Update internal documentation to describe that DONE and FAIL
[official-gcc.git] / gcc / doc / md.texi
blob6d15d9931326a472b91aa08958c57834499e9184
1 @c Copyright (C) 1988-2018 Free Software Foundation, Inc.
2 @c This is part of the GCC manual.
3 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
5 @ifset INTERNALS
6 @node Machine Desc
7 @chapter Machine Descriptions
8 @cindex machine descriptions
10 A machine description has two parts: a file of instruction patterns
11 (@file{.md} file) and a C header file of macro definitions.
13 The @file{.md} file for a target machine contains a pattern for each
14 instruction that the target machine supports (or at least each instruction
15 that is worth telling the compiler about).  It may also contain comments.
16 A semicolon causes the rest of the line to be a comment, unless the semicolon
17 is inside a quoted string.
19 See the next chapter for information on the C header file.
21 @menu
22 * Overview::            How the machine description is used.
23 * Patterns::            How to write instruction patterns.
24 * Example::             An explained example of a @code{define_insn} pattern.
25 * RTL Template::        The RTL template defines what insns match a pattern.
26 * Output Template::     The output template says how to make assembler code
27                         from such an insn.
28 * Output Statement::    For more generality, write C code to output
29                         the assembler code.
30 * Predicates::          Controlling what kinds of operands can be used
31                         for an insn.
32 * Constraints::         Fine-tuning operand selection.
33 * Standard Names::      Names mark patterns to use for code generation.
34 * Pattern Ordering::    When the order of patterns makes a difference.
35 * Dependent Patterns::  Having one pattern may make you need another.
36 * Jump Patterns::       Special considerations for patterns for jump insns.
37 * Looping Patterns::    How to define patterns for special looping insns.
38 * Insn Canonicalizations::Canonicalization of Instructions
39 * Expander Definitions::Generating a sequence of several RTL insns
40                         for a standard operation.
41 * Insn Splitting::      Splitting Instructions into Multiple Instructions.
42 * Including Patterns::  Including Patterns in Machine Descriptions.
43 * Peephole Definitions::Defining machine-specific peephole optimizations.
44 * Insn Attributes::     Specifying the value of attributes for generated insns.
45 * Conditional Execution::Generating @code{define_insn} patterns for
46                          predication.
47 * Define Subst::        Generating @code{define_insn} and @code{define_expand}
48                         patterns from other patterns.
49 * Constant Definitions::Defining symbolic constants that can be used in the
50                         md file.
51 * Iterators::           Using iterators to generate patterns from a template.
52 @end menu
54 @node Overview
55 @section Overview of How the Machine Description is Used
57 There are three main conversions that happen in the compiler:
59 @enumerate
61 @item
62 The front end reads the source code and builds a parse tree.
64 @item
65 The parse tree is used to generate an RTL insn list based on named
66 instruction patterns.
68 @item
69 The insn list is matched against the RTL templates to produce assembler
70 code.
72 @end enumerate
74 For the generate pass, only the names of the insns matter, from either a
75 named @code{define_insn} or a @code{define_expand}.  The compiler will
76 choose the pattern with the right name and apply the operands according
77 to the documentation later in this chapter, without regard for the RTL
78 template or operand constraints.  Note that the names the compiler looks
79 for are hard-coded in the compiler---it will ignore unnamed patterns and
80 patterns with names it doesn't know about, but if you don't provide a
81 named pattern it needs, it will abort.
83 If a @code{define_insn} is used, the template given is inserted into the
84 insn list.  If a @code{define_expand} is used, one of three things
85 happens, based on the condition logic.  The condition logic may manually
86 create new insns for the insn list, say via @code{emit_insn()}, and
87 invoke @code{DONE}.  For certain named patterns, it may invoke @code{FAIL} to tell the
88 compiler to use an alternate way of performing that task.  If it invokes
89 neither @code{DONE} nor @code{FAIL}, the template given in the pattern
90 is inserted, as if the @code{define_expand} were a @code{define_insn}.
92 Once the insn list is generated, various optimization passes convert,
93 replace, and rearrange the insns in the insn list.  This is where the
94 @code{define_split} and @code{define_peephole} patterns get used, for
95 example.
97 Finally, the insn list's RTL is matched up with the RTL templates in the
98 @code{define_insn} patterns, and those patterns are used to emit the
99 final assembly code.  For this purpose, each named @code{define_insn}
100 acts like it's unnamed, since the names are ignored.
102 @node Patterns
103 @section Everything about Instruction Patterns
104 @cindex patterns
105 @cindex instruction patterns
107 @findex define_insn
108 A @code{define_insn} expression is used to define instruction patterns
109 to which insns may be matched.  A @code{define_insn} expression contains
110 an incomplete RTL expression, with pieces to be filled in later, operand
111 constraints that restrict how the pieces can be filled in, and an output
112 template or C code to generate the assembler output.
114 A @code{define_insn} is an RTL expression containing four or five operands:
116 @enumerate
117 @item
118 An optional name.  The presence of a name indicates that this instruction
119 pattern can perform a certain standard job for the RTL-generation
120 pass of the compiler.  This pass knows certain names and will use
121 the instruction patterns with those names, if the names are defined
122 in the machine description.
124 The absence of a name is indicated by writing an empty string
125 where the name should go.  Nameless instruction patterns are never
126 used for generating RTL code, but they may permit several simpler insns
127 to be combined later on.
129 Names that are not thus known and used in RTL-generation have no
130 effect; they are equivalent to no name at all.
132 For the purpose of debugging the compiler, you may also specify a
133 name beginning with the @samp{*} character.  Such a name is used only
134 for identifying the instruction in RTL dumps; it is equivalent to having
135 a nameless pattern for all other purposes.  Names beginning with the
136 @samp{*} character are not required to be unique.
138 @item
139 The @dfn{RTL template}: This is a vector of incomplete RTL expressions
140 which describe the semantics of the instruction (@pxref{RTL Template}).
141 It is incomplete because it may contain @code{match_operand},
142 @code{match_operator}, and @code{match_dup} expressions that stand for
143 operands of the instruction.
145 If the vector has multiple elements, the RTL template is treated as a
146 @code{parallel} expression.
148 @item
149 @cindex pattern conditions
150 @cindex conditions, in patterns
151 The condition: This is a string which contains a C expression.  When the
152 compiler attempts to match RTL against a pattern, the condition is
153 evaluated.  If the condition evaluates to @code{true}, the match is
154 permitted.  The condition may be an empty string, which is treated
155 as always @code{true}.
157 @cindex named patterns and conditions
158 For a named pattern, the condition may not depend on the data in the
159 insn being matched, but only the target-machine-type flags.  The compiler
160 needs to test these conditions during initialization in order to learn
161 exactly which named instructions are available in a particular run.
163 @findex operands
164 For nameless patterns, the condition is applied only when matching an
165 individual insn, and only after the insn has matched the pattern's
166 recognition template.  The insn's operands may be found in the vector
167 @code{operands}.
169 An instruction condition cannot become more restrictive as compilation
170 progresses.  If the condition accepts a particular RTL instruction at
171 one stage of compilation, it must continue to accept that instruction
172 until the final pass.  For example, @samp{!reload_completed} and
173 @samp{can_create_pseudo_p ()} are both invalid instruction conditions,
174 because they are true during the earlier RTL passes and false during
175 the later ones.  For the same reason, if a condition accepts an
176 instruction before register allocation, it cannot later try to control
177 register allocation by excluding certain register or value combinations.
179 Although a condition cannot become more restrictive as compilation
180 progresses, the condition for a nameless pattern @emph{can} become
181 more permissive.  For example, a nameless instruction can require
182 @samp{reload_completed} to be true, in which case it only matches
183 after register allocation.
185 @item
186 The @dfn{output template} or @dfn{output statement}: This is either
187 a string, or a fragment of C code which returns a string.
189 When simple substitution isn't general enough, you can specify a piece
190 of C code to compute the output.  @xref{Output Statement}.
192 @item
193 The @dfn{insn attributes}: This is an optional vector containing the values of
194 attributes for insns matching this pattern (@pxref{Insn Attributes}).
195 @end enumerate
197 @node Example
198 @section Example of @code{define_insn}
199 @cindex @code{define_insn} example
201 Here is an example of an instruction pattern, taken from the machine
202 description for the 68000/68020.
204 @smallexample
205 (define_insn "tstsi"
206   [(set (cc0)
207         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
208   ""
209   "*
211   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
212     return \"tstl %0\";
213   return \"cmpl #0,%0\";
214 @}")
215 @end smallexample
217 @noindent
218 This can also be written using braced strings:
220 @smallexample
221 (define_insn "tstsi"
222   [(set (cc0)
223         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
224   ""
226   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
227     return "tstl %0";
228   return "cmpl #0,%0";
230 @end smallexample
232 This describes an instruction which sets the condition codes based on the
233 value of a general operand.  It has no condition, so any insn with an RTL
234 description of the form shown may be matched to this pattern.  The name
235 @samp{tstsi} means ``test a @code{SImode} value'' and tells the RTL
236 generation pass that, when it is necessary to test such a value, an insn
237 to do so can be constructed using this pattern.
239 The output control string is a piece of C code which chooses which
240 output template to return based on the kind of operand and the specific
241 type of CPU for which code is being generated.
243 @samp{"rm"} is an operand constraint.  Its meaning is explained below.
245 @node RTL Template
246 @section RTL Template
247 @cindex RTL insn template
248 @cindex generating insns
249 @cindex insns, generating
250 @cindex recognizing insns
251 @cindex insns, recognizing
253 The RTL template is used to define which insns match the particular pattern
254 and how to find their operands.  For named patterns, the RTL template also
255 says how to construct an insn from specified operands.
257 Construction involves substituting specified operands into a copy of the
258 template.  Matching involves determining the values that serve as the
259 operands in the insn being matched.  Both of these activities are
260 controlled by special expression types that direct matching and
261 substitution of the operands.
263 @table @code
264 @findex match_operand
265 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{predicate} @var{constraint})
266 This expression is a placeholder for operand number @var{n} of
267 the insn.  When constructing an insn, operand number @var{n}
268 will be substituted at this point.  When matching an insn, whatever
269 appears at this position in the insn will be taken as operand
270 number @var{n}; but it must satisfy @var{predicate} or this instruction
271 pattern will not match at all.
273 Operand numbers must be chosen consecutively counting from zero in
274 each instruction pattern.  There may be only one @code{match_operand}
275 expression in the pattern for each operand number.  Usually operands
276 are numbered in the order of appearance in @code{match_operand}
277 expressions.  In the case of a @code{define_expand}, any operand numbers
278 used only in @code{match_dup} expressions have higher values than all
279 other operand numbers.
281 @var{predicate} is a string that is the name of a function that
282 accepts two arguments, an expression and a machine mode.
283 @xref{Predicates}.  During matching, the function will be called with
284 the putative operand as the expression and @var{m} as the mode
285 argument (if @var{m} is not specified, @code{VOIDmode} will be used,
286 which normally causes @var{predicate} to accept any mode).  If it
287 returns zero, this instruction pattern fails to match.
288 @var{predicate} may be an empty string; then it means no test is to be
289 done on the operand, so anything which occurs in this position is
290 valid.
292 Most of the time, @var{predicate} will reject modes other than @var{m}---but
293 not always.  For example, the predicate @code{address_operand} uses
294 @var{m} as the mode of memory ref that the address should be valid for.
295 Many predicates accept @code{const_int} nodes even though their mode is
296 @code{VOIDmode}.
298 @var{constraint} controls reloading and the choice of the best register
299 class to use for a value, as explained later (@pxref{Constraints}).
300 If the constraint would be an empty string, it can be omitted.
302 People are often unclear on the difference between the constraint and the
303 predicate.  The predicate helps decide whether a given insn matches the
304 pattern.  The constraint plays no role in this decision; instead, it
305 controls various decisions in the case of an insn which does match.
307 @findex match_scratch
308 @item (match_scratch:@var{m} @var{n} @var{constraint})
309 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}
310 and indicates that operand must be a @code{scratch} or @code{reg}
311 expression.
313 When matching patterns, this is equivalent to
315 @smallexample
316 (match_operand:@var{m} @var{n} "scratch_operand" @var{constraint})
317 @end smallexample
319 but, when generating RTL, it produces a (@code{scratch}:@var{m})
320 expression.
322 If the last few expressions in a @code{parallel} are @code{clobber}
323 expressions whose operands are either a hard register or
324 @code{match_scratch}, the combiner can add or delete them when
325 necessary.  @xref{Side Effects}.
327 @findex match_dup
328 @item (match_dup @var{n})
329 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}.
330 It is used when the operand needs to appear more than once in the
331 insn.
333 In construction, @code{match_dup} acts just like @code{match_operand}:
334 the operand is substituted into the insn being constructed.  But in
335 matching, @code{match_dup} behaves differently.  It assumes that operand
336 number @var{n} has already been determined by a @code{match_operand}
337 appearing earlier in the recognition template, and it matches only an
338 identical-looking expression.
340 Note that @code{match_dup} should not be used to tell the compiler that
341 a particular register is being used for two operands (example:
342 @code{add} that adds one register to another; the second register is
343 both an input operand and the output operand).  Use a matching
344 constraint (@pxref{Simple Constraints}) for those.  @code{match_dup} is for the cases where one
345 operand is used in two places in the template, such as an instruction
346 that computes both a quotient and a remainder, where the opcode takes
347 two input operands but the RTL template has to refer to each of those
348 twice; once for the quotient pattern and once for the remainder pattern.
350 @findex match_operator
351 @item (match_operator:@var{m} @var{n} @var{predicate} [@var{operands}@dots{}])
352 This pattern is a kind of placeholder for a variable RTL expression
353 code.
355 When constructing an insn, it stands for an RTL expression whose
356 expression code is taken from that of operand @var{n}, and whose
357 operands are constructed from the patterns @var{operands}.
359 When matching an expression, it matches an expression if the function
360 @var{predicate} returns nonzero on that expression @emph{and} the
361 patterns @var{operands} match the operands of the expression.
363 Suppose that the function @code{commutative_operator} is defined as
364 follows, to match any expression whose operator is one of the
365 commutative arithmetic operators of RTL and whose mode is @var{mode}:
367 @smallexample
369 commutative_integer_operator (x, mode)
370      rtx x;
371      machine_mode mode;
373   enum rtx_code code = GET_CODE (x);
374   if (GET_MODE (x) != mode)
375     return 0;
376   return (GET_RTX_CLASS (code) == RTX_COMM_ARITH
377           || code == EQ || code == NE);
379 @end smallexample
381 Then the following pattern will match any RTL expression consisting
382 of a commutative operator applied to two general operands:
384 @smallexample
385 (match_operator:SI 3 "commutative_operator"
386   [(match_operand:SI 1 "general_operand" "g")
387    (match_operand:SI 2 "general_operand" "g")])
388 @end smallexample
390 Here the vector @code{[@var{operands}@dots{}]} contains two patterns
391 because the expressions to be matched all contain two operands.
393 When this pattern does match, the two operands of the commutative
394 operator are recorded as operands 1 and 2 of the insn.  (This is done
395 by the two instances of @code{match_operand}.)  Operand 3 of the insn
396 will be the entire commutative expression: use @code{GET_CODE
397 (operands[3])} to see which commutative operator was used.
399 The machine mode @var{m} of @code{match_operator} works like that of
400 @code{match_operand}: it is passed as the second argument to the
401 predicate function, and that function is solely responsible for
402 deciding whether the expression to be matched ``has'' that mode.
404 When constructing an insn, argument 3 of the gen-function will specify
405 the operation (i.e.@: the expression code) for the expression to be
406 made.  It should be an RTL expression, whose expression code is copied
407 into a new expression whose operands are arguments 1 and 2 of the
408 gen-function.  The subexpressions of argument 3 are not used;
409 only its expression code matters.
411 When @code{match_operator} is used in a pattern for matching an insn,
412 it usually best if the operand number of the @code{match_operator}
413 is higher than that of the actual operands of the insn.  This improves
414 register allocation because the register allocator often looks at
415 operands 1 and 2 of insns to see if it can do register tying.
417 There is no way to specify constraints in @code{match_operator}.  The
418 operand of the insn which corresponds to the @code{match_operator}
419 never has any constraints because it is never reloaded as a whole.
420 However, if parts of its @var{operands} are matched by
421 @code{match_operand} patterns, those parts may have constraints of
422 their own.
424 @findex match_op_dup
425 @item (match_op_dup:@var{m} @var{n}[@var{operands}@dots{}])
426 Like @code{match_dup}, except that it applies to operators instead of
427 operands.  When constructing an insn, operand number @var{n} will be
428 substituted at this point.  But in matching, @code{match_op_dup} behaves
429 differently.  It assumes that operand number @var{n} has already been
430 determined by a @code{match_operator} appearing earlier in the
431 recognition template, and it matches only an identical-looking
432 expression.
434 @findex match_parallel
435 @item (match_parallel @var{n} @var{predicate} [@var{subpat}@dots{}])
436 This pattern is a placeholder for an insn that consists of a
437 @code{parallel} expression with a variable number of elements.  This
438 expression should only appear at the top level of an insn pattern.
440 When constructing an insn, operand number @var{n} will be substituted at
441 this point.  When matching an insn, it matches if the body of the insn
442 is a @code{parallel} expression with at least as many elements as the
443 vector of @var{subpat} expressions in the @code{match_parallel}, if each
444 @var{subpat} matches the corresponding element of the @code{parallel},
445 @emph{and} the function @var{predicate} returns nonzero on the
446 @code{parallel} that is the body of the insn.  It is the responsibility
447 of the predicate to validate elements of the @code{parallel} beyond
448 those listed in the @code{match_parallel}.
450 A typical use of @code{match_parallel} is to match load and store
451 multiple expressions, which can contain a variable number of elements
452 in a @code{parallel}.  For example,
454 @smallexample
455 (define_insn ""
456   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
457      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
458            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
459       (use (reg:SI 179))
460       (clobber (reg:SI 179))])]
461   ""
462   "loadm 0,0,%1,%2")
463 @end smallexample
465 This example comes from @file{a29k.md}.  The function
466 @code{load_multiple_operation} is defined in @file{a29k.c} and checks
467 that subsequent elements in the @code{parallel} are the same as the
468 @code{set} in the pattern, except that they are referencing subsequent
469 registers and memory locations.
471 An insn that matches this pattern might look like:
473 @smallexample
474 (parallel
475  [(set (reg:SI 20) (mem:SI (reg:SI 100)))
476   (use (reg:SI 179))
477   (clobber (reg:SI 179))
478   (set (reg:SI 21)
479        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
480                         (const_int 4))))
481   (set (reg:SI 22)
482        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
483                         (const_int 8))))])
484 @end smallexample
486 @findex match_par_dup
487 @item (match_par_dup @var{n} [@var{subpat}@dots{}])
488 Like @code{match_op_dup}, but for @code{match_parallel} instead of
489 @code{match_operator}.
491 @end table
493 @node Output Template
494 @section Output Templates and Operand Substitution
495 @cindex output templates
496 @cindex operand substitution
498 @cindex @samp{%} in template
499 @cindex percent sign
500 The @dfn{output template} is a string which specifies how to output the
501 assembler code for an instruction pattern.  Most of the template is a
502 fixed string which is output literally.  The character @samp{%} is used
503 to specify where to substitute an operand; it can also be used to
504 identify places where different variants of the assembler require
505 different syntax.
507 In the simplest case, a @samp{%} followed by a digit @var{n} says to output
508 operand @var{n} at that point in the string.
510 @samp{%} followed by a letter and a digit says to output an operand in an
511 alternate fashion.  Four letters have standard, built-in meanings described
512 below.  The machine description macro @code{PRINT_OPERAND} can define
513 additional letters with nonstandard meanings.
515 @samp{%c@var{digit}} can be used to substitute an operand that is a
516 constant value without the syntax that normally indicates an immediate
517 operand.
519 @samp{%n@var{digit}} is like @samp{%c@var{digit}} except that the value of
520 the constant is negated before printing.
522 @samp{%a@var{digit}} can be used to substitute an operand as if it were a
523 memory reference, with the actual operand treated as the address.  This may
524 be useful when outputting a ``load address'' instruction, because often the
525 assembler syntax for such an instruction requires you to write the operand
526 as if it were a memory reference.
528 @samp{%l@var{digit}} is used to substitute a @code{label_ref} into a jump
529 instruction.
531 @samp{%=} outputs a number which is unique to each instruction in the
532 entire compilation.  This is useful for making local labels to be
533 referred to more than once in a single template that generates multiple
534 assembler instructions.
536 @samp{%} followed by a punctuation character specifies a substitution that
537 does not use an operand.  Only one case is standard: @samp{%%} outputs a
538 @samp{%} into the assembler code.  Other nonstandard cases can be
539 defined in the @code{PRINT_OPERAND} macro.  You must also define
540 which punctuation characters are valid with the
541 @code{PRINT_OPERAND_PUNCT_VALID_P} macro.
543 @cindex \
544 @cindex backslash
545 The template may generate multiple assembler instructions.  Write the text
546 for the instructions, with @samp{\;} between them.
548 @cindex matching operands
549 When the RTL contains two operands which are required by constraint to match
550 each other, the output template must refer only to the lower-numbered operand.
551 Matching operands are not always identical, and the rest of the compiler
552 arranges to put the proper RTL expression for printing into the lower-numbered
553 operand.
555 One use of nonstandard letters or punctuation following @samp{%} is to
556 distinguish between different assembler languages for the same machine; for
557 example, Motorola syntax versus MIT syntax for the 68000.  Motorola syntax
558 requires periods in most opcode names, while MIT syntax does not.  For
559 example, the opcode @samp{movel} in MIT syntax is @samp{move.l} in Motorola
560 syntax.  The same file of patterns is used for both kinds of output syntax,
561 but the character sequence @samp{%.} is used in each place where Motorola
562 syntax wants a period.  The @code{PRINT_OPERAND} macro for Motorola syntax
563 defines the sequence to output a period; the macro for MIT syntax defines
564 it to do nothing.
566 @cindex @code{#} in template
567 As a special case, a template consisting of the single character @code{#}
568 instructs the compiler to first split the insn, and then output the
569 resulting instructions separately.  This helps eliminate redundancy in the
570 output templates.   If you have a @code{define_insn} that needs to emit
571 multiple assembler instructions, and there is a matching @code{define_split}
572 already defined, then you can simply use @code{#} as the output template
573 instead of writing an output template that emits the multiple assembler
574 instructions.
576 Note that @code{#} only has an effect while generating assembly code;
577 it does not affect whether a split occurs earlier.  An associated
578 @code{define_split} must exist and it must be suitable for use after
579 register allocation.
581 If the macro @code{ASSEMBLER_DIALECT} is defined, you can use construct
582 of the form @samp{@{option0|option1|option2@}} in the templates.  These
583 describe multiple variants of assembler language syntax.
584 @xref{Instruction Output}.
586 @node Output Statement
587 @section C Statements for Assembler Output
588 @cindex output statements
589 @cindex C statements for assembler output
590 @cindex generating assembler output
592 Often a single fixed template string cannot produce correct and efficient
593 assembler code for all the cases that are recognized by a single
594 instruction pattern.  For example, the opcodes may depend on the kinds of
595 operands; or some unfortunate combinations of operands may require extra
596 machine instructions.
598 If the output control string starts with a @samp{@@}, then it is actually
599 a series of templates, each on a separate line.  (Blank lines and
600 leading spaces and tabs are ignored.)  The templates correspond to the
601 pattern's constraint alternatives (@pxref{Multi-Alternative}).  For example,
602 if a target machine has a two-address add instruction @samp{addr} to add
603 into a register and another @samp{addm} to add a register to memory, you
604 might write this pattern:
606 @smallexample
607 (define_insn "addsi3"
608   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
609         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0,0")
610                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "g,r")))]
611   ""
612   "@@
613    addr %2,%0
614    addm %2,%0")
615 @end smallexample
617 @cindex @code{*} in template
618 @cindex asterisk in template
619 If the output control string starts with a @samp{*}, then it is not an
620 output template but rather a piece of C program that should compute a
621 template.  It should execute a @code{return} statement to return the
622 template-string you want.  Most such templates use C string literals, which
623 require doublequote characters to delimit them.  To include these
624 doublequote characters in the string, prefix each one with @samp{\}.
626 If the output control string is written as a brace block instead of a
627 double-quoted string, it is automatically assumed to be C code.  In that
628 case, it is not necessary to put in a leading asterisk, or to escape the
629 doublequotes surrounding C string literals.
631 The operands may be found in the array @code{operands}, whose C data type
632 is @code{rtx []}.
634 It is very common to select different ways of generating assembler code
635 based on whether an immediate operand is within a certain range.  Be
636 careful when doing this, because the result of @code{INTVAL} is an
637 integer on the host machine.  If the host machine has more bits in an
638 @code{int} than the target machine has in the mode in which the constant
639 will be used, then some of the bits you get from @code{INTVAL} will be
640 superfluous.  For proper results, you must carefully disregard the
641 values of those bits.
643 @findex output_asm_insn
644 It is possible to output an assembler instruction and then go on to output
645 or compute more of them, using the subroutine @code{output_asm_insn}.  This
646 receives two arguments: a template-string and a vector of operands.  The
647 vector may be @code{operands}, or it may be another array of @code{rtx}
648 that you declare locally and initialize yourself.
650 @findex which_alternative
651 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
652 the appearance of the assembler code is determined mostly by which alternative
653 was matched.  When this is so, the C code can test the variable
654 @code{which_alternative}, which is the ordinal number of the alternative
655 that was actually satisfied (0 for the first, 1 for the second alternative,
656 etc.).
658 For example, suppose there are two opcodes for storing zero, @samp{clrreg}
659 for registers and @samp{clrmem} for memory locations.  Here is how
660 a pattern could use @code{which_alternative} to choose between them:
662 @smallexample
663 (define_insn ""
664   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
665         (const_int 0))]
666   ""
667   @{
668   return (which_alternative == 0
669           ? "clrreg %0" : "clrmem %0");
670   @})
671 @end smallexample
673 The example above, where the assembler code to generate was
674 @emph{solely} determined by the alternative, could also have been specified
675 as follows, having the output control string start with a @samp{@@}:
677 @smallexample
678 @group
679 (define_insn ""
680   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
681         (const_int 0))]
682   ""
683   "@@
684    clrreg %0
685    clrmem %0")
686 @end group
687 @end smallexample
689 If you just need a little bit of C code in one (or a few) alternatives,
690 you can use @samp{*} inside of a @samp{@@} multi-alternative template:
692 @smallexample
693 @group
694 (define_insn ""
695   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,<,m")
696         (const_int 0))]
697   ""
698   "@@
699    clrreg %0
700    * return stack_mem_p (operands[0]) ? \"push 0\" : \"clrmem %0\";
701    clrmem %0")
702 @end group
703 @end smallexample
705 @node Predicates
706 @section Predicates
707 @cindex predicates
708 @cindex operand predicates
709 @cindex operator predicates
711 A predicate determines whether a @code{match_operand} or
712 @code{match_operator} expression matches, and therefore whether the
713 surrounding instruction pattern will be used for that combination of
714 operands.  GCC has a number of machine-independent predicates, and you
715 can define machine-specific predicates as needed.  By convention,
716 predicates used with @code{match_operand} have names that end in
717 @samp{_operand}, and those used with @code{match_operator} have names
718 that end in @samp{_operator}.
720 All predicates are boolean functions (in the mathematical sense) of
721 two arguments: the RTL expression that is being considered at that
722 position in the instruction pattern, and the machine mode that the
723 @code{match_operand} or @code{match_operator} specifies.  In this
724 section, the first argument is called @var{op} and the second argument
725 @var{mode}.  Predicates can be called from C as ordinary two-argument
726 functions; this can be useful in output templates or other
727 machine-specific code.
729 Operand predicates can allow operands that are not actually acceptable
730 to the hardware, as long as the constraints give reload the ability to
731 fix them up (@pxref{Constraints}).  However, GCC will usually generate
732 better code if the predicates specify the requirements of the machine
733 instructions as closely as possible.  Reload cannot fix up operands
734 that must be constants (``immediate operands''); you must use a
735 predicate that allows only constants, or else enforce the requirement
736 in the extra condition.
738 @cindex predicates and machine modes
739 @cindex normal predicates
740 @cindex special predicates
741 Most predicates handle their @var{mode} argument in a uniform manner.
742 If @var{mode} is @code{VOIDmode} (unspecified), then @var{op} can have
743 any mode.  If @var{mode} is anything else, then @var{op} must have the
744 same mode, unless @var{op} is a @code{CONST_INT} or integer
745 @code{CONST_DOUBLE}.  These RTL expressions always have
746 @code{VOIDmode}, so it would be counterproductive to check that their
747 mode matches.  Instead, predicates that accept @code{CONST_INT} and/or
748 integer @code{CONST_DOUBLE} check that the value stored in the
749 constant will fit in the requested mode.
751 Predicates with this behavior are called @dfn{normal}.
752 @command{genrecog} can optimize the instruction recognizer based on
753 knowledge of how normal predicates treat modes.  It can also diagnose
754 certain kinds of common errors in the use of normal predicates; for
755 instance, it is almost always an error to use a normal predicate
756 without specifying a mode.
758 Predicates that do something different with their @var{mode} argument
759 are called @dfn{special}.  The generic predicates
760 @code{address_operand} and @code{pmode_register_operand} are special
761 predicates.  @command{genrecog} does not do any optimizations or
762 diagnosis when special predicates are used.
764 @menu
765 * Machine-Independent Predicates::  Predicates available to all back ends.
766 * Defining Predicates::             How to write machine-specific predicate
767                                     functions.
768 @end menu
770 @node Machine-Independent Predicates
771 @subsection Machine-Independent Predicates
772 @cindex machine-independent predicates
773 @cindex generic predicates
775 These are the generic predicates available to all back ends.  They are
776 defined in @file{recog.c}.  The first category of predicates allow
777 only constant, or @dfn{immediate}, operands.
779 @defun immediate_operand
780 This predicate allows any sort of constant that fits in @var{mode}.
781 It is an appropriate choice for instructions that take operands that
782 must be constant.
783 @end defun
785 @defun const_int_operand
786 This predicate allows any @code{CONST_INT} expression that fits in
787 @var{mode}.  It is an appropriate choice for an immediate operand that
788 does not allow a symbol or label.
789 @end defun
791 @defun const_double_operand
792 This predicate accepts any @code{CONST_DOUBLE} expression that has
793 exactly @var{mode}.  If @var{mode} is @code{VOIDmode}, it will also
794 accept @code{CONST_INT}.  It is intended for immediate floating point
795 constants.
796 @end defun
798 @noindent
799 The second category of predicates allow only some kind of machine
800 register.
802 @defun register_operand
803 This predicate allows any @code{REG} or @code{SUBREG} expression that
804 is valid for @var{mode}.  It is often suitable for arithmetic
805 instruction operands on a RISC machine.
806 @end defun
808 @defun pmode_register_operand
809 This is a slight variant on @code{register_operand} which works around
810 a limitation in the machine-description reader.
812 @smallexample
813 (match_operand @var{n} "pmode_register_operand" @var{constraint})
814 @end smallexample
816 @noindent
817 means exactly what
819 @smallexample
820 (match_operand:P @var{n} "register_operand" @var{constraint})
821 @end smallexample
823 @noindent
824 would mean, if the machine-description reader accepted @samp{:P}
825 mode suffixes.  Unfortunately, it cannot, because @code{Pmode} is an
826 alias for some other mode, and might vary with machine-specific
827 options.  @xref{Misc}.
828 @end defun
830 @defun scratch_operand
831 This predicate allows hard registers and @code{SCRATCH} expressions,
832 but not pseudo-registers.  It is used internally by @code{match_scratch};
833 it should not be used directly.
834 @end defun
836 @noindent
837 The third category of predicates allow only some kind of memory reference.
839 @defun memory_operand
840 This predicate allows any valid reference to a quantity of mode
841 @var{mode} in memory, as determined by the weak form of
842 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS} (@pxref{Addressing Modes}).
843 @end defun
845 @defun address_operand
846 This predicate is a little unusual; it allows any operand that is a
847 valid expression for the @emph{address} of a quantity of mode
848 @var{mode}, again determined by the weak form of
849 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS}.  To first order, if
850 @samp{@w{(mem:@var{mode} (@var{exp}))}} is acceptable to
851 @code{memory_operand}, then @var{exp} is acceptable to
852 @code{address_operand}.  Note that @var{exp} does not necessarily have
853 the mode @var{mode}.
854 @end defun
856 @defun indirect_operand
857 This is a stricter form of @code{memory_operand} which allows only
858 memory references with a @code{general_operand} as the address
859 expression.  New uses of this predicate are discouraged, because
860 @code{general_operand} is very permissive, so it's hard to tell what
861 an @code{indirect_operand} does or does not allow.  If a target has
862 different requirements for memory operands for different instructions,
863 it is better to define target-specific predicates which enforce the
864 hardware's requirements explicitly.
865 @end defun
867 @defun push_operand
868 This predicate allows a memory reference suitable for pushing a value
869 onto the stack.  This will be a @code{MEM} which refers to
870 @code{stack_pointer_rtx}, with a side effect in its address expression
871 (@pxref{Incdec}); which one is determined by the
872 @code{STACK_PUSH_CODE} macro (@pxref{Frame Layout}).
873 @end defun
875 @defun pop_operand
876 This predicate allows a memory reference suitable for popping a value
877 off the stack.  Again, this will be a @code{MEM} referring to
878 @code{stack_pointer_rtx}, with a side effect in its address
879 expression.  However, this time @code{STACK_POP_CODE} is expected.
880 @end defun
882 @noindent
883 The fourth category of predicates allow some combination of the above
884 operands.
886 @defun nonmemory_operand
887 This predicate allows any immediate or register operand valid for @var{mode}.
888 @end defun
890 @defun nonimmediate_operand
891 This predicate allows any register or memory operand valid for @var{mode}.
892 @end defun
894 @defun general_operand
895 This predicate allows any immediate, register, or memory operand
896 valid for @var{mode}.
897 @end defun
899 @noindent
900 Finally, there are two generic operator predicates.
902 @defun comparison_operator
903 This predicate matches any expression which performs an arithmetic
904 comparison in @var{mode}; that is, @code{COMPARISON_P} is true for the
905 expression code.
906 @end defun
908 @defun ordered_comparison_operator
909 This predicate matches any expression which performs an arithmetic
910 comparison in @var{mode} and whose expression code is valid for integer
911 modes; that is, the expression code will be one of @code{eq}, @code{ne},
912 @code{lt}, @code{ltu}, @code{le}, @code{leu}, @code{gt}, @code{gtu},
913 @code{ge}, @code{geu}.
914 @end defun
916 @node Defining Predicates
917 @subsection Defining Machine-Specific Predicates
918 @cindex defining predicates
919 @findex define_predicate
920 @findex define_special_predicate
922 Many machines have requirements for their operands that cannot be
923 expressed precisely using the generic predicates.  You can define
924 additional predicates using @code{define_predicate} and
925 @code{define_special_predicate} expressions.  These expressions have
926 three operands:
928 @itemize @bullet
929 @item
930 The name of the predicate, as it will be referred to in
931 @code{match_operand} or @code{match_operator} expressions.
933 @item
934 An RTL expression which evaluates to true if the predicate allows the
935 operand @var{op}, false if it does not.  This expression can only use
936 the following RTL codes:
938 @table @code
939 @item MATCH_OPERAND
940 When written inside a predicate expression, a @code{MATCH_OPERAND}
941 expression evaluates to true if the predicate it names would allow
942 @var{op}.  The operand number and constraint are ignored.  Due to
943 limitations in @command{genrecog}, you can only refer to generic
944 predicates and predicates that have already been defined.
946 @item MATCH_CODE
947 This expression evaluates to true if @var{op} or a specified
948 subexpression of @var{op} has one of a given list of RTX codes.
950 The first operand of this expression is a string constant containing a
951 comma-separated list of RTX code names (in lower case).  These are the
952 codes for which the @code{MATCH_CODE} will be true.
954 The second operand is a string constant which indicates what
955 subexpression of @var{op} to examine.  If it is absent or the empty
956 string, @var{op} itself is examined.  Otherwise, the string constant
957 must be a sequence of digits and/or lowercase letters.  Each character
958 indicates a subexpression to extract from the current expression; for
959 the first character this is @var{op}, for the second and subsequent
960 characters it is the result of the previous character.  A digit
961 @var{n} extracts @samp{@w{XEXP (@var{e}, @var{n})}}; a letter @var{l}
962 extracts @samp{@w{XVECEXP (@var{e}, 0, @var{n})}} where @var{n} is the
963 alphabetic ordinal of @var{l} (0 for `a', 1 for 'b', and so on).  The
964 @code{MATCH_CODE} then examines the RTX code of the subexpression
965 extracted by the complete string.  It is not possible to extract
966 components of an @code{rtvec} that is not at position 0 within its RTX
967 object.
969 @item MATCH_TEST
970 This expression has one operand, a string constant containing a C
971 expression.  The predicate's arguments, @var{op} and @var{mode}, are
972 available with those names in the C expression.  The @code{MATCH_TEST}
973 evaluates to true if the C expression evaluates to a nonzero value.
974 @code{MATCH_TEST} expressions must not have side effects.
976 @item  AND
977 @itemx IOR
978 @itemx NOT
979 @itemx IF_THEN_ELSE
980 The basic @samp{MATCH_} expressions can be combined using these
981 logical operators, which have the semantics of the C operators
982 @samp{&&}, @samp{||}, @samp{!}, and @samp{@w{? :}} respectively.  As
983 in Common Lisp, you may give an @code{AND} or @code{IOR} expression an
984 arbitrary number of arguments; this has exactly the same effect as
985 writing a chain of two-argument @code{AND} or @code{IOR} expressions.
986 @end table
988 @item
989 An optional block of C code, which should execute
990 @samp{@w{return true}} if the predicate is found to match and
991 @samp{@w{return false}} if it does not.  It must not have any side
992 effects.  The predicate arguments, @var{op} and @var{mode}, are
993 available with those names.
995 If a code block is present in a predicate definition, then the RTL
996 expression must evaluate to true @emph{and} the code block must
997 execute @samp{@w{return true}} for the predicate to allow the operand.
998 The RTL expression is evaluated first; do not re-check anything in the
999 code block that was checked in the RTL expression.
1000 @end itemize
1002 The program @command{genrecog} scans @code{define_predicate} and
1003 @code{define_special_predicate} expressions to determine which RTX
1004 codes are possibly allowed.  You should always make this explicit in
1005 the RTL predicate expression, using @code{MATCH_OPERAND} and
1006 @code{MATCH_CODE}.
1008 Here is an example of a simple predicate definition, from the IA64
1009 machine description:
1011 @smallexample
1012 @group
1013 ;; @r{True if @var{op} is a @code{SYMBOL_REF} which refers to the sdata section.}
1014 (define_predicate "small_addr_symbolic_operand"
1015   (and (match_code "symbol_ref")
1016        (match_test "SYMBOL_REF_SMALL_ADDR_P (op)")))
1017 @end group
1018 @end smallexample
1020 @noindent
1021 And here is another, showing the use of the C block.
1023 @smallexample
1024 @group
1025 ;; @r{True if @var{op} is a register operand that is (or could be) a GR reg.}
1026 (define_predicate "gr_register_operand"
1027   (match_operand 0 "register_operand")
1029   unsigned int regno;
1030   if (GET_CODE (op) == SUBREG)
1031     op = SUBREG_REG (op);
1033   regno = REGNO (op);
1034   return (regno >= FIRST_PSEUDO_REGISTER || GENERAL_REGNO_P (regno));
1036 @end group
1037 @end smallexample
1039 Predicates written with @code{define_predicate} automatically include
1040 a test that @var{mode} is @code{VOIDmode}, or @var{op} has the same
1041 mode as @var{mode}, or @var{op} is a @code{CONST_INT} or
1042 @code{CONST_DOUBLE}.  They do @emph{not} check specifically for
1043 integer @code{CONST_DOUBLE}, nor do they test that the value of either
1044 kind of constant fits in the requested mode.  This is because
1045 target-specific predicates that take constants usually have to do more
1046 stringent value checks anyway.  If you need the exact same treatment
1047 of @code{CONST_INT} or @code{CONST_DOUBLE} that the generic predicates
1048 provide, use a @code{MATCH_OPERAND} subexpression to call
1049 @code{const_int_operand}, @code{const_double_operand}, or
1050 @code{immediate_operand}.
1052 Predicates written with @code{define_special_predicate} do not get any
1053 automatic mode checks, and are treated as having special mode handling
1054 by @command{genrecog}.
1056 The program @command{genpreds} is responsible for generating code to
1057 test predicates.  It also writes a header file containing function
1058 declarations for all machine-specific predicates.  It is not necessary
1059 to declare these predicates in @file{@var{cpu}-protos.h}.
1060 @end ifset
1062 @c Most of this node appears by itself (in a different place) even
1063 @c when the INTERNALS flag is clear.  Passages that require the internals
1064 @c manual's context are conditionalized to appear only in the internals manual.
1065 @ifset INTERNALS
1066 @node Constraints
1067 @section Operand Constraints
1068 @cindex operand constraints
1069 @cindex constraints
1071 Each @code{match_operand} in an instruction pattern can specify
1072 constraints for the operands allowed.  The constraints allow you to
1073 fine-tune matching within the set of operands allowed by the
1074 predicate.
1076 @end ifset
1077 @ifclear INTERNALS
1078 @node Constraints
1079 @section Constraints for @code{asm} Operands
1080 @cindex operand constraints, @code{asm}
1081 @cindex constraints, @code{asm}
1082 @cindex @code{asm} constraints
1084 Here are specific details on what constraint letters you can use with
1085 @code{asm} operands.
1086 @end ifclear
1087 Constraints can say whether
1088 an operand may be in a register, and which kinds of register; whether the
1089 operand can be a memory reference, and which kinds of address; whether the
1090 operand may be an immediate constant, and which possible values it may
1091 have.  Constraints can also require two operands to match.
1092 Side-effects aren't allowed in operands of inline @code{asm}, unless
1093 @samp{<} or @samp{>} constraints are used, because there is no guarantee
1094 that the side effects will happen exactly once in an instruction that can update
1095 the addressing register.
1097 @ifset INTERNALS
1098 @menu
1099 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1100 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1101 * Class Preferences::   Constraints guide which hard register to put things in.
1102 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1103 * Machine Constraints:: Existing constraints for some particular machines.
1104 * Disable Insn Alternatives:: Disable insn alternatives using attributes.
1105 * Define Constraints::  How to define machine-specific constraints.
1106 * C Constraint Interface:: How to test constraints from C code.
1107 @end menu
1108 @end ifset
1110 @ifclear INTERNALS
1111 @menu
1112 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1113 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1114 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1115 * Machine Constraints:: Special constraints for some particular machines.
1116 @end menu
1117 @end ifclear
1119 @node Simple Constraints
1120 @subsection Simple Constraints
1121 @cindex simple constraints
1123 The simplest kind of constraint is a string full of letters, each of
1124 which describes one kind of operand that is permitted.  Here are
1125 the letters that are allowed:
1127 @table @asis
1128 @item whitespace
1129 Whitespace characters are ignored and can be inserted at any position
1130 except the first.  This enables each alternative for different operands to
1131 be visually aligned in the machine description even if they have different
1132 number of constraints and modifiers.
1134 @cindex @samp{m} in constraint
1135 @cindex memory references in constraints
1136 @item @samp{m}
1137 A memory operand is allowed, with any kind of address that the machine
1138 supports in general.
1139 Note that the letter used for the general memory constraint can be
1140 re-defined by a back end using the @code{TARGET_MEM_CONSTRAINT} macro.
1142 @cindex offsettable address
1143 @cindex @samp{o} in constraint
1144 @item @samp{o}
1145 A memory operand is allowed, but only if the address is
1146 @dfn{offsettable}.  This means that adding a small integer (actually,
1147 the width in bytes of the operand, as determined by its machine mode)
1148 may be added to the address and the result is also a valid memory
1149 address.
1151 @cindex autoincrement/decrement addressing
1152 For example, an address which is constant is offsettable; so is an
1153 address that is the sum of a register and a constant (as long as a
1154 slightly larger constant is also within the range of address-offsets
1155 supported by the machine); but an autoincrement or autodecrement
1156 address is not offsettable.  More complicated indirect/indexed
1157 addresses may or may not be offsettable depending on the other
1158 addressing modes that the machine supports.
1160 Note that in an output operand which can be matched by another
1161 operand, the constraint letter @samp{o} is valid only when accompanied
1162 by both @samp{<} (if the target machine has predecrement addressing)
1163 and @samp{>} (if the target machine has preincrement addressing).
1165 @cindex @samp{V} in constraint
1166 @item @samp{V}
1167 A memory operand that is not offsettable.  In other words, anything that
1168 would fit the @samp{m} constraint but not the @samp{o} constraint.
1170 @cindex @samp{<} in constraint
1171 @item @samp{<}
1172 A memory operand with autodecrement addressing (either predecrement or
1173 postdecrement) is allowed.  In inline @code{asm} this constraint is only
1174 allowed if the operand is used exactly once in an instruction that can
1175 handle the side effects.  Not using an operand with @samp{<} in constraint
1176 string in the inline @code{asm} pattern at all or using it in multiple
1177 instructions isn't valid, because the side effects wouldn't be performed
1178 or would be performed more than once.  Furthermore, on some targets
1179 the operand with @samp{<} in constraint string must be accompanied by
1180 special instruction suffixes like @code{%U0} instruction suffix on PowerPC
1181 or @code{%P0} on IA-64.
1183 @cindex @samp{>} in constraint
1184 @item @samp{>}
1185 A memory operand with autoincrement addressing (either preincrement or
1186 postincrement) is allowed.  In inline @code{asm} the same restrictions
1187 as for @samp{<} apply.
1189 @cindex @samp{r} in constraint
1190 @cindex registers in constraints
1191 @item @samp{r}
1192 A register operand is allowed provided that it is in a general
1193 register.
1195 @cindex constants in constraints
1196 @cindex @samp{i} in constraint
1197 @item @samp{i}
1198 An immediate integer operand (one with constant value) is allowed.
1199 This includes symbolic constants whose values will be known only at
1200 assembly time or later.
1202 @cindex @samp{n} in constraint
1203 @item @samp{n}
1204 An immediate integer operand with a known numeric value is allowed.
1205 Many systems cannot support assembly-time constants for operands less
1206 than a word wide.  Constraints for these operands should use @samp{n}
1207 rather than @samp{i}.
1209 @cindex @samp{I} in constraint
1210 @item @samp{I}, @samp{J}, @samp{K}, @dots{} @samp{P}
1211 Other letters in the range @samp{I} through @samp{P} may be defined in
1212 a machine-dependent fashion to permit immediate integer operands with
1213 explicit integer values in specified ranges.  For example, on the
1214 68000, @samp{I} is defined to stand for the range of values 1 to 8.
1215 This is the range permitted as a shift count in the shift
1216 instructions.
1218 @cindex @samp{E} in constraint
1219 @item @samp{E}
1220 An immediate floating operand (expression code @code{const_double}) is
1221 allowed, but only if the target floating point format is the same as
1222 that of the host machine (on which the compiler is running).
1224 @cindex @samp{F} in constraint
1225 @item @samp{F}
1226 An immediate floating operand (expression code @code{const_double} or
1227 @code{const_vector}) is allowed.
1229 @cindex @samp{G} in constraint
1230 @cindex @samp{H} in constraint
1231 @item @samp{G}, @samp{H}
1232 @samp{G} and @samp{H} may be defined in a machine-dependent fashion to
1233 permit immediate floating operands in particular ranges of values.
1235 @cindex @samp{s} in constraint
1236 @item @samp{s}
1237 An immediate integer operand whose value is not an explicit integer is
1238 allowed.
1240 This might appear strange; if an insn allows a constant operand with a
1241 value not known at compile time, it certainly must allow any known
1242 value.  So why use @samp{s} instead of @samp{i}?  Sometimes it allows
1243 better code to be generated.
1245 For example, on the 68000 in a fullword instruction it is possible to
1246 use an immediate operand; but if the immediate value is between @minus{}128
1247 and 127, better code results from loading the value into a register and
1248 using the register.  This is because the load into the register can be
1249 done with a @samp{moveq} instruction.  We arrange for this to happen
1250 by defining the letter @samp{K} to mean ``any integer outside the
1251 range @minus{}128 to 127'', and then specifying @samp{Ks} in the operand
1252 constraints.
1254 @cindex @samp{g} in constraint
1255 @item @samp{g}
1256 Any register, memory or immediate integer operand is allowed, except for
1257 registers that are not general registers.
1259 @cindex @samp{X} in constraint
1260 @item @samp{X}
1261 @ifset INTERNALS
1262 Any operand whatsoever is allowed, even if it does not satisfy
1263 @code{general_operand}.  This is normally used in the constraint of
1264 a @code{match_scratch} when certain alternatives will not actually
1265 require a scratch register.
1266 @end ifset
1267 @ifclear INTERNALS
1268 Any operand whatsoever is allowed.
1269 @end ifclear
1271 @cindex @samp{0} in constraint
1272 @cindex digits in constraint
1273 @item @samp{0}, @samp{1}, @samp{2}, @dots{} @samp{9}
1274 An operand that matches the specified operand number is allowed.  If a
1275 digit is used together with letters within the same alternative, the
1276 digit should come last.
1278 This number is allowed to be more than a single digit.  If multiple
1279 digits are encountered consecutively, they are interpreted as a single
1280 decimal integer.  There is scant chance for ambiguity, since to-date
1281 it has never been desirable that @samp{10} be interpreted as matching
1282 either operand 1 @emph{or} operand 0.  Should this be desired, one
1283 can use multiple alternatives instead.
1285 @cindex matching constraint
1286 @cindex constraint, matching
1287 This is called a @dfn{matching constraint} and what it really means is
1288 that the assembler has only a single operand that fills two roles
1289 @ifset INTERNALS
1290 considered separate in the RTL insn.  For example, an add insn has two
1291 input operands and one output operand in the RTL, but on most CISC
1292 @end ifset
1293 @ifclear INTERNALS
1294 which @code{asm} distinguishes.  For example, an add instruction uses
1295 two input operands and an output operand, but on most CISC
1296 @end ifclear
1297 machines an add instruction really has only two operands, one of them an
1298 input-output operand:
1300 @smallexample
1301 addl #35,r12
1302 @end smallexample
1304 Matching constraints are used in these circumstances.
1305 More precisely, the two operands that match must include one input-only
1306 operand and one output-only operand.  Moreover, the digit must be a
1307 smaller number than the number of the operand that uses it in the
1308 constraint.
1310 @ifset INTERNALS
1311 For operands to match in a particular case usually means that they
1312 are identical-looking RTL expressions.  But in a few special cases
1313 specific kinds of dissimilarity are allowed.  For example, @code{*x}
1314 as an input operand will match @code{*x++} as an output operand.
1315 For proper results in such cases, the output template should always
1316 use the output-operand's number when printing the operand.
1317 @end ifset
1319 @cindex load address instruction
1320 @cindex push address instruction
1321 @cindex address constraints
1322 @cindex @samp{p} in constraint
1323 @item @samp{p}
1324 An operand that is a valid memory address is allowed.  This is
1325 for ``load address'' and ``push address'' instructions.
1327 @findex address_operand
1328 @samp{p} in the constraint must be accompanied by @code{address_operand}
1329 as the predicate in the @code{match_operand}.  This predicate interprets
1330 the mode specified in the @code{match_operand} as the mode of the memory
1331 reference for which the address would be valid.
1333 @cindex other register constraints
1334 @cindex extensible constraints
1335 @item @var{other-letters}
1336 Other letters can be defined in machine-dependent fashion to stand for
1337 particular classes of registers or other arbitrary operand types.
1338 @samp{d}, @samp{a} and @samp{f} are defined on the 68000/68020 to stand
1339 for data, address and floating point registers.
1340 @end table
1342 @ifset INTERNALS
1343 In order to have valid assembler code, each operand must satisfy
1344 its constraint.  But a failure to do so does not prevent the pattern
1345 from applying to an insn.  Instead, it directs the compiler to modify
1346 the code so that the constraint will be satisfied.  Usually this is
1347 done by copying an operand into a register.
1349 Contrast, therefore, the two instruction patterns that follow:
1351 @smallexample
1352 (define_insn ""
1353   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1354         (plus:SI (match_dup 0)
1355                  (match_operand:SI 1 "general_operand" "r")))]
1356   ""
1357   "@dots{}")
1358 @end smallexample
1360 @noindent
1361 which has two operands, one of which must appear in two places, and
1363 @smallexample
1364 (define_insn ""
1365   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1366         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
1367                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "r")))]
1368   ""
1369   "@dots{}")
1370 @end smallexample
1372 @noindent
1373 which has three operands, two of which are required by a constraint to be
1374 identical.  If we are considering an insn of the form
1376 @smallexample
1377 (insn @var{n} @var{prev} @var{next}
1378   (set (reg:SI 3)
1379        (plus:SI (reg:SI 6) (reg:SI 109)))
1380   @dots{})
1381 @end smallexample
1383 @noindent
1384 the first pattern would not apply at all, because this insn does not
1385 contain two identical subexpressions in the right place.  The pattern would
1386 say, ``That does not look like an add instruction; try other patterns''.
1387 The second pattern would say, ``Yes, that's an add instruction, but there
1388 is something wrong with it''.  It would direct the reload pass of the
1389 compiler to generate additional insns to make the constraint true.  The
1390 results might look like this:
1392 @smallexample
1393 (insn @var{n2} @var{prev} @var{n}
1394   (set (reg:SI 3) (reg:SI 6))
1395   @dots{})
1397 (insn @var{n} @var{n2} @var{next}
1398   (set (reg:SI 3)
1399        (plus:SI (reg:SI 3) (reg:SI 109)))
1400   @dots{})
1401 @end smallexample
1403 It is up to you to make sure that each operand, in each pattern, has
1404 constraints that can handle any RTL expression that could be present for
1405 that operand.  (When multiple alternatives are in use, each pattern must,
1406 for each possible combination of operand expressions, have at least one
1407 alternative which can handle that combination of operands.)  The
1408 constraints don't need to @emph{allow} any possible operand---when this is
1409 the case, they do not constrain---but they must at least point the way to
1410 reloading any possible operand so that it will fit.
1412 @itemize @bullet
1413 @item
1414 If the constraint accepts whatever operands the predicate permits,
1415 there is no problem: reloading is never necessary for this operand.
1417 For example, an operand whose constraints permit everything except
1418 registers is safe provided its predicate rejects registers.
1420 An operand whose predicate accepts only constant values is safe
1421 provided its constraints include the letter @samp{i}.  If any possible
1422 constant value is accepted, then nothing less than @samp{i} will do;
1423 if the predicate is more selective, then the constraints may also be
1424 more selective.
1426 @item
1427 Any operand expression can be reloaded by copying it into a register.
1428 So if an operand's constraints allow some kind of register, it is
1429 certain to be safe.  It need not permit all classes of registers; the
1430 compiler knows how to copy a register into another register of the
1431 proper class in order to make an instruction valid.
1433 @cindex nonoffsettable memory reference
1434 @cindex memory reference, nonoffsettable
1435 @item
1436 A nonoffsettable memory reference can be reloaded by copying the
1437 address into a register.  So if the constraint uses the letter
1438 @samp{o}, all memory references are taken care of.
1440 @item
1441 A constant operand can be reloaded by allocating space in memory to
1442 hold it as preinitialized data.  Then the memory reference can be used
1443 in place of the constant.  So if the constraint uses the letters
1444 @samp{o} or @samp{m}, constant operands are not a problem.
1446 @item
1447 If the constraint permits a constant and a pseudo register used in an insn
1448 was not allocated to a hard register and is equivalent to a constant,
1449 the register will be replaced with the constant.  If the predicate does
1450 not permit a constant and the insn is re-recognized for some reason, the
1451 compiler will crash.  Thus the predicate must always recognize any
1452 objects allowed by the constraint.
1453 @end itemize
1455 If the operand's predicate can recognize registers, but the constraint does
1456 not permit them, it can make the compiler crash.  When this operand happens
1457 to be a register, the reload pass will be stymied, because it does not know
1458 how to copy a register temporarily into memory.
1460 If the predicate accepts a unary operator, the constraint applies to the
1461 operand.  For example, the MIPS processor at ISA level 3 supports an
1462 instruction which adds two registers in @code{SImode} to produce a
1463 @code{DImode} result, but only if the registers are correctly sign
1464 extended.  This predicate for the input operands accepts a
1465 @code{sign_extend} of an @code{SImode} register.  Write the constraint
1466 to indicate the type of register that is required for the operand of the
1467 @code{sign_extend}.
1468 @end ifset
1470 @node Multi-Alternative
1471 @subsection Multiple Alternative Constraints
1472 @cindex multiple alternative constraints
1474 Sometimes a single instruction has multiple alternative sets of possible
1475 operands.  For example, on the 68000, a logical-or instruction can combine
1476 register or an immediate value into memory, or it can combine any kind of
1477 operand into a register; but it cannot combine one memory location into
1478 another.
1480 These constraints are represented as multiple alternatives.  An alternative
1481 can be described by a series of letters for each operand.  The overall
1482 constraint for an operand is made from the letters for this operand
1483 from the first alternative, a comma, the letters for this operand from
1484 the second alternative, a comma, and so on until the last alternative.
1485 All operands for a single instruction must have the same number of 
1486 alternatives.
1487 @ifset INTERNALS
1488 Here is how it is done for fullword logical-or on the 68000:
1490 @smallexample
1491 (define_insn "iorsi3"
1492   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=m,d")
1493         (ior:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "%0,0")
1494                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dKs,dmKs")))]
1495   @dots{})
1496 @end smallexample
1498 The first alternative has @samp{m} (memory) for operand 0, @samp{0} for
1499 operand 1 (meaning it must match operand 0), and @samp{dKs} for operand
1500 2.  The second alternative has @samp{d} (data register) for operand 0,
1501 @samp{0} for operand 1, and @samp{dmKs} for operand 2.  The @samp{=} and
1502 @samp{%} in the constraints apply to all the alternatives; their
1503 meaning is explained in the next section (@pxref{Class Preferences}).
1505 If all the operands fit any one alternative, the instruction is valid.
1506 Otherwise, for each alternative, the compiler counts how many instructions
1507 must be added to copy the operands so that that alternative applies.
1508 The alternative requiring the least copying is chosen.  If two alternatives
1509 need the same amount of copying, the one that comes first is chosen.
1510 These choices can be altered with the @samp{?} and @samp{!} characters:
1512 @table @code
1513 @cindex @samp{?} in constraint
1514 @cindex question mark
1515 @item ?
1516 Disparage slightly the alternative that the @samp{?} appears in,
1517 as a choice when no alternative applies exactly.  The compiler regards
1518 this alternative as one unit more costly for each @samp{?} that appears
1519 in it.
1521 @cindex @samp{!} in constraint
1522 @cindex exclamation point
1523 @item !
1524 Disparage severely the alternative that the @samp{!} appears in.
1525 This alternative can still be used if it fits without reloading,
1526 but if reloading is needed, some other alternative will be used.
1528 @cindex @samp{^} in constraint
1529 @cindex caret
1530 @item ^
1531 This constraint is analogous to @samp{?} but it disparages slightly
1532 the alternative only if the operand with the @samp{^} needs a reload.
1534 @cindex @samp{$} in constraint
1535 @cindex dollar sign
1536 @item $
1537 This constraint is analogous to @samp{!} but it disparages severely
1538 the alternative only if the operand with the @samp{$} needs a reload.
1539 @end table
1541 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
1542 the appearance of the assembler code is determined mostly by which
1543 alternative was matched.  When this is so, the C code for writing the
1544 assembler code can use the variable @code{which_alternative}, which is
1545 the ordinal number of the alternative that was actually satisfied (0 for
1546 the first, 1 for the second alternative, etc.).  @xref{Output Statement}.
1547 @end ifset
1548 @ifclear INTERNALS
1550 So the first alternative for the 68000's logical-or could be written as 
1551 @code{"+m" (output) : "ir" (input)}.  The second could be @code{"+r" 
1552 (output): "irm" (input)}.  However, the fact that two memory locations 
1553 cannot be used in a single instruction prevents simply using @code{"+rm" 
1554 (output) : "irm" (input)}.  Using multi-alternatives, this might be 
1555 written as @code{"+m,r" (output) : "ir,irm" (input)}.  This describes
1556 all the available alternatives to the compiler, allowing it to choose 
1557 the most efficient one for the current conditions.
1559 There is no way within the template to determine which alternative was 
1560 chosen.  However you may be able to wrap your @code{asm} statements with 
1561 builtins such as @code{__builtin_constant_p} to achieve the desired results.
1562 @end ifclear
1564 @ifset INTERNALS
1565 @node Class Preferences
1566 @subsection Register Class Preferences
1567 @cindex class preference constraints
1568 @cindex register class preference constraints
1570 @cindex voting between constraint alternatives
1571 The operand constraints have another function: they enable the compiler
1572 to decide which kind of hardware register a pseudo register is best
1573 allocated to.  The compiler examines the constraints that apply to the
1574 insns that use the pseudo register, looking for the machine-dependent
1575 letters such as @samp{d} and @samp{a} that specify classes of registers.
1576 The pseudo register is put in whichever class gets the most ``votes''.
1577 The constraint letters @samp{g} and @samp{r} also vote: they vote in
1578 favor of a general register.  The machine description says which registers
1579 are considered general.
1581 Of course, on some machines all registers are equivalent, and no register
1582 classes are defined.  Then none of this complexity is relevant.
1583 @end ifset
1585 @node Modifiers
1586 @subsection Constraint Modifier Characters
1587 @cindex modifiers in constraints
1588 @cindex constraint modifier characters
1590 @c prevent bad page break with this line
1591 Here are constraint modifier characters.
1593 @table @samp
1594 @cindex @samp{=} in constraint
1595 @item =
1596 Means that this operand is written to by this instruction:
1597 the previous value is discarded and replaced by new data.
1599 @cindex @samp{+} in constraint
1600 @item +
1601 Means that this operand is both read and written by the instruction.
1603 When the compiler fixes up the operands to satisfy the constraints,
1604 it needs to know which operands are read by the instruction and
1605 which are written by it.  @samp{=} identifies an operand which is only
1606 written; @samp{+} identifies an operand that is both read and written; all
1607 other operands are assumed to only be read.
1609 If you specify @samp{=} or @samp{+} in a constraint, you put it in the
1610 first character of the constraint string.
1612 @cindex @samp{&} in constraint
1613 @cindex earlyclobber operand
1614 @item &
1615 Means (in a particular alternative) that this operand is an
1616 @dfn{earlyclobber} operand, which is written before the instruction is
1617 finished using the input operands.  Therefore, this operand may not lie
1618 in a register that is read by the instruction or as part of any memory
1619 address.
1621 @samp{&} applies only to the alternative in which it is written.  In
1622 constraints with multiple alternatives, sometimes one alternative
1623 requires @samp{&} while others do not.  See, for example, the
1624 @samp{movdf} insn of the 68000.
1626 A operand which is read by the instruction can be tied to an earlyclobber
1627 operand if its only use as an input occurs before the early result is
1628 written.  Adding alternatives of this form often allows GCC to produce
1629 better code when only some of the read operands can be affected by the
1630 earlyclobber. See, for example, the @samp{mulsi3} insn of the ARM@.
1632 Furthermore, if the @dfn{earlyclobber} operand is also a read/write
1633 operand, then that operand is written only after it's used.
1635 @samp{&} does not obviate the need to write @samp{=} or @samp{+}.  As
1636 @dfn{earlyclobber} operands are always written, a read-only
1637 @dfn{earlyclobber} operand is ill-formed and will be rejected by the
1638 compiler.
1640 @cindex @samp{%} in constraint
1641 @item %
1642 Declares the instruction to be commutative for this operand and the
1643 following operand.  This means that the compiler may interchange the
1644 two operands if that is the cheapest way to make all operands fit the
1645 constraints.  @samp{%} applies to all alternatives and must appear as
1646 the first character in the constraint.  Only read-only operands can use
1647 @samp{%}.
1649 @ifset INTERNALS
1650 This is often used in patterns for addition instructions
1651 that really have only two operands: the result must go in one of the
1652 arguments.  Here for example, is how the 68000 halfword-add
1653 instruction is defined:
1655 @smallexample
1656 (define_insn "addhi3"
1657   [(set (match_operand:HI 0 "general_operand" "=m,r")
1658      (plus:HI (match_operand:HI 1 "general_operand" "%0,0")
1659               (match_operand:HI 2 "general_operand" "di,g")))]
1660   @dots{})
1661 @end smallexample
1662 @end ifset
1663 GCC can only handle one commutative pair in an asm; if you use more,
1664 the compiler may fail.  Note that you need not use the modifier if
1665 the two alternatives are strictly identical; this would only waste
1666 time in the reload pass.
1667 @ifset INTERNALS
1668 The modifier is not operational after
1669 register allocation, so the result of @code{define_peephole2}
1670 and @code{define_split}s performed after reload cannot rely on
1671 @samp{%} to make the intended insn match.
1673 @cindex @samp{#} in constraint
1674 @item #
1675 Says that all following characters, up to the next comma, are to be
1676 ignored as a constraint.  They are significant only for choosing
1677 register preferences.
1679 @cindex @samp{*} in constraint
1680 @item *
1681 Says that the following character should be ignored when choosing
1682 register preferences.  @samp{*} has no effect on the meaning of the
1683 constraint as a constraint, and no effect on reloading.  For LRA
1684 @samp{*} additionally disparages slightly the alternative if the
1685 following character matches the operand.
1687 Here is an example: the 68000 has an instruction to sign-extend a
1688 halfword in a data register, and can also sign-extend a value by
1689 copying it into an address register.  While either kind of register is
1690 acceptable, the constraints on an address-register destination are
1691 less strict, so it is best if register allocation makes an address
1692 register its goal.  Therefore, @samp{*} is used so that the @samp{d}
1693 constraint letter (for data register) is ignored when computing
1694 register preferences.
1696 @smallexample
1697 (define_insn "extendhisi2"
1698   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=*d,a")
1699         (sign_extend:SI
1700          (match_operand:HI 1 "general_operand" "0,g")))]
1701   @dots{})
1702 @end smallexample
1703 @end ifset
1704 @end table
1706 @node Machine Constraints
1707 @subsection Constraints for Particular Machines
1708 @cindex machine specific constraints
1709 @cindex constraints, machine specific
1711 Whenever possible, you should use the general-purpose constraint letters
1712 in @code{asm} arguments, since they will convey meaning more readily to
1713 people reading your code.  Failing that, use the constraint letters
1714 that usually have very similar meanings across architectures.  The most
1715 commonly used constraints are @samp{m} and @samp{r} (for memory and
1716 general-purpose registers respectively; @pxref{Simple Constraints}), and
1717 @samp{I}, usually the letter indicating the most common
1718 immediate-constant format.
1720 Each architecture defines additional constraints.  These constraints
1721 are used by the compiler itself for instruction generation, as well as
1722 for @code{asm} statements; therefore, some of the constraints are not
1723 particularly useful for @code{asm}.  Here is a summary of some of the
1724 machine-dependent constraints available on some particular machines;
1725 it includes both constraints that are useful for @code{asm} and
1726 constraints that aren't.  The compiler source file mentioned in the
1727 table heading for each architecture is the definitive reference for
1728 the meanings of that architecture's constraints.
1730 @c Please keep this table alphabetized by target!
1731 @table @emph
1732 @item AArch64 family---@file{config/aarch64/constraints.md}
1733 @table @code
1734 @item k
1735 The stack pointer register (@code{SP})
1737 @item w
1738 Floating point register, Advanced SIMD vector register or SVE vector register
1740 @item Upl
1741 One of the low eight SVE predicate registers (@code{P0} to @code{P7})
1743 @item Upa
1744 Any of the SVE predicate registers (@code{P0} to @code{P15})
1746 @item I
1747 Integer constant that is valid as an immediate operand in an @code{ADD}
1748 instruction
1750 @item J
1751 Integer constant that is valid as an immediate operand in a @code{SUB}
1752 instruction (once negated)
1754 @item K
1755 Integer constant that can be used with a 32-bit logical instruction
1757 @item L
1758 Integer constant that can be used with a 64-bit logical instruction
1760 @item M
1761 Integer constant that is valid as an immediate operand in a 32-bit @code{MOV}
1762 pseudo instruction. The @code{MOV} may be assembled to one of several different
1763 machine instructions depending on the value
1765 @item N
1766 Integer constant that is valid as an immediate operand in a 64-bit @code{MOV}
1767 pseudo instruction
1769 @item S
1770 An absolute symbolic address or a label reference
1772 @item Y
1773 Floating point constant zero
1775 @item Z
1776 Integer constant zero
1778 @item Ush
1779 The high part (bits 12 and upwards) of the pc-relative address of a symbol
1780 within 4GB of the instruction
1782 @item Q
1783 A memory address which uses a single base register with no offset
1785 @item Ump
1786 A memory address suitable for a load/store pair instruction in SI, DI, SF and
1787 DF modes
1789 @end table
1792 @item ARC ---@file{config/arc/constraints.md}
1793 @table @code
1794 @item q
1795 Registers usable in ARCompact 16-bit instructions: @code{r0}-@code{r3},
1796 @code{r12}-@code{r15}.  This constraint can only match when the @option{-mq}
1797 option is in effect.
1799 @item e
1800 Registers usable as base-regs of memory addresses in ARCompact 16-bit memory
1801 instructions: @code{r0}-@code{r3}, @code{r12}-@code{r15}, @code{sp}.
1802 This constraint can only match when the @option{-mq}
1803 option is in effect.
1804 @item D
1805 ARC FPX (dpfp) 64-bit registers. @code{D0}, @code{D1}.
1807 @item I
1808 A signed 12-bit integer constant.
1810 @item Cal
1811 constant for arithmetic/logical operations.  This might be any constant
1812 that can be put into a long immediate by the assmbler or linker without
1813 involving a PIC relocation.
1815 @item K
1816 A 3-bit unsigned integer constant.
1818 @item L
1819 A 6-bit unsigned integer constant.
1821 @item CnL
1822 One's complement of a 6-bit unsigned integer constant.
1824 @item CmL
1825 Two's complement of a 6-bit unsigned integer constant.
1827 @item M
1828 A 5-bit unsigned integer constant.
1830 @item O
1831 A 7-bit unsigned integer constant.
1833 @item P
1834 A 8-bit unsigned integer constant.
1836 @item H
1837 Any const_double value.
1838 @end table
1840 @item ARM family---@file{config/arm/constraints.md}
1841 @table @code
1843 @item h
1844 In Thumb state, the core registers @code{r8}-@code{r15}.
1846 @item k
1847 The stack pointer register.
1849 @item l
1850 In Thumb State the core registers @code{r0}-@code{r7}.  In ARM state this
1851 is an alias for the @code{r} constraint.
1853 @item t
1854 VFP floating-point registers @code{s0}-@code{s31}.  Used for 32 bit values.
1856 @item w
1857 VFP floating-point registers @code{d0}-@code{d31} and the appropriate
1858 subset @code{d0}-@code{d15} based on command line options.
1859 Used for 64 bit values only.  Not valid for Thumb1.
1861 @item y
1862 The iWMMX co-processor registers.
1864 @item z
1865 The iWMMX GR registers.
1867 @item G
1868 The floating-point constant 0.0
1870 @item I
1871 Integer that is valid as an immediate operand in a data processing
1872 instruction.  That is, an integer in the range 0 to 255 rotated by a
1873 multiple of 2
1875 @item J
1876 Integer in the range @minus{}4095 to 4095
1878 @item K
1879 Integer that satisfies constraint @samp{I} when inverted (ones complement)
1881 @item L
1882 Integer that satisfies constraint @samp{I} when negated (twos complement)
1884 @item M
1885 Integer in the range 0 to 32
1887 @item Q
1888 A memory reference where the exact address is in a single register
1889 (`@samp{m}' is preferable for @code{asm} statements)
1891 @item R
1892 An item in the constant pool
1894 @item S
1895 A symbol in the text segment of the current file
1897 @item Uv
1898 A memory reference suitable for VFP load/store insns (reg+constant offset)
1900 @item Uy
1901 A memory reference suitable for iWMMXt load/store instructions.
1903 @item Uq
1904 A memory reference suitable for the ARMv4 ldrsb instruction.
1905 @end table
1907 @item AVR family---@file{config/avr/constraints.md}
1908 @table @code
1909 @item l
1910 Registers from r0 to r15
1912 @item a
1913 Registers from r16 to r23
1915 @item d
1916 Registers from r16 to r31
1918 @item w
1919 Registers from r24 to r31.  These registers can be used in @samp{adiw} command
1921 @item e
1922 Pointer register (r26--r31)
1924 @item b
1925 Base pointer register (r28--r31)
1927 @item q
1928 Stack pointer register (SPH:SPL)
1930 @item t
1931 Temporary register r0
1933 @item x
1934 Register pair X (r27:r26)
1936 @item y
1937 Register pair Y (r29:r28)
1939 @item z
1940 Register pair Z (r31:r30)
1942 @item I
1943 Constant greater than @minus{}1, less than 64
1945 @item J
1946 Constant greater than @minus{}64, less than 1
1948 @item K
1949 Constant integer 2
1951 @item L
1952 Constant integer 0
1954 @item M
1955 Constant that fits in 8 bits
1957 @item N
1958 Constant integer @minus{}1
1960 @item O
1961 Constant integer 8, 16, or 24
1963 @item P
1964 Constant integer 1
1966 @item G
1967 A floating point constant 0.0
1969 @item Q
1970 A memory address based on Y or Z pointer with displacement.
1971 @end table
1973 @item Blackfin family---@file{config/bfin/constraints.md}
1974 @table @code
1975 @item a
1976 P register
1978 @item d
1979 D register
1981 @item z
1982 A call clobbered P register.
1984 @item q@var{n}
1985 A single register.  If @var{n} is in the range 0 to 7, the corresponding D
1986 register.  If it is @code{A}, then the register P0.
1988 @item D
1989 Even-numbered D register
1991 @item W
1992 Odd-numbered D register
1994 @item e
1995 Accumulator register.
1997 @item A
1998 Even-numbered accumulator register.
2000 @item B
2001 Odd-numbered accumulator register.
2003 @item b
2004 I register
2006 @item v
2007 B register
2009 @item f
2010 M register
2012 @item c
2013 Registers used for circular buffering, i.e. I, B, or L registers.
2015 @item C
2016 The CC register.
2018 @item t
2019 LT0 or LT1.
2021 @item k
2022 LC0 or LC1.
2024 @item u
2025 LB0 or LB1.
2027 @item x
2028 Any D, P, B, M, I or L register.
2030 @item y
2031 Additional registers typically used only in prologues and epilogues: RETS,
2032 RETN, RETI, RETX, RETE, ASTAT, SEQSTAT and USP.
2034 @item w
2035 Any register except accumulators or CC.
2037 @item Ksh
2038 Signed 16 bit integer (in the range @minus{}32768 to 32767)
2040 @item Kuh
2041 Unsigned 16 bit integer (in the range 0 to 65535)
2043 @item Ks7
2044 Signed 7 bit integer (in the range @minus{}64 to 63)
2046 @item Ku7
2047 Unsigned 7 bit integer (in the range 0 to 127)
2049 @item Ku5
2050 Unsigned 5 bit integer (in the range 0 to 31)
2052 @item Ks4
2053 Signed 4 bit integer (in the range @minus{}8 to 7)
2055 @item Ks3
2056 Signed 3 bit integer (in the range @minus{}3 to 4)
2058 @item Ku3
2059 Unsigned 3 bit integer (in the range 0 to 7)
2061 @item P@var{n}
2062 Constant @var{n}, where @var{n} is a single-digit constant in the range 0 to 4.
2064 @item PA
2065 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2066 use with either accumulator.
2068 @item PB
2069 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2070 use only with accumulator A1.
2072 @item M1
2073 Constant 255.
2075 @item M2
2076 Constant 65535.
2078 @item J
2079 An integer constant with exactly a single bit set.
2081 @item L
2082 An integer constant with all bits set except exactly one.
2084 @item H
2086 @item Q
2087 Any SYMBOL_REF.
2088 @end table
2090 @item CR16 Architecture---@file{config/cr16/cr16.h}
2091 @table @code
2093 @item b
2094 Registers from r0 to r14 (registers without stack pointer)
2096 @item t
2097 Register from r0 to r11 (all 16-bit registers)
2099 @item p
2100 Register from r12 to r15 (all 32-bit registers)
2102 @item I
2103 Signed constant that fits in 4 bits
2105 @item J
2106 Signed constant that fits in 5 bits
2108 @item K
2109 Signed constant that fits in 6 bits
2111 @item L
2112 Unsigned constant that fits in 4 bits
2114 @item M
2115 Signed constant that fits in 32 bits
2117 @item N
2118 Check for 64 bits wide constants for add/sub instructions
2120 @item G
2121 Floating point constant that is legal for store immediate
2122 @end table
2124 @item Epiphany---@file{config/epiphany/constraints.md}
2125 @table @code
2126 @item U16
2127 An unsigned 16-bit constant.
2129 @item K
2130 An unsigned 5-bit constant.
2132 @item L
2133 A signed 11-bit constant.
2135 @item Cm1
2136 A signed 11-bit constant added to @minus{}1.
2137 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
2139 @item Cl1
2140 Left-shift of @minus{}1, i.e., a bit mask with a block of leading ones, the rest
2141 being a block of trailing zeroes.
2142 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
2144 @item Cr1
2145 Right-shift of @minus{}1, i.e., a bit mask with a trailing block of ones, the
2146 rest being zeroes.  Or to put it another way, one less than a power of two.
2147 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
2149 @item Cal
2150 Constant for arithmetic/logical operations.
2151 This is like @code{i}, except that for position independent code,
2152 no symbols / expressions needing relocations are allowed.
2154 @item Csy
2155 Symbolic constant for call/jump instruction.
2157 @item Rcs
2158 The register class usable in short insns.  This is a register class
2159 constraint, and can thus drive register allocation.
2160 This constraint won't match unless @option{-mprefer-short-insn-regs} is
2161 in effect.
2163 @item Rsc
2164 The the register class of registers that can be used to hold a
2165 sibcall call address.  I.e., a caller-saved register.
2167 @item Rct
2168 Core control register class.
2170 @item Rgs
2171 The register group usable in short insns.
2172 This constraint does not use a register class, so that it only
2173 passively matches suitable registers, and doesn't drive register allocation.
2175 @ifset INTERNALS
2176 @item Car
2177 Constant suitable for the addsi3_r pattern.  This is a valid offset
2178 For byte, halfword, or word addressing.
2179 @end ifset
2181 @item Rra
2182 Matches the return address if it can be replaced with the link register.
2184 @item Rcc
2185 Matches the integer condition code register.
2187 @item Sra
2188 Matches the return address if it is in a stack slot.
2190 @item Cfm
2191 Matches control register values to switch fp mode, which are encapsulated in
2192 @code{UNSPEC_FP_MODE}.
2193 @end table
2195 @item FRV---@file{config/frv/frv.h}
2196 @table @code
2197 @item a
2198 Register in the class @code{ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2200 @item b
2201 Register in the class @code{EVEN_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2203 @item c
2204 Register in the class @code{CC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3} and
2205 @code{icc0} to @code{icc3}).
2207 @item d
2208 Register in the class @code{GPR_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2210 @item e
2211 Register in the class @code{EVEN_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2212 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2213 mode larger than 4 bytes.
2215 @item f
2216 Register in the class @code{FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2218 @item h
2219 Register in the class @code{FEVEN_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2220 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2221 mode larger than 4 bytes.
2223 @item l
2224 Register in the class @code{LR_REG} (the @code{lr} register).
2226 @item q
2227 Register in the class @code{QUAD_REGS} (@code{gr2} to @code{gr63}).
2228 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2229 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2231 @item t
2232 Register in the class @code{ICC_REGS} (@code{icc0} to @code{icc3}).
2234 @item u
2235 Register in the class @code{FCC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3}).
2237 @item v
2238 Register in the class @code{ICR_REGS} (@code{cc4} to @code{cc7}).
2240 @item w
2241 Register in the class @code{FCR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc3}).
2243 @item x
2244 Register in the class @code{QUAD_FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2245 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2246 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2248 @item z
2249 Register in the class @code{SPR_REGS} (@code{lcr} and @code{lr}).
2251 @item A
2252 Register in the class @code{QUAD_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2254 @item B
2255 Register in the class @code{ACCG_REGS} (@code{accg0} to @code{accg7}).
2257 @item C
2258 Register in the class @code{CR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc7}).
2260 @item G
2261 Floating point constant zero
2263 @item I
2264 6-bit signed integer constant
2266 @item J
2267 10-bit signed integer constant
2269 @item L
2270 16-bit signed integer constant
2272 @item M
2273 16-bit unsigned integer constant
2275 @item N
2276 12-bit signed integer constant that is negative---i.e.@: in the
2277 range of @minus{}2048 to @minus{}1
2279 @item O
2280 Constant zero
2282 @item P
2283 12-bit signed integer constant that is greater than zero---i.e.@: in the
2284 range of 1 to 2047.
2286 @end table
2288 @item FT32---@file{config/ft32/constraints.md}
2289 @table @code
2290 @item A
2291 An absolute address
2293 @item B
2294 An offset address
2296 @item W
2297 A register indirect memory operand
2299 @item e
2300 An offset address.
2302 @item f
2303 An offset address.
2305 @item O
2306 The constant zero or one
2308 @item I
2309 A 16-bit signed constant (@minus{}32768 @dots{} 32767)
2311 @item w
2312 A bitfield mask suitable for bext or bins
2314 @item x
2315 An inverted bitfield mask suitable for bext or bins
2317 @item L
2318 A 16-bit unsigned constant, multiple of 4 (0 @dots{} 65532)
2320 @item S
2321 A 20-bit signed constant (@minus{}524288 @dots{} 524287)
2323 @item b
2324 A constant for a bitfield width (1 @dots{} 16)
2326 @item KA
2327 A 10-bit signed constant (@minus{}512 @dots{} 511)
2329 @end table
2331 @item Hewlett-Packard PA-RISC---@file{config/pa/pa.h}
2332 @table @code
2333 @item a
2334 General register 1
2336 @item f
2337 Floating point register
2339 @item q
2340 Shift amount register
2342 @item x
2343 Floating point register (deprecated)
2345 @item y
2346 Upper floating point register (32-bit), floating point register (64-bit)
2348 @item Z
2349 Any register
2351 @item I
2352 Signed 11-bit integer constant
2354 @item J
2355 Signed 14-bit integer constant
2357 @item K
2358 Integer constant that can be deposited with a @code{zdepi} instruction
2360 @item L
2361 Signed 5-bit integer constant
2363 @item M
2364 Integer constant 0
2366 @item N
2367 Integer constant that can be loaded with a @code{ldil} instruction
2369 @item O
2370 Integer constant whose value plus one is a power of 2
2372 @item P
2373 Integer constant that can be used for @code{and} operations in @code{depi}
2374 and @code{extru} instructions
2376 @item S
2377 Integer constant 31
2379 @item U
2380 Integer constant 63
2382 @item G
2383 Floating-point constant 0.0
2385 @item A
2386 A @code{lo_sum} data-linkage-table memory operand
2388 @item Q
2389 A memory operand that can be used as the destination operand of an
2390 integer store instruction
2392 @item R
2393 A scaled or unscaled indexed memory operand
2395 @item T
2396 A memory operand for floating-point loads and stores
2398 @item W
2399 A register indirect memory operand
2400 @end table
2402 @item Intel IA-64---@file{config/ia64/ia64.h}
2403 @table @code
2404 @item a
2405 General register @code{r0} to @code{r3} for @code{addl} instruction
2407 @item b
2408 Branch register
2410 @item c
2411 Predicate register (@samp{c} as in ``conditional'')
2413 @item d
2414 Application register residing in M-unit
2416 @item e
2417 Application register residing in I-unit
2419 @item f
2420 Floating-point register
2422 @item m
2423 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>},
2424 the operand can have postincrement and postdecrement which
2425 require printing with @samp{%Pn} on IA-64.
2427 @item G
2428 Floating-point constant 0.0 or 1.0
2430 @item I
2431 14-bit signed integer constant
2433 @item J
2434 22-bit signed integer constant
2436 @item K
2437 8-bit signed integer constant for logical instructions
2439 @item L
2440 8-bit adjusted signed integer constant for compare pseudo-ops
2442 @item M
2443 6-bit unsigned integer constant for shift counts
2445 @item N
2446 9-bit signed integer constant for load and store postincrements
2448 @item O
2449 The constant zero
2451 @item P
2452 0 or @minus{}1 for @code{dep} instruction
2454 @item Q
2455 Non-volatile memory for floating-point loads and stores
2457 @item R
2458 Integer constant in the range 1 to 4 for @code{shladd} instruction
2460 @item S
2461 Memory operand except postincrement and postdecrement.  This is
2462 now roughly the same as @samp{m} when not used together with @samp{<}
2463 or @samp{>}.
2464 @end table
2466 @item M32C---@file{config/m32c/m32c.c}
2467 @table @code
2468 @item Rsp
2469 @itemx Rfb
2470 @itemx Rsb
2471 @samp{$sp}, @samp{$fb}, @samp{$sb}.
2473 @item Rcr
2474 Any control register, when they're 16 bits wide (nothing if control
2475 registers are 24 bits wide)
2477 @item Rcl
2478 Any control register, when they're 24 bits wide.
2480 @item R0w
2481 @itemx R1w
2482 @itemx R2w
2483 @itemx R3w
2484 $r0, $r1, $r2, $r3.
2486 @item R02
2487 $r0 or $r2, or $r2r0 for 32 bit values.
2489 @item R13
2490 $r1 or $r3, or $r3r1 for 32 bit values.
2492 @item Rdi
2493 A register that can hold a 64 bit value.
2495 @item Rhl
2496 $r0 or $r1 (registers with addressable high/low bytes)
2498 @item R23
2499 $r2 or $r3
2501 @item Raa
2502 Address registers
2504 @item Raw
2505 Address registers when they're 16 bits wide.
2507 @item Ral
2508 Address registers when they're 24 bits wide.
2510 @item Rqi
2511 Registers that can hold QI values.
2513 @item Rad
2514 Registers that can be used with displacements ($a0, $a1, $sb).
2516 @item Rsi
2517 Registers that can hold 32 bit values.
2519 @item Rhi
2520 Registers that can hold 16 bit values.
2522 @item Rhc
2523 Registers chat can hold 16 bit values, including all control
2524 registers.
2526 @item Rra
2527 $r0 through R1, plus $a0 and $a1.
2529 @item Rfl
2530 The flags register.
2532 @item Rmm
2533 The memory-based pseudo-registers $mem0 through $mem15.
2535 @item Rpi
2536 Registers that can hold pointers (16 bit registers for r8c, m16c; 24
2537 bit registers for m32cm, m32c).
2539 @item Rpa
2540 Matches multiple registers in a PARALLEL to form a larger register.
2541 Used to match function return values.
2543 @item Is3
2544 @minus{}8 @dots{} 7
2546 @item IS1
2547 @minus{}128 @dots{} 127
2549 @item IS2
2550 @minus{}32768 @dots{} 32767
2552 @item IU2
2553 0 @dots{} 65535
2555 @item In4
2556 @minus{}8 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 8
2558 @item In5
2559 @minus{}16 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 16
2561 @item In6
2562 @minus{}32 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 32
2564 @item IM2
2565 @minus{}65536 @dots{} @minus{}1
2567 @item Ilb
2568 An 8 bit value with exactly one bit set.
2570 @item Ilw
2571 A 16 bit value with exactly one bit set.
2573 @item Sd
2574 The common src/dest memory addressing modes.
2576 @item Sa
2577 Memory addressed using $a0 or $a1.
2579 @item Si
2580 Memory addressed with immediate addresses.
2582 @item Ss
2583 Memory addressed using the stack pointer ($sp).
2585 @item Sf
2586 Memory addressed using the frame base register ($fb).
2588 @item Ss
2589 Memory addressed using the small base register ($sb).
2591 @item S1
2592 $r1h
2593 @end table
2595 @item MicroBlaze---@file{config/microblaze/constraints.md}
2596 @table @code
2597 @item d
2598 A general register (@code{r0} to @code{r31}).
2600 @item z
2601 A status register (@code{rmsr}, @code{$fcc1} to @code{$fcc7}).
2603 @end table
2605 @item MIPS---@file{config/mips/constraints.md}
2606 @table @code
2607 @item d
2608 A general-purpose register.  This is equivalent to @code{r} unless
2609 generating MIPS16 code, in which case the MIPS16 register set is used.
2611 @item f
2612 A floating-point register (if available).
2614 @item h
2615 Formerly the @code{hi} register.  This constraint is no longer supported.
2617 @item l
2618 The @code{lo} register.  Use this register to store values that are
2619 no bigger than a word.
2621 @item x
2622 The concatenated @code{hi} and @code{lo} registers.  Use this register
2623 to store doubleword values.
2625 @item c
2626 A register suitable for use in an indirect jump.  This will always be
2627 @code{$25} for @option{-mabicalls}.
2629 @item v
2630 Register @code{$3}.  Do not use this constraint in new code;
2631 it is retained only for compatibility with glibc.
2633 @item y
2634 Equivalent to @code{r}; retained for backwards compatibility.
2636 @item z
2637 A floating-point condition code register.
2639 @item I
2640 A signed 16-bit constant (for arithmetic instructions).
2642 @item J
2643 Integer zero.
2645 @item K
2646 An unsigned 16-bit constant (for logic instructions).
2648 @item L
2649 A signed 32-bit constant in which the lower 16 bits are zero.
2650 Such constants can be loaded using @code{lui}.
2652 @item M
2653 A constant that cannot be loaded using @code{lui}, @code{addiu}
2654 or @code{ori}.
2656 @item N
2657 A constant in the range @minus{}65535 to @minus{}1 (inclusive).
2659 @item O
2660 A signed 15-bit constant.
2662 @item P
2663 A constant in the range 1 to 65535 (inclusive).
2665 @item G
2666 Floating-point zero.
2668 @item R
2669 An address that can be used in a non-macro load or store.
2671 @item ZC
2672 A memory operand whose address is formed by a base register and offset
2673 that is suitable for use in instructions with the same addressing mode
2674 as @code{ll} and @code{sc}.
2676 @item ZD
2677 An address suitable for a @code{prefetch} instruction, or for any other
2678 instruction with the same addressing mode as @code{prefetch}.
2679 @end table
2681 @item Motorola 680x0---@file{config/m68k/constraints.md}
2682 @table @code
2683 @item a
2684 Address register
2686 @item d
2687 Data register
2689 @item f
2690 68881 floating-point register, if available
2692 @item I
2693 Integer in the range 1 to 8
2695 @item J
2696 16-bit signed number
2698 @item K
2699 Signed number whose magnitude is greater than 0x80
2701 @item L
2702 Integer in the range @minus{}8 to @minus{}1
2704 @item M
2705 Signed number whose magnitude is greater than 0x100
2707 @item N
2708 Range 24 to 31, rotatert:SI 8 to 1 expressed as rotate
2710 @item O
2711 16 (for rotate using swap)
2713 @item P
2714 Range 8 to 15, rotatert:HI 8 to 1 expressed as rotate
2716 @item R
2717 Numbers that mov3q can handle
2719 @item G
2720 Floating point constant that is not a 68881 constant
2722 @item S
2723 Operands that satisfy 'm' when -mpcrel is in effect
2725 @item T
2726 Operands that satisfy 's' when -mpcrel is not in effect
2728 @item Q
2729 Address register indirect addressing mode
2731 @item U
2732 Register offset addressing
2734 @item W
2735 const_call_operand
2737 @item Cs
2738 symbol_ref or const
2740 @item Ci
2741 const_int
2743 @item C0
2744 const_int 0
2746 @item Cj
2747 Range of signed numbers that don't fit in 16 bits
2749 @item Cmvq
2750 Integers valid for mvq
2752 @item Capsw
2753 Integers valid for a moveq followed by a swap
2755 @item Cmvz
2756 Integers valid for mvz
2758 @item Cmvs
2759 Integers valid for mvs
2761 @item Ap
2762 push_operand
2764 @item Ac
2765 Non-register operands allowed in clr
2767 @end table
2769 @item Moxie---@file{config/moxie/constraints.md}
2770 @table @code
2771 @item A
2772 An absolute address
2774 @item B
2775 An offset address
2777 @item W
2778 A register indirect memory operand
2780 @item I
2781 A constant in the range of 0 to 255.
2783 @item N
2784 A constant in the range of 0 to @minus{}255.
2786 @end table
2788 @item MSP430--@file{config/msp430/constraints.md}
2789 @table @code
2791 @item R12
2792 Register R12.
2794 @item R13
2795 Register R13.
2797 @item K
2798 Integer constant 1.
2800 @item L
2801 Integer constant -1^20..1^19.
2803 @item M
2804 Integer constant 1-4.
2806 @item Ya
2807 Memory references which do not require an extended MOVX instruction.
2809 @item Yl
2810 Memory reference, labels only.
2812 @item Ys
2813 Memory reference, stack only.
2815 @end table
2817 @item NDS32---@file{config/nds32/constraints.md}
2818 @table @code
2819 @item w
2820 LOW register class $r0 to $r7 constraint for V3/V3M ISA.
2821 @item l
2822 LOW register class $r0 to $r7.
2823 @item d
2824 MIDDLE register class $r0 to $r11, $r16 to $r19.
2825 @item h
2826 HIGH register class $r12 to $r14, $r20 to $r31.
2827 @item t
2828 Temporary assist register $ta (i.e.@: $r15).
2829 @item k
2830 Stack register $sp.
2831 @item Iu03
2832 Unsigned immediate 3-bit value.
2833 @item In03
2834 Negative immediate 3-bit value in the range of @minus{}7--0.
2835 @item Iu04
2836 Unsigned immediate 4-bit value.
2837 @item Is05
2838 Signed immediate 5-bit value.
2839 @item Iu05
2840 Unsigned immediate 5-bit value.
2841 @item In05
2842 Negative immediate 5-bit value in the range of @minus{}31--0.
2843 @item Ip05
2844 Unsigned immediate 5-bit value for movpi45 instruction with range 16--47.
2845 @item Iu06
2846 Unsigned immediate 6-bit value constraint for addri36.sp instruction.
2847 @item Iu08
2848 Unsigned immediate 8-bit value.
2849 @item Iu09
2850 Unsigned immediate 9-bit value.
2851 @item Is10
2852 Signed immediate 10-bit value.
2853 @item Is11
2854 Signed immediate 11-bit value.
2855 @item Is15
2856 Signed immediate 15-bit value.
2857 @item Iu15
2858 Unsigned immediate 15-bit value.
2859 @item Ic15
2860 A constant which is not in the range of imm15u but ok for bclr instruction.
2861 @item Ie15
2862 A constant which is not in the range of imm15u but ok for bset instruction.
2863 @item It15
2864 A constant which is not in the range of imm15u but ok for btgl instruction.
2865 @item Ii15
2866 A constant whose compliment value is in the range of imm15u
2867 and ok for bitci instruction.
2868 @item Is16
2869 Signed immediate 16-bit value.
2870 @item Is17
2871 Signed immediate 17-bit value.
2872 @item Is19
2873 Signed immediate 19-bit value.
2874 @item Is20
2875 Signed immediate 20-bit value.
2876 @item Ihig
2877 The immediate value that can be simply set high 20-bit.
2878 @item Izeb
2879 The immediate value 0xff.
2880 @item Izeh
2881 The immediate value 0xffff.
2882 @item Ixls
2883 The immediate value 0x01.
2884 @item Ix11
2885 The immediate value 0x7ff.
2886 @item Ibms
2887 The immediate value with power of 2.
2888 @item Ifex
2889 The immediate value with power of 2 minus 1.
2890 @item U33
2891 Memory constraint for 333 format.
2892 @item U45
2893 Memory constraint for 45 format.
2894 @item U37
2895 Memory constraint for 37 format.
2896 @end table
2898 @item Nios II family---@file{config/nios2/constraints.md}
2899 @table @code
2901 @item I
2902 Integer that is valid as an immediate operand in an
2903 instruction taking a signed 16-bit number. Range
2904 @minus{}32768 to 32767.
2906 @item J
2907 Integer that is valid as an immediate operand in an
2908 instruction taking an unsigned 16-bit number. Range
2909 0 to 65535.
2911 @item K
2912 Integer that is valid as an immediate operand in an
2913 instruction taking only the upper 16-bits of a
2914 32-bit number. Range 32-bit numbers with the lower
2915 16-bits being 0.
2917 @item L
2918 Integer that is valid as an immediate operand for a 
2919 shift instruction. Range 0 to 31.
2921 @item M
2922 Integer that is valid as an immediate operand for
2923 only the value 0. Can be used in conjunction with
2924 the format modifier @code{z} to use @code{r0}
2925 instead of @code{0} in the assembly output.
2927 @item N
2928 Integer that is valid as an immediate operand for
2929 a custom instruction opcode. Range 0 to 255.
2931 @item P
2932 An immediate operand for R2 andchi/andci instructions. 
2934 @item S
2935 Matches immediates which are addresses in the small
2936 data section and therefore can be added to @code{gp}
2937 as a 16-bit immediate to re-create their 32-bit value.
2939 @item U
2940 Matches constants suitable as an operand for the rdprs and
2941 cache instructions.
2943 @item v
2944 A memory operand suitable for Nios II R2 load/store
2945 exclusive instructions.
2947 @item w
2948 A memory operand suitable for load/store IO and cache
2949 instructions.
2951 @ifset INTERNALS
2952 @item T
2953 A @code{const} wrapped @code{UNSPEC} expression,
2954 representing a supported PIC or TLS relocation.
2955 @end ifset
2957 @end table
2959 @item PDP-11---@file{config/pdp11/constraints.md}
2960 @table @code
2961 @item a
2962 Floating point registers AC0 through AC3.  These can be loaded from/to
2963 memory with a single instruction.
2965 @item d
2966 Odd numbered general registers (R1, R3, R5).  These are used for
2967 16-bit multiply operations.
2969 @item D
2970 A memory reference that is encoded within the opcode, but not
2971 auto-increment or auto-decrement.
2973 @item f
2974 Any of the floating point registers (AC0 through AC5).
2976 @item G
2977 Floating point constant 0.
2979 @item h
2980 Floating point registers AC4 and AC5.  These cannot be loaded from/to
2981 memory with a single instruction.
2983 @item I
2984 An integer constant that fits in 16 bits.
2986 @item J
2987 An integer constant whose low order 16 bits are zero.
2989 @item K
2990 An integer constant that does not meet the constraints for codes
2991 @samp{I} or @samp{J}.
2993 @item L
2994 The integer constant 1.
2996 @item M
2997 The integer constant @minus{}1.
2999 @item N
3000 The integer constant 0.
3002 @item O
3003 Integer constants 0 through 3; shifts by these
3004 amounts are handled as multiple single-bit shifts rather than a single
3005 variable-length shift.
3007 @item Q
3008 A memory reference which requires an additional word (address or
3009 offset) after the opcode.
3011 @item R
3012 A memory reference that is encoded within the opcode.
3014 @end table
3016 @item PowerPC and IBM RS6000---@file{config/rs6000/constraints.md}
3017 @table @code
3018 @item b
3019 Address base register
3021 @item d
3022 Floating point register (containing 64-bit value)
3024 @item f
3025 Floating point register (containing 32-bit value)
3027 @item v
3028 Altivec vector register
3030 @item wa
3031 Any VSX register if the @option{-mvsx} option was used or NO_REGS.
3033 When using any of the register constraints (@code{wa}, @code{wd},
3034 @code{wf}, @code{wg}, @code{wh}, @code{wi}, @code{wj}, @code{wk},
3035 @code{wl}, @code{wm}, @code{wo}, @code{wp}, @code{wq}, @code{ws},
3036 @code{wt}, @code{wu}, @code{wv}, @code{ww}, or @code{wy})
3037 that take VSX registers, you must use @code{%x<n>} in the template so
3038 that the correct register is used.  Otherwise the register number
3039 output in the assembly file will be incorrect if an Altivec register
3040 is an operand of a VSX instruction that expects VSX register
3041 numbering.
3043 @smallexample
3044 asm ("xvadddp %x0,%x1,%x2"
3045      : "=wa" (v1)
3046      : "wa" (v2), "wa" (v3));
3047 @end smallexample
3049 @noindent
3050 is correct, but:
3052 @smallexample
3053 asm ("xvadddp %0,%1,%2" 
3054      : "=wa" (v1) 
3055      : "wa" (v2), "wa" (v3));
3056 @end smallexample
3058 @noindent
3059 is not correct.
3061 If an instruction only takes Altivec registers, you do not want to use
3062 @code{%x<n>}.
3064 @smallexample
3065 asm ("xsaddqp %0,%1,%2"
3066      : "=v" (v1)
3067      : "v" (v2), "v" (v3));
3068 @end smallexample
3070 @noindent
3071 is correct because the @code{xsaddqp} instruction only takes Altivec
3072 registers, while:
3074 @smallexample
3075 asm ("xsaddqp %x0,%x1,%x2" 
3076      : "=v" (v1) 
3077      : "v" (v2), "v" (v3));
3078 @end smallexample
3080 @noindent
3081 is incorrect.
3083 @item wb
3084 Altivec register if @option{-mcpu=power9} is used or NO_REGS.
3086 @item wd
3087 VSX vector register to hold vector double data or NO_REGS.
3089 @item we
3090 VSX register if the @option{-mcpu=power9} and @option{-m64} options
3091 were used or NO_REGS.
3093 @item wf
3094 VSX vector register to hold vector float data or NO_REGS.
3096 @item wg
3097 If @option{-mmfpgpr} was used, a floating point register or NO_REGS.
3099 @item wh
3100 Floating point register if direct moves are available, or NO_REGS.
3102 @item wi
3103 FP or VSX register to hold 64-bit integers for VSX insns or NO_REGS.
3105 @item wj
3106 FP or VSX register to hold 64-bit integers for direct moves or NO_REGS.
3108 @item wk
3109 FP or VSX register to hold 64-bit doubles for direct moves or NO_REGS.
3111 @item wl
3112 Floating point register if the LFIWAX instruction is enabled or NO_REGS.
3114 @item wm
3115 VSX register if direct move instructions are enabled, or NO_REGS.
3117 @item wn
3118 No register (NO_REGS).
3120 @item wo
3121 VSX register to use for ISA 3.0 vector instructions, or NO_REGS.
3123 @item wp
3124 VSX register to use for IEEE 128-bit floating point TFmode, or NO_REGS.
3126 @item wq
3127 VSX register to use for IEEE 128-bit floating point, or NO_REGS.
3129 @item wr
3130 General purpose register if 64-bit instructions are enabled or NO_REGS.
3132 @item ws
3133 VSX vector register to hold scalar double values or NO_REGS.
3135 @item wt
3136 VSX vector register to hold 128 bit integer or NO_REGS.
3138 @item wu
3139 Altivec register to use for float/32-bit int loads/stores  or NO_REGS.
3141 @item wv
3142 Altivec register to use for double loads/stores  or NO_REGS.
3144 @item ww
3145 FP or VSX register to perform float operations under @option{-mvsx} or NO_REGS.
3147 @item wx
3148 Floating point register if the STFIWX instruction is enabled or NO_REGS.
3150 @item wy
3151 FP or VSX register to perform ISA 2.07 float ops or NO_REGS.
3153 @item wz
3154 Floating point register if the LFIWZX instruction is enabled or NO_REGS.
3156 @item wA
3157 Address base register if 64-bit instructions are enabled or NO_REGS.
3159 @item wB
3160 Signed 5-bit constant integer that can be loaded into an altivec register.
3162 @item wD
3163 Int constant that is the element number of the 64-bit scalar in a vector.
3165 @item wE
3166 Vector constant that can be loaded with the XXSPLTIB instruction.
3168 @item wF
3169 Memory operand suitable for power9 fusion load/stores.
3171 @item wG
3172 Memory operand suitable for TOC fusion memory references.
3174 @item wH
3175 Altivec register if @option{-mvsx-small-integer}.
3177 @item wI
3178 Floating point register if @option{-mvsx-small-integer}.
3180 @item wJ
3181 FP register if @option{-mvsx-small-integer} and @option{-mpower9-vector}.
3183 @item wK
3184 Altivec register if @option{-mvsx-small-integer} and @option{-mpower9-vector}.
3186 @item wL
3187 Int constant that is the element number that the MFVSRLD instruction.
3188 targets.
3190 @item wM
3191 Match vector constant with all 1's if the XXLORC instruction is available.
3193 @item wO
3194 A memory operand suitable for the ISA 3.0 vector d-form instructions.
3196 @item wQ
3197 A memory address that will work with the @code{lq} and @code{stq}
3198 instructions.
3200 @item wS
3201 Vector constant that can be loaded with XXSPLTIB & sign extension.
3203 @item h
3204 @samp{MQ}, @samp{CTR}, or @samp{LINK} register
3206 @item c
3207 @samp{CTR} register
3209 @item l
3210 @samp{LINK} register
3212 @item x
3213 @samp{CR} register (condition register) number 0
3215 @item y
3216 @samp{CR} register (condition register)
3218 @item z
3219 @samp{XER[CA]} carry bit (part of the XER register)
3221 @item I
3222 Signed 16-bit constant
3224 @item J
3225 Unsigned 16-bit constant shifted left 16 bits (use @samp{L} instead for
3226 @code{SImode} constants)
3228 @item K
3229 Unsigned 16-bit constant
3231 @item L
3232 Signed 16-bit constant shifted left 16 bits
3234 @item M
3235 Constant larger than 31
3237 @item N
3238 Exact power of 2
3240 @item O
3241 Zero
3243 @item P
3244 Constant whose negation is a signed 16-bit constant
3246 @item G
3247 Floating point constant that can be loaded into a register with one
3248 instruction per word
3250 @item H
3251 Integer/Floating point constant that can be loaded into a register using
3252 three instructions
3254 @item m
3255 Memory operand.
3256 Normally, @code{m} does not allow addresses that update the base register.
3257 If @samp{<} or @samp{>} constraint is also used, they are allowed and
3258 therefore on PowerPC targets in that case it is only safe
3259 to use @samp{m<>} in an @code{asm} statement if that @code{asm} statement
3260 accesses the operand exactly once.  The @code{asm} statement must also
3261 use @samp{%U@var{<opno>}} as a placeholder for the ``update'' flag in the
3262 corresponding load or store instruction.  For example:
3264 @smallexample
3265 asm ("st%U0 %1,%0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
3266 @end smallexample
3268 is correct but:
3270 @smallexample
3271 asm ("st %1,%0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
3272 @end smallexample
3274 is not.
3276 @item es
3277 A ``stable'' memory operand; that is, one which does not include any
3278 automodification of the base register.  This used to be useful when
3279 @samp{m} allowed automodification of the base register, but as those are now only
3280 allowed when @samp{<} or @samp{>} is used, @samp{es} is basically the same
3281 as @samp{m} without @samp{<} and @samp{>}.
3283 @item Q
3284 Memory operand that is an offset from a register (it is usually better
3285 to use @samp{m} or @samp{es} in @code{asm} statements)
3287 @item Z
3288 Memory operand that is an indexed or indirect from a register (it is
3289 usually better to use @samp{m} or @samp{es} in @code{asm} statements)
3291 @item R
3292 AIX TOC entry
3294 @item a
3295 Address operand that is an indexed or indirect from a register (@samp{p} is
3296 preferable for @code{asm} statements)
3298 @item U
3299 System V Release 4 small data area reference
3301 @item W
3302 Vector constant that does not require memory
3304 @item j
3305 Vector constant that is all zeros.
3307 @end table
3309 @item RL78---@file{config/rl78/constraints.md}
3310 @table @code
3312 @item Int3
3313 An integer constant in the range 1 @dots{} 7.
3314 @item Int8
3315 An integer constant in the range 0 @dots{} 255.
3316 @item J
3317 An integer constant in the range @minus{}255 @dots{} 0
3318 @item K
3319 The integer constant 1.
3320 @item L
3321 The integer constant -1.
3322 @item M
3323 The integer constant 0.
3324 @item N
3325 The integer constant 2.
3326 @item O
3327 The integer constant -2.
3328 @item P
3329 An integer constant in the range 1 @dots{} 15.
3330 @item Qbi
3331 The built-in compare types--eq, ne, gtu, ltu, geu, and leu.
3332 @item Qsc
3333 The synthetic compare types--gt, lt, ge, and le.
3334 @item Wab
3335 A memory reference with an absolute address.
3336 @item Wbc
3337 A memory reference using @code{BC} as a base register, with an optional offset.
3338 @item Wca
3339 A memory reference using @code{AX}, @code{BC}, @code{DE}, or @code{HL} for the address, for calls.
3340 @item Wcv
3341 A memory reference using any 16-bit register pair for the address, for calls.
3342 @item Wd2
3343 A memory reference using @code{DE} as a base register, with an optional offset.
3344 @item Wde
3345 A memory reference using @code{DE} as a base register, without any offset.
3346 @item Wfr
3347 Any memory reference to an address in the far address space.
3348 @item Wh1
3349 A memory reference using @code{HL} as a base register, with an optional one-byte offset.
3350 @item Whb
3351 A memory reference using @code{HL} as a base register, with @code{B} or @code{C} as the index register.
3352 @item Whl
3353 A memory reference using @code{HL} as a base register, without any offset.
3354 @item Ws1
3355 A memory reference using @code{SP} as a base register, with an optional one-byte offset.
3356 @item Y
3357 Any memory reference to an address in the near address space.
3358 @item A
3359 The @code{AX} register.
3360 @item B
3361 The @code{BC} register.
3362 @item D
3363 The @code{DE} register.
3364 @item R
3365 @code{A} through @code{L} registers.
3366 @item S
3367 The @code{SP} register.
3368 @item T
3369 The @code{HL} register.
3370 @item Z08W
3371 The 16-bit @code{R8} register.
3372 @item Z10W
3373 The 16-bit @code{R10} register.
3374 @item Zint
3375 The registers reserved for interrupts (@code{R24} to @code{R31}).
3376 @item a
3377 The @code{A} register.
3378 @item b
3379 The @code{B} register.
3380 @item c
3381 The @code{C} register.
3382 @item d
3383 The @code{D} register.
3384 @item e
3385 The @code{E} register.
3386 @item h
3387 The @code{H} register.
3388 @item l
3389 The @code{L} register.
3390 @item v
3391 The virtual registers.
3392 @item w
3393 The @code{PSW} register.
3394 @item x
3395 The @code{X} register.
3397 @end table
3399 @item RISC-V---@file{config/riscv/constraints.md}
3400 @table @code
3402 @item f
3403 A floating-point register (if availiable).
3405 @item I
3406 An I-type 12-bit signed immediate.
3408 @item J
3409 Integer zero.
3411 @item K
3412 A 5-bit unsigned immediate for CSR access instructions.
3414 @item A
3415 An address that is held in a general-purpose register.
3417 @end table
3419 @item RX---@file{config/rx/constraints.md}
3420 @table @code
3421 @item Q
3422 An address which does not involve register indirect addressing or
3423 pre/post increment/decrement addressing.
3425 @item Symbol
3426 A symbol reference.
3428 @item Int08
3429 A constant in the range @minus{}256 to 255, inclusive.
3431 @item Sint08
3432 A constant in the range @minus{}128 to 127, inclusive.
3434 @item Sint16
3435 A constant in the range @minus{}32768 to 32767, inclusive.
3437 @item Sint24
3438 A constant in the range @minus{}8388608 to 8388607, inclusive.
3440 @item Uint04
3441 A constant in the range 0 to 15, inclusive.
3443 @end table
3445 @item S/390 and zSeries---@file{config/s390/s390.h}
3446 @table @code
3447 @item a
3448 Address register (general purpose register except r0)
3450 @item c
3451 Condition code register
3453 @item d
3454 Data register (arbitrary general purpose register)
3456 @item f
3457 Floating-point register
3459 @item I
3460 Unsigned 8-bit constant (0--255)
3462 @item J
3463 Unsigned 12-bit constant (0--4095)
3465 @item K
3466 Signed 16-bit constant (@minus{}32768--32767)
3468 @item L
3469 Value appropriate as displacement.
3470 @table @code
3471 @item (0..4095)
3472 for short displacement
3473 @item (@minus{}524288..524287)
3474 for long displacement
3475 @end table
3477 @item M
3478 Constant integer with a value of 0x7fffffff.
3480 @item N
3481 Multiple letter constraint followed by 4 parameter letters.
3482 @table @code
3483 @item 0..9:
3484 number of the part counting from most to least significant
3485 @item H,Q:
3486 mode of the part
3487 @item D,S,H:
3488 mode of the containing operand
3489 @item 0,F:
3490 value of the other parts (F---all bits set)
3491 @end table
3492 The constraint matches if the specified part of a constant
3493 has a value different from its other parts.
3495 @item Q
3496 Memory reference without index register and with short displacement.
3498 @item R
3499 Memory reference with index register and short displacement.
3501 @item S
3502 Memory reference without index register but with long displacement.
3504 @item T
3505 Memory reference with index register and long displacement.
3507 @item U
3508 Pointer with short displacement.
3510 @item W
3511 Pointer with long displacement.
3513 @item Y
3514 Shift count operand.
3516 @end table
3518 @need 1000
3519 @item SPARC---@file{config/sparc/sparc.h}
3520 @table @code
3521 @item f
3522 Floating-point register on the SPARC-V8 architecture and
3523 lower floating-point register on the SPARC-V9 architecture.
3525 @item e
3526 Floating-point register.  It is equivalent to @samp{f} on the
3527 SPARC-V8 architecture and contains both lower and upper
3528 floating-point registers on the SPARC-V9 architecture.
3530 @item c
3531 Floating-point condition code register.
3533 @item d
3534 Lower floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9
3535 architecture when the Visual Instruction Set is available.
3537 @item b
3538 Floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9 architecture
3539 when the Visual Instruction Set is available.
3541 @item h
3542 64-bit global or out register for the SPARC-V8+ architecture.
3544 @item C
3545 The constant all-ones, for floating-point.
3547 @item A
3548 Signed 5-bit constant
3550 @item D
3551 A vector constant
3553 @item I
3554 Signed 13-bit constant
3556 @item J
3557 Zero
3559 @item K
3560 32-bit constant with the low 12 bits clear (a constant that can be
3561 loaded with the @code{sethi} instruction)
3563 @item L
3564 A constant in the range supported by @code{movcc} instructions (11-bit
3565 signed immediate)
3567 @item M
3568 A constant in the range supported by @code{movrcc} instructions (10-bit
3569 signed immediate)
3571 @item N
3572 Same as @samp{K}, except that it verifies that bits that are not in the
3573 lower 32-bit range are all zero.  Must be used instead of @samp{K} for
3574 modes wider than @code{SImode}
3576 @item O
3577 The constant 4096
3579 @item G
3580 Floating-point zero
3582 @item H
3583 Signed 13-bit constant, sign-extended to 32 or 64 bits
3585 @item P
3586 The constant -1
3588 @item Q
3589 Floating-point constant whose integral representation can
3590 be moved into an integer register using a single sethi
3591 instruction
3593 @item R
3594 Floating-point constant whose integral representation can
3595 be moved into an integer register using a single mov
3596 instruction
3598 @item S
3599 Floating-point constant whose integral representation can
3600 be moved into an integer register using a high/lo_sum
3601 instruction sequence
3603 @item T
3604 Memory address aligned to an 8-byte boundary
3606 @item U
3607 Even register
3609 @item W
3610 Memory address for @samp{e} constraint registers
3612 @item w
3613 Memory address with only a base register
3615 @item Y
3616 Vector zero
3618 @end table
3620 @item SPU---@file{config/spu/spu.h}
3621 @table @code
3622 @item a
3623 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.
3625 @item c
3626 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.
3628 @item d
3629 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 64 bit value.
3631 @item f
3632 An immediate which can be loaded with @code{fsmbi}.
3634 @item A
3635 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3637 @item B
3638 An immediate for most arithmetic instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3640 @item C
3641 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3643 @item D
3644 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 32 bit value.
3646 @item I
3647 A constant in the range [@minus{}64, 63] for shift/rotate instructions.
3649 @item J
3650 An unsigned 7-bit constant for conversion/nop/channel instructions.
3652 @item K
3653 A signed 10-bit constant for most arithmetic instructions.
3655 @item M
3656 A signed 16 bit immediate for @code{stop}.
3658 @item N
3659 An unsigned 16-bit constant for @code{iohl} and @code{fsmbi}.
3661 @item O
3662 An unsigned 7-bit constant whose 3 least significant bits are 0.
3664 @item P
3665 An unsigned 3-bit constant for 16-byte rotates and shifts
3667 @item R
3668 Call operand, reg, for indirect calls
3670 @item S
3671 Call operand, symbol, for relative calls.
3673 @item T
3674 Call operand, const_int, for absolute calls.
3676 @item U
3677 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is sign extended to 128 bit.
3679 @item W
3680 An immediate for shift and rotate instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3682 @item Y
3683 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is sign extended as a 128 bit.
3685 @item Z
3686 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is sign extended to 128 bit.
3688 @end table
3690 @item TI C6X family---@file{config/c6x/constraints.md}
3691 @table @code
3692 @item a
3693 Register file A (A0--A31).
3695 @item b
3696 Register file B (B0--B31).
3698 @item A
3699 Predicate registers in register file A (A0--A2 on C64X and
3700 higher, A1 and A2 otherwise).
3702 @item B
3703 Predicate registers in register file B (B0--B2).
3705 @item C
3706 A call-used register in register file B (B0--B9, B16--B31).
3708 @item Da
3709 Register file A, excluding predicate registers (A3--A31,
3710 plus A0 if not C64X or higher).
3712 @item Db
3713 Register file B, excluding predicate registers (B3--B31).
3715 @item Iu4
3716 Integer constant in the range 0 @dots{} 15.
3718 @item Iu5
3719 Integer constant in the range 0 @dots{} 31.
3721 @item In5
3722 Integer constant in the range @minus{}31 @dots{} 0.
3724 @item Is5
3725 Integer constant in the range @minus{}16 @dots{} 15.
3727 @item I5x
3728 Integer constant that can be the operand of an ADDA or a SUBA insn.
3730 @item IuB
3731 Integer constant in the range 0 @dots{} 65535.
3733 @item IsB
3734 Integer constant in the range @minus{}32768 @dots{} 32767.
3736 @item IsC
3737 Integer constant in the range @math{-2^{20}} @dots{} @math{2^{20} - 1}.
3739 @item Jc
3740 Integer constant that is a valid mask for the clr instruction.
3742 @item Js
3743 Integer constant that is a valid mask for the set instruction.
3745 @item Q
3746 Memory location with A base register.
3748 @item R
3749 Memory location with B base register.
3751 @ifset INTERNALS
3752 @item S0
3753 On C64x+ targets, a GP-relative small data reference.
3755 @item S1
3756 Any kind of @code{SYMBOL_REF}, for use in a call address.
3758 @item Si
3759 Any kind of immediate operand, unless it matches the S0 constraint.
3761 @item T
3762 Memory location with B base register, but not using a long offset.
3764 @item W
3765 A memory operand with an address that cannot be used in an unaligned access.
3767 @end ifset
3768 @item Z
3769 Register B14 (aka DP).
3771 @end table
3773 @item TILE-Gx---@file{config/tilegx/constraints.md}
3774 @table @code
3775 @item R00
3776 @itemx R01
3777 @itemx R02
3778 @itemx R03
3779 @itemx R04
3780 @itemx R05
3781 @itemx R06
3782 @itemx R07
3783 @itemx R08
3784 @itemx R09
3785 @itemx R10
3786 Each of these represents a register constraint for an individual
3787 register, from r0 to r10.
3789 @item I
3790 Signed 8-bit integer constant.
3792 @item J
3793 Signed 16-bit integer constant.
3795 @item K
3796 Unsigned 16-bit integer constant.
3798 @item L
3799 Integer constant that fits in one signed byte when incremented by one
3800 (@minus{}129 @dots{} 126).
3802 @item m
3803 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>}, the
3804 operand can have postincrement which requires printing with @samp{%In}
3805 and @samp{%in} on TILE-Gx.  For example:
3807 @smallexample
3808 asm ("st_add %I0,%1,%i0" : "=m<>" (*mem) : "r" (val));
3809 @end smallexample
3811 @item M
3812 A bit mask suitable for the BFINS instruction.
3814 @item N
3815 Integer constant that is a byte tiled out eight times.
3817 @item O
3818 The integer zero constant.
3820 @item P
3821 Integer constant that is a sign-extended byte tiled out as four shorts.
3823 @item Q
3824 Integer constant that fits in one signed byte when incremented
3825 (@minus{}129 @dots{} 126), but excluding -1.
3827 @item S
3828 Integer constant that has all 1 bits consecutive and starting at bit 0.
3830 @item T
3831 A 16-bit fragment of a got, tls, or pc-relative reference.
3833 @item U
3834 Memory operand except postincrement.  This is roughly the same as
3835 @samp{m} when not used together with @samp{<} or @samp{>}.
3837 @item W
3838 An 8-element vector constant with identical elements.
3840 @item Y
3841 A 4-element vector constant with identical elements.
3843 @item Z0
3844 The integer constant 0xffffffff.
3846 @item Z1
3847 The integer constant 0xffffffff00000000.
3849 @end table
3851 @item TILEPro---@file{config/tilepro/constraints.md}
3852 @table @code
3853 @item R00
3854 @itemx R01
3855 @itemx R02
3856 @itemx R03
3857 @itemx R04
3858 @itemx R05
3859 @itemx R06
3860 @itemx R07
3861 @itemx R08
3862 @itemx R09
3863 @itemx R10
3864 Each of these represents a register constraint for an individual
3865 register, from r0 to r10.
3867 @item I
3868 Signed 8-bit integer constant.
3870 @item J
3871 Signed 16-bit integer constant.
3873 @item K
3874 Nonzero integer constant with low 16 bits zero.
3876 @item L
3877 Integer constant that fits in one signed byte when incremented by one
3878 (@minus{}129 @dots{} 126).
3880 @item m
3881 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>}, the
3882 operand can have postincrement which requires printing with @samp{%In}
3883 and @samp{%in} on TILEPro.  For example:
3885 @smallexample
3886 asm ("swadd %I0,%1,%i0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
3887 @end smallexample
3889 @item M
3890 A bit mask suitable for the MM instruction.
3892 @item N
3893 Integer constant that is a byte tiled out four times.
3895 @item O
3896 The integer zero constant.
3898 @item P
3899 Integer constant that is a sign-extended byte tiled out as two shorts.
3901 @item Q
3902 Integer constant that fits in one signed byte when incremented
3903 (@minus{}129 @dots{} 126), but excluding -1.
3905 @item T
3906 A symbolic operand, or a 16-bit fragment of a got, tls, or pc-relative
3907 reference.
3909 @item U
3910 Memory operand except postincrement.  This is roughly the same as
3911 @samp{m} when not used together with @samp{<} or @samp{>}.
3913 @item W
3914 A 4-element vector constant with identical elements.
3916 @item Y
3917 A 2-element vector constant with identical elements.
3919 @end table
3921 @item Visium---@file{config/visium/constraints.md}
3922 @table @code
3923 @item b
3924 EAM register @code{mdb}
3926 @item c
3927 EAM register @code{mdc}
3929 @item f
3930 Floating point register
3932 @ifset INTERNALS
3933 @item k
3934 Register for sibcall optimization
3935 @end ifset
3937 @item l
3938 General register, but not @code{r29}, @code{r30} and @code{r31}
3940 @item t
3941 Register @code{r1}
3943 @item u
3944 Register @code{r2}
3946 @item v
3947 Register @code{r3}
3949 @item G
3950 Floating-point constant 0.0
3952 @item J
3953 Integer constant in the range 0 .. 65535 (16-bit immediate)
3955 @item K
3956 Integer constant in the range 1 .. 31 (5-bit immediate)
3958 @item L
3959 Integer constant in the range @minus{}65535 .. @minus{}1 (16-bit negative immediate)
3961 @item M
3962 Integer constant @minus{}1
3964 @item O
3965 Integer constant 0
3967 @item P
3968 Integer constant 32
3969 @end table
3971 @item x86 family---@file{config/i386/constraints.md}
3972 @table @code
3973 @item R
3974 Legacy register---the eight integer registers available on all
3975 i386 processors (@code{a}, @code{b}, @code{c}, @code{d},
3976 @code{si}, @code{di}, @code{bp}, @code{sp}).
3978 @item q
3979 Any register accessible as @code{@var{r}l}.  In 32-bit mode, @code{a},
3980 @code{b}, @code{c}, and @code{d}; in 64-bit mode, any integer register.
3982 @item Q
3983 Any register accessible as @code{@var{r}h}: @code{a}, @code{b},
3984 @code{c}, and @code{d}.
3986 @ifset INTERNALS
3987 @item l
3988 Any register that can be used as the index in a base+index memory
3989 access: that is, any general register except the stack pointer.
3990 @end ifset
3992 @item a
3993 The @code{a} register.
3995 @item b
3996 The @code{b} register.
3998 @item c
3999 The @code{c} register.
4001 @item d
4002 The @code{d} register.
4004 @item S
4005 The @code{si} register.
4007 @item D
4008 The @code{di} register.
4010 @item A
4011 The @code{a} and @code{d} registers.  This class is used for instructions
4012 that return double word results in the @code{ax:dx} register pair.  Single
4013 word values will be allocated either in @code{ax} or @code{dx}.
4014 For example on i386 the following implements @code{rdtsc}:
4016 @smallexample
4017 unsigned long long rdtsc (void)
4019   unsigned long long tick;
4020   __asm__ __volatile__("rdtsc":"=A"(tick));
4021   return tick;
4023 @end smallexample
4025 This is not correct on x86-64 as it would allocate tick in either @code{ax}
4026 or @code{dx}.  You have to use the following variant instead:
4028 @smallexample
4029 unsigned long long rdtsc (void)
4031   unsigned int tickl, tickh;
4032   __asm__ __volatile__("rdtsc":"=a"(tickl),"=d"(tickh));
4033   return ((unsigned long long)tickh << 32)|tickl;
4035 @end smallexample
4037 @item U
4038 The call-clobbered integer registers.
4040 @item f
4041 Any 80387 floating-point (stack) register.
4043 @item t
4044 Top of 80387 floating-point stack (@code{%st(0)}).
4046 @item u
4047 Second from top of 80387 floating-point stack (@code{%st(1)}).
4049 @ifset INTERNALS
4050 @item Yk
4051 Any mask register that can be used as a predicate, i.e. @code{k1-k7}.
4053 @item k
4054 Any mask register.
4055 @end ifset
4057 @item y
4058 Any MMX register.
4060 @item x
4061 Any SSE register.
4063 @item v
4064 Any EVEX encodable SSE register (@code{%xmm0-%xmm31}).
4066 @ifset INTERNALS
4067 @item w
4068 Any bound register.
4069 @end ifset
4071 @item Yz
4072 First SSE register (@code{%xmm0}).
4074 @ifset INTERNALS
4075 @item Yi
4076 Any SSE register, when SSE2 and inter-unit moves are enabled.
4078 @item Yj
4079 Any SSE register, when SSE2 and inter-unit moves from vector registers are enabled.
4081 @item Ym
4082 Any MMX register, when inter-unit moves are enabled.
4084 @item Yn
4085 Any MMX register, when inter-unit moves from vector registers are enabled.
4087 @item Yp
4088 Any integer register when @code{TARGET_PARTIAL_REG_STALL} is disabled.
4090 @item Ya
4091 Any integer register when zero extensions with @code{AND} are disabled.
4093 @item Yb
4094 Any register that can be used as the GOT base when calling@*
4095 @code{___tls_get_addr}: that is, any general register except @code{a}
4096 and @code{sp} registers, for @option{-fno-plt} if linker supports it.
4097 Otherwise, @code{b} register.
4099 @item Yf
4100 Any x87 register when 80387 floating-point arithmetic is enabled.
4102 @item Yr
4103 Lower SSE register when avoiding REX prefix and all SSE registers otherwise.
4105 @item Yv
4106 For AVX512VL, any EVEX-encodable SSE register (@code{%xmm0-%xmm31}),
4107 otherwise any SSE register.
4109 @item Yh
4110 Any EVEX-encodable SSE register, that has number factor of four.
4112 @item Bf
4113 Flags register operand.
4115 @item Bg
4116 GOT memory operand.
4118 @item Bm
4119 Vector memory operand.
4121 @item Bc
4122 Constant memory operand.
4124 @item Bn
4125 Memory operand without REX prefix.
4127 @item Bs
4128 Sibcall memory operand.
4130 @item Bw
4131 Call memory operand.
4133 @item Bz
4134 Constant call address operand.
4136 @item BC
4137 SSE constant -1 operand.
4138 @end ifset
4140 @item I
4141 Integer constant in the range 0 @dots{} 31, for 32-bit shifts.
4143 @item J
4144 Integer constant in the range 0 @dots{} 63, for 64-bit shifts.
4146 @item K
4147 Signed 8-bit integer constant.
4149 @item L
4150 @code{0xFF} or @code{0xFFFF}, for andsi as a zero-extending move.
4152 @item M
4153 0, 1, 2, or 3 (shifts for the @code{lea} instruction).
4155 @item N
4156 Unsigned 8-bit integer constant (for @code{in} and @code{out}
4157 instructions).
4159 @ifset INTERNALS
4160 @item O
4161 Integer constant in the range 0 @dots{} 127, for 128-bit shifts.
4162 @end ifset
4164 @item G
4165 Standard 80387 floating point constant.
4167 @item C
4168 SSE constant zero operand.
4170 @item e
4171 32-bit signed integer constant, or a symbolic reference known
4172 to fit that range (for immediate operands in sign-extending x86-64
4173 instructions).
4175 @item We
4176 32-bit signed integer constant, or a symbolic reference known
4177 to fit that range (for sign-extending conversion operations that
4178 require non-@code{VOIDmode} immediate operands).
4180 @item Wz
4181 32-bit unsigned integer constant, or a symbolic reference known
4182 to fit that range (for zero-extending conversion operations that
4183 require non-@code{VOIDmode} immediate operands).
4185 @item Wd
4186 128-bit integer constant where both the high and low 64-bit word
4187 satisfy the @code{e} constraint.
4189 @item Z
4190 32-bit unsigned integer constant, or a symbolic reference known
4191 to fit that range (for immediate operands in zero-extending x86-64
4192 instructions).
4194 @item Tv
4195 VSIB address operand.
4197 @item Ts
4198 Address operand without segment register.
4200 @end table
4202 @item Xstormy16---@file{config/stormy16/stormy16.h}
4203 @table @code
4204 @item a
4205 Register r0.
4207 @item b
4208 Register r1.
4210 @item c
4211 Register r2.
4213 @item d
4214 Register r8.
4216 @item e
4217 Registers r0 through r7.
4219 @item t
4220 Registers r0 and r1.
4222 @item y
4223 The carry register.
4225 @item z
4226 Registers r8 and r9.
4228 @item I
4229 A constant between 0 and 3 inclusive.
4231 @item J
4232 A constant that has exactly one bit set.
4234 @item K
4235 A constant that has exactly one bit clear.
4237 @item L
4238 A constant between 0 and 255 inclusive.
4240 @item M
4241 A constant between @minus{}255 and 0 inclusive.
4243 @item N
4244 A constant between @minus{}3 and 0 inclusive.
4246 @item O
4247 A constant between 1 and 4 inclusive.
4249 @item P
4250 A constant between @minus{}4 and @minus{}1 inclusive.
4252 @item Q
4253 A memory reference that is a stack push.
4255 @item R
4256 A memory reference that is a stack pop.
4258 @item S
4259 A memory reference that refers to a constant address of known value.
4261 @item T
4262 The register indicated by Rx (not implemented yet).
4264 @item U
4265 A constant that is not between 2 and 15 inclusive.
4267 @item Z
4268 The constant 0.
4270 @end table
4272 @item Xtensa---@file{config/xtensa/constraints.md}
4273 @table @code
4274 @item a
4275 General-purpose 32-bit register
4277 @item b
4278 One-bit boolean register
4280 @item A
4281 MAC16 40-bit accumulator register
4283 @item I
4284 Signed 12-bit integer constant, for use in MOVI instructions
4286 @item J
4287 Signed 8-bit integer constant, for use in ADDI instructions
4289 @item K
4290 Integer constant valid for BccI instructions
4292 @item L
4293 Unsigned constant valid for BccUI instructions
4295 @end table
4297 @end table
4299 @ifset INTERNALS
4300 @node Disable Insn Alternatives
4301 @subsection Disable insn alternatives using the @code{enabled} attribute
4302 @cindex enabled
4304 There are three insn attributes that may be used to selectively disable
4305 instruction alternatives:
4307 @table @code
4308 @item enabled
4309 Says whether an alternative is available on the current subtarget.
4311 @item preferred_for_size
4312 Says whether an enabled alternative should be used in code that is
4313 optimized for size.
4315 @item preferred_for_speed
4316 Says whether an enabled alternative should be used in code that is
4317 optimized for speed.
4318 @end table
4320 All these attributes should use @code{(const_int 1)} to allow an alternative
4321 or @code{(const_int 0)} to disallow it.  The attributes must be a static
4322 property of the subtarget; they cannot for example depend on the
4323 current operands, on the current optimization level, on the location
4324 of the insn within the body of a loop, on whether register allocation
4325 has finished, or on the current compiler pass.
4327 The @code{enabled} attribute is a correctness property.  It tells GCC to act
4328 as though the disabled alternatives were never defined in the first place.
4329 This is useful when adding new instructions to an existing pattern in
4330 cases where the new instructions are only available for certain cpu
4331 architecture levels (typically mapped to the @code{-march=} command-line
4332 option).
4334 In contrast, the @code{preferred_for_size} and @code{preferred_for_speed}
4335 attributes are strong optimization hints rather than correctness properties.
4336 @code{preferred_for_size} tells GCC which alternatives to consider when
4337 adding or modifying an instruction that GCC wants to optimize for size.
4338 @code{preferred_for_speed} does the same thing for speed.  Note that things
4339 like code motion can lead to cases where code optimized for size uses
4340 alternatives that are not preferred for size, and similarly for speed.
4342 Although @code{define_insn}s can in principle specify the @code{enabled}
4343 attribute directly, it is often clearer to have subsiduary attributes
4344 for each architectural feature of interest.  The @code{define_insn}s
4345 can then use these subsiduary attributes to say which alternatives
4346 require which features.  The example below does this for @code{cpu_facility}.
4348 E.g. the following two patterns could easily be merged using the @code{enabled}
4349 attribute:
4351 @smallexample
4353 (define_insn "*movdi_old"
4354   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
4355         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d"))]
4356   "!TARGET_NEW"
4357   "lgr %0,%1")
4359 (define_insn "*movdi_new"
4360   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
4361         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
4362   "TARGET_NEW"
4363   "@@
4364    lgr  %0,%1
4365    ldgr %0,%1
4366    lgdr %0,%1")
4368 @end smallexample
4372 @smallexample
4374 (define_insn "*movdi_combined"
4375   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
4376         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
4377   ""
4378   "@@
4379    lgr  %0,%1
4380    ldgr %0,%1
4381    lgdr %0,%1"
4382   [(set_attr "cpu_facility" "*,new,new")])
4384 @end smallexample
4386 with the @code{enabled} attribute defined like this:
4388 @smallexample
4390 (define_attr "cpu_facility" "standard,new" (const_string "standard"))
4392 (define_attr "enabled" ""
4393   (cond [(eq_attr "cpu_facility" "standard") (const_int 1)
4394          (and (eq_attr "cpu_facility" "new")
4395               (ne (symbol_ref "TARGET_NEW") (const_int 0)))
4396          (const_int 1)]
4397         (const_int 0)))
4399 @end smallexample
4401 @end ifset
4403 @ifset INTERNALS
4404 @node Define Constraints
4405 @subsection Defining Machine-Specific Constraints
4406 @cindex defining constraints
4407 @cindex constraints, defining
4409 Machine-specific constraints fall into two categories: register and
4410 non-register constraints.  Within the latter category, constraints
4411 which allow subsets of all possible memory or address operands should
4412 be specially marked, to give @code{reload} more information.
4414 Machine-specific constraints can be given names of arbitrary length,
4415 but they must be entirely composed of letters, digits, underscores
4416 (@samp{_}), and angle brackets (@samp{< >}).  Like C identifiers, they
4417 must begin with a letter or underscore.
4419 In order to avoid ambiguity in operand constraint strings, no
4420 constraint can have a name that begins with any other constraint's
4421 name.  For example, if @code{x} is defined as a constraint name,
4422 @code{xy} may not be, and vice versa.  As a consequence of this rule,
4423 no constraint may begin with one of the generic constraint letters:
4424 @samp{E F V X g i m n o p r s}.
4426 Register constraints correspond directly to register classes.
4427 @xref{Register Classes}.  There is thus not much flexibility in their
4428 definitions.
4430 @deffn {MD Expression} define_register_constraint name regclass docstring
4431 All three arguments are string constants.
4432 @var{name} is the name of the constraint, as it will appear in
4433 @code{match_operand} expressions.  If @var{name} is a multi-letter
4434 constraint its length shall be the same for all constraints starting
4435 with the same letter.  @var{regclass} can be either the
4436 name of the corresponding register class (@pxref{Register Classes}),
4437 or a C expression which evaluates to the appropriate register class.
4438 If it is an expression, it must have no side effects, and it cannot
4439 look at the operand.  The usual use of expressions is to map some
4440 register constraints to @code{NO_REGS} when the register class
4441 is not available on a given subarchitecture.
4443 @var{docstring} is a sentence documenting the meaning of the
4444 constraint.  Docstrings are explained further below.
4445 @end deffn
4447 Non-register constraints are more like predicates: the constraint
4448 definition gives a boolean expression which indicates whether the
4449 constraint matches.
4451 @deffn {MD Expression} define_constraint name docstring exp
4452 The @var{name} and @var{docstring} arguments are the same as for
4453 @code{define_register_constraint}, but note that the docstring comes
4454 immediately after the name for these expressions.  @var{exp} is an RTL
4455 expression, obeying the same rules as the RTL expressions in predicate
4456 definitions.  @xref{Defining Predicates}, for details.  If it
4457 evaluates true, the constraint matches; if it evaluates false, it
4458 doesn't. Constraint expressions should indicate which RTL codes they
4459 might match, just like predicate expressions.
4461 @code{match_test} C expressions have access to the
4462 following variables:
4464 @table @var
4465 @item op
4466 The RTL object defining the operand.
4467 @item mode
4468 The machine mode of @var{op}.
4469 @item ival
4470 @samp{INTVAL (@var{op})}, if @var{op} is a @code{const_int}.
4471 @item hval
4472 @samp{CONST_DOUBLE_HIGH (@var{op})}, if @var{op} is an integer
4473 @code{const_double}.
4474 @item lval
4475 @samp{CONST_DOUBLE_LOW (@var{op})}, if @var{op} is an integer
4476 @code{const_double}.
4477 @item rval
4478 @samp{CONST_DOUBLE_REAL_VALUE (@var{op})}, if @var{op} is a floating-point
4479 @code{const_double}.
4480 @end table
4482 The @var{*val} variables should only be used once another piece of the
4483 expression has verified that @var{op} is the appropriate kind of RTL
4484 object.
4485 @end deffn
4487 Most non-register constraints should be defined with
4488 @code{define_constraint}.  The remaining two definition expressions
4489 are only appropriate for constraints that should be handled specially
4490 by @code{reload} if they fail to match.
4492 @deffn {MD Expression} define_memory_constraint name docstring exp
4493 Use this expression for constraints that match a subset of all memory
4494 operands: that is, @code{reload} can make them match by converting the
4495 operand to the form @samp{@w{(mem (reg @var{X}))}}, where @var{X} is a
4496 base register (from the register class specified by
4497 @code{BASE_REG_CLASS}, @pxref{Register Classes}).
4499 For example, on the S/390, some instructions do not accept arbitrary
4500 memory references, but only those that do not make use of an index
4501 register.  The constraint letter @samp{Q} is defined to represent a
4502 memory address of this type.  If @samp{Q} is defined with
4503 @code{define_memory_constraint}, a @samp{Q} constraint can handle any
4504 memory operand, because @code{reload} knows it can simply copy the
4505 memory address into a base register if required.  This is analogous to
4506 the way an @samp{o} constraint can handle any memory operand.
4508 The syntax and semantics are otherwise identical to
4509 @code{define_constraint}.
4510 @end deffn
4512 @deffn {MD Expression} define_special_memory_constraint name docstring exp
4513 Use this expression for constraints that match a subset of all memory
4514 operands: that is, @code{reload} can not make them match by reloading
4515 the address as it is described for @code{define_memory_constraint} or
4516 such address reload is undesirable with the performance point of view.
4518 For example, @code{define_special_memory_constraint} can be useful if
4519 specifically aligned memory is necessary or desirable for some insn
4520 operand.
4522 The syntax and semantics are otherwise identical to
4523 @code{define_constraint}.
4524 @end deffn
4526 @deffn {MD Expression} define_address_constraint name docstring exp
4527 Use this expression for constraints that match a subset of all address
4528 operands: that is, @code{reload} can make the constraint match by
4529 converting the operand to the form @samp{@w{(reg @var{X})}}, again
4530 with @var{X} a base register.
4532 Constraints defined with @code{define_address_constraint} can only be
4533 used with the @code{address_operand} predicate, or machine-specific
4534 predicates that work the same way.  They are treated analogously to
4535 the generic @samp{p} constraint.
4537 The syntax and semantics are otherwise identical to
4538 @code{define_constraint}.
4539 @end deffn
4541 For historical reasons, names beginning with the letters @samp{G H}
4542 are reserved for constraints that match only @code{const_double}s, and
4543 names beginning with the letters @samp{I J K L M N O P} are reserved
4544 for constraints that match only @code{const_int}s.  This may change in
4545 the future.  For the time being, constraints with these names must be
4546 written in a stylized form, so that @code{genpreds} can tell you did
4547 it correctly:
4549 @smallexample
4550 @group
4551 (define_constraint "[@var{GHIJKLMNOP}]@dots{}"
4552   "@var{doc}@dots{}"
4553   (and (match_code "const_int")  ; @r{@code{const_double} for G/H}
4554        @var{condition}@dots{}))            ; @r{usually a @code{match_test}}
4555 @end group
4556 @end smallexample
4557 @c the semicolons line up in the formatted manual
4559 It is fine to use names beginning with other letters for constraints
4560 that match @code{const_double}s or @code{const_int}s.
4562 Each docstring in a constraint definition should be one or more complete
4563 sentences, marked up in Texinfo format.  @emph{They are currently unused.}
4564 In the future they will be copied into the GCC manual, in @ref{Machine
4565 Constraints}, replacing the hand-maintained tables currently found in
4566 that section.  Also, in the future the compiler may use this to give
4567 more helpful diagnostics when poor choice of @code{asm} constraints
4568 causes a reload failure.
4570 If you put the pseudo-Texinfo directive @samp{@@internal} at the
4571 beginning of a docstring, then (in the future) it will appear only in
4572 the internals manual's version of the machine-specific constraint tables.
4573 Use this for constraints that should not appear in @code{asm} statements.
4575 @node C Constraint Interface
4576 @subsection Testing constraints from C
4577 @cindex testing constraints
4578 @cindex constraints, testing
4580 It is occasionally useful to test a constraint from C code rather than
4581 implicitly via the constraint string in a @code{match_operand}.  The
4582 generated file @file{tm_p.h} declares a few interfaces for working
4583 with constraints.  At present these are defined for all constraints
4584 except @code{g} (which is equivalent to @code{general_operand}).
4586 Some valid constraint names are not valid C identifiers, so there is a
4587 mangling scheme for referring to them from C@.  Constraint names that
4588 do not contain angle brackets or underscores are left unchanged.
4589 Underscores are doubled, each @samp{<} is replaced with @samp{_l}, and
4590 each @samp{>} with @samp{_g}.  Here are some examples:
4592 @c the @c's prevent double blank lines in the printed manual.
4593 @example
4594 @multitable {Original} {Mangled}
4595 @item @strong{Original} @tab @strong{Mangled}  @c
4596 @item @code{x}     @tab @code{x}       @c
4597 @item @code{P42x}  @tab @code{P42x}    @c
4598 @item @code{P4_x}  @tab @code{P4__x}   @c
4599 @item @code{P4>x}  @tab @code{P4_gx}   @c
4600 @item @code{P4>>}  @tab @code{P4_g_g}  @c
4601 @item @code{P4_g>} @tab @code{P4__g_g} @c
4602 @end multitable
4603 @end example
4605 Throughout this section, the variable @var{c} is either a constraint
4606 in the abstract sense, or a constant from @code{enum constraint_num};
4607 the variable @var{m} is a mangled constraint name (usually as part of
4608 a larger identifier).
4610 @deftp Enum constraint_num
4611 For each constraint except @code{g}, there is a corresponding
4612 enumeration constant: @samp{CONSTRAINT_} plus the mangled name of the
4613 constraint.  Functions that take an @code{enum constraint_num} as an
4614 argument expect one of these constants.
4615 @end deftp
4617 @deftypefun {inline bool} satisfies_constraint_@var{m} (rtx @var{exp})
4618 For each non-register constraint @var{m} except @code{g}, there is
4619 one of these functions; it returns @code{true} if @var{exp} satisfies the
4620 constraint.  These functions are only visible if @file{rtl.h} was included
4621 before @file{tm_p.h}.
4622 @end deftypefun
4624 @deftypefun bool constraint_satisfied_p (rtx @var{exp}, enum constraint_num @var{c})
4625 Like the @code{satisfies_constraint_@var{m}} functions, but the
4626 constraint to test is given as an argument, @var{c}.  If @var{c}
4627 specifies a register constraint, this function will always return
4628 @code{false}.
4629 @end deftypefun
4631 @deftypefun {enum reg_class} reg_class_for_constraint (enum constraint_num @var{c})
4632 Returns the register class associated with @var{c}.  If @var{c} is not
4633 a register constraint, or those registers are not available for the
4634 currently selected subtarget, returns @code{NO_REGS}.
4635 @end deftypefun
4637 Here is an example use of @code{satisfies_constraint_@var{m}}.  In
4638 peephole optimizations (@pxref{Peephole Definitions}), operand
4639 constraint strings are ignored, so if there are relevant constraints,
4640 they must be tested in the C condition.  In the example, the
4641 optimization is applied if operand 2 does @emph{not} satisfy the
4642 @samp{K} constraint.  (This is a simplified version of a peephole
4643 definition from the i386 machine description.)
4645 @smallexample
4646 (define_peephole2
4647   [(match_scratch:SI 3 "r")
4648    (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
4649         (mult:SI (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")
4650                  (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "")))]
4652   "!satisfies_constraint_K (operands[2])"
4654   [(set (match_dup 3) (match_dup 1))
4655    (set (match_dup 0) (mult:SI (match_dup 3) (match_dup 2)))]
4657   "")
4658 @end smallexample
4660 @node Standard Names
4661 @section Standard Pattern Names For Generation
4662 @cindex standard pattern names
4663 @cindex pattern names
4664 @cindex names, pattern
4666 Here is a table of the instruction names that are meaningful in the RTL
4667 generation pass of the compiler.  Giving one of these names to an
4668 instruction pattern tells the RTL generation pass that it can use the
4669 pattern to accomplish a certain task.
4671 @table @asis
4672 @cindex @code{mov@var{m}} instruction pattern
4673 @item @samp{mov@var{m}}
4674 Here @var{m} stands for a two-letter machine mode name, in lowercase.
4675 This instruction pattern moves data with that machine mode from operand
4676 1 to operand 0.  For example, @samp{movsi} moves full-word data.
4678 If operand 0 is a @code{subreg} with mode @var{m} of a register whose
4679 own mode is wider than @var{m}, the effect of this instruction is
4680 to store the specified value in the part of the register that corresponds
4681 to mode @var{m}.  Bits outside of @var{m}, but which are within the
4682 same target word as the @code{subreg} are undefined.  Bits which are
4683 outside the target word are left unchanged.
4685 This class of patterns is special in several ways.  First of all, each
4686 of these names up to and including full word size @emph{must} be defined,
4687 because there is no other way to copy a datum from one place to another.
4688 If there are patterns accepting operands in larger modes,
4689 @samp{mov@var{m}} must be defined for integer modes of those sizes.
4691 Second, these patterns are not used solely in the RTL generation pass.
4692 Even the reload pass can generate move insns to copy values from stack
4693 slots into temporary registers.  When it does so, one of the operands is
4694 a hard register and the other is an operand that can need to be reloaded
4695 into a register.
4697 @findex force_reg
4698 Therefore, when given such a pair of operands, the pattern must generate
4699 RTL which needs no reloading and needs no temporary registers---no
4700 registers other than the operands.  For example, if you support the
4701 pattern with a @code{define_expand}, then in such a case the
4702 @code{define_expand} mustn't call @code{force_reg} or any other such
4703 function which might generate new pseudo registers.
4705 This requirement exists even for subword modes on a RISC machine where
4706 fetching those modes from memory normally requires several insns and
4707 some temporary registers.
4709 @findex change_address
4710 During reload a memory reference with an invalid address may be passed
4711 as an operand.  Such an address will be replaced with a valid address
4712 later in the reload pass.  In this case, nothing may be done with the
4713 address except to use it as it stands.  If it is copied, it will not be
4714 replaced with a valid address.  No attempt should be made to make such
4715 an address into a valid address and no routine (such as
4716 @code{change_address}) that will do so may be called.  Note that
4717 @code{general_operand} will fail when applied to such an address.
4719 @findex reload_in_progress
4720 The global variable @code{reload_in_progress} (which must be explicitly
4721 declared if required) can be used to determine whether such special
4722 handling is required.
4724 The variety of operands that have reloads depends on the rest of the
4725 machine description, but typically on a RISC machine these can only be
4726 pseudo registers that did not get hard registers, while on other
4727 machines explicit memory references will get optional reloads.
4729 If a scratch register is required to move an object to or from memory,
4730 it can be allocated using @code{gen_reg_rtx} prior to life analysis.
4732 If there are cases which need scratch registers during or after reload,
4733 you must provide an appropriate secondary_reload target hook.
4735 @findex can_create_pseudo_p
4736 The macro @code{can_create_pseudo_p} can be used to determine if it
4737 is unsafe to create new pseudo registers.  If this variable is nonzero, then
4738 it is unsafe to call @code{gen_reg_rtx} to allocate a new pseudo.
4740 The constraints on a @samp{mov@var{m}} must permit moving any hard
4741 register to any other hard register provided that
4742 @code{TARGET_HARD_REGNO_MODE_OK} permits mode @var{m} in both registers and
4743 @code{TARGET_REGISTER_MOVE_COST} applied to their classes returns a value
4744 of 2.
4746 It is obligatory to support floating point @samp{mov@var{m}}
4747 instructions into and out of any registers that can hold fixed point
4748 values, because unions and structures (which have modes @code{SImode} or
4749 @code{DImode}) can be in those registers and they may have floating
4750 point members.
4752 There may also be a need to support fixed point @samp{mov@var{m}}
4753 instructions in and out of floating point registers.  Unfortunately, I
4754 have forgotten why this was so, and I don't know whether it is still
4755 true.  If @code{TARGET_HARD_REGNO_MODE_OK} rejects fixed point values in
4756 floating point registers, then the constraints of the fixed point
4757 @samp{mov@var{m}} instructions must be designed to avoid ever trying to
4758 reload into a floating point register.
4760 @cindex @code{reload_in} instruction pattern
4761 @cindex @code{reload_out} instruction pattern
4762 @item @samp{reload_in@var{m}}
4763 @itemx @samp{reload_out@var{m}}
4764 These named patterns have been obsoleted by the target hook
4765 @code{secondary_reload}.
4767 Like @samp{mov@var{m}}, but used when a scratch register is required to
4768 move between operand 0 and operand 1.  Operand 2 describes the scratch
4769 register.  See the discussion of the @code{SECONDARY_RELOAD_CLASS}
4770 macro in @pxref{Register Classes}.
4772 There are special restrictions on the form of the @code{match_operand}s
4773 used in these patterns.  First, only the predicate for the reload
4774 operand is examined, i.e., @code{reload_in} examines operand 1, but not
4775 the predicates for operand 0 or 2.  Second, there may be only one
4776 alternative in the constraints.  Third, only a single register class
4777 letter may be used for the constraint; subsequent constraint letters
4778 are ignored.  As a special exception, an empty constraint string
4779 matches the @code{ALL_REGS} register class.  This may relieve ports
4780 of the burden of defining an @code{ALL_REGS} constraint letter just
4781 for these patterns.
4783 @cindex @code{movstrict@var{m}} instruction pattern
4784 @item @samp{movstrict@var{m}}
4785 Like @samp{mov@var{m}} except that if operand 0 is a @code{subreg}
4786 with mode @var{m} of a register whose natural mode is wider,
4787 the @samp{movstrict@var{m}} instruction is guaranteed not to alter
4788 any of the register except the part which belongs to mode @var{m}.
4790 @cindex @code{movmisalign@var{m}} instruction pattern
4791 @item @samp{movmisalign@var{m}}
4792 This variant of a move pattern is designed to load or store a value
4793 from a memory address that is not naturally aligned for its mode.
4794 For a store, the memory will be in operand 0; for a load, the memory
4795 will be in operand 1.  The other operand is guaranteed not to be a
4796 memory, so that it's easy to tell whether this is a load or store.
4798 This pattern is used by the autovectorizer, and when expanding a
4799 @code{MISALIGNED_INDIRECT_REF} expression.
4801 @cindex @code{load_multiple} instruction pattern
4802 @item @samp{load_multiple}
4803 Load several consecutive memory locations into consecutive registers.
4804 Operand 0 is the first of the consecutive registers, operand 1
4805 is the first memory location, and operand 2 is a constant: the
4806 number of consecutive registers.
4808 Define this only if the target machine really has such an instruction;
4809 do not define this if the most efficient way of loading consecutive
4810 registers from memory is to do them one at a time.
4812 On some machines, there are restrictions as to which consecutive
4813 registers can be stored into memory, such as particular starting or
4814 ending register numbers or only a range of valid counts.  For those
4815 machines, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
4816 and make the pattern fail if the restrictions are not met.
4818 Write the generated insn as a @code{parallel} with elements being a
4819 @code{set} of one register from the appropriate memory location (you may
4820 also need @code{use} or @code{clobber} elements).  Use a
4821 @code{match_parallel} (@pxref{RTL Template}) to recognize the insn.  See
4822 @file{rs6000.md} for examples of the use of this insn pattern.
4824 @cindex @samp{store_multiple} instruction pattern
4825 @item @samp{store_multiple}
4826 Similar to @samp{load_multiple}, but store several consecutive registers
4827 into consecutive memory locations.  Operand 0 is the first of the
4828 consecutive memory locations, operand 1 is the first register, and
4829 operand 2 is a constant: the number of consecutive registers.
4831 @cindex @code{vec_load_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4832 @item @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}
4833 Perform an interleaved load of several vectors from memory operand 1
4834 into register operand 0.  Both operands have mode @var{m}.  The register
4835 operand is viewed as holding consecutive vectors of mode @var{n},
4836 while the memory operand is a flat array that contains the same number
4837 of elements.  The operation is equivalent to:
4839 @smallexample
4840 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4841 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4842   for (i = 0; i < c; i++)
4843     operand0[i][j] = operand1[j * c + i];
4844 @end smallexample
4846 For example, @samp{vec_load_lanestiv4hi} loads 8 16-bit values
4847 from memory into a register of mode @samp{TI}@.  The register
4848 contains two consecutive vectors of mode @samp{V4HI}@.
4850 This pattern can only be used if:
4851 @smallexample
4852 TARGET_ARRAY_MODE_SUPPORTED_P (@var{n}, @var{c})
4853 @end smallexample
4854 is true.  GCC assumes that, if a target supports this kind of
4855 instruction for some mode @var{n}, it also supports unaligned
4856 loads for vectors of mode @var{n}.
4858 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
4860 @cindex @code{vec_mask_load_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4861 @item @samp{vec_mask_load_lanes@var{m}@var{n}}
4862 Like @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}, but takes an additional
4863 mask operand (operand 2) that specifies which elements of the destination
4864 vectors should be loaded.  Other elements of the destination
4865 vectors are set to zero.  The operation is equivalent to:
4867 @smallexample
4868 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4869 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4870   if (operand2[j])
4871     for (i = 0; i < c; i++)
4872       operand0[i][j] = operand1[j * c + i];
4873   else
4874     for (i = 0; i < c; i++)
4875       operand0[i][j] = 0;
4876 @end smallexample
4878 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
4880 @cindex @code{vec_store_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4881 @item @samp{vec_store_lanes@var{m}@var{n}}
4882 Equivalent to @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}, with the memory
4883 and register operands reversed.  That is, the instruction is
4884 equivalent to:
4886 @smallexample
4887 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4888 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4889   for (i = 0; i < c; i++)
4890     operand0[j * c + i] = operand1[i][j];
4891 @end smallexample
4893 for a memory operand 0 and register operand 1.
4895 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
4897 @cindex @code{vec_mask_store_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4898 @item @samp{vec_mask_store_lanes@var{m}@var{n}}
4899 Like @samp{vec_store_lanes@var{m}@var{n}}, but takes an additional
4900 mask operand (operand 2) that specifies which elements of the source
4901 vectors should be stored.  The operation is equivalent to:
4903 @smallexample
4904 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4905 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4906   if (operand2[j])
4907     for (i = 0; i < c; i++)
4908       operand0[j * c + i] = operand1[i][j];
4909 @end smallexample
4911 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
4913 @cindex @code{gather_load@var{m}} instruction pattern
4914 @item @samp{gather_load@var{m}}
4915 Load several separate memory locations into a vector of mode @var{m}.
4916 Operand 1 is a scalar base address and operand 2 is a vector of
4917 offsets from that base.  Operand 0 is a destination vector with the
4918 same number of elements as the offset.  For each element index @var{i}:
4920 @itemize @bullet
4921 @item
4922 extend the offset element @var{i} to address width, using zero
4923 extension if operand 3 is 1 and sign extension if operand 3 is zero;
4924 @item
4925 multiply the extended offset by operand 4;
4926 @item
4927 add the result to the base; and
4928 @item
4929 load the value at that address into element @var{i} of operand 0.
4930 @end itemize
4932 The value of operand 3 does not matter if the offsets are already
4933 address width.
4935 @cindex @code{mask_gather_load@var{m}} instruction pattern
4936 @item @samp{mask_gather_load@var{m}}
4937 Like @samp{gather_load@var{m}}, but takes an extra mask operand as
4938 operand 5.  Bit @var{i} of the mask is set if element @var{i}
4939 of the result should be loaded from memory and clear if element @var{i}
4940 of the result should be set to zero.
4942 @cindex @code{scatter_store@var{m}} instruction pattern
4943 @item @samp{scatter_store@var{m}}
4944 Store a vector of mode @var{m} into several distinct memory locations.
4945 Operand 0 is a scalar base address and operand 1 is a vector of offsets
4946 from that base.  Operand 4 is the vector of values that should be stored,
4947 which has the same number of elements as the offset.  For each element
4948 index @var{i}:
4950 @itemize @bullet
4951 @item
4952 extend the offset element @var{i} to address width, using zero
4953 extension if operand 2 is 1 and sign extension if operand 2 is zero;
4954 @item
4955 multiply the extended offset by operand 3;
4956 @item
4957 add the result to the base; and
4958 @item
4959 store element @var{i} of operand 4 to that address.
4960 @end itemize
4962 The value of operand 2 does not matter if the offsets are already
4963 address width.
4965 @cindex @code{mask_scatter_store@var{m}} instruction pattern
4966 @item @samp{mask_scatter_store@var{m}}
4967 Like @samp{scatter_store@var{m}}, but takes an extra mask operand as
4968 operand 5.  Bit @var{i} of the mask is set if element @var{i}
4969 of the result should be stored to memory.
4971 @cindex @code{vec_set@var{m}} instruction pattern
4972 @item @samp{vec_set@var{m}}
4973 Set given field in the vector value.  Operand 0 is the vector to modify,
4974 operand 1 is new value of field and operand 2 specify the field index.
4976 @cindex @code{vec_extract@var{m}@var{n}} instruction pattern
4977 @item @samp{vec_extract@var{m}@var{n}}
4978 Extract given field from the vector value.  Operand 1 is the vector, operand 2
4979 specify field index and operand 0 place to store value into.  The
4980 @var{n} mode is the mode of the field or vector of fields that should be
4981 extracted, should be either element mode of the vector mode @var{m}, or
4982 a vector mode with the same element mode and smaller number of elements.
4983 If @var{n} is a vector mode, the index is counted in units of that mode.
4985 @cindex @code{vec_init@var{m}@var{n}} instruction pattern
4986 @item @samp{vec_init@var{m}@var{n}}
4987 Initialize the vector to given values.  Operand 0 is the vector to initialize
4988 and operand 1 is parallel containing values for individual fields.  The
4989 @var{n} mode is the mode of the elements, should be either element mode of
4990 the vector mode @var{m}, or a vector mode with the same element mode and
4991 smaller number of elements.
4993 @cindex @code{vec_duplicate@var{m}} instruction pattern
4994 @item @samp{vec_duplicate@var{m}}
4995 Initialize vector output operand 0 so that each element has the value given
4996 by scalar input operand 1.  The vector has mode @var{m} and the scalar has
4997 the mode appropriate for one element of @var{m}.
4999 This pattern only handles duplicates of non-constant inputs.  Constant
5000 vectors go through the @code{mov@var{m}} pattern instead.
5002 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5004 @cindex @code{vec_series@var{m}} instruction pattern
5005 @item @samp{vec_series@var{m}}
5006 Initialize vector output operand 0 so that element @var{i} is equal to
5007 operand 1 plus @var{i} times operand 2.  In other words, create a linear
5008 series whose base value is operand 1 and whose step is operand 2.
5010 The vector output has mode @var{m} and the scalar inputs have the mode
5011 appropriate for one element of @var{m}.  This pattern is not used for
5012 floating-point vectors, in order to avoid having to specify the
5013 rounding behavior for @var{i} > 1.
5015 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5017 @cindex @code{while_ult@var{m}@var{n}} instruction pattern
5018 @item @code{while_ult@var{m}@var{n}}
5019 Set operand 0 to a mask that is true while incrementing operand 1
5020 gives a value that is less than operand 2.  Operand 0 has mode @var{n}
5021 and operands 1 and 2 are scalar integers of mode @var{m}.
5022 The operation is equivalent to:
5024 @smallexample
5025 operand0[0] = operand1 < operand2;
5026 for (i = 1; i < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); i++)
5027   operand0[i] = operand0[i - 1] && (operand1 + i < operand2);
5028 @end smallexample
5030 @cindex @code{vec_cmp@var{m}@var{n}} instruction pattern
5031 @item @samp{vec_cmp@var{m}@var{n}}
5032 Output a vector comparison.  Operand 0 of mode @var{n} is the destination for
5033 predicate in operand 1 which is a signed vector comparison with operands of
5034 mode @var{m} in operands 2 and 3.  Predicate is computed by element-wise
5035 evaluation of the vector comparison with a truth value of all-ones and a false
5036 value of all-zeros.
5038 @cindex @code{vec_cmpu@var{m}@var{n}} instruction pattern
5039 @item @samp{vec_cmpu@var{m}@var{n}}
5040 Similar to @code{vec_cmp@var{m}@var{n}} but perform unsigned vector comparison.
5042 @cindex @code{vec_cmpeq@var{m}@var{n}} instruction pattern
5043 @item @samp{vec_cmpeq@var{m}@var{n}}
5044 Similar to @code{vec_cmp@var{m}@var{n}} but perform equality or non-equality
5045 vector comparison only.  If @code{vec_cmp@var{m}@var{n}}
5046 or @code{vec_cmpu@var{m}@var{n}} instruction pattern is supported,
5047 it will be preferred over @code{vec_cmpeq@var{m}@var{n}}, so there is
5048 no need to define this instruction pattern if the others are supported.
5050 @cindex @code{vcond@var{m}@var{n}} instruction pattern
5051 @item @samp{vcond@var{m}@var{n}}
5052 Output a conditional vector move.  Operand 0 is the destination to
5053 receive a combination of operand 1 and operand 2, which are of mode @var{m},
5054 dependent on the outcome of the predicate in operand 3 which is a signed
5055 vector comparison with operands of mode @var{n} in operands 4 and 5.  The
5056 modes @var{m} and @var{n} should have the same size.  Operand 0
5057 will be set to the value @var{op1} & @var{msk} | @var{op2} & ~@var{msk}
5058 where @var{msk} is computed by element-wise evaluation of the vector
5059 comparison with a truth value of all-ones and a false value of all-zeros.
5061 @cindex @code{vcondu@var{m}@var{n}} instruction pattern
5062 @item @samp{vcondu@var{m}@var{n}}
5063 Similar to @code{vcond@var{m}@var{n}} but performs unsigned vector
5064 comparison.
5066 @cindex @code{vcondeq@var{m}@var{n}} instruction pattern
5067 @item @samp{vcondeq@var{m}@var{n}}
5068 Similar to @code{vcond@var{m}@var{n}} but performs equality or
5069 non-equality vector comparison only.  If @code{vcond@var{m}@var{n}}
5070 or @code{vcondu@var{m}@var{n}} instruction pattern is supported,
5071 it will be preferred over @code{vcondeq@var{m}@var{n}}, so there is
5072 no need to define this instruction pattern if the others are supported.
5074 @cindex @code{vcond_mask_@var{m}@var{n}} instruction pattern
5075 @item @samp{vcond_mask_@var{m}@var{n}}
5076 Similar to @code{vcond@var{m}@var{n}} but operand 3 holds a pre-computed
5077 result of vector comparison.
5079 @cindex @code{maskload@var{m}@var{n}} instruction pattern
5080 @item @samp{maskload@var{m}@var{n}}
5081 Perform a masked load of vector from memory operand 1 of mode @var{m}
5082 into register operand 0.  Mask is provided in register operand 2 of
5083 mode @var{n}.
5085 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5087 @cindex @code{maskstore@var{m}@var{n}} instruction pattern
5088 @item @samp{maskstore@var{m}@var{n}}
5089 Perform a masked store of vector from register operand 1 of mode @var{m}
5090 into memory operand 0.  Mask is provided in register operand 2 of
5091 mode @var{n}.
5093 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5095 @cindex @code{vec_perm@var{m}} instruction pattern
5096 @item @samp{vec_perm@var{m}}
5097 Output a (variable) vector permutation.  Operand 0 is the destination
5098 to receive elements from operand 1 and operand 2, which are of mode
5099 @var{m}.  Operand 3 is the @dfn{selector}.  It is an integral mode
5100 vector of the same width and number of elements as mode @var{m}.
5102 The input elements are numbered from 0 in operand 1 through
5103 @math{2*@var{N}-1} in operand 2.  The elements of the selector must
5104 be computed modulo @math{2*@var{N}}.  Note that if
5105 @code{rtx_equal_p(operand1, operand2)}, this can be implemented
5106 with just operand 1 and selector elements modulo @var{N}.
5108 In order to make things easy for a number of targets, if there is no
5109 @samp{vec_perm} pattern for mode @var{m}, but there is for mode @var{q}
5110 where @var{q} is a vector of @code{QImode} of the same width as @var{m},
5111 the middle-end will lower the mode @var{m} @code{VEC_PERM_EXPR} to
5112 mode @var{q}.
5114 See also @code{TARGET_VECTORIZER_VEC_PERM_CONST}, which performs
5115 the analogous operation for constant selectors.
5117 @cindex @code{push@var{m}1} instruction pattern
5118 @item @samp{push@var{m}1}
5119 Output a push instruction.  Operand 0 is value to push.  Used only when
5120 @code{PUSH_ROUNDING} is defined.  For historical reason, this pattern may be
5121 missing and in such case an @code{mov} expander is used instead, with a
5122 @code{MEM} expression forming the push operation.  The @code{mov} expander
5123 method is deprecated.
5125 @cindex @code{add@var{m}3} instruction pattern
5126 @item @samp{add@var{m}3}
5127 Add operand 2 and operand 1, storing the result in operand 0.  All operands
5128 must have mode @var{m}.  This can be used even on two-address machines, by
5129 means of constraints requiring operands 1 and 0 to be the same location.
5131 @cindex @code{ssadd@var{m}3} instruction pattern
5132 @cindex @code{usadd@var{m}3} instruction pattern
5133 @cindex @code{sub@var{m}3} instruction pattern
5134 @cindex @code{sssub@var{m}3} instruction pattern
5135 @cindex @code{ussub@var{m}3} instruction pattern
5136 @cindex @code{mul@var{m}3} instruction pattern
5137 @cindex @code{ssmul@var{m}3} instruction pattern
5138 @cindex @code{usmul@var{m}3} instruction pattern
5139 @cindex @code{div@var{m}3} instruction pattern
5140 @cindex @code{ssdiv@var{m}3} instruction pattern
5141 @cindex @code{udiv@var{m}3} instruction pattern
5142 @cindex @code{usdiv@var{m}3} instruction pattern
5143 @cindex @code{mod@var{m}3} instruction pattern
5144 @cindex @code{umod@var{m}3} instruction pattern
5145 @cindex @code{umin@var{m}3} instruction pattern
5146 @cindex @code{umax@var{m}3} instruction pattern
5147 @cindex @code{and@var{m}3} instruction pattern
5148 @cindex @code{ior@var{m}3} instruction pattern
5149 @cindex @code{xor@var{m}3} instruction pattern
5150 @item @samp{ssadd@var{m}3}, @samp{usadd@var{m}3}
5151 @itemx @samp{sub@var{m}3}, @samp{sssub@var{m}3}, @samp{ussub@var{m}3}
5152 @itemx @samp{mul@var{m}3}, @samp{ssmul@var{m}3}, @samp{usmul@var{m}3}
5153 @itemx @samp{div@var{m}3}, @samp{ssdiv@var{m}3}
5154 @itemx @samp{udiv@var{m}3}, @samp{usdiv@var{m}3}
5155 @itemx @samp{mod@var{m}3}, @samp{umod@var{m}3}
5156 @itemx @samp{umin@var{m}3}, @samp{umax@var{m}3}
5157 @itemx @samp{and@var{m}3}, @samp{ior@var{m}3}, @samp{xor@var{m}3}
5158 Similar, for other arithmetic operations.
5160 @cindex @code{addv@var{m}4} instruction pattern
5161 @item @samp{addv@var{m}4}
5162 Like @code{add@var{m}3} but takes a @code{code_label} as operand 3 and
5163 emits code to jump to it if signed overflow occurs during the addition.
5164 This pattern is used to implement the built-in functions performing
5165 signed integer addition with overflow checking.
5167 @cindex @code{subv@var{m}4} instruction pattern
5168 @cindex @code{mulv@var{m}4} instruction pattern
5169 @item @samp{subv@var{m}4}, @samp{mulv@var{m}4}
5170 Similar, for other signed arithmetic operations.
5172 @cindex @code{uaddv@var{m}4} instruction pattern
5173 @item @samp{uaddv@var{m}4}
5174 Like @code{addv@var{m}4} but for unsigned addition.  That is to
5175 say, the operation is the same as signed addition but the jump
5176 is taken only on unsigned overflow.
5178 @cindex @code{usubv@var{m}4} instruction pattern
5179 @cindex @code{umulv@var{m}4} instruction pattern
5180 @item @samp{usubv@var{m}4}, @samp{umulv@var{m}4}
5181 Similar, for other unsigned arithmetic operations.
5183 @cindex @code{addptr@var{m}3} instruction pattern
5184 @item @samp{addptr@var{m}3}
5185 Like @code{add@var{m}3} but is guaranteed to only be used for address
5186 calculations.  The expanded code is not allowed to clobber the
5187 condition code.  It only needs to be defined if @code{add@var{m}3}
5188 sets the condition code.  If adds used for address calculations and
5189 normal adds are not compatible it is required to expand a distinct
5190 pattern (e.g. using an unspec).  The pattern is used by LRA to emit
5191 address calculations.  @code{add@var{m}3} is used if
5192 @code{addptr@var{m}3} is not defined.
5194 @cindex @code{fma@var{m}4} instruction pattern
5195 @item @samp{fma@var{m}4}
5196 Multiply operand 2 and operand 1, then add operand 3, storing the
5197 result in operand 0 without doing an intermediate rounding step.  All
5198 operands must have mode @var{m}.  This pattern is used to implement
5199 the @code{fma}, @code{fmaf}, and @code{fmal} builtin functions from
5200 the ISO C99 standard.
5202 @cindex @code{fms@var{m}4} instruction pattern
5203 @item @samp{fms@var{m}4}
5204 Like @code{fma@var{m}4}, except operand 3 subtracted from the
5205 product instead of added to the product.  This is represented
5206 in the rtl as
5208 @smallexample
5209 (fma:@var{m} @var{op1} @var{op2} (neg:@var{m} @var{op3}))
5210 @end smallexample
5212 @cindex @code{fnma@var{m}4} instruction pattern
5213 @item @samp{fnma@var{m}4}
5214 Like @code{fma@var{m}4} except that the intermediate product
5215 is negated before being added to operand 3.  This is represented
5216 in the rtl as
5218 @smallexample
5219 (fma:@var{m} (neg:@var{m} @var{op1}) @var{op2} @var{op3})
5220 @end smallexample
5222 @cindex @code{fnms@var{m}4} instruction pattern
5223 @item @samp{fnms@var{m}4}
5224 Like @code{fms@var{m}4} except that the intermediate product
5225 is negated before subtracting operand 3.  This is represented
5226 in the rtl as
5228 @smallexample
5229 (fma:@var{m} (neg:@var{m} @var{op1}) @var{op2} (neg:@var{m} @var{op3}))
5230 @end smallexample
5232 @cindex @code{min@var{m}3} instruction pattern
5233 @cindex @code{max@var{m}3} instruction pattern
5234 @item @samp{smin@var{m}3}, @samp{smax@var{m}3}
5235 Signed minimum and maximum operations.  When used with floating point,
5236 if both operands are zeros, or if either operand is @code{NaN}, then
5237 it is unspecified which of the two operands is returned as the result.
5239 @cindex @code{fmin@var{m}3} instruction pattern
5240 @cindex @code{fmax@var{m}3} instruction pattern
5241 @item @samp{fmin@var{m}3}, @samp{fmax@var{m}3}
5242 IEEE-conformant minimum and maximum operations.  If one operand is a quiet
5243 @code{NaN}, then the other operand is returned.  If both operands are quiet
5244 @code{NaN}, then a quiet @code{NaN} is returned.  In the case when gcc supports
5245 signaling @code{NaN} (-fsignaling-nans) an invalid floating point exception is
5246 raised and a quiet @code{NaN} is returned.
5248 All operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5249 floating-point mode.  These patterns are not allowed to @code{FAIL}.
5251 @cindex @code{reduc_smin_scal_@var{m}} instruction pattern
5252 @cindex @code{reduc_smax_scal_@var{m}} instruction pattern
5253 @item @samp{reduc_smin_scal_@var{m}}, @samp{reduc_smax_scal_@var{m}}
5254 Find the signed minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
5255 operand 1, and operand 0 is the scalar result, with mode equal to the mode of
5256 the elements of the input vector.
5258 @cindex @code{reduc_umin_scal_@var{m}} instruction pattern
5259 @cindex @code{reduc_umax_scal_@var{m}} instruction pattern
5260 @item @samp{reduc_umin_scal_@var{m}}, @samp{reduc_umax_scal_@var{m}}
5261 Find the unsigned minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
5262 operand 1, and operand 0 is the scalar result, with mode equal to the mode of
5263 the elements of the input vector.
5265 @cindex @code{reduc_plus_scal_@var{m}} instruction pattern
5266 @item @samp{reduc_plus_scal_@var{m}}
5267 Compute the sum of the elements of a vector. The vector is operand 1, and
5268 operand 0 is the scalar result, with mode equal to the mode of the elements of
5269 the input vector.
5271 @cindex @code{reduc_and_scal_@var{m}} instruction pattern
5272 @item @samp{reduc_and_scal_@var{m}}
5273 @cindex @code{reduc_ior_scal_@var{m}} instruction pattern
5274 @itemx @samp{reduc_ior_scal_@var{m}}
5275 @cindex @code{reduc_xor_scal_@var{m}} instruction pattern
5276 @itemx @samp{reduc_xor_scal_@var{m}}
5277 Compute the bitwise @code{AND}/@code{IOR}/@code{XOR} reduction of the elements
5278 of a vector of mode @var{m}.  Operand 1 is the vector input and operand 0
5279 is the scalar result.  The mode of the scalar result is the same as one
5280 element of @var{m}.
5282 @cindex @code{extract_last_@var{m}} instruction pattern
5283 @item @code{extract_last_@var{m}}
5284 Find the last set bit in mask operand 1 and extract the associated element
5285 of vector operand 2.  Store the result in scalar operand 0.  Operand 2
5286 has vector mode @var{m} while operand 0 has the mode appropriate for one
5287 element of @var{m}.  Operand 1 has the usual mask mode for vectors of mode
5288 @var{m}; see @code{TARGET_VECTORIZE_GET_MASK_MODE}.
5290 @cindex @code{fold_extract_last_@var{m}} instruction pattern
5291 @item @code{fold_extract_last_@var{m}}
5292 If any bits of mask operand 2 are set, find the last set bit, extract
5293 the associated element from vector operand 3, and store the result
5294 in operand 0.  Store operand 1 in operand 0 otherwise.  Operand 3
5295 has mode @var{m} and operands 0 and 1 have the mode appropriate for
5296 one element of @var{m}.  Operand 2 has the usual mask mode for vectors
5297 of mode @var{m}; see @code{TARGET_VECTORIZE_GET_MASK_MODE}.
5299 @cindex @code{fold_left_plus_@var{m}} instruction pattern
5300 @item @code{fold_left_plus_@var{m}}
5301 Take scalar operand 1 and successively add each element from vector
5302 operand 2.  Store the result in scalar operand 0.  The vector has
5303 mode @var{m} and the scalars have the mode appropriate for one
5304 element of @var{m}.  The operation is strictly in-order: there is
5305 no reassociation.
5307 @cindex @code{sdot_prod@var{m}} instruction pattern
5308 @item @samp{sdot_prod@var{m}}
5309 @cindex @code{udot_prod@var{m}} instruction pattern
5310 @itemx @samp{udot_prod@var{m}}
5311 Compute the sum of the products of two signed/unsigned elements.
5312 Operand 1 and operand 2 are of the same mode. Their product, which is of a
5313 wider mode, is computed and added to operand 3. Operand 3 is of a mode equal or
5314 wider than the mode of the product. The result is placed in operand 0, which
5315 is of the same mode as operand 3.
5317 @cindex @code{ssad@var{m}} instruction pattern
5318 @item @samp{ssad@var{m}}
5319 @cindex @code{usad@var{m}} instruction pattern
5320 @item @samp{usad@var{m}}
5321 Compute the sum of absolute differences of two signed/unsigned elements.
5322 Operand 1 and operand 2 are of the same mode. Their absolute difference, which
5323 is of a wider mode, is computed and added to operand 3. Operand 3 is of a mode
5324 equal or wider than the mode of the absolute difference. The result is placed
5325 in operand 0, which is of the same mode as operand 3.
5327 @cindex @code{widen_ssum@var{m3}} instruction pattern
5328 @item @samp{widen_ssum@var{m3}}
5329 @cindex @code{widen_usum@var{m3}} instruction pattern
5330 @itemx @samp{widen_usum@var{m3}}
5331 Operands 0 and 2 are of the same mode, which is wider than the mode of
5332 operand 1. Add operand 1 to operand 2 and place the widened result in
5333 operand 0. (This is used express accumulation of elements into an accumulator
5334 of a wider mode.)
5336 @cindex @code{vec_shl_insert_@var{m}} instruction pattern
5337 @item @samp{vec_shl_insert_@var{m}}
5338 Shift the elements in vector input operand 1 left one element (i.e.
5339 away from element 0) and fill the vacated element 0 with the scalar
5340 in operand 2.  Store the result in vector output operand 0.  Operands
5341 0 and 1 have mode @var{m} and operand 2 has the mode appropriate for
5342 one element of @var{m}.
5344 @cindex @code{vec_shr_@var{m}} instruction pattern
5345 @item @samp{vec_shr_@var{m}}
5346 Whole vector right shift in bits, i.e. towards element 0.
5347 Operand 1 is a vector to be shifted.
5348 Operand 2 is an integer shift amount in bits.
5349 Operand 0 is where the resulting shifted vector is stored.
5350 The output and input vectors should have the same modes.
5352 @cindex @code{vec_pack_trunc_@var{m}} instruction pattern
5353 @item @samp{vec_pack_trunc_@var{m}}
5354 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors. Operands 1 and 2
5355 are vectors of the same mode having N integral or floating point elements
5356 of size S@.  Operand 0 is the resulting vector in which 2*N elements of
5357 size N/2 are concatenated after narrowing them down using truncation.
5359 @cindex @code{vec_pack_ssat_@var{m}} instruction pattern
5360 @cindex @code{vec_pack_usat_@var{m}} instruction pattern
5361 @item @samp{vec_pack_ssat_@var{m}}, @samp{vec_pack_usat_@var{m}}
5362 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors.  Operands 1 and 2
5363 are vectors of the same mode having N integral elements of size S.
5364 Operand 0 is the resulting vector in which the elements of the two input
5365 vectors are concatenated after narrowing them down using signed/unsigned
5366 saturating arithmetic.
5368 @cindex @code{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}} instruction pattern
5369 @cindex @code{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}} instruction pattern
5370 @item @samp{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}}, @samp{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}}
5371 Narrow, convert to signed/unsigned integral type and merge the elements
5372 of two vectors.  Operands 1 and 2 are vectors of the same mode having N
5373 floating point elements of size S@.  Operand 0 is the resulting vector
5374 in which 2*N elements of size N/2 are concatenated.
5376 @cindex @code{vec_packs_float_@var{m}} instruction pattern
5377 @cindex @code{vec_packu_float_@var{m}} instruction pattern
5378 @item @samp{vec_packs_float_@var{m}}, @samp{vec_packu_float_@var{m}}
5379 Narrow, convert to floating point type and merge the elements
5380 of two vectors.  Operands 1 and 2 are vectors of the same mode having N
5381 signed/unsigned integral elements of size S@.  Operand 0 is the resulting vector
5382 in which 2*N elements of size N/2 are concatenated.
5384 @cindex @code{vec_unpacks_hi_@var{m}} instruction pattern
5385 @cindex @code{vec_unpacks_lo_@var{m}} instruction pattern
5386 @item @samp{vec_unpacks_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_lo_@var{m}}
5387 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of signed
5388 integral or floating point elements.  The input vector (operand 1) has N
5389 elements of size S@.  Widen (promote) the high/low elements of the vector
5390 using signed or floating point extension and place the resulting N/2
5391 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
5393 @cindex @code{vec_unpacku_hi_@var{m}} instruction pattern
5394 @cindex @code{vec_unpacku_lo_@var{m}} instruction pattern
5395 @item @samp{vec_unpacku_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_lo_@var{m}}
5396 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of unsigned
5397 integral elements.  The input vector (operand 1) has N elements of size S.
5398 Widen (promote) the high/low elements of the vector using zero extension and
5399 place the resulting N/2 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
5401 @cindex @code{vec_unpacks_float_hi_@var{m}} instruction pattern
5402 @cindex @code{vec_unpacks_float_lo_@var{m}} instruction pattern
5403 @cindex @code{vec_unpacku_float_hi_@var{m}} instruction pattern
5404 @cindex @code{vec_unpacku_float_lo_@var{m}} instruction pattern
5405 @item @samp{vec_unpacks_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_float_lo_@var{m}}
5406 @itemx @samp{vec_unpacku_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_float_lo_@var{m}}
5407 Extract, convert to floating point type and widen the high/low part of a
5408 vector of signed/unsigned integral elements.  The input vector (operand 1)
5409 has N elements of size S@.  Convert the high/low elements of the vector using
5410 floating point conversion and place the resulting N/2 values of size 2*S in
5411 the output vector (operand 0).
5413 @cindex @code{vec_unpack_sfix_trunc_hi_@var{m}} instruction pattern
5414 @cindex @code{vec_unpack_sfix_trunc_lo_@var{m}} instruction pattern
5415 @cindex @code{vec_unpack_ufix_trunc_hi_@var{m}} instruction pattern
5416 @cindex @code{vec_unpack_ufix_trunc_lo_@var{m}} instruction pattern
5417 @item @samp{vec_unpack_sfix_trunc_hi_@var{m}},
5418 @itemx @samp{vec_unpack_sfix_trunc_lo_@var{m}}
5419 @itemx @samp{vec_unpack_ufix_trunc_hi_@var{m}}
5420 @itemx @samp{vec_unpack_ufix_trunc_lo_@var{m}}
5421 Extract, convert to signed/unsigned integer type and widen the high/low part of a
5422 vector of floating point elements.  The input vector (operand 1)
5423 has N elements of size S@.  Convert the high/low elements of the vector
5424 to integers and place the resulting N/2 values of size 2*S in
5425 the output vector (operand 0).
5427 @cindex @code{vec_widen_umult_hi_@var{m}} instruction pattern
5428 @cindex @code{vec_widen_umult_lo_@var{m}} instruction pattern
5429 @cindex @code{vec_widen_smult_hi_@var{m}} instruction pattern
5430 @cindex @code{vec_widen_smult_lo_@var{m}} instruction pattern
5431 @cindex @code{vec_widen_umult_even_@var{m}} instruction pattern
5432 @cindex @code{vec_widen_umult_odd_@var{m}} instruction pattern
5433 @cindex @code{vec_widen_smult_even_@var{m}} instruction pattern
5434 @cindex @code{vec_widen_smult_odd_@var{m}} instruction pattern
5435 @item @samp{vec_widen_umult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_lo_@var{m}}
5436 @itemx @samp{vec_widen_smult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_lo_@var{m}}
5437 @itemx @samp{vec_widen_umult_even_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_odd_@var{m}}
5438 @itemx @samp{vec_widen_smult_even_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_odd_@var{m}}
5439 Signed/Unsigned widening multiplication.  The two inputs (operands 1 and 2)
5440 are vectors with N signed/unsigned elements of size S@.  Multiply the high/low
5441 or even/odd elements of the two vectors, and put the N/2 products of size 2*S
5442 in the output vector (operand 0). A target shouldn't implement even/odd pattern
5443 pair if it is less efficient than lo/hi one.
5445 @cindex @code{vec_widen_ushiftl_hi_@var{m}} instruction pattern
5446 @cindex @code{vec_widen_ushiftl_lo_@var{m}} instruction pattern
5447 @cindex @code{vec_widen_sshiftl_hi_@var{m}} instruction pattern
5448 @cindex @code{vec_widen_sshiftl_lo_@var{m}} instruction pattern
5449 @item @samp{vec_widen_ushiftl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_ushiftl_lo_@var{m}}
5450 @itemx @samp{vec_widen_sshiftl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_sshiftl_lo_@var{m}}
5451 Signed/Unsigned widening shift left.  The first input (operand 1) is a vector
5452 with N signed/unsigned elements of size S@.  Operand 2 is a constant.  Shift
5453 the high/low elements of operand 1, and put the N/2 results of size 2*S in the
5454 output vector (operand 0).
5456 @cindex @code{mulhisi3} instruction pattern
5457 @item @samp{mulhisi3}
5458 Multiply operands 1 and 2, which have mode @code{HImode}, and store
5459 a @code{SImode} product in operand 0.
5461 @cindex @code{mulqihi3} instruction pattern
5462 @cindex @code{mulsidi3} instruction pattern
5463 @item @samp{mulqihi3}, @samp{mulsidi3}
5464 Similar widening-multiplication instructions of other widths.
5466 @cindex @code{umulqihi3} instruction pattern
5467 @cindex @code{umulhisi3} instruction pattern
5468 @cindex @code{umulsidi3} instruction pattern
5469 @item @samp{umulqihi3}, @samp{umulhisi3}, @samp{umulsidi3}
5470 Similar widening-multiplication instructions that do unsigned
5471 multiplication.
5473 @cindex @code{usmulqihi3} instruction pattern
5474 @cindex @code{usmulhisi3} instruction pattern
5475 @cindex @code{usmulsidi3} instruction pattern
5476 @item @samp{usmulqihi3}, @samp{usmulhisi3}, @samp{usmulsidi3}
5477 Similar widening-multiplication instructions that interpret the first
5478 operand as unsigned and the second operand as signed, then do a signed
5479 multiplication.
5481 @cindex @code{smul@var{m}3_highpart} instruction pattern
5482 @item @samp{smul@var{m}3_highpart}
5483 Perform a signed multiplication of operands 1 and 2, which have mode
5484 @var{m}, and store the most significant half of the product in operand 0.
5485 The least significant half of the product is discarded.
5487 @cindex @code{umul@var{m}3_highpart} instruction pattern
5488 @item @samp{umul@var{m}3_highpart}
5489 Similar, but the multiplication is unsigned.
5491 @cindex @code{madd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5492 @item @samp{madd@var{m}@var{n}4}
5493 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, add
5494 operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
5495 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
5496 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
5497 the size of @var{m}.
5499 In other words, @code{madd@var{m}@var{n}4} is like
5500 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also adds operand 3.
5502 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
5504 @cindex @code{umadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5505 @item @samp{umadd@var{m}@var{n}4}
5506 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
5507 operands instead of sign-extending them.
5509 @cindex @code{ssmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5510 @item @samp{ssmadd@var{m}@var{n}4}
5511 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5512 signed-saturating.
5514 @cindex @code{usmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5515 @item @samp{usmadd@var{m}@var{n}4}
5516 Like @code{umadd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5517 unsigned-saturating.
5519 @cindex @code{msub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5520 @item @samp{msub@var{m}@var{n}4}
5521 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, subtract the
5522 result from operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
5523 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
5524 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
5525 the size of @var{m}.
5527 In other words, @code{msub@var{m}@var{n}4} is like
5528 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also subtracts the result
5529 from operand 3.
5531 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
5533 @cindex @code{umsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5534 @item @samp{umsub@var{m}@var{n}4}
5535 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
5536 operands instead of sign-extending them.
5538 @cindex @code{ssmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5539 @item @samp{ssmsub@var{m}@var{n}4}
5540 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5541 signed-saturating.
5543 @cindex @code{usmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5544 @item @samp{usmsub@var{m}@var{n}4}
5545 Like @code{umsub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5546 unsigned-saturating.
5548 @cindex @code{divmod@var{m}4} instruction pattern
5549 @item @samp{divmod@var{m}4}
5550 Signed division that produces both a quotient and a remainder.
5551 Operand 1 is divided by operand 2 to produce a quotient stored
5552 in operand 0 and a remainder stored in operand 3.
5554 For machines with an instruction that produces both a quotient and a
5555 remainder, provide a pattern for @samp{divmod@var{m}4} but do not
5556 provide patterns for @samp{div@var{m}3} and @samp{mod@var{m}3}.  This
5557 allows optimization in the relatively common case when both the quotient
5558 and remainder are computed.
5560 If an instruction that just produces a quotient or just a remainder
5561 exists and is more efficient than the instruction that produces both,
5562 write the output routine of @samp{divmod@var{m}4} to call
5563 @code{find_reg_note} and look for a @code{REG_UNUSED} note on the
5564 quotient or remainder and generate the appropriate instruction.
5566 @cindex @code{udivmod@var{m}4} instruction pattern
5567 @item @samp{udivmod@var{m}4}
5568 Similar, but does unsigned division.
5570 @anchor{shift patterns}
5571 @cindex @code{ashl@var{m}3} instruction pattern
5572 @cindex @code{ssashl@var{m}3} instruction pattern
5573 @cindex @code{usashl@var{m}3} instruction pattern
5574 @item @samp{ashl@var{m}3}, @samp{ssashl@var{m}3}, @samp{usashl@var{m}3}
5575 Arithmetic-shift operand 1 left by a number of bits specified by operand
5576 2, and store the result in operand 0.  Here @var{m} is the mode of
5577 operand 0 and operand 1; operand 2's mode is specified by the
5578 instruction pattern, and the compiler will convert the operand to that
5579 mode before generating the instruction.  The shift or rotate expander
5580 or instruction pattern should explicitly specify the mode of the operand 2,
5581 it should never be @code{VOIDmode}.  The meaning of out-of-range shift
5582 counts can optionally be specified by @code{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.
5583 @xref{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.  Operand 2 is always a scalar type.
5585 @cindex @code{ashr@var{m}3} instruction pattern
5586 @cindex @code{lshr@var{m}3} instruction pattern
5587 @cindex @code{rotl@var{m}3} instruction pattern
5588 @cindex @code{rotr@var{m}3} instruction pattern
5589 @item @samp{ashr@var{m}3}, @samp{lshr@var{m}3}, @samp{rotl@var{m}3}, @samp{rotr@var{m}3}
5590 Other shift and rotate instructions, analogous to the
5591 @code{ashl@var{m}3} instructions.  Operand 2 is always a scalar type.
5593 @cindex @code{vashl@var{m}3} instruction pattern
5594 @cindex @code{vashr@var{m}3} instruction pattern
5595 @cindex @code{vlshr@var{m}3} instruction pattern
5596 @cindex @code{vrotl@var{m}3} instruction pattern
5597 @cindex @code{vrotr@var{m}3} instruction pattern
5598 @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}
5599 Vector shift and rotate instructions that take vectors as operand 2
5600 instead of a scalar type.
5602 @cindex @code{avg@var{m}3_floor} instruction pattern
5603 @cindex @code{uavg@var{m}3_floor} instruction pattern
5604 @item @samp{avg@var{m}3_floor}
5605 @itemx @samp{uavg@var{m}3_floor}
5606 Signed and unsigned average instructions.  These instructions add
5607 operands 1 and 2 without truncation, divide the result by 2,
5608 round towards -Inf, and store the result in operand 0.  This is
5609 equivalent to the C code:
5610 @smallexample
5611 narrow op0, op1, op2;
5612 @dots{}
5613 op0 = (narrow) (((wide) op1 + (wide) op2) >> 1);
5614 @end smallexample
5615 where the sign of @samp{narrow} determines whether this is a signed
5616 or unsigned operation.
5618 @cindex @code{avg@var{m}3_ceil} instruction pattern
5619 @cindex @code{uavg@var{m}3_ceil} instruction pattern
5620 @item @samp{avg@var{m}3_ceil}
5621 @itemx @samp{uavg@var{m}3_ceil}
5622 Like @samp{avg@var{m}3_floor} and @samp{uavg@var{m}3_floor}, but round
5623 towards +Inf.  This is equivalent to the C code:
5624 @smallexample
5625 narrow op0, op1, op2;
5626 @dots{}
5627 op0 = (narrow) (((wide) op1 + (wide) op2 + 1) >> 1);
5628 @end smallexample
5630 @cindex @code{bswap@var{m}2} instruction pattern
5631 @item @samp{bswap@var{m}2}
5632 Reverse the order of bytes of operand 1 and store the result in operand 0.
5634 @cindex @code{neg@var{m}2} instruction pattern
5635 @cindex @code{ssneg@var{m}2} instruction pattern
5636 @cindex @code{usneg@var{m}2} instruction pattern
5637 @item @samp{neg@var{m}2}, @samp{ssneg@var{m}2}, @samp{usneg@var{m}2}
5638 Negate operand 1 and store the result in operand 0.
5640 @cindex @code{negv@var{m}3} instruction pattern
5641 @item @samp{negv@var{m}3}
5642 Like @code{neg@var{m}2} but takes a @code{code_label} as operand 2 and
5643 emits code to jump to it if signed overflow occurs during the negation.
5645 @cindex @code{abs@var{m}2} instruction pattern
5646 @item @samp{abs@var{m}2}
5647 Store the absolute value of operand 1 into operand 0.
5649 @cindex @code{sqrt@var{m}2} instruction pattern
5650 @item @samp{sqrt@var{m}2}
5651 Store the square root of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5652 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5654 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5656 @cindex @code{rsqrt@var{m}2} instruction pattern
5657 @item @samp{rsqrt@var{m}2}
5658 Store the reciprocal of the square root of operand 1 into operand 0.
5659 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5660 floating-point mode.
5662 On most architectures this pattern is only approximate, so either
5663 its C condition or the @code{TARGET_OPTAB_SUPPORTED_P} hook should
5664 check for the appropriate math flags.  (Using the C condition is
5665 more direct, but using @code{TARGET_OPTAB_SUPPORTED_P} can be useful
5666 if a target-specific built-in also uses the @samp{rsqrt@var{m}2}
5667 pattern.)
5669 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5671 @cindex @code{fmod@var{m}3} instruction pattern
5672 @item @samp{fmod@var{m}3}
5673 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
5674 operand 0, rounded towards zero to an integer.  All operands have
5675 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5677 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5679 @cindex @code{remainder@var{m}3} instruction pattern
5680 @item @samp{remainder@var{m}3}
5681 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
5682 operand 0, rounded to the nearest integer.  All operands have
5683 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5685 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5687 @cindex @code{scalb@var{m}3} instruction pattern
5688 @item @samp{scalb@var{m}3}
5689 Raise @code{FLT_RADIX} to the power of operand 2, multiply it by
5690 operand 1, and store the result in operand 0.  All operands have
5691 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5693 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5695 @cindex @code{ldexp@var{m}3} instruction pattern
5696 @item @samp{ldexp@var{m}3}
5697 Raise 2 to the power of operand 2, multiply it by operand 1, and store
5698 the result in operand 0.  Operands 0 and 1 have mode @var{m}, which is
5699 a scalar or vector floating-point mode.  Operand 2's mode has
5700 the same number of elements as @var{m} and each element is wide
5701 enough to store an @code{int}.  The integers are signed.
5703 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5705 @cindex @code{cos@var{m}2} instruction pattern
5706 @item @samp{cos@var{m}2}
5707 Store the cosine of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5708 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5710 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5712 @cindex @code{sin@var{m}2} instruction pattern
5713 @item @samp{sin@var{m}2}
5714 Store the sine of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5715 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5717 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5719 @cindex @code{sincos@var{m}3} instruction pattern
5720 @item @samp{sincos@var{m}3}
5721 Store the cosine of operand 2 into operand 0 and the sine of
5722 operand 2 into operand 1.  All operands have mode @var{m},
5723 which is a scalar or vector floating-point mode.
5725 Targets that can calculate the sine and cosine simultaneously can
5726 implement this pattern as opposed to implementing individual
5727 @code{sin@var{m}2} and @code{cos@var{m}2} patterns.  The @code{sin}
5728 and @code{cos} built-in functions will then be expanded to the
5729 @code{sincos@var{m}3} pattern, with one of the output values
5730 left unused.
5732 @cindex @code{tan@var{m}2} instruction pattern
5733 @item @samp{tan@var{m}2}
5734 Store the tangent of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5735 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5737 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5739 @cindex @code{asin@var{m}2} instruction pattern
5740 @item @samp{asin@var{m}2}
5741 Store the arc sine of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5742 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5744 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5746 @cindex @code{acos@var{m}2} instruction pattern
5747 @item @samp{acos@var{m}2}
5748 Store the arc cosine of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5749 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5751 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5753 @cindex @code{atan@var{m}2} instruction pattern
5754 @item @samp{atan@var{m}2}
5755 Store the arc tangent of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5756 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5758 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5760 @cindex @code{exp@var{m}2} instruction pattern
5761 @item @samp{exp@var{m}2}
5762 Raise e (the base of natural logarithms) to the power of operand 1
5763 and store the result in operand 0.  Both operands have mode @var{m},
5764 which is a scalar or vector floating-point mode.
5766 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5768 @cindex @code{expm1@var{m}2} instruction pattern
5769 @item @samp{expm1@var{m}2}
5770 Raise e (the base of natural logarithms) to the power of operand 1,
5771 subtract 1, and store the result in operand 0.  Both operands have
5772 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5774 For inputs close to zero, the pattern is expected to be more
5775 accurate than a separate @code{exp@var{m}2} and @code{sub@var{m}3}
5776 would be.
5778 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5780 @cindex @code{exp10@var{m}2} instruction pattern
5781 @item @samp{exp10@var{m}2}
5782 Raise 10 to the power of operand 1 and store the result in operand 0.
5783 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5784 floating-point mode.
5786 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5788 @cindex @code{exp2@var{m}2} instruction pattern
5789 @item @samp{exp2@var{m}2}
5790 Raise 2 to the power of operand 1 and store the result in operand 0.
5791 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5792 floating-point mode.
5794 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5796 @cindex @code{log@var{m}2} instruction pattern
5797 @item @samp{log@var{m}2}
5798 Store the natural logarithm of operand 1 into operand 0.  Both operands
5799 have mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5801 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5803 @cindex @code{log1p@var{m}2} instruction pattern
5804 @item @samp{log1p@var{m}2}
5805 Add 1 to operand 1, compute the natural logarithm, and store
5806 the result in operand 0.  Both operands have mode @var{m}, which is
5807 a scalar or vector floating-point mode.
5809 For inputs close to zero, the pattern is expected to be more
5810 accurate than a separate @code{add@var{m}3} and @code{log@var{m}2}
5811 would be.
5813 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5815 @cindex @code{log10@var{m}2} instruction pattern
5816 @item @samp{log10@var{m}2}
5817 Store the base-10 logarithm of operand 1 into operand 0.  Both operands
5818 have mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5820 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5822 @cindex @code{log2@var{m}2} instruction pattern
5823 @item @samp{log2@var{m}2}
5824 Store the base-2 logarithm of operand 1 into operand 0.  Both operands
5825 have mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5827 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5829 @cindex @code{logb@var{m}2} instruction pattern
5830 @item @samp{logb@var{m}2}
5831 Store the base-@code{FLT_RADIX} logarithm of operand 1 into operand 0.
5832 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5833 floating-point mode.
5835 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5837 @cindex @code{significand@var{m}2} instruction pattern
5838 @item @samp{significand@var{m}2}
5839 Store the significand of floating-point operand 1 in operand 0.
5840 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5841 floating-point mode.
5843 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5845 @cindex @code{pow@var{m}3} instruction pattern
5846 @item @samp{pow@var{m}3}
5847 Store the value of operand 1 raised to the exponent operand 2
5848 into operand 0.  All operands have mode @var{m}, which is a scalar
5849 or vector floating-point mode.
5851 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5853 @cindex @code{atan2@var{m}3} instruction pattern
5854 @item @samp{atan2@var{m}3}
5855 Store the arc tangent (inverse tangent) of operand 1 divided by
5856 operand 2 into operand 0, using the signs of both arguments to
5857 determine the quadrant of the result.  All operands have mode
5858 @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5860 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5862 @cindex @code{floor@var{m}2} instruction pattern
5863 @item @samp{floor@var{m}2}
5864 Store the largest integral value not greater than operand 1 in operand 0.
5865 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5866 floating-point mode.  If @option{-ffp-int-builtin-inexact} is in
5867 effect, the ``inexact'' exception may be raised for noninteger
5868 operands; otherwise, it may not.
5870 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5872 @cindex @code{btrunc@var{m}2} instruction pattern
5873 @item @samp{btrunc@var{m}2}
5874 Round operand 1 to an integer, towards zero, and store the result in
5875 operand 0.  Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or
5876 vector floating-point mode.  If @option{-ffp-int-builtin-inexact} is
5877 in effect, the ``inexact'' exception may be raised for noninteger
5878 operands; otherwise, it may not.
5880 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5882 @cindex @code{round@var{m}2} instruction pattern
5883 @item @samp{round@var{m}2}
5884 Round operand 1 to the nearest integer, rounding away from zero in the
5885 event of a tie, and store the result in operand 0.  Both operands have
5886 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.  If
5887 @option{-ffp-int-builtin-inexact} is in effect, the ``inexact''
5888 exception may be raised for noninteger operands; otherwise, it may
5889 not.
5891 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5893 @cindex @code{ceil@var{m}2} instruction pattern
5894 @item @samp{ceil@var{m}2}
5895 Store the smallest integral value not less than operand 1 in operand 0.
5896 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5897 floating-point mode.  If @option{-ffp-int-builtin-inexact} is in
5898 effect, the ``inexact'' exception may be raised for noninteger
5899 operands; otherwise, it may not.
5901 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5903 @cindex @code{nearbyint@var{m}2} instruction pattern
5904 @item @samp{nearbyint@var{m}2}
5905 Round operand 1 to an integer, using the current rounding mode, and
5906 store the result in operand 0.  Do not raise an inexact condition when
5907 the result is different from the argument.  Both operands have mode
5908 @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5910 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5912 @cindex @code{rint@var{m}2} instruction pattern
5913 @item @samp{rint@var{m}2}
5914 Round operand 1 to an integer, using the current rounding mode, and
5915 store the result in operand 0.  Raise an inexact condition when
5916 the result is different from the argument.  Both operands have mode
5917 @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5919 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5921 @cindex @code{lrint@var{m}@var{n}2}
5922 @item @samp{lrint@var{m}@var{n}2}
5923 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5924 point mode @var{n} as a signed number according to the current
5925 rounding mode and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
5927 @cindex @code{lround@var{m}@var{n}2}
5928 @item @samp{lround@var{m}@var{n}2}
5929 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5930 point mode @var{n} as a signed number rounding to nearest and away
5931 from zero and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
5933 @cindex @code{lfloor@var{m}@var{n}2}
5934 @item @samp{lfloor@var{m}@var{n}2}
5935 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5936 point mode @var{n} as a signed number rounding down and store in
5937 operand 0 (which has mode @var{n}).
5939 @cindex @code{lceil@var{m}@var{n}2}
5940 @item @samp{lceil@var{m}@var{n}2}
5941 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5942 point mode @var{n} as a signed number rounding up and store in
5943 operand 0 (which has mode @var{n}).
5945 @cindex @code{copysign@var{m}3} instruction pattern
5946 @item @samp{copysign@var{m}3}
5947 Store a value with the magnitude of operand 1 and the sign of operand
5948 2 into operand 0.  All operands have mode @var{m}, which is a scalar or
5949 vector floating-point mode.
5951 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5953 @cindex @code{ffs@var{m}2} instruction pattern
5954 @item @samp{ffs@var{m}2}
5955 Store into operand 0 one plus the index of the least significant 1-bit
5956 of operand 1.  If operand 1 is zero, store zero.
5958 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
5959 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
5960 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
5961 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
5962 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
5963 operands must have mode @var{m}.
5965 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5967 @cindex @code{clrsb@var{m}2} instruction pattern
5968 @item @samp{clrsb@var{m}2}
5969 Count leading redundant sign bits.
5970 Store into operand 0 the number of redundant sign bits in operand 1, starting
5971 at the most significant bit position.
5972 A redundant sign bit is defined as any sign bit after the first. As such,
5973 this count will be one less than the count of leading sign bits.
5975 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
5976 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
5977 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
5978 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
5979 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
5980 operands must have mode @var{m}.
5982 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5984 @cindex @code{clz@var{m}2} instruction pattern
5985 @item @samp{clz@var{m}2}
5986 Store into operand 0 the number of leading 0-bits in operand 1, starting
5987 at the most significant bit position.  If operand 1 is 0, the
5988 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
5989 the result is undefined or has a useful value.
5991 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
5992 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
5993 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
5994 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
5995 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
5996 operands must have mode @var{m}.
5998 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6000 @cindex @code{ctz@var{m}2} instruction pattern
6001 @item @samp{ctz@var{m}2}
6002 Store into operand 0 the number of trailing 0-bits in operand 1, starting
6003 at the least significant bit position.  If operand 1 is 0, the
6004 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
6005 the result is undefined or has a useful value.
6007 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
6008 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
6009 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
6010 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
6011 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
6012 operands must have mode @var{m}.
6014 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6016 @cindex @code{popcount@var{m}2} instruction pattern
6017 @item @samp{popcount@var{m}2}
6018 Store into operand 0 the number of 1-bits in operand 1.
6020 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
6021 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
6022 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
6023 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
6024 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
6025 operands must have mode @var{m}.
6027 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6029 @cindex @code{parity@var{m}2} instruction pattern
6030 @item @samp{parity@var{m}2}
6031 Store into operand 0 the parity of operand 1, i.e.@: the number of 1-bits
6032 in operand 1 modulo 2.
6034 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
6035 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
6036 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
6037 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
6038 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
6039 operands must have mode @var{m}.
6041 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6043 @cindex @code{one_cmpl@var{m}2} instruction pattern
6044 @item @samp{one_cmpl@var{m}2}
6045 Store the bitwise-complement of operand 1 into operand 0.
6047 @cindex @code{movmem@var{m}} instruction pattern
6048 @item @samp{movmem@var{m}}
6049 Block move instruction.  The destination and source blocks of memory
6050 are the first two operands, and both are @code{mem:BLK}s with an
6051 address in mode @code{Pmode}.
6053 The number of bytes to move is the third operand, in mode @var{m}.
6054 Usually, you specify @code{Pmode} for @var{m}.  However, if you can
6055 generate better code knowing the range of valid lengths is smaller than
6056 those representable in a full Pmode pointer, you should provide
6057 a pattern with a
6058 mode corresponding to the range of values you can handle efficiently
6059 (e.g., @code{QImode} for values in the range 0--127; note we avoid numbers
6060 that appear negative) and also a pattern with @code{Pmode}.
6062 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
6063 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
6064 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
6065 it may provide the value 4 for this operand.
6067 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
6068 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
6069 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
6070 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
6071 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
6073 Descriptions of multiple @code{movmem@var{m}} patterns can only be
6074 beneficial if the patterns for smaller modes have fewer restrictions
6075 on their first, second and fourth operands.  Note that the mode @var{m}
6076 in @code{movmem@var{m}} does not impose any restriction on the mode of
6077 individually moved data units in the block.
6079 These patterns need not give special consideration to the possibility
6080 that the source and destination strings might overlap.
6082 @cindex @code{movstr} instruction pattern
6083 @item @samp{movstr}
6084 String copy instruction, with @code{stpcpy} semantics.  Operand 0 is
6085 an output operand in mode @code{Pmode}.  The addresses of the
6086 destination and source strings are operands 1 and 2, and both are
6087 @code{mem:BLK}s with addresses in mode @code{Pmode}.  The execution of
6088 the expansion of this pattern should store in operand 0 the address in
6089 which the @code{NUL} terminator was stored in the destination string.
6091 This patern has also several optional operands that are same as in
6092 @code{setmem}.
6094 @cindex @code{setmem@var{m}} instruction pattern
6095 @item @samp{setmem@var{m}}
6096 Block set instruction.  The destination string is the first operand,
6097 given as a @code{mem:BLK} whose address is in mode @code{Pmode}.  The
6098 number of bytes to set is the second operand, in mode @var{m}.  The value to
6099 initialize the memory with is the third operand. Targets that only support the
6100 clearing of memory should reject any value that is not the constant 0.  See
6101 @samp{movmem@var{m}} for a discussion of the choice of mode.
6103 The fourth operand is the known alignment of the destination, in the form
6104 of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the compiler knows that the
6105 destination is word-aligned, it may provide the value 4 for this
6106 operand.
6108 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
6109 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
6110 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
6111 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
6112 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
6113 Operand 7 is the minimal size of the block and operand 8 is the
6114 maximal size of the block (NULL if it can not be represented as CONST_INT).
6115 Operand 9 is the probable maximal size (i.e. we can not rely on it for correctness,
6116 but it can be used for choosing proper code sequence for a given size).
6118 The use for multiple @code{setmem@var{m}} is as for @code{movmem@var{m}}.
6120 @cindex @code{cmpstrn@var{m}} instruction pattern
6121 @item @samp{cmpstrn@var{m}}
6122 String compare instruction, with five operands.  Operand 0 is the output;
6123 it has mode @var{m}.  The remaining four operands are like the operands
6124 of @samp{movmem@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
6125 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
6126 string.  The instruction is not allowed to prefetch more than one byte
6127 at a time since either string may end in the first byte and reading past
6128 that may access an invalid page or segment and cause a fault.  The
6129 comparison terminates early if the fetched bytes are different or if
6130 they are equal to zero.  The effect of the instruction is to store a
6131 value in operand 0 whose sign indicates the result of the comparison.
6133 @cindex @code{cmpstr@var{m}} instruction pattern
6134 @item @samp{cmpstr@var{m}}
6135 String compare instruction, without known maximum length.  Operand 0 is the
6136 output; it has mode @var{m}.  The second and third operand are the blocks of
6137 memory to be compared; both are @code{mem:BLK} with an address in mode
6138 @code{Pmode}.
6140 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
6141 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
6142 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
6143 it may provide the value 4 for this operand.
6145 The two memory blocks specified are compared byte by byte in lexicographic
6146 order starting at the beginning of each string.  The instruction is not allowed
6147 to prefetch more than one byte at a time since either string may end in the
6148 first byte and reading past that may access an invalid page or segment and
6149 cause a fault.  The comparison will terminate when the fetched bytes
6150 are different or if they are equal to zero.  The effect of the
6151 instruction is to store a value in operand 0 whose sign indicates the
6152 result of the comparison.
6154 @cindex @code{cmpmem@var{m}} instruction pattern
6155 @item @samp{cmpmem@var{m}}
6156 Block compare instruction, with five operands like the operands
6157 of @samp{cmpstr@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
6158 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
6159 block.  Unlike @samp{cmpstr@var{m}} the instruction can prefetch
6160 any bytes in the two memory blocks.  Also unlike @samp{cmpstr@var{m}}
6161 the comparison will not stop if both bytes are zero.  The effect of
6162 the instruction is to store a value in operand 0 whose sign indicates
6163 the result of the comparison.
6165 @cindex @code{strlen@var{m}} instruction pattern
6166 @item @samp{strlen@var{m}}
6167 Compute the length of a string, with three operands.
6168 Operand 0 is the result (of mode @var{m}), operand 1 is
6169 a @code{mem} referring to the first character of the string,
6170 operand 2 is the character to search for (normally zero),
6171 and operand 3 is a constant describing the known alignment
6172 of the beginning of the string.
6174 @cindex @code{float@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6175 @item @samp{float@var{m}@var{n}2}
6176 Convert signed integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m}) to
6177 floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
6178 @var{n}).
6180 @cindex @code{floatuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6181 @item @samp{floatuns@var{m}@var{n}2}
6182 Convert unsigned integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m})
6183 to floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
6184 @var{n}).
6186 @cindex @code{fix@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6187 @item @samp{fix@var{m}@var{n}2}
6188 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
6189 point mode @var{n} as a signed number and store in operand 0 (which
6190 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when
6191 the value of operand 1 is an integer.
6193 If the machine description defines this pattern, it also needs to
6194 define the @code{ftrunc} pattern.
6196 @cindex @code{fixuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6197 @item @samp{fixuns@var{m}@var{n}2}
6198 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
6199 point mode @var{n} as an unsigned number and store in operand 0 (which
6200 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when the
6201 value of operand 1 is an integer.
6203 @cindex @code{ftrunc@var{m}2} instruction pattern
6204 @item @samp{ftrunc@var{m}2}
6205 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to an
6206 integer value, still represented in floating point mode @var{m}, and
6207 store it in operand 0 (valid for floating point mode @var{m}).
6209 @cindex @code{fix_trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6210 @item @samp{fix_trunc@var{m}@var{n}2}
6211 Like @samp{fix@var{m}@var{n}2} but works for any floating point value
6212 of mode @var{m} by converting the value to an integer.
6214 @cindex @code{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6215 @item @samp{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2}
6216 Like @samp{fixuns@var{m}@var{n}2} but works for any floating point
6217 value of mode @var{m} by converting the value to an integer.
6219 @cindex @code{trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6220 @item @samp{trunc@var{m}@var{n}2}
6221 Truncate operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
6222 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
6223 point or both floating point.
6225 @cindex @code{extend@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6226 @item @samp{extend@var{m}@var{n}2}
6227 Sign-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
6228 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
6229 point or both floating point.
6231 @cindex @code{zero_extend@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6232 @item @samp{zero_extend@var{m}@var{n}2}
6233 Zero-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
6234 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
6235 point.
6237 @cindex @code{fract@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6238 @item @samp{fract@var{m}@var{n}2}
6239 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
6240 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
6241 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
6242 fixed-point to signed integer, floating-point to fixed-point,
6243 or fixed-point to floating-point.
6244 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
6246 @cindex @code{satfract@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6247 @item @samp{satfract@var{m}@var{n}2}
6248 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
6249 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
6250 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
6251 or floating-point to fixed-point.
6252 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
6253 results to the maximum or the minimum.
6255 @cindex @code{fractuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6256 @item @samp{fractuns@var{m}@var{n}2}
6257 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
6258 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
6259 could be unsigned integer to fixed-point, or
6260 fixed-point to unsigned integer.
6261 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
6263 @cindex @code{satfractuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6264 @item @samp{satfractuns@var{m}@var{n}2}
6265 Convert unsigned integer operand 1 of mode @var{m} to fixed-point mode
6266 @var{n} and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
6267 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
6268 results to the maximum or the minimum.
6270 @cindex @code{extv@var{m}} instruction pattern
6271 @item @samp{extv@var{m}}
6272 Extract a bit-field from register operand 1, sign-extend it, and store
6273 it in operand 0.  Operand 2 specifies the width of the field in bits
6274 and operand 3 the starting bit, which counts from the most significant
6275 bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN} is true and from the least significant bit
6276 otherwise.
6278 Operands 0 and 1 both have mode @var{m}.  Operands 2 and 3 have a
6279 target-specific mode.
6281 @cindex @code{extvmisalign@var{m}} instruction pattern
6282 @item @samp{extvmisalign@var{m}}
6283 Extract a bit-field from memory operand 1, sign extend it, and store
6284 it in operand 0.  Operand 2 specifies the width in bits and operand 3
6285 the starting bit.  The starting bit is always somewhere in the first byte of
6286 operand 1; it counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
6287 is true and from the least significant bit otherwise.
6289 Operand 0 has mode @var{m} while operand 1 has @code{BLK} mode.
6290 Operands 2 and 3 have a target-specific mode.
6292 The instruction must not read beyond the last byte of the bit-field.
6294 @cindex @code{extzv@var{m}} instruction pattern
6295 @item @samp{extzv@var{m}}
6296 Like @samp{extv@var{m}} except that the bit-field value is zero-extended.
6298 @cindex @code{extzvmisalign@var{m}} instruction pattern
6299 @item @samp{extzvmisalign@var{m}}
6300 Like @samp{extvmisalign@var{m}} except that the bit-field value is
6301 zero-extended.
6303 @cindex @code{insv@var{m}} instruction pattern
6304 @item @samp{insv@var{m}}
6305 Insert operand 3 into a bit-field of register operand 0.  Operand 1
6306 specifies the width of the field in bits and operand 2 the starting bit,
6307 which counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
6308 is true and from the least significant bit otherwise.
6310 Operands 0 and 3 both have mode @var{m}.  Operands 1 and 2 have a
6311 target-specific mode.
6313 @cindex @code{insvmisalign@var{m}} instruction pattern
6314 @item @samp{insvmisalign@var{m}}
6315 Insert operand 3 into a bit-field of memory operand 0.  Operand 1
6316 specifies the width of the field in bits and operand 2 the starting bit.
6317 The starting bit is always somewhere in the first byte of operand 0;
6318 it counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
6319 is true and from the least significant bit otherwise.
6321 Operand 3 has mode @var{m} while operand 0 has @code{BLK} mode.
6322 Operands 1 and 2 have a target-specific mode.
6324 The instruction must not read or write beyond the last byte of the bit-field.
6326 @cindex @code{extv} instruction pattern
6327 @item @samp{extv}
6328 Extract a bit-field from operand 1 (a register or memory operand), where
6329 operand 2 specifies the width in bits and operand 3 the starting bit,
6330 and store it in operand 0.  Operand 0 must have mode @code{word_mode}.
6331 Operand 1 may have mode @code{byte_mode} or @code{word_mode}; often
6332 @code{word_mode} is allowed only for registers.  Operands 2 and 3 must
6333 be valid for @code{word_mode}.
6335 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
6336 for operands 2 and 3 and the constant is never zero for operand 2.
6338 The bit-field value is sign-extended to a full word integer
6339 before it is stored in operand 0.
6341 This pattern is deprecated; please use @samp{extv@var{m}} and
6342 @code{extvmisalign@var{m}} instead.
6344 @cindex @code{extzv} instruction pattern
6345 @item @samp{extzv}
6346 Like @samp{extv} except that the bit-field value is zero-extended.
6348 This pattern is deprecated; please use @samp{extzv@var{m}} and
6349 @code{extzvmisalign@var{m}} instead.
6351 @cindex @code{insv} instruction pattern
6352 @item @samp{insv}
6353 Store operand 3 (which must be valid for @code{word_mode}) into a
6354 bit-field in operand 0, where operand 1 specifies the width in bits and
6355 operand 2 the starting bit.  Operand 0 may have mode @code{byte_mode} or
6356 @code{word_mode}; often @code{word_mode} is allowed only for registers.
6357 Operands 1 and 2 must be valid for @code{word_mode}.
6359 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
6360 for operands 1 and 2 and the constant is never zero for operand 1.
6362 This pattern is deprecated; please use @samp{insv@var{m}} and
6363 @code{insvmisalign@var{m}} instead.
6365 @cindex @code{mov@var{mode}cc} instruction pattern
6366 @item @samp{mov@var{mode}cc}
6367 Conditionally move operand 2 or operand 3 into operand 0 according to the
6368 comparison in operand 1.  If the comparison is true, operand 2 is moved
6369 into operand 0, otherwise operand 3 is moved.
6371 The mode of the operands being compared need not be the same as the operands
6372 being moved.  Some machines, sparc64 for example, have instructions that
6373 conditionally move an integer value based on the floating point condition
6374 codes and vice versa.
6376 If the machine does not have conditional move instructions, do not
6377 define these patterns.
6379 @cindex @code{add@var{mode}cc} instruction pattern
6380 @item @samp{add@var{mode}cc}
6381 Similar to @samp{mov@var{mode}cc} but for conditional addition.  Conditionally
6382 move operand 2 or (operands 2 + operand 3) into operand 0 according to the
6383 comparison in operand 1.  If the comparison is false, operand 2 is moved into
6384 operand 0, otherwise (operand 2 + operand 3) is moved.
6386 @cindex @code{cond_add@var{mode}} instruction pattern
6387 @cindex @code{cond_sub@var{mode}} instruction pattern
6388 @cindex @code{cond_mul@var{mode}} instruction pattern
6389 @cindex @code{cond_div@var{mode}} instruction pattern
6390 @cindex @code{cond_udiv@var{mode}} instruction pattern
6391 @cindex @code{cond_mod@var{mode}} instruction pattern
6392 @cindex @code{cond_umod@var{mode}} instruction pattern
6393 @cindex @code{cond_and@var{mode}} instruction pattern
6394 @cindex @code{cond_ior@var{mode}} instruction pattern
6395 @cindex @code{cond_xor@var{mode}} instruction pattern
6396 @cindex @code{cond_smin@var{mode}} instruction pattern
6397 @cindex @code{cond_smax@var{mode}} instruction pattern
6398 @cindex @code{cond_umin@var{mode}} instruction pattern
6399 @cindex @code{cond_umax@var{mode}} instruction pattern
6400 @item @samp{cond_add@var{mode}}
6401 @itemx @samp{cond_sub@var{mode}}
6402 @itemx @samp{cond_mul@var{mode}}
6403 @itemx @samp{cond_div@var{mode}}
6404 @itemx @samp{cond_udiv@var{mode}}
6405 @itemx @samp{cond_mod@var{mode}}
6406 @itemx @samp{cond_umod@var{mode}}
6407 @itemx @samp{cond_and@var{mode}}
6408 @itemx @samp{cond_ior@var{mode}}
6409 @itemx @samp{cond_xor@var{mode}}
6410 @itemx @samp{cond_smin@var{mode}}
6411 @itemx @samp{cond_smax@var{mode}}
6412 @itemx @samp{cond_umin@var{mode}}
6413 @itemx @samp{cond_umax@var{mode}}
6414 When operand 1 is true, perform an operation on operands 2 and 3 and
6415 store the result in operand 0, otherwise store operand 4 in operand 0.
6416 The operation works elementwise if the operands are vectors.
6418 The scalar case is equivalent to:
6420 @smallexample
6421 op0 = op1 ? op2 @var{op} op3 : op4;
6422 @end smallexample
6424 while the vector case is equivalent to:
6426 @smallexample
6427 for (i = 0; i < GET_MODE_NUNITS (@var{m}); i++)
6428   op0[i] = op1[i] ? op2[i] @var{op} op3[i] : op4[i];
6429 @end smallexample
6431 where, for example, @var{op} is @code{+} for @samp{cond_add@var{mode}}.
6433 When defined for floating-point modes, the contents of @samp{op3[i]}
6434 are not interpreted if @var{op1[i]} is false, just like they would not
6435 be in a normal C @samp{?:} condition.
6437 Operands 0, 2, 3 and 4 all have mode @var{m}.  Operand 1 is a scalar
6438 integer if @var{m} is scalar, otherwise it has the mode returned by
6439 @code{TARGET_VECTORIZE_GET_MASK_MODE}.
6441 @cindex @code{neg@var{mode}cc} instruction pattern
6442 @item @samp{neg@var{mode}cc}
6443 Similar to @samp{mov@var{mode}cc} but for conditional negation.  Conditionally
6444 move the negation of operand 2 or the unchanged operand 3 into operand 0
6445 according to the comparison in operand 1.  If the comparison is true, the negation
6446 of operand 2 is moved into operand 0, otherwise operand 3 is moved.
6448 @cindex @code{not@var{mode}cc} instruction pattern
6449 @item @samp{not@var{mode}cc}
6450 Similar to @samp{neg@var{mode}cc} but for conditional complement.
6451 Conditionally move the bitwise complement of operand 2 or the unchanged
6452 operand 3 into operand 0 according to the comparison in operand 1.
6453 If the comparison is true, the complement of operand 2 is moved into
6454 operand 0, otherwise operand 3 is moved.
6456 @cindex @code{cstore@var{mode}4} instruction pattern
6457 @item @samp{cstore@var{mode}4}
6458 Store zero or nonzero in operand 0 according to whether a comparison
6459 is true.  Operand 1 is a comparison operator.  Operand 2 and operand 3
6460 are the first and second operand of the comparison, respectively.
6461 You specify the mode that operand 0 must have when you write the
6462 @code{match_operand} expression.  The compiler automatically sees which
6463 mode you have used and supplies an operand of that mode.
6465 The value stored for a true condition must have 1 as its low bit, or
6466 else must be negative.  Otherwise the instruction is not suitable and
6467 you should omit it from the machine description.  You describe to the
6468 compiler exactly which value is stored by defining the macro
6469 @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}).  If a description cannot be
6470 found that can be used for all the possible comparison operators, you
6471 should pick one and use a @code{define_expand} to map all results
6472 onto the one you chose.
6474 These operations may @code{FAIL}, but should do so only in relatively
6475 uncommon cases; if they would @code{FAIL} for common cases involving
6476 integer comparisons, it is best to restrict the predicates to not
6477 allow these operands.  Likewise if a given comparison operator will
6478 always fail, independent of the operands (for floating-point modes, the
6479 @code{ordered_comparison_operator} predicate is often useful in this case).
6481 If this pattern is omitted, the compiler will generate a conditional
6482 branch---for example, it may copy a constant one to the target and branching
6483 around an assignment of zero to the target---or a libcall.  If the predicate
6484 for operand 1 only rejects some operators, it will also try reordering the
6485 operands and/or inverting the result value (e.g.@: by an exclusive OR).
6486 These possibilities could be cheaper or equivalent to the instructions
6487 used for the @samp{cstore@var{mode}4} pattern followed by those required
6488 to convert a positive result from @code{STORE_FLAG_VALUE} to 1; in this
6489 case, you can and should make operand 1's predicate reject some operators
6490 in the @samp{cstore@var{mode}4} pattern, or remove the pattern altogether
6491 from the machine description.
6493 @cindex @code{cbranch@var{mode}4} instruction pattern
6494 @item @samp{cbranch@var{mode}4}
6495 Conditional branch instruction combined with a compare instruction.
6496 Operand 0 is a comparison operator.  Operand 1 and operand 2 are the
6497 first and second operands of the comparison, respectively.  Operand 3
6498 is the @code{code_label} to jump to.
6500 @cindex @code{jump} instruction pattern
6501 @item @samp{jump}
6502 A jump inside a function; an unconditional branch.  Operand 0 is the
6503 @code{code_label} to jump to.  This pattern name is mandatory on all
6504 machines.
6506 @cindex @code{call} instruction pattern
6507 @item @samp{call}
6508 Subroutine call instruction returning no value.  Operand 0 is the
6509 function to call; operand 1 is the number of bytes of arguments pushed
6510 as a @code{const_int}; operand 2 is the number of registers used as
6511 operands.
6513 On most machines, operand 2 is not actually stored into the RTL
6514 pattern.  It is supplied for the sake of some RISC machines which need
6515 to put this information into the assembler code; they can put it in
6516 the RTL instead of operand 1.
6518 Operand 0 should be a @code{mem} RTX whose address is the address of the
6519 function.  Note, however, that this address can be a @code{symbol_ref}
6520 expression even if it would not be a legitimate memory address on the
6521 target machine.  If it is also not a valid argument for a call
6522 instruction, the pattern for this operation should be a
6523 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) that places the
6524 address into a register and uses that register in the call instruction.
6526 @cindex @code{call_value} instruction pattern
6527 @item @samp{call_value}
6528 Subroutine call instruction returning a value.  Operand 0 is the hard
6529 register in which the value is returned.  There are three more
6530 operands, the same as the three operands of the @samp{call}
6531 instruction (but with numbers increased by one).
6533 Subroutines that return @code{BLKmode} objects use the @samp{call}
6534 insn.
6536 @cindex @code{call_pop} instruction pattern
6537 @cindex @code{call_value_pop} instruction pattern
6538 @item @samp{call_pop}, @samp{call_value_pop}
6539 Similar to @samp{call} and @samp{call_value}, except used if defined and
6540 if @code{RETURN_POPS_ARGS} is nonzero.  They should emit a @code{parallel}
6541 that contains both the function call and a @code{set} to indicate the
6542 adjustment made to the frame pointer.
6544 For machines where @code{RETURN_POPS_ARGS} can be nonzero, the use of these
6545 patterns increases the number of functions for which the frame pointer
6546 can be eliminated, if desired.
6548 @cindex @code{untyped_call} instruction pattern
6549 @item @samp{untyped_call}
6550 Subroutine call instruction returning a value of any type.  Operand 0 is
6551 the function to call; operand 1 is a memory location where the result of
6552 calling the function is to be stored; operand 2 is a @code{parallel}
6553 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
6554 the saving of a function return value into the result block.
6556 This instruction pattern should be defined to support
6557 @code{__builtin_apply} on machines where special instructions are needed
6558 to call a subroutine with arbitrary arguments or to save the value
6559 returned.  This instruction pattern is required on machines that have
6560 multiple registers that can hold a return value
6561 (i.e.@: @code{FUNCTION_VALUE_REGNO_P} is true for more than one register).
6563 @cindex @code{return} instruction pattern
6564 @item @samp{return}
6565 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
6566 defined only if a single instruction can do all the work of returning
6567 from a function.
6569 Like the @samp{mov@var{m}} patterns, this pattern is also used after the
6570 RTL generation phase.  In this case it is to support machines where
6571 multiple instructions are usually needed to return from a function, but
6572 some class of functions only requires one instruction to implement a
6573 return.  Normally, the applicable functions are those which do not need
6574 to save any registers or allocate stack space.
6576 It is valid for this pattern to expand to an instruction using
6577 @code{simple_return} if no epilogue is required.
6579 @cindex @code{simple_return} instruction pattern
6580 @item @samp{simple_return}
6581 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
6582 defined only if a single instruction can do all the work of returning
6583 from a function on a path where no epilogue is required.  This pattern
6584 is very similar to the @code{return} instruction pattern, but it is emitted
6585 only by the shrink-wrapping optimization on paths where the function
6586 prologue has not been executed, and a function return should occur without
6587 any of the effects of the epilogue.  Additional uses may be introduced on
6588 paths where both the prologue and the epilogue have executed.
6590 @findex reload_completed
6591 @findex leaf_function_p
6592 For such machines, the condition specified in this pattern should only
6593 be true when @code{reload_completed} is nonzero and the function's
6594 epilogue would only be a single instruction.  For machines with register
6595 windows, the routine @code{leaf_function_p} may be used to determine if
6596 a register window push is required.
6598 Machines that have conditional return instructions should define patterns
6599 such as
6601 @smallexample
6602 (define_insn ""
6603   [(set (pc)
6604         (if_then_else (match_operator
6605                          0 "comparison_operator"
6606                          [(cc0) (const_int 0)])
6607                       (return)
6608                       (pc)))]
6609   "@var{condition}"
6610   "@dots{}")
6611 @end smallexample
6613 where @var{condition} would normally be the same condition specified on the
6614 named @samp{return} pattern.
6616 @cindex @code{untyped_return} instruction pattern
6617 @item @samp{untyped_return}
6618 Untyped subroutine return instruction.  This instruction pattern should
6619 be defined to support @code{__builtin_return} on machines where special
6620 instructions are needed to return a value of any type.
6622 Operand 0 is a memory location where the result of calling a function
6623 with @code{__builtin_apply} is stored; operand 1 is a @code{parallel}
6624 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
6625 the restoring of a function return value from the result block.
6627 @cindex @code{nop} instruction pattern
6628 @item @samp{nop}
6629 No-op instruction.  This instruction pattern name should always be defined
6630 to output a no-op in assembler code.  @code{(const_int 0)} will do as an
6631 RTL pattern.
6633 @cindex @code{indirect_jump} instruction pattern
6634 @item @samp{indirect_jump}
6635 An instruction to jump to an address which is operand zero.
6636 This pattern name is mandatory on all machines.
6638 @cindex @code{casesi} instruction pattern
6639 @item @samp{casesi}
6640 Instruction to jump through a dispatch table, including bounds checking.
6641 This instruction takes five operands:
6643 @enumerate
6644 @item
6645 The index to dispatch on, which has mode @code{SImode}.
6647 @item
6648 The lower bound for indices in the table, an integer constant.
6650 @item
6651 The total range of indices in the table---the largest index
6652 minus the smallest one (both inclusive).
6654 @item
6655 A label that precedes the table itself.
6657 @item
6658 A label to jump to if the index has a value outside the bounds.
6659 @end enumerate
6661 The table is an @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} inside of a
6662 @code{jump_table_data}.  The number of elements in the table is one plus the
6663 difference between the upper bound and the lower bound.
6665 @cindex @code{tablejump} instruction pattern
6666 @item @samp{tablejump}
6667 Instruction to jump to a variable address.  This is a low-level
6668 capability which can be used to implement a dispatch table when there
6669 is no @samp{casesi} pattern.
6671 This pattern requires two operands: the address or offset, and a label
6672 which should immediately precede the jump table.  If the macro
6673 @code{CASE_VECTOR_PC_RELATIVE} evaluates to a nonzero value then the first
6674 operand is an offset which counts from the address of the table; otherwise,
6675 it is an absolute address to jump to.  In either case, the first operand has
6676 mode @code{Pmode}.
6678 The @samp{tablejump} insn is always the last insn before the jump
6679 table it uses.  Its assembler code normally has no need to use the
6680 second operand, but you should incorporate it in the RTL pattern so
6681 that the jump optimizer will not delete the table as unreachable code.
6684 @cindex @code{decrement_and_branch_until_zero} instruction pattern
6685 @item @samp{decrement_and_branch_until_zero}
6686 Conditional branch instruction that decrements a register and
6687 jumps if the register is nonzero.  Operand 0 is the register to
6688 decrement and test; operand 1 is the label to jump to if the
6689 register is nonzero.  @xref{Looping Patterns}.
6691 This optional instruction pattern is only used by the combiner,
6692 typically for loops reversed by the loop optimizer when strength
6693 reduction is enabled.
6695 @cindex @code{doloop_end} instruction pattern
6696 @item @samp{doloop_end}
6697 Conditional branch instruction that decrements a register and
6698 jumps if the register is nonzero.  Operand 0 is the register to
6699 decrement and test; operand 1 is the label to jump to if the
6700 register is nonzero.
6701 @xref{Looping Patterns}.
6703 This optional instruction pattern should be defined for machines with
6704 low-overhead looping instructions as the loop optimizer will try to
6705 modify suitable loops to utilize it.  The target hook
6706 @code{TARGET_CAN_USE_DOLOOP_P} controls the conditions under which
6707 low-overhead loops can be used.
6709 @cindex @code{doloop_begin} instruction pattern
6710 @item @samp{doloop_begin}
6711 Companion instruction to @code{doloop_end} required for machines that
6712 need to perform some initialization, such as loading a special counter
6713 register.  Operand 1 is the associated @code{doloop_end} pattern and
6714 operand 0 is the register that it decrements.
6716 If initialization insns do not always need to be emitted, use a
6717 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) and make it fail.
6719 @cindex @code{canonicalize_funcptr_for_compare} instruction pattern
6720 @item @samp{canonicalize_funcptr_for_compare}
6721 Canonicalize the function pointer in operand 1 and store the result
6722 into operand 0.
6724 Operand 0 is always a @code{reg} and has mode @code{Pmode}; operand 1
6725 may be a @code{reg}, @code{mem}, @code{symbol_ref}, @code{const_int}, etc
6726 and also has mode @code{Pmode}.
6728 Canonicalization of a function pointer usually involves computing
6729 the address of the function which would be called if the function
6730 pointer were used in an indirect call.
6732 Only define this pattern if function pointers on the target machine
6733 can have different values but still call the same function when
6734 used in an indirect call.
6736 @cindex @code{save_stack_block} instruction pattern
6737 @cindex @code{save_stack_function} instruction pattern
6738 @cindex @code{save_stack_nonlocal} instruction pattern
6739 @cindex @code{restore_stack_block} instruction pattern
6740 @cindex @code{restore_stack_function} instruction pattern
6741 @cindex @code{restore_stack_nonlocal} instruction pattern
6742 @item @samp{save_stack_block}
6743 @itemx @samp{save_stack_function}
6744 @itemx @samp{save_stack_nonlocal}
6745 @itemx @samp{restore_stack_block}
6746 @itemx @samp{restore_stack_function}
6747 @itemx @samp{restore_stack_nonlocal}
6748 Most machines save and restore the stack pointer by copying it to or
6749 from an object of mode @code{Pmode}.  Do not define these patterns on
6750 such machines.
6752 Some machines require special handling for stack pointer saves and
6753 restores.  On those machines, define the patterns corresponding to the
6754 non-standard cases by using a @code{define_expand} (@pxref{Expander
6755 Definitions}) that produces the required insns.  The three types of
6756 saves and restores are:
6758 @enumerate
6759 @item
6760 @samp{save_stack_block} saves the stack pointer at the start of a block
6761 that allocates a variable-sized object, and @samp{restore_stack_block}
6762 restores the stack pointer when the block is exited.
6764 @item
6765 @samp{save_stack_function} and @samp{restore_stack_function} do a
6766 similar job for the outermost block of a function and are used when the
6767 function allocates variable-sized objects or calls @code{alloca}.  Only
6768 the epilogue uses the restored stack pointer, allowing a simpler save or
6769 restore sequence on some machines.
6771 @item
6772 @samp{save_stack_nonlocal} is used in functions that contain labels
6773 branched to by nested functions.  It saves the stack pointer in such a
6774 way that the inner function can use @samp{restore_stack_nonlocal} to
6775 restore the stack pointer.  The compiler generates code to restore the
6776 frame and argument pointer registers, but some machines require saving
6777 and restoring additional data such as register window information or
6778 stack backchains.  Place insns in these patterns to save and restore any
6779 such required data.
6780 @end enumerate
6782 When saving the stack pointer, operand 0 is the save area and operand 1
6783 is the stack pointer.  The mode used to allocate the save area defaults
6784 to @code{Pmode} but you can override that choice by defining the
6785 @code{STACK_SAVEAREA_MODE} macro (@pxref{Storage Layout}).  You must
6786 specify an integral mode, or @code{VOIDmode} if no save area is needed
6787 for a particular type of save (either because no save is needed or
6788 because a machine-specific save area can be used).  Operand 0 is the
6789 stack pointer and operand 1 is the save area for restore operations.  If
6790 @samp{save_stack_block} is defined, operand 0 must not be
6791 @code{VOIDmode} since these saves can be arbitrarily nested.
6793 A save area is a @code{mem} that is at a constant offset from
6794 @code{virtual_stack_vars_rtx} when the stack pointer is saved for use by
6795 nonlocal gotos and a @code{reg} in the other two cases.
6797 @cindex @code{allocate_stack} instruction pattern
6798 @item @samp{allocate_stack}
6799 Subtract (or add if @code{STACK_GROWS_DOWNWARD} is undefined) operand 1 from
6800 the stack pointer to create space for dynamically allocated data.
6802 Store the resultant pointer to this space into operand 0.  If you
6803 are allocating space from the main stack, do this by emitting a
6804 move insn to copy @code{virtual_stack_dynamic_rtx} to operand 0.
6805 If you are allocating the space elsewhere, generate code to copy the
6806 location of the space to operand 0.  In the latter case, you must
6807 ensure this space gets freed when the corresponding space on the main
6808 stack is free.
6810 Do not define this pattern if all that must be done is the subtraction.
6811 Some machines require other operations such as stack probes or
6812 maintaining the back chain.  Define this pattern to emit those
6813 operations in addition to updating the stack pointer.
6815 @cindex @code{check_stack} instruction pattern
6816 @item @samp{check_stack}
6817 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) cannot be done on your system by
6818 probing the stack, define this pattern to perform the needed check and signal
6819 an error if the stack has overflowed.  The single operand is the address in
6820 the stack farthest from the current stack pointer that you need to validate.
6821 Normally, on platforms where this pattern is needed, you would obtain the
6822 stack limit from a global or thread-specific variable or register.
6824 @cindex @code{probe_stack_address} instruction pattern
6825 @item @samp{probe_stack_address}
6826 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) can be done on your system by
6827 probing the stack but without the need to actually access it, define this
6828 pattern and signal an error if the stack has overflowed.  The single operand
6829 is the memory address in the stack that needs to be probed.
6831 @cindex @code{probe_stack} instruction pattern
6832 @item @samp{probe_stack}
6833 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) can be done on your system by
6834 probing the stack but doing it with a ``store zero'' instruction is not valid
6835 or optimal, define this pattern to do the probing differently and signal an
6836 error if the stack has overflowed.  The single operand is the memory reference
6837 in the stack that needs to be probed.
6839 @cindex @code{nonlocal_goto} instruction pattern
6840 @item @samp{nonlocal_goto}
6841 Emit code to generate a non-local goto, e.g., a jump from one function
6842 to a label in an outer function.  This pattern has four arguments,
6843 each representing a value to be used in the jump.  The first
6844 argument is to be loaded into the frame pointer, the second is
6845 the address to branch to (code to dispatch to the actual label),
6846 the third is the address of a location where the stack is saved,
6847 and the last is the address of the label, to be placed in the
6848 location for the incoming static chain.
6850 On most machines you need not define this pattern, since GCC will
6851 already generate the correct code, which is to load the frame pointer
6852 and static chain, restore the stack (using the
6853 @samp{restore_stack_nonlocal} pattern, if defined), and jump indirectly
6854 to the dispatcher.  You need only define this pattern if this code will
6855 not work on your machine.
6857 @cindex @code{nonlocal_goto_receiver} instruction pattern
6858 @item @samp{nonlocal_goto_receiver}
6859 This pattern, if defined, contains code needed at the target of a
6860 nonlocal goto after the code already generated by GCC@.  You will not
6861 normally need to define this pattern.  A typical reason why you might
6862 need this pattern is if some value, such as a pointer to a global table,
6863 must be restored when the frame pointer is restored.  Note that a nonlocal
6864 goto only occurs within a unit-of-translation, so a global table pointer
6865 that is shared by all functions of a given module need not be restored.
6866 There are no arguments.
6868 @cindex @code{exception_receiver} instruction pattern
6869 @item @samp{exception_receiver}
6870 This pattern, if defined, contains code needed at the site of an
6871 exception handler that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
6872 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
6873 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
6874 table, must be restored after control flow is branched to the handler of
6875 an exception.  There are no arguments.
6877 @cindex @code{builtin_setjmp_setup} instruction pattern
6878 @item @samp{builtin_setjmp_setup}
6879 This pattern, if defined, contains additional code needed to initialize
6880 the @code{jmp_buf}.  You will not normally need to define this pattern.
6881 A typical reason why you might need this pattern is if some value, such
6882 as a pointer to a global table, must be restored.  Though it is
6883 preferred that the pointer value be recalculated if possible (given the
6884 address of a label for instance).  The single argument is a pointer to
6885 the @code{jmp_buf}.  Note that the buffer is five words long and that
6886 the first three are normally used by the generic mechanism.
6888 @cindex @code{builtin_setjmp_receiver} instruction pattern
6889 @item @samp{builtin_setjmp_receiver}
6890 This pattern, if defined, contains code needed at the site of a
6891 built-in setjmp that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
6892 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
6893 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
6894 table, must be restored.  It takes one argument, which is the label
6895 to which builtin_longjmp transferred control; this pattern may be emitted
6896 at a small offset from that label.
6898 @cindex @code{builtin_longjmp} instruction pattern
6899 @item @samp{builtin_longjmp}
6900 This pattern, if defined, performs the entire action of the longjmp.
6901 You will not normally need to define this pattern unless you also define
6902 @code{builtin_setjmp_setup}.  The single argument is a pointer to the
6903 @code{jmp_buf}.
6905 @cindex @code{eh_return} instruction pattern
6906 @item @samp{eh_return}
6907 This pattern, if defined, affects the way @code{__builtin_eh_return},
6908 and thence the call frame exception handling library routines, are
6909 built.  It is intended to handle non-trivial actions needed along
6910 the abnormal return path.
6912 The address of the exception handler to which the function should return
6913 is passed as operand to this pattern.  It will normally need to copied by
6914 the pattern to some special register or memory location.
6915 If the pattern needs to determine the location of the target call
6916 frame in order to do so, it may use @code{EH_RETURN_STACKADJ_RTX},
6917 if defined; it will have already been assigned.
6919 If this pattern is not defined, the default action will be to simply
6920 copy the return address to @code{EH_RETURN_HANDLER_RTX}.  Either
6921 that macro or this pattern needs to be defined if call frame exception
6922 handling is to be used.
6924 @cindex @code{prologue} instruction pattern
6925 @anchor{prologue instruction pattern}
6926 @item @samp{prologue}
6927 This pattern, if defined, emits RTL for entry to a function.  The function
6928 entry is responsible for setting up the stack frame, initializing the frame
6929 pointer register, saving callee saved registers, etc.
6931 Using a prologue pattern is generally preferred over defining
6932 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_PROLOGUE} to emit assembly code for the prologue.
6934 The @code{prologue} pattern is particularly useful for targets which perform
6935 instruction scheduling.
6937 @cindex @code{window_save} instruction pattern
6938 @anchor{window_save instruction pattern}
6939 @item @samp{window_save}
6940 This pattern, if defined, emits RTL for a register window save.  It should
6941 be defined if the target machine has register windows but the window events
6942 are decoupled from calls to subroutines.  The canonical example is the SPARC
6943 architecture.
6945 @cindex @code{epilogue} instruction pattern
6946 @anchor{epilogue instruction pattern}
6947 @item @samp{epilogue}
6948 This pattern emits RTL for exit from a function.  The function
6949 exit is responsible for deallocating the stack frame, restoring callee saved
6950 registers and emitting the return instruction.
6952 Using an epilogue pattern is generally preferred over defining
6953 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_EPILOGUE} to emit assembly code for the epilogue.
6955 The @code{epilogue} pattern is particularly useful for targets which perform
6956 instruction scheduling or which have delay slots for their return instruction.
6958 @cindex @code{sibcall_epilogue} instruction pattern
6959 @item @samp{sibcall_epilogue}
6960 This pattern, if defined, emits RTL for exit from a function without the final
6961 branch back to the calling function.  This pattern will be emitted before any
6962 sibling call (aka tail call) sites.
6964 The @code{sibcall_epilogue} pattern must not clobber any arguments used for
6965 parameter passing or any stack slots for arguments passed to the current
6966 function.
6968 @cindex @code{trap} instruction pattern
6969 @item @samp{trap}
6970 This pattern, if defined, signals an error, typically by causing some
6971 kind of signal to be raised.
6973 @cindex @code{ctrap@var{MM}4} instruction pattern
6974 @item @samp{ctrap@var{MM}4}
6975 Conditional trap instruction.  Operand 0 is a piece of RTL which
6976 performs a comparison, and operands 1 and 2 are the arms of the
6977 comparison.  Operand 3 is the trap code, an integer.
6979 A typical @code{ctrap} pattern looks like
6981 @smallexample
6982 (define_insn "ctrapsi4"
6983   [(trap_if (match_operator 0 "trap_operator"
6984              [(match_operand 1 "register_operand")
6985               (match_operand 2 "immediate_operand")])
6986             (match_operand 3 "const_int_operand" "i"))]
6987   ""
6988   "@dots{}")
6989 @end smallexample
6991 @cindex @code{prefetch} instruction pattern
6992 @item @samp{prefetch}
6993 This pattern, if defined, emits code for a non-faulting data prefetch
6994 instruction.  Operand 0 is the address of the memory to prefetch.  Operand 1
6995 is a constant 1 if the prefetch is preparing for a write to the memory
6996 address, or a constant 0 otherwise.  Operand 2 is the expected degree of
6997 temporal locality of the data and is a value between 0 and 3, inclusive; 0
6998 means that the data has no temporal locality, so it need not be left in the
6999 cache after the access; 3 means that the data has a high degree of temporal
7000 locality and should be left in all levels of cache possible;  1 and 2 mean,
7001 respectively, a low or moderate degree of temporal locality.
7003 Targets that do not support write prefetches or locality hints can ignore
7004 the values of operands 1 and 2.
7006 @cindex @code{blockage} instruction pattern
7007 @item @samp{blockage}
7008 This pattern defines a pseudo insn that prevents the instruction
7009 scheduler and other passes from moving instructions and using register
7010 equivalences across the boundary defined by the blockage insn.
7011 This needs to be an UNSPEC_VOLATILE pattern or a volatile ASM.
7013 @cindex @code{memory_blockage} instruction pattern
7014 @item @samp{memory_blockage}
7015 This pattern, if defined, represents a compiler memory barrier, and will be
7016 placed at points across which RTL passes may not propagate memory accesses.
7017 This instruction needs to read and write volatile BLKmode memory.  It does
7018 not need to generate any machine instruction.  If this pattern is not defined,
7019 the compiler falls back to emitting an instruction corresponding
7020 to @code{asm volatile ("" ::: "memory")}.
7022 @cindex @code{memory_barrier} instruction pattern
7023 @item @samp{memory_barrier}
7024 If the target memory model is not fully synchronous, then this pattern
7025 should be defined to an instruction that orders both loads and stores
7026 before the instruction with respect to loads and stores after the instruction.
7027 This pattern has no operands.
7029 @cindex @code{sync_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
7030 @item @samp{sync_compare_and_swap@var{mode}}
7031 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
7032 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
7033 performed.  Operand 2 is the ``old'' value to be compared against the
7034 current contents of the memory location.  Operand 3 is the ``new'' value
7035 to store in the memory if the compare succeeds.  Operand 0 is the result
7036 of the operation; it should contain the contents of the memory
7037 before the operation.  If the compare succeeds, this should obviously be
7038 a copy of operand 2.
7040 This pattern must show that both operand 0 and operand 1 are modified.
7042 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
7043 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
7044 operation and all memory operations after the atomic operation occur
7045 after the atomic operation.
7047 For targets where the success or failure of the compare-and-swap
7048 operation is available via the status flags, it is possible to
7049 avoid a separate compare operation and issue the subsequent
7050 branch or store-flag operation immediately after the compare-and-swap.
7051 To this end, GCC will look for a @code{MODE_CC} set in the
7052 output of @code{sync_compare_and_swap@var{mode}}; if the machine
7053 description includes such a set, the target should also define special
7054 @code{cbranchcc4} and/or @code{cstorecc4} instructions.  GCC will then
7055 be able to take the destination of the @code{MODE_CC} set and pass it
7056 to the @code{cbranchcc4} or @code{cstorecc4} pattern as the first
7057 operand of the comparison (the second will be @code{(const_int 0)}).
7059 For targets where the operating system may provide support for this
7060 operation via library calls, the @code{sync_compare_and_swap_optab}
7061 may be initialized to a function with the same interface as the
7062 @code{__sync_val_compare_and_swap_@var{n}} built-in.  If the entire
7063 set of @var{__sync} builtins are supported via library calls, the
7064 target can initialize all of the optabs at once with
7065 @code{init_sync_libfuncs}.
7066 For the purposes of C++11 @code{std::atomic::is_lock_free}, it is
7067 assumed that these library calls do @emph{not} use any kind of
7068 interruptable locking.
7070 @cindex @code{sync_add@var{mode}} instruction pattern
7071 @cindex @code{sync_sub@var{mode}} instruction pattern
7072 @cindex @code{sync_ior@var{mode}} instruction pattern
7073 @cindex @code{sync_and@var{mode}} instruction pattern
7074 @cindex @code{sync_xor@var{mode}} instruction pattern
7075 @cindex @code{sync_nand@var{mode}} instruction pattern
7076 @item @samp{sync_add@var{mode}}, @samp{sync_sub@var{mode}}
7077 @itemx @samp{sync_ior@var{mode}}, @samp{sync_and@var{mode}}
7078 @itemx @samp{sync_xor@var{mode}}, @samp{sync_nand@var{mode}}
7079 These patterns emit code for an atomic operation on memory.
7080 Operand 0 is the memory on which the atomic operation is performed.
7081 Operand 1 is the second operand to the binary operator.
7083 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
7084 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
7085 operation and all memory operations after the atomic operation occur
7086 after the atomic operation.
7088 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
7089 from a compare-and-swap operation, if defined.
7091 @cindex @code{sync_old_add@var{mode}} instruction pattern
7092 @cindex @code{sync_old_sub@var{mode}} instruction pattern
7093 @cindex @code{sync_old_ior@var{mode}} instruction pattern
7094 @cindex @code{sync_old_and@var{mode}} instruction pattern
7095 @cindex @code{sync_old_xor@var{mode}} instruction pattern
7096 @cindex @code{sync_old_nand@var{mode}} instruction pattern
7097 @item @samp{sync_old_add@var{mode}}, @samp{sync_old_sub@var{mode}}
7098 @itemx @samp{sync_old_ior@var{mode}}, @samp{sync_old_and@var{mode}}
7099 @itemx @samp{sync_old_xor@var{mode}}, @samp{sync_old_nand@var{mode}}
7100 These patterns emit code for an atomic operation on memory,
7101 and return the value that the memory contained before the operation.
7102 Operand 0 is the result value, operand 1 is the memory on which the
7103 atomic operation is performed, and operand 2 is the second operand
7104 to the binary operator.
7106 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
7107 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
7108 operation and all memory operations after the atomic operation occur
7109 after the atomic operation.
7111 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
7112 from a compare-and-swap operation, if defined.
7114 @cindex @code{sync_new_add@var{mode}} instruction pattern
7115 @cindex @code{sync_new_sub@var{mode}} instruction pattern
7116 @cindex @code{sync_new_ior@var{mode}} instruction pattern
7117 @cindex @code{sync_new_and@var{mode}} instruction pattern
7118 @cindex @code{sync_new_xor@var{mode}} instruction pattern
7119 @cindex @code{sync_new_nand@var{mode}} instruction pattern
7120 @item @samp{sync_new_add@var{mode}}, @samp{sync_new_sub@var{mode}}
7121 @itemx @samp{sync_new_ior@var{mode}}, @samp{sync_new_and@var{mode}}
7122 @itemx @samp{sync_new_xor@var{mode}}, @samp{sync_new_nand@var{mode}}
7123 These patterns are like their @code{sync_old_@var{op}} counterparts,
7124 except that they return the value that exists in the memory location
7125 after the operation, rather than before the operation.
7127 @cindex @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}} instruction pattern
7128 @item @samp{sync_lock_test_and_set@var{mode}}
7129 This pattern takes two forms, based on the capabilities of the target.
7130 In either case, operand 0 is the result of the operand, operand 1 is
7131 the memory on which the atomic operation is performed, and operand 2
7132 is the value to set in the lock.
7134 In the ideal case, this operation is an atomic exchange operation, in
7135 which the previous value in memory operand is copied into the result
7136 operand, and the value operand is stored in the memory operand.
7138 For less capable targets, any value operand that is not the constant 1
7139 should be rejected with @code{FAIL}.  In this case the target may use
7140 an atomic test-and-set bit operation.  The result operand should contain
7141 1 if the bit was previously set and 0 if the bit was previously clear.
7142 The true contents of the memory operand are implementation defined.
7144 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
7145 pattern as a whole acts as an acquire barrier, that is all memory
7146 operations after the pattern do not occur until the lock is acquired.
7148 If this pattern is not defined, the operation will be constructed from
7149 a compare-and-swap operation, if defined.
7151 @cindex @code{sync_lock_release@var{mode}} instruction pattern
7152 @item @samp{sync_lock_release@var{mode}}
7153 This pattern, if defined, releases a lock set by
7154 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}.  Operand 0 is the memory
7155 that contains the lock; operand 1 is the value to store in the lock.
7157 If the target doesn't implement full semantics for
7158 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}, any value operand which is not
7159 the constant 0 should be rejected with @code{FAIL}, and the true contents
7160 of the memory operand are implementation defined.
7162 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
7163 pattern as a whole acts as a release barrier, that is the lock is
7164 released only after all previous memory operations have completed.
7166 If this pattern is not defined, then a @code{memory_barrier} pattern
7167 will be emitted, followed by a store of the value to the memory operand.
7169 @cindex @code{atomic_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
7170 @item @samp{atomic_compare_and_swap@var{mode}} 
7171 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
7172 operation with memory model semantics.  Operand 2 is the memory on which
7173 the atomic operation is performed.  Operand 0 is an output operand which
7174 is set to true or false based on whether the operation succeeded.  Operand
7175 1 is an output operand which is set to the contents of the memory before
7176 the operation was attempted.  Operand 3 is the value that is expected to
7177 be in memory.  Operand 4 is the value to put in memory if the expected
7178 value is found there.  Operand 5 is set to 1 if this compare and swap is to
7179 be treated as a weak operation.  Operand 6 is the memory model to be used
7180 if the operation is a success.  Operand 7 is the memory model to be used
7181 if the operation fails.
7183 If memory referred to in operand 2 contains the value in operand 3, then
7184 operand 4 is stored in memory pointed to by operand 2 and fencing based on
7185 the memory model in operand 6 is issued.  
7187 If memory referred to in operand 2 does not contain the value in operand 3,
7188 then fencing based on the memory model in operand 7 is issued.
7190 If a target does not support weak compare-and-swap operations, or the port
7191 elects not to implement weak operations, the argument in operand 5 can be
7192 ignored.  Note a strong implementation must be provided.
7194 If this pattern is not provided, the @code{__atomic_compare_exchange}
7195 built-in functions will utilize the legacy @code{sync_compare_and_swap}
7196 pattern with an @code{__ATOMIC_SEQ_CST} memory model.
7198 @cindex @code{atomic_load@var{mode}} instruction pattern
7199 @item @samp{atomic_load@var{mode}}
7200 This pattern implements an atomic load operation with memory model
7201 semantics.  Operand 1 is the memory address being loaded from.  Operand 0
7202 is the result of the load.  Operand 2 is the memory model to be used for
7203 the load operation.
7205 If not present, the @code{__atomic_load} built-in function will either
7206 resort to a normal load with memory barriers, or a compare-and-swap
7207 operation if a normal load would not be atomic.
7209 @cindex @code{atomic_store@var{mode}} instruction pattern
7210 @item @samp{atomic_store@var{mode}}
7211 This pattern implements an atomic store operation with memory model
7212 semantics.  Operand 0 is the memory address being stored to.  Operand 1
7213 is the value to be written.  Operand 2 is the memory model to be used for
7214 the operation.
7216 If not present, the @code{__atomic_store} built-in function will attempt to
7217 perform a normal store and surround it with any required memory fences.  If
7218 the store would not be atomic, then an @code{__atomic_exchange} is
7219 attempted with the result being ignored.
7221 @cindex @code{atomic_exchange@var{mode}} instruction pattern
7222 @item @samp{atomic_exchange@var{mode}}
7223 This pattern implements an atomic exchange operation with memory model
7224 semantics.  Operand 1 is the memory location the operation is performed on.
7225 Operand 0 is an output operand which is set to the original value contained
7226 in the memory pointed to by operand 1.  Operand 2 is the value to be
7227 stored.  Operand 3 is the memory model to be used.
7229 If this pattern is not present, the built-in function
7230 @code{__atomic_exchange} will attempt to preform the operation with a
7231 compare and swap loop.
7233 @cindex @code{atomic_add@var{mode}} instruction pattern
7234 @cindex @code{atomic_sub@var{mode}} instruction pattern
7235 @cindex @code{atomic_or@var{mode}} instruction pattern
7236 @cindex @code{atomic_and@var{mode}} instruction pattern
7237 @cindex @code{atomic_xor@var{mode}} instruction pattern
7238 @cindex @code{atomic_nand@var{mode}} instruction pattern
7239 @item @samp{atomic_add@var{mode}}, @samp{atomic_sub@var{mode}}
7240 @itemx @samp{atomic_or@var{mode}}, @samp{atomic_and@var{mode}}
7241 @itemx @samp{atomic_xor@var{mode}}, @samp{atomic_nand@var{mode}}
7242 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
7243 model semantics. Operand 0 is the memory on which the atomic operation is
7244 performed.  Operand 1 is the second operand to the binary operator.
7245 Operand 2 is the memory model to be used by the operation.
7247 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
7248 @code{sync} patterns, or equivalent patterns which return a result.  If
7249 none of these are available a compare-and-swap loop will be used.
7251 @cindex @code{atomic_fetch_add@var{mode}} instruction pattern
7252 @cindex @code{atomic_fetch_sub@var{mode}} instruction pattern
7253 @cindex @code{atomic_fetch_or@var{mode}} instruction pattern
7254 @cindex @code{atomic_fetch_and@var{mode}} instruction pattern
7255 @cindex @code{atomic_fetch_xor@var{mode}} instruction pattern
7256 @cindex @code{atomic_fetch_nand@var{mode}} instruction pattern
7257 @item @samp{atomic_fetch_add@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_sub@var{mode}}
7258 @itemx @samp{atomic_fetch_or@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_and@var{mode}}
7259 @itemx @samp{atomic_fetch_xor@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_nand@var{mode}}
7260 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
7261 model semantics, and return the original value. Operand 0 is an output 
7262 operand which contains the value of the memory location before the 
7263 operation was performed.  Operand 1 is the memory on which the atomic 
7264 operation is performed.  Operand 2 is the second operand to the binary
7265 operator.  Operand 3 is the memory model to be used by the operation.
7267 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
7268 @code{sync} patterns.  If none of these are available a compare-and-swap
7269 loop will be used.
7271 @cindex @code{atomic_add_fetch@var{mode}} instruction pattern
7272 @cindex @code{atomic_sub_fetch@var{mode}} instruction pattern
7273 @cindex @code{atomic_or_fetch@var{mode}} instruction pattern
7274 @cindex @code{atomic_and_fetch@var{mode}} instruction pattern
7275 @cindex @code{atomic_xor_fetch@var{mode}} instruction pattern
7276 @cindex @code{atomic_nand_fetch@var{mode}} instruction pattern
7277 @item @samp{atomic_add_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_sub_fetch@var{mode}}
7278 @itemx @samp{atomic_or_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_and_fetch@var{mode}}
7279 @itemx @samp{atomic_xor_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_nand_fetch@var{mode}}
7280 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
7281 model semantics and return the result after the operation is performed.
7282 Operand 0 is an output operand which contains the value after the
7283 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
7284 performed.  Operand 2 is the second operand to the binary operator.
7285 Operand 3 is the memory model to be used by the operation.
7287 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
7288 @code{sync} patterns, or equivalent patterns which return the result before
7289 the operation followed by the arithmetic operation required to produce the
7290 result.  If none of these are available a compare-and-swap loop will be
7291 used.
7293 @cindex @code{atomic_test_and_set} instruction pattern
7294 @item @samp{atomic_test_and_set}
7295 This pattern emits code for @code{__builtin_atomic_test_and_set}.
7296 Operand 0 is an output operand which is set to true if the previous
7297 previous contents of the byte was "set", and false otherwise.  Operand 1
7298 is the @code{QImode} memory to be modified.  Operand 2 is the memory
7299 model to be used.
7301 The specific value that defines "set" is implementation defined, and
7302 is normally based on what is performed by the native atomic test and set
7303 instruction.
7305 @cindex @code{atomic_bit_test_and_set@var{mode}} instruction pattern
7306 @cindex @code{atomic_bit_test_and_complement@var{mode}} instruction pattern
7307 @cindex @code{atomic_bit_test_and_reset@var{mode}} instruction pattern
7308 @item @samp{atomic_bit_test_and_set@var{mode}}
7309 @itemx @samp{atomic_bit_test_and_complement@var{mode}}
7310 @itemx @samp{atomic_bit_test_and_reset@var{mode}}
7311 These patterns emit code for an atomic bitwise operation on memory with memory
7312 model semantics, and return the original value of the specified bit.
7313 Operand 0 is an output operand which contains the value of the specified bit
7314 from the memory location before the operation was performed.  Operand 1 is the
7315 memory on which the atomic operation is performed.  Operand 2 is the bit within
7316 the operand, starting with least significant bit.  Operand 3 is the memory model
7317 to be used by the operation.  Operand 4 is a flag - it is @code{const1_rtx}
7318 if operand 0 should contain the original value of the specified bit in the
7319 least significant bit of the operand, and @code{const0_rtx} if the bit should
7320 be in its original position in the operand.
7321 @code{atomic_bit_test_and_set@var{mode}} atomically sets the specified bit after
7322 remembering its original value, @code{atomic_bit_test_and_complement@var{mode}}
7323 inverts the specified bit and @code{atomic_bit_test_and_reset@var{mode}} clears
7324 the specified bit.
7326 If these patterns are not defined, attempts will be made to use
7327 @code{atomic_fetch_or@var{mode}}, @code{atomic_fetch_xor@var{mode}} or
7328 @code{atomic_fetch_and@var{mode}} instruction patterns, or their @code{sync}
7329 counterparts.  If none of these are available a compare-and-swap
7330 loop will be used.
7332 @cindex @code{mem_thread_fence} instruction pattern
7333 @item @samp{mem_thread_fence}
7334 This pattern emits code required to implement a thread fence with
7335 memory model semantics.  Operand 0 is the memory model to be used.
7337 For the @code{__ATOMIC_RELAXED} model no instructions need to be issued
7338 and this expansion is not invoked.
7340 The compiler always emits a compiler memory barrier regardless of what
7341 expanding this pattern produced.
7343 If this pattern is not defined, the compiler falls back to expanding the
7344 @code{memory_barrier} pattern, then to emitting @code{__sync_synchronize}
7345 library call, and finally to just placing a compiler memory barrier.
7347 @cindex @code{get_thread_pointer@var{mode}} instruction pattern
7348 @cindex @code{set_thread_pointer@var{mode}} instruction pattern
7349 @item @samp{get_thread_pointer@var{mode}}
7350 @itemx @samp{set_thread_pointer@var{mode}}
7351 These patterns emit code that reads/sets the TLS thread pointer. Currently,
7352 these are only needed if the target needs to support the
7353 @code{__builtin_thread_pointer} and @code{__builtin_set_thread_pointer}
7354 builtins.
7356 The get/set patterns have a single output/input operand respectively,
7357 with @var{mode} intended to be @code{Pmode}.
7359 @cindex @code{stack_protect_set} instruction pattern
7360 @item @samp{stack_protect_set}
7361 This pattern, if defined, moves a @code{ptr_mode} value from the memory
7362 in operand 1 to the memory in operand 0 without leaving the value in
7363 a register afterward.  This is to avoid leaking the value some place
7364 that an attacker might use to rewrite the stack guard slot after
7365 having clobbered it.
7367 If this pattern is not defined, then a plain move pattern is generated.
7369 @cindex @code{stack_protect_test} instruction pattern
7370 @item @samp{stack_protect_test}
7371 This pattern, if defined, compares a @code{ptr_mode} value from the
7372 memory in operand 1 with the memory in operand 0 without leaving the
7373 value in a register afterward and branches to operand 2 if the values
7374 were equal.
7376 If this pattern is not defined, then a plain compare pattern and
7377 conditional branch pattern is used.
7379 @cindex @code{clear_cache} instruction pattern
7380 @item @samp{clear_cache}
7381 This pattern, if defined, flushes the instruction cache for a region of
7382 memory.  The region is bounded to by the Pmode pointers in operand 0
7383 inclusive and operand 1 exclusive.
7385 If this pattern is not defined, a call to the library function
7386 @code{__clear_cache} is used.
7388 @end table
7390 @end ifset
7391 @c Each of the following nodes are wrapped in separate
7392 @c "@ifset INTERNALS" to work around memory limits for the default
7393 @c configuration in older tetex distributions.  Known to not work:
7394 @c tetex-1.0.7, known to work: tetex-2.0.2.
7395 @ifset INTERNALS
7396 @node Pattern Ordering
7397 @section When the Order of Patterns Matters
7398 @cindex Pattern Ordering
7399 @cindex Ordering of Patterns
7401 Sometimes an insn can match more than one instruction pattern.  Then the
7402 pattern that appears first in the machine description is the one used.
7403 Therefore, more specific patterns (patterns that will match fewer things)
7404 and faster instructions (those that will produce better code when they
7405 do match) should usually go first in the description.
7407 In some cases the effect of ordering the patterns can be used to hide
7408 a pattern when it is not valid.  For example, the 68000 has an
7409 instruction for converting a fullword to floating point and another
7410 for converting a byte to floating point.  An instruction converting
7411 an integer to floating point could match either one.  We put the
7412 pattern to convert the fullword first to make sure that one will
7413 be used rather than the other.  (Otherwise a large integer might
7414 be generated as a single-byte immediate quantity, which would not work.)
7415 Instead of using this pattern ordering it would be possible to make the
7416 pattern for convert-a-byte smart enough to deal properly with any
7417 constant value.
7419 @end ifset
7420 @ifset INTERNALS
7421 @node Dependent Patterns
7422 @section Interdependence of Patterns
7423 @cindex Dependent Patterns
7424 @cindex Interdependence of Patterns
7426 In some cases machines support instructions identical except for the
7427 machine mode of one or more operands.  For example, there may be
7428 ``sign-extend halfword'' and ``sign-extend byte'' instructions whose
7429 patterns are
7431 @smallexample
7432 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
7433      (extend:SI (match_operand:HI 1 @dots{})))
7435 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
7436      (extend:SI (match_operand:QI 1 @dots{})))
7437 @end smallexample
7439 @noindent
7440 Constant integers do not specify a machine mode, so an instruction to
7441 extend a constant value could match either pattern.  The pattern it
7442 actually will match is the one that appears first in the file.  For correct
7443 results, this must be the one for the widest possible mode (@code{HImode},
7444 here).  If the pattern matches the @code{QImode} instruction, the results
7445 will be incorrect if the constant value does not actually fit that mode.
7447 Such instructions to extend constants are rarely generated because they are
7448 optimized away, but they do occasionally happen in nonoptimized
7449 compilations.
7451 If a constraint in a pattern allows a constant, the reload pass may
7452 replace a register with a constant permitted by the constraint in some
7453 cases.  Similarly for memory references.  Because of this substitution,
7454 you should not provide separate patterns for increment and decrement
7455 instructions.  Instead, they should be generated from the same pattern
7456 that supports register-register add insns by examining the operands and
7457 generating the appropriate machine instruction.
7459 @end ifset
7460 @ifset INTERNALS
7461 @node Jump Patterns
7462 @section Defining Jump Instruction Patterns
7463 @cindex jump instruction patterns
7464 @cindex defining jump instruction patterns
7466 GCC does not assume anything about how the machine realizes jumps.
7467 The machine description should define a single pattern, usually
7468 a @code{define_expand}, which expands to all the required insns.
7470 Usually, this would be a comparison insn to set the condition code
7471 and a separate branch insn testing the condition code and branching
7472 or not according to its value.  For many machines, however,
7473 separating compares and branches is limiting, which is why the
7474 more flexible approach with one @code{define_expand} is used in GCC.
7475 The machine description becomes clearer for architectures that
7476 have compare-and-branch instructions but no condition code.  It also
7477 works better when different sets of comparison operators are supported
7478 by different kinds of conditional branches (e.g. integer vs. floating-point),
7479 or by conditional branches with respect to conditional stores.
7481 Two separate insns are always used if the machine description represents
7482 a condition code register using the legacy RTL expression @code{(cc0)},
7483 and on most machines that use a separate condition code register
7484 (@pxref{Condition Code}).  For machines that use @code{(cc0)}, in
7485 fact, the set and use of the condition code must be separate and
7486 adjacent@footnote{@code{note} insns can separate them, though.}, thus
7487 allowing flags in @code{cc_status} to be used (@pxref{Condition Code}) and
7488 so that the comparison and branch insns could be located from each other
7489 by using the functions @code{prev_cc0_setter} and @code{next_cc0_user}.
7491 Even in this case having a single entry point for conditional branches
7492 is advantageous, because it handles equally well the case where a single
7493 comparison instruction records the results of both signed and unsigned
7494 comparison of the given operands (with the branch insns coming in distinct
7495 signed and unsigned flavors) as in the x86 or SPARC, and the case where
7496 there are distinct signed and unsigned compare instructions and only
7497 one set of conditional branch instructions as in the PowerPC.
7499 @end ifset
7500 @ifset INTERNALS
7501 @node Looping Patterns
7502 @section Defining Looping Instruction Patterns
7503 @cindex looping instruction patterns
7504 @cindex defining looping instruction patterns
7506 Some machines have special jump instructions that can be utilized to
7507 make loops more efficient.  A common example is the 68000 @samp{dbra}
7508 instruction which performs a decrement of a register and a branch if the
7509 result was greater than zero.  Other machines, in particular digital
7510 signal processors (DSPs), have special block repeat instructions to
7511 provide low-overhead loop support.  For example, the TI TMS320C3x/C4x
7512 DSPs have a block repeat instruction that loads special registers to
7513 mark the top and end of a loop and to count the number of loop
7514 iterations.  This avoids the need for fetching and executing a
7515 @samp{dbra}-like instruction and avoids pipeline stalls associated with
7516 the jump.
7518 GCC has three special named patterns to support low overhead looping.
7519 They are @samp{decrement_and_branch_until_zero}, @samp{doloop_begin},
7520 and @samp{doloop_end}.  The first pattern,
7521 @samp{decrement_and_branch_until_zero}, is not emitted during RTL
7522 generation but may be emitted during the instruction combination phase.
7523 This requires the assistance of the loop optimizer, using information
7524 collected during strength reduction, to reverse a loop to count down to
7525 zero.  Some targets also require the loop optimizer to add a
7526 @code{REG_NONNEG} note to indicate that the iteration count is always
7527 positive.  This is needed if the target performs a signed loop
7528 termination test.  For example, the 68000 uses a pattern similar to the
7529 following for its @code{dbra} instruction:
7531 @smallexample
7532 @group
7533 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
7534   [(set (pc)
7535         (if_then_else
7536           (ge (plus:SI (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
7537                        (const_int -1))
7538               (const_int 0))
7539           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
7540           (pc)))
7541    (set (match_dup 0)
7542         (plus:SI (match_dup 0)
7543                  (const_int -1)))]
7544   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
7545   "@dots{}")
7546 @end group
7547 @end smallexample
7549 Note that since the insn is both a jump insn and has an output, it must
7550 deal with its own reloads, hence the `m' constraints.  Also note that
7551 since this insn is generated by the instruction combination phase
7552 combining two sequential insns together into an implicit parallel insn,
7553 the iteration counter needs to be biased by the same amount as the
7554 decrement operation, in this case @minus{}1.  Note that the following similar
7555 pattern will not be matched by the combiner.
7557 @smallexample
7558 @group
7559 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
7560   [(set (pc)
7561         (if_then_else
7562           (ge (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
7563               (const_int 1))
7564           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
7565           (pc)))
7566    (set (match_dup 0)
7567         (plus:SI (match_dup 0)
7568                  (const_int -1)))]
7569   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
7570   "@dots{}")
7571 @end group
7572 @end smallexample
7574 The other two special looping patterns, @samp{doloop_begin} and
7575 @samp{doloop_end}, are emitted by the loop optimizer for certain
7576 well-behaved loops with a finite number of loop iterations using
7577 information collected during strength reduction.
7579 The @samp{doloop_end} pattern describes the actual looping instruction
7580 (or the implicit looping operation) and the @samp{doloop_begin} pattern
7581 is an optional companion pattern that can be used for initialization
7582 needed for some low-overhead looping instructions.
7584 Note that some machines require the actual looping instruction to be
7585 emitted at the top of the loop (e.g., the TMS320C3x/C4x DSPs).  Emitting
7586 the true RTL for a looping instruction at the top of the loop can cause
7587 problems with flow analysis.  So instead, a dummy @code{doloop} insn is
7588 emitted at the end of the loop.  The machine dependent reorg pass checks
7589 for the presence of this @code{doloop} insn and then searches back to
7590 the top of the loop, where it inserts the true looping insn (provided
7591 there are no instructions in the loop which would cause problems).  Any
7592 additional labels can be emitted at this point.  In addition, if the
7593 desired special iteration counter register was not allocated, this
7594 machine dependent reorg pass could emit a traditional compare and jump
7595 instruction pair.
7597 The essential difference between the
7598 @samp{decrement_and_branch_until_zero} and the @samp{doloop_end}
7599 patterns is that the loop optimizer allocates an additional pseudo
7600 register for the latter as an iteration counter.  This pseudo register
7601 cannot be used within the loop (i.e., general induction variables cannot
7602 be derived from it), however, in many cases the loop induction variable
7603 may become redundant and removed by the flow pass.
7606 @end ifset
7607 @ifset INTERNALS
7608 @node Insn Canonicalizations
7609 @section Canonicalization of Instructions
7610 @cindex canonicalization of instructions
7611 @cindex insn canonicalization
7613 There are often cases where multiple RTL expressions could represent an
7614 operation performed by a single machine instruction.  This situation is
7615 most commonly encountered with logical, branch, and multiply-accumulate
7616 instructions.  In such cases, the compiler attempts to convert these
7617 multiple RTL expressions into a single canonical form to reduce the
7618 number of insn patterns required.
7620 In addition to algebraic simplifications, following canonicalizations
7621 are performed:
7623 @itemize @bullet
7624 @item
7625 For commutative and comparison operators, a constant is always made the
7626 second operand.  If a machine only supports a constant as the second
7627 operand, only patterns that match a constant in the second operand need
7628 be supplied.
7630 @item
7631 For associative operators, a sequence of operators will always chain
7632 to the left; for instance, only the left operand of an integer @code{plus}
7633 can itself be a @code{plus}.  @code{and}, @code{ior}, @code{xor},
7634 @code{plus}, @code{mult}, @code{smin}, @code{smax}, @code{umin}, and
7635 @code{umax} are associative when applied to integers, and sometimes to
7636 floating-point.
7638 @item
7639 @cindex @code{neg}, canonicalization of
7640 @cindex @code{not}, canonicalization of
7641 @cindex @code{mult}, canonicalization of
7642 @cindex @code{plus}, canonicalization of
7643 @cindex @code{minus}, canonicalization of
7644 For these operators, if only one operand is a @code{neg}, @code{not},
7645 @code{mult}, @code{plus}, or @code{minus} expression, it will be the
7646 first operand.
7648 @item
7649 In combinations of @code{neg}, @code{mult}, @code{plus}, and
7650 @code{minus}, the @code{neg} operations (if any) will be moved inside
7651 the operations as far as possible.  For instance,
7652 @code{(neg (mult A B))} is canonicalized as @code{(mult (neg A) B)}, but
7653 @code{(plus (mult (neg B) C) A)} is canonicalized as
7654 @code{(minus A (mult B C))}.
7656 @cindex @code{compare}, canonicalization of
7657 @item
7658 For the @code{compare} operator, a constant is always the second operand
7659 if the first argument is a condition code register or @code{(cc0)}.
7661 @item
7662 For instructions that inherently set a condition code register, the
7663 @code{compare} operator is always written as the first RTL expression of
7664 the @code{parallel} instruction pattern.  For example,
7666 @smallexample
7667 (define_insn ""
7668   [(set (reg:CCZ FLAGS_REG)
7669         (compare:CCZ
7670           (plus:SI
7671             (match_operand:SI 1 "register_operand" "%r")
7672             (match_operand:SI 2 "register_operand" "r"))
7673           (const_int 0)))
7674    (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
7675         (plus:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))]
7676   ""
7677   "addl %0, %1, %2")
7678 @end smallexample
7680 @item
7681 An operand of @code{neg}, @code{not}, @code{mult}, @code{plus}, or
7682 @code{minus} is made the first operand under the same conditions as
7683 above.
7685 @item
7686 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{b})} is converted to
7687 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{a})}. Likewise with @code{geu} instead
7688 of @code{ltu}.
7690 @item
7691 @code{(minus @var{x} (const_int @var{n}))} is converted to
7692 @code{(plus @var{x} (const_int @var{-n}))}.
7694 @item
7695 Within address computations (i.e., inside @code{mem}), a left shift is
7696 converted into the appropriate multiplication by a power of two.
7698 @cindex @code{ior}, canonicalization of
7699 @cindex @code{and}, canonicalization of
7700 @cindex De Morgan's law
7701 @item
7702 De Morgan's Law is used to move bitwise negation inside a bitwise
7703 logical-and or logical-or operation.  If this results in only one
7704 operand being a @code{not} expression, it will be the first one.
7706 A machine that has an instruction that performs a bitwise logical-and of one
7707 operand with the bitwise negation of the other should specify the pattern
7708 for that instruction as
7710 @smallexample
7711 (define_insn ""
7712   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
7713         (and:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
7714                      (match_operand:@var{m} 2 @dots{})))]
7715   "@dots{}"
7716   "@dots{}")
7717 @end smallexample
7719 @noindent
7720 Similarly, a pattern for a ``NAND'' instruction should be written
7722 @smallexample
7723 (define_insn ""
7724   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
7725         (ior:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
7726                      (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 2 @dots{}))))]
7727   "@dots{}"
7728   "@dots{}")
7729 @end smallexample
7731 In both cases, it is not necessary to include patterns for the many
7732 logically equivalent RTL expressions.
7734 @cindex @code{xor}, canonicalization of
7735 @item
7736 The only possible RTL expressions involving both bitwise exclusive-or
7737 and bitwise negation are @code{(xor:@var{m} @var{x} @var{y})}
7738 and @code{(not:@var{m} (xor:@var{m} @var{x} @var{y}))}.
7740 @item
7741 The sum of three items, one of which is a constant, will only appear in
7742 the form
7744 @smallexample
7745 (plus:@var{m} (plus:@var{m} @var{x} @var{y}) @var{constant})
7746 @end smallexample
7748 @cindex @code{zero_extract}, canonicalization of
7749 @cindex @code{sign_extract}, canonicalization of
7750 @item
7751 Equality comparisons of a group of bits (usually a single bit) with zero
7752 will be written using @code{zero_extract} rather than the equivalent
7753 @code{and} or @code{sign_extract} operations.
7755 @cindex @code{mult}, canonicalization of
7756 @item
7757 @code{(sign_extend:@var{m1} (mult:@var{m2} (sign_extend:@var{m2} @var{x})
7758 (sign_extend:@var{m2} @var{y})))} is converted to @code{(mult:@var{m1}
7759 (sign_extend:@var{m1} @var{x}) (sign_extend:@var{m1} @var{y}))}, and likewise
7760 for @code{zero_extend}.
7762 @item
7763 @code{(sign_extend:@var{m1} (mult:@var{m2} (ashiftrt:@var{m2}
7764 @var{x} @var{s}) (sign_extend:@var{m2} @var{y})))} is converted
7765 to @code{(mult:@var{m1} (sign_extend:@var{m1} (ashiftrt:@var{m2}
7766 @var{x} @var{s})) (sign_extend:@var{m1} @var{y}))}, and likewise for
7767 patterns using @code{zero_extend} and @code{lshiftrt}.  If the second
7768 operand of @code{mult} is also a shift, then that is extended also.
7769 This transformation is only applied when it can be proven that the
7770 original operation had sufficient precision to prevent overflow.
7772 @end itemize
7774 Further canonicalization rules are defined in the function
7775 @code{commutative_operand_precedence} in @file{gcc/rtlanal.c}.
7777 @end ifset
7778 @ifset INTERNALS
7779 @node Expander Definitions
7780 @section Defining RTL Sequences for Code Generation
7781 @cindex expander definitions
7782 @cindex code generation RTL sequences
7783 @cindex defining RTL sequences for code generation
7785 On some target machines, some standard pattern names for RTL generation
7786 cannot be handled with single insn, but a sequence of RTL insns can
7787 represent them.  For these target machines, you can write a
7788 @code{define_expand} to specify how to generate the sequence of RTL@.
7790 @findex define_expand
7791 A @code{define_expand} is an RTL expression that looks almost like a
7792 @code{define_insn}; but, unlike the latter, a @code{define_expand} is used
7793 only for RTL generation and it can produce more than one RTL insn.
7795 A @code{define_expand} RTX has four operands:
7797 @itemize @bullet
7798 @item
7799 The name.  Each @code{define_expand} must have a name, since the only
7800 use for it is to refer to it by name.
7802 @item
7803 The RTL template.  This is a vector of RTL expressions representing
7804 a sequence of separate instructions.  Unlike @code{define_insn}, there
7805 is no implicit surrounding @code{PARALLEL}.
7807 @item
7808 The condition, a string containing a C expression.  This expression is
7809 used to express how the availability of this pattern depends on
7810 subclasses of target machine, selected by command-line options when GCC
7811 is run.  This is just like the condition of a @code{define_insn} that
7812 has a standard name.  Therefore, the condition (if present) may not
7813 depend on the data in the insn being matched, but only the
7814 target-machine-type flags.  The compiler needs to test these conditions
7815 during initialization in order to learn exactly which named instructions
7816 are available in a particular run.
7818 @item
7819 The preparation statements, a string containing zero or more C
7820 statements which are to be executed before RTL code is generated from
7821 the RTL template.
7823 Usually these statements prepare temporary registers for use as
7824 internal operands in the RTL template, but they can also generate RTL
7825 insns directly by calling routines such as @code{emit_insn}, etc.
7826 Any such insns precede the ones that come from the RTL template.
7828 @item
7829 Optionally, a vector containing the values of attributes. @xref{Insn
7830 Attributes}.
7831 @end itemize
7833 Every RTL insn emitted by a @code{define_expand} must match some
7834 @code{define_insn} in the machine description.  Otherwise, the compiler
7835 will crash when trying to generate code for the insn or trying to optimize
7838 The RTL template, in addition to controlling generation of RTL insns,
7839 also describes the operands that need to be specified when this pattern
7840 is used.  In particular, it gives a predicate for each operand.
7842 A true operand, which needs to be specified in order to generate RTL from
7843 the pattern, should be described with a @code{match_operand} in its first
7844 occurrence in the RTL template.  This enters information on the operand's
7845 predicate into the tables that record such things.  GCC uses the
7846 information to preload the operand into a register if that is required for
7847 valid RTL code.  If the operand is referred to more than once, subsequent
7848 references should use @code{match_dup}.
7850 The RTL template may also refer to internal ``operands'' which are
7851 temporary registers or labels used only within the sequence made by the
7852 @code{define_expand}.  Internal operands are substituted into the RTL
7853 template with @code{match_dup}, never with @code{match_operand}.  The
7854 values of the internal operands are not passed in as arguments by the
7855 compiler when it requests use of this pattern.  Instead, they are computed
7856 within the pattern, in the preparation statements.  These statements
7857 compute the values and store them into the appropriate elements of
7858 @code{operands} so that @code{match_dup} can find them.
7860 There are two special macros defined for use in the preparation statements:
7861 @code{DONE} and @code{FAIL}.  Use them with a following semicolon,
7862 as a statement.
7864 @table @code
7866 @findex DONE
7867 @item DONE
7868 Use the @code{DONE} macro to end RTL generation for the pattern.  The
7869 only RTL insns resulting from the pattern on this occasion will be
7870 those already emitted by explicit calls to @code{emit_insn} within the
7871 preparation statements; the RTL template will not be generated.
7873 @findex FAIL
7874 @item FAIL
7875 Make the pattern fail on this occasion.  When a pattern fails, it means
7876 that the pattern was not truly available.  The calling routines in the
7877 compiler will try other strategies for code generation using other patterns.
7879 Failure is currently supported only for binary (addition, multiplication,
7880 shifting, etc.) and bit-field (@code{extv}, @code{extzv}, and @code{insv})
7881 operations.
7882 @end table
7884 If the preparation falls through (invokes neither @code{DONE} nor
7885 @code{FAIL}), then the @code{define_expand} acts like a
7886 @code{define_insn} in that the RTL template is used to generate the
7887 insn.
7889 The RTL template is not used for matching, only for generating the
7890 initial insn list.  If the preparation statement always invokes
7891 @code{DONE} or @code{FAIL}, the RTL template may be reduced to a simple
7892 list of operands, such as this example:
7894 @smallexample
7895 @group
7896 (define_expand "addsi3"
7897   [(match_operand:SI 0 "register_operand" "")
7898    (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
7899    (match_operand:SI 2 "register_operand" "")]
7900 @end group
7901 @group
7902   ""
7903   "
7905   handle_add (operands[0], operands[1], operands[2]);
7906   DONE;
7907 @}")
7908 @end group
7909 @end smallexample
7911 Here is an example, the definition of left-shift for the SPUR chip:
7913 @smallexample
7914 @group
7915 (define_expand "ashlsi3"
7916   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
7917         (ashift:SI
7918 @end group
7919 @group
7920           (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
7921           (match_operand:SI 2 "nonmemory_operand" "")))]
7922   ""
7923   "
7924 @end group
7925 @end smallexample
7927 @smallexample
7928 @group
7930   if (GET_CODE (operands[2]) != CONST_INT
7931       || (unsigned) INTVAL (operands[2]) > 3)
7932     FAIL;
7933 @}")
7934 @end group
7935 @end smallexample
7937 @noindent
7938 This example uses @code{define_expand} so that it can generate an RTL insn
7939 for shifting when the shift-count is in the supported range of 0 to 3 but
7940 fail in other cases where machine insns aren't available.  When it fails,
7941 the compiler tries another strategy using different patterns (such as, a
7942 library call).
7944 If the compiler were able to handle nontrivial condition-strings in
7945 patterns with names, then it would be possible to use a
7946 @code{define_insn} in that case.  Here is another case (zero-extension
7947 on the 68000) which makes more use of the power of @code{define_expand}:
7949 @smallexample
7950 (define_expand "zero_extendhisi2"
7951   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "")
7952         (const_int 0))
7953    (set (strict_low_part
7954           (subreg:HI
7955             (match_dup 0)
7956             0))
7957         (match_operand:HI 1 "general_operand" ""))]
7958   ""
7959   "operands[1] = make_safe_from (operands[1], operands[0]);")
7960 @end smallexample
7962 @noindent
7963 @findex make_safe_from
7964 Here two RTL insns are generated, one to clear the entire output operand
7965 and the other to copy the input operand into its low half.  This sequence
7966 is incorrect if the input operand refers to [the old value of] the output
7967 operand, so the preparation statement makes sure this isn't so.  The
7968 function @code{make_safe_from} copies the @code{operands[1]} into a
7969 temporary register if it refers to @code{operands[0]}.  It does this
7970 by emitting another RTL insn.
7972 Finally, a third example shows the use of an internal operand.
7973 Zero-extension on the SPUR chip is done by @code{and}-ing the result
7974 against a halfword mask.  But this mask cannot be represented by a
7975 @code{const_int} because the constant value is too large to be legitimate
7976 on this machine.  So it must be copied into a register with
7977 @code{force_reg} and then the register used in the @code{and}.
7979 @smallexample
7980 (define_expand "zero_extendhisi2"
7981   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
7982         (and:SI (subreg:SI
7983                   (match_operand:HI 1 "register_operand" "")
7984                   0)
7985                 (match_dup 2)))]
7986   ""
7987   "operands[2]
7988      = force_reg (SImode, GEN_INT (65535)); ")
7989 @end smallexample
7991 @emph{Note:} If the @code{define_expand} is used to serve a
7992 standard binary or unary arithmetic operation or a bit-field operation,
7993 then the last insn it generates must not be a @code{code_label},
7994 @code{barrier} or @code{note}.  It must be an @code{insn},
7995 @code{jump_insn} or @code{call_insn}.  If you don't need a real insn
7996 at the end, emit an insn to copy the result of the operation into
7997 itself.  Such an insn will generate no code, but it can avoid problems
7998 in the compiler.
8000 @end ifset
8001 @ifset INTERNALS
8002 @node Insn Splitting
8003 @section Defining How to Split Instructions
8004 @cindex insn splitting
8005 @cindex instruction splitting
8006 @cindex splitting instructions
8008 There are two cases where you should specify how to split a pattern
8009 into multiple insns.  On machines that have instructions requiring
8010 delay slots (@pxref{Delay Slots}) or that have instructions whose
8011 output is not available for multiple cycles (@pxref{Processor pipeline
8012 description}), the compiler phases that optimize these cases need to
8013 be able to move insns into one-instruction delay slots.  However, some
8014 insns may generate more than one machine instruction.  These insns
8015 cannot be placed into a delay slot.
8017 Often you can rewrite the single insn as a list of individual insns,
8018 each corresponding to one machine instruction.  The disadvantage of
8019 doing so is that it will cause the compilation to be slower and require
8020 more space.  If the resulting insns are too complex, it may also
8021 suppress some optimizations.  The compiler splits the insn if there is a
8022 reason to believe that it might improve instruction or delay slot
8023 scheduling.
8025 The insn combiner phase also splits putative insns.  If three insns are
8026 merged into one insn with a complex expression that cannot be matched by
8027 some @code{define_insn} pattern, the combiner phase attempts to split
8028 the complex pattern into two insns that are recognized.  Usually it can
8029 break the complex pattern into two patterns by splitting out some
8030 subexpression.  However, in some other cases, such as performing an
8031 addition of a large constant in two insns on a RISC machine, the way to
8032 split the addition into two insns is machine-dependent.
8034 @findex define_split
8035 The @code{define_split} definition tells the compiler how to split a
8036 complex insn into several simpler insns.  It looks like this:
8038 @smallexample
8039 (define_split
8040   [@var{insn-pattern}]
8041   "@var{condition}"
8042   [@var{new-insn-pattern-1}
8043    @var{new-insn-pattern-2}
8044    @dots{}]
8045   "@var{preparation-statements}")
8046 @end smallexample
8048 @var{insn-pattern} is a pattern that needs to be split and
8049 @var{condition} is the final condition to be tested, as in a
8050 @code{define_insn}.  When an insn matching @var{insn-pattern} and
8051 satisfying @var{condition} is found, it is replaced in the insn list
8052 with the insns given by @var{new-insn-pattern-1},
8053 @var{new-insn-pattern-2}, etc.
8055 The @var{preparation-statements} are similar to those statements that
8056 are specified for @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
8057 and are executed before the new RTL is generated to prepare for the
8058 generated code or emit some insns whose pattern is not fixed.  Unlike
8059 those in @code{define_expand}, however, these statements must not
8060 generate any new pseudo-registers.  Once reload has completed, they also
8061 must not allocate any space in the stack frame.
8063 There are two special macros defined for use in the preparation statements:
8064 @code{DONE} and @code{FAIL}.  Use them with a following semicolon,
8065 as a statement.
8067 @table @code
8069 @findex DONE
8070 @item DONE
8071 Use the @code{DONE} macro to end RTL generation for the splitter.  The
8072 only RTL insns generated as replacement for the matched input insn will
8073 be those already emitted by explicit calls to @code{emit_insn} within
8074 the preparation statements; the replacement pattern is not used.
8076 @findex FAIL
8077 @item FAIL
8078 Make the @code{define_split} fail on this occasion.  When a @code{define_split}
8079 fails, it means that the splitter was not truly available for the inputs
8080 it was given, and the input insn will not be split.
8081 @end table
8083 If the preparation falls through (invokes neither @code{DONE} nor
8084 @code{FAIL}), then the @code{define_split} uses the replacement
8085 template.
8087 Patterns are matched against @var{insn-pattern} in two different
8088 circumstances.  If an insn needs to be split for delay slot scheduling
8089 or insn scheduling, the insn is already known to be valid, which means
8090 that it must have been matched by some @code{define_insn} and, if
8091 @code{reload_completed} is nonzero, is known to satisfy the constraints
8092 of that @code{define_insn}.  In that case, the new insn patterns must
8093 also be insns that are matched by some @code{define_insn} and, if
8094 @code{reload_completed} is nonzero, must also satisfy the constraints
8095 of those definitions.
8097 As an example of this usage of @code{define_split}, consider the following
8098 example from @file{a29k.md}, which splits a @code{sign_extend} from
8099 @code{HImode} to @code{SImode} into a pair of shift insns:
8101 @smallexample
8102 (define_split
8103   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
8104         (sign_extend:SI (match_operand:HI 1 "gen_reg_operand" "")))]
8105   ""
8106   [(set (match_dup 0)
8107         (ashift:SI (match_dup 1)
8108                    (const_int 16)))
8109    (set (match_dup 0)
8110         (ashiftrt:SI (match_dup 0)
8111                      (const_int 16)))]
8112   "
8113 @{ operands[1] = gen_lowpart (SImode, operands[1]); @}")
8114 @end smallexample
8116 When the combiner phase tries to split an insn pattern, it is always the
8117 case that the pattern is @emph{not} matched by any @code{define_insn}.
8118 The combiner pass first tries to split a single @code{set} expression
8119 and then the same @code{set} expression inside a @code{parallel}, but
8120 followed by a @code{clobber} of a pseudo-reg to use as a scratch
8121 register.  In these cases, the combiner expects exactly two new insn
8122 patterns to be generated.  It will verify that these patterns match some
8123 @code{define_insn} definitions, so you need not do this test in the
8124 @code{define_split} (of course, there is no point in writing a
8125 @code{define_split} that will never produce insns that match).
8127 Here is an example of this use of @code{define_split}, taken from
8128 @file{rs6000.md}:
8130 @smallexample
8131 (define_split
8132   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
8133         (plus:SI (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
8134                  (match_operand:SI 2 "non_add_cint_operand" "")))]
8135   ""
8136   [(set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 1) (match_dup 3)))
8137    (set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 0) (match_dup 4)))]
8140   int low = INTVAL (operands[2]) & 0xffff;
8141   int high = (unsigned) INTVAL (operands[2]) >> 16;
8143   if (low & 0x8000)
8144     high++, low |= 0xffff0000;
8146   operands[3] = GEN_INT (high << 16);
8147   operands[4] = GEN_INT (low);
8148 @}")
8149 @end smallexample
8151 Here the predicate @code{non_add_cint_operand} matches any
8152 @code{const_int} that is @emph{not} a valid operand of a single add
8153 insn.  The add with the smaller displacement is written so that it
8154 can be substituted into the address of a subsequent operation.
8156 An example that uses a scratch register, from the same file, generates
8157 an equality comparison of a register and a large constant:
8159 @smallexample
8160 (define_split
8161   [(set (match_operand:CC 0 "cc_reg_operand" "")
8162         (compare:CC (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
8163                     (match_operand:SI 2 "non_short_cint_operand" "")))
8164    (clobber (match_operand:SI 3 "gen_reg_operand" ""))]
8165   "find_single_use (operands[0], insn, 0)
8166    && (GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == EQ
8167        || GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == NE)"
8168   [(set (match_dup 3) (xor:SI (match_dup 1) (match_dup 4)))
8169    (set (match_dup 0) (compare:CC (match_dup 3) (match_dup 5)))]
8170   "
8172   /* @r{Get the constant we are comparing against, C, and see what it
8173      looks like sign-extended to 16 bits.  Then see what constant
8174      could be XOR'ed with C to get the sign-extended value.}  */
8176   int c = INTVAL (operands[2]);
8177   int sextc = (c << 16) >> 16;
8178   int xorv = c ^ sextc;
8180   operands[4] = GEN_INT (xorv);
8181   operands[5] = GEN_INT (sextc);
8182 @}")
8183 @end smallexample
8185 To avoid confusion, don't write a single @code{define_split} that
8186 accepts some insns that match some @code{define_insn} as well as some
8187 insns that don't.  Instead, write two separate @code{define_split}
8188 definitions, one for the insns that are valid and one for the insns that
8189 are not valid.
8191 The splitter is allowed to split jump instructions into sequence of
8192 jumps or create new jumps in while splitting non-jump instructions.  As
8193 the control flow graph and branch prediction information needs to be updated,
8194 several restriction apply.
8196 Splitting of jump instruction into sequence that over by another jump
8197 instruction is always valid, as compiler expect identical behavior of new
8198 jump.  When new sequence contains multiple jump instructions or new labels,
8199 more assistance is needed.  Splitter is required to create only unconditional
8200 jumps, or simple conditional jump instructions.  Additionally it must attach a
8201 @code{REG_BR_PROB} note to each conditional jump.  A global variable
8202 @code{split_branch_probability} holds the probability of the original branch in case
8203 it was a simple conditional jump, @minus{}1 otherwise.  To simplify
8204 recomputing of edge frequencies, the new sequence is required to have only
8205 forward jumps to the newly created labels.
8207 @findex define_insn_and_split
8208 For the common case where the pattern of a define_split exactly matches the
8209 pattern of a define_insn, use @code{define_insn_and_split}.  It looks like
8210 this:
8212 @smallexample
8213 (define_insn_and_split
8214   [@var{insn-pattern}]
8215   "@var{condition}"
8216   "@var{output-template}"
8217   "@var{split-condition}"
8218   [@var{new-insn-pattern-1}
8219    @var{new-insn-pattern-2}
8220    @dots{}]
8221   "@var{preparation-statements}"
8222   [@var{insn-attributes}])
8224 @end smallexample
8226 @var{insn-pattern}, @var{condition}, @var{output-template}, and
8227 @var{insn-attributes} are used as in @code{define_insn}.  The
8228 @var{new-insn-pattern} vector and the @var{preparation-statements} are used as
8229 in a @code{define_split}.  The @var{split-condition} is also used as in
8230 @code{define_split}, with the additional behavior that if the condition starts
8231 with @samp{&&}, the condition used for the split will be the constructed as a
8232 logical ``and'' of the split condition with the insn condition.  For example,
8233 from i386.md:
8235 @smallexample
8236 (define_insn_and_split "zero_extendhisi2_and"
8237   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
8238      (zero_extend:SI (match_operand:HI 1 "register_operand" "0")))
8239    (clobber (reg:CC 17))]
8240   "TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size"
8241   "#"
8242   "&& reload_completed"
8243   [(parallel [(set (match_dup 0)
8244                    (and:SI (match_dup 0) (const_int 65535)))
8245               (clobber (reg:CC 17))])]
8246   ""
8247   [(set_attr "type" "alu1")])
8249 @end smallexample
8251 In this case, the actual split condition will be
8252 @samp{TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size && reload_completed}.
8254 The @code{define_insn_and_split} construction provides exactly the same
8255 functionality as two separate @code{define_insn} and @code{define_split}
8256 patterns.  It exists for compactness, and as a maintenance tool to prevent
8257 having to ensure the two patterns' templates match.
8259 @end ifset
8260 @ifset INTERNALS
8261 @node Including Patterns
8262 @section Including Patterns in Machine Descriptions.
8263 @cindex insn includes
8265 @findex include
8266 The @code{include} pattern tells the compiler tools where to
8267 look for patterns that are in files other than in the file
8268 @file{.md}.  This is used only at build time and there is no preprocessing allowed.
8270 It looks like:
8272 @smallexample
8274 (include
8275   @var{pathname})
8276 @end smallexample
8278 For example:
8280 @smallexample
8282 (include "filestuff")
8284 @end smallexample
8286 Where @var{pathname} is a string that specifies the location of the file,
8287 specifies the include file to be in @file{gcc/config/target/filestuff}.  The
8288 directory @file{gcc/config/target} is regarded as the default directory.
8291 Machine descriptions may be split up into smaller more manageable subsections
8292 and placed into subdirectories.
8294 By specifying:
8296 @smallexample
8298 (include "BOGUS/filestuff")
8300 @end smallexample
8302 the include file is specified to be in @file{gcc/config/@var{target}/BOGUS/filestuff}.
8304 Specifying an absolute path for the include file such as;
8305 @smallexample
8307 (include "/u2/BOGUS/filestuff")
8309 @end smallexample
8310 is permitted but is not encouraged.
8312 @subsection RTL Generation Tool Options for Directory Search
8313 @cindex directory options .md
8314 @cindex options, directory search
8315 @cindex search options
8317 The @option{-I@var{dir}} option specifies directories to search for machine descriptions.
8318 For example:
8320 @smallexample
8322 genrecog -I/p1/abc/proc1 -I/p2/abcd/pro2 target.md
8324 @end smallexample
8327 Add the directory @var{dir} to the head of the list of directories to be
8328 searched for header files.  This can be used to override a system machine definition
8329 file, substituting your own version, since these directories are
8330 searched before the default machine description file directories.  If you use more than
8331 one @option{-I} option, the directories are scanned in left-to-right
8332 order; the standard default directory come after.
8335 @end ifset
8336 @ifset INTERNALS
8337 @node Peephole Definitions
8338 @section Machine-Specific Peephole Optimizers
8339 @cindex peephole optimizer definitions
8340 @cindex defining peephole optimizers
8342 In addition to instruction patterns the @file{md} file may contain
8343 definitions of machine-specific peephole optimizations.
8345 The combiner does not notice certain peephole optimizations when the data
8346 flow in the program does not suggest that it should try them.  For example,
8347 sometimes two consecutive insns related in purpose can be combined even
8348 though the second one does not appear to use a register computed in the
8349 first one.  A machine-specific peephole optimizer can detect such
8350 opportunities.
8352 There are two forms of peephole definitions that may be used.  The
8353 original @code{define_peephole} is run at assembly output time to
8354 match insns and substitute assembly text.  Use of @code{define_peephole}
8355 is deprecated.
8357 A newer @code{define_peephole2} matches insns and substitutes new
8358 insns.  The @code{peephole2} pass is run after register allocation
8359 but before scheduling, which may result in much better code for
8360 targets that do scheduling.
8362 @menu
8363 * define_peephole::     RTL to Text Peephole Optimizers
8364 * define_peephole2::    RTL to RTL Peephole Optimizers
8365 @end menu
8367 @end ifset
8368 @ifset INTERNALS
8369 @node define_peephole
8370 @subsection RTL to Text Peephole Optimizers
8371 @findex define_peephole
8373 @need 1000
8374 A definition looks like this:
8376 @smallexample
8377 (define_peephole
8378   [@var{insn-pattern-1}
8379    @var{insn-pattern-2}
8380    @dots{}]
8381   "@var{condition}"
8382   "@var{template}"
8383   "@var{optional-insn-attributes}")
8384 @end smallexample
8386 @noindent
8387 The last string operand may be omitted if you are not using any
8388 machine-specific information in this machine description.  If present,
8389 it must obey the same rules as in a @code{define_insn}.
8391 In this skeleton, @var{insn-pattern-1} and so on are patterns to match
8392 consecutive insns.  The optimization applies to a sequence of insns when
8393 @var{insn-pattern-1} matches the first one, @var{insn-pattern-2} matches
8394 the next, and so on.
8396 Each of the insns matched by a peephole must also match a
8397 @code{define_insn}.  Peepholes are checked only at the last stage just
8398 before code generation, and only optionally.  Therefore, any insn which
8399 would match a peephole but no @code{define_insn} will cause a crash in code
8400 generation in an unoptimized compilation, or at various optimization
8401 stages.
8403 The operands of the insns are matched with @code{match_operands},
8404 @code{match_operator}, and @code{match_dup}, as usual.  What is not
8405 usual is that the operand numbers apply to all the insn patterns in the
8406 definition.  So, you can check for identical operands in two insns by
8407 using @code{match_operand} in one insn and @code{match_dup} in the
8408 other.
8410 The operand constraints used in @code{match_operand} patterns do not have
8411 any direct effect on the applicability of the peephole, but they will
8412 be validated afterward, so make sure your constraints are general enough
8413 to apply whenever the peephole matches.  If the peephole matches
8414 but the constraints are not satisfied, the compiler will crash.
8416 It is safe to omit constraints in all the operands of the peephole; or
8417 you can write constraints which serve as a double-check on the criteria
8418 previously tested.
8420 Once a sequence of insns matches the patterns, the @var{condition} is
8421 checked.  This is a C expression which makes the final decision whether to
8422 perform the optimization (we do so if the expression is nonzero).  If
8423 @var{condition} is omitted (in other words, the string is empty) then the
8424 optimization is applied to every sequence of insns that matches the
8425 patterns.
8427 The defined peephole optimizations are applied after register allocation
8428 is complete.  Therefore, the peephole definition can check which
8429 operands have ended up in which kinds of registers, just by looking at
8430 the operands.
8432 @findex prev_active_insn
8433 The way to refer to the operands in @var{condition} is to write
8434 @code{operands[@var{i}]} for operand number @var{i} (as matched by
8435 @code{(match_operand @var{i} @dots{})}).  Use the variable @code{insn}
8436 to refer to the last of the insns being matched; use
8437 @code{prev_active_insn} to find the preceding insns.
8439 @findex dead_or_set_p
8440 When optimizing computations with intermediate results, you can use
8441 @var{condition} to match only when the intermediate results are not used
8442 elsewhere.  Use the C expression @code{dead_or_set_p (@var{insn},
8443 @var{op})}, where @var{insn} is the insn in which you expect the value
8444 to be used for the last time (from the value of @code{insn}, together
8445 with use of @code{prev_nonnote_insn}), and @var{op} is the intermediate
8446 value (from @code{operands[@var{i}]}).
8448 Applying the optimization means replacing the sequence of insns with one
8449 new insn.  The @var{template} controls ultimate output of assembler code
8450 for this combined insn.  It works exactly like the template of a
8451 @code{define_insn}.  Operand numbers in this template are the same ones
8452 used in matching the original sequence of insns.
8454 The result of a defined peephole optimizer does not need to match any of
8455 the insn patterns in the machine description; it does not even have an
8456 opportunity to match them.  The peephole optimizer definition itself serves
8457 as the insn pattern to control how the insn is output.
8459 Defined peephole optimizers are run as assembler code is being output,
8460 so the insns they produce are never combined or rearranged in any way.
8462 Here is an example, taken from the 68000 machine description:
8464 @smallexample
8465 (define_peephole
8466   [(set (reg:SI 15) (plus:SI (reg:SI 15) (const_int 4)))
8467    (set (match_operand:DF 0 "register_operand" "=f")
8468         (match_operand:DF 1 "register_operand" "ad"))]
8469   "FP_REG_P (operands[0]) && ! FP_REG_P (operands[1])"
8471   rtx xoperands[2];
8472   xoperands[1] = gen_rtx_REG (SImode, REGNO (operands[1]) + 1);
8473 #ifdef MOTOROLA
8474   output_asm_insn ("move.l %1,(sp)", xoperands);
8475   output_asm_insn ("move.l %1,-(sp)", operands);
8476   return "fmove.d (sp)+,%0";
8477 #else
8478   output_asm_insn ("movel %1,sp@@", xoperands);
8479   output_asm_insn ("movel %1,sp@@-", operands);
8480   return "fmoved sp@@+,%0";
8481 #endif
8483 @end smallexample
8485 @need 1000
8486 The effect of this optimization is to change
8488 @smallexample
8489 @group
8490 jbsr _foobar
8491 addql #4,sp
8492 movel d1,sp@@-
8493 movel d0,sp@@-
8494 fmoved sp@@+,fp0
8495 @end group
8496 @end smallexample
8498 @noindent
8499 into
8501 @smallexample
8502 @group
8503 jbsr _foobar
8504 movel d1,sp@@
8505 movel d0,sp@@-
8506 fmoved sp@@+,fp0
8507 @end group
8508 @end smallexample
8510 @ignore
8511 @findex CC_REVERSED
8512 If a peephole matches a sequence including one or more jump insns, you must
8513 take account of the flags such as @code{CC_REVERSED} which specify that the
8514 condition codes are represented in an unusual manner.  The compiler
8515 automatically alters any ordinary conditional jumps which occur in such
8516 situations, but the compiler cannot alter jumps which have been replaced by
8517 peephole optimizations.  So it is up to you to alter the assembler code
8518 that the peephole produces.  Supply C code to write the assembler output,
8519 and in this C code check the condition code status flags and change the
8520 assembler code as appropriate.
8521 @end ignore
8523 @var{insn-pattern-1} and so on look @emph{almost} like the second
8524 operand of @code{define_insn}.  There is one important difference: the
8525 second operand of @code{define_insn} consists of one or more RTX's
8526 enclosed in square brackets.  Usually, there is only one: then the same
8527 action can be written as an element of a @code{define_peephole}.  But
8528 when there are multiple actions in a @code{define_insn}, they are
8529 implicitly enclosed in a @code{parallel}.  Then you must explicitly
8530 write the @code{parallel}, and the square brackets within it, in the
8531 @code{define_peephole}.  Thus, if an insn pattern looks like this,
8533 @smallexample
8534 (define_insn "divmodsi4"
8535   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
8536         (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
8537                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
8538    (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
8539         (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))]
8540   "TARGET_68020"
8541   "divsl%.l %2,%3:%0")
8542 @end smallexample
8544 @noindent
8545 then the way to mention this insn in a peephole is as follows:
8547 @smallexample
8548 (define_peephole
8549   [@dots{}
8550    (parallel
8551     [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
8552           (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
8553                   (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
8554      (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
8555           (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))])
8556    @dots{}]
8557   @dots{})
8558 @end smallexample
8560 @end ifset
8561 @ifset INTERNALS
8562 @node define_peephole2
8563 @subsection RTL to RTL Peephole Optimizers
8564 @findex define_peephole2
8566 The @code{define_peephole2} definition tells the compiler how to
8567 substitute one sequence of instructions for another sequence,
8568 what additional scratch registers may be needed and what their
8569 lifetimes must be.
8571 @smallexample
8572 (define_peephole2
8573   [@var{insn-pattern-1}
8574    @var{insn-pattern-2}
8575    @dots{}]
8576   "@var{condition}"
8577   [@var{new-insn-pattern-1}
8578    @var{new-insn-pattern-2}
8579    @dots{}]
8580   "@var{preparation-statements}")
8581 @end smallexample
8583 The definition is almost identical to @code{define_split}
8584 (@pxref{Insn Splitting}) except that the pattern to match is not a
8585 single instruction, but a sequence of instructions.
8587 It is possible to request additional scratch registers for use in the
8588 output template.  If appropriate registers are not free, the pattern
8589 will simply not match.
8591 @findex match_scratch
8592 @findex match_dup
8593 Scratch registers are requested with a @code{match_scratch} pattern at
8594 the top level of the input pattern.  The allocated register (initially) will
8595 be dead at the point requested within the original sequence.  If the scratch
8596 is used at more than a single point, a @code{match_dup} pattern at the
8597 top level of the input pattern marks the last position in the input sequence
8598 at which the register must be available.
8600 Here is an example from the IA-32 machine description:
8602 @smallexample
8603 (define_peephole2
8604   [(match_scratch:SI 2 "r")
8605    (parallel [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
8606                    (match_operator:SI 3 "arith_or_logical_operator"
8607                      [(match_dup 0)
8608                       (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")]))
8609               (clobber (reg:CC 17))])]
8610   "! optimize_size && ! TARGET_READ_MODIFY"
8611   [(set (match_dup 2) (match_dup 1))
8612    (parallel [(set (match_dup 0)
8613                    (match_op_dup 3 [(match_dup 0) (match_dup 2)]))
8614               (clobber (reg:CC 17))])]
8615   "")
8616 @end smallexample
8618 @noindent
8619 This pattern tries to split a load from its use in the hopes that we'll be
8620 able to schedule around the memory load latency.  It allocates a single
8621 @code{SImode} register of class @code{GENERAL_REGS} (@code{"r"}) that needs
8622 to be live only at the point just before the arithmetic.
8624 A real example requiring extended scratch lifetimes is harder to come by,
8625 so here's a silly made-up example:
8627 @smallexample
8628 (define_peephole2
8629   [(match_scratch:SI 4 "r")
8630    (set (match_operand:SI 0 "" "") (match_operand:SI 1 "" ""))
8631    (set (match_operand:SI 2 "" "") (match_dup 1))
8632    (match_dup 4)
8633    (set (match_operand:SI 3 "" "") (match_dup 1))]
8634   "/* @r{determine 1 does not overlap 0 and 2} */"
8635   [(set (match_dup 4) (match_dup 1))
8636    (set (match_dup 0) (match_dup 4))
8637    (set (match_dup 2) (match_dup 4))
8638    (set (match_dup 3) (match_dup 4))]
8639   "")
8640 @end smallexample
8642 There are two special macros defined for use in the preparation statements:
8643 @code{DONE} and @code{FAIL}.  Use them with a following semicolon,
8644 as a statement.
8646 @table @code
8648 @findex DONE
8649 @item DONE
8650 Use the @code{DONE} macro to end RTL generation for the peephole.  The
8651 only RTL insns generated as replacement for the matched input insn will
8652 be those already emitted by explicit calls to @code{emit_insn} within
8653 the preparation statements; the replacement pattern is not used.
8655 @findex FAIL
8656 @item FAIL
8657 Make the @code{define_peephole2} fail on this occasion.  When a @code{define_peephole2}
8658 fails, it means that the replacement was not truly available for the
8659 particular inputs it was given.  In that case, GCC may still apply a
8660 later @code{define_peephole2} that also matches the given insn pattern.
8661 (Note that this is different from @code{define_split}, where @code{FAIL}
8662 prevents the input insn from being split at all.)
8663 @end table
8665 If the preparation falls through (invokes neither @code{DONE} nor
8666 @code{FAIL}), then the @code{define_peephole2} uses the replacement
8667 template.
8669 @noindent
8670 If we had not added the @code{(match_dup 4)} in the middle of the input
8671 sequence, it might have been the case that the register we chose at the
8672 beginning of the sequence is killed by the first or second @code{set}.
8674 @end ifset
8675 @ifset INTERNALS
8676 @node Insn Attributes
8677 @section Instruction Attributes
8678 @cindex insn attributes
8679 @cindex instruction attributes
8681 In addition to describing the instruction supported by the target machine,
8682 the @file{md} file also defines a group of @dfn{attributes} and a set of
8683 values for each.  Every generated insn is assigned a value for each attribute.
8684 One possible attribute would be the effect that the insn has on the machine's
8685 condition code.  This attribute can then be used by @code{NOTICE_UPDATE_CC}
8686 to track the condition codes.
8688 @menu
8689 * Defining Attributes:: Specifying attributes and their values.
8690 * Expressions::         Valid expressions for attribute values.
8691 * Tagging Insns::       Assigning attribute values to insns.
8692 * Attr Example::        An example of assigning attributes.
8693 * Insn Lengths::        Computing the length of insns.
8694 * Constant Attributes:: Defining attributes that are constant.
8695 * Mnemonic Attribute::  Obtain the instruction mnemonic as attribute value.
8696 * Delay Slots::         Defining delay slots required for a machine.
8697 * Processor pipeline description:: Specifying information for insn scheduling.
8698 @end menu
8700 @end ifset
8701 @ifset INTERNALS
8702 @node Defining Attributes
8703 @subsection Defining Attributes and their Values
8704 @cindex defining attributes and their values
8705 @cindex attributes, defining
8707 @findex define_attr
8708 The @code{define_attr} expression is used to define each attribute required
8709 by the target machine.  It looks like:
8711 @smallexample
8712 (define_attr @var{name} @var{list-of-values} @var{default})
8713 @end smallexample
8715 @var{name} is a string specifying the name of the attribute being
8716 defined.  Some attributes are used in a special way by the rest of the
8717 compiler. The @code{enabled} attribute can be used to conditionally
8718 enable or disable insn alternatives (@pxref{Disable Insn
8719 Alternatives}). The @code{predicable} attribute, together with a
8720 suitable @code{define_cond_exec} (@pxref{Conditional Execution}), can
8721 be used to automatically generate conditional variants of instruction
8722 patterns. The @code{mnemonic} attribute can be used to check for the
8723 instruction mnemonic (@pxref{Mnemonic Attribute}).  The compiler
8724 internally uses the names @code{ce_enabled} and @code{nonce_enabled},
8725 so they should not be used elsewhere as alternative names.
8727 @var{list-of-values} is either a string that specifies a comma-separated
8728 list of values that can be assigned to the attribute, or a null string to
8729 indicate that the attribute takes numeric values.
8731 @var{default} is an attribute expression that gives the value of this
8732 attribute for insns that match patterns whose definition does not include
8733 an explicit value for this attribute.  @xref{Attr Example}, for more
8734 information on the handling of defaults.  @xref{Constant Attributes},
8735 for information on attributes that do not depend on any particular insn.
8737 @findex insn-attr.h
8738 For each defined attribute, a number of definitions are written to the
8739 @file{insn-attr.h} file.  For cases where an explicit set of values is
8740 specified for an attribute, the following are defined:
8742 @itemize @bullet
8743 @item
8744 A @samp{#define} is written for the symbol @samp{HAVE_ATTR_@var{name}}.
8746 @item
8747 An enumerated class is defined for @samp{attr_@var{name}} with
8748 elements of the form @samp{@var{upper-name}_@var{upper-value}} where
8749 the attribute name and value are first converted to uppercase.
8751 @item
8752 A function @samp{get_attr_@var{name}} is defined that is passed an insn and
8753 returns the attribute value for that insn.
8754 @end itemize
8756 For example, if the following is present in the @file{md} file:
8758 @smallexample
8759 (define_attr "type" "branch,fp,load,store,arith" @dots{})
8760 @end smallexample
8762 @noindent
8763 the following lines will be written to the file @file{insn-attr.h}.
8765 @smallexample
8766 #define HAVE_ATTR_type 1
8767 enum attr_type @{TYPE_BRANCH, TYPE_FP, TYPE_LOAD,
8768                  TYPE_STORE, TYPE_ARITH@};
8769 extern enum attr_type get_attr_type ();
8770 @end smallexample
8772 If the attribute takes numeric values, no @code{enum} type will be
8773 defined and the function to obtain the attribute's value will return
8774 @code{int}.
8776 There are attributes which are tied to a specific meaning.  These
8777 attributes are not free to use for other purposes:
8779 @table @code
8780 @item length
8781 The @code{length} attribute is used to calculate the length of emitted
8782 code chunks.  This is especially important when verifying branch
8783 distances. @xref{Insn Lengths}.
8785 @item enabled
8786 The @code{enabled} attribute can be defined to prevent certain
8787 alternatives of an insn definition from being used during code
8788 generation. @xref{Disable Insn Alternatives}.
8790 @item mnemonic
8791 The @code{mnemonic} attribute can be defined to implement instruction
8792 specific checks in e.g. the pipeline description.
8793 @xref{Mnemonic Attribute}.
8794 @end table
8796 For each of these special attributes, the corresponding
8797 @samp{HAVE_ATTR_@var{name}} @samp{#define} is also written when the
8798 attribute is not defined; in that case, it is defined as @samp{0}.
8800 @findex define_enum_attr
8801 @anchor{define_enum_attr}
8802 Another way of defining an attribute is to use:
8804 @smallexample
8805 (define_enum_attr "@var{attr}" "@var{enum}" @var{default})
8806 @end smallexample
8808 This works in just the same way as @code{define_attr}, except that
8809 the list of values is taken from a separate enumeration called
8810 @var{enum} (@pxref{define_enum}).  This form allows you to use
8811 the same list of values for several attributes without having to
8812 repeat the list each time.  For example:
8814 @smallexample
8815 (define_enum "processor" [
8816   model_a
8817   model_b
8818   @dots{}
8820 (define_enum_attr "arch" "processor"
8821   (const (symbol_ref "target_arch")))
8822 (define_enum_attr "tune" "processor"
8823   (const (symbol_ref "target_tune")))
8824 @end smallexample
8826 defines the same attributes as:
8828 @smallexample
8829 (define_attr "arch" "model_a,model_b,@dots{}"
8830   (const (symbol_ref "target_arch")))
8831 (define_attr "tune" "model_a,model_b,@dots{}"
8832   (const (symbol_ref "target_tune")))
8833 @end smallexample
8835 but without duplicating the processor list.  The second example defines two
8836 separate C enums (@code{attr_arch} and @code{attr_tune}) whereas the first
8837 defines a single C enum (@code{processor}).
8838 @end ifset
8839 @ifset INTERNALS
8840 @node Expressions
8841 @subsection Attribute Expressions
8842 @cindex attribute expressions
8844 RTL expressions used to define attributes use the codes described above
8845 plus a few specific to attribute definitions, to be discussed below.
8846 Attribute value expressions must have one of the following forms:
8848 @table @code
8849 @cindex @code{const_int} and attributes
8850 @item (const_int @var{i})
8851 The integer @var{i} specifies the value of a numeric attribute.  @var{i}
8852 must be non-negative.
8854 The value of a numeric attribute can be specified either with a
8855 @code{const_int}, or as an integer represented as a string in
8856 @code{const_string}, @code{eq_attr} (see below), @code{attr},
8857 @code{symbol_ref}, simple arithmetic expressions, and @code{set_attr}
8858 overrides on specific instructions (@pxref{Tagging Insns}).
8860 @cindex @code{const_string} and attributes
8861 @item (const_string @var{value})
8862 The string @var{value} specifies a constant attribute value.
8863 If @var{value} is specified as @samp{"*"}, it means that the default value of
8864 the attribute is to be used for the insn containing this expression.
8865 @samp{"*"} obviously cannot be used in the @var{default} expression
8866 of a @code{define_attr}.
8868 If the attribute whose value is being specified is numeric, @var{value}
8869 must be a string containing a non-negative integer (normally
8870 @code{const_int} would be used in this case).  Otherwise, it must
8871 contain one of the valid values for the attribute.
8873 @cindex @code{if_then_else} and attributes
8874 @item (if_then_else @var{test} @var{true-value} @var{false-value})
8875 @var{test} specifies an attribute test, whose format is defined below.
8876 The value of this expression is @var{true-value} if @var{test} is true,
8877 otherwise it is @var{false-value}.
8879 @cindex @code{cond} and attributes
8880 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @dots{}] @var{default})
8881 The first operand of this expression is a vector containing an even
8882 number of expressions and consisting of pairs of @var{test} and @var{value}
8883 expressions.  The value of the @code{cond} expression is that of the
8884 @var{value} corresponding to the first true @var{test} expression.  If
8885 none of the @var{test} expressions are true, the value of the @code{cond}
8886 expression is that of the @var{default} expression.
8887 @end table
8889 @var{test} expressions can have one of the following forms:
8891 @table @code
8892 @cindex @code{const_int} and attribute tests
8893 @item (const_int @var{i})
8894 This test is true if @var{i} is nonzero and false otherwise.
8896 @cindex @code{not} and attributes
8897 @cindex @code{ior} and attributes
8898 @cindex @code{and} and attributes
8899 @item (not @var{test})
8900 @itemx (ior @var{test1} @var{test2})
8901 @itemx (and @var{test1} @var{test2})
8902 These tests are true if the indicated logical function is true.
8904 @cindex @code{match_operand} and attributes
8905 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{pred} @var{constraints})
8906 This test is true if operand @var{n} of the insn whose attribute value
8907 is being determined has mode @var{m} (this part of the test is ignored
8908 if @var{m} is @code{VOIDmode}) and the function specified by the string
8909 @var{pred} returns a nonzero value when passed operand @var{n} and mode
8910 @var{m} (this part of the test is ignored if @var{pred} is the null
8911 string).
8913 The @var{constraints} operand is ignored and should be the null string.
8915 @cindex @code{match_test} and attributes
8916 @item (match_test @var{c-expr})
8917 The test is true if C expression @var{c-expr} is true.  In non-constant
8918 attributes, @var{c-expr} has access to the following variables:
8920 @table @var
8921 @item insn
8922 The rtl instruction under test.
8923 @item which_alternative
8924 The @code{define_insn} alternative that @var{insn} matches.
8925 @xref{Output Statement}.
8926 @item operands
8927 An array of @var{insn}'s rtl operands.
8928 @end table
8930 @var{c-expr} behaves like the condition in a C @code{if} statement,
8931 so there is no need to explicitly convert the expression into a boolean
8932 0 or 1 value.  For example, the following two tests are equivalent:
8934 @smallexample
8935 (match_test "x & 2")
8936 (match_test "(x & 2) != 0")
8937 @end smallexample
8939 @cindex @code{le} and attributes
8940 @cindex @code{leu} and attributes
8941 @cindex @code{lt} and attributes
8942 @cindex @code{gt} and attributes
8943 @cindex @code{gtu} and attributes
8944 @cindex @code{ge} and attributes
8945 @cindex @code{geu} and attributes
8946 @cindex @code{ne} and attributes
8947 @cindex @code{eq} and attributes
8948 @cindex @code{plus} and attributes
8949 @cindex @code{minus} and attributes
8950 @cindex @code{mult} and attributes
8951 @cindex @code{div} and attributes
8952 @cindex @code{mod} and attributes
8953 @cindex @code{abs} and attributes
8954 @cindex @code{neg} and attributes
8955 @cindex @code{ashift} and attributes
8956 @cindex @code{lshiftrt} and attributes
8957 @cindex @code{ashiftrt} and attributes
8958 @item (le @var{arith1} @var{arith2})
8959 @itemx (leu @var{arith1} @var{arith2})
8960 @itemx (lt @var{arith1} @var{arith2})
8961 @itemx (ltu @var{arith1} @var{arith2})
8962 @itemx (gt @var{arith1} @var{arith2})
8963 @itemx (gtu @var{arith1} @var{arith2})
8964 @itemx (ge @var{arith1} @var{arith2})
8965 @itemx (geu @var{arith1} @var{arith2})
8966 @itemx (ne @var{arith1} @var{arith2})
8967 @itemx (eq @var{arith1} @var{arith2})
8968 These tests are true if the indicated comparison of the two arithmetic
8969 expressions is true.  Arithmetic expressions are formed with
8970 @code{plus}, @code{minus}, @code{mult}, @code{div}, @code{mod},
8971 @code{abs}, @code{neg}, @code{and}, @code{ior}, @code{xor}, @code{not},
8972 @code{ashift}, @code{lshiftrt}, and @code{ashiftrt} expressions.
8974 @findex get_attr
8975 @code{const_int} and @code{symbol_ref} are always valid terms (@pxref{Insn
8976 Lengths},for additional forms).  @code{symbol_ref} is a string
8977 denoting a C expression that yields an @code{int} when evaluated by the
8978 @samp{get_attr_@dots{}} routine.  It should normally be a global
8979 variable.
8981 @findex eq_attr
8982 @item (eq_attr @var{name} @var{value})
8983 @var{name} is a string specifying the name of an attribute.
8985 @var{value} is a string that is either a valid value for attribute
8986 @var{name}, a comma-separated list of values, or @samp{!} followed by a
8987 value or list.  If @var{value} does not begin with a @samp{!}, this
8988 test is true if the value of the @var{name} attribute of the current
8989 insn is in the list specified by @var{value}.  If @var{value} begins
8990 with a @samp{!}, this test is true if the attribute's value is
8991 @emph{not} in the specified list.
8993 For example,
8995 @smallexample
8996 (eq_attr "type" "load,store")
8997 @end smallexample
8999 @noindent
9000 is equivalent to
9002 @smallexample
9003 (ior (eq_attr "type" "load") (eq_attr "type" "store"))
9004 @end smallexample
9006 If @var{name} specifies an attribute of @samp{alternative}, it refers to the
9007 value of the compiler variable @code{which_alternative}
9008 (@pxref{Output Statement}) and the values must be small integers.  For
9009 example,
9011 @smallexample
9012 (eq_attr "alternative" "2,3")
9013 @end smallexample
9015 @noindent
9016 is equivalent to
9018 @smallexample
9019 (ior (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 2))
9020      (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 3)))
9021 @end smallexample
9023 Note that, for most attributes, an @code{eq_attr} test is simplified in cases
9024 where the value of the attribute being tested is known for all insns matching
9025 a particular pattern.  This is by far the most common case.
9027 @findex attr_flag
9028 @item (attr_flag @var{name})
9029 The value of an @code{attr_flag} expression is true if the flag
9030 specified by @var{name} is true for the @code{insn} currently being
9031 scheduled.
9033 @var{name} is a string specifying one of a fixed set of flags to test.
9034 Test the flags @code{forward} and @code{backward} to determine the
9035 direction of a conditional branch.
9037 This example describes a conditional branch delay slot which
9038 can be nullified for forward branches that are taken (annul-true) or
9039 for backward branches which are not taken (annul-false).
9041 @smallexample
9042 (define_delay (eq_attr "type" "cbranch")
9043   [(eq_attr "in_branch_delay" "true")
9044    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
9045         (attr_flag "forward"))
9046    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
9047         (attr_flag "backward"))])
9048 @end smallexample
9050 The @code{forward} and @code{backward} flags are false if the current
9051 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
9053 @code{attr_flag} is only used during delay slot scheduling and has no
9054 meaning to other passes of the compiler.
9056 @findex attr
9057 @item (attr @var{name})
9058 The value of another attribute is returned.  This is most useful
9059 for numeric attributes, as @code{eq_attr} and @code{attr_flag}
9060 produce more efficient code for non-numeric attributes.
9061 @end table
9063 @end ifset
9064 @ifset INTERNALS
9065 @node Tagging Insns
9066 @subsection Assigning Attribute Values to Insns
9067 @cindex tagging insns
9068 @cindex assigning attribute values to insns
9070 The value assigned to an attribute of an insn is primarily determined by
9071 which pattern is matched by that insn (or which @code{define_peephole}
9072 generated it).  Every @code{define_insn} and @code{define_peephole} can
9073 have an optional last argument to specify the values of attributes for
9074 matching insns.  The value of any attribute not specified in a particular
9075 insn is set to the default value for that attribute, as specified in its
9076 @code{define_attr}.  Extensive use of default values for attributes
9077 permits the specification of the values for only one or two attributes
9078 in the definition of most insn patterns, as seen in the example in the
9079 next section.
9081 The optional last argument of @code{define_insn} and
9082 @code{define_peephole} is a vector of expressions, each of which defines
9083 the value for a single attribute.  The most general way of assigning an
9084 attribute's value is to use a @code{set} expression whose first operand is an
9085 @code{attr} expression giving the name of the attribute being set.  The
9086 second operand of the @code{set} is an attribute expression
9087 (@pxref{Expressions}) giving the value of the attribute.
9089 When the attribute value depends on the @samp{alternative} attribute
9090 (i.e., which is the applicable alternative in the constraint of the
9091 insn), the @code{set_attr_alternative} expression can be used.  It
9092 allows the specification of a vector of attribute expressions, one for
9093 each alternative.
9095 @findex set_attr
9096 When the generality of arbitrary attribute expressions is not required,
9097 the simpler @code{set_attr} expression can be used, which allows
9098 specifying a string giving either a single attribute value or a list
9099 of attribute values, one for each alternative.
9101 The form of each of the above specifications is shown below.  In each case,
9102 @var{name} is a string specifying the attribute to be set.
9104 @table @code
9105 @item (set_attr @var{name} @var{value-string})
9106 @var{value-string} is either a string giving the desired attribute value,
9107 or a string containing a comma-separated list giving the values for
9108 succeeding alternatives.  The number of elements must match the number
9109 of alternatives in the constraint of the insn pattern.
9111 Note that it may be useful to specify @samp{*} for some alternative, in
9112 which case the attribute will assume its default value for insns matching
9113 that alternative.
9115 @findex set_attr_alternative
9116 @item (set_attr_alternative @var{name} [@var{value1} @var{value2} @dots{}])
9117 Depending on the alternative of the insn, the value will be one of the
9118 specified values.  This is a shorthand for using a @code{cond} with
9119 tests on the @samp{alternative} attribute.
9121 @findex attr
9122 @item (set (attr @var{name}) @var{value})
9123 The first operand of this @code{set} must be the special RTL expression
9124 @code{attr}, whose sole operand is a string giving the name of the
9125 attribute being set.  @var{value} is the value of the attribute.
9126 @end table
9128 The following shows three different ways of representing the same
9129 attribute value specification:
9131 @smallexample
9132 (set_attr "type" "load,store,arith")
9134 (set_attr_alternative "type"
9135                       [(const_string "load") (const_string "store")
9136                        (const_string "arith")])
9138 (set (attr "type")
9139      (cond [(eq_attr "alternative" "1") (const_string "load")
9140             (eq_attr "alternative" "2") (const_string "store")]
9141            (const_string "arith")))
9142 @end smallexample
9144 @need 1000
9145 @findex define_asm_attributes
9146 The @code{define_asm_attributes} expression provides a mechanism to
9147 specify the attributes assigned to insns produced from an @code{asm}
9148 statement.  It has the form:
9150 @smallexample
9151 (define_asm_attributes [@var{attr-sets}])
9152 @end smallexample
9154 @noindent
9155 where @var{attr-sets} is specified the same as for both the
9156 @code{define_insn} and the @code{define_peephole} expressions.
9158 These values will typically be the ``worst case'' attribute values.  For
9159 example, they might indicate that the condition code will be clobbered.
9161 A specification for a @code{length} attribute is handled specially.  The
9162 way to compute the length of an @code{asm} insn is to multiply the
9163 length specified in the expression @code{define_asm_attributes} by the
9164 number of machine instructions specified in the @code{asm} statement,
9165 determined by counting the number of semicolons and newlines in the
9166 string.  Therefore, the value of the @code{length} attribute specified
9167 in a @code{define_asm_attributes} should be the maximum possible length
9168 of a single machine instruction.
9170 @end ifset
9171 @ifset INTERNALS
9172 @node Attr Example
9173 @subsection Example of Attribute Specifications
9174 @cindex attribute specifications example
9175 @cindex attribute specifications
9177 The judicious use of defaulting is important in the efficient use of
9178 insn attributes.  Typically, insns are divided into @dfn{types} and an
9179 attribute, customarily called @code{type}, is used to represent this
9180 value.  This attribute is normally used only to define the default value
9181 for other attributes.  An example will clarify this usage.
9183 Assume we have a RISC machine with a condition code and in which only
9184 full-word operations are performed in registers.  Let us assume that we
9185 can divide all insns into loads, stores, (integer) arithmetic
9186 operations, floating point operations, and branches.
9188 Here we will concern ourselves with determining the effect of an insn on
9189 the condition code and will limit ourselves to the following possible
9190 effects:  The condition code can be set unpredictably (clobbered), not
9191 be changed, be set to agree with the results of the operation, or only
9192 changed if the item previously set into the condition code has been
9193 modified.
9195 Here is part of a sample @file{md} file for such a machine:
9197 @smallexample
9198 (define_attr "type" "load,store,arith,fp,branch" (const_string "arith"))
9200 (define_attr "cc" "clobber,unchanged,set,change0"
9201              (cond [(eq_attr "type" "load")
9202                         (const_string "change0")
9203                     (eq_attr "type" "store,branch")
9204                         (const_string "unchanged")
9205                     (eq_attr "type" "arith")
9206                         (if_then_else (match_operand:SI 0 "" "")
9207                                       (const_string "set")
9208                                       (const_string "clobber"))]
9209                    (const_string "clobber")))
9211 (define_insn ""
9212   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,r,m")
9213         (match_operand:SI 1 "general_operand" "r,m,r"))]
9214   ""
9215   "@@
9216    move %0,%1
9217    load %0,%1
9218    store %0,%1"
9219   [(set_attr "type" "arith,load,store")])
9220 @end smallexample
9222 Note that we assume in the above example that arithmetic operations
9223 performed on quantities smaller than a machine word clobber the condition
9224 code since they will set the condition code to a value corresponding to the
9225 full-word result.
9227 @end ifset
9228 @ifset INTERNALS
9229 @node Insn Lengths
9230 @subsection Computing the Length of an Insn
9231 @cindex insn lengths, computing
9232 @cindex computing the length of an insn
9234 For many machines, multiple types of branch instructions are provided, each
9235 for different length branch displacements.  In most cases, the assembler
9236 will choose the correct instruction to use.  However, when the assembler
9237 cannot do so, GCC can when a special attribute, the @code{length}
9238 attribute, is defined.  This attribute must be defined to have numeric
9239 values by specifying a null string in its @code{define_attr}.
9241 In the case of the @code{length} attribute, two additional forms of
9242 arithmetic terms are allowed in test expressions:
9244 @table @code
9245 @cindex @code{match_dup} and attributes
9246 @item (match_dup @var{n})
9247 This refers to the address of operand @var{n} of the current insn, which
9248 must be a @code{label_ref}.
9250 @cindex @code{pc} and attributes
9251 @item (pc)
9252 For non-branch instructions and backward branch instructions, this refers
9253 to the address of the current insn.  But for forward branch instructions,
9254 this refers to the address of the next insn, because the length of the
9255 current insn is to be computed.
9256 @end table
9258 @cindex @code{addr_vec}, length of
9259 @cindex @code{addr_diff_vec}, length of
9260 For normal insns, the length will be determined by value of the
9261 @code{length} attribute.  In the case of @code{addr_vec} and
9262 @code{addr_diff_vec} insn patterns, the length is computed as
9263 the number of vectors multiplied by the size of each vector.
9265 Lengths are measured in addressable storage units (bytes).
9267 Note that it is possible to call functions via the @code{symbol_ref}
9268 mechanism to compute the length of an insn.  However, if you use this
9269 mechanism you must provide dummy clauses to express the maximum length
9270 without using the function call.  You can an example of this in the
9271 @code{pa} machine description for the @code{call_symref} pattern.
9273 The following macros can be used to refine the length computation:
9275 @table @code
9276 @findex ADJUST_INSN_LENGTH
9277 @item ADJUST_INSN_LENGTH (@var{insn}, @var{length})
9278 If defined, modifies the length assigned to instruction @var{insn} as a
9279 function of the context in which it is used.  @var{length} is an lvalue
9280 that contains the initially computed length of the insn and should be
9281 updated with the correct length of the insn.
9283 This macro will normally not be required.  A case in which it is
9284 required is the ROMP@.  On this machine, the size of an @code{addr_vec}
9285 insn must be increased by two to compensate for the fact that alignment
9286 may be required.
9287 @end table
9289 @findex get_attr_length
9290 The routine that returns @code{get_attr_length} (the value of the
9291 @code{length} attribute) can be used by the output routine to
9292 determine the form of the branch instruction to be written, as the
9293 example below illustrates.
9295 As an example of the specification of variable-length branches, consider
9296 the IBM 360.  If we adopt the convention that a register will be set to
9297 the starting address of a function, we can jump to labels within 4k of
9298 the start using a four-byte instruction.  Otherwise, we need a six-byte
9299 sequence to load the address from memory and then branch to it.
9301 On such a machine, a pattern for a branch instruction might be specified
9302 as follows:
9304 @smallexample
9305 (define_insn "jump"
9306   [(set (pc)
9307         (label_ref (match_operand 0 "" "")))]
9308   ""
9310    return (get_attr_length (insn) == 4
9311            ? "b %l0" : "l r15,=a(%l0); br r15");
9313   [(set (attr "length")
9314         (if_then_else (lt (match_dup 0) (const_int 4096))
9315                       (const_int 4)
9316                       (const_int 6)))])
9317 @end smallexample
9319 @end ifset
9320 @ifset INTERNALS
9321 @node Constant Attributes
9322 @subsection Constant Attributes
9323 @cindex constant attributes
9325 A special form of @code{define_attr}, where the expression for the
9326 default value is a @code{const} expression, indicates an attribute that
9327 is constant for a given run of the compiler.  Constant attributes may be
9328 used to specify which variety of processor is used.  For example,
9330 @smallexample
9331 (define_attr "cpu" "m88100,m88110,m88000"
9332  (const
9333   (cond [(symbol_ref "TARGET_88100") (const_string "m88100")
9334          (symbol_ref "TARGET_88110") (const_string "m88110")]
9335         (const_string "m88000"))))
9337 (define_attr "memory" "fast,slow"
9338  (const
9339   (if_then_else (symbol_ref "TARGET_FAST_MEM")
9340                 (const_string "fast")
9341                 (const_string "slow"))))
9342 @end smallexample
9344 The routine generated for constant attributes has no parameters as it
9345 does not depend on any particular insn.  RTL expressions used to define
9346 the value of a constant attribute may use the @code{symbol_ref} form,
9347 but may not use either the @code{match_operand} form or @code{eq_attr}
9348 forms involving insn attributes.
9350 @end ifset
9351 @ifset INTERNALS
9352 @node Mnemonic Attribute
9353 @subsection Mnemonic Attribute
9354 @cindex mnemonic attribute
9356 The @code{mnemonic} attribute is a string type attribute holding the
9357 instruction mnemonic for an insn alternative.  The attribute values
9358 will automatically be generated by the machine description parser if
9359 there is an attribute definition in the md file:
9361 @smallexample
9362 (define_attr "mnemonic" "unknown" (const_string "unknown"))
9363 @end smallexample
9365 The default value can be freely chosen as long as it does not collide
9366 with any of the instruction mnemonics.  This value will be used
9367 whenever the machine description parser is not able to determine the
9368 mnemonic string.  This might be the case for output templates
9369 containing more than a single instruction as in
9370 @code{"mvcle\t%0,%1,0\;jo\t.-4"}.
9372 The @code{mnemonic} attribute set is not generated automatically if the
9373 instruction string is generated via C code.
9375 An existing @code{mnemonic} attribute set in an insn definition will not
9376 be overriden by the md file parser.  That way it is possible to
9377 manually set the instruction mnemonics for the cases where the md file
9378 parser fails to determine it automatically.
9380 The @code{mnemonic} attribute is useful for dealing with instruction
9381 specific properties in the pipeline description without defining
9382 additional insn attributes.
9384 @smallexample
9385 (define_attr "ooo_expanded" ""
9386   (cond [(eq_attr "mnemonic" "dlr,dsgr,d,dsgf,stam,dsgfr,dlgr")
9387          (const_int 1)]
9388         (const_int 0)))
9389 @end smallexample
9391 @end ifset
9392 @ifset INTERNALS
9393 @node Delay Slots
9394 @subsection Delay Slot Scheduling
9395 @cindex delay slots, defining
9397 The insn attribute mechanism can be used to specify the requirements for
9398 delay slots, if any, on a target machine.  An instruction is said to
9399 require a @dfn{delay slot} if some instructions that are physically
9400 after the instruction are executed as if they were located before it.
9401 Classic examples are branch and call instructions, which often execute
9402 the following instruction before the branch or call is performed.
9404 On some machines, conditional branch instructions can optionally
9405 @dfn{annul} instructions in the delay slot.  This means that the
9406 instruction will not be executed for certain branch outcomes.  Both
9407 instructions that annul if the branch is true and instructions that
9408 annul if the branch is false are supported.
9410 Delay slot scheduling differs from instruction scheduling in that
9411 determining whether an instruction needs a delay slot is dependent only
9412 on the type of instruction being generated, not on data flow between the
9413 instructions.  See the next section for a discussion of data-dependent
9414 instruction scheduling.
9416 @findex define_delay
9417 The requirement of an insn needing one or more delay slots is indicated
9418 via the @code{define_delay} expression.  It has the following form:
9420 @smallexample
9421 (define_delay @var{test}
9422               [@var{delay-1} @var{annul-true-1} @var{annul-false-1}
9423                @var{delay-2} @var{annul-true-2} @var{annul-false-2}
9424                @dots{}])
9425 @end smallexample
9427 @var{test} is an attribute test that indicates whether this
9428 @code{define_delay} applies to a particular insn.  If so, the number of
9429 required delay slots is determined by the length of the vector specified
9430 as the second argument.  An insn placed in delay slot @var{n} must
9431 satisfy attribute test @var{delay-n}.  @var{annul-true-n} is an
9432 attribute test that specifies which insns may be annulled if the branch
9433 is true.  Similarly, @var{annul-false-n} specifies which insns in the
9434 delay slot may be annulled if the branch is false.  If annulling is not
9435 supported for that delay slot, @code{(nil)} should be coded.
9437 For example, in the common case where branch and call insns require
9438 a single delay slot, which may contain any insn other than a branch or
9439 call, the following would be placed in the @file{md} file:
9441 @smallexample
9442 (define_delay (eq_attr "type" "branch,call")
9443               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
9444 @end smallexample
9446 Multiple @code{define_delay} expressions may be specified.  In this
9447 case, each such expression specifies different delay slot requirements
9448 and there must be no insn for which tests in two @code{define_delay}
9449 expressions are both true.
9451 For example, if we have a machine that requires one delay slot for branches
9452 but two for calls,  no delay slot can contain a branch or call insn,
9453 and any valid insn in the delay slot for the branch can be annulled if the
9454 branch is true, we might represent this as follows:
9456 @smallexample
9457 (define_delay (eq_attr "type" "branch")
9458    [(eq_attr "type" "!branch,call")
9459     (eq_attr "type" "!branch,call")
9460     (nil)])
9462 (define_delay (eq_attr "type" "call")
9463               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)
9464                (eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
9465 @end smallexample
9466 @c the above is *still* too long.  --mew 4feb93
9468 @end ifset
9469 @ifset INTERNALS
9470 @node Processor pipeline description
9471 @subsection Specifying processor pipeline description
9472 @cindex processor pipeline description
9473 @cindex processor functional units
9474 @cindex instruction latency time
9475 @cindex interlock delays
9476 @cindex data dependence delays
9477 @cindex reservation delays
9478 @cindex pipeline hazard recognizer
9479 @cindex automaton based pipeline description
9480 @cindex regular expressions
9481 @cindex deterministic finite state automaton
9482 @cindex automaton based scheduler
9483 @cindex RISC
9484 @cindex VLIW
9486 To achieve better performance, most modern processors
9487 (super-pipelined, superscalar @acronym{RISC}, and @acronym{VLIW}
9488 processors) have many @dfn{functional units} on which several
9489 instructions can be executed simultaneously.  An instruction starts
9490 execution if its issue conditions are satisfied.  If not, the
9491 instruction is stalled until its conditions are satisfied.  Such
9492 @dfn{interlock (pipeline) delay} causes interruption of the fetching
9493 of successor instructions (or demands nop instructions, e.g.@: for some
9494 MIPS processors).
9496 There are two major kinds of interlock delays in modern processors.
9497 The first one is a data dependence delay determining @dfn{instruction
9498 latency time}.  The instruction execution is not started until all
9499 source data have been evaluated by prior instructions (there are more
9500 complex cases when the instruction execution starts even when the data
9501 are not available but will be ready in given time after the
9502 instruction execution start).  Taking the data dependence delays into
9503 account is simple.  The data dependence (true, output, and
9504 anti-dependence) delay between two instructions is given by a
9505 constant.  In most cases this approach is adequate.  The second kind
9506 of interlock delays is a reservation delay.  The reservation delay
9507 means that two instructions under execution will be in need of shared
9508 processors resources, i.e.@: buses, internal registers, and/or
9509 functional units, which are reserved for some time.  Taking this kind
9510 of delay into account is complex especially for modern @acronym{RISC}
9511 processors.
9513 The task of exploiting more processor parallelism is solved by an
9514 instruction scheduler.  For a better solution to this problem, the
9515 instruction scheduler has to have an adequate description of the
9516 processor parallelism (or @dfn{pipeline description}).  GCC
9517 machine descriptions describe processor parallelism and functional
9518 unit reservations for groups of instructions with the aid of
9519 @dfn{regular expressions}.
9521 The GCC instruction scheduler uses a @dfn{pipeline hazard recognizer} to
9522 figure out the possibility of the instruction issue by the processor
9523 on a given simulated processor cycle.  The pipeline hazard recognizer is
9524 automatically generated from the processor pipeline description.  The
9525 pipeline hazard recognizer generated from the machine description
9526 is based on a deterministic finite state automaton (@acronym{DFA}):
9527 the instruction issue is possible if there is a transition from one
9528 automaton state to another one.  This algorithm is very fast, and
9529 furthermore, its speed is not dependent on processor
9530 complexity@footnote{However, the size of the automaton depends on
9531 processor complexity.  To limit this effect, machine descriptions
9532 can split orthogonal parts of the machine description among several
9533 automata: but then, since each of these must be stepped independently,
9534 this does cause a small decrease in the algorithm's performance.}.
9536 @cindex automaton based pipeline description
9537 The rest of this section describes the directives that constitute
9538 an automaton-based processor pipeline description.  The order of
9539 these constructions within the machine description file is not
9540 important.
9542 @findex define_automaton
9543 @cindex pipeline hazard recognizer
9544 The following optional construction describes names of automata
9545 generated and used for the pipeline hazards recognition.  Sometimes
9546 the generated finite state automaton used by the pipeline hazard
9547 recognizer is large.  If we use more than one automaton and bind functional
9548 units to the automata, the total size of the automata is usually
9549 less than the size of the single automaton.  If there is no one such
9550 construction, only one finite state automaton is generated.
9552 @smallexample
9553 (define_automaton @var{automata-names})
9554 @end smallexample
9556 @var{automata-names} is a string giving names of the automata.  The
9557 names are separated by commas.  All the automata should have unique names.
9558 The automaton name is used in the constructions @code{define_cpu_unit} and
9559 @code{define_query_cpu_unit}.
9561 @findex define_cpu_unit
9562 @cindex processor functional units
9563 Each processor functional unit used in the description of instruction
9564 reservations should be described by the following construction.
9566 @smallexample
9567 (define_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
9568 @end smallexample
9570 @var{unit-names} is a string giving the names of the functional units
9571 separated by commas.  Don't use name @samp{nothing}, it is reserved
9572 for other goals.
9574 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
9575 which the unit is bound.  The automaton should be described in
9576 construction @code{define_automaton}.  You should give
9577 @dfn{automaton-name}, if there is a defined automaton.
9579 The assignment of units to automata are constrained by the uses of the
9580 units in insn reservations.  The most important constraint is: if a
9581 unit reservation is present on a particular cycle of an alternative
9582 for an insn reservation, then some unit from the same automaton must
9583 be present on the same cycle for the other alternatives of the insn
9584 reservation.  The rest of the constraints are mentioned in the
9585 description of the subsequent constructions.
9587 @findex define_query_cpu_unit
9588 @cindex querying function unit reservations
9589 The following construction describes CPU functional units analogously
9590 to @code{define_cpu_unit}.  The reservation of such units can be
9591 queried for an automaton state.  The instruction scheduler never
9592 queries reservation of functional units for given automaton state.  So
9593 as a rule, you don't need this construction.  This construction could
9594 be used for future code generation goals (e.g.@: to generate
9595 @acronym{VLIW} insn templates).
9597 @smallexample
9598 (define_query_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
9599 @end smallexample
9601 @var{unit-names} is a string giving names of the functional units
9602 separated by commas.
9604 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
9605 which the unit is bound.
9607 @findex define_insn_reservation
9608 @cindex instruction latency time
9609 @cindex regular expressions
9610 @cindex data bypass
9611 The following construction is the major one to describe pipeline
9612 characteristics of an instruction.
9614 @smallexample
9615 (define_insn_reservation @var{insn-name} @var{default_latency}
9616                          @var{condition} @var{regexp})
9617 @end smallexample
9619 @var{default_latency} is a number giving latency time of the
9620 instruction.  There is an important difference between the old
9621 description and the automaton based pipeline description.  The latency
9622 time is used for all dependencies when we use the old description.  In
9623 the automaton based pipeline description, the given latency time is only
9624 used for true dependencies.  The cost of anti-dependencies is always
9625 zero and the cost of output dependencies is the difference between
9626 latency times of the producing and consuming insns (if the difference
9627 is negative, the cost is considered to be zero).  You can always
9628 change the default costs for any description by using the target hook
9629 @code{TARGET_SCHED_ADJUST_COST} (@pxref{Scheduling}).
9631 @var{insn-name} is a string giving the internal name of the insn.  The
9632 internal names are used in constructions @code{define_bypass} and in
9633 the automaton description file generated for debugging.  The internal
9634 name has nothing in common with the names in @code{define_insn}.  It is a
9635 good practice to use insn classes described in the processor manual.
9637 @var{condition} defines what RTL insns are described by this
9638 construction.  You should remember that you will be in trouble if
9639 @var{condition} for two or more different
9640 @code{define_insn_reservation} constructions is TRUE for an insn.  In
9641 this case what reservation will be used for the insn is not defined.
9642 Such cases are not checked during generation of the pipeline hazards
9643 recognizer because in general recognizing that two conditions may have
9644 the same value is quite difficult (especially if the conditions
9645 contain @code{symbol_ref}).  It is also not checked during the
9646 pipeline hazard recognizer work because it would slow down the
9647 recognizer considerably.
9649 @var{regexp} is a string describing the reservation of the cpu's functional
9650 units by the instruction.  The reservations are described by a regular
9651 expression according to the following syntax:
9653 @smallexample
9654        regexp = regexp "," oneof
9655               | oneof
9657        oneof = oneof "|" allof
9658              | allof
9660        allof = allof "+" repeat
9661              | repeat
9663        repeat = element "*" number
9664               | element
9666        element = cpu_function_unit_name
9667                | reservation_name
9668                | result_name
9669                | "nothing"
9670                | "(" regexp ")"
9671 @end smallexample
9673 @itemize @bullet
9674 @item
9675 @samp{,} is used for describing the start of the next cycle in
9676 the reservation.
9678 @item
9679 @samp{|} is used for describing a reservation described by the first
9680 regular expression @strong{or} a reservation described by the second
9681 regular expression @strong{or} etc.
9683 @item
9684 @samp{+} is used for describing a reservation described by the first
9685 regular expression @strong{and} a reservation described by the
9686 second regular expression @strong{and} etc.
9688 @item
9689 @samp{*} is used for convenience and simply means a sequence in which
9690 the regular expression are repeated @var{number} times with cycle
9691 advancing (see @samp{,}).
9693 @item
9694 @samp{cpu_function_unit_name} denotes reservation of the named
9695 functional unit.
9697 @item
9698 @samp{reservation_name} --- see description of construction
9699 @samp{define_reservation}.
9701 @item
9702 @samp{nothing} denotes no unit reservations.
9703 @end itemize
9705 @findex define_reservation
9706 Sometimes unit reservations for different insns contain common parts.
9707 In such case, you can simplify the pipeline description by describing
9708 the common part by the following construction
9710 @smallexample
9711 (define_reservation @var{reservation-name} @var{regexp})
9712 @end smallexample
9714 @var{reservation-name} is a string giving name of @var{regexp}.
9715 Functional unit names and reservation names are in the same name
9716 space.  So the reservation names should be different from the
9717 functional unit names and can not be the reserved name @samp{nothing}.
9719 @findex define_bypass
9720 @cindex instruction latency time
9721 @cindex data bypass
9722 The following construction is used to describe exceptions in the
9723 latency time for given instruction pair.  This is so called bypasses.
9725 @smallexample
9726 (define_bypass @var{number} @var{out_insn_names} @var{in_insn_names}
9727                [@var{guard}])
9728 @end smallexample
9730 @var{number} defines when the result generated by the instructions
9731 given in string @var{out_insn_names} will be ready for the
9732 instructions given in string @var{in_insn_names}.  Each of these
9733 strings is a comma-separated list of filename-style globs and
9734 they refer to the names of @code{define_insn_reservation}s.
9735 For example:
9736 @smallexample
9737 (define_bypass 1 "cpu1_load_*, cpu1_store_*" "cpu1_load_*")
9738 @end smallexample
9739 defines a bypass between instructions that start with
9740 @samp{cpu1_load_} or @samp{cpu1_store_} and those that start with
9741 @samp{cpu1_load_}.
9743 @var{guard} is an optional string giving the name of a C function which
9744 defines an additional guard for the bypass.  The function will get the
9745 two insns as parameters.  If the function returns zero the bypass will
9746 be ignored for this case.  The additional guard is necessary to
9747 recognize complicated bypasses, e.g.@: when the consumer is only an address
9748 of insn @samp{store} (not a stored value).
9750 If there are more one bypass with the same output and input insns, the
9751 chosen bypass is the first bypass with a guard in description whose
9752 guard function returns nonzero.  If there is no such bypass, then
9753 bypass without the guard function is chosen.
9755 @findex exclusion_set
9756 @findex presence_set
9757 @findex final_presence_set
9758 @findex absence_set
9759 @findex final_absence_set
9760 @cindex VLIW
9761 @cindex RISC
9762 The following five constructions are usually used to describe
9763 @acronym{VLIW} processors, or more precisely, to describe a placement
9764 of small instructions into @acronym{VLIW} instruction slots.  They
9765 can be used for @acronym{RISC} processors, too.
9767 @smallexample
9768 (exclusion_set @var{unit-names} @var{unit-names})
9769 (presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
9770 (final_presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
9771 (absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
9772 (final_absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
9773 @end smallexample
9775 @var{unit-names} is a string giving names of functional units
9776 separated by commas.
9778 @var{patterns} is a string giving patterns of functional units
9779 separated by comma.  Currently pattern is one unit or units
9780 separated by white-spaces.
9782 The first construction (@samp{exclusion_set}) means that each
9783 functional unit in the first string can not be reserved simultaneously
9784 with a unit whose name is in the second string and vice versa.  For
9785 example, the construction is useful for describing processors
9786 (e.g.@: some SPARC processors) with a fully pipelined floating point
9787 functional unit which can execute simultaneously only single floating
9788 point insns or only double floating point insns.
9790 The second construction (@samp{presence_set}) means that each
9791 functional unit in the first string can not be reserved unless at
9792 least one of pattern of units whose names are in the second string is
9793 reserved.  This is an asymmetric relation.  For example, it is useful
9794 for description that @acronym{VLIW} @samp{slot1} is reserved after
9795 @samp{slot0} reservation.  We could describe it by the following
9796 construction
9798 @smallexample
9799 (presence_set "slot1" "slot0")
9800 @end smallexample
9802 Or @samp{slot1} is reserved only after @samp{slot0} and unit @samp{b0}
9803 reservation.  In this case we could write
9805 @smallexample
9806 (presence_set "slot1" "slot0 b0")
9807 @end smallexample
9809 The third construction (@samp{final_presence_set}) is analogous to
9810 @samp{presence_set}.  The difference between them is when checking is
9811 done.  When an instruction is issued in given automaton state
9812 reflecting all current and planned unit reservations, the automaton
9813 state is changed.  The first state is a source state, the second one
9814 is a result state.  Checking for @samp{presence_set} is done on the
9815 source state reservation, checking for @samp{final_presence_set} is
9816 done on the result reservation.  This construction is useful to
9817 describe a reservation which is actually two subsequent reservations.
9818 For example, if we use
9820 @smallexample
9821 (presence_set "slot1" "slot0")
9822 @end smallexample
9824 the following insn will be never issued (because @samp{slot1} requires
9825 @samp{slot0} which is absent in the source state).
9827 @smallexample
9828 (define_reservation "insn_and_nop" "slot0 + slot1")
9829 @end smallexample
9831 but it can be issued if we use analogous @samp{final_presence_set}.
9833 The forth construction (@samp{absence_set}) means that each functional
9834 unit in the first string can be reserved only if each pattern of units
9835 whose names are in the second string is not reserved.  This is an
9836 asymmetric relation (actually @samp{exclusion_set} is analogous to
9837 this one but it is symmetric).  For example it might be useful in a
9838 @acronym{VLIW} description to say that @samp{slot0} cannot be reserved
9839 after either @samp{slot1} or @samp{slot2} have been reserved.  This
9840 can be described as:
9842 @smallexample
9843 (absence_set "slot0" "slot1, slot2")
9844 @end smallexample
9846 Or @samp{slot2} can not be reserved if @samp{slot0} and unit @samp{b0}
9847 are reserved or @samp{slot1} and unit @samp{b1} are reserved.  In
9848 this case we could write
9850 @smallexample
9851 (absence_set "slot2" "slot0 b0, slot1 b1")
9852 @end smallexample
9854 All functional units mentioned in a set should belong to the same
9855 automaton.
9857 The last construction (@samp{final_absence_set}) is analogous to
9858 @samp{absence_set} but checking is done on the result (state)
9859 reservation.  See comments for @samp{final_presence_set}.
9861 @findex automata_option
9862 @cindex deterministic finite state automaton
9863 @cindex nondeterministic finite state automaton
9864 @cindex finite state automaton minimization
9865 You can control the generator of the pipeline hazard recognizer with
9866 the following construction.
9868 @smallexample
9869 (automata_option @var{options})
9870 @end smallexample
9872 @var{options} is a string giving options which affect the generated
9873 code.  Currently there are the following options:
9875 @itemize @bullet
9876 @item
9877 @dfn{no-minimization} makes no minimization of the automaton.  This is
9878 only worth to do when we are debugging the description and need to
9879 look more accurately at reservations of states.
9881 @item
9882 @dfn{time} means printing time statistics about the generation of
9883 automata.
9885 @item
9886 @dfn{stats} means printing statistics about the generated automata
9887 such as the number of DFA states, NDFA states and arcs.
9889 @item
9890 @dfn{v} means a generation of the file describing the result automata.
9891 The file has suffix @samp{.dfa} and can be used for the description
9892 verification and debugging.
9894 @item
9895 @dfn{w} means a generation of warning instead of error for
9896 non-critical errors.
9898 @item
9899 @dfn{no-comb-vect} prevents the automaton generator from generating
9900 two data structures and comparing them for space efficiency.  Using
9901 a comb vector to represent transitions may be better, but it can be
9902 very expensive to construct.  This option is useful if the build
9903 process spends an unacceptably long time in genautomata.
9905 @item
9906 @dfn{ndfa} makes nondeterministic finite state automata.  This affects
9907 the treatment of operator @samp{|} in the regular expressions.  The
9908 usual treatment of the operator is to try the first alternative and,
9909 if the reservation is not possible, the second alternative.  The
9910 nondeterministic treatment means trying all alternatives, some of them
9911 may be rejected by reservations in the subsequent insns.
9913 @item
9914 @dfn{collapse-ndfa} modifies the behavior of the generator when
9915 producing an automaton.  An additional state transition to collapse a
9916 nondeterministic @acronym{NDFA} state to a deterministic @acronym{DFA}
9917 state is generated.  It can be triggered by passing @code{const0_rtx} to
9918 state_transition.  In such an automaton, cycle advance transitions are
9919 available only for these collapsed states.  This option is useful for
9920 ports that want to use the @code{ndfa} option, but also want to use
9921 @code{define_query_cpu_unit} to assign units to insns issued in a cycle.
9923 @item
9924 @dfn{progress} means output of a progress bar showing how many states
9925 were generated so far for automaton being processed.  This is useful
9926 during debugging a @acronym{DFA} description.  If you see too many
9927 generated states, you could interrupt the generator of the pipeline
9928 hazard recognizer and try to figure out a reason for generation of the
9929 huge automaton.
9930 @end itemize
9932 As an example, consider a superscalar @acronym{RISC} machine which can
9933 issue three insns (two integer insns and one floating point insn) on
9934 the cycle but can finish only two insns.  To describe this, we define
9935 the following functional units.
9937 @smallexample
9938 (define_cpu_unit "i0_pipeline, i1_pipeline, f_pipeline")
9939 (define_cpu_unit "port0, port1")
9940 @end smallexample
9942 All simple integer insns can be executed in any integer pipeline and
9943 their result is ready in two cycles.  The simple integer insns are
9944 issued into the first pipeline unless it is reserved, otherwise they
9945 are issued into the second pipeline.  Integer division and
9946 multiplication insns can be executed only in the second integer
9947 pipeline and their results are ready correspondingly in 9 and 4
9948 cycles.  The integer division is not pipelined, i.e.@: the subsequent
9949 integer division insn can not be issued until the current division
9950 insn finished.  Floating point insns are fully pipelined and their
9951 results are ready in 3 cycles.  Where the result of a floating point
9952 insn is used by an integer insn, an additional delay of one cycle is
9953 incurred.  To describe all of this we could specify
9955 @smallexample
9956 (define_cpu_unit "div")
9958 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
9959                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), (port0 | port1)")
9961 (define_insn_reservation "mult" 4 (eq_attr "type" "mult")
9962                          "i1_pipeline, nothing*2, (port0 | port1)")
9964 (define_insn_reservation "div" 9 (eq_attr "type" "div")
9965                          "i1_pipeline, div*7, div + (port0 | port1)")
9967 (define_insn_reservation "float" 3 (eq_attr "type" "float")
9968                          "f_pipeline, nothing, (port0 | port1))
9970 (define_bypass 4 "float" "simple,mult,div")
9971 @end smallexample
9973 To simplify the description we could describe the following reservation
9975 @smallexample
9976 (define_reservation "finish" "port0|port1")
9977 @end smallexample
9979 and use it in all @code{define_insn_reservation} as in the following
9980 construction
9982 @smallexample
9983 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
9984                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), finish")
9985 @end smallexample
9988 @end ifset
9989 @ifset INTERNALS
9990 @node Conditional Execution
9991 @section Conditional Execution
9992 @cindex conditional execution
9993 @cindex predication
9995 A number of architectures provide for some form of conditional
9996 execution, or predication.  The hallmark of this feature is the
9997 ability to nullify most of the instructions in the instruction set.
9998 When the instruction set is large and not entirely symmetric, it
9999 can be quite tedious to describe these forms directly in the
10000 @file{.md} file.  An alternative is the @code{define_cond_exec} template.
10002 @findex define_cond_exec
10003 @smallexample
10004 (define_cond_exec
10005   [@var{predicate-pattern}]
10006   "@var{condition}"
10007   "@var{output-template}"
10008   "@var{optional-insn-attribues}")
10009 @end smallexample
10011 @var{predicate-pattern} is the condition that must be true for the
10012 insn to be executed at runtime and should match a relational operator.
10013 One can use @code{match_operator} to match several relational operators
10014 at once.  Any @code{match_operand} operands must have no more than one
10015 alternative.
10017 @var{condition} is a C expression that must be true for the generated
10018 pattern to match.
10020 @findex current_insn_predicate
10021 @var{output-template} is a string similar to the @code{define_insn}
10022 output template (@pxref{Output Template}), except that the @samp{*}
10023 and @samp{@@} special cases do not apply.  This is only useful if the
10024 assembly text for the predicate is a simple prefix to the main insn.
10025 In order to handle the general case, there is a global variable
10026 @code{current_insn_predicate} that will contain the entire predicate
10027 if the current insn is predicated, and will otherwise be @code{NULL}.
10029 @var{optional-insn-attributes} is an optional vector of attributes that gets
10030 appended to the insn attributes of the produced cond_exec rtx. It can
10031 be used to add some distinguishing attribute to cond_exec rtxs produced
10032 that way. An example usage would be to use this attribute in conjunction
10033 with attributes on the main pattern to disable particular alternatives under
10034 certain conditions.
10036 When @code{define_cond_exec} is used, an implicit reference to
10037 the @code{predicable} instruction attribute is made.
10038 @xref{Insn Attributes}.  This attribute must be a boolean (i.e.@: have
10039 exactly two elements in its @var{list-of-values}), with the possible
10040 values being @code{no} and @code{yes}.  The default and all uses in
10041 the insns must be a simple constant, not a complex expressions.  It
10042 may, however, depend on the alternative, by using a comma-separated
10043 list of values.  If that is the case, the port should also define an
10044 @code{enabled} attribute (@pxref{Disable Insn Alternatives}), which
10045 should also allow only @code{no} and @code{yes} as its values.
10047 For each @code{define_insn} for which the @code{predicable}
10048 attribute is true, a new @code{define_insn} pattern will be
10049 generated that matches a predicated version of the instruction.
10050 For example,
10052 @smallexample
10053 (define_insn "addsi"
10054   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
10055         (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
10056                  (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
10057   "@var{test1}"
10058   "add %2,%1,%0")
10060 (define_cond_exec
10061   [(ne (match_operand:CC 0 "register_operand" "c")
10062        (const_int 0))]
10063   "@var{test2}"
10064   "(%0)")
10065 @end smallexample
10067 @noindent
10068 generates a new pattern
10070 @smallexample
10071 (define_insn ""
10072   [(cond_exec
10073      (ne (match_operand:CC 3 "register_operand" "c") (const_int 0))
10074      (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
10075           (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
10076                    (match_operand:SI 2 "register_operand" "r"))))]
10077   "(@var{test2}) && (@var{test1})"
10078   "(%3) add %2,%1,%0")
10079 @end smallexample
10081 @end ifset
10082 @ifset INTERNALS
10083 @node Define Subst
10084 @section RTL Templates Transformations
10085 @cindex define_subst
10087 For some hardware architectures there are common cases when the RTL
10088 templates for the instructions can be derived from the other RTL
10089 templates using simple transformations.  E.g., @file{i386.md} contains
10090 an RTL template for the ordinary @code{sub} instruction---
10091 @code{*subsi_1}, and for the @code{sub} instruction with subsequent
10092 zero-extension---@code{*subsi_1_zext}.  Such cases can be easily
10093 implemented by a single meta-template capable of generating a modified
10094 case based on the initial one:
10096 @findex define_subst
10097 @smallexample
10098 (define_subst "@var{name}"
10099   [@var{input-template}]
10100   "@var{condition}"
10101   [@var{output-template}])
10102 @end smallexample
10103 @var{input-template} is a pattern describing the source RTL template,
10104 which will be transformed.
10106 @var{condition} is a C expression that is conjunct with the condition
10107 from the input-template to generate a condition to be used in the
10108 output-template.
10110 @var{output-template} is a pattern that will be used in the resulting
10111 template.
10113 @code{define_subst} mechanism is tightly coupled with the notion of the
10114 subst attribute (@pxref{Subst Iterators}).  The use of
10115 @code{define_subst} is triggered by a reference to a subst attribute in
10116 the transforming RTL template.  This reference initiates duplication of
10117 the source RTL template and substitution of the attributes with their
10118 values.  The source RTL template is left unchanged, while the copy is
10119 transformed by @code{define_subst}.  This transformation can fail in the
10120 case when the source RTL template is not matched against the
10121 input-template of the @code{define_subst}.  In such case the copy is
10122 deleted.
10124 @code{define_subst} can be used only in @code{define_insn} and
10125 @code{define_expand}, it cannot be used in other expressions (e.g. in
10126 @code{define_insn_and_split}).
10128 @menu
10129 * Define Subst Example::            Example of @code{define_subst} work.
10130 * Define Subst Pattern Matching::   Process of template comparison.
10131 * Define Subst Output Template::    Generation of output template.
10132 @end menu
10134 @node Define Subst Example
10135 @subsection @code{define_subst} Example
10136 @cindex define_subst
10138 To illustrate how @code{define_subst} works, let us examine a simple
10139 template transformation.
10141 Suppose there are two kinds of instructions: one that touches flags and
10142 the other that does not.  The instructions of the second type could be
10143 generated with the following @code{define_subst}:
10145 @smallexample
10146 (define_subst "add_clobber_subst"
10147   [(set (match_operand:SI 0 "" "")
10148         (match_operand:SI 1 "" ""))]
10149   ""
10150   [(set (match_dup 0)
10151         (match_dup 1))
10152    (clobber (reg:CC FLAGS_REG))]
10153 @end smallexample
10155 This @code{define_subst} can be applied to any RTL pattern containing
10156 @code{set} of mode SI and generates a copy with clobber when it is
10157 applied.
10159 Assume there is an RTL template for a @code{max} instruction to be used
10160 in @code{define_subst} mentioned above:
10162 @smallexample
10163 (define_insn "maxsi"
10164   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
10165         (max:SI
10166           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
10167           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
10168   ""
10169   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
10170  [@dots{}])
10171 @end smallexample
10173 To mark the RTL template for @code{define_subst} application,
10174 subst-attributes are used.  They should be declared in advance:
10176 @smallexample
10177 (define_subst_attr "add_clobber_name" "add_clobber_subst" "_noclobber" "_clobber")
10178 @end smallexample
10180 Here @samp{add_clobber_name} is the attribute name,
10181 @samp{add_clobber_subst} is the name of the corresponding
10182 @code{define_subst}, the third argument (@samp{_noclobber}) is the
10183 attribute value that would be substituted into the unchanged version of
10184 the source RTL template, and the last argument (@samp{_clobber}) is the
10185 value that would be substituted into the second, transformed,
10186 version of the RTL template.
10188 Once the subst-attribute has been defined, it should be used in RTL
10189 templates which need to be processed by the @code{define_subst}.  So,
10190 the original RTL template should be changed:
10192 @smallexample
10193 (define_insn "maxsi<add_clobber_name>"
10194   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
10195         (max:SI
10196           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
10197           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
10198   ""
10199   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
10200  [@dots{}])
10201 @end smallexample
10203 The result of the @code{define_subst} usage would look like the following:
10205 @smallexample
10206 (define_insn "maxsi_noclobber"
10207   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
10208         (max:SI
10209           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
10210           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
10211   ""
10212   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
10213  [@dots{}])
10214 (define_insn "maxsi_clobber"
10215   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
10216         (max:SI
10217           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
10218           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))
10219    (clobber (reg:CC FLAGS_REG))]
10220   ""
10221   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
10222  [@dots{}])
10223 @end smallexample
10225 @node Define Subst Pattern Matching
10226 @subsection Pattern Matching in @code{define_subst}
10227 @cindex define_subst
10229 All expressions, allowed in @code{define_insn} or @code{define_expand},
10230 are allowed in the input-template of @code{define_subst}, except
10231 @code{match_par_dup}, @code{match_scratch}, @code{match_parallel}. The
10232 meanings of expressions in the input-template were changed:
10234 @code{match_operand} matches any expression (possibly, a subtree in
10235 RTL-template), if modes of the @code{match_operand} and this expression
10236 are the same, or mode of the @code{match_operand} is @code{VOIDmode}, or
10237 this expression is @code{match_dup}, @code{match_op_dup}.  If the
10238 expression is @code{match_operand} too, and predicate of
10239 @code{match_operand} from the input pattern is not empty, then the
10240 predicates are compared.  That can be used for more accurate filtering
10241 of accepted RTL-templates.
10243 @code{match_operator} matches common operators (like @code{plus},
10244 @code{minus}), @code{unspec}, @code{unspec_volatile} operators and
10245 @code{match_operator}s from the original pattern if the modes match and
10246 @code{match_operator} from the input pattern has the same number of
10247 operands as the operator from the original pattern.
10249 @node Define Subst Output Template
10250 @subsection Generation of output template in @code{define_subst}
10251 @cindex define_subst
10253 If all necessary checks for @code{define_subst} application pass, a new
10254 RTL-pattern, based on the output-template, is created to replace the old
10255 template.  Like in input-patterns, meanings of some RTL expressions are
10256 changed when they are used in output-patterns of a @code{define_subst}.
10257 Thus, @code{match_dup} is used for copying the whole expression from the
10258 original pattern, which matched corresponding @code{match_operand} from
10259 the input pattern.
10261 @code{match_dup N} is used in the output template to be replaced with
10262 the expression from the original pattern, which matched
10263 @code{match_operand N} from the input pattern.  As a consequence,
10264 @code{match_dup} cannot be used to point to @code{match_operand}s from
10265 the output pattern, it should always refer to a @code{match_operand}
10266 from the input pattern.
10268 In the output template one can refer to the expressions from the
10269 original pattern and create new ones.  For instance, some operands could
10270 be added by means of standard @code{match_operand}.
10272 After replacing @code{match_dup} with some RTL-subtree from the original
10273 pattern, it could happen that several @code{match_operand}s in the
10274 output pattern have the same indexes.  It is unknown, how many and what
10275 indexes would be used in the expression which would replace
10276 @code{match_dup}, so such conflicts in indexes are inevitable.  To
10277 overcome this issue, @code{match_operands} and @code{match_operators},
10278 which were introduced into the output pattern, are renumerated when all
10279 @code{match_dup}s are replaced.
10281 Number of alternatives in @code{match_operand}s introduced into the
10282 output template @code{M} could differ from the number of alternatives in
10283 the original pattern @code{N}, so in the resultant pattern there would
10284 be @code{N*M} alternatives.  Thus, constraints from the original pattern
10285 would be duplicated @code{N} times, constraints from the output pattern
10286 would be duplicated @code{M} times, producing all possible combinations.
10287 @end ifset
10289 @ifset INTERNALS
10290 @node Constant Definitions
10291 @section Constant Definitions
10292 @cindex constant definitions
10293 @findex define_constants
10295 Using literal constants inside instruction patterns reduces legibility and
10296 can be a maintenance problem.
10298 To overcome this problem, you may use the @code{define_constants}
10299 expression.  It contains a vector of name-value pairs.  From that
10300 point on, wherever any of the names appears in the MD file, it is as
10301 if the corresponding value had been written instead.  You may use
10302 @code{define_constants} multiple times; each appearance adds more
10303 constants to the table.  It is an error to redefine a constant with
10304 a different value.
10306 To come back to the a29k load multiple example, instead of
10308 @smallexample
10309 (define_insn ""
10310   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
10311      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
10312            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
10313       (use (reg:SI 179))
10314       (clobber (reg:SI 179))])]
10315   ""
10316   "loadm 0,0,%1,%2")
10317 @end smallexample
10319 You could write:
10321 @smallexample
10322 (define_constants [
10323     (R_BP 177)
10324     (R_FC 178)
10325     (R_CR 179)
10326     (R_Q  180)
10329 (define_insn ""
10330   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
10331      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
10332            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
10333       (use (reg:SI R_CR))
10334       (clobber (reg:SI R_CR))])]
10335   ""
10336   "loadm 0,0,%1,%2")
10337 @end smallexample
10339 The constants that are defined with a define_constant are also output
10340 in the insn-codes.h header file as #defines.
10342 @cindex enumerations
10343 @findex define_c_enum
10344 You can also use the machine description file to define enumerations.
10345 Like the constants defined by @code{define_constant}, these enumerations
10346 are visible to both the machine description file and the main C code.
10348 The syntax is as follows:
10350 @smallexample
10351 (define_c_enum "@var{name}" [
10352   @var{value0}
10353   @var{value1}
10354   @dots{}
10355   @var{valuen}
10357 @end smallexample
10359 This definition causes the equivalent of the following C code to appear
10360 in @file{insn-constants.h}:
10362 @smallexample
10363 enum @var{name} @{
10364   @var{value0} = 0,
10365   @var{value1} = 1,
10366   @dots{}
10367   @var{valuen} = @var{n}
10369 #define NUM_@var{cname}_VALUES (@var{n} + 1)
10370 @end smallexample
10372 where @var{cname} is the capitalized form of @var{name}.
10373 It also makes each @var{valuei} available in the machine description
10374 file, just as if it had been declared with:
10376 @smallexample
10377 (define_constants [(@var{valuei} @var{i})])
10378 @end smallexample
10380 Each @var{valuei} is usually an upper-case identifier and usually
10381 begins with @var{cname}.
10383 You can split the enumeration definition into as many statements as
10384 you like.  The above example is directly equivalent to:
10386 @smallexample
10387 (define_c_enum "@var{name}" [@var{value0}])
10388 (define_c_enum "@var{name}" [@var{value1}])
10389 @dots{}
10390 (define_c_enum "@var{name}" [@var{valuen}])
10391 @end smallexample
10393 Splitting the enumeration helps to improve the modularity of each
10394 individual @code{.md} file.  For example, if a port defines its
10395 synchronization instructions in a separate @file{sync.md} file,
10396 it is convenient to define all synchronization-specific enumeration
10397 values in @file{sync.md} rather than in the main @file{.md} file.
10399 Some enumeration names have special significance to GCC:
10401 @table @code
10402 @item unspecv
10403 @findex unspec_volatile
10404 If an enumeration called @code{unspecv} is defined, GCC will use it
10405 when printing out @code{unspec_volatile} expressions.  For example:
10407 @smallexample
10408 (define_c_enum "unspecv" [
10409   UNSPECV_BLOCKAGE
10411 @end smallexample
10413 causes GCC to print @samp{(unspec_volatile @dots{} 0)} as:
10415 @smallexample
10416 (unspec_volatile ... UNSPECV_BLOCKAGE)
10417 @end smallexample
10419 @item unspec
10420 @findex unspec
10421 If an enumeration called @code{unspec} is defined, GCC will use
10422 it when printing out @code{unspec} expressions.  GCC will also use
10423 it when printing out @code{unspec_volatile} expressions unless an
10424 @code{unspecv} enumeration is also defined.  You can therefore
10425 decide whether to keep separate enumerations for volatile and
10426 non-volatile expressions or whether to use the same enumeration
10427 for both.
10428 @end table
10430 @findex define_enum
10431 @anchor{define_enum}
10432 Another way of defining an enumeration is to use @code{define_enum}:
10434 @smallexample
10435 (define_enum "@var{name}" [
10436   @var{value0}
10437   @var{value1}
10438   @dots{}
10439   @var{valuen}
10441 @end smallexample
10443 This directive implies:
10445 @smallexample
10446 (define_c_enum "@var{name}" [
10447   @var{cname}_@var{cvalue0}
10448   @var{cname}_@var{cvalue1}
10449   @dots{}
10450   @var{cname}_@var{cvaluen}
10452 @end smallexample
10454 @findex define_enum_attr
10455 where @var{cvaluei} is the capitalized form of @var{valuei}.
10456 However, unlike @code{define_c_enum}, the enumerations defined
10457 by @code{define_enum} can be used in attribute specifications
10458 (@pxref{define_enum_attr}).
10459 @end ifset
10460 @ifset INTERNALS
10461 @node Iterators
10462 @section Iterators
10463 @cindex iterators in @file{.md} files
10465 Ports often need to define similar patterns for more than one machine
10466 mode or for more than one rtx code.  GCC provides some simple iterator
10467 facilities to make this process easier.
10469 @menu
10470 * Mode Iterators::         Generating variations of patterns for different modes.
10471 * Code Iterators::         Doing the same for codes.
10472 * Int Iterators::          Doing the same for integers.
10473 * Subst Iterators::        Generating variations of patterns for define_subst.
10474 @end menu
10476 @node Mode Iterators
10477 @subsection Mode Iterators
10478 @cindex mode iterators in @file{.md} files
10480 Ports often need to define similar patterns for two or more different modes.
10481 For example:
10483 @itemize @bullet
10484 @item
10485 If a processor has hardware support for both single and double
10486 floating-point arithmetic, the @code{SFmode} patterns tend to be
10487 very similar to the @code{DFmode} ones.
10489 @item
10490 If a port uses @code{SImode} pointers in one configuration and
10491 @code{DImode} pointers in another, it will usually have very similar
10492 @code{SImode} and @code{DImode} patterns for manipulating pointers.
10493 @end itemize
10495 Mode iterators allow several patterns to be instantiated from one
10496 @file{.md} file template.  They can be used with any type of
10497 rtx-based construct, such as a @code{define_insn},
10498 @code{define_split}, or @code{define_peephole2}.
10500 @menu
10501 * Defining Mode Iterators:: Defining a new mode iterator.
10502 * Substitutions::           Combining mode iterators with substitutions
10503 * Examples::                Examples
10504 @end menu
10506 @node Defining Mode Iterators
10507 @subsubsection Defining Mode Iterators
10508 @findex define_mode_iterator
10510 The syntax for defining a mode iterator is:
10512 @smallexample
10513 (define_mode_iterator @var{name} [(@var{mode1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{moden} "@var{condn}")])
10514 @end smallexample
10516 This allows subsequent @file{.md} file constructs to use the mode suffix
10517 @code{:@var{name}}.  Every construct that does so will be expanded
10518 @var{n} times, once with every use of @code{:@var{name}} replaced by
10519 @code{:@var{mode1}}, once with every use replaced by @code{:@var{mode2}},
10520 and so on.  In the expansion for a particular @var{modei}, every
10521 C condition will also require that @var{condi} be true.
10523 For example:
10525 @smallexample
10526 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
10527 @end smallexample
10529 defines a new mode suffix @code{:P}.  Every construct that uses
10530 @code{:P} will be expanded twice, once with every @code{:P} replaced
10531 by @code{:SI} and once with every @code{:P} replaced by @code{:DI}.
10532 The @code{:SI} version will only apply if @code{Pmode == SImode} and
10533 the @code{:DI} version will only apply if @code{Pmode == DImode}.
10535 As with other @file{.md} conditions, an empty string is treated
10536 as ``always true''.  @code{(@var{mode} "")} can also be abbreviated
10537 to @code{@var{mode}}.  For example:
10539 @smallexample
10540 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
10541 @end smallexample
10543 means that the @code{:DI} expansion only applies if @code{TARGET_64BIT}
10544 but that the @code{:SI} expansion has no such constraint.
10546 Iterators are applied in the order they are defined.  This can be
10547 significant if two iterators are used in a construct that requires
10548 substitutions.  @xref{Substitutions}.
10550 @node Substitutions
10551 @subsubsection Substitution in Mode Iterators
10552 @findex define_mode_attr
10554 If an @file{.md} file construct uses mode iterators, each version of the
10555 construct will often need slightly different strings or modes.  For
10556 example:
10558 @itemize @bullet
10559 @item
10560 When a @code{define_expand} defines several @code{add@var{m}3} patterns
10561 (@pxref{Standard Names}), each expander will need to use the
10562 appropriate mode name for @var{m}.
10564 @item
10565 When a @code{define_insn} defines several instruction patterns,
10566 each instruction will often use a different assembler mnemonic.
10568 @item
10569 When a @code{define_insn} requires operands with different modes,
10570 using an iterator for one of the operand modes usually requires a specific
10571 mode for the other operand(s).
10572 @end itemize
10574 GCC supports such variations through a system of ``mode attributes''.
10575 There are two standard attributes: @code{mode}, which is the name of
10576 the mode in lower case, and @code{MODE}, which is the same thing in
10577 upper case.  You can define other attributes using:
10579 @smallexample
10580 (define_mode_attr @var{name} [(@var{mode1} "@var{value1}") @dots{} (@var{moden} "@var{valuen}")])
10581 @end smallexample
10583 where @var{name} is the name of the attribute and @var{valuei}
10584 is the value associated with @var{modei}.
10586 When GCC replaces some @var{:iterator} with @var{:mode}, it will scan
10587 each string and mode in the pattern for sequences of the form
10588 @code{<@var{iterator}:@var{attr}>}, where @var{attr} is the name of a
10589 mode attribute.  If the attribute is defined for @var{mode}, the whole
10590 @code{<@dots{}>} sequence will be replaced by the appropriate attribute
10591 value.
10593 For example, suppose an @file{.md} file has:
10595 @smallexample
10596 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
10597 (define_mode_attr load [(SI "lw") (DI "ld")])
10598 @end smallexample
10600 If one of the patterns that uses @code{:P} contains the string
10601 @code{"<P:load>\t%0,%1"}, the @code{SI} version of that pattern
10602 will use @code{"lw\t%0,%1"} and the @code{DI} version will use
10603 @code{"ld\t%0,%1"}.
10605 Here is an example of using an attribute for a mode:
10607 @smallexample
10608 (define_mode_iterator LONG [SI DI])
10609 (define_mode_attr SHORT [(SI "HI") (DI "SI")])
10610 (define_insn @dots{}
10611   (sign_extend:LONG (match_operand:<LONG:SHORT> @dots{})) @dots{})
10612 @end smallexample
10614 The @code{@var{iterator}:} prefix may be omitted, in which case the
10615 substitution will be attempted for every iterator expansion.
10617 @node Examples
10618 @subsubsection Mode Iterator Examples
10620 Here is an example from the MIPS port.  It defines the following
10621 modes and attributes (among others):
10623 @smallexample
10624 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
10625 (define_mode_attr d [(SI "") (DI "d")])
10626 @end smallexample
10628 and uses the following template to define both @code{subsi3}
10629 and @code{subdi3}:
10631 @smallexample
10632 (define_insn "sub<mode>3"
10633   [(set (match_operand:GPR 0 "register_operand" "=d")
10634         (minus:GPR (match_operand:GPR 1 "register_operand" "d")
10635                    (match_operand:GPR 2 "register_operand" "d")))]
10636   ""
10637   "<d>subu\t%0,%1,%2"
10638   [(set_attr "type" "arith")
10639    (set_attr "mode" "<MODE>")])
10640 @end smallexample
10642 This is exactly equivalent to:
10644 @smallexample
10645 (define_insn "subsi3"
10646   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=d")
10647         (minus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "d")
10648                   (match_operand:SI 2 "register_operand" "d")))]
10649   ""
10650   "subu\t%0,%1,%2"
10651   [(set_attr "type" "arith")
10652    (set_attr "mode" "SI")])
10654 (define_insn "subdi3"
10655   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
10656         (minus:DI (match_operand:DI 1 "register_operand" "d")
10657                   (match_operand:DI 2 "register_operand" "d")))]
10658   ""
10659   "dsubu\t%0,%1,%2"
10660   [(set_attr "type" "arith")
10661    (set_attr "mode" "DI")])
10662 @end smallexample
10664 @node Code Iterators
10665 @subsection Code Iterators
10666 @cindex code iterators in @file{.md} files
10667 @findex define_code_iterator
10668 @findex define_code_attr
10670 Code iterators operate in a similar way to mode iterators.  @xref{Mode Iterators}.
10672 The construct:
10674 @smallexample
10675 (define_code_iterator @var{name} [(@var{code1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{coden} "@var{condn}")])
10676 @end smallexample
10678 defines a pseudo rtx code @var{name} that can be instantiated as
10679 @var{codei} if condition @var{condi} is true.  Each @var{codei}
10680 must have the same rtx format.  @xref{RTL Classes}.
10682 As with mode iterators, each pattern that uses @var{name} will be
10683 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
10684 @var{code1}, once with all uses replaced by @var{code2}, and so on.
10685 @xref{Defining Mode Iterators}.
10687 It is possible to define attributes for codes as well as for modes.
10688 There are two standard code attributes: @code{code}, the name of the
10689 code in lower case, and @code{CODE}, the name of the code in upper case.
10690 Other attributes are defined using:
10692 @smallexample
10693 (define_code_attr @var{name} [(@var{code1} "@var{value1}") @dots{} (@var{coden} "@var{valuen}")])
10694 @end smallexample
10696 Here's an example of code iterators in action, taken from the MIPS port:
10698 @smallexample
10699 (define_code_iterator any_cond [unordered ordered unlt unge uneq ltgt unle ungt
10700                                 eq ne gt ge lt le gtu geu ltu leu])
10702 (define_expand "b<code>"
10703   [(set (pc)
10704         (if_then_else (any_cond:CC (cc0)
10705                                    (const_int 0))
10706                       (label_ref (match_operand 0 ""))
10707                       (pc)))]
10708   ""
10710   gen_conditional_branch (operands, <CODE>);
10711   DONE;
10713 @end smallexample
10715 This is equivalent to:
10717 @smallexample
10718 (define_expand "bunordered"
10719   [(set (pc)
10720         (if_then_else (unordered:CC (cc0)
10721                                     (const_int 0))
10722                       (label_ref (match_operand 0 ""))
10723                       (pc)))]
10724   ""
10726   gen_conditional_branch (operands, UNORDERED);
10727   DONE;
10730 (define_expand "bordered"
10731   [(set (pc)
10732         (if_then_else (ordered:CC (cc0)
10733                                   (const_int 0))
10734                       (label_ref (match_operand 0 ""))
10735                       (pc)))]
10736   ""
10738   gen_conditional_branch (operands, ORDERED);
10739   DONE;
10742 @dots{}
10743 @end smallexample
10745 @node Int Iterators
10746 @subsection Int Iterators
10747 @cindex int iterators in @file{.md} files
10748 @findex define_int_iterator
10749 @findex define_int_attr
10751 Int iterators operate in a similar way to code iterators.  @xref{Code Iterators}.
10753 The construct:
10755 @smallexample
10756 (define_int_iterator @var{name} [(@var{int1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{intn} "@var{condn}")])
10757 @end smallexample
10759 defines a pseudo integer constant @var{name} that can be instantiated as
10760 @var{inti} if condition @var{condi} is true.  Each @var{int}
10761 must have the same rtx format.  @xref{RTL Classes}. Int iterators can appear
10762 in only those rtx fields that have 'i' as the specifier. This means that
10763 each @var{int} has to be a constant defined using define_constant or
10764 define_c_enum.
10766 As with mode and code iterators, each pattern that uses @var{name} will be
10767 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
10768 @var{int1}, once with all uses replaced by @var{int2}, and so on.
10769 @xref{Defining Mode Iterators}.
10771 It is possible to define attributes for ints as well as for codes and modes.
10772 Attributes are defined using:
10774 @smallexample
10775 (define_int_attr @var{name} [(@var{int1} "@var{value1}") @dots{} (@var{intn} "@var{valuen}")])
10776 @end smallexample
10778 Here's an example of int iterators in action, taken from the ARM port:
10780 @smallexample
10781 (define_int_iterator QABSNEG [UNSPEC_VQABS UNSPEC_VQNEG])
10783 (define_int_attr absneg [(UNSPEC_VQABS "abs") (UNSPEC_VQNEG "neg")])
10785 (define_insn "neon_vq<absneg><mode>"
10786   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
10787         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
10788                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
10789                       QABSNEG))]
10790   "TARGET_NEON"
10791   "vq<absneg>.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
10792   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
10795 @end smallexample
10797 This is equivalent to:
10799 @smallexample
10800 (define_insn "neon_vqabs<mode>"
10801   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
10802         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
10803                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
10804                       UNSPEC_VQABS))]
10805   "TARGET_NEON"
10806   "vqabs.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
10807   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
10810 (define_insn "neon_vqneg<mode>"
10811   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
10812         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
10813                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
10814                       UNSPEC_VQNEG))]
10815   "TARGET_NEON"
10816   "vqneg.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
10817   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
10820 @end smallexample
10822 @node Subst Iterators
10823 @subsection Subst Iterators
10824 @cindex subst iterators in @file{.md} files
10825 @findex define_subst
10826 @findex define_subst_attr
10828 Subst iterators are special type of iterators with the following
10829 restrictions: they could not be declared explicitly, they always have
10830 only two values, and they do not have explicit dedicated name.
10831 Subst-iterators are triggered only when corresponding subst-attribute is
10832 used in RTL-pattern.
10834 Subst iterators transform templates in the following way: the templates
10835 are duplicated, the subst-attributes in these templates are replaced
10836 with the corresponding values, and a new attribute is implicitly added
10837 to the given @code{define_insn}/@code{define_expand}.  The name of the
10838 added attribute matches the name of @code{define_subst}.  Such
10839 attributes are declared implicitly, and it is not allowed to have a
10840 @code{define_attr} named as a @code{define_subst}.
10842 Each subst iterator is linked to a @code{define_subst}.  It is declared
10843 implicitly by the first appearance of the corresponding
10844 @code{define_subst_attr}, and it is not allowed to define it explicitly.
10846 Declarations of subst-attributes have the following syntax:
10848 @findex define_subst_attr
10849 @smallexample
10850 (define_subst_attr "@var{name}"
10851   "@var{subst-name}"
10852   "@var{no-subst-value}"
10853   "@var{subst-applied-value}")
10854 @end smallexample
10856 @var{name} is a string with which the given subst-attribute could be
10857 referred to.
10859 @var{subst-name} shows which @code{define_subst} should be applied to an
10860 RTL-template if the given subst-attribute is present in the
10861 RTL-template.
10863 @var{no-subst-value} is a value with which subst-attribute would be
10864 replaced in the first copy of the original RTL-template.
10866 @var{subst-applied-value} is a value with which subst-attribute would be
10867 replaced in the second copy of the original RTL-template.
10869 @end ifset