @samp{slot0} reservation.  We could describe it by the following
8878 construction
8880 @smallexample
8881 (presence_set "slot1" "slot0")
8882 @end smallexample
8884 Or @samp{slot1} is reserved only after @samp{slot0} and unit @samp{b0}
8885 reservation.  In this case we could write
8887 @smallexample
8888 (presence_set "slot1" "slot0 b0")
8889 @end smallexample
8891 The third construction (@samp{final_presence_set}) is analogous to
8892 @samp{presence_set}.  The difference between them is when checking is
8893 done.  When an instruction is issued in given automaton state
8894 reflecting all current and planned unit reservations, the automaton
8895 state is changed.  The first state is a source state, the second one
8896 is a result state.  Checking for @samp{presence_set} is done on the
8897 source state reservation, checking for @samp{final_presence_set} is
8898 done on the result reservation.  This construction is useful to
8899 describe a reservation which is actually two subsequent reservations.
8900 For example, if we use
8902 @smallexample
8903 (presence_set "slot1" "slot0")
8904 @end smallexample
8906 the following insn will be never issued (because @samp{slot1} requires
8907 @samp{slot0} which is absent in the source state).
8909 @smallexample
8910 (define_reservation "insn_and_nop" "slot0 + slot1")
8911 @end smallexample
8913 but it can be issued if we use analogous @samp{final_presence_set}.
8915 The forth construction (@samp{absence_set}) means that each functional
8916 unit in the first string can be reserved only if each pattern of units
8917 whose names are in the second string is not reserved.  This is an
8918 asymmetric relation (actually @samp{exclusion_set} is analogous to
8919 this one but it is symmetric).  For example it might be useful in a
8920 @acronym{VLIW} description to say that @samp{slot0} cannot be reserved
8921 after either @samp{slot1} or @samp{slot2} have been reserved.  This
8922 can be described as:
8924 @smallexample
8925 (absence_set "slot0" "slot1, slot2")
8926 @end smallexample
8928 Or @samp{slot2} can not be reserved if @samp{slot0} and unit @samp{b0}
8929 are reserved or @samp{slot1} and unit @samp{b1} are reserved.  In
8930 this case we could write
8932 @smallexample
8933 (absence_set "slot2" "slot0 b0, slot1 b1")
8934 @end smallexample
8936 All functional units mentioned in a set should belong to the same
8937 automaton.
8939 The last construction (@samp{final_absence_set}) is analogous to
8940 @samp{absence_set} but checking is done on the result (state)
8941 reservation.  See comments for @samp{final_presence_set}.
8943 @findex automata_option
8944 @cindex deterministic finite state automaton
8945 @cindex nondeterministic finite state automaton
8946 @cindex finite state automaton minimization
8947 You can control the generator of the pipeline hazard recognizer with
8948 the following construction.
8950 @smallexample
8951 (automata_option @var{options})
8952 @end smallexample
8954 @var{options} is a string giving options which affect the generated
8955 code.  Currently there are the following options:
8957 @itemize @bullet
8958 @item
8959 @dfn{no-minimization} makes no minimization of the automaton.  This is
8960 only worth to do when we are debugging the description and need to
8961 look more accurately at reservations of states.
8963 @item
8964 @dfn{time} means printing time statistics about the generation of
8965 automata.
8967 @item
8968 @dfn{stats} means printing statistics about the generated automata
8969 such as the number of DFA states, NDFA states and arcs.
8971 @item
8972 @dfn{v} means a generation of the file describing the result automata.
8973 The file has suffix @samp{.dfa} and can be used for the description
8974 verification and debugging.
8976 @item
8977 @dfn{w} means a generation of warning instead of error for
8978 non-critical errors.
8980 @item
8981 @dfn{no-comb-vect} prevents the automaton generator from generating
8982 two data structures and comparing them for space efficiency.  Using
8983 a comb vector to represent transitions may be better, but it can be
8984 very expensive to construct.  This option is useful if the build
8985 process spends an unacceptably long time in genautomata.
8987 @item
8988 @dfn{ndfa} makes nondeterministic finite state automata.  This affects
8989 the treatment of operator @samp{|} in the regular expressions.  The
8990 usual treatment of the operator is to try the first alternative and,
8991 if the reservation is not possible, the second alternative.  The
8992 nondeterministic treatment means trying all alternatives, some of them
8993 may be rejected by reservations in the subsequent insns.
8995 @item
8996 @dfn{collapse-ndfa} modifies the behaviour of the generator when
8997 producing an automaton.  An additional state transition to collapse a
8998 nondeterministic @acronym{NDFA} state to a deterministic @acronym{DFA}
8999 state is generated.  It can be triggered by passing @code{const0_rtx} to
9000 state_transition.  In such an automaton, cycle advance transitions are
9001 available only for these collapsed states.  This option is useful for
9002 ports that want to use the @code{ndfa} option, but also want to use
9003 @code{define_query_cpu_unit} to assign units to insns issued in a cycle.
9005 @item
9006 @dfn{progress} means output of a progress bar showing how many states
9007 were generated so far for automaton being processed.  This is useful
9008 during debugging a @acronym{DFA} description.  If you see too many
9009 generated states, you could interrupt the generator of the pipeline
9010 hazard recognizer and try to figure out a reason for generation of the
9011 huge automaton.
9012 @end itemize
9014 As an example, consider a superscalar @acronym{RISC} machine which can
9015 issue three insns (two integer insns and one floating point insn) on
9016 the cycle but can finish only two insns.  To describe this, we define
9017 the following functional units.
9019 @smallexample
9020 (define_cpu_unit "i0_pipeline, i1_pipeline, f_pipeline")
9021 (define_cpu_unit "port0, port1")
9022 @end smallexample
9024 All simple integer insns can be executed in any integer pipeline and
9025 their result is ready in two cycles.  The simple integer insns are
9026 issued into the first pipeline unless it is reserved, otherwise they
9027 are issued into the second pipeline.  Integer division and
9028 multiplication insns can be executed only in the second integer
9029 pipeline and their results are ready correspondingly in 8 and 4
9030 cycles.  The integer division is not pipelined, i.e.@: the subsequent
9031 integer division insn can not be issued until the current division
9032 insn finished.  Floating point insns are fully pipelined and their
9033 results are ready in 3 cycles.  Where the result of a floating point
9034 insn is used by an integer insn, an additional delay of one cycle is
9035 incurred.  To describe all of this we could specify
9037 @smallexample
9038 (define_cpu_unit "div")
9040 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
9041                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), (port0 | port1)")
9043 (define_insn_reservation "mult" 4 (eq_attr "type" "mult")
9044                          "i1_pipeline, nothing*2, (port0 | port1)")
9046 (define_insn_reservation "div" 8 (eq_attr "type" "div")
9047                          "i1_pipeline, div*7, div + (port0 | port1)")
9049 (define_insn_reservation "float" 3 (eq_attr "type" "float")
9050                          "f_pipeline, nothing, (port0 | port1))
9052 (define_bypass 4 "float" "simple,mult,div")
9053 @end smallexample
9055 To simplify the description we could describe the following reservation
9057 @smallexample
9058 (define_reservation "finish" "port0|port1")
9059 @end smallexample
9061 and use it in all @code{define_insn_reservation} as in the following
9062 construction
9064 @smallexample
9065 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
9066                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), finish")
9067 @end smallexample
9070 @end ifset
9071 @ifset INTERNALS
9072 @node Conditional Execution
9073 @section Conditional Execution
9074 @cindex conditional execution
9075 @cindex predication
9077 A number of architectures provide for some form of conditional
9078 execution, or predication.  The hallmark of this feature is the
9079 ability to nullify most of the instructions in the instruction set.
9080 When the instruction set is large and not entirely symmetric, it
9081 can be quite tedious to describe these forms directly in the
9082 @file{.md} file.  An alternative is the @code{define_cond_exec} template.
9084 @findex define_cond_exec
9085 @smallexample
9086 (define_cond_exec
9087   [@var{predicate-pattern}]
9088   "@var{condition}"
9089   "@var{output-template}"
9090   "@var{optional-insn-attribues}")
9091 @end smallexample
9093 @var{predicate-pattern} is the condition that must be true for the
9094 insn to be executed at runtime and should match a relational operator.
9095 One can use @code{match_operator} to match several relational operators
9096 at once.  Any @code{match_operand} operands must have no more than one
9097 alternative.
9099 @var{condition} is a C expression that must be true for the generated
9100 pattern to match.
9102 @findex current_insn_predicate
9103 @var{output-template} is a string similar to the @code{define_insn}
9104 output template (@pxref{Output Template}), except that the @samp{*}
9105 and @samp{@@} special cases do not apply.  This is only useful if the
9106 assembly text for the predicate is a simple prefix to the main insn.
9107 In order to handle the general case, there is a global variable
9108 @code{current_insn_predicate} that will contain the entire predicate
9109 if the current insn is predicated, and will otherwise be @code{NULL}.
9111 @var{optional-insn-attributes} is an optional vector of attributes that gets
9112 appended to the insn attributes of the produced cond_exec rtx. It can
9113 be used to add some distinguishing attribute to cond_exec rtxs produced
9114 that way. An example usage would be to use this attribute in conjunction
9115 with attributes on the main pattern to disable particular alternatives under
9116 certain conditions.
9118 When @code{define_cond_exec} is used, an implicit reference to
9119 the @code{predicable} instruction attribute is made.
9120 @xref{Insn Attributes}.  This attribute must be a boolean (i.e.@: have
9121 exactly two elements in its @var{list-of-values}), with the possible
9122 values being @code{no} and @code{yes}.  The default and all uses in
9123 the insns must be a simple constant, not a complex expressions.  It
9124 may, however, depend on the alternative, by using a comma-separated
9125 list of values.  If that is the case, the port should also define an
9126 @code{enabled} attribute (@pxref{Disable Insn Alternatives}), which
9127 should also allow only @code{no} and @code{yes} as its values.
9129 For each @code{define_insn} for which the @code{predicable}
9130 attribute is true, a new @code{define_insn} pattern will be
9131 generated that matches a predicated version of the instruction.
9132 For example,
9134 @smallexample
9135 (define_insn "addsi"
9136   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
9137         (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9138                  (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9139   "@var{test1}"
9140   "add %2,%1,%0")
9142 (define_cond_exec
9143   [(ne (match_operand:CC 0 "register_operand" "c")
9144        (const_int 0))]
9145   "@var{test2}"
9146   "(%0)")
9147 @end smallexample
9149 @noindent
9150 generates a new pattern
9152 @smallexample
9153 (define_insn ""
9154   [(cond_exec
9155      (ne (match_operand:CC 3 "register_operand" "c") (const_int 0))
9156      (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
9157           (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9158                    (match_operand:SI 2 "register_operand" "r"))))]
9159   "(@var{test2}) && (@var{test1})"
9160   "(%3) add %2,%1,%0")
9161 @end smallexample
9163 @end ifset
9164 @ifset INTERNALS
9165 @node Define Subst
9166 @section RTL Templates Transformations
9167 @cindex define_subst
9169 For some hardware architectures there are common cases when the RTL
9170 templates for the instructions can be derived from the other RTL
9171 templates using simple transformations.  E.g., @file{i386.md} contains
9172 an RTL template for the ordinary @code{sub} instruction---
9173 @code{*subsi_1}, and for the @code{sub} instruction with subsequent
9174 zero-extension---@code{*subsi_1_zext}.  Such cases can be easily
9175 implemented by a single meta-template capable of generating a modified
9176 case based on the initial one:
9178 @findex define_subst
9179 @smallexample
9180 (define_subst "@var{name}"
9181   [@var{input-template}]
9182   "@var{condition}"
9183   [@var{output-template}])
9184 @end smallexample
9185 @var{input-template} is a pattern describing the source RTL template,
9186 which will be transformed.
9188 @var{condition} is a C expression that is conjunct with the condition
9189 from the input-template to generate a condition to be used in the
9190 output-template.
9192 @var{output-template} is a pattern that will be used in the resulting
9193 template.
9195 @code{define_subst} mechanism is tightly coupled with the notion of the
9196 subst attribute (@pxref{Subst Iterators}).  The use of
9197 @code{define_subst} is triggered by a reference to a subst attribute in
9198 the transforming RTL template.  This reference initiates duplication of
9199 the source RTL template and substitution of the attributes with their
9200 values.  The source RTL template is left unchanged, while the copy is
9201 transformed by @code{define_subst}.  This transformation can fail in the
9202 case when the source RTL template is not matched against the
9203 input-template of the @code{define_subst}.  In such case the copy is
9204 deleted.
9206 @code{define_subst} can be used only in @code{define_insn} and
9207 @code{define_expand}, it cannot be used in other expressions (e.g. in
9208 @code{define_insn_and_split}).
9210 @menu
9211 * Define Subst Example::            Example of @code{define_subst} work.
9212 * Define Subst Pattern Matching::   Process of template comparison.
9213 * Define Subst Output Template::    Generation of output template.
9214 @end menu
9216 @node Define Subst Example
9217 @subsection @code{define_subst} Example
9218 @cindex define_subst
9220 To illustrate how @code{define_subst} works, let us examine a simple
9221 template transformation.
9223 Suppose there are two kinds of instructions: one that touches flags and
9224 the other that does not.  The instructions of the second type could be
9225 generated with the following @code{define_subst}:
9227 @smallexample
9228 (define_subst "add_clobber_subst"
9229   [(set (match_operand:SI 0 "" "")
9230         (match_operand:SI 1 "" ""))]
9231   ""
9232   [(set (match_dup 0)
9233         (match_dup 1))
9234    (clobber (reg:CC FLAGS_REG))]
9235 @end smallexample
9237 This @code{define_subst} can be applied to any RTL pattern containing
9238 @code{set} of mode SI and generates a copy with clobber when it is
9239 applied.
9241 Assume there is an RTL template for a @code{max} instruction to be used
9242 in @code{define_subst} mentioned above:
9244 @smallexample
9245 (define_insn "maxsi"
9246   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9247         (max:SI
9248           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9249           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9250   ""
9251   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9252  [@dots{}])
9253 @end smallexample
9255 To mark the RTL template for @code{define_subst} application,
9256 subst-attributes are used.  They should be declared in advance:
9258 @smallexample
9259 (define_subst_attr "add_clobber_name" "add_clobber_subst" "_noclobber" "_clobber")
9260 @end smallexample
9262 Here @samp{add_clobber_name} is the attribute name,
9263 @samp{add_clobber_subst} is the name of the corresponding
9264 @code{define_subst}, the third argument (@samp{_noclobber}) is the
9265 attribute value that would be substituted into the unchanged version of
9266 the source RTL template, and the last argument (@samp{_clobber}) is the
9267 value that would be substituted into the second, transformed,
9268 version of the RTL template.
9270 Once the subst-attribute has been defined, it should be used in RTL
9271 templates which need to be processed by the @code{define_subst}.  So,
9272 the original RTL template should be changed:
9274 @smallexample
9275 (define_insn "maxsi<add_clobber_name>"
9276   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9277         (max:SI
9278           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9279           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9280   ""
9281   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9282  [@dots{}])
9283 @end smallexample
9285 The result of the @code{define_subst} usage would look like the following:
9287 @smallexample
9288 (define_insn "maxsi_noclobber"
9289   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9290         (max:SI
9291           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9292           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9293   ""
9294   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9295  [@dots{}])
9296 (define_insn "maxsi_clobber"
9297   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9298         (max:SI
9299           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9300           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))
9301    (clobber (reg:CC FLAGS_REG))]
9302   ""
9303   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9304  [@dots{}])
9305 @end smallexample
9307 @node Define Subst Pattern Matching
9308 @subsection Pattern Matching in @code{define_subst}
9309 @cindex define_subst
9311 All expressions, allowed in @code{define_insn} or @code{define_expand},
9312 are allowed in the input-template of @code{define_subst}, except
9313 @code{match_par_dup}, @code{match_scratch}, @code{match_parallel}. The
9314 meanings of expressions in the input-template were changed:
9316 @code{match_operand} matches any expression (possibly, a subtree in
9317 RTL-template), if modes of the @code{match_operand} and this expression
9318 are the same, or mode of the @code{match_operand} is @code{VOIDmode}, or
9319 this expression is @code{match_dup}, @code{match_op_dup}.  If the
9320 expression is @code{match_operand} too, and predicate of
9321 @code{match_operand} from the input pattern is not empty, then the
9322 predicates are compared.  That can be used for more accurate filtering
9323 of accepted RTL-templates.
9325 @code{match_operator} matches common operators (like @code{plus},
9326 @code{minus}), @code{unspec}, @code{unspec_volatile} operators and
9327 @code{match_operator}s from the original pattern if the modes match and
9328 @code{match_operator} from the input pattern has the same number of
9329 operands as the operator from the original pattern.
9331 @node Define Subst Output Template
9332 @subsection Generation of output template in @code{define_subst}
9333 @cindex define_subst
9335 If all necessary checks for @code{define_subst} application pass, a new
9336 RTL-pattern, based on the output-template, is created to replace the old
9337 template.  Like in input-patterns, meanings of some RTL expressions are
9338 changed when they are used in output-patterns of a @code{define_subst}.
9339 Thus, @code{match_dup} is used for copying the whole expression from the
9340 original pattern, which matched corresponding @code{match_operand} from
9341 the input pattern.
9343 @code{match_dup N} is used in the output template to be replaced with
9344 the expression from the original pattern, which matched
9345 @code{match_operand N} from the input pattern.  As a consequence,
9346 @code{match_dup} cannot be used to point to @code{match_operand}s from
9347 the output pattern, it should always refer to a @code{match_operand}
9348 from the input pattern.
9350 In the output template one can refer to the expressions from the
9351 original pattern and create new ones.  For instance, some operands could
9352 be added by means of standard @code{match_operand}.
9354 After replacing @code{match_dup} with some RTL-subtree from the original
9355 pattern, it could happen that several @code{match_operand}s in the
9356 output pattern have the same indexes.  It is unknown, how many and what
9357 indexes would be used in the expression which would replace
9358 @code{match_dup}, so such conflicts in indexes are inevitable.  To
9359 overcome this issue, @code{match_operands} and @code{match_operators},
9360 which were introduced into the output pattern, are renumerated when all
9361 @code{match_dup}s are replaced.
9363 Number of alternatives in @code{match_operand}s introduced into the
9364 output template @code{M} could differ from the number of alternatives in
9365 the original pattern @code{N}, so in the resultant pattern there would
9366 be @code{N*M} alternatives.  Thus, constraints from the original pattern
9367 would be duplicated @code{N} times, constraints from the output pattern
9368 would be duplicated @code{M} times, producing all possible combinations.
9369 @end ifset
9371 @ifset INTERNALS
9372 @node Constant Definitions
9373 @section Constant Definitions
9374 @cindex constant definitions
9375 @findex define_constants
9377 Using literal constants inside instruction patterns reduces legibility and
9378 can be a maintenance problem.
9380 To overcome this problem, you may use the @code{define_constants}
9381 expression.  It contains a vector of name-value pairs.  From that
9382 point on, wherever any of the names appears in the MD file, it is as
9383 if the corresponding value had been written instead.  You may use
9384 @code{define_constants} multiple times; each appearance adds more
9385 constants to the table.  It is an error to redefine a constant with
9386 a different value.
9388 To come back to the a29k load multiple example, instead of
9390 @smallexample
9391 (define_insn ""
9392   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
9393      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
9394            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
9395       (use (reg:SI 179))
9396       (clobber (reg:SI 179))])]
9397   ""
9398   "loadm 0,0,%1,%2")
9399 @end smallexample
9401 You could write:
9403 @smallexample
9404 (define_constants [
9405     (R_BP 177)
9406     (R_FC 178)
9407     (R_CR 179)
9408     (R_Q  180)
9411 (define_insn ""
9412   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
9413      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
9414            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
9415       (use (reg:SI R_CR))
9416       (clobber (reg:SI R_CR))])]
9417   ""
9418   "loadm 0,0,%1,%2")
9419 @end smallexample
9421 The constants that are defined with a define_constant are also output
9422 in the insn-codes.h header file as #defines.
9424 @cindex enumerations
9425 @findex define_c_enum
9426 You can also use the machine description file to define enumerations.
9427 Like the constants defined by @code{define_constant}, these enumerations
9428 are visible to both the machine description file and the main C code.
9430 The syntax is as follows:
9432 @smallexample
9433 (define_c_enum "@var{name}" [
9434   @var{value0}
9435   @var{value1}
9436   @dots{}
9437   @var{valuen}
9439 @end smallexample
9441 This definition causes the equivalent of the following C code to appear
9442 in @file{insn-constants.h}:
9444 @smallexample
9445 enum @var{name} @{
9446   @var{value0} = 0,
9447   @var{value1} = 1,
9448   @dots{}
9449   @var{valuen} = @var{n}
9451 #define NUM_@var{cname}_VALUES (@var{n} + 1)
9452 @end smallexample
9454 where @var{cname} is the capitalized form of @var{name}.
9455 It also makes each @var{valuei} available in the machine description
9456 file, just as if it had been declared with:
9458 @smallexample
9459 (define_constants [(@var{valuei} @var{i})])
9460 @end smallexample
9462 Each @var{valuei} is usually an upper-case identifier and usually
9463 begins with @var{cname}.
9465 You can split the enumeration definition into as many statements as
9466 you like.  The above example is directly equivalent to:
9468 @smallexample
9469 (define_c_enum "@var{name}" [@var{value0}])
9470 (define_c_enum "@var{name}" [@var{value1}])
9471 @dots{}
9472 (define_c_enum "@var{name}" [@var{valuen}])
9473 @end smallexample
9475 Splitting the enumeration helps to improve the modularity of each
9476 individual @code{.md} file.  For example, if a port defines its
9477 synchronization instructions in a separate @file{sync.md} file,
9478 it is convenient to define all synchronization-specific enumeration
9479 values in @file{sync.md} rather than in the main @file{.md} file.
9481 Some enumeration names have special significance to GCC:
9483 @table @code
9484 @item unspecv
9485 @findex unspec_volatile
9486 If an enumeration called @code{unspecv} is defined, GCC will use it
9487 when printing out @code{unspec_volatile} expressions.  For example:
9489 @smallexample
9490 (define_c_enum "unspecv" [
9491   UNSPECV_BLOCKAGE
9493 @end smallexample
9495 causes GCC to print @samp{(unspec_volatile @dots{} 0)} as:
9497 @smallexample
9498 (unspec_volatile ... UNSPECV_BLOCKAGE)
9499 @end smallexample
9501 @item unspec
9502 @findex unspec
9503 If an enumeration called @code{unspec} is defined, GCC will use
9504 it when printing out @code{unspec} expressions.  GCC will also use
9505 it when printing out @code{unspec_volatile} expressions unless an
9506 @code{unspecv} enumeration is also defined.  You can therefore
9507 decide whether to keep separate enumerations for volatile and
9508 non-volatile expressions or whether to use the same enumeration
9509 for both.
9510 @end table
9512 @findex define_enum
9513 @anchor{define_enum}
9514 Another way of defining an enumeration is to use @code{define_enum}:
9516 @smallexample
9517 (define_enum "@var{name}" [
9518   @var{value0}
9519   @var{value1}
9520   @dots{}
9521   @var{valuen}
9523 @end smallexample
9525 This directive implies:
9527 @smallexample
9528 (define_c_enum "@var{name}" [
9529   @var{cname}_@var{cvalue0}
9530   @var{cname}_@var{cvalue1}
9531   @dots{}
9532   @var{cname}_@var{cvaluen}
9534 @end smallexample
9536 @findex define_enum_attr
9537 where @var{cvaluei} is the capitalized form of @var{valuei}.
9538 However, unlike @code{define_c_enum}, the enumerations defined
9539 by @code{define_enum} can be used in attribute specifications
9540 (@pxref{define_enum_attr}).
9541 @end ifset
9542 @ifset INTERNALS
9543 @node Iterators
9544 @section Iterators
9545 @cindex iterators in @file{.md} files
9547 Ports often need to define similar patterns for more than one machine
9548 mode or for more than one rtx code.  GCC provides some simple iterator
9549 facilities to make this process easier.
9551 @menu
9552 * Mode Iterators::         Generating variations of patterns for different modes.
9553 * Code Iterators::         Doing the same for codes.
9554 * Int Iterators::          Doing the same for integers.
9555 * Subst Iterators::        Generating variations of patterns for define_subst.
9556 @end menu
9558 @node Mode Iterators
9559 @subsection Mode Iterators
9560 @cindex mode iterators in @file{.md} files
9562 Ports often need to define similar patterns for two or more different modes.
9563 For example:
9565 @itemize @bullet
9566 @item
9567 If a processor has hardware support for both single and double
9568 floating-point arithmetic, the @code{SFmode} patterns tend to be
9569 very similar to the @code{DFmode} ones.
9571 @item
9572 If a port uses @code{SImode} pointers in one configuration and
9573 @code{DImode} pointers in another, it will usually have very similar
9574 @code{SImode} and @code{DImode} patterns for manipulating pointers.
9575 @end itemize
9577 Mode iterators allow several patterns to be instantiated from one
9578 @file{.md} file template.  They can be used with any type of
9579 rtx-based construct, such as a @code{define_insn},
9580 @code{define_split}, or @code{define_peephole2}.
9582 @menu
9583 * Defining Mode Iterators:: Defining a new mode iterator.
9584 * Substitutions::           Combining mode iterators with substitutions
9585 * Examples::                Examples
9586 @end menu
9588 @node Defining Mode Iterators
9589 @subsubsection Defining Mode Iterators
9590 @findex define_mode_iterator
9592 The syntax for defining a mode iterator is:
9594 @smallexample
9595 (define_mode_iterator @var{name} [(@var{mode1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{moden} "@var{condn}")])
9596 @end smallexample
9598 This allows subsequent @file{.md} file constructs to use the mode suffix
9599 @code{:@var{name}}.  Every construct that does so will be expanded
9600 @var{n} times, once with every use of @code{:@var{name}} replaced by
9601 @code{:@var{mode1}}, once with every use replaced by @code{:@var{mode2}},
9602 and so on.  In the expansion for a particular @var{modei}, every
9603 C condition will also require that @var{condi} be true.
9605 For example:
9607 @smallexample
9608 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
9609 @end smallexample
9611 defines a new mode suffix @code{:P}.  Every construct that uses
9612 @code{:P} will be expanded twice, once with every @code{:P} replaced
9613 by @code{:SI} and once with every @code{:P} replaced by @code{:DI}.
9614 The @code{:SI} version will only apply if @code{Pmode == SImode} and
9615 the @code{:DI} version will only apply if @code{Pmode == DImode}.
9617 As with other @file{.md} conditions, an empty string is treated
9618 as ``always true''.  @code{(@var{mode} "")} can also be abbreviated
9619 to @code{@var{mode}}.  For example:
9621 @smallexample
9622 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
9623 @end smallexample
9625 means that the @code{:DI} expansion only applies if @code{TARGET_64BIT}
9626 but that the @code{:SI} expansion has no such constraint.
9628 Iterators are applied in the order they are defined.  This can be
9629 significant if two iterators are used in a construct that requires
9630 substitutions.  @xref{Substitutions}.
9632 @node Substitutions
9633 @subsubsection Substitution in Mode Iterators
9634 @findex define_mode_attr
9636 If an @file{.md} file construct uses mode iterators, each version of the
9637 construct will often need slightly different strings or modes.  For
9638 example:
9640 @itemize @bullet
9641 @item
9642 When a @code{define_expand} defines several @code{add@var{m}3} patterns
9643 (@pxref{Standard Names}), each expander will need to use the
9644 appropriate mode name for @var{m}.
9646 @item
9647 When a @code{define_insn} defines several instruction patterns,
9648 each instruction will often use a different assembler mnemonic.
9650 @item
9651 When a @code{define_insn} requires operands with different modes,
9652 using an iterator for one of the operand modes usually requires a specific
9653 mode for the other operand(s).
9654 @end itemize
9656 GCC supports such variations through a system of ``mode attributes''.
9657 There are two standard attributes: @code{mode}, which is the name of
9658 the mode in lower case, and @code{MODE}, which is the same thing in
9659 upper case.  You can define other attributes using:
9661 @smallexample
9662 (define_mode_attr @var{name} [(@var{mode1} "@var{value1}") @dots{} (@var{moden} "@var{valuen}")])
9663 @end smallexample
9665 where @var{name} is the name of the attribute and @var{valuei}
9666 is the value associated with @var{modei}.
9668 When GCC replaces some @var{:iterator} with @var{:mode}, it will scan
9669 each string and mode in the pattern for sequences of the form
9670 @code{<@var{iterator}:@var{attr}>}, where @var{attr} is the name of a
9671 mode attribute.  If the attribute is defined for @var{mode}, the whole
9672 @code{<@dots{}>} sequence will be replaced by the appropriate attribute
9673 value.
9675 For example, suppose an @file{.md} file has:
9677 @smallexample
9678 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
9679 (define_mode_attr load [(SI "lw") (DI "ld")])
9680 @end smallexample
9682 If one of the patterns that uses @code{:P} contains the string
9683 @code{"<P:load>\t%0,%1"}, the @code{SI} version of that pattern
9684 will use @code{"lw\t%0,%1"} and the @code{DI} version will use
9685 @code{"ld\t%0,%1"}.
9687 Here is an example of using an attribute for a mode:
9689 @smallexample
9690 (define_mode_iterator LONG [SI DI])
9691 (define_mode_attr SHORT [(SI "HI") (DI "SI")])
9692 (define_insn @dots{}
9693   (sign_extend:LONG (match_operand:<LONG:SHORT> @dots{})) @dots{})
9694 @end smallexample
9696 The @code{@var{iterator}:} prefix may be omitted, in which case the
9697 substitution will be attempted for every iterator expansion.
9699 @node Examples
9700 @subsubsection Mode Iterator Examples
9702 Here is an example from the MIPS port.  It defines the following
9703 modes and attributes (among others):
9705 @smallexample
9706 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
9707 (define_mode_attr d [(SI "") (DI "d")])
9708 @end smallexample
9710 and uses the following template to define both @code{subsi3}
9711 and @code{subdi3}:
9713 @smallexample
9714 (define_insn "sub<mode>3"
9715   [(set (match_operand:GPR 0 "register_operand" "=d")
9716         (minus:GPR (match_operand:GPR 1 "register_operand" "d")
9717                    (match_operand:GPR 2 "register_operand" "d")))]
9718   ""
9719   "<d>subu\t%0,%1,%2"
9720   [(set_attr "type" "arith")
9721    (set_attr "mode" "<MODE>")])
9722 @end smallexample
9724 This is exactly equivalent to:
9726 @smallexample
9727 (define_insn "subsi3"
9728   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=d")
9729         (minus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "d")
9730                   (match_operand:SI 2 "register_operand" "d")))]
9731   ""
9732   "subu\t%0,%1,%2"
9733   [(set_attr "type" "arith")
9734    (set_attr "mode" "SI")])
9736 (define_insn "subdi3"
9737   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
9738         (minus:DI (match_operand:DI 1 "register_operand" "d")
9739                   (match_operand:DI 2 "register_operand" "d")))]
9740   ""
9741   "dsubu\t%0,%1,%2"
9742   [(set_attr "type" "arith")
9743    (set_attr "mode" "DI")])
9744 @end smallexample
9746 @node Code Iterators
9747 @subsection Code Iterators
9748 @cindex code iterators in @file{.md} files
9749 @findex define_code_iterator
9750 @findex define_code_attr
9752 Code iterators operate in a similar way to mode iterators.  @xref{Mode Iterators}.
9754 The construct:
9756 @smallexample
9757 (define_code_iterator @var{name} [(@var{code1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{coden} "@var{condn}")])
9758 @end smallexample
9760 defines a pseudo rtx code @var{name} that can be instantiated as
9761 @var{codei} if condition @var{condi} is true.  Each @var{codei}
9762 must have the same rtx format.  @xref{RTL Classes}.
9764 As with mode iterators, each pattern that uses @var{name} will be
9765 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
9766 @var{code1}, once with all uses replaced by @var{code2}, and so on.
9767 @xref{Defining Mode Iterators}.
9769 It is possible to define attributes for codes as well as for modes.
9770 There are two standard code attributes: @code{code}, the name of the
9771 code in lower case, and @code{CODE}, the name of the code in upper case.
9772 Other attributes are defined using:
9774 @smallexample
9775 (define_code_attr @var{name} [(@var{code1} "@var{value1}") @dots{} (@var{coden} "@var{valuen}")])
9776 @end smallexample
9778 Here's an example of code iterators in action, taken from the MIPS port:
9780 @smallexample
9781 (define_code_iterator any_cond [unordered ordered unlt unge uneq ltgt unle ungt
9782                                 eq ne gt ge lt le gtu geu ltu leu])
9784 (define_expand "b<code>"
9785   [(set (pc)
9786         (if_then_else (any_cond:CC (cc0)
9787                                    (const_int 0))
9788                       (label_ref (match_operand 0 ""))
9789                       (pc)))]
9790   ""
9792   gen_conditional_branch (operands, <CODE>);
9793   DONE;
9795 @end smallexample
9797 This is equivalent to:
9799 @smallexample
9800 (define_expand "bunordered"
9801   [(set (pc)
9802         (if_then_else (unordered:CC (cc0)
9803                                     (const_int 0))
9804                       (label_ref (match_operand 0 ""))
9805                       (pc)))]
9806   ""
9808   gen_conditional_branch (operands, UNORDERED);
9809   DONE;
9812 (define_expand "bordered"
9813   [(set (pc)
9814         (if_then_else (ordered:CC (cc0)
9815                                   (const_int 0))
9816                       (label_ref (match_operand 0 ""))
9817                       (pc)))]
9818   ""
9820   gen_conditional_branch (operands, ORDERED);
9821   DONE;
9824 @dots{}
9825 @end smallexample
9827 @node Int Iterators
9828 @subsection Int Iterators
9829 @cindex int iterators in @file{.md} files
9830 @findex define_int_iterator
9831 @findex define_int_attr
9833 Int iterators operate in a similar way to code iterators.  @xref{Code Iterators}.
9835 The construct:
9837 @smallexample
9838 (define_int_iterator @var{name} [(@var{int1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{intn} "@var{condn}")])
9839 @end smallexample
9841 defines a pseudo integer constant @var{name} that can be instantiated as
9842 @var{inti} if condition @var{condi} is true.  Each @var{int}
9843 must have the same rtx format.  @xref{RTL Classes}. Int iterators can appear
9844 in only those rtx fields that have 'i' as the specifier. This means that
9845 each @var{int} has to be a constant defined using define_constant or
9846 define_c_enum.
9848 As with mode and code iterators, each pattern that uses @var{name} will be
9849 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
9850 @var{int1}, once with all uses replaced by @var{int2}, and so on.
9851 @xref{Defining Mode Iterators}.
9853 It is possible to define attributes for ints as well as for codes and modes.
9854 Attributes are defined using:
9856 @smallexample
9857 (define_int_attr @var{name} [(@var{int1} "@var{value1}") @dots{} (@var{intn} "@var{valuen}")])
9858 @end smallexample
9860 Here's an example of int iterators in action, taken from the ARM port:
9862 @smallexample
9863 (define_int_iterator QABSNEG [UNSPEC_VQABS UNSPEC_VQNEG])
9865 (define_int_attr absneg [(UNSPEC_VQABS "abs") (UNSPEC_VQNEG "neg")])
9867 (define_insn "neon_vq<absneg><mode>"
9868   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
9869         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
9870                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
9871                       QABSNEG))]
9872   "TARGET_NEON"
9873   "vq<absneg>.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
9874   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
9877 @end smallexample
9879 This is equivalent to:
9881 @smallexample
9882 (define_insn "neon_vqabs<mode>"
9883   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
9884         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
9885                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
9886                       UNSPEC_VQABS))]
9887   "TARGET_NEON"
9888   "vqabs.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
9889   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
9892 (define_insn "neon_vqneg<mode>"
9893   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
9894         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
9895                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
9896                       UNSPEC_VQNEG))]
9897   "TARGET_NEON"
9898   "vqneg.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
9899   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
9902 @end smallexample
9904 @node Subst Iterators
9905 @subsection Subst Iterators
9906 @cindex subst iterators in @file{.md} files
9907 @findex define_subst
9908 @findex define_subst_attr
9910 Subst iterators are special type of iterators with the following
9911 restrictions: they could not be declared explicitly, they always have
9912 only two values, and they do not have explicit dedicated name.
9913 Subst-iterators are triggered only when corresponding subst-attribute is
9914 used in RTL-pattern.
9916 Subst iterators transform templates in the following way: the templates
9917 are duplicated, the subst-attributes in these templates are replaced
9918 with the corresponding values, and a new attribute is implicitly added
9919 to the given @code{define_insn}/@code{define_expand}.  The name of the
9920 added attribute matches the name of @code{define_subst}.  Such
9921 attributes are declared implicitly, and it is not allowed to have a
9922 @code{define_attr} named as a @code{define_subst}.
9924 Each subst iterator is linked to a @code{define_subst}.  It is declared
9925 implicitly by the first appearance of the corresponding
9926 @code{define_subst_attr}, and it is not allowed to define it explicitly.
9928 Declarations of subst-attributes have the following syntax:
9930 @findex define_subst_attr
9931 @smallexample
9932 (define_subst_attr "@var{name}"
9933   "@var{subst-name}"
9934   "@var{no-subst-value}"
9935   "@var{subst-applied-value}")
9936 @end smallexample
9938 @var{name} is a string with which the given subst-attribute could be
9939 referred to.
9941 @var{subst-name} shows which @code{define_subst} should be applied to an
9942 RTL-template if the given subst-attribute is present in the
9943 RTL-template.
9945 @var{no-subst-value} is a value with which subst-attribute would be
9946 replaced in the first copy of the original RTL-template.
9948 @var{subst-applied-value} is a value with which subst-attribute would be
9949 replaced in the second copy of the original RTL-template.
9951 @end ifset