c++: retval dtor on rethrow [PR112301]
[official-gcc.git] / gcc / doc / md.texi
blobfab2513105a2134e1f19249d65130c70b57f6a45
1 @c Copyright (C) 1988-2023 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 * Compact Syntax::      Compact syntax for writing machine descriptors.
31 * Predicates::          Controlling what kinds of operands can be used
32                         for an insn.
33 * Constraints::         Fine-tuning operand selection.
34 * Standard Names::      Names mark patterns to use for code generation.
35 * Pattern Ordering::    When the order of patterns makes a difference.
36 * Dependent Patterns::  Having one pattern may make you need another.
37 * Jump Patterns::       Special considerations for patterns for jump insns.
38 * Looping Patterns::    How to define patterns for special looping insns.
39 * Insn Canonicalizations::Canonicalization of Instructions
40 * Expander Definitions::Generating a sequence of several RTL insns
41                         for a standard operation.
42 * Insn Splitting::      Splitting Instructions into Multiple Instructions.
43 * Including Patterns::  Including Patterns in Machine Descriptions.
44 * Peephole Definitions::Defining machine-specific peephole optimizations.
45 * Insn Attributes::     Specifying the value of attributes for generated insns.
46 * Conditional Execution::Generating @code{define_insn} patterns for
47                          predication.
48 * Define Subst::        Generating @code{define_insn} and @code{define_expand}
49                         patterns from other patterns.
50 * Constant Definitions::Defining symbolic constants that can be used in the
51                         md file.
52 * Iterators::           Using iterators to generate patterns from a template.
53 @end menu
55 @node Overview
56 @section Overview of How the Machine Description is Used
58 There are three main conversions that happen in the compiler:
60 @enumerate
62 @item
63 The front end reads the source code and builds a parse tree.
65 @item
66 The parse tree is used to generate an RTL insn list based on named
67 instruction patterns.
69 @item
70 The insn list is matched against the RTL templates to produce assembler
71 code.
73 @end enumerate
75 For the generate pass, only the names of the insns matter, from either a
76 named @code{define_insn} or a @code{define_expand}.  The compiler will
77 choose the pattern with the right name and apply the operands according
78 to the documentation later in this chapter, without regard for the RTL
79 template or operand constraints.  Note that the names the compiler looks
80 for are hard-coded in the compiler---it will ignore unnamed patterns and
81 patterns with names it doesn't know about, but if you don't provide a
82 named pattern it needs, it will abort.
84 If a @code{define_insn} is used, the template given is inserted into the
85 insn list.  If a @code{define_expand} is used, one of three things
86 happens, based on the condition logic.  The condition logic may manually
87 create new insns for the insn list, say via @code{emit_insn()}, and
88 invoke @code{DONE}.  For certain named patterns, it may invoke @code{FAIL} to tell the
89 compiler to use an alternate way of performing that task.  If it invokes
90 neither @code{DONE} nor @code{FAIL}, the template given in the pattern
91 is inserted, as if the @code{define_expand} were a @code{define_insn}.
93 Once the insn list is generated, various optimization passes convert,
94 replace, and rearrange the insns in the insn list.  This is where the
95 @code{define_split} and @code{define_peephole} patterns get used, for
96 example.
98 Finally, the insn list's RTL is matched up with the RTL templates in the
99 @code{define_insn} patterns, and those patterns are used to emit the
100 final assembly code.  For this purpose, each named @code{define_insn}
101 acts like it's unnamed, since the names are ignored.
103 @node Patterns
104 @section Everything about Instruction Patterns
105 @cindex patterns
106 @cindex instruction patterns
108 @findex define_insn
109 A @code{define_insn} expression is used to define instruction patterns
110 to which insns may be matched.  A @code{define_insn} expression contains
111 an incomplete RTL expression, with pieces to be filled in later, operand
112 constraints that restrict how the pieces can be filled in, and an output
113 template or C code to generate the assembler output.
115 A @code{define_insn} is an RTL expression containing four or five operands:
117 @enumerate
118 @item
119 An optional name @var{n}.  When a name is present, the compiler
120 automically generates a C++ function @samp{gen_@var{n}} that takes
121 the operands of the instruction as arguments and returns the instruction's
122 rtx pattern.  The compiler also assigns the instruction a unique code
123 @samp{CODE_FOR_@var{n}}, with all such codes belonging to an enum
124 called @code{insn_code}.
126 These names serve one of two purposes.  The first is to indicate that the
127 instruction performs a certain standard job for the RTL-generation
128 pass of the compiler, such as a move, an addition, or a conditional
129 jump.  The second is to help the target generate certain target-specific
130 operations, such as when implementing target-specific intrinsic functions.
132 It is better to prefix target-specific names with the name of the
133 target, to avoid any clash with current or future standard names.
135 The absence of a name is indicated by writing an empty string
136 where the name should go.  Nameless instruction patterns are never
137 used for generating RTL code, but they may permit several simpler insns
138 to be combined later on.
140 For the purpose of debugging the compiler, you may also specify a
141 name beginning with the @samp{*} character.  Such a name is used only
142 for identifying the instruction in RTL dumps; it is equivalent to having
143 a nameless pattern for all other purposes.  Names beginning with the
144 @samp{*} character are not required to be unique.
146 The name may also have the form @samp{@@@var{n}}.  This has the same
147 effect as a name @samp{@var{n}}, but in addition tells the compiler to
148 generate further helper functions; see @ref{Parameterized Names} for details.
150 @item
151 The @dfn{RTL template}: This is a vector of incomplete RTL expressions
152 which describe the semantics of the instruction (@pxref{RTL Template}).
153 It is incomplete because it may contain @code{match_operand},
154 @code{match_operator}, and @code{match_dup} expressions that stand for
155 operands of the instruction.
157 If the vector has multiple elements, the RTL template is treated as a
158 @code{parallel} expression.
160 @cindex pattern conditions
161 @cindex conditions, in patterns
162 @item
163 The condition: This is a string which contains a C expression.  When the
164 compiler attempts to match RTL against a pattern, the condition is
165 evaluated.  If the condition evaluates to @code{true}, the match is
166 permitted.  The condition may be an empty string, which is treated
167 as always @code{true}.
169 @cindex named patterns and conditions
170 For a named pattern, the condition may not depend on the data in the
171 insn being matched, but only the target-machine-type flags.  The compiler
172 needs to test these conditions during initialization in order to learn
173 exactly which named instructions are available in a particular run.
175 @findex operands
176 For nameless patterns, the condition is applied only when matching an
177 individual insn, and only after the insn has matched the pattern's
178 recognition template.  The insn's operands may be found in the vector
179 @code{operands}.
181 An instruction condition cannot become more restrictive as compilation
182 progresses.  If the condition accepts a particular RTL instruction at
183 one stage of compilation, it must continue to accept that instruction
184 until the final pass.  For example, @samp{!reload_completed} and
185 @samp{can_create_pseudo_p ()} are both invalid instruction conditions,
186 because they are true during the earlier RTL passes and false during
187 the later ones.  For the same reason, if a condition accepts an
188 instruction before register allocation, it cannot later try to control
189 register allocation by excluding certain register or value combinations.
191 Although a condition cannot become more restrictive as compilation
192 progresses, the condition for a nameless pattern @emph{can} become
193 more permissive.  For example, a nameless instruction can require
194 @samp{reload_completed} to be true, in which case it only matches
195 after register allocation.
197 @item
198 The @dfn{output template} or @dfn{output statement}: This is either
199 a string, or a fragment of C code which returns a string.
201 When simple substitution isn't general enough, you can specify a piece
202 of C code to compute the output.  @xref{Output Statement}.
204 @item
205 The @dfn{insn attributes}: This is an optional vector containing the values of
206 attributes for insns matching this pattern (@pxref{Insn Attributes}).
207 @end enumerate
209 @node Example
210 @section Example of @code{define_insn}
211 @cindex @code{define_insn} example
213 Here is an example of an instruction pattern, taken from the machine
214 description for the 68000/68020.
216 @smallexample
217 (define_insn "tstsi"
218   [(set (cc0)
219         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
220   ""
221   "*
223   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
224     return \"tstl %0\";
225   return \"cmpl #0,%0\";
226 @}")
227 @end smallexample
229 @noindent
230 This can also be written using braced strings:
232 @smallexample
233 (define_insn "tstsi"
234   [(set (cc0)
235         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
236   ""
238   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
239     return "tstl %0";
240   return "cmpl #0,%0";
242 @end smallexample
244 This describes an instruction which sets the condition codes based on the
245 value of a general operand.  It has no condition, so any insn with an RTL
246 description of the form shown may be matched to this pattern.  The name
247 @samp{tstsi} means ``test a @code{SImode} value'' and tells the RTL
248 generation pass that, when it is necessary to test such a value, an insn
249 to do so can be constructed using this pattern.
251 The output control string is a piece of C code which chooses which
252 output template to return based on the kind of operand and the specific
253 type of CPU for which code is being generated.
255 @samp{"rm"} is an operand constraint.  Its meaning is explained below.
257 @node RTL Template
258 @section RTL Template
259 @cindex RTL insn template
260 @cindex generating insns
261 @cindex insns, generating
262 @cindex recognizing insns
263 @cindex insns, recognizing
265 The RTL template is used to define which insns match the particular pattern
266 and how to find their operands.  For named patterns, the RTL template also
267 says how to construct an insn from specified operands.
269 Construction involves substituting specified operands into a copy of the
270 template.  Matching involves determining the values that serve as the
271 operands in the insn being matched.  Both of these activities are
272 controlled by special expression types that direct matching and
273 substitution of the operands.
275 @table @code
276 @findex match_operand
277 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{predicate} @var{constraint})
278 This expression is a placeholder for operand number @var{n} of
279 the insn.  When constructing an insn, operand number @var{n}
280 will be substituted at this point.  When matching an insn, whatever
281 appears at this position in the insn will be taken as operand
282 number @var{n}; but it must satisfy @var{predicate} or this instruction
283 pattern will not match at all.
285 Operand numbers must be chosen consecutively counting from zero in
286 each instruction pattern.  There may be only one @code{match_operand}
287 expression in the pattern for each operand number.  Usually operands
288 are numbered in the order of appearance in @code{match_operand}
289 expressions.  In the case of a @code{define_expand}, any operand numbers
290 used only in @code{match_dup} expressions have higher values than all
291 other operand numbers.
293 @var{predicate} is a string that is the name of a function that
294 accepts two arguments, an expression and a machine mode.
295 @xref{Predicates}.  During matching, the function will be called with
296 the putative operand as the expression and @var{m} as the mode
297 argument (if @var{m} is not specified, @code{VOIDmode} will be used,
298 which normally causes @var{predicate} to accept any mode).  If it
299 returns zero, this instruction pattern fails to match.
300 @var{predicate} may be an empty string; then it means no test is to be
301 done on the operand, so anything which occurs in this position is
302 valid.
304 Most of the time, @var{predicate} will reject modes other than @var{m}---but
305 not always.  For example, the predicate @code{address_operand} uses
306 @var{m} as the mode of memory ref that the address should be valid for.
307 Many predicates accept @code{const_int} nodes even though their mode is
308 @code{VOIDmode}.
310 @var{constraint} controls reloading and the choice of the best register
311 class to use for a value, as explained later (@pxref{Constraints}).
312 If the constraint would be an empty string, it can be omitted.
314 People are often unclear on the difference between the constraint and the
315 predicate.  The predicate helps decide whether a given insn matches the
316 pattern.  The constraint plays no role in this decision; instead, it
317 controls various decisions in the case of an insn which does match.
319 @findex match_scratch
320 @item (match_scratch:@var{m} @var{n} @var{constraint})
321 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}
322 and indicates that operand must be a @code{scratch} or @code{reg}
323 expression.
325 When matching patterns, this is equivalent to
327 @smallexample
328 (match_operand:@var{m} @var{n} "scratch_operand" @var{constraint})
329 @end smallexample
331 but, when generating RTL, it produces a (@code{scratch}:@var{m})
332 expression.
334 If the last few expressions in a @code{parallel} are @code{clobber}
335 expressions whose operands are either a hard register or
336 @code{match_scratch}, the combiner can add or delete them when
337 necessary.  @xref{Side Effects}.
339 @findex match_dup
340 @item (match_dup @var{n})
341 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}.
342 It is used when the operand needs to appear more than once in the
343 insn.
345 In construction, @code{match_dup} acts just like @code{match_operand}:
346 the operand is substituted into the insn being constructed.  But in
347 matching, @code{match_dup} behaves differently.  It assumes that operand
348 number @var{n} has already been determined by a @code{match_operand}
349 appearing earlier in the recognition template, and it matches only an
350 identical-looking expression.
352 Note that @code{match_dup} should not be used to tell the compiler that
353 a particular register is being used for two operands (example:
354 @code{add} that adds one register to another; the second register is
355 both an input operand and the output operand).  Use a matching
356 constraint (@pxref{Simple Constraints}) for those.  @code{match_dup} is for the cases where one
357 operand is used in two places in the template, such as an instruction
358 that computes both a quotient and a remainder, where the opcode takes
359 two input operands but the RTL template has to refer to each of those
360 twice; once for the quotient pattern and once for the remainder pattern.
362 @findex match_operator
363 @item (match_operator:@var{m} @var{n} @var{predicate} [@var{operands}@dots{}])
364 This pattern is a kind of placeholder for a variable RTL expression
365 code.
367 When constructing an insn, it stands for an RTL expression whose
368 expression code is taken from that of operand @var{n}, and whose
369 operands are constructed from the patterns @var{operands}.
371 When matching an expression, it matches an expression if the function
372 @var{predicate} returns nonzero on that expression @emph{and} the
373 patterns @var{operands} match the operands of the expression.
375 Suppose that the function @code{commutative_operator} is defined as
376 follows, to match any expression whose operator is one of the
377 commutative arithmetic operators of RTL and whose mode is @var{mode}:
379 @smallexample
381 commutative_operator (x, mode)
382      rtx x;
383      machine_mode mode;
385   enum rtx_code code = GET_CODE (x);
386   if (GET_MODE (x) != mode)
387     return 0;
388   return (GET_RTX_CLASS (code) == RTX_COMM_ARITH
389           || code == EQ || code == NE);
391 @end smallexample
393 Then the following pattern will match any RTL expression consisting
394 of a commutative operator applied to two general operands:
396 @smallexample
397 (match_operator:SI 3 "commutative_operator"
398   [(match_operand:SI 1 "general_operand" "g")
399    (match_operand:SI 2 "general_operand" "g")])
400 @end smallexample
402 Here the vector @code{[@var{operands}@dots{}]} contains two patterns
403 because the expressions to be matched all contain two operands.
405 When this pattern does match, the two operands of the commutative
406 operator are recorded as operands 1 and 2 of the insn.  (This is done
407 by the two instances of @code{match_operand}.)  Operand 3 of the insn
408 will be the entire commutative expression: use @code{GET_CODE
409 (operands[3])} to see which commutative operator was used.
411 The machine mode @var{m} of @code{match_operator} works like that of
412 @code{match_operand}: it is passed as the second argument to the
413 predicate function, and that function is solely responsible for
414 deciding whether the expression to be matched ``has'' that mode.
416 When constructing an insn, argument 3 of the gen-function will specify
417 the operation (i.e.@: the expression code) for the expression to be
418 made.  It should be an RTL expression, whose expression code is copied
419 into a new expression whose operands are arguments 1 and 2 of the
420 gen-function.  The subexpressions of argument 3 are not used;
421 only its expression code matters.
423 When @code{match_operator} is used in a pattern for matching an insn,
424 it usually best if the operand number of the @code{match_operator}
425 is higher than that of the actual operands of the insn.  This improves
426 register allocation because the register allocator often looks at
427 operands 1 and 2 of insns to see if it can do register tying.
429 There is no way to specify constraints in @code{match_operator}.  The
430 operand of the insn which corresponds to the @code{match_operator}
431 never has any constraints because it is never reloaded as a whole.
432 However, if parts of its @var{operands} are matched by
433 @code{match_operand} patterns, those parts may have constraints of
434 their own.
436 @findex match_op_dup
437 @item (match_op_dup:@var{m} @var{n}[@var{operands}@dots{}])
438 Like @code{match_dup}, except that it applies to operators instead of
439 operands.  When constructing an insn, operand number @var{n} will be
440 substituted at this point.  But in matching, @code{match_op_dup} behaves
441 differently.  It assumes that operand number @var{n} has already been
442 determined by a @code{match_operator} appearing earlier in the
443 recognition template, and it matches only an identical-looking
444 expression.
446 @findex match_parallel
447 @item (match_parallel @var{n} @var{predicate} [@var{subpat}@dots{}])
448 This pattern is a placeholder for an insn that consists of a
449 @code{parallel} expression with a variable number of elements.  This
450 expression should only appear at the top level of an insn pattern.
452 When constructing an insn, operand number @var{n} will be substituted at
453 this point.  When matching an insn, it matches if the body of the insn
454 is a @code{parallel} expression with at least as many elements as the
455 vector of @var{subpat} expressions in the @code{match_parallel}, if each
456 @var{subpat} matches the corresponding element of the @code{parallel},
457 @emph{and} the function @var{predicate} returns nonzero on the
458 @code{parallel} that is the body of the insn.  It is the responsibility
459 of the predicate to validate elements of the @code{parallel} beyond
460 those listed in the @code{match_parallel}.
462 A typical use of @code{match_parallel} is to match load and store
463 multiple expressions, which can contain a variable number of elements
464 in a @code{parallel}.  For example,
466 @smallexample
467 (define_insn ""
468   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
469      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
470            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
471       (use (reg:SI 179))
472       (clobber (reg:SI 179))])]
473   ""
474   "loadm 0,0,%1,%2")
475 @end smallexample
477 This example comes from @file{a29k.md}.  The function
478 @code{load_multiple_operation} is defined in @file{a29k.c} and checks
479 that subsequent elements in the @code{parallel} are the same as the
480 @code{set} in the pattern, except that they are referencing subsequent
481 registers and memory locations.
483 An insn that matches this pattern might look like:
485 @smallexample
486 (parallel
487  [(set (reg:SI 20) (mem:SI (reg:SI 100)))
488   (use (reg:SI 179))
489   (clobber (reg:SI 179))
490   (set (reg:SI 21)
491        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
492                         (const_int 4))))
493   (set (reg:SI 22)
494        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
495                         (const_int 8))))])
496 @end smallexample
498 @findex match_par_dup
499 @item (match_par_dup @var{n} [@var{subpat}@dots{}])
500 Like @code{match_op_dup}, but for @code{match_parallel} instead of
501 @code{match_operator}.
503 @end table
505 @node Output Template
506 @section Output Templates and Operand Substitution
507 @cindex output templates
508 @cindex operand substitution
510 @cindex @samp{%} in template
511 @cindex percent sign
512 The @dfn{output template} is a string which specifies how to output the
513 assembler code for an instruction pattern.  Most of the template is a
514 fixed string which is output literally.  The character @samp{%} is used
515 to specify where to substitute an operand; it can also be used to
516 identify places where different variants of the assembler require
517 different syntax.
519 In the simplest case, a @samp{%} followed by a digit @var{n} says to output
520 operand @var{n} at that point in the string.
522 @samp{%} followed by a letter and a digit says to output an operand in an
523 alternate fashion.  Four letters have standard, built-in meanings described
524 below.  The machine description macro @code{PRINT_OPERAND} can define
525 additional letters with nonstandard meanings.
527 @samp{%c@var{digit}} can be used to substitute an operand that is a
528 constant value without the syntax that normally indicates an immediate
529 operand.
531 @samp{%n@var{digit}} is like @samp{%c@var{digit}} except that the value of
532 the constant is negated before printing.
534 @samp{%a@var{digit}} can be used to substitute an operand as if it were a
535 memory reference, with the actual operand treated as the address.  This may
536 be useful when outputting a ``load address'' instruction, because often the
537 assembler syntax for such an instruction requires you to write the operand
538 as if it were a memory reference.
540 @samp{%l@var{digit}} is used to substitute a @code{label_ref} into a jump
541 instruction.
543 @samp{%=} outputs a number which is unique to each instruction in the
544 entire compilation.  This is useful for making local labels to be
545 referred to more than once in a single template that generates multiple
546 assembler instructions.
548 @samp{%} followed by a punctuation character specifies a substitution that
549 does not use an operand.  Only one case is standard: @samp{%%} outputs a
550 @samp{%} into the assembler code.  Other nonstandard cases can be
551 defined in the @code{PRINT_OPERAND} macro.  You must also define
552 which punctuation characters are valid with the
553 @code{PRINT_OPERAND_PUNCT_VALID_P} macro.
555 @cindex \
556 @cindex backslash
557 The template may generate multiple assembler instructions.  Write the text
558 for the instructions, with @samp{\;} between them.
560 @cindex matching operands
561 When the RTL contains two operands which are required by constraint to match
562 each other, the output template must refer only to the lower-numbered operand.
563 Matching operands are not always identical, and the rest of the compiler
564 arranges to put the proper RTL expression for printing into the lower-numbered
565 operand.
567 One use of nonstandard letters or punctuation following @samp{%} is to
568 distinguish between different assembler languages for the same machine; for
569 example, Motorola syntax versus MIT syntax for the 68000.  Motorola syntax
570 requires periods in most opcode names, while MIT syntax does not.  For
571 example, the opcode @samp{movel} in MIT syntax is @samp{move.l} in Motorola
572 syntax.  The same file of patterns is used for both kinds of output syntax,
573 but the character sequence @samp{%.} is used in each place where Motorola
574 syntax wants a period.  The @code{PRINT_OPERAND} macro for Motorola syntax
575 defines the sequence to output a period; the macro for MIT syntax defines
576 it to do nothing.
578 @cindex @code{#} in template
579 As a special case, a template consisting of the single character @code{#}
580 instructs the compiler to first split the insn, and then output the
581 resulting instructions separately.  This helps eliminate redundancy in the
582 output templates.   If you have a @code{define_insn} that needs to emit
583 multiple assembler instructions, and there is a matching @code{define_split}
584 already defined, then you can simply use @code{#} as the output template
585 instead of writing an output template that emits the multiple assembler
586 instructions.
588 Note that @code{#} only has an effect while generating assembly code;
589 it does not affect whether a split occurs earlier.  An associated
590 @code{define_split} must exist and it must be suitable for use after
591 register allocation.
593 If the macro @code{ASSEMBLER_DIALECT} is defined, you can use construct
594 of the form @samp{@{option0|option1|option2@}} in the templates.  These
595 describe multiple variants of assembler language syntax.
596 @xref{Instruction Output}.
598 @node Output Statement
599 @section C Statements for Assembler Output
600 @cindex output statements
601 @cindex C statements for assembler output
602 @cindex generating assembler output
604 Often a single fixed template string cannot produce correct and efficient
605 assembler code for all the cases that are recognized by a single
606 instruction pattern.  For example, the opcodes may depend on the kinds of
607 operands; or some unfortunate combinations of operands may require extra
608 machine instructions.
610 If the output control string starts with a @samp{@@}, then it is actually
611 a series of templates, each on a separate line.  (Blank lines and
612 leading spaces and tabs are ignored.)  The templates correspond to the
613 pattern's constraint alternatives (@pxref{Multi-Alternative}).  For example,
614 if a target machine has a two-address add instruction @samp{addr} to add
615 into a register and another @samp{addm} to add a register to memory, you
616 might write this pattern:
618 @smallexample
619 (define_insn "addsi3"
620   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
621         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0,0")
622                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "g,r")))]
623   ""
624   "@@
625    addr %2,%0
626    addm %2,%0")
627 @end smallexample
629 @cindex @code{*} in template
630 @cindex asterisk in template
631 If the output control string starts with a @samp{*}, then it is not an
632 output template but rather a piece of C program that should compute a
633 template.  It should execute a @code{return} statement to return the
634 template-string you want.  Most such templates use C string literals, which
635 require doublequote characters to delimit them.  To include these
636 doublequote characters in the string, prefix each one with @samp{\}.
638 If the output control string is written as a brace block instead of a
639 double-quoted string, it is automatically assumed to be C code.  In that
640 case, it is not necessary to put in a leading asterisk, or to escape the
641 doublequotes surrounding C string literals.
643 The operands may be found in the array @code{operands}, whose C data type
644 is @code{rtx []}.
646 It is very common to select different ways of generating assembler code
647 based on whether an immediate operand is within a certain range.  Be
648 careful when doing this, because the result of @code{INTVAL} is an
649 integer on the host machine.  If the host machine has more bits in an
650 @code{int} than the target machine has in the mode in which the constant
651 will be used, then some of the bits you get from @code{INTVAL} will be
652 superfluous.  For proper results, you must carefully disregard the
653 values of those bits.
655 @findex output_asm_insn
656 It is possible to output an assembler instruction and then go on to output
657 or compute more of them, using the subroutine @code{output_asm_insn}.  This
658 receives two arguments: a template-string and a vector of operands.  The
659 vector may be @code{operands}, or it may be another array of @code{rtx}
660 that you declare locally and initialize yourself.
662 @findex which_alternative
663 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
664 the appearance of the assembler code is determined mostly by which alternative
665 was matched.  When this is so, the C code can test the variable
666 @code{which_alternative}, which is the ordinal number of the alternative
667 that was actually satisfied (0 for the first, 1 for the second alternative,
668 etc.).
670 For example, suppose there are two opcodes for storing zero, @samp{clrreg}
671 for registers and @samp{clrmem} for memory locations.  Here is how
672 a pattern could use @code{which_alternative} to choose between them:
674 @smallexample
675 (define_insn ""
676   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
677         (const_int 0))]
678   ""
679   @{
680   return (which_alternative == 0
681           ? "clrreg %0" : "clrmem %0");
682   @})
683 @end smallexample
685 The example above, where the assembler code to generate was
686 @emph{solely} determined by the alternative, could also have been specified
687 as follows, having the output control string start with a @samp{@@}:
689 @smallexample
690 @group
691 (define_insn ""
692   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
693         (const_int 0))]
694   ""
695   "@@
696    clrreg %0
697    clrmem %0")
698 @end group
699 @end smallexample
701 If you just need a little bit of C code in one (or a few) alternatives,
702 you can use @samp{*} inside of a @samp{@@} multi-alternative template:
704 @smallexample
705 @group
706 (define_insn ""
707   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,<,m")
708         (const_int 0))]
709   ""
710   "@@
711    clrreg %0
712    * return stack_mem_p (operands[0]) ? \"push 0\" : \"clrmem %0\";
713    clrmem %0")
714 @end group
715 @end smallexample
717 @node Compact Syntax
718 @section Compact Syntax
719 @cindex compact syntax
721 When a @code{define_insn} or @code{define_insn_and_split} has multiple
722 alternatives it may be beneficial to use the compact syntax when specifying
723 alternatives.
725 This syntax puts the constraints and attributes on the same horizontal line as
726 the instruction assembly template.
728 As an example
730 @smallexample
731 @group
732 (define_insn_and_split ""
733   [(set (match_operand:SI 0 "nonimmediate_operand" "=r,k,r,r,r,r")
734         (match_operand:SI 1 "aarch64_mov_operand"  " r,r,k,M,n,Usv"))]
735   ""
736   "@@
737    mov\\t%w0, %w1
738    mov\\t%w0, %w1
739    mov\\t%w0, %w1
740    mov\\t%w0, %1
741    #
742    * return aarch64_output_sve_cnt_immediate ('cnt', '%x0', operands[1]);"
743   "&& true"
744    [(const_int 0)]
745   @{
746      aarch64_expand_mov_immediate (operands[0], operands[1]);
747      DONE;
748   @}
749   [(set_attr "type" "mov_reg,mov_reg,mov_reg,mov_imm,mov_imm,mov_imm")
750    (set_attr "arch"   "*,*,*,*,*,sve")
751    (set_attr "length" "4,4,4,4,*,  4")
754 @end group
755 @end smallexample
757 can be better expressed as:
759 @smallexample
760 @group
761 (define_insn_and_split ""
762   [(set (match_operand:SI 0 "nonimmediate_operand")
763         (match_operand:SI 1 "aarch64_mov_operand"))]
764   ""
765   @{@@ [cons: =0, 1; attrs: type, arch, length]
766      [r , r  ; mov_reg  , *   , 4] mov\t%w0, %w1
767      [k , r  ; mov_reg  , *   , 4] ^
768      [r , k  ; mov_reg  , *   , 4] ^
769      [r , M  ; mov_imm  , *   , 4] mov\t%w0, %1
770      [r , n  ; mov_imm  , *   , *] #
771      [r , Usv; mov_imm  , sve , 4] << aarch64_output_sve_cnt_immediate ("cnt", "%x0", operands[1]);
772   @}
773   "&& true"
774   [(const_int 0)]
775   @{
776     aarch64_expand_mov_immediate (operands[0], operands[1]);
777     DONE;
778   @}
780 @end group
781 @end smallexample
783 The syntax rules are as follows:
784 @itemize @bullet
785 @item
786 Templates must start with @samp{@{@@} to use the new syntax.
788 @item
789 @samp{@{@@} is followed by a layout in square brackets which is @samp{cons:}
790 followed by a comma-separated list of @code{match_operand}/@code{match_scratch}
791 operand numbers, then a semicolon, followed by the same for attributes
792 (@samp{attrs:}).  Operand modifiers like @code{=} and @code{+} can be placed
793 before an operand number.
794 Both sections are optional (so you can use only @samp{cons}, or only
795 @samp{attrs}, or both), and @samp{cons} must come before @samp{attrs} if
796 present.
798 @item
799 Each alternative begins with any amount of whitespace.
801 @item
802 Following the whitespace is a comma-separated list of "constraints" and/or
803 "attributes" within brackets @code{[]}, with sections separated by a semicolon.
805 @item
806 Should you want to copy the previous asm line, the symbol @code{^} can be used.
807 This allows less copy pasting between alternative and reduces the number of
808 lines to update on changes.
810 @item
811 When using C functions for output, the idiom @samp{* return @var{function};}
812 can be replaced with the shorthand @samp{<< @var{function};}.
814 @item
815 Following the closing @samp{]} is any amount of whitespace, and then the actual
816 asm output.
818 @item
819 Spaces are allowed in the list (they will simply be removed).
821 @item
822 All constraint alternatives should be specified.  For example, a list of
823 of three blank alternatives should be written @samp{[,,]} rather than
824 @samp{[]}.
826 @item
827 All attribute alternatives should be non-empty, with @samp{*}
828 representing the default attribute value.  For example, a list of three
829 default attribute values should be written @samp{[*,*,*]} rather than
830 @samp{[]}.
832 @item
833 Within an @samp{@{@@} block both multiline and singleline C comments are
834 allowed, but when used outside of a C block they must be the only non-whitespace
835 blocks on the line.
837 @item
838 Within an @samp{@{@@} block, any iterators that do not get expanded will result
839 in an error.  If for some reason it is required to have @code{<} or @code{>} in
840 the output then these must be escaped using @samp{\}.
842 @item
843 It is possible to use the @samp{attrs} list to specify some attributes and to
844 use the normal @code{set_attr} syntax to specify other attributes.  There must
845 not be any overlap between the two lists.
847 In other words, the following is valid:
848 @smallexample
849 @group
850 (define_insn_and_split ""
851   [(set (match_operand:SI 0 "nonimmediate_operand")
852         (match_operand:SI 1 "aarch64_mov_operand"))]
853   ""
854   @{@@ [cons: 0, 1; attrs: type, arch, length]@}
855   @dots{} 
856   [(set_attr "foo" "mov_imm")]
858 @end group
859 @end smallexample
861 but this is not valid:
862 @smallexample
863 @group
864 (define_insn_and_split ""
865   [(set (match_operand:SI 0 "nonimmediate_operand")
866         (match_operand:SI 1 "aarch64_mov_operand"))]
867   ""
868   @{@@ [cons: 0, 1; attrs: type, arch, length]@}
869   @dots{} 
870   [(set_attr "arch" "bar")
871    (set_attr "foo" "mov_imm")]
873 @end group
874 @end smallexample
876 because it specifies @code{arch} twice.
877 @end itemize
879 @node Predicates
880 @section Predicates
881 @cindex predicates
882 @cindex operand predicates
883 @cindex operator predicates
885 A predicate determines whether a @code{match_operand} or
886 @code{match_operator} expression matches, and therefore whether the
887 surrounding instruction pattern will be used for that combination of
888 operands.  GCC has a number of machine-independent predicates, and you
889 can define machine-specific predicates as needed.  By convention,
890 predicates used with @code{match_operand} have names that end in
891 @samp{_operand}, and those used with @code{match_operator} have names
892 that end in @samp{_operator}.
894 All predicates are boolean functions (in the mathematical sense) of
895 two arguments: the RTL expression that is being considered at that
896 position in the instruction pattern, and the machine mode that the
897 @code{match_operand} or @code{match_operator} specifies.  In this
898 section, the first argument is called @var{op} and the second argument
899 @var{mode}.  Predicates can be called from C as ordinary two-argument
900 functions; this can be useful in output templates or other
901 machine-specific code.
903 Operand predicates can allow operands that are not actually acceptable
904 to the hardware, as long as the constraints give reload the ability to
905 fix them up (@pxref{Constraints}).  However, GCC will usually generate
906 better code if the predicates specify the requirements of the machine
907 instructions as closely as possible.  Reload cannot fix up operands
908 that must be constants (``immediate operands''); you must use a
909 predicate that allows only constants, or else enforce the requirement
910 in the extra condition.
912 @cindex predicates and machine modes
913 @cindex normal predicates
914 @cindex special predicates
915 Most predicates handle their @var{mode} argument in a uniform manner.
916 If @var{mode} is @code{VOIDmode} (unspecified), then @var{op} can have
917 any mode.  If @var{mode} is anything else, then @var{op} must have the
918 same mode, unless @var{op} is a @code{CONST_INT} or integer
919 @code{CONST_DOUBLE}.  These RTL expressions always have
920 @code{VOIDmode}, so it would be counterproductive to check that their
921 mode matches.  Instead, predicates that accept @code{CONST_INT} and/or
922 integer @code{CONST_DOUBLE} check that the value stored in the
923 constant will fit in the requested mode.
925 Predicates with this behavior are called @dfn{normal}.
926 @command{genrecog} can optimize the instruction recognizer based on
927 knowledge of how normal predicates treat modes.  It can also diagnose
928 certain kinds of common errors in the use of normal predicates; for
929 instance, it is almost always an error to use a normal predicate
930 without specifying a mode.
932 Predicates that do something different with their @var{mode} argument
933 are called @dfn{special}.  The generic predicates
934 @code{address_operand} and @code{pmode_register_operand} are special
935 predicates.  @command{genrecog} does not do any optimizations or
936 diagnosis when special predicates are used.
938 @menu
939 * Machine-Independent Predicates::  Predicates available to all back ends.
940 * Defining Predicates::             How to write machine-specific predicate
941                                     functions.
942 @end menu
944 @node Machine-Independent Predicates
945 @subsection Machine-Independent Predicates
946 @cindex machine-independent predicates
947 @cindex generic predicates
949 These are the generic predicates available to all back ends.  They are
950 defined in @file{recog.cc}.  The first category of predicates allow
951 only constant, or @dfn{immediate}, operands.
953 @defun immediate_operand
954 This predicate allows any sort of constant that fits in @var{mode}.
955 It is an appropriate choice for instructions that take operands that
956 must be constant.
957 @end defun
959 @defun const_int_operand
960 This predicate allows any @code{CONST_INT} expression that fits in
961 @var{mode}.  It is an appropriate choice for an immediate operand that
962 does not allow a symbol or label.
963 @end defun
965 @defun const_double_operand
966 This predicate accepts any @code{CONST_DOUBLE} expression that has
967 exactly @var{mode}.  If @var{mode} is @code{VOIDmode}, it will also
968 accept @code{CONST_INT}.  It is intended for immediate floating point
969 constants.
970 @end defun
972 @noindent
973 The second category of predicates allow only some kind of machine
974 register.
976 @defun register_operand
977 This predicate allows any @code{REG} or @code{SUBREG} expression that
978 is valid for @var{mode}.  It is often suitable for arithmetic
979 instruction operands on a RISC machine.
980 @end defun
982 @defun pmode_register_operand
983 This is a slight variant on @code{register_operand} which works around
984 a limitation in the machine-description reader.
986 @smallexample
987 (match_operand @var{n} "pmode_register_operand" @var{constraint})
988 @end smallexample
990 @noindent
991 means exactly what
993 @smallexample
994 (match_operand:P @var{n} "register_operand" @var{constraint})
995 @end smallexample
997 @noindent
998 would mean, if the machine-description reader accepted @samp{:P}
999 mode suffixes.  Unfortunately, it cannot, because @code{Pmode} is an
1000 alias for some other mode, and might vary with machine-specific
1001 options.  @xref{Misc}.
1002 @end defun
1004 @defun scratch_operand
1005 This predicate allows hard registers and @code{SCRATCH} expressions,
1006 but not pseudo-registers.  It is used internally by @code{match_scratch};
1007 it should not be used directly.
1008 @end defun
1010 @noindent
1011 The third category of predicates allow only some kind of memory reference.
1013 @defun memory_operand
1014 This predicate allows any valid reference to a quantity of mode
1015 @var{mode} in memory, as determined by the weak form of
1016 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS} (@pxref{Addressing Modes}).
1017 @end defun
1019 @defun address_operand
1020 This predicate is a little unusual; it allows any operand that is a
1021 valid expression for the @emph{address} of a quantity of mode
1022 @var{mode}, again determined by the weak form of
1023 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS}.  To first order, if
1024 @samp{@w{(mem:@var{mode} (@var{exp}))}} is acceptable to
1025 @code{memory_operand}, then @var{exp} is acceptable to
1026 @code{address_operand}.  Note that @var{exp} does not necessarily have
1027 the mode @var{mode}.
1028 @end defun
1030 @defun indirect_operand
1031 This is a stricter form of @code{memory_operand} which allows only
1032 memory references with a @code{general_operand} as the address
1033 expression.  New uses of this predicate are discouraged, because
1034 @code{general_operand} is very permissive, so it's hard to tell what
1035 an @code{indirect_operand} does or does not allow.  If a target has
1036 different requirements for memory operands for different instructions,
1037 it is better to define target-specific predicates which enforce the
1038 hardware's requirements explicitly.
1039 @end defun
1041 @defun push_operand
1042 This predicate allows a memory reference suitable for pushing a value
1043 onto the stack.  This will be a @code{MEM} which refers to
1044 @code{stack_pointer_rtx}, with a side effect in its address expression
1045 (@pxref{Incdec}); which one is determined by the
1046 @code{STACK_PUSH_CODE} macro (@pxref{Frame Layout}).
1047 @end defun
1049 @defun pop_operand
1050 This predicate allows a memory reference suitable for popping a value
1051 off the stack.  Again, this will be a @code{MEM} referring to
1052 @code{stack_pointer_rtx}, with a side effect in its address
1053 expression.  However, this time @code{STACK_POP_CODE} is expected.
1054 @end defun
1056 @noindent
1057 The fourth category of predicates allow some combination of the above
1058 operands.
1060 @defun nonmemory_operand
1061 This predicate allows any immediate or register operand valid for @var{mode}.
1062 @end defun
1064 @defun nonimmediate_operand
1065 This predicate allows any register or memory operand valid for @var{mode}.
1066 @end defun
1068 @defun general_operand
1069 This predicate allows any immediate, register, or memory operand
1070 valid for @var{mode}.
1071 @end defun
1073 @noindent
1074 Finally, there are two generic operator predicates.
1076 @defun comparison_operator
1077 This predicate matches any expression which performs an arithmetic
1078 comparison in @var{mode}; that is, @code{COMPARISON_P} is true for the
1079 expression code.
1080 @end defun
1082 @defun ordered_comparison_operator
1083 This predicate matches any expression which performs an arithmetic
1084 comparison in @var{mode} and whose expression code is valid for integer
1085 modes; that is, the expression code will be one of @code{eq}, @code{ne},
1086 @code{lt}, @code{ltu}, @code{le}, @code{leu}, @code{gt}, @code{gtu},
1087 @code{ge}, @code{geu}.
1088 @end defun
1090 @node Defining Predicates
1091 @subsection Defining Machine-Specific Predicates
1092 @cindex defining predicates
1093 @findex define_predicate
1094 @findex define_special_predicate
1096 Many machines have requirements for their operands that cannot be
1097 expressed precisely using the generic predicates.  You can define
1098 additional predicates using @code{define_predicate} and
1099 @code{define_special_predicate} expressions.  These expressions have
1100 three operands:
1102 @itemize @bullet
1103 @item
1104 The name of the predicate, as it will be referred to in
1105 @code{match_operand} or @code{match_operator} expressions.
1107 @item
1108 An RTL expression which evaluates to true if the predicate allows the
1109 operand @var{op}, false if it does not.  This expression can only use
1110 the following RTL codes:
1112 @table @code
1113 @item MATCH_OPERAND
1114 When written inside a predicate expression, a @code{MATCH_OPERAND}
1115 expression evaluates to true if the predicate it names would allow
1116 @var{op}.  The operand number and constraint are ignored.  Due to
1117 limitations in @command{genrecog}, you can only refer to generic
1118 predicates and predicates that have already been defined.
1120 @item MATCH_CODE
1121 This expression evaluates to true if @var{op} or a specified
1122 subexpression of @var{op} has one of a given list of RTX codes.
1124 The first operand of this expression is a string constant containing a
1125 comma-separated list of RTX code names (in lower case).  These are the
1126 codes for which the @code{MATCH_CODE} will be true.
1128 The second operand is a string constant which indicates what
1129 subexpression of @var{op} to examine.  If it is absent or the empty
1130 string, @var{op} itself is examined.  Otherwise, the string constant
1131 must be a sequence of digits and/or lowercase letters.  Each character
1132 indicates a subexpression to extract from the current expression; for
1133 the first character this is @var{op}, for the second and subsequent
1134 characters it is the result of the previous character.  A digit
1135 @var{n} extracts @samp{@w{XEXP (@var{e}, @var{n})}}; a letter @var{l}
1136 extracts @samp{@w{XVECEXP (@var{e}, 0, @var{n})}} where @var{n} is the
1137 alphabetic ordinal of @var{l} (0 for `a', 1 for 'b', and so on).  The
1138 @code{MATCH_CODE} then examines the RTX code of the subexpression
1139 extracted by the complete string.  It is not possible to extract
1140 components of an @code{rtvec} that is not at position 0 within its RTX
1141 object.
1143 @item MATCH_TEST
1144 This expression has one operand, a string constant containing a C
1145 expression.  The predicate's arguments, @var{op} and @var{mode}, are
1146 available with those names in the C expression.  The @code{MATCH_TEST}
1147 evaluates to true if the C expression evaluates to a nonzero value.
1148 @code{MATCH_TEST} expressions must not have side effects.
1150 @item  AND
1151 @itemx IOR
1152 @itemx NOT
1153 @itemx IF_THEN_ELSE
1154 The basic @samp{MATCH_} expressions can be combined using these
1155 logical operators, which have the semantics of the C operators
1156 @samp{&&}, @samp{||}, @samp{!}, and @samp{@w{? :}} respectively.  As
1157 in Common Lisp, you may give an @code{AND} or @code{IOR} expression an
1158 arbitrary number of arguments; this has exactly the same effect as
1159 writing a chain of two-argument @code{AND} or @code{IOR} expressions.
1160 @end table
1162 @item
1163 An optional block of C code, which should execute
1164 @samp{@w{return true}} if the predicate is found to match and
1165 @samp{@w{return false}} if it does not.  It must not have any side
1166 effects.  The predicate arguments, @var{op} and @var{mode}, are
1167 available with those names.
1169 If a code block is present in a predicate definition, then the RTL
1170 expression must evaluate to true @emph{and} the code block must
1171 execute @samp{@w{return true}} for the predicate to allow the operand.
1172 The RTL expression is evaluated first; do not re-check anything in the
1173 code block that was checked in the RTL expression.
1174 @end itemize
1176 The program @command{genrecog} scans @code{define_predicate} and
1177 @code{define_special_predicate} expressions to determine which RTX
1178 codes are possibly allowed.  You should always make this explicit in
1179 the RTL predicate expression, using @code{MATCH_OPERAND} and
1180 @code{MATCH_CODE}.
1182 Here is an example of a simple predicate definition, from the IA64
1183 machine description:
1185 @smallexample
1186 @group
1187 ;; @r{True if @var{op} is a @code{SYMBOL_REF} which refers to the sdata section.}
1188 (define_predicate "small_addr_symbolic_operand"
1189   (and (match_code "symbol_ref")
1190        (match_test "SYMBOL_REF_SMALL_ADDR_P (op)")))
1191 @end group
1192 @end smallexample
1194 @noindent
1195 And here is another, showing the use of the C block.
1197 @smallexample
1198 @group
1199 ;; @r{True if @var{op} is a register operand that is (or could be) a GR reg.}
1200 (define_predicate "gr_register_operand"
1201   (match_operand 0 "register_operand")
1203   unsigned int regno;
1204   if (GET_CODE (op) == SUBREG)
1205     op = SUBREG_REG (op);
1207   regno = REGNO (op);
1208   return (regno >= FIRST_PSEUDO_REGISTER || GENERAL_REGNO_P (regno));
1210 @end group
1211 @end smallexample
1213 Predicates written with @code{define_predicate} automatically include
1214 a test that @var{mode} is @code{VOIDmode}, or @var{op} has the same
1215 mode as @var{mode}, or @var{op} is a @code{CONST_INT} or
1216 @code{CONST_DOUBLE}.  They do @emph{not} check specifically for
1217 integer @code{CONST_DOUBLE}, nor do they test that the value of either
1218 kind of constant fits in the requested mode.  This is because
1219 target-specific predicates that take constants usually have to do more
1220 stringent value checks anyway.  If you need the exact same treatment
1221 of @code{CONST_INT} or @code{CONST_DOUBLE} that the generic predicates
1222 provide, use a @code{MATCH_OPERAND} subexpression to call
1223 @code{const_int_operand}, @code{const_double_operand}, or
1224 @code{immediate_operand}.
1226 Predicates written with @code{define_special_predicate} do not get any
1227 automatic mode checks, and are treated as having special mode handling
1228 by @command{genrecog}.
1230 The program @command{genpreds} is responsible for generating code to
1231 test predicates.  It also writes a header file containing function
1232 declarations for all machine-specific predicates.  It is not necessary
1233 to declare these predicates in @file{@var{cpu}-protos.h}.
1234 @end ifset
1236 @c Most of this node appears by itself (in a different place) even
1237 @c when the INTERNALS flag is clear.  Passages that require the internals
1238 @c manual's context are conditionalized to appear only in the internals manual.
1239 @ifset INTERNALS
1240 @node Constraints
1241 @section Operand Constraints
1242 @cindex operand constraints
1243 @cindex constraints
1245 Each @code{match_operand} in an instruction pattern can specify
1246 constraints for the operands allowed.  The constraints allow you to
1247 fine-tune matching within the set of operands allowed by the
1248 predicate.
1250 @end ifset
1251 @ifclear INTERNALS
1252 @node Constraints
1253 @section Constraints for @code{asm} Operands
1254 @cindex operand constraints, @code{asm}
1255 @cindex constraints, @code{asm}
1256 @cindex @code{asm} constraints
1258 Here are specific details on what constraint letters you can use with
1259 @code{asm} operands.
1260 @end ifclear
1261 Constraints can say whether
1262 an operand may be in a register, and which kinds of register; whether the
1263 operand can be a memory reference, and which kinds of address; whether the
1264 operand may be an immediate constant, and which possible values it may
1265 have.  Constraints can also require two operands to match.
1266 Side-effects aren't allowed in operands of inline @code{asm}, unless
1267 @samp{<} or @samp{>} constraints are used, because there is no guarantee
1268 that the side effects will happen exactly once in an instruction that can update
1269 the addressing register.
1271 @ifset INTERNALS
1272 @menu
1273 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1274 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1275 * Class Preferences::   Constraints guide which hard register to put things in.
1276 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1277 * Machine Constraints:: Existing constraints for some particular machines.
1278 * Disable Insn Alternatives:: Disable insn alternatives using attributes.
1279 * Define Constraints::  How to define machine-specific constraints.
1280 * C Constraint Interface:: How to test constraints from C code.
1281 @end menu
1282 @end ifset
1284 @ifclear INTERNALS
1285 @menu
1286 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1287 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1288 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1289 * Machine Constraints:: Special constraints for some particular machines.
1290 @end menu
1291 @end ifclear
1293 @node Simple Constraints
1294 @subsection Simple Constraints
1295 @cindex simple constraints
1297 The simplest kind of constraint is a string full of letters, each of
1298 which describes one kind of operand that is permitted.  Here are
1299 the letters that are allowed:
1301 @table @asis
1302 @item whitespace
1303 Whitespace characters are ignored and can be inserted at any position
1304 except the first.  This enables each alternative for different operands to
1305 be visually aligned in the machine description even if they have different
1306 number of constraints and modifiers.
1308 @cindex @samp{m} in constraint
1309 @cindex memory references in constraints
1310 @item @samp{m}
1311 A memory operand is allowed, with any kind of address that the machine
1312 supports in general.
1313 Note that the letter used for the general memory constraint can be
1314 re-defined by a back end using the @code{TARGET_MEM_CONSTRAINT} macro.
1316 @cindex offsettable address
1317 @cindex @samp{o} in constraint
1318 @item @samp{o}
1319 A memory operand is allowed, but only if the address is
1320 @dfn{offsettable}.  This means that adding a small integer (actually,
1321 the width in bytes of the operand, as determined by its machine mode)
1322 may be added to the address and the result is also a valid memory
1323 address.
1325 @cindex autoincrement/decrement addressing
1326 For example, an address which is constant is offsettable; so is an
1327 address that is the sum of a register and a constant (as long as a
1328 slightly larger constant is also within the range of address-offsets
1329 supported by the machine); but an autoincrement or autodecrement
1330 address is not offsettable.  More complicated indirect/indexed
1331 addresses may or may not be offsettable depending on the other
1332 addressing modes that the machine supports.
1334 Note that in an output operand which can be matched by another
1335 operand, the constraint letter @samp{o} is valid only when accompanied
1336 by both @samp{<} (if the target machine has predecrement addressing)
1337 and @samp{>} (if the target machine has preincrement addressing).
1339 @cindex @samp{V} in constraint
1340 @item @samp{V}
1341 A memory operand that is not offsettable.  In other words, anything that
1342 would fit the @samp{m} constraint but not the @samp{o} constraint.
1344 @cindex @samp{<} in constraint
1345 @item @samp{<}
1346 A memory operand with autodecrement addressing (either predecrement or
1347 postdecrement) is allowed.  In inline @code{asm} this constraint is only
1348 allowed if the operand is used exactly once in an instruction that can
1349 handle the side effects.  Not using an operand with @samp{<} in constraint
1350 string in the inline @code{asm} pattern at all or using it in multiple
1351 instructions isn't valid, because the side effects wouldn't be performed
1352 or would be performed more than once.  Furthermore, on some targets
1353 the operand with @samp{<} in constraint string must be accompanied by
1354 special instruction suffixes like @code{%U0} instruction suffix on PowerPC
1355 or @code{%P0} on IA-64.
1357 @cindex @samp{>} in constraint
1358 @item @samp{>}
1359 A memory operand with autoincrement addressing (either preincrement or
1360 postincrement) is allowed.  In inline @code{asm} the same restrictions
1361 as for @samp{<} apply.
1363 @cindex @samp{r} in constraint
1364 @cindex registers in constraints
1365 @item @samp{r}
1366 A register operand is allowed provided that it is in a general
1367 register.
1369 @cindex constants in constraints
1370 @cindex @samp{i} in constraint
1371 @item @samp{i}
1372 An immediate integer operand (one with constant value) is allowed.
1373 This includes symbolic constants whose values will be known only at
1374 assembly time or later.
1376 @cindex @samp{n} in constraint
1377 @item @samp{n}
1378 An immediate integer operand with a known numeric value is allowed.
1379 Many systems cannot support assembly-time constants for operands less
1380 than a word wide.  Constraints for these operands should use @samp{n}
1381 rather than @samp{i}.
1383 @cindex @samp{I} in constraint
1384 @item @samp{I}, @samp{J}, @samp{K}, @dots{} @samp{P}
1385 Other letters in the range @samp{I} through @samp{P} may be defined in
1386 a machine-dependent fashion to permit immediate integer operands with
1387 explicit integer values in specified ranges.  For example, on the
1388 68000, @samp{I} is defined to stand for the range of values 1 to 8.
1389 This is the range permitted as a shift count in the shift
1390 instructions.
1392 @cindex @samp{E} in constraint
1393 @item @samp{E}
1394 An immediate floating operand (expression code @code{const_double}) is
1395 allowed, but only if the target floating point format is the same as
1396 that of the host machine (on which the compiler is running).
1398 @cindex @samp{F} in constraint
1399 @item @samp{F}
1400 An immediate floating operand (expression code @code{const_double} or
1401 @code{const_vector}) is allowed.
1403 @cindex @samp{G} in constraint
1404 @cindex @samp{H} in constraint
1405 @item @samp{G}, @samp{H}
1406 @samp{G} and @samp{H} may be defined in a machine-dependent fashion to
1407 permit immediate floating operands in particular ranges of values.
1409 @cindex @samp{s} in constraint
1410 @item @samp{s}
1411 An immediate integer operand whose value is not an explicit integer is
1412 allowed.
1414 This might appear strange; if an insn allows a constant operand with a
1415 value not known at compile time, it certainly must allow any known
1416 value.  So why use @samp{s} instead of @samp{i}?  Sometimes it allows
1417 better code to be generated.
1419 For example, on the 68000 in a fullword instruction it is possible to
1420 use an immediate operand; but if the immediate value is between @minus{}128
1421 and 127, better code results from loading the value into a register and
1422 using the register.  This is because the load into the register can be
1423 done with a @samp{moveq} instruction.  We arrange for this to happen
1424 by defining the letter @samp{K} to mean ``any integer outside the
1425 range @minus{}128 to 127'', and then specifying @samp{Ks} in the operand
1426 constraints.
1428 @cindex @samp{g} in constraint
1429 @item @samp{g}
1430 Any register, memory or immediate integer operand is allowed, except for
1431 registers that are not general registers.
1433 @cindex @samp{X} in constraint
1434 @item @samp{X}
1435 @ifset INTERNALS
1436 Any operand whatsoever is allowed, even if it does not satisfy
1437 @code{general_operand}.  This is normally used in the constraint of
1438 a @code{match_scratch} when certain alternatives will not actually
1439 require a scratch register.
1440 @end ifset
1441 @ifclear INTERNALS
1442 Any operand whatsoever is allowed.
1443 @end ifclear
1445 @cindex @samp{0} in constraint
1446 @cindex digits in constraint
1447 @item @samp{0}, @samp{1}, @samp{2}, @dots{} @samp{9}
1448 An operand that matches the specified operand number is allowed.  If a
1449 digit is used together with letters within the same alternative, the
1450 digit should come last.
1452 This number is allowed to be more than a single digit.  If multiple
1453 digits are encountered consecutively, they are interpreted as a single
1454 decimal integer.  There is scant chance for ambiguity, since to-date
1455 it has never been desirable that @samp{10} be interpreted as matching
1456 either operand 1 @emph{or} operand 0.  Should this be desired, one
1457 can use multiple alternatives instead.
1459 @cindex matching constraint
1460 @cindex constraint, matching
1461 This is called a @dfn{matching constraint} and what it really means is
1462 that the assembler has only a single operand that fills two roles
1463 @ifset INTERNALS
1464 considered separate in the RTL insn.  For example, an add insn has two
1465 input operands and one output operand in the RTL, but on most CISC
1466 @end ifset
1467 @ifclear INTERNALS
1468 which @code{asm} distinguishes.  For example, an add instruction uses
1469 two input operands and an output operand, but on most CISC
1470 @end ifclear
1471 machines an add instruction really has only two operands, one of them an
1472 input-output operand:
1474 @smallexample
1475 addl #35,r12
1476 @end smallexample
1478 Matching constraints are used in these circumstances.
1479 More precisely, the two operands that match must include one input-only
1480 operand and one output-only operand.  Moreover, the digit must be a
1481 smaller number than the number of the operand that uses it in the
1482 constraint.
1484 @ifset INTERNALS
1485 For operands to match in a particular case usually means that they
1486 are identical-looking RTL expressions.  But in a few special cases
1487 specific kinds of dissimilarity are allowed.  For example, @code{*x}
1488 as an input operand will match @code{*x++} as an output operand.
1489 For proper results in such cases, the output template should always
1490 use the output-operand's number when printing the operand.
1491 @end ifset
1493 @cindex load address instruction
1494 @cindex push address instruction
1495 @cindex address constraints
1496 @cindex @samp{p} in constraint
1497 @item @samp{p}
1498 An operand that is a valid memory address is allowed.  This is
1499 for ``load address'' and ``push address'' instructions.
1501 @findex address_operand
1502 @samp{p} in the constraint must be accompanied by @code{address_operand}
1503 as the predicate in the @code{match_operand}.  This predicate interprets
1504 the mode specified in the @code{match_operand} as the mode of the memory
1505 reference for which the address would be valid.
1507 @cindex other register constraints
1508 @cindex extensible constraints
1509 @item @var{other-letters}
1510 Other letters can be defined in machine-dependent fashion to stand for
1511 particular classes of registers or other arbitrary operand types.
1512 @samp{d}, @samp{a} and @samp{f} are defined on the 68000/68020 to stand
1513 for data, address and floating point registers.
1514 @end table
1516 @ifset INTERNALS
1517 In order to have valid assembler code, each operand must satisfy
1518 its constraint.  But a failure to do so does not prevent the pattern
1519 from applying to an insn.  Instead, it directs the compiler to modify
1520 the code so that the constraint will be satisfied.  Usually this is
1521 done by copying an operand into a register.
1523 Contrast, therefore, the two instruction patterns that follow:
1525 @smallexample
1526 (define_insn ""
1527   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1528         (plus:SI (match_dup 0)
1529                  (match_operand:SI 1 "general_operand" "r")))]
1530   ""
1531   "@dots{}")
1532 @end smallexample
1534 @noindent
1535 which has two operands, one of which must appear in two places, and
1537 @smallexample
1538 (define_insn ""
1539   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1540         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
1541                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "r")))]
1542   ""
1543   "@dots{}")
1544 @end smallexample
1546 @noindent
1547 which has three operands, two of which are required by a constraint to be
1548 identical.  If we are considering an insn of the form
1550 @smallexample
1551 (insn @var{n} @var{prev} @var{next}
1552   (set (reg:SI 3)
1553        (plus:SI (reg:SI 6) (reg:SI 109)))
1554   @dots{})
1555 @end smallexample
1557 @noindent
1558 the first pattern would not apply at all, because this insn does not
1559 contain two identical subexpressions in the right place.  The pattern would
1560 say, ``That does not look like an add instruction; try other patterns''.
1561 The second pattern would say, ``Yes, that's an add instruction, but there
1562 is something wrong with it''.  It would direct the reload pass of the
1563 compiler to generate additional insns to make the constraint true.  The
1564 results might look like this:
1566 @smallexample
1567 (insn @var{n2} @var{prev} @var{n}
1568   (set (reg:SI 3) (reg:SI 6))
1569   @dots{})
1571 (insn @var{n} @var{n2} @var{next}
1572   (set (reg:SI 3)
1573        (plus:SI (reg:SI 3) (reg:SI 109)))
1574   @dots{})
1575 @end smallexample
1577 It is up to you to make sure that each operand, in each pattern, has
1578 constraints that can handle any RTL expression that could be present for
1579 that operand.  (When multiple alternatives are in use, each pattern must,
1580 for each possible combination of operand expressions, have at least one
1581 alternative which can handle that combination of operands.)  The
1582 constraints don't need to @emph{allow} any possible operand---when this is
1583 the case, they do not constrain---but they must at least point the way to
1584 reloading any possible operand so that it will fit.
1586 @itemize @bullet
1587 @item
1588 If the constraint accepts whatever operands the predicate permits,
1589 there is no problem: reloading is never necessary for this operand.
1591 For example, an operand whose constraints permit everything except
1592 registers is safe provided its predicate rejects registers.
1594 An operand whose predicate accepts only constant values is safe
1595 provided its constraints include the letter @samp{i}.  If any possible
1596 constant value is accepted, then nothing less than @samp{i} will do;
1597 if the predicate is more selective, then the constraints may also be
1598 more selective.
1600 @item
1601 Any operand expression can be reloaded by copying it into a register.
1602 So if an operand's constraints allow some kind of register, it is
1603 certain to be safe.  It need not permit all classes of registers; the
1604 compiler knows how to copy a register into another register of the
1605 proper class in order to make an instruction valid.
1607 @cindex nonoffsettable memory reference
1608 @cindex memory reference, nonoffsettable
1609 @item
1610 A nonoffsettable memory reference can be reloaded by copying the
1611 address into a register.  So if the constraint uses the letter
1612 @samp{o}, all memory references are taken care of.
1614 @item
1615 A constant operand can be reloaded by allocating space in memory to
1616 hold it as preinitialized data.  Then the memory reference can be used
1617 in place of the constant.  So if the constraint uses the letters
1618 @samp{o} or @samp{m}, constant operands are not a problem.
1620 @item
1621 If the constraint permits a constant and a pseudo register used in an insn
1622 was not allocated to a hard register and is equivalent to a constant,
1623 the register will be replaced with the constant.  If the predicate does
1624 not permit a constant and the insn is re-recognized for some reason, the
1625 compiler will crash.  Thus the predicate must always recognize any
1626 objects allowed by the constraint.
1627 @end itemize
1629 If the operand's predicate can recognize registers, but the constraint does
1630 not permit them, it can make the compiler crash.  When this operand happens
1631 to be a register, the reload pass will be stymied, because it does not know
1632 how to copy a register temporarily into memory.
1634 If the predicate accepts a unary operator, the constraint applies to the
1635 operand.  For example, the MIPS processor at ISA level 3 supports an
1636 instruction which adds two registers in @code{SImode} to produce a
1637 @code{DImode} result, but only if the registers are correctly sign
1638 extended.  This predicate for the input operands accepts a
1639 @code{sign_extend} of an @code{SImode} register.  Write the constraint
1640 to indicate the type of register that is required for the operand of the
1641 @code{sign_extend}.
1642 @end ifset
1644 @node Multi-Alternative
1645 @subsection Multiple Alternative Constraints
1646 @cindex multiple alternative constraints
1648 Sometimes a single instruction has multiple alternative sets of possible
1649 operands.  For example, on the 68000, a logical-or instruction can combine
1650 register or an immediate value into memory, or it can combine any kind of
1651 operand into a register; but it cannot combine one memory location into
1652 another.
1654 These constraints are represented as multiple alternatives.  An alternative
1655 can be described by a series of letters for each operand.  The overall
1656 constraint for an operand is made from the letters for this operand
1657 from the first alternative, a comma, the letters for this operand from
1658 the second alternative, a comma, and so on until the last alternative.
1659 All operands for a single instruction must have the same number of 
1660 alternatives.
1661 @ifset INTERNALS
1662 Here is how it is done for fullword logical-or on the 68000:
1664 @smallexample
1665 (define_insn "iorsi3"
1666   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=m,d")
1667         (ior:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "%0,0")
1668                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dKs,dmKs")))]
1669   @dots{})
1670 @end smallexample
1672 The first alternative has @samp{m} (memory) for operand 0, @samp{0} for
1673 operand 1 (meaning it must match operand 0), and @samp{dKs} for operand
1674 2.  The second alternative has @samp{d} (data register) for operand 0,
1675 @samp{0} for operand 1, and @samp{dmKs} for operand 2.  The @samp{=} and
1676 @samp{%} in the constraints apply to all the alternatives; their
1677 meaning is explained in a later section (@pxref{Modifiers}).
1679 If all the operands fit any one alternative, the instruction is valid.
1680 Otherwise, for each alternative, the compiler counts how many instructions
1681 must be added to copy the operands so that that alternative applies.
1682 The alternative requiring the least copying is chosen.  If two alternatives
1683 need the same amount of copying, the one that comes first is chosen.
1684 These choices can be altered with the @samp{?} and @samp{!} characters:
1686 @table @code
1687 @cindex @samp{?} in constraint
1688 @cindex question mark
1689 @item ?
1690 Disparage slightly the alternative that the @samp{?} appears in,
1691 as a choice when no alternative applies exactly.  The compiler regards
1692 this alternative as one unit more costly for each @samp{?} that appears
1693 in it.
1695 @cindex @samp{!} in constraint
1696 @cindex exclamation point
1697 @item !
1698 Disparage severely the alternative that the @samp{!} appears in.
1699 This alternative can still be used if it fits without reloading,
1700 but if reloading is needed, some other alternative will be used.
1702 @cindex @samp{^} in constraint
1703 @cindex caret
1704 @item ^
1705 This constraint is analogous to @samp{?} but it disparages slightly
1706 the alternative only if the operand with the @samp{^} needs a reload.
1708 @cindex @samp{$} in constraint
1709 @cindex dollar sign
1710 @item $
1711 This constraint is analogous to @samp{!} but it disparages severely
1712 the alternative only if the operand with the @samp{$} needs a reload.
1713 @end table
1715 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
1716 the appearance of the assembler code is determined mostly by which
1717 alternative was matched.  When this is so, the C code for writing the
1718 assembler code can use the variable @code{which_alternative}, which is
1719 the ordinal number of the alternative that was actually satisfied (0 for
1720 the first, 1 for the second alternative, etc.).  @xref{Output Statement}.
1721 @end ifset
1722 @ifclear INTERNALS
1724 So the first alternative for the 68000's logical-or could be written as 
1725 @code{"+m" (output) : "ir" (input)}.  The second could be @code{"+r" 
1726 (output): "irm" (input)}.  However, the fact that two memory locations 
1727 cannot be used in a single instruction prevents simply using @code{"+rm" 
1728 (output) : "irm" (input)}.  Using multi-alternatives, this might be 
1729 written as @code{"+m,r" (output) : "ir,irm" (input)}.  This describes
1730 all the available alternatives to the compiler, allowing it to choose 
1731 the most efficient one for the current conditions.
1733 There is no way within the template to determine which alternative was 
1734 chosen.  However you may be able to wrap your @code{asm} statements with 
1735 builtins such as @code{__builtin_constant_p} to achieve the desired results.
1736 @end ifclear
1738 @ifset INTERNALS
1739 @node Class Preferences
1740 @subsection Register Class Preferences
1741 @cindex class preference constraints
1742 @cindex register class preference constraints
1744 @cindex voting between constraint alternatives
1745 The operand constraints have another function: they enable the compiler
1746 to decide which kind of hardware register a pseudo register is best
1747 allocated to.  The compiler examines the constraints that apply to the
1748 insns that use the pseudo register, looking for the machine-dependent
1749 letters such as @samp{d} and @samp{a} that specify classes of registers.
1750 The pseudo register is put in whichever class gets the most ``votes''.
1751 The constraint letters @samp{g} and @samp{r} also vote: they vote in
1752 favor of a general register.  The machine description says which registers
1753 are considered general.
1755 Of course, on some machines all registers are equivalent, and no register
1756 classes are defined.  Then none of this complexity is relevant.
1757 @end ifset
1759 @node Modifiers
1760 @subsection Constraint Modifier Characters
1761 @cindex modifiers in constraints
1762 @cindex constraint modifier characters
1764 @c prevent bad page break with this line
1765 Here are constraint modifier characters.
1767 @table @samp
1768 @cindex @samp{=} in constraint
1769 @item =
1770 Means that this operand is written to by this instruction:
1771 the previous value is discarded and replaced by new data.
1773 @cindex @samp{+} in constraint
1774 @item +
1775 Means that this operand is both read and written by the instruction.
1777 When the compiler fixes up the operands to satisfy the constraints,
1778 it needs to know which operands are read by the instruction and
1779 which are written by it.  @samp{=} identifies an operand which is only
1780 written; @samp{+} identifies an operand that is both read and written; all
1781 other operands are assumed to only be read.
1783 If you specify @samp{=} or @samp{+} in a constraint, you put it in the
1784 first character of the constraint string.
1786 @cindex @samp{&} in constraint
1787 @cindex earlyclobber operand
1788 @item &
1789 Means (in a particular alternative) that this operand is an
1790 @dfn{earlyclobber} operand, which is written before the instruction is
1791 finished using the input operands.  Therefore, this operand may not lie
1792 in a register that is read by the instruction or as part of any memory
1793 address.
1795 @samp{&} applies only to the alternative in which it is written.  In
1796 constraints with multiple alternatives, sometimes one alternative
1797 requires @samp{&} while others do not.  See, for example, the
1798 @samp{movdf} insn of the 68000.
1800 An operand which is read by the instruction can be tied to an earlyclobber
1801 operand if its only use as an input occurs before the early result is
1802 written.  Adding alternatives of this form often allows GCC to produce
1803 better code when only some of the read operands can be affected by the
1804 earlyclobber. See, for example, the @samp{mulsi3} insn of the ARM@.
1806 Furthermore, if the @dfn{earlyclobber} operand is also a read/write
1807 operand, then that operand is written only after it's used.
1809 @samp{&} does not obviate the need to write @samp{=} or @samp{+}.  As
1810 @dfn{earlyclobber} operands are always written, a read-only
1811 @dfn{earlyclobber} operand is ill-formed and will be rejected by the
1812 compiler.
1814 @cindex @samp{%} in constraint
1815 @item %
1816 Declares the instruction to be commutative for this operand and the
1817 following operand.  This means that the compiler may interchange the
1818 two operands if that is the cheapest way to make all operands fit the
1819 constraints.  @samp{%} applies to all alternatives and must appear as
1820 the first character in the constraint.  Only read-only operands can use
1821 @samp{%}.
1823 @ifset INTERNALS
1824 This is often used in patterns for addition instructions
1825 that really have only two operands: the result must go in one of the
1826 arguments.  Here for example, is how the 68000 halfword-add
1827 instruction is defined:
1829 @smallexample
1830 (define_insn "addhi3"
1831   [(set (match_operand:HI 0 "general_operand" "=m,r")
1832      (plus:HI (match_operand:HI 1 "general_operand" "%0,0")
1833               (match_operand:HI 2 "general_operand" "di,g")))]
1834   @dots{})
1835 @end smallexample
1836 @end ifset
1837 GCC can only handle one commutative pair in an asm; if you use more,
1838 the compiler may fail.  Note that you need not use the modifier if
1839 the two alternatives are strictly identical; this would only waste
1840 time in the reload pass.
1841 @ifset INTERNALS
1842 The modifier is not operational after
1843 register allocation, so the result of @code{define_peephole2}
1844 and @code{define_split}s performed after reload cannot rely on
1845 @samp{%} to make the intended insn match.
1847 @cindex @samp{#} in constraint
1848 @item #
1849 Says that all following characters, up to the next comma, are to be
1850 ignored as a constraint.  They are significant only for choosing
1851 register preferences.
1853 @cindex @samp{*} in constraint
1854 @item *
1855 Says that the following character should be ignored when choosing
1856 register preferences.  @samp{*} has no effect on the meaning of the
1857 constraint as a constraint, and no effect on reloading.  For LRA
1858 @samp{*} additionally disparages slightly the alternative if the
1859 following character matches the operand.
1861 Here is an example: the 68000 has an instruction to sign-extend a
1862 halfword in a data register, and can also sign-extend a value by
1863 copying it into an address register.  While either kind of register is
1864 acceptable, the constraints on an address-register destination are
1865 less strict, so it is best if register allocation makes an address
1866 register its goal.  Therefore, @samp{*} is used so that the @samp{d}
1867 constraint letter (for data register) is ignored when computing
1868 register preferences.
1870 @smallexample
1871 (define_insn "extendhisi2"
1872   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=*d,a")
1873         (sign_extend:SI
1874          (match_operand:HI 1 "general_operand" "0,g")))]
1875   @dots{})
1876 @end smallexample
1877 @end ifset
1878 @end table
1880 @node Machine Constraints
1881 @subsection Constraints for Particular Machines
1882 @cindex machine specific constraints
1883 @cindex constraints, machine specific
1885 Whenever possible, you should use the general-purpose constraint letters
1886 in @code{asm} arguments, since they will convey meaning more readily to
1887 people reading your code.  Failing that, use the constraint letters
1888 that usually have very similar meanings across architectures.  The most
1889 commonly used constraints are @samp{m} and @samp{r} (for memory and
1890 general-purpose registers respectively; @pxref{Simple Constraints}), and
1891 @samp{I}, usually the letter indicating the most common
1892 immediate-constant format.
1894 Each architecture defines additional constraints.  These constraints
1895 are used by the compiler itself for instruction generation, as well as
1896 for @code{asm} statements; therefore, some of the constraints are not
1897 particularly useful for @code{asm}.  Here is a summary of some of the
1898 machine-dependent constraints available on some particular machines;
1899 it includes both constraints that are useful for @code{asm} and
1900 constraints that aren't.  The compiler source file mentioned in the
1901 table heading for each architecture is the definitive reference for
1902 the meanings of that architecture's constraints.
1904 @c Please keep this table alphabetized by target!
1905 @table @emph
1906 @item AArch64 family---@file{config/aarch64/constraints.md}
1907 @table @code
1908 @item k
1909 The stack pointer register (@code{SP})
1911 @item w
1912 Floating point register, Advanced SIMD vector register or SVE vector register
1914 @item x
1915 Like @code{w}, but restricted to registers 0 to 15 inclusive.
1917 @item y
1918 Like @code{w}, but restricted to registers 0 to 7 inclusive.
1920 @item Upl
1921 One of the low eight SVE predicate registers (@code{P0} to @code{P7})
1923 @item Upa
1924 Any of the SVE predicate registers (@code{P0} to @code{P15})
1926 @item I
1927 Integer constant that is valid as an immediate operand in an @code{ADD}
1928 instruction
1930 @item J
1931 Integer constant that is valid as an immediate operand in a @code{SUB}
1932 instruction (once negated)
1934 @item K
1935 Integer constant that can be used with a 32-bit logical instruction
1937 @item L
1938 Integer constant that can be used with a 64-bit logical instruction
1940 @item M
1941 Integer constant that is valid as an immediate operand in a 32-bit @code{MOV}
1942 pseudo instruction. The @code{MOV} may be assembled to one of several different
1943 machine instructions depending on the value
1945 @item N
1946 Integer constant that is valid as an immediate operand in a 64-bit @code{MOV}
1947 pseudo instruction
1949 @item S
1950 An absolute symbolic address or a label reference
1952 @item Y
1953 Floating point constant zero
1955 @item Z
1956 Integer constant zero
1958 @item Ush
1959 The high part (bits 12 and upwards) of the pc-relative address of a symbol
1960 within 4GB of the instruction
1962 @item Q
1963 A memory address which uses a single base register with no offset
1965 @item Ump
1966 A memory address suitable for a load/store pair instruction in SI, DI, SF and
1967 DF modes
1969 @end table
1972 @item AMD GCN ---@file{config/gcn/constraints.md}
1973 @table @code
1974 @item I
1975 Immediate integer in the range @minus{}16 to 64
1977 @item J
1978 Immediate 16-bit signed integer
1980 @item Kf
1981 Immediate constant @minus{}1
1983 @item L
1984 Immediate 15-bit unsigned integer
1986 @item A
1987 Immediate constant that can be inlined in an instruction encoding: integer
1988 @minus{}16..64, or float 0.0, +/@minus{}0.5, +/@minus{}1.0, +/@minus{}2.0,
1989 +/@minus{}4.0, 1.0/(2.0*PI)
1991 @item B
1992 Immediate 32-bit signed integer that can be attached to an instruction encoding
1994 @item C
1995 Immediate 32-bit integer in range @minus{}16..4294967295 (i.e. 32-bit unsigned
1996 integer or @samp{A} constraint)
1998 @item DA
1999 Immediate 64-bit constant that can be split into two @samp{A} constants
2001 @item DB
2002 Immediate 64-bit constant that can be split into two @samp{B} constants
2004 @item U
2005 Any @code{unspec}
2007 @item Y
2008 Any @code{symbol_ref} or @code{label_ref}
2010 @item v
2011 VGPR register
2013 @item Sg
2014 SGPR register
2016 @item SD
2017 SGPR registers valid for instruction destinations, including VCC, M0 and EXEC
2019 @item SS
2020 SGPR registers valid for instruction sources, including VCC, M0, EXEC and SCC
2022 @item Sm
2023 SGPR registers valid as a source for scalar memory instructions (excludes M0
2024 and EXEC)
2026 @item Sv
2027 SGPR registers valid as a source or destination for vector instructions
2028 (excludes EXEC)
2030 @item ca
2031 All condition registers: SCC, VCCZ, EXECZ
2033 @item cs
2034 Scalar condition register: SCC
2036 @item cV
2037 Vector condition register: VCC, VCC_LO, VCC_HI
2039 @item e
2040 EXEC register (EXEC_LO and EXEC_HI)
2042 @item RB
2043 Memory operand with address space suitable for @code{buffer_*} instructions
2045 @item RF
2046 Memory operand with address space suitable for @code{flat_*} instructions
2048 @item RS
2049 Memory operand with address space suitable for @code{s_*} instructions
2051 @item RL
2052 Memory operand with address space suitable for @code{ds_*} LDS instructions
2054 @item RG
2055 Memory operand with address space suitable for @code{ds_*} GDS instructions
2057 @item RD
2058 Memory operand with address space suitable for any @code{ds_*} instructions
2060 @item RM
2061 Memory operand with address space suitable for @code{global_*} instructions
2063 @end table
2066 @item ARC ---@file{config/arc/constraints.md}
2067 @table @code
2068 @item q
2069 Registers usable in ARCompact 16-bit instructions: @code{r0}-@code{r3},
2070 @code{r12}-@code{r15}.  This constraint can only match when the @option{-mq}
2071 option is in effect.
2073 @item e
2074 Registers usable as base-regs of memory addresses in ARCompact 16-bit memory
2075 instructions: @code{r0}-@code{r3}, @code{r12}-@code{r15}, @code{sp}.
2076 This constraint can only match when the @option{-mq}
2077 option is in effect.
2078 @item D
2079 ARC FPX (dpfp) 64-bit registers. @code{D0}, @code{D1}.
2081 @item I
2082 A signed 12-bit integer constant.
2084 @item Cal
2085 constant for arithmetic/logical operations.  This might be any constant
2086 that can be put into a long immediate by the assmbler or linker without
2087 involving a PIC relocation.
2089 @item K
2090 A 3-bit unsigned integer constant.
2092 @item L
2093 A 6-bit unsigned integer constant.
2095 @item CnL
2096 One's complement of a 6-bit unsigned integer constant.
2098 @item CmL
2099 Two's complement of a 6-bit unsigned integer constant.
2101 @item M
2102 A 5-bit unsigned integer constant.
2104 @item O
2105 A 7-bit unsigned integer constant.
2107 @item P
2108 A 8-bit unsigned integer constant.
2110 @item H
2111 Any const_double value.
2112 @end table
2114 @item ARM family---@file{config/arm/constraints.md}
2115 @table @code
2117 @item h
2118 In Thumb state, the core registers @code{r8}-@code{r15}.
2120 @item k
2121 The stack pointer register.
2123 @item l
2124 In Thumb State the core registers @code{r0}-@code{r7}.  In ARM state this
2125 is an alias for the @code{r} constraint.
2127 @item t
2128 VFP floating-point registers @code{s0}-@code{s31}.  Used for 32 bit values.
2130 @item w
2131 VFP floating-point registers @code{d0}-@code{d31} and the appropriate
2132 subset @code{d0}-@code{d15} based on command line options.
2133 Used for 64 bit values only.  Not valid for Thumb1.
2135 @item y
2136 The iWMMX co-processor registers.
2138 @item z
2139 The iWMMX GR registers.
2141 @item G
2142 The floating-point constant 0.0
2144 @item I
2145 Integer that is valid as an immediate operand in a data processing
2146 instruction.  That is, an integer in the range 0 to 255 rotated by a
2147 multiple of 2
2149 @item J
2150 Integer in the range @minus{}4095 to 4095
2152 @item K
2153 Integer that satisfies constraint @samp{I} when inverted (ones complement)
2155 @item L
2156 Integer that satisfies constraint @samp{I} when negated (twos complement)
2158 @item M
2159 Integer in the range 0 to 32
2161 @item Q
2162 A memory reference where the exact address is in a single register
2163 (`@samp{m}' is preferable for @code{asm} statements)
2165 @item R
2166 An item in the constant pool
2168 @item S
2169 A symbol in the text segment of the current file
2171 @item Uv
2172 A memory reference suitable for VFP load/store insns (reg+constant offset)
2174 @item Uy
2175 A memory reference suitable for iWMMXt load/store instructions.
2177 @item Uq
2178 A memory reference suitable for the ARMv4 ldrsb instruction.
2179 @end table
2181 @item AVR family---@file{config/avr/constraints.md}
2182 @table @code
2183 @item l
2184 Registers from r0 to r15
2186 @item a
2187 Registers from r16 to r23
2189 @item d
2190 Registers from r16 to r31
2192 @item w
2193 Registers from r24 to r31.  These registers can be used in @samp{adiw} command
2195 @item e
2196 Pointer register (r26--r31)
2198 @item b
2199 Base pointer register (r28--r31)
2201 @item q
2202 Stack pointer register (SPH:SPL)
2204 @item t
2205 Temporary register r0
2207 @item x
2208 Register pair X (r27:r26)
2210 @item y
2211 Register pair Y (r29:r28)
2213 @item z
2214 Register pair Z (r31:r30)
2216 @item I
2217 Constant greater than @minus{}1, less than 64
2219 @item J
2220 Constant greater than @minus{}64, less than 1
2222 @item K
2223 Constant integer 2
2225 @item L
2226 Constant integer 0
2228 @item M
2229 Constant that fits in 8 bits
2231 @item N
2232 Constant integer @minus{}1
2234 @item O
2235 Constant integer 8, 16, or 24
2237 @item P
2238 Constant integer 1
2240 @item G
2241 A floating point constant 0.0
2243 @item Q
2244 A memory address based on Y or Z pointer with displacement.
2245 @end table
2247 @item Blackfin family---@file{config/bfin/constraints.md}
2248 @table @code
2249 @item a
2250 P register
2252 @item d
2253 D register
2255 @item z
2256 A call clobbered P register.
2258 @item q@var{n}
2259 A single register.  If @var{n} is in the range 0 to 7, the corresponding D
2260 register.  If it is @code{A}, then the register P0.
2262 @item D
2263 Even-numbered D register
2265 @item W
2266 Odd-numbered D register
2268 @item e
2269 Accumulator register.
2271 @item A
2272 Even-numbered accumulator register.
2274 @item B
2275 Odd-numbered accumulator register.
2277 @item b
2278 I register
2280 @item v
2281 B register
2283 @item f
2284 M register
2286 @item c
2287 Registers used for circular buffering, i.e.@: I, B, or L registers.
2289 @item C
2290 The CC register.
2292 @item t
2293 LT0 or LT1.
2295 @item k
2296 LC0 or LC1.
2298 @item u
2299 LB0 or LB1.
2301 @item x
2302 Any D, P, B, M, I or L register.
2304 @item y
2305 Additional registers typically used only in prologues and epilogues: RETS,
2306 RETN, RETI, RETX, RETE, ASTAT, SEQSTAT and USP.
2308 @item w
2309 Any register except accumulators or CC.
2311 @item Ksh
2312 Signed 16 bit integer (in the range @minus{}32768 to 32767)
2314 @item Kuh
2315 Unsigned 16 bit integer (in the range 0 to 65535)
2317 @item Ks7
2318 Signed 7 bit integer (in the range @minus{}64 to 63)
2320 @item Ku7
2321 Unsigned 7 bit integer (in the range 0 to 127)
2323 @item Ku5
2324 Unsigned 5 bit integer (in the range 0 to 31)
2326 @item Ks4
2327 Signed 4 bit integer (in the range @minus{}8 to 7)
2329 @item Ks3
2330 Signed 3 bit integer (in the range @minus{}3 to 4)
2332 @item Ku3
2333 Unsigned 3 bit integer (in the range 0 to 7)
2335 @item P@var{n}
2336 Constant @var{n}, where @var{n} is a single-digit constant in the range 0 to 4.
2338 @item PA
2339 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2340 use with either accumulator.
2342 @item PB
2343 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2344 use only with accumulator A1.
2346 @item M1
2347 Constant 255.
2349 @item M2
2350 Constant 65535.
2352 @item J
2353 An integer constant with exactly a single bit set.
2355 @item L
2356 An integer constant with all bits set except exactly one.
2358 @item H
2359 @itemx Q
2360 Any SYMBOL_REF.
2361 @end table
2363 @item C-SKY---@file{config/csky/constraints.md}
2364 @table @code
2366 @item a
2367 The mini registers r0 - r7.
2369 @item b
2370 The low registers r0 - r15.
2372 @item c
2373 C register.
2375 @item y
2376 HI and LO registers.
2378 @item l
2379 LO register.
2381 @item h
2382 HI register.
2384 @item v
2385 Vector registers.
2387 @item z
2388 Stack pointer register (SP).
2390 @item Q
2391 A memory address which uses a base register with a short offset
2392 or with a index register with its scale.
2394 @item W
2395 A memory address which uses a base register with a index register
2396 with its scale.
2397 @end table
2399 @ifset INTERNALS
2400 The C-SKY back end supports a large set of additional constraints
2401 that are only useful for instruction selection or splitting rather
2402 than inline asm, such as constraints representing constant integer
2403 ranges accepted by particular instruction encodings.
2404 Refer to the source code for details.
2405 @end ifset
2407 @item Epiphany---@file{config/epiphany/constraints.md}
2408 @table @code
2409 @item U16
2410 An unsigned 16-bit constant.
2412 @item K
2413 An unsigned 5-bit constant.
2415 @item L
2416 A signed 11-bit constant.
2418 @item Cm1
2419 A signed 11-bit constant added to @minus{}1.
2420 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
2422 @item Cl1
2423 Left-shift of @minus{}1, i.e., a bit mask with a block of leading ones, the rest
2424 being a block of trailing zeroes.
2425 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
2427 @item Cr1
2428 Right-shift of @minus{}1, i.e., a bit mask with a trailing block of ones, the
2429 rest being zeroes.  Or to put it another way, one less than a power of two.
2430 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
2432 @item Cal
2433 Constant for arithmetic/logical operations.
2434 This is like @code{i}, except that for position independent code,
2435 no symbols / expressions needing relocations are allowed.
2437 @item Csy
2438 Symbolic constant for call/jump instruction.
2440 @item Rcs
2441 The register class usable in short insns.  This is a register class
2442 constraint, and can thus drive register allocation.
2443 This constraint won't match unless @option{-mprefer-short-insn-regs} is
2444 in effect.
2446 @item Rsc
2447 The register class of registers that can be used to hold a
2448 sibcall call address.  I.e., a caller-saved register.
2450 @item Rct
2451 Core control register class.
2453 @item Rgs
2454 The register group usable in short insns.
2455 This constraint does not use a register class, so that it only
2456 passively matches suitable registers, and doesn't drive register allocation.
2458 @ifset INTERNALS
2459 @item Car
2460 Constant suitable for the addsi3_r pattern.  This is a valid offset
2461 For byte, halfword, or word addressing.
2462 @end ifset
2464 @item Rra
2465 Matches the return address if it can be replaced with the link register.
2467 @item Rcc
2468 Matches the integer condition code register.
2470 @item Sra
2471 Matches the return address if it is in a stack slot.
2473 @item Cfm
2474 Matches control register values to switch fp mode, which are encapsulated in
2475 @code{UNSPEC_FP_MODE}.
2476 @end table
2478 @item FRV---@file{config/frv/frv.h}
2479 @table @code
2480 @item a
2481 Register in the class @code{ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2483 @item b
2484 Register in the class @code{EVEN_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2486 @item c
2487 Register in the class @code{CC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3} and
2488 @code{icc0} to @code{icc3}).
2490 @item d
2491 Register in the class @code{GPR_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2493 @item e
2494 Register in the class @code{EVEN_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2495 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2496 mode larger than 4 bytes.
2498 @item f
2499 Register in the class @code{FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2501 @item h
2502 Register in the class @code{FEVEN_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2503 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2504 mode larger than 4 bytes.
2506 @item l
2507 Register in the class @code{LR_REG} (the @code{lr} register).
2509 @item q
2510 Register in the class @code{QUAD_REGS} (@code{gr2} to @code{gr63}).
2511 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2512 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2514 @item t
2515 Register in the class @code{ICC_REGS} (@code{icc0} to @code{icc3}).
2517 @item u
2518 Register in the class @code{FCC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3}).
2520 @item v
2521 Register in the class @code{ICR_REGS} (@code{cc4} to @code{cc7}).
2523 @item w
2524 Register in the class @code{FCR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc3}).
2526 @item x
2527 Register in the class @code{QUAD_FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2528 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2529 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2531 @item z
2532 Register in the class @code{SPR_REGS} (@code{lcr} and @code{lr}).
2534 @item A
2535 Register in the class @code{QUAD_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2537 @item B
2538 Register in the class @code{ACCG_REGS} (@code{accg0} to @code{accg7}).
2540 @item C
2541 Register in the class @code{CR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc7}).
2543 @item G
2544 Floating point constant zero
2546 @item I
2547 6-bit signed integer constant
2549 @item J
2550 10-bit signed integer constant
2552 @item L
2553 16-bit signed integer constant
2555 @item M
2556 16-bit unsigned integer constant
2558 @item N
2559 12-bit signed integer constant that is negative---i.e.@: in the
2560 range of @minus{}2048 to @minus{}1
2562 @item O
2563 Constant zero
2565 @item P
2566 12-bit signed integer constant that is greater than zero---i.e.@: in the
2567 range of 1 to 2047.
2569 @end table
2571 @item FT32---@file{config/ft32/constraints.md}
2572 @table @code
2573 @item A
2574 An absolute address
2576 @item B
2577 An offset address
2579 @item W
2580 A register indirect memory operand
2582 @item e
2583 An offset address.
2585 @item f
2586 An offset address.
2588 @item O
2589 The constant zero or one
2591 @item I
2592 A 16-bit signed constant (@minus{}32768 @dots{} 32767)
2594 @item w
2595 A bitfield mask suitable for bext or bins
2597 @item x
2598 An inverted bitfield mask suitable for bext or bins
2600 @item L
2601 A 16-bit unsigned constant, multiple of 4 (0 @dots{} 65532)
2603 @item S
2604 A 20-bit signed constant (@minus{}524288 @dots{} 524287)
2606 @item b
2607 A constant for a bitfield width (1 @dots{} 16)
2609 @item KA
2610 A 10-bit signed constant (@minus{}512 @dots{} 511)
2612 @end table
2614 @item Hewlett-Packard PA-RISC---@file{config/pa/pa.h}
2615 @table @code
2616 @item a
2617 General register 1
2619 @item f
2620 Floating point register
2622 @item q
2623 Shift amount register
2625 @item x
2626 Floating point register (deprecated)
2628 @item y
2629 Upper floating point register (32-bit), floating point register (64-bit)
2631 @item Z
2632 Any register
2634 @item I
2635 Signed 11-bit integer constant
2637 @item J
2638 Signed 14-bit integer constant
2640 @item K
2641 Integer constant that can be deposited with a @code{zdepi} instruction
2643 @item L
2644 Signed 5-bit integer constant
2646 @item M
2647 Integer constant 0
2649 @item N
2650 Integer constant that can be loaded with a @code{ldil} instruction
2652 @item O
2653 Integer constant whose value plus one is a power of 2
2655 @item P
2656 Integer constant that can be used for @code{and} operations in @code{depi}
2657 and @code{extru} instructions
2659 @item S
2660 Integer constant 31
2662 @item U
2663 Integer constant 63
2665 @item G
2666 Floating-point constant 0.0
2668 @item A
2669 A @code{lo_sum} data-linkage-table memory operand
2671 @item Q
2672 A memory operand that can be used as the destination operand of an
2673 integer store instruction
2675 @item R
2676 A scaled or unscaled indexed memory operand
2678 @item T
2679 A memory operand for floating-point loads and stores
2681 @item W
2682 A register indirect memory operand
2683 @end table
2685 @item Intel IA-64---@file{config/ia64/ia64.h}
2686 @table @code
2687 @item a
2688 General register @code{r0} to @code{r3} for @code{addl} instruction
2690 @item b
2691 Branch register
2693 @item c
2694 Predicate register (@samp{c} as in ``conditional'')
2696 @item d
2697 Application register residing in M-unit
2699 @item e
2700 Application register residing in I-unit
2702 @item f
2703 Floating-point register
2705 @item m
2706 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>},
2707 the operand can have postincrement and postdecrement which
2708 require printing with @samp{%Pn} on IA-64.
2710 @item G
2711 Floating-point constant 0.0 or 1.0
2713 @item I
2714 14-bit signed integer constant
2716 @item J
2717 22-bit signed integer constant
2719 @item K
2720 8-bit signed integer constant for logical instructions
2722 @item L
2723 8-bit adjusted signed integer constant for compare pseudo-ops
2725 @item M
2726 6-bit unsigned integer constant for shift counts
2728 @item N
2729 9-bit signed integer constant for load and store postincrements
2731 @item O
2732 The constant zero
2734 @item P
2735 0 or @minus{}1 for @code{dep} instruction
2737 @item Q
2738 Non-volatile memory for floating-point loads and stores
2740 @item R
2741 Integer constant in the range 1 to 4 for @code{shladd} instruction
2743 @item S
2744 Memory operand except postincrement and postdecrement.  This is
2745 now roughly the same as @samp{m} when not used together with @samp{<}
2746 or @samp{>}.
2747 @end table
2749 @item M32C---@file{config/m32c/m32c.cc}
2750 @table @code
2751 @item Rsp
2752 @itemx Rfb
2753 @itemx Rsb
2754 @samp{$sp}, @samp{$fb}, @samp{$sb}.
2756 @item Rcr
2757 Any control register, when they're 16 bits wide (nothing if control
2758 registers are 24 bits wide)
2760 @item Rcl
2761 Any control register, when they're 24 bits wide.
2763 @item R0w
2764 @itemx R1w
2765 @itemx R2w
2766 @itemx R3w
2767 $r0, $r1, $r2, $r3.
2769 @item R02
2770 $r0 or $r2, or $r2r0 for 32 bit values.
2772 @item R13
2773 $r1 or $r3, or $r3r1 for 32 bit values.
2775 @item Rdi
2776 A register that can hold a 64 bit value.
2778 @item Rhl
2779 $r0 or $r1 (registers with addressable high/low bytes)
2781 @item R23
2782 $r2 or $r3
2784 @item Raa
2785 Address registers
2787 @item Raw
2788 Address registers when they're 16 bits wide.
2790 @item Ral
2791 Address registers when they're 24 bits wide.
2793 @item Rqi
2794 Registers that can hold QI values.
2796 @item Rad
2797 Registers that can be used with displacements ($a0, $a1, $sb).
2799 @item Rsi
2800 Registers that can hold 32 bit values.
2802 @item Rhi
2803 Registers that can hold 16 bit values.
2805 @item Rhc
2806 Registers chat can hold 16 bit values, including all control
2807 registers.
2809 @item Rra
2810 $r0 through R1, plus $a0 and $a1.
2812 @item Rfl
2813 The flags register.
2815 @item Rmm
2816 The memory-based pseudo-registers $mem0 through $mem15.
2818 @item Rpi
2819 Registers that can hold pointers (16 bit registers for r8c, m16c; 24
2820 bit registers for m32cm, m32c).
2822 @item Rpa
2823 Matches multiple registers in a PARALLEL to form a larger register.
2824 Used to match function return values.
2826 @item Is3
2827 @minus{}8 @dots{} 7
2829 @item IS1
2830 @minus{}128 @dots{} 127
2832 @item IS2
2833 @minus{}32768 @dots{} 32767
2835 @item IU2
2836 0 @dots{} 65535
2838 @item In4
2839 @minus{}8 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 8
2841 @item In5
2842 @minus{}16 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 16
2844 @item In6
2845 @minus{}32 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 32
2847 @item IM2
2848 @minus{}65536 @dots{} @minus{}1
2850 @item Ilb
2851 An 8 bit value with exactly one bit set.
2853 @item Ilw
2854 A 16 bit value with exactly one bit set.
2856 @item Sd
2857 The common src/dest memory addressing modes.
2859 @item Sa
2860 Memory addressed using $a0 or $a1.
2862 @item Si
2863 Memory addressed with immediate addresses.
2865 @item Ss
2866 Memory addressed using the stack pointer ($sp).
2868 @item Sf
2869 Memory addressed using the frame base register ($fb).
2871 @item Ss
2872 Memory addressed using the small base register ($sb).
2874 @item S1
2875 $r1h
2876 @end table
2878 @item LoongArch---@file{config/loongarch/constraints.md}
2879 @table @code
2880 @item f
2881 A floating-point register (if available).
2882 @item k
2883 A memory operand whose address is formed by a base register and
2884 (optionally scaled) index register.
2885 @item l
2886 A signed 16-bit constant.
2887 @item m
2888 A memory operand whose address is formed by a base register and offset
2889 that is suitable for use in instructions with the same addressing mode
2890 as @code{st.w} and @code{ld.w}.
2891 @item I
2892 A signed 12-bit constant (for arithmetic instructions).
2893 @item K
2894 An unsigned 12-bit constant (for logic instructions).
2895 @item M
2896 A constant that cannot be loaded using @code{lui}, @code{addiu}
2897 or @code{ori}.
2898 @item N
2899 A constant in the range -65535 to -1 (inclusive).
2900 @item O
2901 A signed 15-bit constant.
2902 @item P
2903 A constant in the range 1 to 65535 (inclusive).
2904 @item R
2905 An address that can be used in a non-macro load or store.
2906 @item ZB
2907 An address that is held in a general-purpose register.
2908 The offset is zero.
2909 @item ZC
2910 A memory operand whose address is formed by a base register and offset
2911 that is suitable for use in instructions with the same addressing mode
2912 as @code{ll.w} and @code{sc.w}.
2913 @end table
2915 @item MicroBlaze---@file{config/microblaze/constraints.md}
2916 @table @code
2917 @item d
2918 A general register (@code{r0} to @code{r31}).
2920 @item z
2921 A status register (@code{rmsr}, @code{$fcc1} to @code{$fcc7}).
2923 @end table
2925 @item MIPS---@file{config/mips/constraints.md}
2926 @table @code
2927 @item d
2928 A general-purpose register.  This is equivalent to @code{r} unless
2929 generating MIPS16 code, in which case the MIPS16 register set is used.
2931 @item f
2932 A floating-point register (if available).
2934 @item h
2935 Formerly the @code{hi} register.  This constraint is no longer supported.
2937 @item l
2938 The @code{lo} register.  Use this register to store values that are
2939 no bigger than a word.
2941 @item x
2942 The concatenated @code{hi} and @code{lo} registers.  Use this register
2943 to store doubleword values.
2945 @item c
2946 A register suitable for use in an indirect jump.  This will always be
2947 @code{$25} for @option{-mabicalls}.
2949 @item v
2950 Register @code{$3}.  Do not use this constraint in new code;
2951 it is retained only for compatibility with glibc.
2953 @item y
2954 Equivalent to @code{r}; retained for backwards compatibility.
2956 @item z
2957 A floating-point condition code register.
2959 @item I
2960 A signed 16-bit constant (for arithmetic instructions).
2962 @item J
2963 Integer zero.
2965 @item K
2966 An unsigned 16-bit constant (for logic instructions).
2968 @item L
2969 A signed 32-bit constant in which the lower 16 bits are zero.
2970 Such constants can be loaded using @code{lui}.
2972 @item M
2973 A constant that cannot be loaded using @code{lui}, @code{addiu}
2974 or @code{ori}.
2976 @item N
2977 A constant in the range @minus{}65535 to @minus{}1 (inclusive).
2979 @item O
2980 A signed 15-bit constant.
2982 @item P
2983 A constant in the range 1 to 65535 (inclusive).
2985 @item G
2986 Floating-point zero.
2988 @item R
2989 An address that can be used in a non-macro load or store.
2991 @item ZC
2992 A memory operand whose address is formed by a base register and offset
2993 that is suitable for use in instructions with the same addressing mode
2994 as @code{ll} and @code{sc}.
2996 @item ZD
2997 An address suitable for a @code{prefetch} instruction, or for any other
2998 instruction with the same addressing mode as @code{prefetch}.
2999 @end table
3001 @item Motorola 680x0---@file{config/m68k/constraints.md}
3002 @table @code
3003 @item a
3004 Address register
3006 @item d
3007 Data register
3009 @item f
3010 68881 floating-point register, if available
3012 @item I
3013 Integer in the range 1 to 8
3015 @item J
3016 16-bit signed number
3018 @item K
3019 Signed number whose magnitude is greater than 0x80
3021 @item L
3022 Integer in the range @minus{}8 to @minus{}1
3024 @item M
3025 Signed number whose magnitude is greater than 0x100
3027 @item N
3028 Range 24 to 31, rotatert:SI 8 to 1 expressed as rotate
3030 @item O
3031 16 (for rotate using swap)
3033 @item P
3034 Range 8 to 15, rotatert:HI 8 to 1 expressed as rotate
3036 @item R
3037 Numbers that mov3q can handle
3039 @item G
3040 Floating point constant that is not a 68881 constant
3042 @item S
3043 Operands that satisfy 'm' when -mpcrel is in effect
3045 @item T
3046 Operands that satisfy 's' when -mpcrel is not in effect
3048 @item Q
3049 Address register indirect addressing mode
3051 @item U
3052 Register offset addressing
3054 @item W
3055 const_call_operand
3057 @item Cs
3058 symbol_ref or const
3060 @item Ci
3061 const_int
3063 @item C0
3064 const_int 0
3066 @item Cj
3067 Range of signed numbers that don't fit in 16 bits
3069 @item Cmvq
3070 Integers valid for mvq
3072 @item Capsw
3073 Integers valid for a moveq followed by a swap
3075 @item Cmvz
3076 Integers valid for mvz
3078 @item Cmvs
3079 Integers valid for mvs
3081 @item Ap
3082 push_operand
3084 @item Ac
3085 Non-register operands allowed in clr
3087 @end table
3089 @item Moxie---@file{config/moxie/constraints.md}
3090 @table @code
3091 @item A
3092 An absolute address
3094 @item B
3095 An offset address
3097 @item W
3098 A register indirect memory operand
3100 @item I
3101 A constant in the range of 0 to 255.
3103 @item N
3104 A constant in the range of 0 to @minus{}255.
3106 @end table
3108 @item MSP430--@file{config/msp430/constraints.md}
3109 @table @code
3111 @item R12
3112 Register R12.
3114 @item R13
3115 Register R13.
3117 @item K
3118 Integer constant 1.
3120 @item L
3121 Integer constant -1^20..1^19.
3123 @item M
3124 Integer constant 1-4.
3126 @item Ya
3127 Memory references which do not require an extended MOVX instruction.
3129 @item Yl
3130 Memory reference, labels only.
3132 @item Ys
3133 Memory reference, stack only.
3135 @end table
3137 @item NDS32---@file{config/nds32/constraints.md}
3138 @table @code
3139 @item w
3140 LOW register class $r0 to $r7 constraint for V3/V3M ISA.
3141 @item l
3142 LOW register class $r0 to $r7.
3143 @item d
3144 MIDDLE register class $r0 to $r11, $r16 to $r19.
3145 @item h
3146 HIGH register class $r12 to $r14, $r20 to $r31.
3147 @item t
3148 Temporary assist register $ta (i.e.@: $r15).
3149 @item k
3150 Stack register $sp.
3151 @item Iu03
3152 Unsigned immediate 3-bit value.
3153 @item In03
3154 Negative immediate 3-bit value in the range of @minus{}7--0.
3155 @item Iu04
3156 Unsigned immediate 4-bit value.
3157 @item Is05
3158 Signed immediate 5-bit value.
3159 @item Iu05
3160 Unsigned immediate 5-bit value.
3161 @item In05
3162 Negative immediate 5-bit value in the range of @minus{}31--0.
3163 @item Ip05
3164 Unsigned immediate 5-bit value for movpi45 instruction with range 16--47.
3165 @item Iu06
3166 Unsigned immediate 6-bit value constraint for addri36.sp instruction.
3167 @item Iu08
3168 Unsigned immediate 8-bit value.
3169 @item Iu09
3170 Unsigned immediate 9-bit value.
3171 @item Is10
3172 Signed immediate 10-bit value.
3173 @item Is11
3174 Signed immediate 11-bit value.
3175 @item Is15
3176 Signed immediate 15-bit value.
3177 @item Iu15
3178 Unsigned immediate 15-bit value.
3179 @item Ic15
3180 A constant which is not in the range of imm15u but ok for bclr instruction.
3181 @item Ie15
3182 A constant which is not in the range of imm15u but ok for bset instruction.
3183 @item It15
3184 A constant which is not in the range of imm15u but ok for btgl instruction.
3185 @item Ii15
3186 A constant whose compliment value is in the range of imm15u
3187 and ok for bitci instruction.
3188 @item Is16
3189 Signed immediate 16-bit value.
3190 @item Is17
3191 Signed immediate 17-bit value.
3192 @item Is19
3193 Signed immediate 19-bit value.
3194 @item Is20
3195 Signed immediate 20-bit value.
3196 @item Ihig
3197 The immediate value that can be simply set high 20-bit.
3198 @item Izeb
3199 The immediate value 0xff.
3200 @item Izeh
3201 The immediate value 0xffff.
3202 @item Ixls
3203 The immediate value 0x01.
3204 @item Ix11
3205 The immediate value 0x7ff.
3206 @item Ibms
3207 The immediate value with power of 2.
3208 @item Ifex
3209 The immediate value with power of 2 minus 1.
3210 @item U33
3211 Memory constraint for 333 format.
3212 @item U45
3213 Memory constraint for 45 format.
3214 @item U37
3215 Memory constraint for 37 format.
3216 @end table
3218 @item Nios II family---@file{config/nios2/constraints.md}
3219 @table @code
3221 @item I
3222 Integer that is valid as an immediate operand in an
3223 instruction taking a signed 16-bit number. Range
3224 @minus{}32768 to 32767.
3226 @item J
3227 Integer that is valid as an immediate operand in an
3228 instruction taking an unsigned 16-bit number. Range
3229 0 to 65535.
3231 @item K
3232 Integer that is valid as an immediate operand in an
3233 instruction taking only the upper 16-bits of a
3234 32-bit number. Range 32-bit numbers with the lower
3235 16-bits being 0.
3237 @item L
3238 Integer that is valid as an immediate operand for a 
3239 shift instruction. Range 0 to 31.
3241 @item M
3242 Integer that is valid as an immediate operand for
3243 only the value 0. Can be used in conjunction with
3244 the format modifier @code{z} to use @code{r0}
3245 instead of @code{0} in the assembly output.
3247 @item N
3248 Integer that is valid as an immediate operand for
3249 a custom instruction opcode. Range 0 to 255.
3251 @item P
3252 An immediate operand for R2 andchi/andci instructions. 
3254 @item S
3255 Matches immediates which are addresses in the small
3256 data section and therefore can be added to @code{gp}
3257 as a 16-bit immediate to re-create their 32-bit value.
3259 @item U
3260 Matches constants suitable as an operand for the rdprs and
3261 cache instructions.
3263 @item v
3264 A memory operand suitable for Nios II R2 load/store
3265 exclusive instructions.
3267 @item w
3268 A memory operand suitable for load/store IO and cache
3269 instructions.
3271 @ifset INTERNALS
3272 @item T
3273 A @code{const} wrapped @code{UNSPEC} expression,
3274 representing a supported PIC or TLS relocation.
3275 @end ifset
3277 @end table
3279 @item OpenRISC---@file{config/or1k/constraints.md}
3280 @table @code
3281 @item I
3282 Integer that is valid as an immediate operand in an
3283 instruction taking a signed 16-bit number. Range
3284 @minus{}32768 to 32767.
3286 @item K
3287 Integer that is valid as an immediate operand in an
3288 instruction taking an unsigned 16-bit number. Range
3289 0 to 65535.
3291 @item M
3292 Signed 16-bit constant shifted left 16 bits. (Used with @code{l.movhi})
3294 @item O
3295 Zero
3297 @ifset INTERNALS
3298 @item c
3299 Register usable for sibcalls.
3300 @end ifset
3302 @end table
3304 @item PDP-11---@file{config/pdp11/constraints.md}
3305 @table @code
3306 @item a
3307 Floating point registers AC0 through AC3.  These can be loaded from/to
3308 memory with a single instruction.
3310 @item d
3311 Odd numbered general registers (R1, R3, R5).  These are used for
3312 16-bit multiply operations.
3314 @item D
3315 A memory reference that is encoded within the opcode, but not
3316 auto-increment or auto-decrement.
3318 @item f
3319 Any of the floating point registers (AC0 through AC5).
3321 @item G
3322 Floating point constant 0.
3324 @item h
3325 Floating point registers AC4 and AC5.  These cannot be loaded from/to
3326 memory with a single instruction.
3328 @item I
3329 An integer constant that fits in 16 bits.
3331 @item J
3332 An integer constant whose low order 16 bits are zero.
3334 @item K
3335 An integer constant that does not meet the constraints for codes
3336 @samp{I} or @samp{J}.
3338 @item L
3339 The integer constant 1.
3341 @item M
3342 The integer constant @minus{}1.
3344 @item N
3345 The integer constant 0.
3347 @item O
3348 Integer constants 0 through 3; shifts by these
3349 amounts are handled as multiple single-bit shifts rather than a single
3350 variable-length shift.
3352 @item Q
3353 A memory reference which requires an additional word (address or
3354 offset) after the opcode.
3356 @item R
3357 A memory reference that is encoded within the opcode.
3359 @end table
3361 @item PowerPC and IBM RS6000---@file{config/rs6000/constraints.md}
3362 @table @code
3363 @item r
3364 A general purpose register (GPR), @code{r0}@dots{}@code{r31}.
3366 @item b
3367 A base register.  Like @code{r}, but @code{r0} is not allowed, so
3368 @code{r1}@dots{}@code{r31}.
3370 @item f
3371 A floating point register (FPR), @code{f0}@dots{}@code{f31}.
3373 @item d
3374 A floating point register.  This is the same as @code{f} nowadays;
3375 historically @code{f} was for single-precision and @code{d} was for
3376 double-precision floating point.
3378 @item v
3379 An Altivec vector register (VR), @code{v0}@dots{}@code{v31}.
3381 @item wa
3382 A VSX register (VSR), @code{vs0}@dots{}@code{vs63}.  This is either an
3383 FPR (@code{vs0}@dots{}@code{vs31} are @code{f0}@dots{}@code{f31}) or a VR
3384 (@code{vs32}@dots{}@code{vs63} are @code{v0}@dots{}@code{v31}).
3386 When using @code{wa}, you should use the @code{%x} output modifier, so that
3387 the correct register number is printed.  For example:
3389 @smallexample
3390 asm ("xvadddp %x0,%x1,%x2"
3391      : "=wa" (v1)
3392      : "wa" (v2), "wa" (v3));
3393 @end smallexample
3395 You should not use @code{%x} for @code{v} operands:
3397 @smallexample
3398 asm ("xsaddqp %0,%1,%2"
3399      : "=v" (v1)
3400      : "v" (v2), "v" (v3));
3401 @end smallexample
3403 @ifset INTERNALS
3404 @item h
3405 A special register (@code{vrsave}, @code{ctr}, or @code{lr}).
3406 @end ifset
3408 @item c
3409 The count register, @code{ctr}.
3411 @item l
3412 The link register, @code{lr}.
3414 @item x
3415 Condition register field 0, @code{cr0}.
3417 @item y
3418 Any condition register field, @code{cr0}@dots{}@code{cr7}.
3420 @ifset INTERNALS
3421 @item z
3422 The carry bit, @code{XER[CA]}.
3424 @item we
3425 Like @code{wa}, if @option{-mpower9-vector} and @option{-m64} are used;
3426 otherwise, @code{NO_REGS}.
3428 @item wn
3429 No register (@code{NO_REGS}).
3431 @item wr
3432 Like @code{r}, if @option{-mpowerpc64} is used; otherwise, @code{NO_REGS}.
3434 @item wx
3435 Like @code{d}, if @option{-mpowerpc-gfxopt} is used; otherwise, @code{NO_REGS}.
3437 @item wA
3438 Like @code{b}, if @option{-mpowerpc64} is used; otherwise, @code{NO_REGS}.
3440 @item wB
3441 Signed 5-bit constant integer that can be loaded into an Altivec register.
3443 @item wE
3444 Vector constant that can be loaded with the XXSPLTIB instruction.
3446 @item wF
3447 Memory operand suitable for power8 GPR load fusion.
3449 @item wL
3450 Int constant that is the element number mfvsrld accesses in a vector.
3452 @item wM
3453 Match vector constant with all 1's if the XXLORC instruction is available.
3455 @item wO
3456 Memory operand suitable for the ISA 3.0 vector d-form instructions.
3458 @item wQ
3459 Memory operand suitable for the load/store quad instructions.
3461 @item wS
3462 Vector constant that can be loaded with XXSPLTIB & sign extension.
3464 @item wY
3465 A memory operand for a DS-form instruction.
3467 @item wZ
3468 An indexed or indirect memory operand, ignoring the bottom 4 bits.
3469 @end ifset
3471 @item I
3472 A signed 16-bit constant.
3474 @item J
3475 An unsigned 16-bit constant shifted left 16 bits (use @code{L} instead
3476 for @code{SImode} constants).
3478 @item K
3479 An unsigned 16-bit constant.
3481 @item L
3482 A signed 16-bit constant shifted left 16 bits.
3484 @ifset INTERNALS
3485 @item M
3486 An integer constant greater than 31.
3488 @item N
3489 An exact power of 2.
3491 @item O
3492 The integer constant zero.
3494 @item P
3495 A constant whose negation is a signed 16-bit constant.
3496 @end ifset
3498 @item eI
3499 A signed 34-bit integer constant if prefixed instructions are supported.
3501 @item eP
3502 A scalar floating point constant or a vector constant that can be
3503 loaded to a VSX register with one prefixed instruction.
3505 @item eQ
3506 An IEEE 128-bit constant that can be loaded into a VSX register with
3507 the @code{lxvkq} instruction.
3509 @ifset INTERNALS
3510 @item G
3511 A floating point constant that can be loaded into a register with one
3512 instruction per word.
3514 @item H
3515 A floating point constant that can be loaded into a register using
3516 three instructions.
3517 @end ifset
3519 @item m
3520 A memory operand.
3521 Normally, @code{m} does not allow addresses that update the base register.
3522 If the @code{<} or @code{>} constraint is also used, they are allowed and
3523 therefore on PowerPC targets in that case it is only safe
3524 to use @code{m<>} in an @code{asm} statement if that @code{asm} statement
3525 accesses the operand exactly once.  The @code{asm} statement must also
3526 use @code{%U@var{<opno>}} as a placeholder for the ``update'' flag in the
3527 corresponding load or store instruction.  For example:
3529 @smallexample
3530 asm ("st%U0 %1,%0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
3531 @end smallexample
3533 is correct but:
3535 @smallexample
3536 asm ("st %1,%0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
3537 @end smallexample
3539 is not.
3541 @ifset INTERNALS
3542 @item es
3543 A ``stable'' memory operand; that is, one which does not include any
3544 automodification of the base register.  This used to be useful when
3545 @code{m} allowed automodification of the base register, but as those
3546 are now only allowed when @code{<} or @code{>} is used, @code{es} is
3547 basically the same as @code{m} without @code{<} and @code{>}.
3548 @end ifset
3550 @item Q
3551 A memory operand addressed by just a base register.
3553 @ifset INTERNALS
3554 @item Y
3555 A memory operand for a DQ-form instruction.
3556 @end ifset
3558 @item Z
3559 A memory operand accessed with indexed or indirect addressing.
3561 @ifset INTERNALS
3562 @item R
3563 An AIX TOC entry.
3564 @end ifset
3566 @item a
3567 An indexed or indirect address.
3569 @ifset INTERNALS
3570 @item U
3571 A V.4 small data reference.
3573 @item W
3574 A vector constant that does not require memory.
3576 @item j
3577 The zero vector constant.
3578 @end ifset
3580 @end table
3582 @item PRU---@file{config/pru/constraints.md}
3583 @table @code
3584 @item I
3585 An unsigned 8-bit integer constant.
3587 @item J
3588 An unsigned 16-bit integer constant.
3590 @item L
3591 An unsigned 5-bit integer constant (for shift counts).
3593 @item T
3594 A text segment (program memory) constant label.
3596 @item Z
3597 Integer constant zero.
3599 @end table
3601 @item RL78---@file{config/rl78/constraints.md}
3602 @table @code
3604 @item Int3
3605 An integer constant in the range 1 @dots{} 7.
3606 @item Int8
3607 An integer constant in the range 0 @dots{} 255.
3608 @item J
3609 An integer constant in the range @minus{}255 @dots{} 0
3610 @item K
3611 The integer constant 1.
3612 @item L
3613 The integer constant -1.
3614 @item M
3615 The integer constant 0.
3616 @item N
3617 The integer constant 2.
3618 @item O
3619 The integer constant -2.
3620 @item P
3621 An integer constant in the range 1 @dots{} 15.
3622 @item Qbi
3623 The built-in compare types--eq, ne, gtu, ltu, geu, and leu.
3624 @item Qsc
3625 The synthetic compare types--gt, lt, ge, and le.
3626 @item Wab
3627 A memory reference with an absolute address.
3628 @item Wbc
3629 A memory reference using @code{BC} as a base register, with an optional offset.
3630 @item Wca
3631 A memory reference using @code{AX}, @code{BC}, @code{DE}, or @code{HL} for the address, for calls.
3632 @item Wcv
3633 A memory reference using any 16-bit register pair for the address, for calls.
3634 @item Wd2
3635 A memory reference using @code{DE} as a base register, with an optional offset.
3636 @item Wde
3637 A memory reference using @code{DE} as a base register, without any offset.
3638 @item Wfr
3639 Any memory reference to an address in the far address space.
3640 @item Wh1
3641 A memory reference using @code{HL} as a base register, with an optional one-byte offset.
3642 @item Whb
3643 A memory reference using @code{HL} as a base register, with @code{B} or @code{C} as the index register.
3644 @item Whl
3645 A memory reference using @code{HL} as a base register, without any offset.
3646 @item Ws1
3647 A memory reference using @code{SP} as a base register, with an optional one-byte offset.
3648 @item Y
3649 Any memory reference to an address in the near address space.
3650 @item A
3651 The @code{AX} register.
3652 @item B
3653 The @code{BC} register.
3654 @item D
3655 The @code{DE} register.
3656 @item R
3657 @code{A} through @code{L} registers.
3658 @item S
3659 The @code{SP} register.
3660 @item T
3661 The @code{HL} register.
3662 @item Z08W
3663 The 16-bit @code{R8} register.
3664 @item Z10W
3665 The 16-bit @code{R10} register.
3666 @item Zint
3667 The registers reserved for interrupts (@code{R24} to @code{R31}).
3668 @item a
3669 The @code{A} register.
3670 @item b
3671 The @code{B} register.
3672 @item c
3673 The @code{C} register.
3674 @item d
3675 The @code{D} register.
3676 @item e
3677 The @code{E} register.
3678 @item h
3679 The @code{H} register.
3680 @item l
3681 The @code{L} register.
3682 @item v
3683 The virtual registers.
3684 @item w
3685 The @code{PSW} register.
3686 @item x
3687 The @code{X} register.
3689 @end table
3691 @item RISC-V---@file{config/riscv/constraints.md}
3692 @table @code
3694 @item f
3695 A floating-point register (if available).
3697 @item I
3698 An I-type 12-bit signed immediate.
3700 @item J
3701 Integer zero.
3703 @item K
3704 A 5-bit unsigned immediate for CSR access instructions.
3706 @item A
3707 An address that is held in a general-purpose register.
3709 @item S
3710 A constraint that matches an absolute symbolic address.
3712 @item vr
3713 A vector register (if available)..
3715 @item vd
3716 A vector register, excluding v0 (if available).
3718 @item vm
3719 A vector register, only v0 (if available).
3721 @end table
3723 @item RX---@file{config/rx/constraints.md}
3724 @table @code
3725 @item Q
3726 An address which does not involve register indirect addressing or
3727 pre/post increment/decrement addressing.
3729 @item Symbol
3730 A symbol reference.
3732 @item Int08
3733 A constant in the range @minus{}256 to 255, inclusive.
3735 @item Sint08
3736 A constant in the range @minus{}128 to 127, inclusive.
3738 @item Sint16
3739 A constant in the range @minus{}32768 to 32767, inclusive.
3741 @item Sint24
3742 A constant in the range @minus{}8388608 to 8388607, inclusive.
3744 @item Uint04
3745 A constant in the range 0 to 15, inclusive.
3747 @end table
3749 @item S/390 and zSeries---@file{config/s390/s390.h}
3750 @table @code
3751 @item a
3752 Address register (general purpose register except r0)
3754 @item c
3755 Condition code register
3757 @item d
3758 Data register (arbitrary general purpose register)
3760 @item f
3761 Floating-point register
3763 @item I
3764 Unsigned 8-bit constant (0--255)
3766 @item J
3767 Unsigned 12-bit constant (0--4095)
3769 @item K
3770 Signed 16-bit constant (@minus{}32768--32767)
3772 @item L
3773 Value appropriate as displacement.
3774 @table @code
3775 @item (0..4095)
3776 for short displacement
3777 @item (@minus{}524288..524287)
3778 for long displacement
3779 @end table
3781 @item M
3782 Constant integer with a value of 0x7fffffff.
3784 @item N
3785 Multiple letter constraint followed by 4 parameter letters.
3786 @table @code
3787 @item 0..9:
3788 number of the part counting from most to least significant
3789 @item H,Q:
3790 mode of the part
3791 @item D,S,H:
3792 mode of the containing operand
3793 @item 0,F:
3794 value of the other parts (F---all bits set)
3795 @end table
3796 The constraint matches if the specified part of a constant
3797 has a value different from its other parts.
3799 @item Q
3800 Memory reference without index register and with short displacement.
3802 @item R
3803 Memory reference with index register and short displacement.
3805 @item S
3806 Memory reference without index register but with long displacement.
3808 @item T
3809 Memory reference with index register and long displacement.
3811 @item U
3812 Pointer with short displacement.
3814 @item W
3815 Pointer with long displacement.
3817 @item Y
3818 Shift count operand.
3820 @end table
3822 @need 1000
3823 @item SPARC---@file{config/sparc/sparc.h}
3824 @table @code
3825 @item f
3826 Floating-point register on the SPARC-V8 architecture and
3827 lower floating-point register on the SPARC-V9 architecture.
3829 @item e
3830 Floating-point register.  It is equivalent to @samp{f} on the
3831 SPARC-V8 architecture and contains both lower and upper
3832 floating-point registers on the SPARC-V9 architecture.
3834 @item c
3835 Floating-point condition code register.
3837 @item d
3838 Lower floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9
3839 architecture when the Visual Instruction Set is available.
3841 @item b
3842 Floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9 architecture
3843 when the Visual Instruction Set is available.
3845 @item h
3846 64-bit global or out register for the SPARC-V8+ architecture.
3848 @item C
3849 The constant all-ones, for floating-point.
3851 @item A
3852 Signed 5-bit constant
3854 @item D
3855 A vector constant
3857 @item I
3858 Signed 13-bit constant
3860 @item J
3861 Zero
3863 @item K
3864 32-bit constant with the low 12 bits clear (a constant that can be
3865 loaded with the @code{sethi} instruction)
3867 @item L
3868 A constant in the range supported by @code{movcc} instructions (11-bit
3869 signed immediate)
3871 @item M
3872 A constant in the range supported by @code{movrcc} instructions (10-bit
3873 signed immediate)
3875 @item N
3876 Same as @samp{K}, except that it verifies that bits that are not in the
3877 lower 32-bit range are all zero.  Must be used instead of @samp{K} for
3878 modes wider than @code{SImode}
3880 @item O
3881 The constant 4096
3883 @item G
3884 Floating-point zero
3886 @item H
3887 Signed 13-bit constant, sign-extended to 32 or 64 bits
3889 @item P
3890 The constant -1
3892 @item Q
3893 Floating-point constant whose integral representation can
3894 be moved into an integer register using a single sethi
3895 instruction
3897 @item R
3898 Floating-point constant whose integral representation can
3899 be moved into an integer register using a single mov
3900 instruction
3902 @item S
3903 Floating-point constant whose integral representation can
3904 be moved into an integer register using a high/lo_sum
3905 instruction sequence
3907 @item T
3908 Memory address aligned to an 8-byte boundary
3910 @item U
3911 Even register
3913 @item W
3914 Memory address for @samp{e} constraint registers
3916 @item w
3917 Memory address with only a base register
3919 @item Y
3920 Vector zero
3922 @end table
3924 @item TI C6X family---@file{config/c6x/constraints.md}
3925 @table @code
3926 @item a
3927 Register file A (A0--A31).
3929 @item b
3930 Register file B (B0--B31).
3932 @item A
3933 Predicate registers in register file A (A0--A2 on C64X and
3934 higher, A1 and A2 otherwise).
3936 @item B
3937 Predicate registers in register file B (B0--B2).
3939 @item C
3940 A call-used register in register file B (B0--B9, B16--B31).
3942 @item Da
3943 Register file A, excluding predicate registers (A3--A31,
3944 plus A0 if not C64X or higher).
3946 @item Db
3947 Register file B, excluding predicate registers (B3--B31).
3949 @item Iu4
3950 Integer constant in the range 0 @dots{} 15.
3952 @item Iu5
3953 Integer constant in the range 0 @dots{} 31.
3955 @item In5
3956 Integer constant in the range @minus{}31 @dots{} 0.
3958 @item Is5
3959 Integer constant in the range @minus{}16 @dots{} 15.
3961 @item I5x
3962 Integer constant that can be the operand of an ADDA or a SUBA insn.
3964 @item IuB
3965 Integer constant in the range 0 @dots{} 65535.
3967 @item IsB
3968 Integer constant in the range @minus{}32768 @dots{} 32767.
3970 @item IsC
3971 Integer constant in the range @math{-2^{20}} @dots{} @math{2^{20} - 1}.
3973 @item Jc
3974 Integer constant that is a valid mask for the clr instruction.
3976 @item Js
3977 Integer constant that is a valid mask for the set instruction.
3979 @item Q
3980 Memory location with A base register.
3982 @item R
3983 Memory location with B base register.
3985 @ifset INTERNALS
3986 @item S0
3987 On C64x+ targets, a GP-relative small data reference.
3989 @item S1
3990 Any kind of @code{SYMBOL_REF}, for use in a call address.
3992 @item Si
3993 Any kind of immediate operand, unless it matches the S0 constraint.
3995 @item T
3996 Memory location with B base register, but not using a long offset.
3998 @item W
3999 A memory operand with an address that cannot be used in an unaligned access.
4001 @end ifset
4002 @item Z
4003 Register B14 (aka DP).
4005 @end table
4007 @item Visium---@file{config/visium/constraints.md}
4008 @table @code
4009 @item b
4010 EAM register @code{mdb}
4012 @item c
4013 EAM register @code{mdc}
4015 @item f
4016 Floating point register
4018 @ifset INTERNALS
4019 @item k
4020 Register for sibcall optimization
4021 @end ifset
4023 @item l
4024 General register, but not @code{r29}, @code{r30} and @code{r31}
4026 @item t
4027 Register @code{r1}
4029 @item u
4030 Register @code{r2}
4032 @item v
4033 Register @code{r3}
4035 @item G
4036 Floating-point constant 0.0
4038 @item J
4039 Integer constant in the range 0 .. 65535 (16-bit immediate)
4041 @item K
4042 Integer constant in the range 1 .. 31 (5-bit immediate)
4044 @item L
4045 Integer constant in the range @minus{}65535 .. @minus{}1 (16-bit negative immediate)
4047 @item M
4048 Integer constant @minus{}1
4050 @item O
4051 Integer constant 0
4053 @item P
4054 Integer constant 32
4055 @end table
4057 @item x86 family---@file{config/i386/constraints.md}
4058 @table @code
4059 @item R
4060 Legacy register---the eight integer registers available on all
4061 i386 processors (@code{a}, @code{b}, @code{c}, @code{d},
4062 @code{si}, @code{di}, @code{bp}, @code{sp}).
4064 @item q
4065 Any register accessible as @code{@var{r}l}.  In 32-bit mode, @code{a},
4066 @code{b}, @code{c}, and @code{d}; in 64-bit mode, any integer register.
4068 @item Q
4069 Any register accessible as @code{@var{r}h}: @code{a}, @code{b},
4070 @code{c}, and @code{d}.
4072 @ifset INTERNALS
4073 @item l
4074 Any register that can be used as the index in a base+index memory
4075 access: that is, any general register except the stack pointer.
4076 @end ifset
4078 @item a
4079 The @code{a} register.
4081 @item b
4082 The @code{b} register.
4084 @item c
4085 The @code{c} register.
4087 @item d
4088 The @code{d} register.
4090 @item S
4091 The @code{si} register.
4093 @item D
4094 The @code{di} register.
4096 @item A
4097 The @code{a} and @code{d} registers.  This class is used for instructions
4098 that return double word results in the @code{ax:dx} register pair.  Single
4099 word values will be allocated either in @code{ax} or @code{dx}.
4100 For example on i386 the following implements @code{rdtsc}:
4102 @smallexample
4103 unsigned long long rdtsc (void)
4105   unsigned long long tick;
4106   __asm__ __volatile__("rdtsc":"=A"(tick));
4107   return tick;
4109 @end smallexample
4111 This is not correct on x86-64 as it would allocate tick in either @code{ax}
4112 or @code{dx}.  You have to use the following variant instead:
4114 @smallexample
4115 unsigned long long rdtsc (void)
4117   unsigned int tickl, tickh;
4118   __asm__ __volatile__("rdtsc":"=a"(tickl),"=d"(tickh));
4119   return ((unsigned long long)tickh << 32)|tickl;
4121 @end smallexample
4123 @item U
4124 The call-clobbered integer registers.
4126 @item f
4127 Any 80387 floating-point (stack) register.
4129 @item t
4130 Top of 80387 floating-point stack (@code{%st(0)}).
4132 @item u
4133 Second from top of 80387 floating-point stack (@code{%st(1)}).
4135 @ifset INTERNALS
4136 @item Yk
4137 Any mask register that can be used as a predicate, i.e.@: @code{k1-k7}.
4139 @item k
4140 Any mask register.
4141 @end ifset
4143 @item y
4144 Any MMX register.
4146 @item x
4147 Any SSE register.
4149 @item v
4150 Any EVEX encodable SSE register (@code{%xmm0-%xmm31}).
4152 @ifset INTERNALS
4153 @item w
4154 Any bound register.
4155 @end ifset
4157 @item Yz
4158 First SSE register (@code{%xmm0}).
4160 @ifset INTERNALS
4161 @item Yi
4162 Any SSE register, when SSE2 and inter-unit moves are enabled.
4164 @item Yj
4165 Any SSE register, when SSE2 and inter-unit moves from vector registers are enabled.
4167 @item Ym
4168 Any MMX register, when inter-unit moves are enabled.
4170 @item Yn
4171 Any MMX register, when inter-unit moves from vector registers are enabled.
4173 @item Yp
4174 Any integer register when @code{TARGET_PARTIAL_REG_STALL} is disabled.
4176 @item Ya
4177 Any integer register when zero extensions with @code{AND} are disabled.
4179 @item Yb
4180 Any register that can be used as the GOT base when calling@*
4181 @code{___tls_get_addr}: that is, any general register except @code{a}
4182 and @code{sp} registers, for @option{-fno-plt} if linker supports it.
4183 Otherwise, @code{b} register.
4185 @item Yf
4186 Any x87 register when 80387 floating-point arithmetic is enabled.
4188 @item Yr
4189 Lower SSE register when avoiding REX prefix and all SSE registers otherwise.
4191 @item Yv
4192 For AVX512VL, any EVEX-encodable SSE register (@code{%xmm0-%xmm31}),
4193 otherwise any SSE register.
4195 @item Yh
4196 Any EVEX-encodable SSE register, that has number factor of four.
4198 @item Bf
4199 Flags register operand.
4201 @item Bg
4202 GOT memory operand.
4204 @item Bm
4205 Vector memory operand.
4207 @item Bc
4208 Constant memory operand.
4210 @item Bn
4211 Memory operand without REX prefix.
4213 @item Bs
4214 Sibcall memory operand.
4216 @item Bw
4217 Call memory operand.
4219 @item Bz
4220 Constant call address operand.
4222 @item BC
4223 SSE constant -1 operand.
4224 @end ifset
4226 @item I
4227 Integer constant in the range 0 @dots{} 31, for 32-bit shifts.
4229 @item J
4230 Integer constant in the range 0 @dots{} 63, for 64-bit shifts.
4232 @item K
4233 Signed 8-bit integer constant.
4235 @item L
4236 @code{0xFF} or @code{0xFFFF}, for andsi as a zero-extending move.
4238 @item M
4239 0, 1, 2, or 3 (shifts for the @code{lea} instruction).
4241 @item N
4242 Unsigned 8-bit integer constant (for @code{in} and @code{out}
4243 instructions).
4245 @ifset INTERNALS
4246 @item O
4247 Integer constant in the range 0 @dots{} 127, for 128-bit shifts.
4248 @end ifset
4250 @item G
4251 Standard 80387 floating point constant.
4253 @item C
4254 SSE constant zero operand.
4256 @item e
4257 32-bit signed integer constant, or a symbolic reference known
4258 to fit that range (for immediate operands in sign-extending x86-64
4259 instructions).
4261 @item We
4262 32-bit signed integer constant, or a symbolic reference known
4263 to fit that range (for sign-extending conversion operations that
4264 require non-@code{VOIDmode} immediate operands).
4266 @item Wz
4267 32-bit unsigned integer constant, or a symbolic reference known
4268 to fit that range (for zero-extending conversion operations that
4269 require non-@code{VOIDmode} immediate operands).
4271 @item Wd
4272 128-bit integer constant where both the high and low 64-bit word
4273 satisfy the @code{e} constraint.
4275 @item Z
4276 32-bit unsigned integer constant, or a symbolic reference known
4277 to fit that range (for immediate operands in zero-extending x86-64
4278 instructions).
4280 @item Tv
4281 VSIB address operand.
4283 @item Ts
4284 Address operand without segment register.
4286 @end table
4288 @item Xstormy16---@file{config/stormy16/stormy16.h}
4289 @table @code
4290 @item a
4291 Register r0.
4293 @item b
4294 Register r1.
4296 @item c
4297 Register r2.
4299 @item d
4300 Register r8.
4302 @item e
4303 Registers r0 through r7.
4305 @item t
4306 Registers r0 and r1.
4308 @item y
4309 The carry register.
4311 @item z
4312 Registers r8 and r9.
4314 @item I
4315 A constant between 0 and 3 inclusive.
4317 @item J
4318 A constant that has exactly one bit set.
4320 @item K
4321 A constant that has exactly one bit clear.
4323 @item L
4324 A constant between 0 and 255 inclusive.
4326 @item M
4327 A constant between @minus{}255 and 0 inclusive.
4329 @item N
4330 A constant between @minus{}3 and 0 inclusive.
4332 @item O
4333 A constant between 1 and 4 inclusive.
4335 @item P
4336 A constant between @minus{}4 and @minus{}1 inclusive.
4338 @item Q
4339 A memory reference that is a stack push.
4341 @item R
4342 A memory reference that is a stack pop.
4344 @item S
4345 A memory reference that refers to a constant address of known value.
4347 @item T
4348 The register indicated by Rx (not implemented yet).
4350 @item U
4351 A constant that is not between 2 and 15 inclusive.
4353 @item Z
4354 The constant 0.
4356 @end table
4358 @item Xtensa---@file{config/xtensa/constraints.md}
4359 @table @code
4360 @item a
4361 General-purpose 32-bit register
4363 @item b
4364 One-bit boolean register
4366 @item A
4367 MAC16 40-bit accumulator register
4369 @item I
4370 Signed 12-bit integer constant, for use in MOVI instructions
4372 @item J
4373 Signed 8-bit integer constant, for use in ADDI instructions
4375 @item K
4376 Integer constant valid for BccI instructions
4378 @item L
4379 Unsigned constant valid for BccUI instructions
4381 @end table
4383 @end table
4385 @ifset INTERNALS
4386 @node Disable Insn Alternatives
4387 @subsection Disable insn alternatives using the @code{enabled} attribute
4388 @cindex enabled
4390 There are three insn attributes that may be used to selectively disable
4391 instruction alternatives:
4393 @table @code
4394 @item enabled
4395 Says whether an alternative is available on the current subtarget.
4397 @item preferred_for_size
4398 Says whether an enabled alternative should be used in code that is
4399 optimized for size.
4401 @item preferred_for_speed
4402 Says whether an enabled alternative should be used in code that is
4403 optimized for speed.
4404 @end table
4406 All these attributes should use @code{(const_int 1)} to allow an alternative
4407 or @code{(const_int 0)} to disallow it.  The attributes must be a static
4408 property of the subtarget; they cannot for example depend on the
4409 current operands, on the current optimization level, on the location
4410 of the insn within the body of a loop, on whether register allocation
4411 has finished, or on the current compiler pass.
4413 The @code{enabled} attribute is a correctness property.  It tells GCC to act
4414 as though the disabled alternatives were never defined in the first place.
4415 This is useful when adding new instructions to an existing pattern in
4416 cases where the new instructions are only available for certain cpu
4417 architecture levels (typically mapped to the @code{-march=} command-line
4418 option).
4420 In contrast, the @code{preferred_for_size} and @code{preferred_for_speed}
4421 attributes are strong optimization hints rather than correctness properties.
4422 @code{preferred_for_size} tells GCC which alternatives to consider when
4423 adding or modifying an instruction that GCC wants to optimize for size.
4424 @code{preferred_for_speed} does the same thing for speed.  Note that things
4425 like code motion can lead to cases where code optimized for size uses
4426 alternatives that are not preferred for size, and similarly for speed.
4428 Although @code{define_insn}s can in principle specify the @code{enabled}
4429 attribute directly, it is often clearer to have subsiduary attributes
4430 for each architectural feature of interest.  The @code{define_insn}s
4431 can then use these subsiduary attributes to say which alternatives
4432 require which features.  The example below does this for @code{cpu_facility}.
4434 E.g. the following two patterns could easily be merged using the @code{enabled}
4435 attribute:
4437 @smallexample
4439 (define_insn "*movdi_old"
4440   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
4441         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d"))]
4442   "!TARGET_NEW"
4443   "lgr %0,%1")
4445 (define_insn "*movdi_new"
4446   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
4447         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
4448   "TARGET_NEW"
4449   "@@
4450    lgr  %0,%1
4451    ldgr %0,%1
4452    lgdr %0,%1")
4454 @end smallexample
4458 @smallexample
4460 (define_insn "*movdi_combined"
4461   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
4462         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
4463   ""
4464   "@@
4465    lgr  %0,%1
4466    ldgr %0,%1
4467    lgdr %0,%1"
4468   [(set_attr "cpu_facility" "*,new,new")])
4470 @end smallexample
4472 with the @code{enabled} attribute defined like this:
4474 @smallexample
4476 (define_attr "cpu_facility" "standard,new" (const_string "standard"))
4478 (define_attr "enabled" ""
4479   (cond [(eq_attr "cpu_facility" "standard") (const_int 1)
4480          (and (eq_attr "cpu_facility" "new")
4481               (ne (symbol_ref "TARGET_NEW") (const_int 0)))
4482          (const_int 1)]
4483         (const_int 0)))
4485 @end smallexample
4487 @end ifset
4489 @ifset INTERNALS
4490 @node Define Constraints
4491 @subsection Defining Machine-Specific Constraints
4492 @cindex defining constraints
4493 @cindex constraints, defining
4495 Machine-specific constraints fall into two categories: register and
4496 non-register constraints.  Within the latter category, constraints
4497 which allow subsets of all possible memory or address operands should
4498 be specially marked, to give @code{reload} more information.
4500 Machine-specific constraints can be given names of arbitrary length,
4501 but they must be entirely composed of letters, digits, underscores
4502 (@samp{_}), and angle brackets (@samp{< >}).  Like C identifiers, they
4503 must begin with a letter or underscore.
4505 In order to avoid ambiguity in operand constraint strings, no
4506 constraint can have a name that begins with any other constraint's
4507 name.  For example, if @code{x} is defined as a constraint name,
4508 @code{xy} may not be, and vice versa.  As a consequence of this rule,
4509 no constraint may begin with one of the generic constraint letters:
4510 @samp{E F V X g i m n o p r s}.
4512 Register constraints correspond directly to register classes.
4513 @xref{Register Classes}.  There is thus not much flexibility in their
4514 definitions.
4516 @deffn {MD Expression} define_register_constraint name regclass docstring
4517 All three arguments are string constants.
4518 @var{name} is the name of the constraint, as it will appear in
4519 @code{match_operand} expressions.  If @var{name} is a multi-letter
4520 constraint its length shall be the same for all constraints starting
4521 with the same letter.  @var{regclass} can be either the
4522 name of the corresponding register class (@pxref{Register Classes}),
4523 or a C expression which evaluates to the appropriate register class.
4524 If it is an expression, it must have no side effects, and it cannot
4525 look at the operand.  The usual use of expressions is to map some
4526 register constraints to @code{NO_REGS} when the register class
4527 is not available on a given subarchitecture.
4529 @var{docstring} is a sentence documenting the meaning of the
4530 constraint.  Docstrings are explained further below.
4531 @end deffn
4533 Non-register constraints are more like predicates: the constraint
4534 definition gives a boolean expression which indicates whether the
4535 constraint matches.
4537 @deffn {MD Expression} define_constraint name docstring exp
4538 The @var{name} and @var{docstring} arguments are the same as for
4539 @code{define_register_constraint}, but note that the docstring comes
4540 immediately after the name for these expressions.  @var{exp} is an RTL
4541 expression, obeying the same rules as the RTL expressions in predicate
4542 definitions.  @xref{Defining Predicates}, for details.  If it
4543 evaluates true, the constraint matches; if it evaluates false, it
4544 doesn't. Constraint expressions should indicate which RTL codes they
4545 might match, just like predicate expressions.
4547 @code{match_test} C expressions have access to the
4548 following variables:
4550 @table @var
4551 @item op
4552 The RTL object defining the operand.
4553 @item mode
4554 The machine mode of @var{op}.
4555 @item ival
4556 @samp{INTVAL (@var{op})}, if @var{op} is a @code{const_int}.
4557 @item hval
4558 @samp{CONST_DOUBLE_HIGH (@var{op})}, if @var{op} is an integer
4559 @code{const_double}.
4560 @item lval
4561 @samp{CONST_DOUBLE_LOW (@var{op})}, if @var{op} is an integer
4562 @code{const_double}.
4563 @item rval
4564 @samp{CONST_DOUBLE_REAL_VALUE (@var{op})}, if @var{op} is a floating-point
4565 @code{const_double}.
4566 @end table
4568 The @var{*val} variables should only be used once another piece of the
4569 expression has verified that @var{op} is the appropriate kind of RTL
4570 object.
4571 @end deffn
4573 Most non-register constraints should be defined with
4574 @code{define_constraint}.  The remaining two definition expressions
4575 are only appropriate for constraints that should be handled specially
4576 by @code{reload} if they fail to match.
4578 @deffn {MD Expression} define_memory_constraint name docstring exp
4579 Use this expression for constraints that match a subset of all memory
4580 operands: that is, @code{reload} can make them match by converting the
4581 operand to the form @samp{@w{(mem (reg @var{X}))}}, where @var{X} is a
4582 base register (from the register class specified by
4583 @code{BASE_REG_CLASS}, @pxref{Register Classes}).
4585 For example, on the S/390, some instructions do not accept arbitrary
4586 memory references, but only those that do not make use of an index
4587 register.  The constraint letter @samp{Q} is defined to represent a
4588 memory address of this type.  If @samp{Q} is defined with
4589 @code{define_memory_constraint}, a @samp{Q} constraint can handle any
4590 memory operand, because @code{reload} knows it can simply copy the
4591 memory address into a base register if required.  This is analogous to
4592 the way an @samp{o} constraint can handle any memory operand.
4594 The syntax and semantics are otherwise identical to
4595 @code{define_constraint}.
4596 @end deffn
4598 @deffn {MD Expression} define_special_memory_constraint name docstring exp
4599 Use this expression for constraints that match a subset of all memory
4600 operands: that is, @code{reload} cannot make them match by reloading
4601 the address as it is described for @code{define_memory_constraint} or
4602 such address reload is undesirable with the performance point of view.
4604 For example, @code{define_special_memory_constraint} can be useful if
4605 specifically aligned memory is necessary or desirable for some insn
4606 operand.
4608 The syntax and semantics are otherwise identical to
4609 @code{define_memory_constraint}.
4610 @end deffn
4612 @deffn {MD Expression} define_relaxed_memory_constraint name docstring exp
4613 The test expression in a @code{define_memory_constraint} can assume
4614 that @code{TARGET_LEGITIMATE_ADDRESS_P} holds for the address inside
4615 a @code{mem} rtx and so it does not need to test this condition itself.
4616 In other words, a @code{define_memory_constraint} test of the form:
4618 @smallexample
4619 (match_test "mem")
4620 @end smallexample
4622 is enough to test whether an rtx is a @code{mem} @emph{and} whether
4623 its address satisfies @code{TARGET_MEM_CONSTRAINT} (which is usually
4624 @samp{'m'}).  Thus the conditions imposed by a @code{define_memory_constraint}
4625 always apply on top of the conditions imposed by @code{TARGET_MEM_CONSTRAINT}.
4627 However, it is sometimes useful to define memory constraints that allow
4628 addresses beyond those accepted by @code{TARGET_LEGITIMATE_ADDRESS_P}.
4629 @code{define_relaxed_memory_constraint} exists for this case.
4630 The test expression in a @code{define_relaxed_memory_constraint} is
4631 applied with no preconditions, so that the expression can determine
4632 ``from scratch'' exactly which addresses are valid and which are not.
4634 The syntax and semantics are otherwise identical to
4635 @code{define_memory_constraint}.
4636 @end deffn
4638 @deffn {MD Expression} define_address_constraint name docstring exp
4639 Use this expression for constraints that match a subset of all address
4640 operands: that is, @code{reload} can make the constraint match by
4641 converting the operand to the form @samp{@w{(reg @var{X})}}, again
4642 with @var{X} a base register.
4644 Constraints defined with @code{define_address_constraint} can only be
4645 used with the @code{address_operand} predicate, or machine-specific
4646 predicates that work the same way.  They are treated analogously to
4647 the generic @samp{p} constraint.
4649 The syntax and semantics are otherwise identical to
4650 @code{define_constraint}.
4651 @end deffn
4653 For historical reasons, names beginning with the letters @samp{G H}
4654 are reserved for constraints that match only @code{const_double}s, and
4655 names beginning with the letters @samp{I J K L M N O P} are reserved
4656 for constraints that match only @code{const_int}s.  This may change in
4657 the future.  For the time being, constraints with these names must be
4658 written in a stylized form, so that @code{genpreds} can tell you did
4659 it correctly:
4661 @smallexample
4662 @group
4663 (define_constraint "[@var{GHIJKLMNOP}]@dots{}"
4664   "@var{doc}@dots{}"
4665   (and (match_code "const_int")  ; @r{@code{const_double} for G/H}
4666        @var{condition}@dots{}))            ; @r{usually a @code{match_test}}
4667 @end group
4668 @end smallexample
4669 @c the semicolons line up in the formatted manual
4671 It is fine to use names beginning with other letters for constraints
4672 that match @code{const_double}s or @code{const_int}s.
4674 Each docstring in a constraint definition should be one or more complete
4675 sentences, marked up in Texinfo format.  @emph{They are currently unused.}
4676 In the future they will be copied into the GCC manual, in @ref{Machine
4677 Constraints}, replacing the hand-maintained tables currently found in
4678 that section.  Also, in the future the compiler may use this to give
4679 more helpful diagnostics when poor choice of @code{asm} constraints
4680 causes a reload failure.
4682 If you put the pseudo-Texinfo directive @samp{@@internal} at the
4683 beginning of a docstring, then (in the future) it will appear only in
4684 the internals manual's version of the machine-specific constraint tables.
4685 Use this for constraints that should not appear in @code{asm} statements.
4687 @node C Constraint Interface
4688 @subsection Testing constraints from C
4689 @cindex testing constraints
4690 @cindex constraints, testing
4692 It is occasionally useful to test a constraint from C code rather than
4693 implicitly via the constraint string in a @code{match_operand}.  The
4694 generated file @file{tm_p.h} declares a few interfaces for working
4695 with constraints.  At present these are defined for all constraints
4696 except @code{g} (which is equivalent to @code{general_operand}).
4698 Some valid constraint names are not valid C identifiers, so there is a
4699 mangling scheme for referring to them from C@.  Constraint names that
4700 do not contain angle brackets or underscores are left unchanged.
4701 Underscores are doubled, each @samp{<} is replaced with @samp{_l}, and
4702 each @samp{>} with @samp{_g}.  Here are some examples:
4704 @c the @c's prevent double blank lines in the printed manual.
4705 @example
4706 @multitable {Original} {Mangled}
4707 @item @strong{Original} @tab @strong{Mangled}  @c
4708 @item @code{x}     @tab @code{x}       @c
4709 @item @code{P42x}  @tab @code{P42x}    @c
4710 @item @code{P4_x}  @tab @code{P4__x}   @c
4711 @item @code{P4>x}  @tab @code{P4_gx}   @c
4712 @item @code{P4>>}  @tab @code{P4_g_g}  @c
4713 @item @code{P4_g>} @tab @code{P4__g_g} @c
4714 @end multitable
4715 @end example
4717 Throughout this section, the variable @var{c} is either a constraint
4718 in the abstract sense, or a constant from @code{enum constraint_num};
4719 the variable @var{m} is a mangled constraint name (usually as part of
4720 a larger identifier).
4722 @deftp Enum constraint_num
4723 For each constraint except @code{g}, there is a corresponding
4724 enumeration constant: @samp{CONSTRAINT_} plus the mangled name of the
4725 constraint.  Functions that take an @code{enum constraint_num} as an
4726 argument expect one of these constants.
4727 @end deftp
4729 @deftypefun {inline bool} satisfies_constraint_@var{m} (rtx @var{exp})
4730 For each non-register constraint @var{m} except @code{g}, there is
4731 one of these functions; it returns @code{true} if @var{exp} satisfies the
4732 constraint.  These functions are only visible if @file{rtl.h} was included
4733 before @file{tm_p.h}.
4734 @end deftypefun
4736 @deftypefun bool constraint_satisfied_p (rtx @var{exp}, enum constraint_num @var{c})
4737 Like the @code{satisfies_constraint_@var{m}} functions, but the
4738 constraint to test is given as an argument, @var{c}.  If @var{c}
4739 specifies a register constraint, this function will always return
4740 @code{false}.
4741 @end deftypefun
4743 @deftypefun {enum reg_class} reg_class_for_constraint (enum constraint_num @var{c})
4744 Returns the register class associated with @var{c}.  If @var{c} is not
4745 a register constraint, or those registers are not available for the
4746 currently selected subtarget, returns @code{NO_REGS}.
4747 @end deftypefun
4749 Here is an example use of @code{satisfies_constraint_@var{m}}.  In
4750 peephole optimizations (@pxref{Peephole Definitions}), operand
4751 constraint strings are ignored, so if there are relevant constraints,
4752 they must be tested in the C condition.  In the example, the
4753 optimization is applied if operand 2 does @emph{not} satisfy the
4754 @samp{K} constraint.  (This is a simplified version of a peephole
4755 definition from the i386 machine description.)
4757 @smallexample
4758 (define_peephole2
4759   [(match_scratch:SI 3 "r")
4760    (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
4761         (mult:SI (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")
4762                  (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "")))]
4764   "!satisfies_constraint_K (operands[2])"
4766   [(set (match_dup 3) (match_dup 1))
4767    (set (match_dup 0) (mult:SI (match_dup 3) (match_dup 2)))]
4769   "")
4770 @end smallexample
4772 @node Standard Names
4773 @section Standard Pattern Names For Generation
4774 @cindex standard pattern names
4775 @cindex pattern names
4776 @cindex names, pattern
4778 Here is a table of the instruction names that are meaningful in the RTL
4779 generation pass of the compiler.  Giving one of these names to an
4780 instruction pattern tells the RTL generation pass that it can use the
4781 pattern to accomplish a certain task.
4783 @table @asis
4784 @cindex @code{mov@var{m}} instruction pattern
4785 @item @samp{mov@var{m}}
4786 Here @var{m} stands for a two-letter machine mode name, in lowercase.
4787 This instruction pattern moves data with that machine mode from operand
4788 1 to operand 0.  For example, @samp{movsi} moves full-word data.
4790 If operand 0 is a @code{subreg} with mode @var{m} of a register whose
4791 own mode is wider than @var{m}, the effect of this instruction is
4792 to store the specified value in the part of the register that corresponds
4793 to mode @var{m}.  Bits outside of @var{m}, but which are within the
4794 same target word as the @code{subreg} are undefined.  Bits which are
4795 outside the target word are left unchanged.
4797 This class of patterns is special in several ways.  First of all, each
4798 of these names up to and including full word size @emph{must} be defined,
4799 because there is no other way to copy a datum from one place to another.
4800 If there are patterns accepting operands in larger modes,
4801 @samp{mov@var{m}} must be defined for integer modes of those sizes.
4803 Second, these patterns are not used solely in the RTL generation pass.
4804 Even the reload pass can generate move insns to copy values from stack
4805 slots into temporary registers.  When it does so, one of the operands is
4806 a hard register and the other is an operand that can need to be reloaded
4807 into a register.
4809 @findex force_reg
4810 Therefore, when given such a pair of operands, the pattern must generate
4811 RTL which needs no reloading and needs no temporary registers---no
4812 registers other than the operands.  For example, if you support the
4813 pattern with a @code{define_expand}, then in such a case the
4814 @code{define_expand} mustn't call @code{force_reg} or any other such
4815 function which might generate new pseudo registers.
4817 This requirement exists even for subword modes on a RISC machine where
4818 fetching those modes from memory normally requires several insns and
4819 some temporary registers.
4821 @findex change_address
4822 During reload a memory reference with an invalid address may be passed
4823 as an operand.  Such an address will be replaced with a valid address
4824 later in the reload pass.  In this case, nothing may be done with the
4825 address except to use it as it stands.  If it is copied, it will not be
4826 replaced with a valid address.  No attempt should be made to make such
4827 an address into a valid address and no routine (such as
4828 @code{change_address}) that will do so may be called.  Note that
4829 @code{general_operand} will fail when applied to such an address.
4831 @findex reload_in_progress
4832 The global variable @code{reload_in_progress} (which must be explicitly
4833 declared if required) can be used to determine whether such special
4834 handling is required.
4836 The variety of operands that have reloads depends on the rest of the
4837 machine description, but typically on a RISC machine these can only be
4838 pseudo registers that did not get hard registers, while on other
4839 machines explicit memory references will get optional reloads.
4841 If a scratch register is required to move an object to or from memory,
4842 it can be allocated using @code{gen_reg_rtx} prior to life analysis.
4844 If there are cases which need scratch registers during or after reload,
4845 you must provide an appropriate secondary_reload target hook.
4847 @findex can_create_pseudo_p
4848 The macro @code{can_create_pseudo_p} can be used to determine if it
4849 is unsafe to create new pseudo registers.  If this variable is nonzero, then
4850 it is unsafe to call @code{gen_reg_rtx} to allocate a new pseudo.
4852 The constraints on a @samp{mov@var{m}} must permit moving any hard
4853 register to any other hard register provided that
4854 @code{TARGET_HARD_REGNO_MODE_OK} permits mode @var{m} in both registers and
4855 @code{TARGET_REGISTER_MOVE_COST} applied to their classes returns a value
4856 of 2.
4858 It is obligatory to support floating point @samp{mov@var{m}}
4859 instructions into and out of any registers that can hold fixed point
4860 values, because unions and structures (which have modes @code{SImode} or
4861 @code{DImode}) can be in those registers and they may have floating
4862 point members.
4864 There may also be a need to support fixed point @samp{mov@var{m}}
4865 instructions in and out of floating point registers.  Unfortunately, I
4866 have forgotten why this was so, and I don't know whether it is still
4867 true.  If @code{TARGET_HARD_REGNO_MODE_OK} rejects fixed point values in
4868 floating point registers, then the constraints of the fixed point
4869 @samp{mov@var{m}} instructions must be designed to avoid ever trying to
4870 reload into a floating point register.
4872 @cindex @code{reload_in} instruction pattern
4873 @cindex @code{reload_out} instruction pattern
4874 @item @samp{reload_in@var{m}}
4875 @itemx @samp{reload_out@var{m}}
4876 These named patterns have been obsoleted by the target hook
4877 @code{secondary_reload}.
4879 Like @samp{mov@var{m}}, but used when a scratch register is required to
4880 move between operand 0 and operand 1.  Operand 2 describes the scratch
4881 register.  See the discussion of the @code{SECONDARY_RELOAD_CLASS}
4882 macro in @pxref{Register Classes}.
4884 There are special restrictions on the form of the @code{match_operand}s
4885 used in these patterns.  First, only the predicate for the reload
4886 operand is examined, i.e., @code{reload_in} examines operand 1, but not
4887 the predicates for operand 0 or 2.  Second, there may be only one
4888 alternative in the constraints.  Third, only a single register class
4889 letter may be used for the constraint; subsequent constraint letters
4890 are ignored.  As a special exception, an empty constraint string
4891 matches the @code{ALL_REGS} register class.  This may relieve ports
4892 of the burden of defining an @code{ALL_REGS} constraint letter just
4893 for these patterns.
4895 @cindex @code{movstrict@var{m}} instruction pattern
4896 @item @samp{movstrict@var{m}}
4897 Like @samp{mov@var{m}} except that if operand 0 is a @code{subreg}
4898 with mode @var{m} of a register whose natural mode is wider,
4899 the @samp{movstrict@var{m}} instruction is guaranteed not to alter
4900 any of the register except the part which belongs to mode @var{m}.
4902 @cindex @code{movmisalign@var{m}} instruction pattern
4903 @item @samp{movmisalign@var{m}}
4904 This variant of a move pattern is designed to load or store a value
4905 from a memory address that is not naturally aligned for its mode.
4906 For a store, the memory will be in operand 0; for a load, the memory
4907 will be in operand 1.  The other operand is guaranteed not to be a
4908 memory, so that it's easy to tell whether this is a load or store.
4910 This pattern is used by the autovectorizer, and when expanding a
4911 @code{MISALIGNED_INDIRECT_REF} expression.
4913 @cindex @code{load_multiple} instruction pattern
4914 @item @samp{load_multiple}
4915 Load several consecutive memory locations into consecutive registers.
4916 Operand 0 is the first of the consecutive registers, operand 1
4917 is the first memory location, and operand 2 is a constant: the
4918 number of consecutive registers.
4920 Define this only if the target machine really has such an instruction;
4921 do not define this if the most efficient way of loading consecutive
4922 registers from memory is to do them one at a time.
4924 On some machines, there are restrictions as to which consecutive
4925 registers can be stored into memory, such as particular starting or
4926 ending register numbers or only a range of valid counts.  For those
4927 machines, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
4928 and make the pattern fail if the restrictions are not met.
4930 Write the generated insn as a @code{parallel} with elements being a
4931 @code{set} of one register from the appropriate memory location (you may
4932 also need @code{use} or @code{clobber} elements).  Use a
4933 @code{match_parallel} (@pxref{RTL Template}) to recognize the insn.  See
4934 @file{rs6000.md} for examples of the use of this insn pattern.
4936 @cindex @samp{store_multiple} instruction pattern
4937 @item @samp{store_multiple}
4938 Similar to @samp{load_multiple}, but store several consecutive registers
4939 into consecutive memory locations.  Operand 0 is the first of the
4940 consecutive memory locations, operand 1 is the first register, and
4941 operand 2 is a constant: the number of consecutive registers.
4943 @cindex @code{vec_load_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4944 @item @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}
4945 Perform an interleaved load of several vectors from memory operand 1
4946 into register operand 0.  Both operands have mode @var{m}.  The register
4947 operand is viewed as holding consecutive vectors of mode @var{n},
4948 while the memory operand is a flat array that contains the same number
4949 of elements.  The operation is equivalent to:
4951 @smallexample
4952 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4953 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4954   for (i = 0; i < c; i++)
4955     operand0[i][j] = operand1[j * c + i];
4956 @end smallexample
4958 For example, @samp{vec_load_lanestiv4hi} loads 8 16-bit values
4959 from memory into a register of mode @samp{TI}@.  The register
4960 contains two consecutive vectors of mode @samp{V4HI}@.
4962 This pattern can only be used if:
4963 @smallexample
4964 TARGET_ARRAY_MODE_SUPPORTED_P (@var{n}, @var{c})
4965 @end smallexample
4966 is true.  GCC assumes that, if a target supports this kind of
4967 instruction for some mode @var{n}, it also supports unaligned
4968 loads for vectors of mode @var{n}.
4970 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
4972 @cindex @code{vec_mask_load_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4973 @item @samp{vec_mask_load_lanes@var{m}@var{n}}
4974 Like @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}, but takes an additional
4975 mask operand (operand 2) that specifies which elements of the destination
4976 vectors should be loaded.  Other elements of the destination
4977 vectors are set to zero.  The operation is equivalent to:
4979 @smallexample
4980 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4981 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4982   if (operand2[j])
4983     for (i = 0; i < c; i++)
4984       operand0[i][j] = operand1[j * c + i];
4985   else
4986     for (i = 0; i < c; i++)
4987       operand0[i][j] = 0;
4988 @end smallexample
4990 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
4992 @cindex @code{vec_mask_len_load_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4993 @item @samp{vec_mask_len_load_lanes@var{m}@var{n}}
4994 Like @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}, but takes an additional
4995 mask operand (operand 2), length operand (operand 3) as well as bias operand (operand 4)
4996 that specifies which elements of the destination vectors should be loaded.
4997 Other elements of the destination vectors are undefined.  The operation is equivalent to:
4999 @smallexample
5000 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
5001 for (j = 0; j < operand3 + operand4; j++)
5002   if (operand2[j])
5003     for (i = 0; i < c; i++)
5004       operand0[i][j] = operand1[j * c + i];
5005 @end smallexample
5007 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5009 @cindex @code{vec_store_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
5010 @item @samp{vec_store_lanes@var{m}@var{n}}
5011 Equivalent to @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}, with the memory
5012 and register operands reversed.  That is, the instruction is
5013 equivalent to:
5015 @smallexample
5016 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
5017 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
5018   for (i = 0; i < c; i++)
5019     operand0[j * c + i] = operand1[i][j];
5020 @end smallexample
5022 for a memory operand 0 and register operand 1.
5024 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5026 @cindex @code{vec_mask_store_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
5027 @item @samp{vec_mask_store_lanes@var{m}@var{n}}
5028 Like @samp{vec_store_lanes@var{m}@var{n}}, but takes an additional
5029 mask operand (operand 2) that specifies which elements of the source
5030 vectors should be stored.  The operation is equivalent to:
5032 @smallexample
5033 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
5034 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
5035   if (operand2[j])
5036     for (i = 0; i < c; i++)
5037       operand0[j * c + i] = operand1[i][j];
5038 @end smallexample
5040 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5042 @cindex @code{vec_mask_len_store_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
5043 @item @samp{vec_mask_len_store_lanes@var{m}@var{n}}
5044 Like @samp{vec_store_lanes@var{m}@var{n}}, but takes an additional
5045 mask operand (operand 2), length operand (operand 3) as well as bias operand (operand 4)
5046 that specifies which elements of the source vectors should be stored.
5047 The operation is equivalent to:
5049 @smallexample
5050 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
5051 for (j = 0; j < operand3 + operand4; j++)
5052   if (operand2[j])
5053     for (i = 0; i < c; i++)
5054       operand0[j * c + i] = operand1[i][j];
5055 @end smallexample
5057 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5059 @cindex @code{gather_load@var{m}@var{n}} instruction pattern
5060 @item @samp{gather_load@var{m}@var{n}}
5061 Load several separate memory locations into a vector of mode @var{m}.
5062 Operand 1 is a scalar base address and operand 2 is a vector of mode @var{n}
5063 containing offsets from that base.  Operand 0 is a destination vector with
5064 the same number of elements as @var{n}.  For each element index @var{i}:
5066 @itemize @bullet
5067 @item
5068 extend the offset element @var{i} to address width, using zero
5069 extension if operand 3 is 1 and sign extension if operand 3 is zero;
5070 @item
5071 multiply the extended offset by operand 4;
5072 @item
5073 add the result to the base; and
5074 @item
5075 load the value at that address into element @var{i} of operand 0.
5076 @end itemize
5078 The value of operand 3 does not matter if the offsets are already
5079 address width.
5081 @cindex @code{mask_gather_load@var{m}@var{n}} instruction pattern
5082 @item @samp{mask_gather_load@var{m}@var{n}}
5083 Like @samp{gather_load@var{m}@var{n}}, but takes an extra mask operand as
5084 operand 5.  Bit @var{i} of the mask is set if element @var{i}
5085 of the result should be loaded from memory and clear if element @var{i}
5086 of the result should be set to zero.
5088 @cindex @code{mask_len_gather_load@var{m}@var{n}} instruction pattern
5089 @item @samp{mask_len_gather_load@var{m}@var{n}}
5090 Like @samp{gather_load@var{m}@var{n}}, but takes an extra mask operand (operand 5),
5091 a len operand (operand 6) as well as a bias operand (operand 7).  Similar to mask_len_load,
5092 the instruction loads at most (operand 6 + operand 7) elements from memory.
5093 Bit @var{i} of the mask is set if element @var{i} of the result should
5094 be loaded from memory and clear if element @var{i} of the result should be undefined.
5095 Mask elements @var{i} with @var{i} > (operand 6 + operand 7) are ignored.
5097 @cindex @code{scatter_store@var{m}@var{n}} instruction pattern
5098 @item @samp{scatter_store@var{m}@var{n}}
5099 Store a vector of mode @var{m} into several distinct memory locations.
5100 Operand 0 is a scalar base address and operand 1 is a vector of mode
5101 @var{n} containing offsets from that base.  Operand 4 is the vector of
5102 values that should be stored, which has the same number of elements as
5103 @var{n}.  For each element index @var{i}:
5105 @itemize @bullet
5106 @item
5107 extend the offset element @var{i} to address width, using zero
5108 extension if operand 2 is 1 and sign extension if operand 2 is zero;
5109 @item
5110 multiply the extended offset by operand 3;
5111 @item
5112 add the result to the base; and
5113 @item
5114 store element @var{i} of operand 4 to that address.
5115 @end itemize
5117 The value of operand 2 does not matter if the offsets are already
5118 address width.
5120 @cindex @code{mask_scatter_store@var{m}@var{n}} instruction pattern
5121 @item @samp{mask_scatter_store@var{m}@var{n}}
5122 Like @samp{scatter_store@var{m}@var{n}}, but takes an extra mask operand as
5123 operand 5.  Bit @var{i} of the mask is set if element @var{i}
5124 of the result should be stored to memory.
5126 @cindex @code{mask_len_scatter_store@var{m}@var{n}} instruction pattern
5127 @item @samp{mask_len_scatter_store@var{m}@var{n}}
5128 Like @samp{scatter_store@var{m}@var{n}}, but takes an extra mask operand (operand 5),
5129 a len operand (operand 6) as well as a bias operand (operand 7).  The instruction stores
5130 at most (operand 6 + operand 7) elements of (operand 4) to memory.
5131 Bit @var{i} of the mask is set if element @var{i} of (operand 4) should be stored.
5132 Mask elements @var{i} with @var{i} > (operand 6 + operand 7) are ignored.
5134 @cindex @code{vec_set@var{m}} instruction pattern
5135 @item @samp{vec_set@var{m}}
5136 Set given field in the vector value.  Operand 0 is the vector to modify,
5137 operand 1 is new value of field and operand 2 specify the field index.
5139 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5141 @cindex @code{vec_extract@var{m}@var{n}} instruction pattern
5142 @item @samp{vec_extract@var{m}@var{n}}
5143 Extract given field from the vector value.  Operand 1 is the vector, operand 2
5144 specify field index and operand 0 place to store value into.  The
5145 @var{n} mode is the mode of the field or vector of fields that should be
5146 extracted, should be either element mode of the vector mode @var{m}, or
5147 a vector mode with the same element mode and smaller number of elements.
5148 If @var{n} is a vector mode the index is counted in multiples of
5149 mode @var{n}.
5151 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5153 @cindex @code{vec_init@var{m}@var{n}} instruction pattern
5154 @item @samp{vec_init@var{m}@var{n}}
5155 Initialize the vector to given values.  Operand 0 is the vector to initialize
5156 and operand 1 is parallel containing values for individual fields.  The
5157 @var{n} mode is the mode of the elements, should be either element mode of
5158 the vector mode @var{m}, or a vector mode with the same element mode and
5159 smaller number of elements.
5161 @cindex @code{vec_duplicate@var{m}} instruction pattern
5162 @item @samp{vec_duplicate@var{m}}
5163 Initialize vector output operand 0 so that each element has the value given
5164 by scalar input operand 1.  The vector has mode @var{m} and the scalar has
5165 the mode appropriate for one element of @var{m}.
5167 This pattern only handles duplicates of non-constant inputs.  Constant
5168 vectors go through the @code{mov@var{m}} pattern instead.
5170 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5172 @cindex @code{vec_series@var{m}} instruction pattern
5173 @item @samp{vec_series@var{m}}
5174 Initialize vector output operand 0 so that element @var{i} is equal to
5175 operand 1 plus @var{i} times operand 2.  In other words, create a linear
5176 series whose base value is operand 1 and whose step is operand 2.
5178 The vector output has mode @var{m} and the scalar inputs have the mode
5179 appropriate for one element of @var{m}.  This pattern is not used for
5180 floating-point vectors, in order to avoid having to specify the
5181 rounding behavior for @var{i} > 1.
5183 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5185 @cindex @code{while_ult@var{m}@var{n}} instruction pattern
5186 @item @code{while_ult@var{m}@var{n}}
5187 Set operand 0 to a mask that is true while incrementing operand 1
5188 gives a value that is less than operand 2, for a vector length up to operand 3.
5189 Operand 0 has mode @var{n} and operands 1 and 2 are scalar integers of mode
5190 @var{m}.  Operand 3 should be omitted when @var{n} is a vector mode, and
5191 a @code{CONST_INT} otherwise.  The operation for vector modes is equivalent to:
5193 @smallexample
5194 operand0[0] = operand1 < operand2;
5195 for (i = 1; i < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); i++)
5196   operand0[i] = operand0[i - 1] && (operand1 + i < operand2);
5197 @end smallexample
5199 And for non-vector modes the operation is equivalent to:
5201 @smallexample
5202 operand0[0] = operand1 < operand2;
5203 for (i = 1; i < operand3; i++)
5204   operand0[i] = operand0[i - 1] && (operand1 + i < operand2);
5205 @end smallexample
5207 @cindex @code{select_vl@var{m}} instruction pattern
5208 @item @code{select_vl@var{m}}
5209 Set operand 0 to the number of scalar iterations that should be handled
5210 by one iteration of a vector loop.  Operand 1 is the total number of
5211 scalar iterations that the loop needs to process and operand 2 is a
5212 maximum bound on the result (also known as the maximum ``vectorization
5213 factor'').
5215 The maximum value of operand 0 is given by:
5216 @smallexample
5217 operand0 = MIN (operand1, operand2)
5218 @end smallexample
5219 However, targets might choose a lower value than this, based on
5220 target-specific criteria.  Each iteration of the vector loop might
5221 therefore process a different number of scalar iterations, which in turn
5222 means that induction variables will have a variable step.  Because of
5223 this, it is generally not useful to define this instruction if it will
5224 always calculate the maximum value.
5226 This optab is only useful on targets that implement @samp{len_load_@var{m}}
5227 and/or @samp{len_store_@var{m}}.
5229 @cindex @code{check_raw_ptrs@var{m}} instruction pattern
5230 @item @samp{check_raw_ptrs@var{m}}
5231 Check whether, given two pointers @var{a} and @var{b} and a length @var{len},
5232 a write of @var{len} bytes at @var{a} followed by a read of @var{len} bytes
5233 at @var{b} can be split into interleaved byte accesses
5234 @samp{@var{a}[0], @var{b}[0], @var{a}[1], @var{b}[1], @dots{}}
5235 without affecting the dependencies between the bytes.  Set operand 0
5236 to true if the split is possible and false otherwise.
5238 Operands 1, 2 and 3 provide the values of @var{a}, @var{b} and @var{len}
5239 respectively.  Operand 4 is a constant integer that provides the known
5240 common alignment of @var{a} and @var{b}.  All inputs have mode @var{m}.
5242 This split is possible if:
5244 @smallexample
5245 @var{a} == @var{b} || @var{a} + @var{len} <= @var{b} || @var{b} + @var{len} <= @var{a}
5246 @end smallexample
5248 You should only define this pattern if the target has a way of accelerating
5249 the test without having to do the individual comparisons.
5251 @cindex @code{check_war_ptrs@var{m}} instruction pattern
5252 @item @samp{check_war_ptrs@var{m}}
5253 Like @samp{check_raw_ptrs@var{m}}, but with the read and write swapped round.
5254 The split is possible in this case if:
5256 @smallexample
5257 @var{b} <= @var{a} || @var{a} + @var{len} <= @var{b}
5258 @end smallexample
5260 @cindex @code{vec_cmp@var{m}@var{n}} instruction pattern
5261 @item @samp{vec_cmp@var{m}@var{n}}
5262 Output a vector comparison.  Operand 0 of mode @var{n} is the destination for
5263 predicate in operand 1 which is a signed vector comparison with operands of
5264 mode @var{m} in operands 2 and 3.  Predicate is computed by element-wise
5265 evaluation of the vector comparison with a truth value of all-ones and a false
5266 value of all-zeros.
5268 @cindex @code{vec_cmpu@var{m}@var{n}} instruction pattern
5269 @item @samp{vec_cmpu@var{m}@var{n}}
5270 Similar to @code{vec_cmp@var{m}@var{n}} but perform unsigned vector comparison.
5272 @cindex @code{vec_cmpeq@var{m}@var{n}} instruction pattern
5273 @item @samp{vec_cmpeq@var{m}@var{n}}
5274 Similar to @code{vec_cmp@var{m}@var{n}} but perform equality or non-equality
5275 vector comparison only.  If @code{vec_cmp@var{m}@var{n}}
5276 or @code{vec_cmpu@var{m}@var{n}} instruction pattern is supported,
5277 it will be preferred over @code{vec_cmpeq@var{m}@var{n}}, so there is
5278 no need to define this instruction pattern if the others are supported.
5280 @cindex @code{vcond@var{m}@var{n}} instruction pattern
5281 @item @samp{vcond@var{m}@var{n}}
5282 Output a conditional vector move.  Operand 0 is the destination to
5283 receive a combination of operand 1 and operand 2, which are of mode @var{m},
5284 dependent on the outcome of the predicate in operand 3 which is a signed
5285 vector comparison with operands of mode @var{n} in operands 4 and 5.  The
5286 modes @var{m} and @var{n} should have the same size.  Operand 0
5287 will be set to the value @var{op1} & @var{msk} | @var{op2} & ~@var{msk}
5288 where @var{msk} is computed by element-wise evaluation of the vector
5289 comparison with a truth value of all-ones and a false value of all-zeros.
5291 @cindex @code{vcondu@var{m}@var{n}} instruction pattern
5292 @item @samp{vcondu@var{m}@var{n}}
5293 Similar to @code{vcond@var{m}@var{n}} but performs unsigned vector
5294 comparison.
5296 @cindex @code{vcondeq@var{m}@var{n}} instruction pattern
5297 @item @samp{vcondeq@var{m}@var{n}}
5298 Similar to @code{vcond@var{m}@var{n}} but performs equality or
5299 non-equality vector comparison only.  If @code{vcond@var{m}@var{n}}
5300 or @code{vcondu@var{m}@var{n}} instruction pattern is supported,
5301 it will be preferred over @code{vcondeq@var{m}@var{n}}, so there is
5302 no need to define this instruction pattern if the others are supported.
5304 @cindex @code{vcond_mask_@var{m}@var{n}} instruction pattern
5305 @item @samp{vcond_mask_@var{m}@var{n}}
5306 Similar to @code{vcond@var{m}@var{n}} but operand 3 holds a pre-computed
5307 result of vector comparison.
5309 @cindex @code{maskload@var{m}@var{n}} instruction pattern
5310 @item @samp{maskload@var{m}@var{n}}
5311 Perform a masked load of vector from memory operand 1 of mode @var{m}
5312 into register operand 0.  Mask is provided in register operand 2 of
5313 mode @var{n}.
5315 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5317 @cindex @code{maskstore@var{m}@var{n}} instruction pattern
5318 @item @samp{maskstore@var{m}@var{n}}
5319 Perform a masked store of vector from register operand 1 of mode @var{m}
5320 into memory operand 0.  Mask is provided in register operand 2 of
5321 mode @var{n}.
5323 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5325 @cindex @code{len_load_@var{m}} instruction pattern
5326 @item @samp{len_load_@var{m}}
5327 Load (operand 2 + operand 3) elements from memory operand 1
5328 into vector register operand 0, setting the other elements of
5329 operand 0 to undefined values.  Operands 0 and 1 have mode @var{m},
5330 which must be a vector mode.  Operand 2 has whichever integer mode the
5331 target prefers.  Operand 3 conceptually has mode @code{QI}.
5333 Operand 2 can be a variable or a constant amount.  Operand 3 specifies a
5334 constant bias: it is either a constant 0 or a constant -1.  The predicate on
5335 operand 3 must only accept the bias values that the target actually supports.
5336 GCC handles a bias of 0 more efficiently than a bias of -1.
5338 If (operand 2 + operand 3) exceeds the number of elements in mode
5339 @var{m}, the behavior is undefined.
5341 If the target prefers the length to be measured in bytes rather than
5342 elements, it should only implement this pattern for vectors of @code{QI}
5343 elements.
5345 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5347 @cindex @code{len_store_@var{m}} instruction pattern
5348 @item @samp{len_store_@var{m}}
5349 Store (operand 2 + operand 3) vector elements from vector register operand 1
5350 into memory operand 0, leaving the other elements of
5351 operand 0 unchanged.  Operands 0 and 1 have mode @var{m}, which must be
5352 a vector mode.  Operand 2 has whichever integer mode the target prefers.
5353 Operand 3 conceptually has mode @code{QI}.
5355 Operand 2 can be a variable or a constant amount.  Operand 3 specifies a
5356 constant bias: it is either a constant 0 or a constant -1.  The predicate on
5357 operand 3 must only accept the bias values that the target actually supports.
5358 GCC handles a bias of 0 more efficiently than a bias of -1.
5360 If (operand 2 + operand 3) exceeds the number of elements in mode
5361 @var{m}, the behavior is undefined.
5363 If the target prefers the length to be measured in bytes
5364 rather than elements, it should only implement this pattern for vectors
5365 of @code{QI} elements.
5367 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5369 @cindex @code{mask_len_load@var{m}@var{n}} instruction pattern
5370 @item @samp{mask_len_load@var{m}@var{n}}
5371 Perform a masked load from the memory location pointed to by operand 1
5372 into register operand 0.  (operand 3 + operand 4) elements are loaded from
5373 memory and other elements in operand 0 are set to undefined values.
5374 This is a combination of len_load and maskload.
5375 Operands 0 and 1 have mode @var{m}, which must be a vector mode.  Operand 3
5376 has whichever integer mode the target prefers.  A mask is specified in
5377 operand 2 which must be of type @var{n}.  The mask has lower precedence than
5378 the length and is itself subject to length masking,
5379 i.e. only mask indices < (operand 3 + operand 4) are used.
5380 Operand 4 conceptually has mode @code{QI}.
5382 Operand 2 can be a variable or a constant amount.  Operand 4 specifies a
5383 constant bias: it is either a constant 0 or a constant -1.  The predicate on
5384 operand 4 must only accept the bias values that the target actually supports.
5385 GCC handles a bias of 0 more efficiently than a bias of -1.
5387 If (operand 2 + operand 4) exceeds the number of elements in mode
5388 @var{m}, the behavior is undefined.
5390 If the target prefers the length to be measured in bytes
5391 rather than elements, it should only implement this pattern for vectors
5392 of @code{QI} elements.
5394 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5396 @cindex @code{mask_len_store@var{m}@var{n}} instruction pattern
5397 @item @samp{mask_len_store@var{m}@var{n}}
5398 Perform a masked store from vector register operand 1 into memory operand 0.
5399 (operand 3 + operand 4) elements are stored to memory
5400 and leave the other elements of operand 0 unchanged.
5401 This is a combination of len_store and maskstore.
5402 Operands 0 and 1 have mode @var{m}, which must be a vector mode.  Operand 3 has whichever
5403 integer mode the target prefers.  A mask is specified in operand 2 which must be
5404 of type @var{n}.  The mask has lower precedence than the length and is itself subject to
5405 length masking, i.e. only mask indices < (operand 3 + operand 4) are used.
5406 Operand 4 conceptually has mode @code{QI}.
5408 Operand 2 can be a variable or a constant amount.  Operand 3 specifies a
5409 constant bias: it is either a constant 0 or a constant -1.  The predicate on
5410 operand 4 must only accept the bias values that the target actually supports.
5411 GCC handles a bias of 0 more efficiently than a bias of -1.
5413 If (operand 2 + operand 4) exceeds the number of elements in mode
5414 @var{m}, the behavior is undefined.
5416 If the target prefers the length to be measured in bytes
5417 rather than elements, it should only implement this pattern for vectors
5418 of @code{QI} elements.
5420 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5422 @cindex @code{vec_perm@var{m}} instruction pattern
5423 @item @samp{vec_perm@var{m}}
5424 Output a (variable) vector permutation.  Operand 0 is the destination
5425 to receive elements from operand 1 and operand 2, which are of mode
5426 @var{m}.  Operand 3 is the @dfn{selector}.  It is an integral mode
5427 vector of the same width and number of elements as mode @var{m}.
5429 The input elements are numbered from 0 in operand 1 through
5430 @math{2*@var{N}-1} in operand 2.  The elements of the selector must
5431 be computed modulo @math{2*@var{N}}.  Note that if
5432 @code{rtx_equal_p(operand1, operand2)}, this can be implemented
5433 with just operand 1 and selector elements modulo @var{N}.
5435 In order to make things easy for a number of targets, if there is no
5436 @samp{vec_perm} pattern for mode @var{m}, but there is for mode @var{q}
5437 where @var{q} is a vector of @code{QImode} of the same width as @var{m},
5438 the middle-end will lower the mode @var{m} @code{VEC_PERM_EXPR} to
5439 mode @var{q}.
5441 See also @code{TARGET_VECTORIZER_VEC_PERM_CONST}, which performs
5442 the analogous operation for constant selectors.
5444 @cindex @code{push@var{m}1} instruction pattern
5445 @item @samp{push@var{m}1}
5446 Output a push instruction.  Operand 0 is value to push.  Used only when
5447 @code{PUSH_ROUNDING} is defined.  For historical reason, this pattern may be
5448 missing and in such case an @code{mov} expander is used instead, with a
5449 @code{MEM} expression forming the push operation.  The @code{mov} expander
5450 method is deprecated.
5452 @cindex @code{add@var{m}3} instruction pattern
5453 @item @samp{add@var{m}3}
5454 Add operand 2 and operand 1, storing the result in operand 0.  All operands
5455 must have mode @var{m}.  This can be used even on two-address machines, by
5456 means of constraints requiring operands 1 and 0 to be the same location.
5458 @cindex @code{ssadd@var{m}3} instruction pattern
5459 @cindex @code{usadd@var{m}3} instruction pattern
5460 @cindex @code{sub@var{m}3} instruction pattern
5461 @cindex @code{sssub@var{m}3} instruction pattern
5462 @cindex @code{ussub@var{m}3} instruction pattern
5463 @cindex @code{mul@var{m}3} instruction pattern
5464 @cindex @code{ssmul@var{m}3} instruction pattern
5465 @cindex @code{usmul@var{m}3} instruction pattern
5466 @cindex @code{div@var{m}3} instruction pattern
5467 @cindex @code{ssdiv@var{m}3} instruction pattern
5468 @cindex @code{udiv@var{m}3} instruction pattern
5469 @cindex @code{usdiv@var{m}3} instruction pattern
5470 @cindex @code{mod@var{m}3} instruction pattern
5471 @cindex @code{umod@var{m}3} instruction pattern
5472 @cindex @code{umin@var{m}3} instruction pattern
5473 @cindex @code{umax@var{m}3} instruction pattern
5474 @cindex @code{and@var{m}3} instruction pattern
5475 @cindex @code{ior@var{m}3} instruction pattern
5476 @cindex @code{xor@var{m}3} instruction pattern
5477 @item @samp{ssadd@var{m}3}, @samp{usadd@var{m}3}
5478 @itemx @samp{sub@var{m}3}, @samp{sssub@var{m}3}, @samp{ussub@var{m}3}
5479 @itemx @samp{mul@var{m}3}, @samp{ssmul@var{m}3}, @samp{usmul@var{m}3}
5480 @itemx @samp{div@var{m}3}, @samp{ssdiv@var{m}3}
5481 @itemx @samp{udiv@var{m}3}, @samp{usdiv@var{m}3}
5482 @itemx @samp{mod@var{m}3}, @samp{umod@var{m}3}
5483 @itemx @samp{umin@var{m}3}, @samp{umax@var{m}3}
5484 @itemx @samp{and@var{m}3}, @samp{ior@var{m}3}, @samp{xor@var{m}3}
5485 Similar, for other arithmetic operations.
5487 @cindex @code{addv@var{m}4} instruction pattern
5488 @item @samp{addv@var{m}4}
5489 Like @code{add@var{m}3} but takes a @code{code_label} as operand 3 and
5490 emits code to jump to it if signed overflow occurs during the addition.
5491 This pattern is used to implement the built-in functions performing
5492 signed integer addition with overflow checking.
5494 @cindex @code{subv@var{m}4} instruction pattern
5495 @cindex @code{mulv@var{m}4} instruction pattern
5496 @item @samp{subv@var{m}4}, @samp{mulv@var{m}4}
5497 Similar, for other signed arithmetic operations.
5499 @cindex @code{uaddv@var{m}4} instruction pattern
5500 @item @samp{uaddv@var{m}4}
5501 Like @code{addv@var{m}4} but for unsigned addition.  That is to
5502 say, the operation is the same as signed addition but the jump
5503 is taken only on unsigned overflow.
5505 @cindex @code{usubv@var{m}4} instruction pattern
5506 @cindex @code{umulv@var{m}4} instruction pattern
5507 @item @samp{usubv@var{m}4}, @samp{umulv@var{m}4}
5508 Similar, for other unsigned arithmetic operations.
5510 @cindex @code{uaddc@var{m}5} instruction pattern
5511 @item @samp{uaddc@var{m}5}
5512 Adds unsigned operands 2, 3 and 4 (where the last operand is guaranteed to
5513 have only values 0 or 1) together, sets operand 0 to the result of the
5514 addition of the 3 operands and sets operand 1 to 1 iff there was
5515 overflow on the unsigned additions, and to 0 otherwise.  So, it is
5516 an addition with carry in (operand 4) and carry out (operand 1).
5517 All operands have the same mode.
5519 @cindex @code{usubc@var{m}5} instruction pattern
5520 @item @samp{usubc@var{m}5}
5521 Similarly to @samp{uaddc@var{m}5}, except subtracts unsigned operands 3
5522 and 4 from operand 2 instead of adding them.  So, it is
5523 a subtraction with carry/borrow in (operand 4) and carry/borrow out
5524 (operand 1).  All operands have the same mode.
5526 @cindex @code{addptr@var{m}3} instruction pattern
5527 @item @samp{addptr@var{m}3}
5528 Like @code{add@var{m}3} but is guaranteed to only be used for address
5529 calculations.  The expanded code is not allowed to clobber the
5530 condition code.  It only needs to be defined if @code{add@var{m}3}
5531 sets the condition code.  If adds used for address calculations and
5532 normal adds are not compatible it is required to expand a distinct
5533 pattern (e.g.@: using an unspec).  The pattern is used by LRA to emit
5534 address calculations.  @code{add@var{m}3} is used if
5535 @code{addptr@var{m}3} is not defined.
5537 @cindex @code{fma@var{m}4} instruction pattern
5538 @item @samp{fma@var{m}4}
5539 Multiply operand 2 and operand 1, then add operand 3, storing the
5540 result in operand 0 without doing an intermediate rounding step.  All
5541 operands must have mode @var{m}.  This pattern is used to implement
5542 the @code{fma}, @code{fmaf}, and @code{fmal} builtin functions from
5543 the ISO C99 standard.
5545 @cindex @code{fms@var{m}4} instruction pattern
5546 @item @samp{fms@var{m}4}
5547 Like @code{fma@var{m}4}, except operand 3 subtracted from the
5548 product instead of added to the product.  This is represented
5549 in the rtl as
5551 @smallexample
5552 (fma:@var{m} @var{op1} @var{op2} (neg:@var{m} @var{op3}))
5553 @end smallexample
5555 @cindex @code{fnma@var{m}4} instruction pattern
5556 @item @samp{fnma@var{m}4}
5557 Like @code{fma@var{m}4} except that the intermediate product
5558 is negated before being added to operand 3.  This is represented
5559 in the rtl as
5561 @smallexample
5562 (fma:@var{m} (neg:@var{m} @var{op1}) @var{op2} @var{op3})
5563 @end smallexample
5565 @cindex @code{fnms@var{m}4} instruction pattern
5566 @item @samp{fnms@var{m}4}
5567 Like @code{fms@var{m}4} except that the intermediate product
5568 is negated before subtracting operand 3.  This is represented
5569 in the rtl as
5571 @smallexample
5572 (fma:@var{m} (neg:@var{m} @var{op1}) @var{op2} (neg:@var{m} @var{op3}))
5573 @end smallexample
5575 @cindex @code{min@var{m}3} instruction pattern
5576 @cindex @code{max@var{m}3} instruction pattern
5577 @item @samp{smin@var{m}3}, @samp{smax@var{m}3}
5578 Signed minimum and maximum operations.  When used with floating point,
5579 if both operands are zeros, or if either operand is @code{NaN}, then
5580 it is unspecified which of the two operands is returned as the result.
5582 @cindex @code{fmin@var{m}3} instruction pattern
5583 @cindex @code{fmax@var{m}3} instruction pattern
5584 @item @samp{fmin@var{m}3}, @samp{fmax@var{m}3}
5585 IEEE-conformant minimum and maximum operations.  If one operand is a quiet
5586 @code{NaN}, then the other operand is returned.  If both operands are quiet
5587 @code{NaN}, then a quiet @code{NaN} is returned.  In the case when gcc supports
5588 signaling @code{NaN} (-fsignaling-nans) an invalid floating point exception is
5589 raised and a quiet @code{NaN} is returned.
5591 All operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5592 floating-point mode.  These patterns are not allowed to @code{FAIL}.
5594 @cindex @code{reduc_smin_scal_@var{m}} instruction pattern
5595 @cindex @code{reduc_smax_scal_@var{m}} instruction pattern
5596 @item @samp{reduc_smin_scal_@var{m}}, @samp{reduc_smax_scal_@var{m}}
5597 Find the signed minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
5598 operand 1, and operand 0 is the scalar result, with mode equal to the mode of
5599 the elements of the input vector.
5601 @cindex @code{reduc_umin_scal_@var{m}} instruction pattern
5602 @cindex @code{reduc_umax_scal_@var{m}} instruction pattern
5603 @item @samp{reduc_umin_scal_@var{m}}, @samp{reduc_umax_scal_@var{m}}
5604 Find the unsigned minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
5605 operand 1, and operand 0 is the scalar result, with mode equal to the mode of
5606 the elements of the input vector.
5608 @cindex @code{reduc_fmin_scal_@var{m}} instruction pattern
5609 @cindex @code{reduc_fmax_scal_@var{m}} instruction pattern
5610 @item @samp{reduc_fmin_scal_@var{m}}, @samp{reduc_fmax_scal_@var{m}}
5611 Find the floating-point minimum/maximum of the elements of a vector,
5612 using the same rules as @code{fmin@var{m}3} and @code{fmax@var{m}3}.
5613 Operand 1 is a vector of mode @var{m} and operand 0 is the scalar
5614 result, which has mode @code{GET_MODE_INNER (@var{m})}.
5616 @cindex @code{reduc_plus_scal_@var{m}} instruction pattern
5617 @item @samp{reduc_plus_scal_@var{m}}
5618 Compute the sum of the elements of a vector. The vector is operand 1, and
5619 operand 0 is the scalar result, with mode equal to the mode of the elements of
5620 the input vector.
5622 @cindex @code{reduc_and_scal_@var{m}} instruction pattern
5623 @cindex @code{reduc_ior_scal_@var{m}} instruction pattern
5624 @cindex @code{reduc_xor_scal_@var{m}} instruction pattern
5625 @item @samp{reduc_and_scal_@var{m}}
5626 @itemx @samp{reduc_ior_scal_@var{m}}
5627 @itemx @samp{reduc_xor_scal_@var{m}}
5628 Compute the bitwise @code{AND}/@code{IOR}/@code{XOR} reduction of the elements
5629 of a vector of mode @var{m}.  Operand 1 is the vector input and operand 0
5630 is the scalar result.  The mode of the scalar result is the same as one
5631 element of @var{m}.
5633 @cindex @code{extract_last_@var{m}} instruction pattern
5634 @item @code{extract_last_@var{m}}
5635 Find the last set bit in mask operand 1 and extract the associated element
5636 of vector operand 2.  Store the result in scalar operand 0.  Operand 2
5637 has vector mode @var{m} while operand 0 has the mode appropriate for one
5638 element of @var{m}.  Operand 1 has the usual mask mode for vectors of mode
5639 @var{m}; see @code{TARGET_VECTORIZE_GET_MASK_MODE}.
5641 @cindex @code{fold_extract_last_@var{m}} instruction pattern
5642 @item @code{fold_extract_last_@var{m}}
5643 If any bits of mask operand 2 are set, find the last set bit, extract
5644 the associated element from vector operand 3, and store the result
5645 in operand 0.  Store operand 1 in operand 0 otherwise.  Operand 3
5646 has mode @var{m} and operands 0 and 1 have the mode appropriate for
5647 one element of @var{m}.  Operand 2 has the usual mask mode for vectors
5648 of mode @var{m}; see @code{TARGET_VECTORIZE_GET_MASK_MODE}.
5650 @cindex @code{len_fold_extract_last_@var{m}} instruction pattern
5651 @item @code{len_fold_extract_last_@var{m}}
5652 Like @samp{fold_extract_last_@var{m}}, but takes an extra length operand as
5653 operand 4 and an extra bias operand as operand 5.  The last associated element
5654 is extracted should have the index i < len (operand 4) + bias (operand 5).
5656 @cindex @code{fold_left_plus_@var{m}} instruction pattern
5657 @item @code{fold_left_plus_@var{m}}
5658 Take scalar operand 1 and successively add each element from vector
5659 operand 2.  Store the result in scalar operand 0.  The vector has
5660 mode @var{m} and the scalars have the mode appropriate for one
5661 element of @var{m}.  The operation is strictly in-order: there is
5662 no reassociation.
5664 @cindex @code{mask_fold_left_plus_@var{m}} instruction pattern
5665 @item @code{mask_fold_left_plus_@var{m}}
5666 Like @samp{fold_left_plus_@var{m}}, but takes an additional mask operand
5667 (operand 3) that specifies which elements of the source vector should be added.
5669 @cindex @code{mask_len_fold_left_plus_@var{m}} instruction pattern
5670 @item @code{mask_len_fold_left_plus_@var{m}}
5671 Like @samp{fold_left_plus_@var{m}}, but takes an additional mask operand
5672 (operand 3), len operand (operand 4) and bias operand (operand 5) that
5673 performs following operations strictly in-order (no reassociation):
5675 @smallexample
5676 operand0 = operand1;
5677 for (i = 0; i < LEN + BIAS; i++)
5678   if (operand3[i])
5679     operand0 += operand2[i];
5680 @end smallexample
5682 @cindex @code{sdot_prod@var{m}} instruction pattern
5683 @item @samp{sdot_prod@var{m}}
5685 Compute the sum of the products of two signed elements.
5686 Operand 1 and operand 2 are of the same mode. Their
5687 product, which is of a wider mode, is computed and added to operand 3.
5688 Operand 3 is of a mode equal or wider than the mode of the product. The
5689 result is placed in operand 0, which is of the same mode as operand 3.
5691 Semantically the expressions perform the multiplication in the following signs
5693 @smallexample
5694 sdot<signed op0, signed op1, signed op2, signed op3> ==
5695    op0 = sign-ext (op1) * sign-ext (op2) + op3
5696 @dots{}
5697 @end smallexample
5699 @cindex @code{udot_prod@var{m}} instruction pattern
5700 @item @samp{udot_prod@var{m}}
5702 Compute the sum of the products of two unsigned elements.
5703 Operand 1 and operand 2 are of the same mode. Their
5704 product, which is of a wider mode, is computed and added to operand 3.
5705 Operand 3 is of a mode equal or wider than the mode of the product. The
5706 result is placed in operand 0, which is of the same mode as operand 3.
5708 Semantically the expressions perform the multiplication in the following signs
5710 @smallexample
5711 udot<unsigned op0, unsigned op1, unsigned op2, unsigned op3> ==
5712    op0 = zero-ext (op1) * zero-ext (op2) + op3
5713 @dots{}
5714 @end smallexample
5716 @cindex @code{usdot_prod@var{m}} instruction pattern
5717 @item @samp{usdot_prod@var{m}}
5718 Compute the sum of the products of elements of different signs.
5719 Operand 1 must be unsigned and operand 2 signed. Their
5720 product, which is of a wider mode, is computed and added to operand 3.
5721 Operand 3 is of a mode equal or wider than the mode of the product. The
5722 result is placed in operand 0, which is of the same mode as operand 3.
5724 Semantically the expressions perform the multiplication in the following signs
5726 @smallexample
5727 usdot<signed op0, unsigned op1, signed op2, signed op3> ==
5728    op0 = ((signed-conv) zero-ext (op1)) * sign-ext (op2) + op3
5729 @dots{}
5730 @end smallexample
5732 @cindex @code{ssad@var{m}} instruction pattern
5733 @cindex @code{usad@var{m}} instruction pattern
5734 @item @samp{ssad@var{m}}
5735 @item @samp{usad@var{m}}
5736 Compute the sum of absolute differences of two signed/unsigned elements.
5737 Operand 1 and operand 2 are of the same mode. Their absolute difference, which
5738 is of a wider mode, is computed and added to operand 3. Operand 3 is of a mode
5739 equal or wider than the mode of the absolute difference. The result is placed
5740 in operand 0, which is of the same mode as operand 3.
5742 @cindex @code{widen_ssum@var{m3}} instruction pattern
5743 @cindex @code{widen_usum@var{m3}} instruction pattern
5744 @item @samp{widen_ssum@var{m3}}
5745 @itemx @samp{widen_usum@var{m3}}
5746 Operands 0 and 2 are of the same mode, which is wider than the mode of
5747 operand 1. Add operand 1 to operand 2 and place the widened result in
5748 operand 0. (This is used express accumulation of elements into an accumulator
5749 of a wider mode.)
5751 @cindex @code{smulhs@var{m3}} instruction pattern
5752 @cindex @code{umulhs@var{m3}} instruction pattern
5753 @item @samp{smulhs@var{m3}}
5754 @itemx @samp{umulhs@var{m3}}
5755 Signed/unsigned multiply high with scale. This is equivalent to the C code:
5756 @smallexample
5757 narrow op0, op1, op2;
5758 @dots{}
5759 op0 = (narrow) (((wide) op1 * (wide) op2) >> (N / 2 - 1));
5760 @end smallexample
5761 where the sign of @samp{narrow} determines whether this is a signed
5762 or unsigned operation, and @var{N} is the size of @samp{wide} in bits.
5764 @cindex @code{smulhrs@var{m3}} instruction pattern
5765 @cindex @code{umulhrs@var{m3}} instruction pattern
5766 @item @samp{smulhrs@var{m3}}
5767 @itemx @samp{umulhrs@var{m3}}
5768 Signed/unsigned multiply high with round and scale. This is
5769 equivalent to the C code:
5770 @smallexample
5771 narrow op0, op1, op2;
5772 @dots{}
5773 op0 = (narrow) (((((wide) op1 * (wide) op2) >> (N / 2 - 2)) + 1) >> 1);
5774 @end smallexample
5775 where the sign of @samp{narrow} determines whether this is a signed
5776 or unsigned operation, and @var{N} is the size of @samp{wide} in bits.
5778 @cindex @code{sdiv_pow2@var{m3}} instruction pattern
5779 @cindex @code{sdiv_pow2@var{m3}} instruction pattern
5780 @item @samp{sdiv_pow2@var{m3}}
5781 @itemx @samp{sdiv_pow2@var{m3}}
5782 Signed division by power-of-2 immediate. Equivalent to:
5783 @smallexample
5784 signed op0, op1;
5785 @dots{}
5786 op0 = op1 / (1 << imm);
5787 @end smallexample
5789 @cindex @code{vec_shl_insert_@var{m}} instruction pattern
5790 @item @samp{vec_shl_insert_@var{m}}
5791 Shift the elements in vector input operand 1 left one element (i.e.@:
5792 away from element 0) and fill the vacated element 0 with the scalar
5793 in operand 2.  Store the result in vector output operand 0.  Operands
5794 0 and 1 have mode @var{m} and operand 2 has the mode appropriate for
5795 one element of @var{m}.
5797 @cindex @code{vec_shl_@var{m}} instruction pattern
5798 @item @samp{vec_shl_@var{m}}
5799 Whole vector left shift in bits, i.e.@: away from element 0.
5800 Operand 1 is a vector to be shifted.
5801 Operand 2 is an integer shift amount in bits.
5802 Operand 0 is where the resulting shifted vector is stored.
5803 The output and input vectors should have the same modes.
5805 @cindex @code{vec_shr_@var{m}} instruction pattern
5806 @item @samp{vec_shr_@var{m}}
5807 Whole vector right shift in bits, i.e.@: towards element 0.
5808 Operand 1 is a vector to be shifted.
5809 Operand 2 is an integer shift amount in bits.
5810 Operand 0 is where the resulting shifted vector is stored.
5811 The output and input vectors should have the same modes.
5813 @cindex @code{vec_pack_trunc_@var{m}} instruction pattern
5814 @item @samp{vec_pack_trunc_@var{m}}
5815 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors. Operands 1 and 2
5816 are vectors of the same mode having N integral or floating point elements
5817 of size S@.  Operand 0 is the resulting vector in which 2*N elements of
5818 size S/2 are concatenated after narrowing them down using truncation.
5820 @cindex @code{vec_pack_sbool_trunc_@var{m}} instruction pattern
5821 @item @samp{vec_pack_sbool_trunc_@var{m}}
5822 Narrow and merge the elements of two vectors.  Operands 1 and 2 are vectors
5823 of the same type having N boolean elements.  Operand 0 is the resulting
5824 vector in which 2*N elements are concatenated.  The last operand (operand 3)
5825 is the number of elements in the output vector 2*N as a @code{CONST_INT}.
5826 This instruction pattern is used when all the vector input and output
5827 operands have the same scalar mode @var{m} and thus using
5828 @code{vec_pack_trunc_@var{m}} would be ambiguous.
5830 @cindex @code{vec_pack_ssat_@var{m}} instruction pattern
5831 @cindex @code{vec_pack_usat_@var{m}} instruction pattern
5832 @item @samp{vec_pack_ssat_@var{m}}, @samp{vec_pack_usat_@var{m}}
5833 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors.  Operands 1 and 2
5834 are vectors of the same mode having N integral elements of size S.
5835 Operand 0 is the resulting vector in which the elements of the two input
5836 vectors are concatenated after narrowing them down using signed/unsigned
5837 saturating arithmetic.
5839 @cindex @code{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}} instruction pattern
5840 @cindex @code{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}} instruction pattern
5841 @item @samp{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}}, @samp{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}}
5842 Narrow, convert to signed/unsigned integral type and merge the elements
5843 of two vectors.  Operands 1 and 2 are vectors of the same mode having N
5844 floating point elements of size S@.  Operand 0 is the resulting vector
5845 in which 2*N elements of size S/2 are concatenated.
5847 @cindex @code{vec_packs_float_@var{m}} instruction pattern
5848 @cindex @code{vec_packu_float_@var{m}} instruction pattern
5849 @item @samp{vec_packs_float_@var{m}}, @samp{vec_packu_float_@var{m}}
5850 Narrow, convert to floating point type and merge the elements
5851 of two vectors.  Operands 1 and 2 are vectors of the same mode having N
5852 signed/unsigned integral elements of size S@.  Operand 0 is the resulting vector
5853 in which 2*N elements of size S/2 are concatenated.
5855 @cindex @code{vec_unpacks_hi_@var{m}} instruction pattern
5856 @cindex @code{vec_unpacks_lo_@var{m}} instruction pattern
5857 @item @samp{vec_unpacks_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_lo_@var{m}}
5858 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of signed
5859 integral or floating point elements.  The input vector (operand 1) has N
5860 elements of size S@.  Widen (promote) the high/low elements of the vector
5861 using signed or floating point extension and place the resulting N/2
5862 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
5864 @cindex @code{vec_unpacku_hi_@var{m}} instruction pattern
5865 @cindex @code{vec_unpacku_lo_@var{m}} instruction pattern
5866 @item @samp{vec_unpacku_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_lo_@var{m}}
5867 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of unsigned
5868 integral elements.  The input vector (operand 1) has N elements of size S.
5869 Widen (promote) the high/low elements of the vector using zero extension and
5870 place the resulting N/2 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
5872 @cindex @code{vec_unpacks_sbool_hi_@var{m}} instruction pattern
5873 @cindex @code{vec_unpacks_sbool_lo_@var{m}} instruction pattern
5874 @item @samp{vec_unpacks_sbool_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_sbool_lo_@var{m}}
5875 Extract the high/low part of a vector of boolean elements that have scalar
5876 mode @var{m}.  The input vector (operand 1) has N elements, the output
5877 vector (operand 0) has N/2 elements.  The last operand (operand 2) is the
5878 number of elements of the input vector N as a @code{CONST_INT}.  These
5879 patterns are used if both the input and output vectors have the same scalar
5880 mode @var{m} and thus using @code{vec_unpacks_hi_@var{m}} or
5881 @code{vec_unpacks_lo_@var{m}} would be ambiguous.
5883 @cindex @code{vec_unpacks_float_hi_@var{m}} instruction pattern
5884 @cindex @code{vec_unpacks_float_lo_@var{m}} instruction pattern
5885 @cindex @code{vec_unpacku_float_hi_@var{m}} instruction pattern
5886 @cindex @code{vec_unpacku_float_lo_@var{m}} instruction pattern
5887 @item @samp{vec_unpacks_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_float_lo_@var{m}}
5888 @itemx @samp{vec_unpacku_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_float_lo_@var{m}}
5889 Extract, convert to floating point type and widen the high/low part of a
5890 vector of signed/unsigned integral elements.  The input vector (operand 1)
5891 has N elements of size S@.  Convert the high/low elements of the vector using
5892 floating point conversion and place the resulting N/2 values of size 2*S in
5893 the output vector (operand 0).
5895 @cindex @code{vec_unpack_sfix_trunc_hi_@var{m}} instruction pattern
5896 @cindex @code{vec_unpack_sfix_trunc_lo_@var{m}} instruction pattern
5897 @cindex @code{vec_unpack_ufix_trunc_hi_@var{m}} instruction pattern
5898 @cindex @code{vec_unpack_ufix_trunc_lo_@var{m}} instruction pattern
5899 @item @samp{vec_unpack_sfix_trunc_hi_@var{m}},
5900 @itemx @samp{vec_unpack_sfix_trunc_lo_@var{m}}
5901 @itemx @samp{vec_unpack_ufix_trunc_hi_@var{m}}
5902 @itemx @samp{vec_unpack_ufix_trunc_lo_@var{m}}
5903 Extract, convert to signed/unsigned integer type and widen the high/low part of a
5904 vector of floating point elements.  The input vector (operand 1)
5905 has N elements of size S@.  Convert the high/low elements of the vector
5906 to integers and place the resulting N/2 values of size 2*S in
5907 the output vector (operand 0).
5909 @cindex @code{vec_widen_umult_hi_@var{m}} instruction pattern
5910 @cindex @code{vec_widen_umult_lo_@var{m}} instruction pattern
5911 @cindex @code{vec_widen_smult_hi_@var{m}} instruction pattern
5912 @cindex @code{vec_widen_smult_lo_@var{m}} instruction pattern
5913 @cindex @code{vec_widen_umult_even_@var{m}} instruction pattern
5914 @cindex @code{vec_widen_umult_odd_@var{m}} instruction pattern
5915 @cindex @code{vec_widen_smult_even_@var{m}} instruction pattern
5916 @cindex @code{vec_widen_smult_odd_@var{m}} instruction pattern
5917 @item @samp{vec_widen_umult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_lo_@var{m}}
5918 @itemx @samp{vec_widen_smult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_lo_@var{m}}
5919 @itemx @samp{vec_widen_umult_even_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_odd_@var{m}}
5920 @itemx @samp{vec_widen_smult_even_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_odd_@var{m}}
5921 Signed/Unsigned widening multiplication.  The two inputs (operands 1 and 2)
5922 are vectors with N signed/unsigned elements of size S@.  Multiply the high/low
5923 or even/odd elements of the two vectors, and put the N/2 products of size 2*S
5924 in the output vector (operand 0). A target shouldn't implement even/odd pattern
5925 pair if it is less efficient than lo/hi one.
5927 @cindex @code{vec_widen_ushiftl_hi_@var{m}} instruction pattern
5928 @cindex @code{vec_widen_ushiftl_lo_@var{m}} instruction pattern
5929 @cindex @code{vec_widen_sshiftl_hi_@var{m}} instruction pattern
5930 @cindex @code{vec_widen_sshiftl_lo_@var{m}} instruction pattern
5931 @item @samp{vec_widen_ushiftl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_ushiftl_lo_@var{m}}
5932 @itemx @samp{vec_widen_sshiftl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_sshiftl_lo_@var{m}}
5933 Signed/Unsigned widening shift left.  The first input (operand 1) is a vector
5934 with N signed/unsigned elements of size S@.  Operand 2 is a constant.  Shift
5935 the high/low elements of operand 1, and put the N/2 results of size 2*S in the
5936 output vector (operand 0).
5938 @cindex @code{vec_widen_saddl_hi_@var{m}} instruction pattern
5939 @cindex @code{vec_widen_saddl_lo_@var{m}} instruction pattern
5940 @cindex @code{vec_widen_uaddl_hi_@var{m}} instruction pattern
5941 @cindex @code{vec_widen_uaddl_lo_@var{m}} instruction pattern
5942 @item @samp{vec_widen_uaddl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_uaddl_lo_@var{m}}
5943 @itemx @samp{vec_widen_saddl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_saddl_lo_@var{m}}
5944 Signed/Unsigned widening add long.  Operands 1 and 2 are vectors with N
5945 signed/unsigned elements of size S@.  Add the high/low elements of 1 and 2
5946 together, widen the resulting elements and put the N/2 results of size 2*S in
5947 the output vector (operand 0).
5949 @cindex @code{vec_widen_ssubl_hi_@var{m}} instruction pattern
5950 @cindex @code{vec_widen_ssubl_lo_@var{m}} instruction pattern
5951 @cindex @code{vec_widen_usubl_hi_@var{m}} instruction pattern
5952 @cindex @code{vec_widen_usubl_lo_@var{m}} instruction pattern
5953 @item @samp{vec_widen_usubl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_usubl_lo_@var{m}}
5954 @itemx @samp{vec_widen_ssubl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_ssubl_lo_@var{m}}
5955 Signed/Unsigned widening subtract long.  Operands 1 and 2 are vectors with N
5956 signed/unsigned elements of size S@.  Subtract the high/low elements of 2 from
5957 1 and widen the resulting elements. Put the N/2 results of size 2*S in the
5958 output vector (operand 0).
5960 @cindex @code{vec_widen_sabd_hi_@var{m}} instruction pattern
5961 @cindex @code{vec_widen_sabd_lo_@var{m}} instruction pattern
5962 @cindex @code{vec_widen_sabd_odd_@var{m}} instruction pattern
5963 @cindex @code{vec_widen_sabd_even_@var{m}} instruction pattern
5964 @cindex @code{vec_widen_uabd_hi_@var{m}} instruction pattern
5965 @cindex @code{vec_widen_uabd_lo_@var{m}} instruction pattern
5966 @cindex @code{vec_widen_uabd_odd_@var{m}} instruction pattern
5967 @cindex @code{vec_widen_uabd_even_@var{m}} instruction pattern
5968 @item @samp{vec_widen_uabd_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_uabd_lo_@var{m}}
5969 @itemx @samp{vec_widen_uabd_odd_@var{m}}, @samp{vec_widen_uabd_even_@var{m}}
5970 @itemx @samp{vec_widen_sabd_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_sabd_lo_@var{m}}
5971 @itemx @samp{vec_widen_sabd_odd_@var{m}}, @samp{vec_widen_sabd_even_@var{m}}
5972 Signed/Unsigned widening absolute difference.  Operands 1 and 2 are
5973 vectors with N signed/unsigned elements of size S@.  Find the absolute
5974 difference between operands 1 and 2 and widen the resulting elements.
5975 Put the N/2 results of size 2*S in the output vector (operand 0).
5977 @cindex @code{vec_addsub@var{m}3} instruction pattern
5978 @item @samp{vec_addsub@var{m}3}
5979 Alternating subtract, add with even lanes doing subtract and odd
5980 lanes doing addition.  Operands 1 and 2 and the outout operand are vectors
5981 with mode @var{m}.
5983 @cindex @code{vec_fmaddsub@var{m}4} instruction pattern
5984 @item @samp{vec_fmaddsub@var{m}4}
5985 Alternating multiply subtract, add with even lanes doing subtract and odd
5986 lanes doing addition of the third operand to the multiplication result
5987 of the first two operands.  Operands 1, 2 and 3 and the outout operand are vectors
5988 with mode @var{m}.
5990 @cindex @code{vec_fmsubadd@var{m}4} instruction pattern
5991 @item @samp{vec_fmsubadd@var{m}4}
5992 Alternating multiply add, subtract with even lanes doing addition and odd
5993 lanes doing subtraction of the third operand to the multiplication result
5994 of the first two operands.  Operands 1, 2 and 3 and the outout operand are vectors
5995 with mode @var{m}.
5997 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
5999 @cindex @code{mulhisi3} instruction pattern
6000 @item @samp{mulhisi3}
6001 Multiply operands 1 and 2, which have mode @code{HImode}, and store
6002 a @code{SImode} product in operand 0.
6004 @cindex @code{mulqihi3} instruction pattern
6005 @cindex @code{mulsidi3} instruction pattern
6006 @item @samp{mulqihi3}, @samp{mulsidi3}
6007 Similar widening-multiplication instructions of other widths.
6009 @cindex @code{umulqihi3} instruction pattern
6010 @cindex @code{umulhisi3} instruction pattern
6011 @cindex @code{umulsidi3} instruction pattern
6012 @item @samp{umulqihi3}, @samp{umulhisi3}, @samp{umulsidi3}
6013 Similar widening-multiplication instructions that do unsigned
6014 multiplication.
6016 @cindex @code{usmulqihi3} instruction pattern
6017 @cindex @code{usmulhisi3} instruction pattern
6018 @cindex @code{usmulsidi3} instruction pattern
6019 @item @samp{usmulqihi3}, @samp{usmulhisi3}, @samp{usmulsidi3}
6020 Similar widening-multiplication instructions that interpret the first
6021 operand as unsigned and the second operand as signed, then do a signed
6022 multiplication.
6024 @cindex @code{smul@var{m}3_highpart} instruction pattern
6025 @item @samp{smul@var{m}3_highpart}
6026 Perform a signed multiplication of operands 1 and 2, which have mode
6027 @var{m}, and store the most significant half of the product in operand 0.
6028 The least significant half of the product is discarded.  This may be
6029 represented in RTL using a @code{smul_highpart} RTX expression.
6031 @cindex @code{umul@var{m}3_highpart} instruction pattern
6032 @item @samp{umul@var{m}3_highpart}
6033 Similar, but the multiplication is unsigned.  This may be represented
6034 in RTL using an @code{umul_highpart} RTX expression.
6036 @cindex @code{madd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
6037 @item @samp{madd@var{m}@var{n}4}
6038 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, add
6039 operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
6040 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
6041 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
6042 the size of @var{m}.
6044 In other words, @code{madd@var{m}@var{n}4} is like
6045 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also adds operand 3.
6047 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
6049 @cindex @code{umadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
6050 @item @samp{umadd@var{m}@var{n}4}
6051 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
6052 operands instead of sign-extending them.
6054 @cindex @code{ssmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
6055 @item @samp{ssmadd@var{m}@var{n}4}
6056 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
6057 signed-saturating.
6059 @cindex @code{usmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
6060 @item @samp{usmadd@var{m}@var{n}4}
6061 Like @code{umadd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
6062 unsigned-saturating.
6064 @cindex @code{msub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
6065 @item @samp{msub@var{m}@var{n}4}
6066 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, subtract the
6067 result from operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
6068 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
6069 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
6070 the size of @var{m}.
6072 In other words, @code{msub@var{m}@var{n}4} is like
6073 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also subtracts the result
6074 from operand 3.
6076 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
6078 @cindex @code{umsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
6079 @item @samp{umsub@var{m}@var{n}4}
6080 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
6081 operands instead of sign-extending them.
6083 @cindex @code{ssmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
6084 @item @samp{ssmsub@var{m}@var{n}4}
6085 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
6086 signed-saturating.
6088 @cindex @code{usmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
6089 @item @samp{usmsub@var{m}@var{n}4}
6090 Like @code{umsub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
6091 unsigned-saturating.
6093 @cindex @code{divmod@var{m}4} instruction pattern
6094 @item @samp{divmod@var{m}4}
6095 Signed division that produces both a quotient and a remainder.
6096 Operand 1 is divided by operand 2 to produce a quotient stored
6097 in operand 0 and a remainder stored in operand 3.
6099 For machines with an instruction that produces both a quotient and a
6100 remainder, provide a pattern for @samp{divmod@var{m}4} but do not
6101 provide patterns for @samp{div@var{m}3} and @samp{mod@var{m}3}.  This
6102 allows optimization in the relatively common case when both the quotient
6103 and remainder are computed.
6105 If an instruction that just produces a quotient or just a remainder
6106 exists and is more efficient than the instruction that produces both,
6107 write the output routine of @samp{divmod@var{m}4} to call
6108 @code{find_reg_note} and look for a @code{REG_UNUSED} note on the
6109 quotient or remainder and generate the appropriate instruction.
6111 @cindex @code{udivmod@var{m}4} instruction pattern
6112 @item @samp{udivmod@var{m}4}
6113 Similar, but does unsigned division.
6115 @anchor{shift patterns}
6116 @cindex @code{ashl@var{m}3} instruction pattern
6117 @cindex @code{ssashl@var{m}3} instruction pattern
6118 @cindex @code{usashl@var{m}3} instruction pattern
6119 @item @samp{ashl@var{m}3}, @samp{ssashl@var{m}3}, @samp{usashl@var{m}3}
6120 Arithmetic-shift operand 1 left by a number of bits specified by operand
6121 2, and store the result in operand 0.  Here @var{m} is the mode of
6122 operand 0 and operand 1; operand 2's mode is specified by the
6123 instruction pattern, and the compiler will convert the operand to that
6124 mode before generating the instruction.  The shift or rotate expander
6125 or instruction pattern should explicitly specify the mode of the operand 2,
6126 it should never be @code{VOIDmode}.  The meaning of out-of-range shift
6127 counts can optionally be specified by @code{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.
6128 @xref{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.  Operand 2 is always a scalar type.
6130 @cindex @code{ashr@var{m}3} instruction pattern
6131 @cindex @code{lshr@var{m}3} instruction pattern
6132 @cindex @code{rotl@var{m}3} instruction pattern
6133 @cindex @code{rotr@var{m}3} instruction pattern
6134 @item @samp{ashr@var{m}3}, @samp{lshr@var{m}3}, @samp{rotl@var{m}3}, @samp{rotr@var{m}3}
6135 Other shift and rotate instructions, analogous to the
6136 @code{ashl@var{m}3} instructions.  Operand 2 is always a scalar type.
6138 @cindex @code{vashl@var{m}3} instruction pattern
6139 @cindex @code{vashr@var{m}3} instruction pattern
6140 @cindex @code{vlshr@var{m}3} instruction pattern
6141 @cindex @code{vrotl@var{m}3} instruction pattern
6142 @cindex @code{vrotr@var{m}3} instruction pattern
6143 @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}
6144 Vector shift and rotate instructions that take vectors as operand 2
6145 instead of a scalar type.
6147 @cindex @code{uabd@var{m}} instruction pattern
6148 @cindex @code{sabd@var{m}} instruction pattern
6149 @item @samp{uabd@var{m}}, @samp{sabd@var{m}}
6150 Signed and unsigned absolute difference instructions.  These
6151 instructions find the difference between operands 1 and 2
6152 then return the absolute value.  A C code equivalent would be:
6153 @smallexample
6154 op0 = op1 > op2 ? op1 - op2 : op2 - op1;
6155 @end smallexample
6157 @cindex @code{avg@var{m}3_floor} instruction pattern
6158 @cindex @code{uavg@var{m}3_floor} instruction pattern
6159 @item @samp{avg@var{m}3_floor}
6160 @itemx @samp{uavg@var{m}3_floor}
6161 Signed and unsigned average instructions.  These instructions add
6162 operands 1 and 2 without truncation, divide the result by 2,
6163 round towards -Inf, and store the result in operand 0.  This is
6164 equivalent to the C code:
6165 @smallexample
6166 narrow op0, op1, op2;
6167 @dots{}
6168 op0 = (narrow) (((wide) op1 + (wide) op2) >> 1);
6169 @end smallexample
6170 where the sign of @samp{narrow} determines whether this is a signed
6171 or unsigned operation.
6173 @cindex @code{avg@var{m}3_ceil} instruction pattern
6174 @cindex @code{uavg@var{m}3_ceil} instruction pattern
6175 @item @samp{avg@var{m}3_ceil}
6176 @itemx @samp{uavg@var{m}3_ceil}
6177 Like @samp{avg@var{m}3_floor} and @samp{uavg@var{m}3_floor}, but round
6178 towards +Inf.  This is equivalent to the C code:
6179 @smallexample
6180 narrow op0, op1, op2;
6181 @dots{}
6182 op0 = (narrow) (((wide) op1 + (wide) op2 + 1) >> 1);
6183 @end smallexample
6185 @cindex @code{bswap@var{m}2} instruction pattern
6186 @item @samp{bswap@var{m}2}
6187 Reverse the order of bytes of operand 1 and store the result in operand 0.
6189 @cindex @code{neg@var{m}2} instruction pattern
6190 @cindex @code{ssneg@var{m}2} instruction pattern
6191 @cindex @code{usneg@var{m}2} instruction pattern
6192 @item @samp{neg@var{m}2}, @samp{ssneg@var{m}2}, @samp{usneg@var{m}2}
6193 Negate operand 1 and store the result in operand 0.
6195 @cindex @code{negv@var{m}3} instruction pattern
6196 @item @samp{negv@var{m}3}
6197 Like @code{neg@var{m}2} but takes a @code{code_label} as operand 2 and
6198 emits code to jump to it if signed overflow occurs during the negation.
6200 @cindex @code{abs@var{m}2} instruction pattern
6201 @item @samp{abs@var{m}2}
6202 Store the absolute value of operand 1 into operand 0.
6204 @cindex @code{sqrt@var{m}2} instruction pattern
6205 @item @samp{sqrt@var{m}2}
6206 Store the square root of operand 1 into operand 0.  Both operands have
6207 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
6209 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6211 @cindex @code{rsqrt@var{m}2} instruction pattern
6212 @item @samp{rsqrt@var{m}2}
6213 Store the reciprocal of the square root of operand 1 into operand 0.
6214 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
6215 floating-point mode.
6217 On most architectures this pattern is only approximate, so either
6218 its C condition or the @code{TARGET_OPTAB_SUPPORTED_P} hook should
6219 check for the appropriate math flags.  (Using the C condition is
6220 more direct, but using @code{TARGET_OPTAB_SUPPORTED_P} can be useful
6221 if a target-specific built-in also uses the @samp{rsqrt@var{m}2}
6222 pattern.)
6224 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6226 @cindex @code{fmod@var{m}3} instruction pattern
6227 @item @samp{fmod@var{m}3}
6228 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
6229 operand 0, rounded towards zero to an integer.  All operands have
6230 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
6232 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6234 @cindex @code{remainder@var{m}3} instruction pattern
6235 @item @samp{remainder@var{m}3}
6236 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
6237 operand 0, rounded to the nearest integer.  All operands have
6238 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
6240 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6242 @cindex @code{scalb@var{m}3} instruction pattern
6243 @item @samp{scalb@var{m}3}
6244 Raise @code{FLT_RADIX} to the power of operand 2, multiply it by
6245 operand 1, and store the result in operand 0.  All operands have
6246 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
6248 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6250 @cindex @code{ldexp@var{m}3} instruction pattern
6251 @item @samp{ldexp@var{m}3}
6252 Raise 2 to the power of operand 2, multiply it by operand 1, and store
6253 the result in operand 0.  Operands 0 and 1 have mode @var{m}, which is
6254 a scalar or vector floating-point mode.  Operand 2's mode has
6255 the same number of elements as @var{m} and each element is wide
6256 enough to store an @code{int}.  The integers are signed.
6258 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6260 @cindex @code{cos@var{m}2} instruction pattern
6261 @item @samp{cos@var{m}2}
6262 Store the cosine of operand 1 into operand 0.  Both operands have
6263 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
6265 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6267 @cindex @code{sin@var{m}2} instruction pattern
6268 @item @samp{sin@var{m}2}
6269 Store the sine of operand 1 into operand 0.  Both operands have
6270 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
6272 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6274 @cindex @code{sincos@var{m}3} instruction pattern
6275 @item @samp{sincos@var{m}3}
6276 Store the cosine of operand 2 into operand 0 and the sine of
6277 operand 2 into operand 1.  All operands have mode @var{m},
6278 which is a scalar or vector floating-point mode.
6280 Targets that can calculate the sine and cosine simultaneously can
6281 implement this pattern as opposed to implementing individual
6282 @code{sin@var{m}2} and @code{cos@var{m}2} patterns.  The @code{sin}
6283 and @code{cos} built-in functions will then be expanded to the
6284 @code{sincos@var{m}3} pattern, with one of the output values
6285 left unused.
6287 @cindex @code{tan@var{m}2} instruction pattern
6288 @item @samp{tan@var{m}2}
6289 Store the tangent of operand 1 into operand 0.  Both operands have
6290 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
6292 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6294 @cindex @code{asin@var{m}2} instruction pattern
6295 @item @samp{asin@var{m}2}
6296 Store the arc sine of operand 1 into operand 0.  Both operands have
6297 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
6299 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6301 @cindex @code{acos@var{m}2} instruction pattern
6302 @item @samp{acos@var{m}2}
6303 Store the arc cosine of operand 1 into operand 0.  Both operands have
6304 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
6306 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6308 @cindex @code{atan@var{m}2} instruction pattern
6309 @item @samp{atan@var{m}2}
6310 Store the arc tangent of operand 1 into operand 0.  Both operands have
6311 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
6313 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6315 @cindex @code{fegetround@var{m}} instruction pattern
6316 @item @samp{fegetround@var{m}}
6317 Store the current machine floating-point rounding mode into operand 0.
6318 Operand 0 has mode @var{m}, which is scalar.  This pattern is used to
6319 implement the @code{fegetround} function from the ISO C99 standard.
6321 @cindex @code{feclearexcept@var{m}} instruction pattern
6322 @cindex @code{feraiseexcept@var{m}} instruction pattern
6323 @item @samp{feclearexcept@var{m}}
6324 @item @samp{feraiseexcept@var{m}}
6325 Clears or raises the supported machine floating-point exceptions
6326 represented by the bits in operand 1.  Error status is stored as
6327 nonzero value in operand 0.  Both operands have mode @var{m}, which is
6328 a scalar.  These patterns are used to implement the
6329 @code{feclearexcept} and @code{feraiseexcept} functions from the ISO
6330 C99 standard.
6332 @cindex @code{exp@var{m}2} instruction pattern
6333 @item @samp{exp@var{m}2}
6334 Raise e (the base of natural logarithms) to the power of operand 1
6335 and store the result in operand 0.  Both operands have mode @var{m},
6336 which is a scalar or vector floating-point mode.
6338 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6340 @cindex @code{expm1@var{m}2} instruction pattern
6341 @item @samp{expm1@var{m}2}
6342 Raise e (the base of natural logarithms) to the power of operand 1,
6343 subtract 1, and store the result in operand 0.  Both operands have
6344 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
6346 For inputs close to zero, the pattern is expected to be more
6347 accurate than a separate @code{exp@var{m}2} and @code{sub@var{m}3}
6348 would be.
6350 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6352 @cindex @code{exp10@var{m}2} instruction pattern
6353 @item @samp{exp10@var{m}2}
6354 Raise 10 to the power of operand 1 and store the result in operand 0.
6355 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
6356 floating-point mode.
6358 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6360 @cindex @code{exp2@var{m}2} instruction pattern
6361 @item @samp{exp2@var{m}2}
6362 Raise 2 to the power of operand 1 and store the result in operand 0.
6363 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
6364 floating-point mode.
6366 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6368 @cindex @code{log@var{m}2} instruction pattern
6369 @item @samp{log@var{m}2}
6370 Store the natural logarithm of operand 1 into operand 0.  Both operands
6371 have mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
6373 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6375 @cindex @code{log1p@var{m}2} instruction pattern
6376 @item @samp{log1p@var{m}2}
6377 Add 1 to operand 1, compute the natural logarithm, and store
6378 the result in operand 0.  Both operands have mode @var{m}, which is
6379 a scalar or vector floating-point mode.
6381 For inputs close to zero, the pattern is expected to be more
6382 accurate than a separate @code{add@var{m}3} and @code{log@var{m}2}
6383 would be.
6385 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6387 @cindex @code{log10@var{m}2} instruction pattern
6388 @item @samp{log10@var{m}2}
6389 Store the base-10 logarithm of operand 1 into operand 0.  Both operands
6390 have mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
6392 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6394 @cindex @code{log2@var{m}2} instruction pattern
6395 @item @samp{log2@var{m}2}
6396 Store the base-2 logarithm of operand 1 into operand 0.  Both operands
6397 have mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
6399 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6401 @cindex @code{logb@var{m}2} instruction pattern
6402 @item @samp{logb@var{m}2}
6403 Store the base-@code{FLT_RADIX} logarithm of operand 1 into operand 0.
6404 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
6405 floating-point mode.
6407 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6409 @cindex @code{signbit@var{m}2} instruction pattern
6410 @item @samp{signbit@var{m}2}
6411 Store the sign bit of floating-point operand 1 in operand 0.
6412 @var{m} is either a scalar or vector mode.  When it is a scalar,
6413 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 must have mode @code{SImode}.
6414 When @var{m} is a vector, operand 1 has the mode @var{m}.
6415 operand 0's mode should be an vector integer mode which has
6416 the same number of elements and the same size as mode @var{m}.
6418 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6420 @cindex @code{significand@var{m}2} instruction pattern
6421 @item @samp{significand@var{m}2}
6422 Store the significand of floating-point operand 1 in operand 0.
6423 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
6424 floating-point mode.
6426 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6428 @cindex @code{pow@var{m}3} instruction pattern
6429 @item @samp{pow@var{m}3}
6430 Store the value of operand 1 raised to the exponent operand 2
6431 into operand 0.  All operands have mode @var{m}, which is a scalar
6432 or vector floating-point mode.
6434 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6436 @cindex @code{atan2@var{m}3} instruction pattern
6437 @item @samp{atan2@var{m}3}
6438 Store the arc tangent (inverse tangent) of operand 1 divided by
6439 operand 2 into operand 0, using the signs of both arguments to
6440 determine the quadrant of the result.  All operands have mode
6441 @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
6443 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6445 @cindex @code{floor@var{m}2} instruction pattern
6446 @item @samp{floor@var{m}2}
6447 Store the largest integral value not greater than operand 1 in operand 0.
6448 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
6449 floating-point mode.  If @option{-ffp-int-builtin-inexact} is in
6450 effect, the ``inexact'' exception may be raised for noninteger
6451 operands; otherwise, it may not.
6453 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6455 @cindex @code{btrunc@var{m}2} instruction pattern
6456 @item @samp{btrunc@var{m}2}
6457 Round operand 1 to an integer, towards zero, and store the result in
6458 operand 0.  Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or
6459 vector floating-point mode.  If @option{-ffp-int-builtin-inexact} is
6460 in effect, the ``inexact'' exception may be raised for noninteger
6461 operands; otherwise, it may not.
6463 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6465 @cindex @code{round@var{m}2} instruction pattern
6466 @item @samp{round@var{m}2}
6467 Round operand 1 to the nearest integer, rounding away from zero in the
6468 event of a tie, and store the result in operand 0.  Both operands have
6469 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.  If
6470 @option{-ffp-int-builtin-inexact} is in effect, the ``inexact''
6471 exception may be raised for noninteger operands; otherwise, it may
6472 not.
6474 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6476 @cindex @code{ceil@var{m}2} instruction pattern
6477 @item @samp{ceil@var{m}2}
6478 Store the smallest integral value not less than operand 1 in operand 0.
6479 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
6480 floating-point mode.  If @option{-ffp-int-builtin-inexact} is in
6481 effect, the ``inexact'' exception may be raised for noninteger
6482 operands; otherwise, it may not.
6484 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6486 @cindex @code{nearbyint@var{m}2} instruction pattern
6487 @item @samp{nearbyint@var{m}2}
6488 Round operand 1 to an integer, using the current rounding mode, and
6489 store the result in operand 0.  Do not raise an inexact condition when
6490 the result is different from the argument.  Both operands have mode
6491 @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
6493 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6495 @cindex @code{rint@var{m}2} instruction pattern
6496 @item @samp{rint@var{m}2}
6497 Round operand 1 to an integer, using the current rounding mode, and
6498 store the result in operand 0.  Raise an inexact condition when
6499 the result is different from the argument.  Both operands have mode
6500 @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
6502 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6504 @cindex @code{lrint@var{m}@var{n}2}
6505 @item @samp{lrint@var{m}@var{n}2}
6506 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
6507 point mode @var{n} as a signed number according to the current
6508 rounding mode and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
6510 @cindex @code{lround@var{m}@var{n}2}
6511 @item @samp{lround@var{m}@var{n}2}
6512 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
6513 point mode @var{n} as a signed number rounding to nearest and away
6514 from zero and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
6516 @cindex @code{lfloor@var{m}@var{n}2}
6517 @item @samp{lfloor@var{m}@var{n}2}
6518 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
6519 point mode @var{n} as a signed number rounding down and store in
6520 operand 0 (which has mode @var{n}).
6522 @cindex @code{lceil@var{m}@var{n}2}
6523 @item @samp{lceil@var{m}@var{n}2}
6524 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
6525 point mode @var{n} as a signed number rounding up and store in
6526 operand 0 (which has mode @var{n}).
6528 @cindex @code{copysign@var{m}3} instruction pattern
6529 @item @samp{copysign@var{m}3}
6530 Store a value with the magnitude of operand 1 and the sign of operand
6531 2 into operand 0.  All operands have mode @var{m}, which is a scalar or
6532 vector floating-point mode.
6534 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6536 @cindex @code{xorsign@var{m}3} instruction pattern
6537 @item @samp{xorsign@var{m}3}
6538 Equivalent to @samp{op0 = op1 * copysign (1.0, op2)}: store a value with
6539 the magnitude of operand 1 and the sign of operand 2 into operand 0.
6540 All operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
6541 floating-point mode.
6543 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6545 @cindex @code{issignaling@var{m}2} instruction pattern
6546 @item @samp{issignaling@var{m}2}
6547 Set operand 0 to 1 if operand 1 is a signaling NaN and to 0 otherwise.
6549 @cindex @code{cadd90@var{m}3} instruction pattern
6550 @item @samp{cadd90@var{m}3}
6551 Perform vector add and subtract on even/odd number pairs.  The operation being
6552 matched is semantically described as
6554 @smallexample
6555   for (int i = 0; i < N; i += 2)
6556     @{
6557       c[i] = a[i] - b[i+1];
6558       c[i+1] = a[i+1] + b[i];
6559     @}
6560 @end smallexample
6562 This operation is semantically equivalent to performing a vector addition of
6563 complex numbers in operand 1 with operand 2 rotated by 90 degrees around
6564 the argand plane and storing the result in operand 0.
6566 In GCC lane ordering the real part of the number must be in the even lanes with
6567 the imaginary part in the odd lanes.
6569 The operation is only supported for vector modes @var{m}.
6571 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6573 @cindex @code{cadd270@var{m}3} instruction pattern
6574 @item @samp{cadd270@var{m}3}
6575 Perform vector add and subtract on even/odd number pairs.  The operation being
6576 matched is semantically described as
6578 @smallexample
6579   for (int i = 0; i < N; i += 2)
6580     @{
6581       c[i] = a[i] + b[i+1];
6582       c[i+1] = a[i+1] - b[i];
6583     @}
6584 @end smallexample
6586 This operation is semantically equivalent to performing a vector addition of
6587 complex numbers in operand 1 with operand 2 rotated by 270 degrees around
6588 the argand plane and storing the result in operand 0.
6590 In GCC lane ordering the real part of the number must be in the even lanes with
6591 the imaginary part in the odd lanes.
6593 The operation is only supported for vector modes @var{m}.
6595 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6597 @cindex @code{cmla@var{m}4} instruction pattern
6598 @item @samp{cmla@var{m}4}
6599 Perform a vector multiply and accumulate that is semantically the same as
6600 a multiply and accumulate of complex numbers.
6602 @smallexample
6603   complex TYPE op0[N];
6604   complex TYPE op1[N];
6605   complex TYPE op2[N];
6606   complex TYPE op3[N];
6607   for (int i = 0; i < N; i += 1)
6608     @{
6609       op0[i] = op1[i] * op2[i] + op3[i];
6610     @}
6611 @end smallexample
6613 In GCC lane ordering the real part of the number must be in the even lanes with
6614 the imaginary part in the odd lanes.
6616 The operation is only supported for vector modes @var{m}.
6618 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6620 @cindex @code{cmla_conj@var{m}4} instruction pattern
6621 @item @samp{cmla_conj@var{m}4}
6622 Perform a vector multiply by conjugate and accumulate that is semantically
6623 the same as a multiply and accumulate of complex numbers where the second
6624 multiply arguments is conjugated.
6626 @smallexample
6627   complex TYPE op0[N];
6628   complex TYPE op1[N];
6629   complex TYPE op2[N];
6630   complex TYPE op3[N];
6631   for (int i = 0; i < N; i += 1)
6632     @{
6633       op0[i] = op1[i] * conj (op2[i]) + op3[i];
6634     @}
6635 @end smallexample
6637 In GCC lane ordering the real part of the number must be in the even lanes with
6638 the imaginary part in the odd lanes.
6640 The operation is only supported for vector modes @var{m}.
6642 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6644 @cindex @code{cmls@var{m}4} instruction pattern
6645 @item @samp{cmls@var{m}4}
6646 Perform a vector multiply and subtract that is semantically the same as
6647 a multiply and subtract of complex numbers.
6649 @smallexample
6650   complex TYPE op0[N];
6651   complex TYPE op1[N];
6652   complex TYPE op2[N];
6653   complex TYPE op3[N];
6654   for (int i = 0; i < N; i += 1)
6655     @{
6656       op0[i] = op1[i] * op2[i] - op3[i];
6657     @}
6658 @end smallexample
6660 In GCC lane ordering the real part of the number must be in the even lanes with
6661 the imaginary part in the odd lanes.
6663 The operation is only supported for vector modes @var{m}.
6665 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6667 @cindex @code{cmls_conj@var{m}4} instruction pattern
6668 @item @samp{cmls_conj@var{m}4}
6669 Perform a vector multiply by conjugate and subtract that is semantically
6670 the same as a multiply and subtract of complex numbers where the second
6671 multiply arguments is conjugated.
6673 @smallexample
6674   complex TYPE op0[N];
6675   complex TYPE op1[N];
6676   complex TYPE op2[N];
6677   complex TYPE op3[N];
6678   for (int i = 0; i < N; i += 1)
6679     @{
6680       op0[i] = op1[i] * conj (op2[i]) - op3[i];
6681     @}
6682 @end smallexample
6684 In GCC lane ordering the real part of the number must be in the even lanes with
6685 the imaginary part in the odd lanes.
6687 The operation is only supported for vector modes @var{m}.
6689 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6691 @cindex @code{cmul@var{m}4} instruction pattern
6692 @item @samp{cmul@var{m}4}
6693 Perform a vector multiply that is semantically the same as multiply of
6694 complex numbers.
6696 @smallexample
6697   complex TYPE op0[N];
6698   complex TYPE op1[N];
6699   complex TYPE op2[N];
6700   for (int i = 0; i < N; i += 1)
6701     @{
6702       op0[i] = op1[i] * op2[i];
6703     @}
6704 @end smallexample
6706 In GCC lane ordering the real part of the number must be in the even lanes with
6707 the imaginary part in the odd lanes.
6709 The operation is only supported for vector modes @var{m}.
6711 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6713 @cindex @code{cmul_conj@var{m}4} instruction pattern
6714 @item @samp{cmul_conj@var{m}4}
6715 Perform a vector multiply by conjugate that is semantically the same as a
6716 multiply of complex numbers where the second multiply arguments is conjugated.
6718 @smallexample
6719   complex TYPE op0[N];
6720   complex TYPE op1[N];
6721   complex TYPE op2[N];
6722   for (int i = 0; i < N; i += 1)
6723     @{
6724       op0[i] = op1[i] * conj (op2[i]);
6725     @}
6726 @end smallexample
6728 In GCC lane ordering the real part of the number must be in the even lanes with
6729 the imaginary part in the odd lanes.
6731 The operation is only supported for vector modes @var{m}.
6733 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6735 @cindex @code{ffs@var{m}2} instruction pattern
6736 @item @samp{ffs@var{m}2}
6737 Store into operand 0 one plus the index of the least significant 1-bit
6738 of operand 1.  If operand 1 is zero, store zero.
6740 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
6741 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
6742 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
6743 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
6744 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
6745 operands must have mode @var{m}.
6747 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6749 @cindex @code{clrsb@var{m}2} instruction pattern
6750 @item @samp{clrsb@var{m}2}
6751 Count leading redundant sign bits.
6752 Store into operand 0 the number of redundant sign bits in operand 1, starting
6753 at the most significant bit position.
6754 A redundant sign bit is defined as any sign bit after the first. As such,
6755 this count will be one less than the count of leading sign bits.
6757 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
6758 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
6759 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
6760 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
6761 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
6762 operands must have mode @var{m}.
6764 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6766 @cindex @code{clz@var{m}2} instruction pattern
6767 @item @samp{clz@var{m}2}
6768 Store into operand 0 the number of leading 0-bits in operand 1, starting
6769 at the most significant bit position.  If operand 1 is 0, the
6770 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
6771 the result is undefined or has a useful value.
6773 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
6774 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
6775 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
6776 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
6777 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
6778 operands must have mode @var{m}.
6780 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6782 @cindex @code{ctz@var{m}2} instruction pattern
6783 @item @samp{ctz@var{m}2}
6784 Store into operand 0 the number of trailing 0-bits in operand 1, starting
6785 at the least significant bit position.  If operand 1 is 0, the
6786 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
6787 the result is undefined or has a useful value.
6789 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
6790 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
6791 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
6792 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
6793 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
6794 operands must have mode @var{m}.
6796 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6798 @cindex @code{popcount@var{m}2} instruction pattern
6799 @item @samp{popcount@var{m}2}
6800 Store into operand 0 the number of 1-bits in operand 1.
6802 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
6803 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
6804 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
6805 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
6806 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
6807 operands must have mode @var{m}.
6809 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6811 @cindex @code{parity@var{m}2} instruction pattern
6812 @item @samp{parity@var{m}2}
6813 Store into operand 0 the parity of operand 1, i.e.@: the number of 1-bits
6814 in operand 1 modulo 2.
6816 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
6817 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
6818 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
6819 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
6820 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
6821 operands must have mode @var{m}.
6823 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6825 @cindex @code{one_cmpl@var{m}2} instruction pattern
6826 @item @samp{one_cmpl@var{m}2}
6827 Store the bitwise-complement of operand 1 into operand 0.
6829 @cindex @code{cpymem@var{m}} instruction pattern
6830 @item @samp{cpymem@var{m}}
6831 Block copy instruction.  The destination and source blocks of memory
6832 are the first two operands, and both are @code{mem:BLK}s with an
6833 address in mode @code{Pmode}.
6835 The number of bytes to copy is the third operand, in mode @var{m}.
6836 Usually, you specify @code{Pmode} for @var{m}.  However, if you can
6837 generate better code knowing the range of valid lengths is smaller than
6838 those representable in a full Pmode pointer, you should provide
6839 a pattern with a
6840 mode corresponding to the range of values you can handle efficiently
6841 (e.g., @code{QImode} for values in the range 0--127; note we avoid numbers
6842 that appear negative) and also a pattern with @code{Pmode}.
6844 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
6845 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
6846 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
6847 it may provide the value 4 for this operand.
6849 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
6850 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
6851 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
6852 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
6853 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
6855 Descriptions of multiple @code{cpymem@var{m}} patterns can only be
6856 beneficial if the patterns for smaller modes have fewer restrictions
6857 on their first, second and fourth operands.  Note that the mode @var{m}
6858 in @code{cpymem@var{m}} does not impose any restriction on the mode of
6859 individually copied data units in the block.
6861 The @code{cpymem@var{m}} patterns need not give special consideration
6862 to the possibility that the source and destination strings might
6863 overlap. These patterns are used to do inline expansion of
6864 @code{__builtin_memcpy}.
6866 @cindex @code{movmem@var{m}} instruction pattern
6867 @item @samp{movmem@var{m}}
6868 Block move instruction.  The destination and source blocks of memory
6869 are the first two operands, and both are @code{mem:BLK}s with an
6870 address in mode @code{Pmode}.
6872 The number of bytes to copy is the third operand, in mode @var{m}.
6873 Usually, you specify @code{Pmode} for @var{m}.  However, if you can
6874 generate better code knowing the range of valid lengths is smaller than
6875 those representable in a full Pmode pointer, you should provide
6876 a pattern with a
6877 mode corresponding to the range of values you can handle efficiently
6878 (e.g., @code{QImode} for values in the range 0--127; note we avoid numbers
6879 that appear negative) and also a pattern with @code{Pmode}.
6881 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
6882 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
6883 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
6884 it may provide the value 4 for this operand.
6886 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
6887 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
6888 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
6889 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
6890 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
6892 Descriptions of multiple @code{movmem@var{m}} patterns can only be
6893 beneficial if the patterns for smaller modes have fewer restrictions
6894 on their first, second and fourth operands.  Note that the mode @var{m}
6895 in @code{movmem@var{m}} does not impose any restriction on the mode of
6896 individually copied data units in the block.
6898 The @code{movmem@var{m}} patterns must correctly handle the case where
6899 the source and destination strings overlap. These patterns are used to
6900 do inline expansion of @code{__builtin_memmove}.
6902 @cindex @code{movstr} instruction pattern
6903 @item @samp{movstr}
6904 String copy instruction, with @code{stpcpy} semantics.  Operand 0 is
6905 an output operand in mode @code{Pmode}.  The addresses of the
6906 destination and source strings are operands 1 and 2, and both are
6907 @code{mem:BLK}s with addresses in mode @code{Pmode}.  The execution of
6908 the expansion of this pattern should store in operand 0 the address in
6909 which the @code{NUL} terminator was stored in the destination string.
6911 This pattern has also several optional operands that are same as in
6912 @code{setmem}.
6914 @cindex @code{setmem@var{m}} instruction pattern
6915 @item @samp{setmem@var{m}}
6916 Block set instruction.  The destination string is the first operand,
6917 given as a @code{mem:BLK} whose address is in mode @code{Pmode}.  The
6918 number of bytes to set is the second operand, in mode @var{m}.  The value to
6919 initialize the memory with is the third operand. Targets that only support the
6920 clearing of memory should reject any value that is not the constant 0.  See
6921 @samp{cpymem@var{m}} for a discussion of the choice of mode.
6923 The fourth operand is the known alignment of the destination, in the form
6924 of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the compiler knows that the
6925 destination is word-aligned, it may provide the value 4 for this
6926 operand.
6928 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
6929 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
6930 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
6931 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
6932 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
6933 Operand 7 is the minimal size of the block and operand 8 is the
6934 maximal size of the block (NULL if it cannot be represented as CONST_INT).
6935 Operand 9 is the probable maximal size (i.e.@: we cannot rely on it for
6936 correctness, but it can be used for choosing proper code sequence for a
6937 given size).
6939 The use for multiple @code{setmem@var{m}} is as for @code{cpymem@var{m}}.
6941 @cindex @code{cmpstrn@var{m}} instruction pattern
6942 @item @samp{cmpstrn@var{m}}
6943 String compare instruction, with five operands.  Operand 0 is the output;
6944 it has mode @var{m}.  The remaining four operands are like the operands
6945 of @samp{cpymem@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
6946 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
6947 string.  The instruction is not allowed to prefetch more than one byte
6948 at a time since either string may end in the first byte and reading past
6949 that may access an invalid page or segment and cause a fault.  The
6950 comparison terminates early if the fetched bytes are different or if
6951 they are equal to zero.  The effect of the instruction is to store a
6952 value in operand 0 whose sign indicates the result of the comparison.
6954 @cindex @code{cmpstr@var{m}} instruction pattern
6955 @item @samp{cmpstr@var{m}}
6956 String compare instruction, without known maximum length.  Operand 0 is the
6957 output; it has mode @var{m}.  The second and third operand are the blocks of
6958 memory to be compared; both are @code{mem:BLK} with an address in mode
6959 @code{Pmode}.
6961 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
6962 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
6963 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
6964 it may provide the value 4 for this operand.
6966 The two memory blocks specified are compared byte by byte in lexicographic
6967 order starting at the beginning of each string.  The instruction is not allowed
6968 to prefetch more than one byte at a time since either string may end in the
6969 first byte and reading past that may access an invalid page or segment and
6970 cause a fault.  The comparison will terminate when the fetched bytes
6971 are different or if they are equal to zero.  The effect of the
6972 instruction is to store a value in operand 0 whose sign indicates the
6973 result of the comparison.
6975 @cindex @code{cmpmem@var{m}} instruction pattern
6976 @item @samp{cmpmem@var{m}}
6977 Block compare instruction, with five operands like the operands
6978 of @samp{cmpstr@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
6979 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
6980 block.  Unlike @samp{cmpstr@var{m}} the instruction can prefetch
6981 any bytes in the two memory blocks.  Also unlike @samp{cmpstr@var{m}}
6982 the comparison will not stop if both bytes are zero.  The effect of
6983 the instruction is to store a value in operand 0 whose sign indicates
6984 the result of the comparison.
6986 @cindex @code{strlen@var{m}} instruction pattern
6987 @item @samp{strlen@var{m}}
6988 Compute the length of a string, with three operands.
6989 Operand 0 is the result (of mode @var{m}), operand 1 is
6990 a @code{mem} referring to the first character of the string,
6991 operand 2 is the character to search for (normally zero),
6992 and operand 3 is a constant describing the known alignment
6993 of the beginning of the string.
6995 @cindex @code{rawmemchr@var{m}} instruction pattern
6996 @item @samp{rawmemchr@var{m}}
6997 Scan memory referred to by operand 1 for the first occurrence of operand 2.
6998 Operand 1 is a @code{mem} and operand 2 a @code{const_int} of mode @var{m}.
6999 Operand 0 is the result, i.e., a pointer to the first occurrence of operand 2
7000 in the memory block given by operand 1.
7002 @cindex @code{float@var{m}@var{n}2} instruction pattern
7003 @item @samp{float@var{m}@var{n}2}
7004 Convert signed integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m}) to
7005 floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
7006 @var{n}).
7008 @cindex @code{floatuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
7009 @item @samp{floatuns@var{m}@var{n}2}
7010 Convert unsigned integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m})
7011 to floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
7012 @var{n}).
7014 @cindex @code{fix@var{m}@var{n}2} instruction pattern
7015 @item @samp{fix@var{m}@var{n}2}
7016 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
7017 point mode @var{n} as a signed number and store in operand 0 (which
7018 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when
7019 the value of operand 1 is an integer.
7021 If the machine description defines this pattern, it also needs to
7022 define the @code{ftrunc} pattern.
7024 @cindex @code{fixuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
7025 @item @samp{fixuns@var{m}@var{n}2}
7026 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
7027 point mode @var{n} as an unsigned number and store in operand 0 (which
7028 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when the
7029 value of operand 1 is an integer.
7031 @cindex @code{ftrunc@var{m}2} instruction pattern
7032 @item @samp{ftrunc@var{m}2}
7033 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to an
7034 integer value, still represented in floating point mode @var{m}, and
7035 store it in operand 0 (valid for floating point mode @var{m}).
7037 @cindex @code{fix_trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
7038 @item @samp{fix_trunc@var{m}@var{n}2}
7039 Like @samp{fix@var{m}@var{n}2} but works for any floating point value
7040 of mode @var{m} by converting the value to an integer.
7042 @cindex @code{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
7043 @item @samp{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2}
7044 Like @samp{fixuns@var{m}@var{n}2} but works for any floating point
7045 value of mode @var{m} by converting the value to an integer.
7047 @cindex @code{trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
7048 @item @samp{trunc@var{m}@var{n}2}
7049 Truncate operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
7050 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
7051 point or both floating point.
7053 @cindex @code{extend@var{m}@var{n}2} instruction pattern
7054 @item @samp{extend@var{m}@var{n}2}
7055 Sign-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
7056 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
7057 point or both floating point.
7059 @cindex @code{zero_extend@var{m}@var{n}2} instruction pattern
7060 @item @samp{zero_extend@var{m}@var{n}2}
7061 Zero-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
7062 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
7063 point.
7065 @cindex @code{fract@var{m}@var{n}2} instruction pattern
7066 @item @samp{fract@var{m}@var{n}2}
7067 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
7068 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
7069 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
7070 fixed-point to signed integer, floating-point to fixed-point,
7071 or fixed-point to floating-point.
7072 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
7074 @cindex @code{satfract@var{m}@var{n}2} instruction pattern
7075 @item @samp{satfract@var{m}@var{n}2}
7076 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
7077 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
7078 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
7079 or floating-point to fixed-point.
7080 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
7081 results to the maximum or the minimum.
7083 @cindex @code{fractuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
7084 @item @samp{fractuns@var{m}@var{n}2}
7085 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
7086 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
7087 could be unsigned integer to fixed-point, or
7088 fixed-point to unsigned integer.
7089 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
7091 @cindex @code{satfractuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
7092 @item @samp{satfractuns@var{m}@var{n}2}
7093 Convert unsigned integer operand 1 of mode @var{m} to fixed-point mode
7094 @var{n} and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
7095 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
7096 results to the maximum or the minimum.
7098 @cindex @code{extv@var{m}} instruction pattern
7099 @item @samp{extv@var{m}}
7100 Extract a bit-field from register operand 1, sign-extend it, and store
7101 it in operand 0.  Operand 2 specifies the width of the field in bits
7102 and operand 3 the starting bit, which counts from the most significant
7103 bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN} is true and from the least significant bit
7104 otherwise.
7106 Operands 0 and 1 both have mode @var{m}.  Operands 2 and 3 have a
7107 target-specific mode.
7109 @cindex @code{extvmisalign@var{m}} instruction pattern
7110 @item @samp{extvmisalign@var{m}}
7111 Extract a bit-field from memory operand 1, sign extend it, and store
7112 it in operand 0.  Operand 2 specifies the width in bits and operand 3
7113 the starting bit.  The starting bit is always somewhere in the first byte of
7114 operand 1; it counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
7115 is true and from the least significant bit otherwise.
7117 Operand 0 has mode @var{m} while operand 1 has @code{BLK} mode.
7118 Operands 2 and 3 have a target-specific mode.
7120 The instruction must not read beyond the last byte of the bit-field.
7122 @cindex @code{extzv@var{m}} instruction pattern
7123 @item @samp{extzv@var{m}}
7124 Like @samp{extv@var{m}} except that the bit-field value is zero-extended.
7126 @cindex @code{extzvmisalign@var{m}} instruction pattern
7127 @item @samp{extzvmisalign@var{m}}
7128 Like @samp{extvmisalign@var{m}} except that the bit-field value is
7129 zero-extended.
7131 @cindex @code{insv@var{m}} instruction pattern
7132 @item @samp{insv@var{m}}
7133 Insert operand 3 into a bit-field of register operand 0.  Operand 1
7134 specifies the width of the field in bits and operand 2 the starting bit,
7135 which counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
7136 is true and from the least significant bit otherwise.
7138 Operands 0 and 3 both have mode @var{m}.  Operands 1 and 2 have a
7139 target-specific mode.
7141 @cindex @code{insvmisalign@var{m}} instruction pattern
7142 @item @samp{insvmisalign@var{m}}
7143 Insert operand 3 into a bit-field of memory operand 0.  Operand 1
7144 specifies the width of the field in bits and operand 2 the starting bit.
7145 The starting bit is always somewhere in the first byte of operand 0;
7146 it counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
7147 is true and from the least significant bit otherwise.
7149 Operand 3 has mode @var{m} while operand 0 has @code{BLK} mode.
7150 Operands 1 and 2 have a target-specific mode.
7152 The instruction must not read or write beyond the last byte of the bit-field.
7154 @cindex @code{extv} instruction pattern
7155 @item @samp{extv}
7156 Extract a bit-field from operand 1 (a register or memory operand), where
7157 operand 2 specifies the width in bits and operand 3 the starting bit,
7158 and store it in operand 0.  Operand 0 must have mode @code{word_mode}.
7159 Operand 1 may have mode @code{byte_mode} or @code{word_mode}; often
7160 @code{word_mode} is allowed only for registers.  Operands 2 and 3 must
7161 be valid for @code{word_mode}.
7163 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
7164 for operands 2 and 3 and the constant is never zero for operand 2.
7166 The bit-field value is sign-extended to a full word integer
7167 before it is stored in operand 0.
7169 This pattern is deprecated; please use @samp{extv@var{m}} and
7170 @code{extvmisalign@var{m}} instead.
7172 @cindex @code{extzv} instruction pattern
7173 @item @samp{extzv}
7174 Like @samp{extv} except that the bit-field value is zero-extended.
7176 This pattern is deprecated; please use @samp{extzv@var{m}} and
7177 @code{extzvmisalign@var{m}} instead.
7179 @cindex @code{insv} instruction pattern
7180 @item @samp{insv}
7181 Store operand 3 (which must be valid for @code{word_mode}) into a
7182 bit-field in operand 0, where operand 1 specifies the width in bits and
7183 operand 2 the starting bit.  Operand 0 may have mode @code{byte_mode} or
7184 @code{word_mode}; often @code{word_mode} is allowed only for registers.
7185 Operands 1 and 2 must be valid for @code{word_mode}.
7187 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
7188 for operands 1 and 2 and the constant is never zero for operand 1.
7190 This pattern is deprecated; please use @samp{insv@var{m}} and
7191 @code{insvmisalign@var{m}} instead.
7193 @cindex @code{mov@var{mode}cc} instruction pattern
7194 @item @samp{mov@var{mode}cc}
7195 Conditionally move operand 2 or operand 3 into operand 0 according to the
7196 comparison in operand 1.  If the comparison is true, operand 2 is moved
7197 into operand 0, otherwise operand 3 is moved.
7199 The mode of the operands being compared need not be the same as the operands
7200 being moved.  Some machines, sparc64 for example, have instructions that
7201 conditionally move an integer value based on the floating point condition
7202 codes and vice versa.
7204 If the machine does not have conditional move instructions, do not
7205 define these patterns.
7207 @cindex @code{add@var{mode}cc} instruction pattern
7208 @item @samp{add@var{mode}cc}
7209 Similar to @samp{mov@var{mode}cc} but for conditional addition.  Conditionally
7210 move operand 2 or (operands 2 + operand 3) into operand 0 according to the
7211 comparison in operand 1.  If the comparison is false, operand 2 is moved into
7212 operand 0, otherwise (operand 2 + operand 3) is moved.
7214 @cindex @code{cond_neg@var{mode}} instruction pattern
7215 @cindex @code{cond_one_cmpl@var{mode}} instruction pattern
7216 @item @samp{cond_neg@var{mode}}
7217 @itemx @samp{cond_one_cmpl@var{mode}}
7218 When operand 1 is true, perform an operation on operands 2 and
7219 store the result in operand 0, otherwise store operand 3 in operand 0.
7220 The operation works elementwise if the operands are vectors.
7222 The scalar case is equivalent to:
7224 @smallexample
7225 op0 = op1 ? @var{op} op2 : op3;
7226 @end smallexample
7228 while the vector case is equivalent to:
7230 @smallexample
7231 for (i = 0; i < GET_MODE_NUNITS (@var{m}); i++)
7232   op0[i] = op1[i] ? @var{op} op2[i] : op3[i];
7233 @end smallexample
7235 where, for example, @var{op} is @code{~} for @samp{cond_one_cmpl@var{mode}}.
7237 When defined for floating-point modes, the contents of @samp{op2[i]}
7238 are not interpreted if @samp{op1[i]} is false, just like they would not
7239 be in a normal C @samp{?:} condition.
7241 Operands 0, 2, and 3 all have mode @var{m}.  Operand 1 is a scalar
7242 integer if @var{m} is scalar, otherwise it has the mode returned by
7243 @code{TARGET_VECTORIZE_GET_MASK_MODE}.
7245 @samp{cond_@var{op}@var{mode}} generally corresponds to a conditional
7246 form of @samp{@var{op}@var{mode}2}.
7248 @cindex @code{cond_add@var{mode}} instruction pattern
7249 @cindex @code{cond_sub@var{mode}} instruction pattern
7250 @cindex @code{cond_mul@var{mode}} instruction pattern
7251 @cindex @code{cond_div@var{mode}} instruction pattern
7252 @cindex @code{cond_udiv@var{mode}} instruction pattern
7253 @cindex @code{cond_mod@var{mode}} instruction pattern
7254 @cindex @code{cond_umod@var{mode}} instruction pattern
7255 @cindex @code{cond_and@var{mode}} instruction pattern
7256 @cindex @code{cond_ior@var{mode}} instruction pattern
7257 @cindex @code{cond_xor@var{mode}} instruction pattern
7258 @cindex @code{cond_smin@var{mode}} instruction pattern
7259 @cindex @code{cond_smax@var{mode}} instruction pattern
7260 @cindex @code{cond_umin@var{mode}} instruction pattern
7261 @cindex @code{cond_umax@var{mode}} instruction pattern
7262 @cindex @code{cond_fmin@var{mode}} instruction pattern
7263 @cindex @code{cond_fmax@var{mode}} instruction pattern
7264 @cindex @code{cond_ashl@var{mode}} instruction pattern
7265 @cindex @code{cond_ashr@var{mode}} instruction pattern
7266 @cindex @code{cond_lshr@var{mode}} instruction pattern
7267 @item @samp{cond_add@var{mode}}
7268 @itemx @samp{cond_sub@var{mode}}
7269 @itemx @samp{cond_mul@var{mode}}
7270 @itemx @samp{cond_div@var{mode}}
7271 @itemx @samp{cond_udiv@var{mode}}
7272 @itemx @samp{cond_mod@var{mode}}
7273 @itemx @samp{cond_umod@var{mode}}
7274 @itemx @samp{cond_and@var{mode}}
7275 @itemx @samp{cond_ior@var{mode}}
7276 @itemx @samp{cond_xor@var{mode}}
7277 @itemx @samp{cond_smin@var{mode}}
7278 @itemx @samp{cond_smax@var{mode}}
7279 @itemx @samp{cond_umin@var{mode}}
7280 @itemx @samp{cond_umax@var{mode}}
7281 @itemx @samp{cond_fmin@var{mode}}
7282 @itemx @samp{cond_fmax@var{mode}}
7283 @itemx @samp{cond_ashl@var{mode}}
7284 @itemx @samp{cond_ashr@var{mode}}
7285 @itemx @samp{cond_lshr@var{mode}}
7286 When operand 1 is true, perform an operation on operands 2 and 3 and
7287 store the result in operand 0, otherwise store operand 4 in operand 0.
7288 The operation works elementwise if the operands are vectors.
7290 The scalar case is equivalent to:
7292 @smallexample
7293 op0 = op1 ? op2 @var{op} op3 : op4;
7294 @end smallexample
7296 while the vector case is equivalent to:
7298 @smallexample
7299 for (i = 0; i < GET_MODE_NUNITS (@var{m}); i++)
7300   op0[i] = op1[i] ? op2[i] @var{op} op3[i] : op4[i];
7301 @end smallexample
7303 where, for example, @var{op} is @code{+} for @samp{cond_add@var{mode}}.
7305 When defined for floating-point modes, the contents of @samp{op3[i]}
7306 are not interpreted if @samp{op1[i]} is false, just like they would not
7307 be in a normal C @samp{?:} condition.
7309 Operands 0, 2, 3 and 4 all have mode @var{m}.  Operand 1 is a scalar
7310 integer if @var{m} is scalar, otherwise it has the mode returned by
7311 @code{TARGET_VECTORIZE_GET_MASK_MODE}.
7313 @samp{cond_@var{op}@var{mode}} generally corresponds to a conditional
7314 form of @samp{@var{op}@var{mode}3}.  As an exception, the vector forms
7315 of shifts correspond to patterns like @code{vashl@var{mode}3} rather
7316 than patterns like @code{ashl@var{mode}3}.
7318 @cindex @code{cond_fma@var{mode}} instruction pattern
7319 @cindex @code{cond_fms@var{mode}} instruction pattern
7320 @cindex @code{cond_fnma@var{mode}} instruction pattern
7321 @cindex @code{cond_fnms@var{mode}} instruction pattern
7322 @item @samp{cond_fma@var{mode}}
7323 @itemx @samp{cond_fms@var{mode}}
7324 @itemx @samp{cond_fnma@var{mode}}
7325 @itemx @samp{cond_fnms@var{mode}}
7326 Like @samp{cond_add@var{m}}, except that the conditional operation
7327 takes 3 operands rather than two.  For example, the vector form of
7328 @samp{cond_fma@var{mode}} is equivalent to:
7330 @smallexample
7331 for (i = 0; i < GET_MODE_NUNITS (@var{m}); i++)
7332   op0[i] = op1[i] ? fma (op2[i], op3[i], op4[i]) : op5[i];
7333 @end smallexample
7335 @cindex @code{cond_len_neg@var{mode}} instruction pattern
7336 @cindex @code{cond_len_one_cmpl@var{mode}} instruction pattern
7337 @item @samp{cond_len_neg@var{mode}}
7338 @itemx @samp{cond_len_one_cmpl@var{mode}}
7339 When operand 1 is true and element index < operand 4 + operand 5, perform an operation on operands 1 and
7340 store the result in operand 0, otherwise store operand 2 in operand 0.
7341 The operation only works for the operands are vectors.
7343 @smallexample
7344 for (i = 0; i < GET_MODE_NUNITS (@var{m}); i++)
7345   op0[i] = (i < ops[4] + ops[5] && op1[i]
7346             ? @var{op} op2[i]
7347             : op3[i]);
7348 @end smallexample
7350 where, for example, @var{op} is @code{~} for @samp{cond_len_one_cmpl@var{mode}}.
7352 When defined for floating-point modes, the contents of @samp{op2[i]}
7353 are not interpreted if @samp{op1[i]} is false, just like they would not
7354 be in a normal C @samp{?:} condition.
7356 Operands 0, 2, and 3 all have mode @var{m}.  Operand 1 is a scalar
7357 integer if @var{m} is scalar, otherwise it has the mode returned by
7358 @code{TARGET_VECTORIZE_GET_MASK_MODE}.  Operand 4 has whichever
7359 integer mode the target prefers.
7361 @samp{cond_len_@var{op}@var{mode}} generally corresponds to a conditional
7362 form of @samp{@var{op}@var{mode}2}.
7365 @cindex @code{cond_len_add@var{mode}} instruction pattern
7366 @cindex @code{cond_len_sub@var{mode}} instruction pattern
7367 @cindex @code{cond_len_mul@var{mode}} instruction pattern
7368 @cindex @code{cond_len_div@var{mode}} instruction pattern
7369 @cindex @code{cond_len_udiv@var{mode}} instruction pattern
7370 @cindex @code{cond_len_mod@var{mode}} instruction pattern
7371 @cindex @code{cond_len_umod@var{mode}} instruction pattern
7372 @cindex @code{cond_len_and@var{mode}} instruction pattern
7373 @cindex @code{cond_len_ior@var{mode}} instruction pattern
7374 @cindex @code{cond_len_xor@var{mode}} instruction pattern
7375 @cindex @code{cond_len_smin@var{mode}} instruction pattern
7376 @cindex @code{cond_len_smax@var{mode}} instruction pattern
7377 @cindex @code{cond_len_umin@var{mode}} instruction pattern
7378 @cindex @code{cond_len_umax@var{mode}} instruction pattern
7379 @cindex @code{cond_len_fmin@var{mode}} instruction pattern
7380 @cindex @code{cond_len_fmax@var{mode}} instruction pattern
7381 @cindex @code{cond_len_ashl@var{mode}} instruction pattern
7382 @cindex @code{cond_len_ashr@var{mode}} instruction pattern
7383 @cindex @code{cond_len_lshr@var{mode}} instruction pattern
7384 @item @samp{cond_len_add@var{mode}}
7385 @itemx @samp{cond_len_sub@var{mode}}
7386 @itemx @samp{cond_len_mul@var{mode}}
7387 @itemx @samp{cond_len_div@var{mode}}
7388 @itemx @samp{cond_len_udiv@var{mode}}
7389 @itemx @samp{cond_len_mod@var{mode}}
7390 @itemx @samp{cond_len_umod@var{mode}}
7391 @itemx @samp{cond_len_and@var{mode}}
7392 @itemx @samp{cond_len_ior@var{mode}}
7393 @itemx @samp{cond_len_xor@var{mode}}
7394 @itemx @samp{cond_len_smin@var{mode}}
7395 @itemx @samp{cond_len_smax@var{mode}}
7396 @itemx @samp{cond_len_umin@var{mode}}
7397 @itemx @samp{cond_len_umax@var{mode}}
7398 @itemx @samp{cond_len_fmin@var{mode}}
7399 @itemx @samp{cond_len_fmax@var{mode}}
7400 @itemx @samp{cond_len_ashl@var{mode}}
7401 @itemx @samp{cond_len_ashr@var{mode}}
7402 @itemx @samp{cond_len_lshr@var{mode}}
7403 When operand 1 is true and element index < operand 5 + operand 6, perform an operation on operands 2 and 3 and
7404 store the result in operand 0, otherwise store operand 4 in operand 0.
7405 The operation only works for the operands are vectors.
7407 @smallexample
7408 for (i = 0; i < GET_MODE_NUNITS (@var{m}); i++)
7409   op0[i] = (i < ops[5] + ops[6] && op1[i]
7410             ? op2[i] @var{op} op3[i]
7411             : op4[i]);
7412 @end smallexample
7414 where, for example, @var{op} is @code{+} for @samp{cond_len_add@var{mode}}.
7416 When defined for floating-point modes, the contents of @samp{op3[i]}
7417 are not interpreted if @samp{op1[i]} is false, just like they would not
7418 be in a normal C @samp{?:} condition.
7420 Operands 0, 2, 3 and 4 all have mode @var{m}.  Operand 1 is a scalar
7421 integer if @var{m} is scalar, otherwise it has the mode returned by
7422 @code{TARGET_VECTORIZE_GET_MASK_MODE}.  Operand 5 has whichever
7423 integer mode the target prefers.
7425 @samp{cond_@var{op}@var{mode}} generally corresponds to a conditional
7426 form of @samp{@var{op}@var{mode}3}.  As an exception, the vector forms
7427 of shifts correspond to patterns like @code{vashl@var{mode}3} rather
7428 than patterns like @code{ashl@var{mode}3}.
7430 @cindex @code{cond_len_fma@var{mode}} instruction pattern
7431 @cindex @code{cond_len_fms@var{mode}} instruction pattern
7432 @cindex @code{cond_len_fnma@var{mode}} instruction pattern
7433 @cindex @code{cond_len_fnms@var{mode}} instruction pattern
7434 @item @samp{cond_len_fma@var{mode}}
7435 @itemx @samp{cond_len_fms@var{mode}}
7436 @itemx @samp{cond_len_fnma@var{mode}}
7437 @itemx @samp{cond_len_fnms@var{mode}}
7438 Like @samp{cond_len_add@var{m}}, except that the conditional operation
7439 takes 3 operands rather than two.  For example, the vector form of
7440 @samp{cond_len_fma@var{mode}} is equivalent to:
7442 @smallexample
7443 for (i = 0; i < GET_MODE_NUNITS (@var{m}); i++)
7444   op0[i] = (i < ops[6] + ops[7] && op1[i]
7445             ? fma (op2[i], op3[i], op4[i])
7446             : op5[i]);
7447 @end smallexample
7449 @cindex @code{neg@var{mode}cc} instruction pattern
7450 @item @samp{neg@var{mode}cc}
7451 Similar to @samp{mov@var{mode}cc} but for conditional negation.  Conditionally
7452 move the negation of operand 2 or the unchanged operand 3 into operand 0
7453 according to the comparison in operand 1.  If the comparison is true, the negation
7454 of operand 2 is moved into operand 0, otherwise operand 3 is moved.
7456 @cindex @code{not@var{mode}cc} instruction pattern
7457 @item @samp{not@var{mode}cc}
7458 Similar to @samp{neg@var{mode}cc} but for conditional complement.
7459 Conditionally move the bitwise complement of operand 2 or the unchanged
7460 operand 3 into operand 0 according to the comparison in operand 1.
7461 If the comparison is true, the complement of operand 2 is moved into
7462 operand 0, otherwise operand 3 is moved.
7464 @cindex @code{cstore@var{mode}4} instruction pattern
7465 @item @samp{cstore@var{mode}4}
7466 Store zero or nonzero in operand 0 according to whether a comparison
7467 is true.  Operand 1 is a comparison operator.  Operand 2 and operand 3
7468 are the first and second operand of the comparison, respectively.
7469 You specify the mode that operand 0 must have when you write the
7470 @code{match_operand} expression.  The compiler automatically sees which
7471 mode you have used and supplies an operand of that mode.
7473 The value stored for a true condition must have 1 as its low bit, or
7474 else must be negative.  Otherwise the instruction is not suitable and
7475 you should omit it from the machine description.  You describe to the
7476 compiler exactly which value is stored by defining the macro
7477 @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}).  If a description cannot be
7478 found that can be used for all the possible comparison operators, you
7479 should pick one and use a @code{define_expand} to map all results
7480 onto the one you chose.
7482 These operations may @code{FAIL}, but should do so only in relatively
7483 uncommon cases; if they would @code{FAIL} for common cases involving
7484 integer comparisons, it is best to restrict the predicates to not
7485 allow these operands.  Likewise if a given comparison operator will
7486 always fail, independent of the operands (for floating-point modes, the
7487 @code{ordered_comparison_operator} predicate is often useful in this case).
7489 If this pattern is omitted, the compiler will generate a conditional
7490 branch---for example, it may copy a constant one to the target and branching
7491 around an assignment of zero to the target---or a libcall.  If the predicate
7492 for operand 1 only rejects some operators, it will also try reordering the
7493 operands and/or inverting the result value (e.g.@: by an exclusive OR).
7494 These possibilities could be cheaper or equivalent to the instructions
7495 used for the @samp{cstore@var{mode}4} pattern followed by those required
7496 to convert a positive result from @code{STORE_FLAG_VALUE} to 1; in this
7497 case, you can and should make operand 1's predicate reject some operators
7498 in the @samp{cstore@var{mode}4} pattern, or remove the pattern altogether
7499 from the machine description.
7501 @cindex @code{tbranch_@var{op}@var{mode}3} instruction pattern
7502 @item @samp{tbranch_@var{op}@var{mode}3}
7503 Conditional branch instruction combined with a bit test-and-compare
7504 instruction. Operand 0 is the operand of the comparison.  Operand 1 is the bit
7505 position of Operand 1 to test.  Operand 3 is the @code{code_label} to jump to.
7506 @var{op} is one of @var{eq} or @var{ne}.
7508 @cindex @code{cbranch@var{mode}4} instruction pattern
7509 @item @samp{cbranch@var{mode}4}
7510 Conditional branch instruction combined with a compare instruction.
7511 Operand 0 is a comparison operator.  Operand 1 and operand 2 are the
7512 first and second operands of the comparison, respectively.  Operand 3
7513 is the @code{code_label} to jump to.
7515 @cindex @code{jump} instruction pattern
7516 @item @samp{jump}
7517 A jump inside a function; an unconditional branch.  Operand 0 is the
7518 @code{code_label} to jump to.  This pattern name is mandatory on all
7519 machines.
7521 @cindex @code{call} instruction pattern
7522 @item @samp{call}
7523 Subroutine call instruction returning no value.  Operand 0 is the
7524 function to call; operand 1 is the number of bytes of arguments pushed
7525 as a @code{const_int}.  Operand 2 is the result of calling the target
7526 hook @code{TARGET_FUNCTION_ARG} with the second argument @code{arg}
7527 yielding true for @code{arg.end_marker_p ()}, in a call after all
7528 parameters have been passed to that hook.  By default this is the first
7529 register beyond those used for arguments in the call, or @code{NULL} if
7530 all the argument-registers are used in the call.
7532 On most machines, operand 2 is not actually stored into the RTL
7533 pattern.  It is supplied for the sake of some RISC machines which need
7534 to put this information into the assembler code; they can put it in
7535 the RTL instead of operand 1.
7537 Operand 0 should be a @code{mem} RTX whose address is the address of the
7538 function.  Note, however, that this address can be a @code{symbol_ref}
7539 expression even if it would not be a legitimate memory address on the
7540 target machine.  If it is also not a valid argument for a call
7541 instruction, the pattern for this operation should be a
7542 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) that places the
7543 address into a register and uses that register in the call instruction.
7545 @cindex @code{call_value} instruction pattern
7546 @item @samp{call_value}
7547 Subroutine call instruction returning a value.  Operand 0 is the hard
7548 register in which the value is returned.  There are three more
7549 operands, the same as the three operands of the @samp{call}
7550 instruction (but with numbers increased by one).
7552 Subroutines that return @code{BLKmode} objects use the @samp{call}
7553 insn.
7555 @cindex @code{call_pop} instruction pattern
7556 @cindex @code{call_value_pop} instruction pattern
7557 @item @samp{call_pop}, @samp{call_value_pop}
7558 Similar to @samp{call} and @samp{call_value}, except used if defined and
7559 if @code{RETURN_POPS_ARGS} is nonzero.  They should emit a @code{parallel}
7560 that contains both the function call and a @code{set} to indicate the
7561 adjustment made to the frame pointer.
7563 For machines where @code{RETURN_POPS_ARGS} can be nonzero, the use of these
7564 patterns increases the number of functions for which the frame pointer
7565 can be eliminated, if desired.
7567 @cindex @code{untyped_call} instruction pattern
7568 @item @samp{untyped_call}
7569 Subroutine call instruction returning a value of any type.  Operand 0 is
7570 the function to call; operand 1 is a memory location where the result of
7571 calling the function is to be stored; operand 2 is a @code{parallel}
7572 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
7573 the saving of a function return value into the result block.
7575 This instruction pattern should be defined to support
7576 @code{__builtin_apply} on machines where special instructions are needed
7577 to call a subroutine with arbitrary arguments or to save the value
7578 returned.  This instruction pattern is required on machines that have
7579 multiple registers that can hold a return value
7580 (i.e.@: @code{FUNCTION_VALUE_REGNO_P} is true for more than one register).
7582 @cindex @code{return} instruction pattern
7583 @item @samp{return}
7584 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
7585 defined only if a single instruction can do all the work of returning
7586 from a function.
7588 Like the @samp{mov@var{m}} patterns, this pattern is also used after the
7589 RTL generation phase.  In this case it is to support machines where
7590 multiple instructions are usually needed to return from a function, but
7591 some class of functions only requires one instruction to implement a
7592 return.  Normally, the applicable functions are those which do not need
7593 to save any registers or allocate stack space.
7595 It is valid for this pattern to expand to an instruction using
7596 @code{simple_return} if no epilogue is required.
7598 @cindex @code{simple_return} instruction pattern
7599 @item @samp{simple_return}
7600 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
7601 defined only if a single instruction can do all the work of returning
7602 from a function on a path where no epilogue is required.  This pattern
7603 is very similar to the @code{return} instruction pattern, but it is emitted
7604 only by the shrink-wrapping optimization on paths where the function
7605 prologue has not been executed, and a function return should occur without
7606 any of the effects of the epilogue.  Additional uses may be introduced on
7607 paths where both the prologue and the epilogue have executed.
7609 @findex reload_completed
7610 @findex leaf_function_p
7611 For such machines, the condition specified in this pattern should only
7612 be true when @code{reload_completed} is nonzero and the function's
7613 epilogue would only be a single instruction.  For machines with register
7614 windows, the routine @code{leaf_function_p} may be used to determine if
7615 a register window push is required.
7617 Machines that have conditional return instructions should define patterns
7618 such as
7620 @smallexample
7621 (define_insn ""
7622   [(set (pc)
7623         (if_then_else (match_operator
7624                          0 "comparison_operator"
7625                          [(reg:CC CC_REG) (const_int 0)])
7626                       (return)
7627                       (pc)))]
7628   "@var{condition}"
7629   "@dots{}")
7630 @end smallexample
7632 where @var{condition} would normally be the same condition specified on the
7633 named @samp{return} pattern.
7635 @cindex @code{untyped_return} instruction pattern
7636 @item @samp{untyped_return}
7637 Untyped subroutine return instruction.  This instruction pattern should
7638 be defined to support @code{__builtin_return} on machines where special
7639 instructions are needed to return a value of any type.
7641 Operand 0 is a memory location where the result of calling a function
7642 with @code{__builtin_apply} is stored; operand 1 is a @code{parallel}
7643 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
7644 the restoring of a function return value from the result block.
7646 @cindex @code{nop} instruction pattern
7647 @item @samp{nop}
7648 No-op instruction.  This instruction pattern name should always be defined
7649 to output a no-op in assembler code.  @code{(const_int 0)} will do as an
7650 RTL pattern.
7652 @cindex @code{indirect_jump} instruction pattern
7653 @item @samp{indirect_jump}
7654 An instruction to jump to an address which is operand zero.
7655 This pattern name is mandatory on all machines.
7657 @cindex @code{casesi} instruction pattern
7658 @item @samp{casesi}
7659 Instruction to jump through a dispatch table, including bounds checking.
7660 This instruction takes five operands:
7662 @enumerate
7663 @item
7664 The index to dispatch on, which has mode @code{SImode}.
7666 @item
7667 The lower bound for indices in the table, an integer constant.
7669 @item
7670 The total range of indices in the table---the largest index
7671 minus the smallest one (both inclusive).
7673 @item
7674 A label that precedes the table itself.
7676 @item
7677 A label to jump to if the index has a value outside the bounds.
7678 @end enumerate
7680 The table is an @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} inside of a
7681 @code{jump_table_data}.  The number of elements in the table is one plus the
7682 difference between the upper bound and the lower bound.
7684 @cindex @code{tablejump} instruction pattern
7685 @item @samp{tablejump}
7686 Instruction to jump to a variable address.  This is a low-level
7687 capability which can be used to implement a dispatch table when there
7688 is no @samp{casesi} pattern.
7690 This pattern requires two operands: the address or offset, and a label
7691 which should immediately precede the jump table.  If the macro
7692 @code{CASE_VECTOR_PC_RELATIVE} evaluates to a nonzero value then the first
7693 operand is an offset which counts from the address of the table; otherwise,
7694 it is an absolute address to jump to.  In either case, the first operand has
7695 mode @code{Pmode}.
7697 The @samp{tablejump} insn is always the last insn before the jump
7698 table it uses.  Its assembler code normally has no need to use the
7699 second operand, but you should incorporate it in the RTL pattern so
7700 that the jump optimizer will not delete the table as unreachable code.
7703 @cindex @code{doloop_end} instruction pattern
7704 @item @samp{doloop_end}
7705 Conditional branch instruction that decrements a register and
7706 jumps if the register is nonzero.  Operand 0 is the register to
7707 decrement and test; operand 1 is the label to jump to if the
7708 register is nonzero.
7709 @xref{Looping Patterns}.
7711 This optional instruction pattern should be defined for machines with
7712 low-overhead looping instructions as the loop optimizer will try to
7713 modify suitable loops to utilize it.  The target hook
7714 @code{TARGET_CAN_USE_DOLOOP_P} controls the conditions under which
7715 low-overhead loops can be used.
7717 @cindex @code{doloop_begin} instruction pattern
7718 @item @samp{doloop_begin}
7719 Companion instruction to @code{doloop_end} required for machines that
7720 need to perform some initialization, such as loading a special counter
7721 register.  Operand 1 is the associated @code{doloop_end} pattern and
7722 operand 0 is the register that it decrements.
7724 If initialization insns do not always need to be emitted, use a
7725 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) and make it fail.
7727 @cindex @code{canonicalize_funcptr_for_compare} instruction pattern
7728 @item @samp{canonicalize_funcptr_for_compare}
7729 Canonicalize the function pointer in operand 1 and store the result
7730 into operand 0.
7732 Operand 0 is always a @code{reg} and has mode @code{Pmode}; operand 1
7733 may be a @code{reg}, @code{mem}, @code{symbol_ref}, @code{const_int}, etc
7734 and also has mode @code{Pmode}.
7736 Canonicalization of a function pointer usually involves computing
7737 the address of the function which would be called if the function
7738 pointer were used in an indirect call.
7740 Only define this pattern if function pointers on the target machine
7741 can have different values but still call the same function when
7742 used in an indirect call.
7744 @cindex @code{save_stack_block} instruction pattern
7745 @cindex @code{save_stack_function} instruction pattern
7746 @cindex @code{save_stack_nonlocal} instruction pattern
7747 @cindex @code{restore_stack_block} instruction pattern
7748 @cindex @code{restore_stack_function} instruction pattern
7749 @cindex @code{restore_stack_nonlocal} instruction pattern
7750 @item @samp{save_stack_block}
7751 @itemx @samp{save_stack_function}
7752 @itemx @samp{save_stack_nonlocal}
7753 @itemx @samp{restore_stack_block}
7754 @itemx @samp{restore_stack_function}
7755 @itemx @samp{restore_stack_nonlocal}
7756 Most machines save and restore the stack pointer by copying it to or
7757 from an object of mode @code{Pmode}.  Do not define these patterns on
7758 such machines.
7760 Some machines require special handling for stack pointer saves and
7761 restores.  On those machines, define the patterns corresponding to the
7762 non-standard cases by using a @code{define_expand} (@pxref{Expander
7763 Definitions}) that produces the required insns.  The three types of
7764 saves and restores are:
7766 @enumerate
7767 @item
7768 @samp{save_stack_block} saves the stack pointer at the start of a block
7769 that allocates a variable-sized object, and @samp{restore_stack_block}
7770 restores the stack pointer when the block is exited.
7772 @item
7773 @samp{save_stack_function} and @samp{restore_stack_function} do a
7774 similar job for the outermost block of a function and are used when the
7775 function allocates variable-sized objects or calls @code{alloca}.  Only
7776 the epilogue uses the restored stack pointer, allowing a simpler save or
7777 restore sequence on some machines.
7779 @item
7780 @samp{save_stack_nonlocal} is used in functions that contain labels
7781 branched to by nested functions.  It saves the stack pointer in such a
7782 way that the inner function can use @samp{restore_stack_nonlocal} to
7783 restore the stack pointer.  The compiler generates code to restore the
7784 frame and argument pointer registers, but some machines require saving
7785 and restoring additional data such as register window information or
7786 stack backchains.  Place insns in these patterns to save and restore any
7787 such required data.
7788 @end enumerate
7790 When saving the stack pointer, operand 0 is the save area and operand 1
7791 is the stack pointer.  The mode used to allocate the save area defaults
7792 to @code{Pmode} but you can override that choice by defining the
7793 @code{STACK_SAVEAREA_MODE} macro (@pxref{Storage Layout}).  You must
7794 specify an integral mode, or @code{VOIDmode} if no save area is needed
7795 for a particular type of save (either because no save is needed or
7796 because a machine-specific save area can be used).  Operand 0 is the
7797 stack pointer and operand 1 is the save area for restore operations.  If
7798 @samp{save_stack_block} is defined, operand 0 must not be
7799 @code{VOIDmode} since these saves can be arbitrarily nested.
7801 A save area is a @code{mem} that is at a constant offset from
7802 @code{virtual_stack_vars_rtx} when the stack pointer is saved for use by
7803 nonlocal gotos and a @code{reg} in the other two cases.
7805 @cindex @code{allocate_stack} instruction pattern
7806 @item @samp{allocate_stack}
7807 Subtract (or add if @code{STACK_GROWS_DOWNWARD} is undefined) operand 1 from
7808 the stack pointer to create space for dynamically allocated data.
7810 Store the resultant pointer to this space into operand 0.  If you
7811 are allocating space from the main stack, do this by emitting a
7812 move insn to copy @code{virtual_stack_dynamic_rtx} to operand 0.
7813 If you are allocating the space elsewhere, generate code to copy the
7814 location of the space to operand 0.  In the latter case, you must
7815 ensure this space gets freed when the corresponding space on the main
7816 stack is free.
7818 Do not define this pattern if all that must be done is the subtraction.
7819 Some machines require other operations such as stack probes or
7820 maintaining the back chain.  Define this pattern to emit those
7821 operations in addition to updating the stack pointer.
7823 @cindex @code{check_stack} instruction pattern
7824 @item @samp{check_stack}
7825 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) cannot be done on your system by
7826 probing the stack, define this pattern to perform the needed check and signal
7827 an error if the stack has overflowed.  The single operand is the address in
7828 the stack farthest from the current stack pointer that you need to validate.
7829 Normally, on platforms where this pattern is needed, you would obtain the
7830 stack limit from a global or thread-specific variable or register.
7832 @cindex @code{probe_stack_address} instruction pattern
7833 @item @samp{probe_stack_address}
7834 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) can be done on your system by
7835 probing the stack but without the need to actually access it, define this
7836 pattern and signal an error if the stack has overflowed.  The single operand
7837 is the memory address in the stack that needs to be probed.
7839 @cindex @code{probe_stack} instruction pattern
7840 @item @samp{probe_stack}
7841 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) can be done on your system by
7842 probing the stack but doing it with a ``store zero'' instruction is not valid
7843 or optimal, define this pattern to do the probing differently and signal an
7844 error if the stack has overflowed.  The single operand is the memory reference
7845 in the stack that needs to be probed.
7847 @cindex @code{nonlocal_goto} instruction pattern
7848 @item @samp{nonlocal_goto}
7849 Emit code to generate a non-local goto, e.g., a jump from one function
7850 to a label in an outer function.  This pattern has four arguments,
7851 each representing a value to be used in the jump.  The first
7852 argument is to be loaded into the frame pointer, the second is
7853 the address to branch to (code to dispatch to the actual label),
7854 the third is the address of a location where the stack is saved,
7855 and the last is the address of the label, to be placed in the
7856 location for the incoming static chain.
7858 On most machines you need not define this pattern, since GCC will
7859 already generate the correct code, which is to load the frame pointer
7860 and static chain, restore the stack (using the
7861 @samp{restore_stack_nonlocal} pattern, if defined), and jump indirectly
7862 to the dispatcher.  You need only define this pattern if this code will
7863 not work on your machine.
7865 @cindex @code{nonlocal_goto_receiver} instruction pattern
7866 @item @samp{nonlocal_goto_receiver}
7867 This pattern, if defined, contains code needed at the target of a
7868 nonlocal goto after the code already generated by GCC@.  You will not
7869 normally need to define this pattern.  A typical reason why you might
7870 need this pattern is if some value, such as a pointer to a global table,
7871 must be restored when the frame pointer is restored.  Note that a nonlocal
7872 goto only occurs within a unit-of-translation, so a global table pointer
7873 that is shared by all functions of a given module need not be restored.
7874 There are no arguments.
7876 @cindex @code{exception_receiver} instruction pattern
7877 @item @samp{exception_receiver}
7878 This pattern, if defined, contains code needed at the site of an
7879 exception handler that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
7880 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
7881 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
7882 table, must be restored after control flow is branched to the handler of
7883 an exception.  There are no arguments.
7885 @cindex @code{builtin_setjmp_setup} instruction pattern
7886 @item @samp{builtin_setjmp_setup}
7887 This pattern, if defined, contains additional code needed to initialize
7888 the @code{jmp_buf}.  You will not normally need to define this pattern.
7889 A typical reason why you might need this pattern is if some value, such
7890 as a pointer to a global table, must be restored.  Though it is
7891 preferred that the pointer value be recalculated if possible (given the
7892 address of a label for instance).  The single argument is a pointer to
7893 the @code{jmp_buf}.  Note that the buffer is five words long and that
7894 the first three are normally used by the generic mechanism.
7896 @cindex @code{builtin_setjmp_receiver} instruction pattern
7897 @item @samp{builtin_setjmp_receiver}
7898 This pattern, if defined, contains code needed at the site of a
7899 built-in setjmp that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
7900 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
7901 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
7902 table, must be restored.  It takes one argument, which is the label
7903 to which builtin_longjmp transferred control; this pattern may be emitted
7904 at a small offset from that label.
7906 @cindex @code{builtin_longjmp} instruction pattern
7907 @item @samp{builtin_longjmp}
7908 This pattern, if defined, performs the entire action of the longjmp.
7909 You will not normally need to define this pattern unless you also define
7910 @code{builtin_setjmp_setup}.  The single argument is a pointer to the
7911 @code{jmp_buf}.
7913 @cindex @code{eh_return} instruction pattern
7914 @item @samp{eh_return}
7915 This pattern, if defined, affects the way @code{__builtin_eh_return},
7916 and thence the call frame exception handling library routines, are
7917 built.  It is intended to handle non-trivial actions needed along
7918 the abnormal return path.
7920 The address of the exception handler to which the function should return
7921 is passed as operand to this pattern.  It will normally need to copied by
7922 the pattern to some special register or memory location.
7923 If the pattern needs to determine the location of the target call
7924 frame in order to do so, it may use @code{EH_RETURN_STACKADJ_RTX},
7925 if defined; it will have already been assigned.
7927 If this pattern is not defined, the default action will be to simply
7928 copy the return address to @code{EH_RETURN_HANDLER_RTX}.  Either
7929 that macro or this pattern needs to be defined if call frame exception
7930 handling is to be used.
7932 @cindex @code{prologue} instruction pattern
7933 @anchor{prologue instruction pattern}
7934 @item @samp{prologue}
7935 This pattern, if defined, emits RTL for entry to a function.  The function
7936 entry is responsible for setting up the stack frame, initializing the frame
7937 pointer register, saving callee saved registers, etc.
7939 Using a prologue pattern is generally preferred over defining
7940 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_PROLOGUE} to emit assembly code for the prologue.
7942 The @code{prologue} pattern is particularly useful for targets which perform
7943 instruction scheduling.
7945 @cindex @code{window_save} instruction pattern
7946 @anchor{window_save instruction pattern}
7947 @item @samp{window_save}
7948 This pattern, if defined, emits RTL for a register window save.  It should
7949 be defined if the target machine has register windows but the window events
7950 are decoupled from calls to subroutines.  The canonical example is the SPARC
7951 architecture.
7953 @cindex @code{epilogue} instruction pattern
7954 @anchor{epilogue instruction pattern}
7955 @item @samp{epilogue}
7956 This pattern emits RTL for exit from a function.  The function
7957 exit is responsible for deallocating the stack frame, restoring callee saved
7958 registers and emitting the return instruction.
7960 Using an epilogue pattern is generally preferred over defining
7961 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_EPILOGUE} to emit assembly code for the epilogue.
7963 The @code{epilogue} pattern is particularly useful for targets which perform
7964 instruction scheduling or which have delay slots for their return instruction.
7966 @cindex @code{sibcall_epilogue} instruction pattern
7967 @item @samp{sibcall_epilogue}
7968 This pattern, if defined, emits RTL for exit from a function without the final
7969 branch back to the calling function.  This pattern will be emitted before any
7970 sibling call (aka tail call) sites.
7972 The @code{sibcall_epilogue} pattern must not clobber any arguments used for
7973 parameter passing or any stack slots for arguments passed to the current
7974 function.
7976 @cindex @code{trap} instruction pattern
7977 @item @samp{trap}
7978 This pattern, if defined, signals an error, typically by causing some
7979 kind of signal to be raised.
7981 @cindex @code{ctrap@var{MM}4} instruction pattern
7982 @item @samp{ctrap@var{MM}4}
7983 Conditional trap instruction.  Operand 0 is a piece of RTL which
7984 performs a comparison, and operands 1 and 2 are the arms of the
7985 comparison.  Operand 3 is the trap code, an integer.
7987 A typical @code{ctrap} pattern looks like
7989 @smallexample
7990 (define_insn "ctrapsi4"
7991   [(trap_if (match_operator 0 "trap_operator"
7992              [(match_operand 1 "register_operand")
7993               (match_operand 2 "immediate_operand")])
7994             (match_operand 3 "const_int_operand" "i"))]
7995   ""
7996   "@dots{}")
7997 @end smallexample
7999 @cindex @code{prefetch} instruction pattern
8000 @item @samp{prefetch}
8001 This pattern, if defined, emits code for a non-faulting data prefetch
8002 instruction.  Operand 0 is the address of the memory to prefetch.  Operand 1
8003 is a constant 1 if the prefetch is preparing for a write to the memory
8004 address, or a constant 0 otherwise.  Operand 2 is the expected degree of
8005 temporal locality of the data and is a value between 0 and 3, inclusive; 0
8006 means that the data has no temporal locality, so it need not be left in the
8007 cache after the access; 3 means that the data has a high degree of temporal
8008 locality and should be left in all levels of cache possible;  1 and 2 mean,
8009 respectively, a low or moderate degree of temporal locality.
8011 Targets that do not support write prefetches or locality hints can ignore
8012 the values of operands 1 and 2.
8014 @cindex @code{blockage} instruction pattern
8015 @item @samp{blockage}
8016 This pattern defines a pseudo insn that prevents the instruction
8017 scheduler and other passes from moving instructions and using register
8018 equivalences across the boundary defined by the blockage insn.
8019 This needs to be an UNSPEC_VOLATILE pattern or a volatile ASM.
8021 @cindex @code{memory_blockage} instruction pattern
8022 @item @samp{memory_blockage}
8023 This pattern, if defined, represents a compiler memory barrier, and will be
8024 placed at points across which RTL passes may not propagate memory accesses.
8025 This instruction needs to read and write volatile BLKmode memory.  It does
8026 not need to generate any machine instruction.  If this pattern is not defined,
8027 the compiler falls back to emitting an instruction corresponding
8028 to @code{asm volatile ("" ::: "memory")}.
8030 @cindex @code{memory_barrier} instruction pattern
8031 @item @samp{memory_barrier}
8032 If the target memory model is not fully synchronous, then this pattern
8033 should be defined to an instruction that orders both loads and stores
8034 before the instruction with respect to loads and stores after the instruction.
8035 This pattern has no operands.
8037 @cindex @code{speculation_barrier} instruction pattern
8038 @item @samp{speculation_barrier}
8039 If the target can support speculative execution, then this pattern should
8040 be defined to an instruction that will block subsequent execution until
8041 any prior speculation conditions has been resolved.  The pattern must also
8042 ensure that the compiler cannot move memory operations past the barrier,
8043 so it needs to be an UNSPEC_VOLATILE pattern.  The pattern has no
8044 operands.
8046 If this pattern is not defined then the default expansion of
8047 @code{__builtin_speculation_safe_value} will emit a warning.  You can
8048 suppress this warning by defining this pattern with a final condition
8049 of @code{0} (zero), which tells the compiler that a speculation
8050 barrier is not needed for this target.
8052 @cindex @code{sync_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
8053 @item @samp{sync_compare_and_swap@var{mode}}
8054 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
8055 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
8056 performed.  Operand 2 is the ``old'' value to be compared against the
8057 current contents of the memory location.  Operand 3 is the ``new'' value
8058 to store in the memory if the compare succeeds.  Operand 0 is the result
8059 of the operation; it should contain the contents of the memory
8060 before the operation.  If the compare succeeds, this should obviously be
8061 a copy of operand 2.
8063 This pattern must show that both operand 0 and operand 1 are modified.
8065 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
8066 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
8067 operation and all memory operations after the atomic operation occur
8068 after the atomic operation.
8070 For targets where the success or failure of the compare-and-swap
8071 operation is available via the status flags, it is possible to
8072 avoid a separate compare operation and issue the subsequent
8073 branch or store-flag operation immediately after the compare-and-swap.
8074 To this end, GCC will look for a @code{MODE_CC} set in the
8075 output of @code{sync_compare_and_swap@var{mode}}; if the machine
8076 description includes such a set, the target should also define special
8077 @code{cbranchcc4} and/or @code{cstorecc4} instructions.  GCC will then
8078 be able to take the destination of the @code{MODE_CC} set and pass it
8079 to the @code{cbranchcc4} or @code{cstorecc4} pattern as the first
8080 operand of the comparison (the second will be @code{(const_int 0)}).
8082 For targets where the operating system may provide support for this
8083 operation via library calls, the @code{sync_compare_and_swap_optab}
8084 may be initialized to a function with the same interface as the
8085 @code{__sync_val_compare_and_swap_@var{n}} built-in.  If the entire
8086 set of @var{__sync} builtins are supported via library calls, the
8087 target can initialize all of the optabs at once with
8088 @code{init_sync_libfuncs}.
8089 For the purposes of C++11 @code{std::atomic::is_lock_free}, it is
8090 assumed that these library calls do @emph{not} use any kind of
8091 interruptable locking.
8093 @cindex @code{sync_add@var{mode}} instruction pattern
8094 @cindex @code{sync_sub@var{mode}} instruction pattern
8095 @cindex @code{sync_ior@var{mode}} instruction pattern
8096 @cindex @code{sync_and@var{mode}} instruction pattern
8097 @cindex @code{sync_xor@var{mode}} instruction pattern
8098 @cindex @code{sync_nand@var{mode}} instruction pattern
8099 @item @samp{sync_add@var{mode}}, @samp{sync_sub@var{mode}}
8100 @itemx @samp{sync_ior@var{mode}}, @samp{sync_and@var{mode}}
8101 @itemx @samp{sync_xor@var{mode}}, @samp{sync_nand@var{mode}}
8102 These patterns emit code for an atomic operation on memory.
8103 Operand 0 is the memory on which the atomic operation is performed.
8104 Operand 1 is the second operand to the binary operator.
8106 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
8107 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
8108 operation and all memory operations after the atomic operation occur
8109 after the atomic operation.
8111 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
8112 from a compare-and-swap operation, if defined.
8114 @cindex @code{sync_old_add@var{mode}} instruction pattern
8115 @cindex @code{sync_old_sub@var{mode}} instruction pattern
8116 @cindex @code{sync_old_ior@var{mode}} instruction pattern
8117 @cindex @code{sync_old_and@var{mode}} instruction pattern
8118 @cindex @code{sync_old_xor@var{mode}} instruction pattern
8119 @cindex @code{sync_old_nand@var{mode}} instruction pattern
8120 @item @samp{sync_old_add@var{mode}}, @samp{sync_old_sub@var{mode}}
8121 @itemx @samp{sync_old_ior@var{mode}}, @samp{sync_old_and@var{mode}}
8122 @itemx @samp{sync_old_xor@var{mode}}, @samp{sync_old_nand@var{mode}}
8123 These patterns emit code for an atomic operation on memory,
8124 and return the value that the memory contained before the operation.
8125 Operand 0 is the result value, operand 1 is the memory on which the
8126 atomic operation is performed, and operand 2 is the second operand
8127 to the binary operator.
8129 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
8130 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
8131 operation and all memory operations after the atomic operation occur
8132 after the atomic operation.
8134 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
8135 from a compare-and-swap operation, if defined.
8137 @cindex @code{sync_new_add@var{mode}} instruction pattern
8138 @cindex @code{sync_new_sub@var{mode}} instruction pattern
8139 @cindex @code{sync_new_ior@var{mode}} instruction pattern
8140 @cindex @code{sync_new_and@var{mode}} instruction pattern
8141 @cindex @code{sync_new_xor@var{mode}} instruction pattern
8142 @cindex @code{sync_new_nand@var{mode}} instruction pattern
8143 @item @samp{sync_new_add@var{mode}}, @samp{sync_new_sub@var{mode}}
8144 @itemx @samp{sync_new_ior@var{mode}}, @samp{sync_new_and@var{mode}}
8145 @itemx @samp{sync_new_xor@var{mode}}, @samp{sync_new_nand@var{mode}}
8146 These patterns are like their @code{sync_old_@var{op}} counterparts,
8147 except that they return the value that exists in the memory location
8148 after the operation, rather than before the operation.
8150 @cindex @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}} instruction pattern
8151 @item @samp{sync_lock_test_and_set@var{mode}}
8152 This pattern takes two forms, based on the capabilities of the target.
8153 In either case, operand 0 is the result of the operand, operand 1 is
8154 the memory on which the atomic operation is performed, and operand 2
8155 is the value to set in the lock.
8157 In the ideal case, this operation is an atomic exchange operation, in
8158 which the previous value in memory operand is copied into the result
8159 operand, and the value operand is stored in the memory operand.
8161 For less capable targets, any value operand that is not the constant 1
8162 should be rejected with @code{FAIL}.  In this case the target may use
8163 an atomic test-and-set bit operation.  The result operand should contain
8164 1 if the bit was previously set and 0 if the bit was previously clear.
8165 The true contents of the memory operand are implementation defined.
8167 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
8168 pattern as a whole acts as an acquire barrier, that is all memory
8169 operations after the pattern do not occur until the lock is acquired.
8171 If this pattern is not defined, the operation will be constructed from
8172 a compare-and-swap operation, if defined.
8174 @cindex @code{sync_lock_release@var{mode}} instruction pattern
8175 @item @samp{sync_lock_release@var{mode}}
8176 This pattern, if defined, releases a lock set by
8177 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}.  Operand 0 is the memory
8178 that contains the lock; operand 1 is the value to store in the lock.
8180 If the target doesn't implement full semantics for
8181 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}, any value operand which is not
8182 the constant 0 should be rejected with @code{FAIL}, and the true contents
8183 of the memory operand are implementation defined.
8185 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
8186 pattern as a whole acts as a release barrier, that is the lock is
8187 released only after all previous memory operations have completed.
8189 If this pattern is not defined, then a @code{memory_barrier} pattern
8190 will be emitted, followed by a store of the value to the memory operand.
8192 @cindex @code{atomic_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
8193 @item @samp{atomic_compare_and_swap@var{mode}} 
8194 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
8195 operation with memory model semantics.  Operand 2 is the memory on which
8196 the atomic operation is performed.  Operand 0 is an output operand which
8197 is set to true or false based on whether the operation succeeded.  Operand
8198 1 is an output operand which is set to the contents of the memory before
8199 the operation was attempted.  Operand 3 is the value that is expected to
8200 be in memory.  Operand 4 is the value to put in memory if the expected
8201 value is found there.  Operand 5 is set to 1 if this compare and swap is to
8202 be treated as a weak operation.  Operand 6 is the memory model to be used
8203 if the operation is a success.  Operand 7 is the memory model to be used
8204 if the operation fails.
8206 If memory referred to in operand 2 contains the value in operand 3, then
8207 operand 4 is stored in memory pointed to by operand 2 and fencing based on
8208 the memory model in operand 6 is issued.  
8210 If memory referred to in operand 2 does not contain the value in operand 3,
8211 then fencing based on the memory model in operand 7 is issued.
8213 If a target does not support weak compare-and-swap operations, or the port
8214 elects not to implement weak operations, the argument in operand 5 can be
8215 ignored.  Note a strong implementation must be provided.
8217 If this pattern is not provided, the @code{__atomic_compare_exchange}
8218 built-in functions will utilize the legacy @code{sync_compare_and_swap}
8219 pattern with an @code{__ATOMIC_SEQ_CST} memory model.
8221 @cindex @code{atomic_load@var{mode}} instruction pattern
8222 @item @samp{atomic_load@var{mode}}
8223 This pattern implements an atomic load operation with memory model
8224 semantics.  Operand 1 is the memory address being loaded from.  Operand 0
8225 is the result of the load.  Operand 2 is the memory model to be used for
8226 the load operation.
8228 If not present, the @code{__atomic_load} built-in function will either
8229 resort to a normal load with memory barriers, or a compare-and-swap
8230 operation if a normal load would not be atomic.
8232 @cindex @code{atomic_store@var{mode}} instruction pattern
8233 @item @samp{atomic_store@var{mode}}
8234 This pattern implements an atomic store operation with memory model
8235 semantics.  Operand 0 is the memory address being stored to.  Operand 1
8236 is the value to be written.  Operand 2 is the memory model to be used for
8237 the operation.
8239 If not present, the @code{__atomic_store} built-in function will attempt to
8240 perform a normal store and surround it with any required memory fences.  If
8241 the store would not be atomic, then an @code{__atomic_exchange} is
8242 attempted with the result being ignored.
8244 @cindex @code{atomic_exchange@var{mode}} instruction pattern
8245 @item @samp{atomic_exchange@var{mode}}
8246 This pattern implements an atomic exchange operation with memory model
8247 semantics.  Operand 1 is the memory location the operation is performed on.
8248 Operand 0 is an output operand which is set to the original value contained
8249 in the memory pointed to by operand 1.  Operand 2 is the value to be
8250 stored.  Operand 3 is the memory model to be used.
8252 If this pattern is not present, the built-in function
8253 @code{__atomic_exchange} will attempt to preform the operation with a
8254 compare and swap loop.
8256 @cindex @code{atomic_add@var{mode}} instruction pattern
8257 @cindex @code{atomic_sub@var{mode}} instruction pattern
8258 @cindex @code{atomic_or@var{mode}} instruction pattern
8259 @cindex @code{atomic_and@var{mode}} instruction pattern
8260 @cindex @code{atomic_xor@var{mode}} instruction pattern
8261 @cindex @code{atomic_nand@var{mode}} instruction pattern
8262 @item @samp{atomic_add@var{mode}}, @samp{atomic_sub@var{mode}}
8263 @itemx @samp{atomic_or@var{mode}}, @samp{atomic_and@var{mode}}
8264 @itemx @samp{atomic_xor@var{mode}}, @samp{atomic_nand@var{mode}}
8265 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
8266 model semantics. Operand 0 is the memory on which the atomic operation is
8267 performed.  Operand 1 is the second operand to the binary operator.
8268 Operand 2 is the memory model to be used by the operation.
8270 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
8271 @code{sync} patterns, or equivalent patterns which return a result.  If
8272 none of these are available a compare-and-swap loop will be used.
8274 @cindex @code{atomic_fetch_add@var{mode}} instruction pattern
8275 @cindex @code{atomic_fetch_sub@var{mode}} instruction pattern
8276 @cindex @code{atomic_fetch_or@var{mode}} instruction pattern
8277 @cindex @code{atomic_fetch_and@var{mode}} instruction pattern
8278 @cindex @code{atomic_fetch_xor@var{mode}} instruction pattern
8279 @cindex @code{atomic_fetch_nand@var{mode}} instruction pattern
8280 @item @samp{atomic_fetch_add@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_sub@var{mode}}
8281 @itemx @samp{atomic_fetch_or@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_and@var{mode}}
8282 @itemx @samp{atomic_fetch_xor@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_nand@var{mode}}
8283 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
8284 model semantics, and return the original value. Operand 0 is an output 
8285 operand which contains the value of the memory location before the 
8286 operation was performed.  Operand 1 is the memory on which the atomic 
8287 operation is performed.  Operand 2 is the second operand to the binary
8288 operator.  Operand 3 is the memory model to be used by the operation.
8290 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
8291 @code{sync} patterns.  If none of these are available a compare-and-swap
8292 loop will be used.
8294 @cindex @code{atomic_add_fetch@var{mode}} instruction pattern
8295 @cindex @code{atomic_sub_fetch@var{mode}} instruction pattern
8296 @cindex @code{atomic_or_fetch@var{mode}} instruction pattern
8297 @cindex @code{atomic_and_fetch@var{mode}} instruction pattern
8298 @cindex @code{atomic_xor_fetch@var{mode}} instruction pattern
8299 @cindex @code{atomic_nand_fetch@var{mode}} instruction pattern
8300 @item @samp{atomic_add_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_sub_fetch@var{mode}}
8301 @itemx @samp{atomic_or_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_and_fetch@var{mode}}
8302 @itemx @samp{atomic_xor_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_nand_fetch@var{mode}}
8303 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
8304 model semantics and return the result after the operation is performed.
8305 Operand 0 is an output operand which contains the value after the
8306 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
8307 performed.  Operand 2 is the second operand to the binary operator.
8308 Operand 3 is the memory model to be used by the operation.
8310 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
8311 @code{sync} patterns, or equivalent patterns which return the result before
8312 the operation followed by the arithmetic operation required to produce the
8313 result.  If none of these are available a compare-and-swap loop will be
8314 used.
8316 @cindex @code{atomic_test_and_set} instruction pattern
8317 @item @samp{atomic_test_and_set}
8318 This pattern emits code for @code{__builtin_atomic_test_and_set}.
8319 Operand 0 is an output operand which is set to true if the previous
8320 previous contents of the byte was "set", and false otherwise.  Operand 1
8321 is the @code{QImode} memory to be modified.  Operand 2 is the memory
8322 model to be used.
8324 The specific value that defines "set" is implementation defined, and
8325 is normally based on what is performed by the native atomic test and set
8326 instruction.
8328 @cindex @code{atomic_bit_test_and_set@var{mode}} instruction pattern
8329 @cindex @code{atomic_bit_test_and_complement@var{mode}} instruction pattern
8330 @cindex @code{atomic_bit_test_and_reset@var{mode}} instruction pattern
8331 @item @samp{atomic_bit_test_and_set@var{mode}}
8332 @itemx @samp{atomic_bit_test_and_complement@var{mode}}
8333 @itemx @samp{atomic_bit_test_and_reset@var{mode}}
8334 These patterns emit code for an atomic bitwise operation on memory with memory
8335 model semantics, and return the original value of the specified bit.
8336 Operand 0 is an output operand which contains the value of the specified bit
8337 from the memory location before the operation was performed.  Operand 1 is the
8338 memory on which the atomic operation is performed.  Operand 2 is the bit within
8339 the operand, starting with least significant bit.  Operand 3 is the memory model
8340 to be used by the operation.  Operand 4 is a flag - it is @code{const1_rtx}
8341 if operand 0 should contain the original value of the specified bit in the
8342 least significant bit of the operand, and @code{const0_rtx} if the bit should
8343 be in its original position in the operand.
8344 @code{atomic_bit_test_and_set@var{mode}} atomically sets the specified bit after
8345 remembering its original value, @code{atomic_bit_test_and_complement@var{mode}}
8346 inverts the specified bit and @code{atomic_bit_test_and_reset@var{mode}} clears
8347 the specified bit.
8349 If these patterns are not defined, attempts will be made to use
8350 @code{atomic_fetch_or@var{mode}}, @code{atomic_fetch_xor@var{mode}} or
8351 @code{atomic_fetch_and@var{mode}} instruction patterns, or their @code{sync}
8352 counterparts.  If none of these are available a compare-and-swap
8353 loop will be used.
8355 @cindex @code{atomic_add_fetch_cmp_0@var{mode}} instruction pattern
8356 @cindex @code{atomic_sub_fetch_cmp_0@var{mode}} instruction pattern
8357 @cindex @code{atomic_and_fetch_cmp_0@var{mode}} instruction pattern
8358 @cindex @code{atomic_or_fetch_cmp_0@var{mode}} instruction pattern
8359 @cindex @code{atomic_xor_fetch_cmp_0@var{mode}} instruction pattern
8360 @item @samp{atomic_add_fetch_cmp_0@var{mode}}
8361 @itemx @samp{atomic_sub_fetch_cmp_0@var{mode}}
8362 @itemx @samp{atomic_and_fetch_cmp_0@var{mode}}
8363 @itemx @samp{atomic_or_fetch_cmp_0@var{mode}}
8364 @itemx @samp{atomic_xor_fetch_cmp_0@var{mode}}
8365 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
8366 model semantics if the fetch result is used only in a comparison against
8367 zero.
8368 Operand 0 is an output operand which contains a boolean result of comparison
8369 of the value after the operation against zero.  Operand 1 is the memory on
8370 which the atomic operation is performed.  Operand 2 is the second operand
8371 to the binary operator.  Operand 3 is the memory model to be used by the
8372 operation.  Operand 4 is an integer holding the comparison code, one of
8373 @code{EQ}, @code{NE}, @code{LT}, @code{GT}, @code{LE} or @code{GE}.
8375 If these patterns are not defined, attempts will be made to use separate
8376 atomic operation and fetch pattern followed by comparison of the result
8377 against zero.
8379 @cindex @code{mem_thread_fence} instruction pattern
8380 @item @samp{mem_thread_fence}
8381 This pattern emits code required to implement a thread fence with
8382 memory model semantics.  Operand 0 is the memory model to be used.
8384 For the @code{__ATOMIC_RELAXED} model no instructions need to be issued
8385 and this expansion is not invoked.
8387 The compiler always emits a compiler memory barrier regardless of what
8388 expanding this pattern produced.
8390 If this pattern is not defined, the compiler falls back to expanding the
8391 @code{memory_barrier} pattern, then to emitting @code{__sync_synchronize}
8392 library call, and finally to just placing a compiler memory barrier.
8394 @cindex @code{get_thread_pointer@var{mode}} instruction pattern
8395 @cindex @code{set_thread_pointer@var{mode}} instruction pattern
8396 @item @samp{get_thread_pointer@var{mode}}
8397 @itemx @samp{set_thread_pointer@var{mode}}
8398 These patterns emit code that reads/sets the TLS thread pointer. Currently,
8399 these are only needed if the target needs to support the
8400 @code{__builtin_thread_pointer} and @code{__builtin_set_thread_pointer}
8401 builtins.
8403 The get/set patterns have a single output/input operand respectively,
8404 with @var{mode} intended to be @code{Pmode}.
8406 @cindex @code{stack_protect_combined_set} instruction pattern
8407 @item @samp{stack_protect_combined_set}
8408 This pattern, if defined, moves a @code{ptr_mode} value from an address
8409 whose declaration RTX is given in operand 1 to the memory in operand 0
8410 without leaving the value in a register afterward.  If several
8411 instructions are needed by the target to perform the operation (eg. to
8412 load the address from a GOT entry then load the @code{ptr_mode} value
8413 and finally store it), it is the backend's responsibility to ensure no
8414 intermediate result gets spilled.  This is to avoid leaking the value
8415 some place that an attacker might use to rewrite the stack guard slot
8416 after having clobbered it.
8418 If this pattern is not defined, then the address declaration is
8419 expanded first in the standard way and a @code{stack_protect_set}
8420 pattern is then generated to move the value from that address to the
8421 address in operand 0.
8423 @cindex @code{stack_protect_set} instruction pattern
8424 @item @samp{stack_protect_set}
8425 This pattern, if defined, moves a @code{ptr_mode} value from the valid
8426 memory location in operand 1 to the memory in operand 0 without leaving
8427 the value in a register afterward.  This is to avoid leaking the value
8428 some place that an attacker might use to rewrite the stack guard slot
8429 after having clobbered it.
8431 Note: on targets where the addressing modes do not allow to load
8432 directly from stack guard address, the address is expanded in a standard
8433 way first which could cause some spills.
8435 If this pattern is not defined, then a plain move pattern is generated.
8437 @cindex @code{stack_protect_combined_test} instruction pattern
8438 @item @samp{stack_protect_combined_test}
8439 This pattern, if defined, compares a @code{ptr_mode} value from an
8440 address whose declaration RTX is given in operand 1 with the memory in
8441 operand 0 without leaving the value in a register afterward and
8442 branches to operand 2 if the values were equal.  If several
8443 instructions are needed by the target to perform the operation (eg. to
8444 load the address from a GOT entry then load the @code{ptr_mode} value
8445 and finally store it), it is the backend's responsibility to ensure no
8446 intermediate result gets spilled.  This is to avoid leaking the value
8447 some place that an attacker might use to rewrite the stack guard slot
8448 after having clobbered it.
8450 If this pattern is not defined, then the address declaration is
8451 expanded first in the standard way and a @code{stack_protect_test}
8452 pattern is then generated to compare the value from that address to the
8453 value at the memory in operand 0.
8455 @cindex @code{stack_protect_test} instruction pattern
8456 @item @samp{stack_protect_test}
8457 This pattern, if defined, compares a @code{ptr_mode} value from the
8458 valid memory location in operand 1 with the memory in operand 0 without
8459 leaving the value in a register afterward and branches to operand 2 if
8460 the values were equal.
8462 If this pattern is not defined, then a plain compare pattern and
8463 conditional branch pattern is used.
8465 @cindex @code{clear_cache} instruction pattern
8466 @item @samp{clear_cache}
8467 This pattern, if defined, flushes the instruction cache for a region of
8468 memory.  The region is bounded to by the Pmode pointers in operand 0
8469 inclusive and operand 1 exclusive.
8471 If this pattern is not defined, a call to the library function
8472 @code{__clear_cache} is used.
8474 @cindex @code{spaceship@var{m}3} instruction pattern
8475 @item @samp{spaceship@var{m}3}
8476 Initialize output operand 0 with mode of integer type to -1, 0, 1 or 2
8477 if operand 1 with mode @var{m} compares less than operand 2, equal to
8478 operand 2, greater than operand 2 or is unordered with operand 2.
8479 @var{m} should be a scalar floating point mode.
8481 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
8483 @end table
8485 @end ifset
8486 @c Each of the following nodes are wrapped in separate
8487 @c "@ifset INTERNALS" to work around memory limits for the default
8488 @c configuration in older tetex distributions.  Known to not work:
8489 @c tetex-1.0.7, known to work: tetex-2.0.2.
8490 @ifset INTERNALS
8491 @node Pattern Ordering
8492 @section When the Order of Patterns Matters
8493 @cindex Pattern Ordering
8494 @cindex Ordering of Patterns
8496 Sometimes an insn can match more than one instruction pattern.  Then the
8497 pattern that appears first in the machine description is the one used.
8498 Therefore, more specific patterns (patterns that will match fewer things)
8499 and faster instructions (those that will produce better code when they
8500 do match) should usually go first in the description.
8502 In some cases the effect of ordering the patterns can be used to hide
8503 a pattern when it is not valid.  For example, the 68000 has an
8504 instruction for converting a fullword to floating point and another
8505 for converting a byte to floating point.  An instruction converting
8506 an integer to floating point could match either one.  We put the
8507 pattern to convert the fullword first to make sure that one will
8508 be used rather than the other.  (Otherwise a large integer might
8509 be generated as a single-byte immediate quantity, which would not work.)
8510 Instead of using this pattern ordering it would be possible to make the
8511 pattern for convert-a-byte smart enough to deal properly with any
8512 constant value.
8514 @end ifset
8515 @ifset INTERNALS
8516 @node Dependent Patterns
8517 @section Interdependence of Patterns
8518 @cindex Dependent Patterns
8519 @cindex Interdependence of Patterns
8521 In some cases machines support instructions identical except for the
8522 machine mode of one or more operands.  For example, there may be
8523 ``sign-extend halfword'' and ``sign-extend byte'' instructions whose
8524 patterns are
8526 @smallexample
8527 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
8528      (extend:SI (match_operand:HI 1 @dots{})))
8530 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
8531      (extend:SI (match_operand:QI 1 @dots{})))
8532 @end smallexample
8534 @noindent
8535 Constant integers do not specify a machine mode, so an instruction to
8536 extend a constant value could match either pattern.  The pattern it
8537 actually will match is the one that appears first in the file.  For correct
8538 results, this must be the one for the widest possible mode (@code{HImode},
8539 here).  If the pattern matches the @code{QImode} instruction, the results
8540 will be incorrect if the constant value does not actually fit that mode.
8542 Such instructions to extend constants are rarely generated because they are
8543 optimized away, but they do occasionally happen in nonoptimized
8544 compilations.
8546 If a constraint in a pattern allows a constant, the reload pass may
8547 replace a register with a constant permitted by the constraint in some
8548 cases.  Similarly for memory references.  Because of this substitution,
8549 you should not provide separate patterns for increment and decrement
8550 instructions.  Instead, they should be generated from the same pattern
8551 that supports register-register add insns by examining the operands and
8552 generating the appropriate machine instruction.
8554 @end ifset
8555 @ifset INTERNALS
8556 @node Jump Patterns
8557 @section Defining Jump Instruction Patterns
8558 @cindex jump instruction patterns
8559 @cindex defining jump instruction patterns
8561 GCC does not assume anything about how the machine realizes jumps.
8562 The machine description should define a single pattern, usually
8563 a @code{define_expand}, which expands to all the required insns.
8565 Usually, this would be a comparison insn to set the condition code
8566 and a separate branch insn testing the condition code and branching
8567 or not according to its value.  For many machines, however,
8568 separating compares and branches is limiting, which is why the
8569 more flexible approach with one @code{define_expand} is used in GCC.
8570 The machine description becomes clearer for architectures that
8571 have compare-and-branch instructions but no condition code.  It also
8572 works better when different sets of comparison operators are supported
8573 by different kinds of conditional branches (e.g.@: integer vs.@:
8574 floating-point), or by conditional branches with respect to conditional stores.
8576 Two separate insns are always used on most machines that use a separate
8577 condition code register (@pxref{Condition Code}).
8579 Even in this case having a single entry point for conditional branches
8580 is advantageous, because it handles equally well the case where a single
8581 comparison instruction records the results of both signed and unsigned
8582 comparison of the given operands (with the branch insns coming in distinct
8583 signed and unsigned flavors) as in the x86 or SPARC, and the case where
8584 there are distinct signed and unsigned compare instructions and only
8585 one set of conditional branch instructions as in the PowerPC.
8587 @end ifset
8588 @ifset INTERNALS
8589 @node Looping Patterns
8590 @section Defining Looping Instruction Patterns
8591 @cindex looping instruction patterns
8592 @cindex defining looping instruction patterns
8594 Some machines have special jump instructions that can be utilized to
8595 make loops more efficient.  A common example is the 68000 @samp{dbra}
8596 instruction which performs a decrement of a register and a branch if the
8597 result was greater than zero.  Other machines, in particular digital
8598 signal processors (DSPs), have special block repeat instructions to
8599 provide low-overhead loop support.  For example, the TI TMS320C3x/C4x
8600 DSPs have a block repeat instruction that loads special registers to
8601 mark the top and end of a loop and to count the number of loop
8602 iterations.  This avoids the need for fetching and executing a
8603 @samp{dbra}-like instruction and avoids pipeline stalls associated with
8604 the jump.
8606 GCC has two special named patterns to support low overhead looping.
8607 They are @samp{doloop_begin} and @samp{doloop_end}.  These are emitted
8608 by the loop optimizer for certain well-behaved loops with a finite
8609 number of loop iterations using information collected during strength
8610 reduction.
8612 The @samp{doloop_end} pattern describes the actual looping instruction
8613 (or the implicit looping operation) and the @samp{doloop_begin} pattern
8614 is an optional companion pattern that can be used for initialization
8615 needed for some low-overhead looping instructions.
8617 Note that some machines require the actual looping instruction to be
8618 emitted at the top of the loop (e.g., the TMS320C3x/C4x DSPs).  Emitting
8619 the true RTL for a looping instruction at the top of the loop can cause
8620 problems with flow analysis.  So instead, a dummy @code{doloop} insn is
8621 emitted at the end of the loop.  The machine dependent reorg pass checks
8622 for the presence of this @code{doloop} insn and then searches back to
8623 the top of the loop, where it inserts the true looping insn (provided
8624 there are no instructions in the loop which would cause problems).  Any
8625 additional labels can be emitted at this point.  In addition, if the
8626 desired special iteration counter register was not allocated, this
8627 machine dependent reorg pass could emit a traditional compare and jump
8628 instruction pair.
8630 For the @samp{doloop_end} pattern, the loop optimizer allocates an
8631 additional pseudo register as an iteration counter.  This pseudo
8632 register cannot be used within the loop (i.e., general induction
8633 variables cannot be derived from it), however, in many cases the loop
8634 induction variable may become redundant and removed by the flow pass.
8636 The @samp{doloop_end} pattern must have a specific structure to be
8637 handled correctly by GCC.  The example below is taken (slightly
8638 simplified) from the PDP-11 target:
8640 @smallexample
8641 @group
8642 (define_expand "doloop_end"
8643   [(parallel [(set (pc)
8644                    (if_then_else
8645                     (ne (match_operand:HI 0 "nonimmediate_operand" "+r,!m")
8646                         (const_int 1))
8647                     (label_ref (match_operand 1 "" ""))
8648                     (pc)))
8649               (set (match_dup 0)
8650                    (plus:HI (match_dup 0)
8651                          (const_int -1)))])]
8652   ""
8653   "@{
8654     if (GET_MODE (operands[0]) != HImode)
8655       FAIL;
8656   @}")
8658 (define_insn "doloop_end_insn"
8659   [(set (pc)
8660         (if_then_else
8661          (ne (match_operand:HI 0 "nonimmediate_operand" "+r,!m")
8662              (const_int 1))
8663          (label_ref (match_operand 1 "" ""))
8664          (pc)))
8665    (set (match_dup 0)
8666         (plus:HI (match_dup 0)
8667               (const_int -1)))]
8668   ""
8669   
8670   @{
8671     if (which_alternative == 0)
8672       return "sob %0,%l1";
8674     /* emulate sob */
8675     output_asm_insn ("dec %0", operands);
8676     return "bne %l1";
8677   @})
8678 @end group
8679 @end smallexample
8681 The first part of the pattern describes the branch condition.  GCC
8682 supports three cases for the way the target machine handles the loop
8683 counter:
8684 @itemize @bullet
8685 @item Loop terminates when the loop register decrements to zero.  This
8686 is represented by a @code{ne} comparison of the register (its old value)
8687 with constant 1 (as in the example above).
8688 @item Loop terminates when the loop register decrements to @minus{}1.
8689 This is represented by a @code{ne} comparison of the register with
8690 constant zero.
8691 @item Loop terminates when the loop register decrements to a negative
8692 value.  This is represented by a @code{ge} comparison of the register
8693 with constant zero.  For this case, GCC will attach a @code{REG_NONNEG}
8694 note to the @code{doloop_end} insn if it can determine that the register
8695 will be non-negative.
8696 @end itemize
8698 Since the @code{doloop_end} insn is a jump insn that also has an output,
8699 the reload pass does not handle the output operand.  Therefore, the
8700 constraint must allow for that operand to be in memory rather than a
8701 register.  In the example shown above, that is handled (in the
8702 @code{doloop_end_insn} pattern) by using a loop instruction sequence
8703 that can handle memory operands when the memory alternative appears.
8705 GCC does not check the mode of the loop register operand when generating
8706 the @code{doloop_end} pattern.  If the pattern is only valid for some
8707 modes but not others, the pattern should be a @code{define_expand}
8708 pattern that checks the operand mode in the preparation code, and issues
8709 @code{FAIL} if an unsupported mode is found.  The example above does
8710 this, since the machine instruction to be used only exists for
8711 @code{HImode}.
8713 If the @code{doloop_end} pattern is a @code{define_expand}, there must
8714 also be a @code{define_insn} or @code{define_insn_and_split} matching
8715 the generated pattern.  Otherwise, the compiler will fail during loop
8716 optimization.
8718 @end ifset
8719 @ifset INTERNALS
8720 @node Insn Canonicalizations
8721 @section Canonicalization of Instructions
8722 @cindex canonicalization of instructions
8723 @cindex insn canonicalization
8725 There are often cases where multiple RTL expressions could represent an
8726 operation performed by a single machine instruction.  This situation is
8727 most commonly encountered with logical, branch, and multiply-accumulate
8728 instructions.  In such cases, the compiler attempts to convert these
8729 multiple RTL expressions into a single canonical form to reduce the
8730 number of insn patterns required.
8732 In addition to algebraic simplifications, following canonicalizations
8733 are performed:
8735 @itemize @bullet
8736 @item
8737 For commutative and comparison operators, a constant is always made the
8738 second operand.  If a machine only supports a constant as the second
8739 operand, only patterns that match a constant in the second operand need
8740 be supplied.
8742 @cindex @code{vec_merge}, canonicalization of
8743 @item
8744 For the @code{vec_merge} with constant mask(the third operand), the first
8745 and the second operand can be exchanged by inverting the mask. In such cases,
8746 a constant is always made the second operand, otherwise the least significant
8747 bit of the mask is always set(select the first operand first).
8749 @item
8750 For associative operators, a sequence of operators will always chain
8751 to the left; for instance, only the left operand of an integer @code{plus}
8752 can itself be a @code{plus}.  @code{and}, @code{ior}, @code{xor},
8753 @code{plus}, @code{mult}, @code{smin}, @code{smax}, @code{umin}, and
8754 @code{umax} are associative when applied to integers, and sometimes to
8755 floating-point.
8757 @cindex @code{neg}, canonicalization of
8758 @cindex @code{not}, canonicalization of
8759 @cindex @code{mult}, canonicalization of
8760 @cindex @code{plus}, canonicalization of
8761 @cindex @code{minus}, canonicalization of
8762 @item
8763 For these operators, if only one operand is a @code{neg}, @code{not},
8764 @code{mult}, @code{plus}, or @code{minus} expression, it will be the
8765 first operand.
8767 @item
8768 In combinations of @code{neg}, @code{mult}, @code{plus}, and
8769 @code{minus}, the @code{neg} operations (if any) will be moved inside
8770 the operations as far as possible.  For instance,
8771 @code{(neg (mult A B))} is canonicalized as @code{(mult (neg A) B)}, but
8772 @code{(plus (mult (neg B) C) A)} is canonicalized as
8773 @code{(minus A (mult B C))}.
8775 @cindex @code{compare}, canonicalization of
8776 @item
8777 For the @code{compare} operator, a constant is always the second operand
8778 if the first argument is a condition code register.
8780 @item
8781 For instructions that inherently set a condition code register, the
8782 @code{compare} operator is always written as the first RTL expression of
8783 the @code{parallel} instruction pattern.  For example,
8785 @smallexample
8786 (define_insn ""
8787   [(set (reg:CCZ FLAGS_REG)
8788         (compare:CCZ
8789           (plus:SI
8790             (match_operand:SI 1 "register_operand" "%r")
8791             (match_operand:SI 2 "register_operand" "r"))
8792           (const_int 0)))
8793    (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
8794         (plus:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))]
8795   ""
8796   "addl %0, %1, %2")
8797 @end smallexample
8799 @item
8800 An operand of @code{neg}, @code{not}, @code{mult}, @code{plus}, or
8801 @code{minus} is made the first operand under the same conditions as
8802 above.
8804 @item
8805 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{b})} is converted to
8806 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{a})}. Likewise with @code{geu} instead
8807 of @code{ltu}.
8809 @item
8810 @code{(minus @var{x} (const_int @var{n}))} is converted to
8811 @code{(plus @var{x} (const_int @var{-n}))}.
8813 @item
8814 Within address computations (i.e., inside @code{mem}), a left shift is
8815 converted into the appropriate multiplication by a power of two.
8817 @cindex @code{ior}, canonicalization of
8818 @cindex @code{and}, canonicalization of
8819 @cindex De Morgan's law
8820 @item
8821 De Morgan's Law is used to move bitwise negation inside a bitwise
8822 logical-and or logical-or operation.  If this results in only one
8823 operand being a @code{not} expression, it will be the first one.
8825 A machine that has an instruction that performs a bitwise logical-and of one
8826 operand with the bitwise negation of the other should specify the pattern
8827 for that instruction as
8829 @smallexample
8830 (define_insn ""
8831   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
8832         (and:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
8833                      (match_operand:@var{m} 2 @dots{})))]
8834   "@dots{}"
8835   "@dots{}")
8836 @end smallexample
8838 @noindent
8839 Similarly, a pattern for a ``NAND'' instruction should be written
8841 @smallexample
8842 (define_insn ""
8843   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
8844         (ior:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
8845                      (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 2 @dots{}))))]
8846   "@dots{}"
8847   "@dots{}")
8848 @end smallexample
8850 In both cases, it is not necessary to include patterns for the many
8851 logically equivalent RTL expressions.
8853 @cindex @code{xor}, canonicalization of
8854 @item
8855 The only possible RTL expressions involving both bitwise exclusive-or
8856 and bitwise negation are @code{(xor:@var{m} @var{x} @var{y})}
8857 and @code{(not:@var{m} (xor:@var{m} @var{x} @var{y}))}.
8859 @item
8860 The sum of three items, one of which is a constant, will only appear in
8861 the form
8863 @smallexample
8864 (plus:@var{m} (plus:@var{m} @var{x} @var{y}) @var{constant})
8865 @end smallexample
8867 @cindex @code{zero_extract}, canonicalization of
8868 @cindex @code{sign_extract}, canonicalization of
8869 @item
8870 Equality comparisons of a group of bits (usually a single bit) with zero
8871 will be written using @code{zero_extract} rather than the equivalent
8872 @code{and} or @code{sign_extract} operations.
8874 @cindex @code{mult}, canonicalization of
8875 @item
8876 @code{(sign_extend:@var{m1} (mult:@var{m2} (sign_extend:@var{m2} @var{x})
8877 (sign_extend:@var{m2} @var{y})))} is converted to @code{(mult:@var{m1}
8878 (sign_extend:@var{m1} @var{x}) (sign_extend:@var{m1} @var{y}))}, and likewise
8879 for @code{zero_extend}.
8881 @item
8882 @code{(sign_extend:@var{m1} (mult:@var{m2} (ashiftrt:@var{m2}
8883 @var{x} @var{s}) (sign_extend:@var{m2} @var{y})))} is converted
8884 to @code{(mult:@var{m1} (sign_extend:@var{m1} (ashiftrt:@var{m2}
8885 @var{x} @var{s})) (sign_extend:@var{m1} @var{y}))}, and likewise for
8886 patterns using @code{zero_extend} and @code{lshiftrt}.  If the second
8887 operand of @code{mult} is also a shift, then that is extended also.
8888 This transformation is only applied when it can be proven that the
8889 original operation had sufficient precision to prevent overflow.
8891 @end itemize
8893 Further canonicalization rules are defined in the function
8894 @code{commutative_operand_precedence} in @file{gcc/rtlanal.cc}.
8896 @end ifset
8897 @ifset INTERNALS
8898 @node Expander Definitions
8899 @section Defining RTL Sequences for Code Generation
8900 @cindex expander definitions
8901 @cindex code generation RTL sequences
8902 @cindex defining RTL sequences for code generation
8904 On some target machines, some standard pattern names for RTL generation
8905 cannot be handled with single insn, but a sequence of RTL insns can
8906 represent them.  For these target machines, you can write a
8907 @code{define_expand} to specify how to generate the sequence of RTL@.
8909 @findex define_expand
8910 A @code{define_expand} is an RTL expression that looks almost like a
8911 @code{define_insn}; but, unlike the latter, a @code{define_expand} is used
8912 only for RTL generation and it can produce more than one RTL insn.
8914 A @code{define_expand} RTX has four operands:
8916 @itemize @bullet
8917 @item
8918 The name.  Each @code{define_expand} must have a name, since the only
8919 use for it is to refer to it by name.
8921 @item
8922 The RTL template.  This is a vector of RTL expressions representing
8923 a sequence of separate instructions.  Unlike @code{define_insn}, there
8924 is no implicit surrounding @code{PARALLEL}.
8926 @item
8927 The condition, a string containing a C expression.  This expression is
8928 used to express how the availability of this pattern depends on
8929 subclasses of target machine, selected by command-line options when GCC
8930 is run.  This is just like the condition of a @code{define_insn} that
8931 has a standard name.  Therefore, the condition (if present) may not
8932 depend on the data in the insn being matched, but only the
8933 target-machine-type flags.  The compiler needs to test these conditions
8934 during initialization in order to learn exactly which named instructions
8935 are available in a particular run.
8937 @item
8938 The preparation statements, a string containing zero or more C
8939 statements which are to be executed before RTL code is generated from
8940 the RTL template.
8942 Usually these statements prepare temporary registers for use as
8943 internal operands in the RTL template, but they can also generate RTL
8944 insns directly by calling routines such as @code{emit_insn}, etc.
8945 Any such insns precede the ones that come from the RTL template.
8947 @item
8948 Optionally, a vector containing the values of attributes. @xref{Insn
8949 Attributes}.
8950 @end itemize
8952 Every RTL insn emitted by a @code{define_expand} must match some
8953 @code{define_insn} in the machine description.  Otherwise, the compiler
8954 will crash when trying to generate code for the insn or trying to optimize
8957 The RTL template, in addition to controlling generation of RTL insns,
8958 also describes the operands that need to be specified when this pattern
8959 is used.  In particular, it gives a predicate for each operand.
8961 A true operand, which needs to be specified in order to generate RTL from
8962 the pattern, should be described with a @code{match_operand} in its first
8963 occurrence in the RTL template.  This enters information on the operand's
8964 predicate into the tables that record such things.  GCC uses the
8965 information to preload the operand into a register if that is required for
8966 valid RTL code.  If the operand is referred to more than once, subsequent
8967 references should use @code{match_dup}.
8969 The RTL template may also refer to internal ``operands'' which are
8970 temporary registers or labels used only within the sequence made by the
8971 @code{define_expand}.  Internal operands are substituted into the RTL
8972 template with @code{match_dup}, never with @code{match_operand}.  The
8973 values of the internal operands are not passed in as arguments by the
8974 compiler when it requests use of this pattern.  Instead, they are computed
8975 within the pattern, in the preparation statements.  These statements
8976 compute the values and store them into the appropriate elements of
8977 @code{operands} so that @code{match_dup} can find them.
8979 There are two special macros defined for use in the preparation statements:
8980 @code{DONE} and @code{FAIL}.  Use them with a following semicolon,
8981 as a statement.
8983 @table @code
8985 @findex DONE
8986 @item DONE
8987 Use the @code{DONE} macro to end RTL generation for the pattern.  The
8988 only RTL insns resulting from the pattern on this occasion will be
8989 those already emitted by explicit calls to @code{emit_insn} within the
8990 preparation statements; the RTL template will not be generated.
8992 @findex FAIL
8993 @item FAIL
8994 Make the pattern fail on this occasion.  When a pattern fails, it means
8995 that the pattern was not truly available.  The calling routines in the
8996 compiler will try other strategies for code generation using other patterns.
8998 Failure is currently supported only for binary (addition, multiplication,
8999 shifting, etc.) and bit-field (@code{extv}, @code{extzv}, and @code{insv})
9000 operations.
9001 @end table
9003 If the preparation falls through (invokes neither @code{DONE} nor
9004 @code{FAIL}), then the @code{define_expand} acts like a
9005 @code{define_insn} in that the RTL template is used to generate the
9006 insn.
9008 The RTL template is not used for matching, only for generating the
9009 initial insn list.  If the preparation statement always invokes
9010 @code{DONE} or @code{FAIL}, the RTL template may be reduced to a simple
9011 list of operands, such as this example:
9013 @smallexample
9014 @group
9015 (define_expand "addsi3"
9016   [(match_operand:SI 0 "register_operand" "")
9017    (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
9018    (match_operand:SI 2 "register_operand" "")]
9019   ""
9020   "
9022   handle_add (operands[0], operands[1], operands[2]);
9023   DONE;
9024 @}")
9025 @end group
9026 @end smallexample
9028 Here is an example, the definition of left-shift for the SPUR chip:
9030 @smallexample
9031 @group
9032 (define_expand "ashlsi3"
9033   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
9034         (ashift:SI
9035           (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
9036           (match_operand:SI 2 "nonmemory_operand" "")))]
9037   ""
9038   "
9040   if (GET_CODE (operands[2]) != CONST_INT
9041       || (unsigned) INTVAL (operands[2]) > 3)
9042     FAIL;
9043 @}")
9044 @end group
9045 @end smallexample
9047 @noindent
9048 This example uses @code{define_expand} so that it can generate an RTL insn
9049 for shifting when the shift-count is in the supported range of 0 to 3 but
9050 fail in other cases where machine insns aren't available.  When it fails,
9051 the compiler tries another strategy using different patterns (such as, a
9052 library call).
9054 If the compiler were able to handle nontrivial condition-strings in
9055 patterns with names, then it would be possible to use a
9056 @code{define_insn} in that case.  Here is another case (zero-extension
9057 on the 68000) which makes more use of the power of @code{define_expand}:
9059 @smallexample
9060 (define_expand "zero_extendhisi2"
9061   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "")
9062         (const_int 0))
9063    (set (strict_low_part
9064           (subreg:HI
9065             (match_dup 0)
9066             0))
9067         (match_operand:HI 1 "general_operand" ""))]
9068   ""
9069   "operands[1] = make_safe_from (operands[1], operands[0]);")
9070 @end smallexample
9072 @noindent
9073 @findex make_safe_from
9074 Here two RTL insns are generated, one to clear the entire output operand
9075 and the other to copy the input operand into its low half.  This sequence
9076 is incorrect if the input operand refers to [the old value of] the output
9077 operand, so the preparation statement makes sure this isn't so.  The
9078 function @code{make_safe_from} copies the @code{operands[1]} into a
9079 temporary register if it refers to @code{operands[0]}.  It does this
9080 by emitting another RTL insn.
9082 Finally, a third example shows the use of an internal operand.
9083 Zero-extension on the SPUR chip is done by @code{and}-ing the result
9084 against a halfword mask.  But this mask cannot be represented by a
9085 @code{const_int} because the constant value is too large to be legitimate
9086 on this machine.  So it must be copied into a register with
9087 @code{force_reg} and then the register used in the @code{and}.
9089 @smallexample
9090 (define_expand "zero_extendhisi2"
9091   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
9092         (and:SI (subreg:SI
9093                   (match_operand:HI 1 "register_operand" "")
9094                   0)
9095                 (match_dup 2)))]
9096   ""
9097   "operands[2]
9098      = force_reg (SImode, GEN_INT (65535)); ")
9099 @end smallexample
9101 @emph{Note:} If the @code{define_expand} is used to serve a
9102 standard binary or unary arithmetic operation or a bit-field operation,
9103 then the last insn it generates must not be a @code{code_label},
9104 @code{barrier} or @code{note}.  It must be an @code{insn},
9105 @code{jump_insn} or @code{call_insn}.  If you don't need a real insn
9106 at the end, emit an insn to copy the result of the operation into
9107 itself.  Such an insn will generate no code, but it can avoid problems
9108 in the compiler.
9110 @end ifset
9111 @ifset INTERNALS
9112 @node Insn Splitting
9113 @section Defining How to Split Instructions
9114 @cindex insn splitting
9115 @cindex instruction splitting
9116 @cindex splitting instructions
9118 There are two cases where you should specify how to split a pattern
9119 into multiple insns.  On machines that have instructions requiring
9120 delay slots (@pxref{Delay Slots}) or that have instructions whose
9121 output is not available for multiple cycles (@pxref{Processor pipeline
9122 description}), the compiler phases that optimize these cases need to
9123 be able to move insns into one-instruction delay slots.  However, some
9124 insns may generate more than one machine instruction.  These insns
9125 cannot be placed into a delay slot.
9127 Often you can rewrite the single insn as a list of individual insns,
9128 each corresponding to one machine instruction.  The disadvantage of
9129 doing so is that it will cause the compilation to be slower and require
9130 more space.  If the resulting insns are too complex, it may also
9131 suppress some optimizations.  The compiler splits the insn if there is a
9132 reason to believe that it might improve instruction or delay slot
9133 scheduling.
9135 The insn combiner phase also splits putative insns.  If three insns are
9136 merged into one insn with a complex expression that cannot be matched by
9137 some @code{define_insn} pattern, the combiner phase attempts to split
9138 the complex pattern into two insns that are recognized.  Usually it can
9139 break the complex pattern into two patterns by splitting out some
9140 subexpression.  However, in some other cases, such as performing an
9141 addition of a large constant in two insns on a RISC machine, the way to
9142 split the addition into two insns is machine-dependent.
9144 @findex define_split
9145 The @code{define_split} definition tells the compiler how to split a
9146 complex insn into several simpler insns.  It looks like this:
9148 @smallexample
9149 (define_split
9150   [@var{insn-pattern}]
9151   "@var{condition}"
9152   [@var{new-insn-pattern-1}
9153    @var{new-insn-pattern-2}
9154    @dots{}]
9155   "@var{preparation-statements}")
9156 @end smallexample
9158 @var{insn-pattern} is a pattern that needs to be split and
9159 @var{condition} is the final condition to be tested, as in a
9160 @code{define_insn}.  When an insn matching @var{insn-pattern} and
9161 satisfying @var{condition} is found, it is replaced in the insn list
9162 with the insns given by @var{new-insn-pattern-1},
9163 @var{new-insn-pattern-2}, etc.
9165 The @var{preparation-statements} are similar to those statements that
9166 are specified for @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
9167 and are executed before the new RTL is generated to prepare for the
9168 generated code or emit some insns whose pattern is not fixed.  Unlike
9169 those in @code{define_expand}, however, these statements must not
9170 generate any new pseudo-registers.  Once reload has completed, they also
9171 must not allocate any space in the stack frame.
9173 There are two special macros defined for use in the preparation statements:
9174 @code{DONE} and @code{FAIL}.  Use them with a following semicolon,
9175 as a statement.
9177 @table @code
9179 @findex DONE
9180 @item DONE
9181 Use the @code{DONE} macro to end RTL generation for the splitter.  The
9182 only RTL insns generated as replacement for the matched input insn will
9183 be those already emitted by explicit calls to @code{emit_insn} within
9184 the preparation statements; the replacement pattern is not used.
9186 @findex FAIL
9187 @item FAIL
9188 Make the @code{define_split} fail on this occasion.  When a @code{define_split}
9189 fails, it means that the splitter was not truly available for the inputs
9190 it was given, and the input insn will not be split.
9191 @end table
9193 If the preparation falls through (invokes neither @code{DONE} nor
9194 @code{FAIL}), then the @code{define_split} uses the replacement
9195 template.
9197 Patterns are matched against @var{insn-pattern} in two different
9198 circumstances.  If an insn needs to be split for delay slot scheduling
9199 or insn scheduling, the insn is already known to be valid, which means
9200 that it must have been matched by some @code{define_insn} and, if
9201 @code{reload_completed} is nonzero, is known to satisfy the constraints
9202 of that @code{define_insn}.  In that case, the new insn patterns must
9203 also be insns that are matched by some @code{define_insn} and, if
9204 @code{reload_completed} is nonzero, must also satisfy the constraints
9205 of those definitions.
9207 As an example of this usage of @code{define_split}, consider the following
9208 example from @file{a29k.md}, which splits a @code{sign_extend} from
9209 @code{HImode} to @code{SImode} into a pair of shift insns:
9211 @smallexample
9212 (define_split
9213   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
9214         (sign_extend:SI (match_operand:HI 1 "gen_reg_operand" "")))]
9215   ""
9216   [(set (match_dup 0)
9217         (ashift:SI (match_dup 1)
9218                    (const_int 16)))
9219    (set (match_dup 0)
9220         (ashiftrt:SI (match_dup 0)
9221                      (const_int 16)))]
9222   "
9223 @{ operands[1] = gen_lowpart (SImode, operands[1]); @}")
9224 @end smallexample
9226 When the combiner phase tries to split an insn pattern, it is always the
9227 case that the pattern is @emph{not} matched by any @code{define_insn}.
9228 The combiner pass first tries to split a single @code{set} expression
9229 and then the same @code{set} expression inside a @code{parallel}, but
9230 followed by a @code{clobber} of a pseudo-reg to use as a scratch
9231 register.  In these cases, the combiner expects exactly one or two new insn
9232 patterns to be generated.  It will verify that these patterns match some
9233 @code{define_insn} definitions, so you need not do this test in the
9234 @code{define_split} (of course, there is no point in writing a
9235 @code{define_split} that will never produce insns that match).
9237 Here is an example of this use of @code{define_split}, taken from
9238 @file{rs6000.md}:
9240 @smallexample
9241 (define_split
9242   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
9243         (plus:SI (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
9244                  (match_operand:SI 2 "non_add_cint_operand" "")))]
9245   ""
9246   [(set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 1) (match_dup 3)))
9247    (set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 0) (match_dup 4)))]
9250   int low = INTVAL (operands[2]) & 0xffff;
9251   int high = (unsigned) INTVAL (operands[2]) >> 16;
9253   if (low & 0x8000)
9254     high++, low |= 0xffff0000;
9256   operands[3] = GEN_INT (high << 16);
9257   operands[4] = GEN_INT (low);
9258 @}")
9259 @end smallexample
9261 Here the predicate @code{non_add_cint_operand} matches any
9262 @code{const_int} that is @emph{not} a valid operand of a single add
9263 insn.  The add with the smaller displacement is written so that it
9264 can be substituted into the address of a subsequent operation.
9266 An example that uses a scratch register, from the same file, generates
9267 an equality comparison of a register and a large constant:
9269 @smallexample
9270 (define_split
9271   [(set (match_operand:CC 0 "cc_reg_operand" "")
9272         (compare:CC (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
9273                     (match_operand:SI 2 "non_short_cint_operand" "")))
9274    (clobber (match_operand:SI 3 "gen_reg_operand" ""))]
9275   "find_single_use (operands[0], insn, 0)
9276    && (GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == EQ
9277        || GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == NE)"
9278   [(set (match_dup 3) (xor:SI (match_dup 1) (match_dup 4)))
9279    (set (match_dup 0) (compare:CC (match_dup 3) (match_dup 5)))]
9280   "
9282   /* @r{Get the constant we are comparing against, C, and see what it
9283      looks like sign-extended to 16 bits.  Then see what constant
9284      could be XOR'ed with C to get the sign-extended value.}  */
9286   int c = INTVAL (operands[2]);
9287   int sextc = (c << 16) >> 16;
9288   int xorv = c ^ sextc;
9290   operands[4] = GEN_INT (xorv);
9291   operands[5] = GEN_INT (sextc);
9292 @}")
9293 @end smallexample
9295 To avoid confusion, don't write a single @code{define_split} that
9296 accepts some insns that match some @code{define_insn} as well as some
9297 insns that don't.  Instead, write two separate @code{define_split}
9298 definitions, one for the insns that are valid and one for the insns that
9299 are not valid.
9301 The splitter is allowed to split jump instructions into a sequence of jumps or
9302 create new jumps while splitting non-jump instructions.  As the control flow
9303 graph and branch prediction information needs to be updated after the splitter
9304 runs, several restrictions apply.
9306 Splitting of a jump instruction into a sequence that has another jump
9307 instruction to the same label is always valid, as the compiler expects
9308 identical behavior of the new jump.  When the new sequence contains multiple
9309 jump instructions or new labels, more assistance is needed.  The splitter is
9310 permitted to create only unconditional jumps, or simple conditional jump
9311 instructions.  Additionally it must attach a @code{REG_BR_PROB} note to each
9312 conditional jump.  A global variable @code{split_branch_probability} holds the
9313 probability of the original branch in case it was a simple conditional jump,
9314 @minus{}1 otherwise.  To simplify recomputing of edge frequencies, the new
9315 sequence is permitted to have only forward jumps to the newly-created labels.
9317 @findex define_insn_and_split
9318 For the common case where the pattern of a define_split exactly matches the
9319 pattern of a define_insn, use @code{define_insn_and_split}.  It looks like
9320 this:
9322 @smallexample
9323 (define_insn_and_split
9324   [@var{insn-pattern}]
9325   "@var{condition}"
9326   "@var{output-template}"
9327   "@var{split-condition}"
9328   [@var{new-insn-pattern-1}
9329    @var{new-insn-pattern-2}
9330    @dots{}]
9331   "@var{preparation-statements}"
9332   [@var{insn-attributes}])
9334 @end smallexample
9336 @var{insn-pattern}, @var{condition}, @var{output-template}, and
9337 @var{insn-attributes} are used as in @code{define_insn}.  The
9338 @var{new-insn-pattern} vector and the @var{preparation-statements} are used as
9339 in a @code{define_split}.  The @var{split-condition} is also used as in
9340 @code{define_split}, with the additional behavior that if the condition starts
9341 with @samp{&&}, the condition used for the split will be the constructed as a
9342 logical ``and'' of the split condition with the insn condition.  For example,
9343 from i386.md:
9345 @smallexample
9346 (define_insn_and_split "zero_extendhisi2_and"
9347   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9348      (zero_extend:SI (match_operand:HI 1 "register_operand" "0")))
9349    (clobber (reg:CC 17))]
9350   "TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size"
9351   "#"
9352   "&& reload_completed"
9353   [(parallel [(set (match_dup 0)
9354                    (and:SI (match_dup 0) (const_int 65535)))
9355               (clobber (reg:CC 17))])]
9356   ""
9357   [(set_attr "type" "alu1")])
9359 @end smallexample
9361 In this case, the actual split condition will be
9362 @samp{TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size && reload_completed}.
9364 The @code{define_insn_and_split} construction provides exactly the same
9365 functionality as two separate @code{define_insn} and @code{define_split}
9366 patterns.  It exists for compactness, and as a maintenance tool to prevent
9367 having to ensure the two patterns' templates match.
9369 @findex define_insn_and_rewrite
9370 It is sometimes useful to have a @code{define_insn_and_split}
9371 that replaces specific operands of an instruction but leaves the
9372 rest of the instruction pattern unchanged.  You can do this directly
9373 with a @code{define_insn_and_split}, but it requires a
9374 @var{new-insn-pattern-1} that repeats most of the original @var{insn-pattern}.
9375 There is also the complication that an implicit @code{parallel} in
9376 @var{insn-pattern} must become an explicit @code{parallel} in
9377 @var{new-insn-pattern-1}, which is easy to overlook.
9378 A simpler alternative is to use @code{define_insn_and_rewrite}, which
9379 is a form of @code{define_insn_and_split} that automatically generates
9380 @var{new-insn-pattern-1} by replacing each @code{match_operand}
9381 in @var{insn-pattern} with a corresponding @code{match_dup}, and each
9382 @code{match_operator} in the pattern with a corresponding @code{match_op_dup}.
9383 The arguments are otherwise identical to @code{define_insn_and_split}:
9385 @smallexample
9386 (define_insn_and_rewrite
9387   [@var{insn-pattern}]
9388   "@var{condition}"
9389   "@var{output-template}"
9390   "@var{split-condition}"
9391   "@var{preparation-statements}"
9392   [@var{insn-attributes}])
9393 @end smallexample
9395 The @code{match_dup}s and @code{match_op_dup}s in the new
9396 instruction pattern use any new operand values that the
9397 @var{preparation-statements} store in the @code{operands} array,
9398 as for a normal @code{define_insn_and_split}.  @var{preparation-statements}
9399 can also emit additional instructions before the new instruction.
9400 They can even emit an entirely different sequence of instructions and
9401 use @code{DONE} to avoid emitting a new form of the original
9402 instruction.
9404 The split in a @code{define_insn_and_rewrite} is only intended
9405 to apply to existing instructions that match @var{insn-pattern}.
9406 @var{split-condition} must therefore start with @code{&&},
9407 so that the split condition applies on top of @var{condition}.
9409 Here is an example from the AArch64 SVE port, in which operand 1 is
9410 known to be equivalent to an all-true constant and isn't used by the
9411 output template:
9413 @smallexample
9414 (define_insn_and_rewrite "*while_ult<GPI:mode><PRED_ALL:mode>_cc"
9415   [(set (reg:CC CC_REGNUM)
9416         (compare:CC
9417           (unspec:SI [(match_operand:PRED_ALL 1)
9418                       (unspec:PRED_ALL
9419                         [(match_operand:GPI 2 "aarch64_reg_or_zero" "rZ")
9420                          (match_operand:GPI 3 "aarch64_reg_or_zero" "rZ")]
9421                         UNSPEC_WHILE_LO)]
9422                      UNSPEC_PTEST_PTRUE)
9423           (const_int 0)))
9424    (set (match_operand:PRED_ALL 0 "register_operand" "=Upa")
9425         (unspec:PRED_ALL [(match_dup 2)
9426                           (match_dup 3)]
9427                          UNSPEC_WHILE_LO))]
9428   "TARGET_SVE"
9429   "whilelo\t%0.<PRED_ALL:Vetype>, %<w>2, %<w>3"
9430   ;; Force the compiler to drop the unused predicate operand, so that we
9431   ;; don't have an unnecessary PTRUE.
9432   "&& !CONSTANT_P (operands[1])"
9433   @{
9434     operands[1] = CONSTM1_RTX (<MODE>mode);
9435   @}
9437 @end smallexample
9439 The splitter in this case simply replaces operand 1 with the constant
9440 value that it is known to have.  The equivalent @code{define_insn_and_split}
9441 would be:
9443 @smallexample
9444 (define_insn_and_split "*while_ult<GPI:mode><PRED_ALL:mode>_cc"
9445   [(set (reg:CC CC_REGNUM)
9446         (compare:CC
9447           (unspec:SI [(match_operand:PRED_ALL 1)
9448                       (unspec:PRED_ALL
9449                         [(match_operand:GPI 2 "aarch64_reg_or_zero" "rZ")
9450                          (match_operand:GPI 3 "aarch64_reg_or_zero" "rZ")]
9451                         UNSPEC_WHILE_LO)]
9452                      UNSPEC_PTEST_PTRUE)
9453           (const_int 0)))
9454    (set (match_operand:PRED_ALL 0 "register_operand" "=Upa")
9455         (unspec:PRED_ALL [(match_dup 2)
9456                           (match_dup 3)]
9457                          UNSPEC_WHILE_LO))]
9458   "TARGET_SVE"
9459   "whilelo\t%0.<PRED_ALL:Vetype>, %<w>2, %<w>3"
9460   ;; Force the compiler to drop the unused predicate operand, so that we
9461   ;; don't have an unnecessary PTRUE.
9462   "&& !CONSTANT_P (operands[1])"
9463   [(parallel
9464      [(set (reg:CC CC_REGNUM)
9465            (compare:CC
9466              (unspec:SI [(match_dup 1)
9467                          (unspec:PRED_ALL [(match_dup 2)
9468                                            (match_dup 3)]
9469                                           UNSPEC_WHILE_LO)]
9470                         UNSPEC_PTEST_PTRUE)
9471              (const_int 0)))
9472       (set (match_dup 0)
9473            (unspec:PRED_ALL [(match_dup 2)
9474                              (match_dup 3)]
9475                             UNSPEC_WHILE_LO))])]
9476   @{
9477     operands[1] = CONSTM1_RTX (<MODE>mode);
9478   @}
9480 @end smallexample
9482 @end ifset
9483 @ifset INTERNALS
9484 @node Including Patterns
9485 @section Including Patterns in Machine Descriptions.
9486 @cindex insn includes
9488 @findex include
9489 The @code{include} pattern tells the compiler tools where to
9490 look for patterns that are in files other than in the file
9491 @file{.md}.  This is used only at build time and there is no preprocessing allowed.
9493 It looks like:
9495 @smallexample
9497 (include @var{pathname})
9498 @end smallexample
9500 For example:
9502 @smallexample
9504 (include "filestuff")
9506 @end smallexample
9508 Where @var{pathname} is a string that specifies the location of the file,
9509 specifies the include file to be in @file{gcc/config/target/filestuff}.  The
9510 directory @file{gcc/config/target} is regarded as the default directory.
9513 Machine descriptions may be split up into smaller more manageable subsections
9514 and placed into subdirectories.
9516 By specifying:
9518 @smallexample
9520 (include "BOGUS/filestuff")
9522 @end smallexample
9524 the include file is specified to be in @file{gcc/config/@var{target}/BOGUS/filestuff}.
9526 Specifying an absolute path for the include file such as;
9527 @smallexample
9529 (include "/u2/BOGUS/filestuff")
9531 @end smallexample
9532 is permitted but is not encouraged.
9534 @subsection RTL Generation Tool Options for Directory Search
9535 @cindex directory options .md
9536 @cindex options, directory search
9537 @cindex search options
9539 The @option{-I@var{dir}} option specifies directories to search for machine descriptions.
9540 For example:
9542 @smallexample
9544 genrecog -I/p1/abc/proc1 -I/p2/abcd/pro2 target.md
9546 @end smallexample
9549 Add the directory @var{dir} to the head of the list of directories to be
9550 searched for header files.  This can be used to override a system machine definition
9551 file, substituting your own version, since these directories are
9552 searched before the default machine description file directories.  If you use more than
9553 one @option{-I} option, the directories are scanned in left-to-right
9554 order; the standard default directory come after.
9557 @end ifset
9558 @ifset INTERNALS
9559 @node Peephole Definitions
9560 @section Machine-Specific Peephole Optimizers
9561 @cindex peephole optimizer definitions
9562 @cindex defining peephole optimizers
9564 In addition to instruction patterns the @file{md} file may contain
9565 definitions of machine-specific peephole optimizations.
9567 The combiner does not notice certain peephole optimizations when the data
9568 flow in the program does not suggest that it should try them.  For example,
9569 sometimes two consecutive insns related in purpose can be combined even
9570 though the second one does not appear to use a register computed in the
9571 first one.  A machine-specific peephole optimizer can detect such
9572 opportunities.
9574 There are two forms of peephole definitions that may be used.  The
9575 original @code{define_peephole} is run at assembly output time to
9576 match insns and substitute assembly text.  Use of @code{define_peephole}
9577 is deprecated.
9579 A newer @code{define_peephole2} matches insns and substitutes new
9580 insns.  The @code{peephole2} pass is run after register allocation
9581 but before scheduling, which may result in much better code for
9582 targets that do scheduling.
9584 @menu
9585 * define_peephole::     RTL to Text Peephole Optimizers
9586 * define_peephole2::    RTL to RTL Peephole Optimizers
9587 @end menu
9589 @end ifset
9590 @ifset INTERNALS
9591 @node define_peephole
9592 @subsection RTL to Text Peephole Optimizers
9593 @findex define_peephole
9595 @need 1000
9596 A definition looks like this:
9598 @smallexample
9599 (define_peephole
9600   [@var{insn-pattern-1}
9601    @var{insn-pattern-2}
9602    @dots{}]
9603   "@var{condition}"
9604   "@var{template}"
9605   "@var{optional-insn-attributes}")
9606 @end smallexample
9608 @noindent
9609 The last string operand may be omitted if you are not using any
9610 machine-specific information in this machine description.  If present,
9611 it must obey the same rules as in a @code{define_insn}.
9613 In this skeleton, @var{insn-pattern-1} and so on are patterns to match
9614 consecutive insns.  The optimization applies to a sequence of insns when
9615 @var{insn-pattern-1} matches the first one, @var{insn-pattern-2} matches
9616 the next, and so on.
9618 Each of the insns matched by a peephole must also match a
9619 @code{define_insn}.  Peepholes are checked only at the last stage just
9620 before code generation, and only optionally.  Therefore, any insn which
9621 would match a peephole but no @code{define_insn} will cause a crash in code
9622 generation in an unoptimized compilation, or at various optimization
9623 stages.
9625 The operands of the insns are matched with @code{match_operands},
9626 @code{match_operator}, and @code{match_dup}, as usual.  What is not
9627 usual is that the operand numbers apply to all the insn patterns in the
9628 definition.  So, you can check for identical operands in two insns by
9629 using @code{match_operand} in one insn and @code{match_dup} in the
9630 other.
9632 The operand constraints used in @code{match_operand} patterns do not have
9633 any direct effect on the applicability of the peephole, but they will
9634 be validated afterward, so make sure your constraints are general enough
9635 to apply whenever the peephole matches.  If the peephole matches
9636 but the constraints are not satisfied, the compiler will crash.
9638 It is safe to omit constraints in all the operands of the peephole; or
9639 you can write constraints which serve as a double-check on the criteria
9640 previously tested.
9642 Once a sequence of insns matches the patterns, the @var{condition} is
9643 checked.  This is a C expression which makes the final decision whether to
9644 perform the optimization (we do so if the expression is nonzero).  If
9645 @var{condition} is omitted (in other words, the string is empty) then the
9646 optimization is applied to every sequence of insns that matches the
9647 patterns.
9649 The defined peephole optimizations are applied after register allocation
9650 is complete.  Therefore, the peephole definition can check which
9651 operands have ended up in which kinds of registers, just by looking at
9652 the operands.
9654 @findex prev_active_insn
9655 The way to refer to the operands in @var{condition} is to write
9656 @code{operands[@var{i}]} for operand number @var{i} (as matched by
9657 @code{(match_operand @var{i} @dots{})}).  Use the variable @code{insn}
9658 to refer to the last of the insns being matched; use
9659 @code{prev_active_insn} to find the preceding insns.
9661 @findex dead_or_set_p
9662 When optimizing computations with intermediate results, you can use
9663 @var{condition} to match only when the intermediate results are not used
9664 elsewhere.  Use the C expression @code{dead_or_set_p (@var{insn},
9665 @var{op})}, where @var{insn} is the insn in which you expect the value
9666 to be used for the last time (from the value of @code{insn}, together
9667 with use of @code{prev_nonnote_insn}), and @var{op} is the intermediate
9668 value (from @code{operands[@var{i}]}).
9670 Applying the optimization means replacing the sequence of insns with one
9671 new insn.  The @var{template} controls ultimate output of assembler code
9672 for this combined insn.  It works exactly like the template of a
9673 @code{define_insn}.  Operand numbers in this template are the same ones
9674 used in matching the original sequence of insns.
9676 The result of a defined peephole optimizer does not need to match any of
9677 the insn patterns in the machine description; it does not even have an
9678 opportunity to match them.  The peephole optimizer definition itself serves
9679 as the insn pattern to control how the insn is output.
9681 Defined peephole optimizers are run as assembler code is being output,
9682 so the insns they produce are never combined or rearranged in any way.
9684 Here is an example, taken from the 68000 machine description:
9686 @smallexample
9687 (define_peephole
9688   [(set (reg:SI 15) (plus:SI (reg:SI 15) (const_int 4)))
9689    (set (match_operand:DF 0 "register_operand" "=f")
9690         (match_operand:DF 1 "register_operand" "ad"))]
9691   "FP_REG_P (operands[0]) && ! FP_REG_P (operands[1])"
9693   rtx xoperands[2];
9694   xoperands[1] = gen_rtx_REG (SImode, REGNO (operands[1]) + 1);
9695 #ifdef MOTOROLA
9696   output_asm_insn ("move.l %1,(sp)", xoperands);
9697   output_asm_insn ("move.l %1,-(sp)", operands);
9698   return "fmove.d (sp)+,%0";
9699 #else
9700   output_asm_insn ("movel %1,sp@@", xoperands);
9701   output_asm_insn ("movel %1,sp@@-", operands);
9702   return "fmoved sp@@+,%0";
9703 #endif
9705 @end smallexample
9707 @need 1000
9708 The effect of this optimization is to change
9710 @smallexample
9711 @group
9712 jbsr _foobar
9713 addql #4,sp
9714 movel d1,sp@@-
9715 movel d0,sp@@-
9716 fmoved sp@@+,fp0
9717 @end group
9718 @end smallexample
9720 @noindent
9721 into
9723 @smallexample
9724 @group
9725 jbsr _foobar
9726 movel d1,sp@@
9727 movel d0,sp@@-
9728 fmoved sp@@+,fp0
9729 @end group
9730 @end smallexample
9732 @ignore
9733 @findex CC_REVERSED
9734 If a peephole matches a sequence including one or more jump insns, you must
9735 take account of the flags such as @code{CC_REVERSED} which specify that the
9736 condition codes are represented in an unusual manner.  The compiler
9737 automatically alters any ordinary conditional jumps which occur in such
9738 situations, but the compiler cannot alter jumps which have been replaced by
9739 peephole optimizations.  So it is up to you to alter the assembler code
9740 that the peephole produces.  Supply C code to write the assembler output,
9741 and in this C code check the condition code status flags and change the
9742 assembler code as appropriate.
9743 @end ignore
9745 @var{insn-pattern-1} and so on look @emph{almost} like the second
9746 operand of @code{define_insn}.  There is one important difference: the
9747 second operand of @code{define_insn} consists of one or more RTX's
9748 enclosed in square brackets.  Usually, there is only one: then the same
9749 action can be written as an element of a @code{define_peephole}.  But
9750 when there are multiple actions in a @code{define_insn}, they are
9751 implicitly enclosed in a @code{parallel}.  Then you must explicitly
9752 write the @code{parallel}, and the square brackets within it, in the
9753 @code{define_peephole}.  Thus, if an insn pattern looks like this,
9755 @smallexample
9756 (define_insn "divmodsi4"
9757   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
9758         (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
9759                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
9760    (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
9761         (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))]
9762   "TARGET_68020"
9763   "divsl%.l %2,%3:%0")
9764 @end smallexample
9766 @noindent
9767 then the way to mention this insn in a peephole is as follows:
9769 @smallexample
9770 (define_peephole
9771   [@dots{}
9772    (parallel
9773     [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
9774           (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
9775                   (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
9776      (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
9777           (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))])
9778    @dots{}]
9779   @dots{})
9780 @end smallexample
9782 @end ifset
9783 @ifset INTERNALS
9784 @node define_peephole2
9785 @subsection RTL to RTL Peephole Optimizers
9786 @findex define_peephole2
9788 The @code{define_peephole2} definition tells the compiler how to
9789 substitute one sequence of instructions for another sequence,
9790 what additional scratch registers may be needed and what their
9791 lifetimes must be.
9793 @smallexample
9794 (define_peephole2
9795   [@var{insn-pattern-1}
9796    @var{insn-pattern-2}
9797    @dots{}]
9798   "@var{condition}"
9799   [@var{new-insn-pattern-1}
9800    @var{new-insn-pattern-2}
9801    @dots{}]
9802   "@var{preparation-statements}")
9803 @end smallexample
9805 The definition is almost identical to @code{define_split}
9806 (@pxref{Insn Splitting}) except that the pattern to match is not a
9807 single instruction, but a sequence of instructions.
9809 It is possible to request additional scratch registers for use in the
9810 output template.  If appropriate registers are not free, the pattern
9811 will simply not match.
9813 @findex match_scratch
9814 @findex match_dup
9815 Scratch registers are requested with a @code{match_scratch} pattern at
9816 the top level of the input pattern.  The allocated register (initially) will
9817 be dead at the point requested within the original sequence.  If the scratch
9818 is used at more than a single point, a @code{match_dup} pattern at the
9819 top level of the input pattern marks the last position in the input sequence
9820 at which the register must be available.
9822 Here is an example from the IA-32 machine description:
9824 @smallexample
9825 (define_peephole2
9826   [(match_scratch:SI 2 "r")
9827    (parallel [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
9828                    (match_operator:SI 3 "arith_or_logical_operator"
9829                      [(match_dup 0)
9830                       (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")]))
9831               (clobber (reg:CC 17))])]
9832   "! optimize_size && ! TARGET_READ_MODIFY"
9833   [(set (match_dup 2) (match_dup 1))
9834    (parallel [(set (match_dup 0)
9835                    (match_op_dup 3 [(match_dup 0) (match_dup 2)]))
9836               (clobber (reg:CC 17))])]
9837   "")
9838 @end smallexample
9840 @noindent
9841 This pattern tries to split a load from its use in the hopes that we'll be
9842 able to schedule around the memory load latency.  It allocates a single
9843 @code{SImode} register of class @code{GENERAL_REGS} (@code{"r"}) that needs
9844 to be live only at the point just before the arithmetic.
9846 A real example requiring extended scratch lifetimes is harder to come by,
9847 so here's a silly made-up example:
9849 @smallexample
9850 (define_peephole2
9851   [(match_scratch:SI 4 "r")
9852    (set (match_operand:SI 0 "" "") (match_operand:SI 1 "" ""))
9853    (set (match_operand:SI 2 "" "") (match_dup 1))
9854    (match_dup 4)
9855    (set (match_operand:SI 3 "" "") (match_dup 1))]
9856   "/* @r{determine 1 does not overlap 0 and 2} */"
9857   [(set (match_dup 4) (match_dup 1))
9858    (set (match_dup 0) (match_dup 4))
9859    (set (match_dup 2) (match_dup 4))
9860    (set (match_dup 3) (match_dup 4))]
9861   "")
9862 @end smallexample
9864 @noindent
9865 If we had not added the @code{(match_dup 4)} in the middle of the input
9866 sequence, it might have been the case that the register we chose at the
9867 beginning of the sequence is killed by the first or second @code{set}.
9869 There are two special macros defined for use in the preparation statements:
9870 @code{DONE} and @code{FAIL}.  Use them with a following semicolon,
9871 as a statement.
9873 @table @code
9875 @findex DONE
9876 @item DONE
9877 Use the @code{DONE} macro to end RTL generation for the peephole.  The
9878 only RTL insns generated as replacement for the matched input insn will
9879 be those already emitted by explicit calls to @code{emit_insn} within
9880 the preparation statements; the replacement pattern is not used.
9882 @findex FAIL
9883 @item FAIL
9884 Make the @code{define_peephole2} fail on this occasion.  When a @code{define_peephole2}
9885 fails, it means that the replacement was not truly available for the
9886 particular inputs it was given.  In that case, GCC may still apply a
9887 later @code{define_peephole2} that also matches the given insn pattern.
9888 (Note that this is different from @code{define_split}, where @code{FAIL}
9889 prevents the input insn from being split at all.)
9890 @end table
9892 If the preparation falls through (invokes neither @code{DONE} nor
9893 @code{FAIL}), then the @code{define_peephole2} uses the replacement
9894 template.
9896 Insns are scanned in forward order from beginning to end for each basic
9897 block.  Matches are attempted in order of @code{define_peephole2}
9898 appearance in the @file{md} file.  After a successful replacement,
9899 scanning for further opportunities for @code{define_peephole2}, resumes
9900 with the first generated replacement insn as the first insn to be
9901 matched against all @code{define_peephole2}.  For the example above,
9902 after its successful replacement, the first insn that can be matched by
9903 a @code{define_peephole2} is @code{(set (match_dup 4) (match_dup 1))}.
9905 @end ifset
9906 @ifset INTERNALS
9907 @node Insn Attributes
9908 @section Instruction Attributes
9909 @cindex insn attributes
9910 @cindex instruction attributes
9912 In addition to describing the instruction supported by the target machine,
9913 the @file{md} file also defines a group of @dfn{attributes} and a set of
9914 values for each.  Every generated insn is assigned a value for each attribute.
9915 One possible attribute would be the effect that the insn has on the machine's
9916 condition code.
9918 @menu
9919 * Defining Attributes:: Specifying attributes and their values.
9920 * Expressions::         Valid expressions for attribute values.
9921 * Tagging Insns::       Assigning attribute values to insns.
9922 * Attr Example::        An example of assigning attributes.
9923 * Insn Lengths::        Computing the length of insns.
9924 * Constant Attributes:: Defining attributes that are constant.
9925 * Mnemonic Attribute::  Obtain the instruction mnemonic as attribute value.
9926 * Delay Slots::         Defining delay slots required for a machine.
9927 * Processor pipeline description:: Specifying information for insn scheduling.
9928 @end menu
9930 @end ifset
9931 @ifset INTERNALS
9932 @node Defining Attributes
9933 @subsection Defining Attributes and their Values
9934 @cindex defining attributes and their values
9935 @cindex attributes, defining
9937 @findex define_attr
9938 The @code{define_attr} expression is used to define each attribute required
9939 by the target machine.  It looks like:
9941 @smallexample
9942 (define_attr @var{name} @var{list-of-values} @var{default})
9943 @end smallexample
9945 @var{name} is a string specifying the name of the attribute being
9946 defined.  Some attributes are used in a special way by the rest of the
9947 compiler. The @code{enabled} attribute can be used to conditionally
9948 enable or disable insn alternatives (@pxref{Disable Insn
9949 Alternatives}). The @code{predicable} attribute, together with a
9950 suitable @code{define_cond_exec} (@pxref{Conditional Execution}), can
9951 be used to automatically generate conditional variants of instruction
9952 patterns. The @code{mnemonic} attribute can be used to check for the
9953 instruction mnemonic (@pxref{Mnemonic Attribute}).  The compiler
9954 internally uses the names @code{ce_enabled} and @code{nonce_enabled},
9955 so they should not be used elsewhere as alternative names.
9957 @var{list-of-values} is either a string that specifies a comma-separated
9958 list of values that can be assigned to the attribute, or a null string to
9959 indicate that the attribute takes numeric values.
9961 @var{default} is an attribute expression that gives the value of this
9962 attribute for insns that match patterns whose definition does not include
9963 an explicit value for this attribute.  @xref{Attr Example}, for more
9964 information on the handling of defaults.  @xref{Constant Attributes},
9965 for information on attributes that do not depend on any particular insn.
9967 @findex insn-attr.h
9968 For each defined attribute, a number of definitions are written to the
9969 @file{insn-attr.h} file.  For cases where an explicit set of values is
9970 specified for an attribute, the following are defined:
9972 @itemize @bullet
9973 @item
9974 A @samp{#define} is written for the symbol @samp{HAVE_ATTR_@var{name}}.
9976 @item
9977 An enumerated class is defined for @samp{attr_@var{name}} with
9978 elements of the form @samp{@var{upper-name}_@var{upper-value}} where
9979 the attribute name and value are first converted to uppercase.
9981 @item
9982 A function @samp{get_attr_@var{name}} is defined that is passed an insn and
9983 returns the attribute value for that insn.
9984 @end itemize
9986 For example, if the following is present in the @file{md} file:
9988 @smallexample
9989 (define_attr "type" "branch,fp,load,store,arith" @dots{})
9990 @end smallexample
9992 @noindent
9993 the following lines will be written to the file @file{insn-attr.h}.
9995 @smallexample
9996 #define HAVE_ATTR_type 1
9997 enum attr_type @{TYPE_BRANCH, TYPE_FP, TYPE_LOAD,
9998                  TYPE_STORE, TYPE_ARITH@};
9999 extern enum attr_type get_attr_type ();
10000 @end smallexample
10002 If the attribute takes numeric values, no @code{enum} type will be
10003 defined and the function to obtain the attribute's value will return
10004 @code{int}.
10006 There are attributes which are tied to a specific meaning.  These
10007 attributes are not free to use for other purposes:
10009 @table @code
10010 @item length
10011 The @code{length} attribute is used to calculate the length of emitted
10012 code chunks.  This is especially important when verifying branch
10013 distances. @xref{Insn Lengths}.
10015 @item enabled
10016 The @code{enabled} attribute can be defined to prevent certain
10017 alternatives of an insn definition from being used during code
10018 generation. @xref{Disable Insn Alternatives}.
10020 @item mnemonic
10021 The @code{mnemonic} attribute can be defined to implement instruction
10022 specific checks in e.g.@: the pipeline description.
10023 @xref{Mnemonic Attribute}.
10024 @end table
10026 For each of these special attributes, the corresponding
10027 @samp{HAVE_ATTR_@var{name}} @samp{#define} is also written when the
10028 attribute is not defined; in that case, it is defined as @samp{0}.
10030 @findex define_enum_attr
10031 @anchor{define_enum_attr}
10032 Another way of defining an attribute is to use:
10034 @smallexample
10035 (define_enum_attr "@var{attr}" "@var{enum}" @var{default})
10036 @end smallexample
10038 This works in just the same way as @code{define_attr}, except that
10039 the list of values is taken from a separate enumeration called
10040 @var{enum} (@pxref{define_enum}).  This form allows you to use
10041 the same list of values for several attributes without having to
10042 repeat the list each time.  For example:
10044 @smallexample
10045 (define_enum "processor" [
10046   model_a
10047   model_b
10048   @dots{}
10050 (define_enum_attr "arch" "processor"
10051   (const (symbol_ref "target_arch")))
10052 (define_enum_attr "tune" "processor"
10053   (const (symbol_ref "target_tune")))
10054 @end smallexample
10056 defines the same attributes as:
10058 @smallexample
10059 (define_attr "arch" "model_a,model_b,@dots{}"
10060   (const (symbol_ref "target_arch")))
10061 (define_attr "tune" "model_a,model_b,@dots{}"
10062   (const (symbol_ref "target_tune")))
10063 @end smallexample
10065 but without duplicating the processor list.  The second example defines two
10066 separate C enums (@code{attr_arch} and @code{attr_tune}) whereas the first
10067 defines a single C enum (@code{processor}).
10068 @end ifset
10069 @ifset INTERNALS
10070 @node Expressions
10071 @subsection Attribute Expressions
10072 @cindex attribute expressions
10074 RTL expressions used to define attributes use the codes described above
10075 plus a few specific to attribute definitions, to be discussed below.
10076 Attribute value expressions must have one of the following forms:
10078 @table @code
10079 @cindex @code{const_int} and attributes
10080 @item (const_int @var{i})
10081 The integer @var{i} specifies the value of a numeric attribute.  @var{i}
10082 must be non-negative.
10084 The value of a numeric attribute can be specified either with a
10085 @code{const_int}, or as an integer represented as a string in
10086 @code{const_string}, @code{eq_attr} (see below), @code{attr},
10087 @code{symbol_ref}, simple arithmetic expressions, and @code{set_attr}
10088 overrides on specific instructions (@pxref{Tagging Insns}).
10090 @cindex @code{const_string} and attributes
10091 @item (const_string @var{value})
10092 The string @var{value} specifies a constant attribute value.
10093 If @var{value} is specified as @samp{"*"}, it means that the default value of
10094 the attribute is to be used for the insn containing this expression.
10095 @samp{"*"} obviously cannot be used in the @var{default} expression
10096 of a @code{define_attr}.
10098 If the attribute whose value is being specified is numeric, @var{value}
10099 must be a string containing a non-negative integer (normally
10100 @code{const_int} would be used in this case).  Otherwise, it must
10101 contain one of the valid values for the attribute.
10103 @cindex @code{if_then_else} and attributes
10104 @item (if_then_else @var{test} @var{true-value} @var{false-value})
10105 @var{test} specifies an attribute test, whose format is defined below.
10106 The value of this expression is @var{true-value} if @var{test} is true,
10107 otherwise it is @var{false-value}.
10109 @cindex @code{cond} and attributes
10110 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @dots{}] @var{default})
10111 The first operand of this expression is a vector containing an even
10112 number of expressions and consisting of pairs of @var{test} and @var{value}
10113 expressions.  The value of the @code{cond} expression is that of the
10114 @var{value} corresponding to the first true @var{test} expression.  If
10115 none of the @var{test} expressions are true, the value of the @code{cond}
10116 expression is that of the @var{default} expression.
10117 @end table
10119 @var{test} expressions can have one of the following forms:
10121 @table @code
10122 @cindex @code{const_int} and attribute tests
10123 @item (const_int @var{i})
10124 This test is true if @var{i} is nonzero and false otherwise.
10126 @cindex @code{not} and attributes
10127 @cindex @code{ior} and attributes
10128 @cindex @code{and} and attributes
10129 @item (not @var{test})
10130 @itemx (ior @var{test1} @var{test2})
10131 @itemx (and @var{test1} @var{test2})
10132 These tests are true if the indicated logical function is true.
10134 @cindex @code{match_operand} and attributes
10135 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{pred} @var{constraints})
10136 This test is true if operand @var{n} of the insn whose attribute value
10137 is being determined has mode @var{m} (this part of the test is ignored
10138 if @var{m} is @code{VOIDmode}) and the function specified by the string
10139 @var{pred} returns a nonzero value when passed operand @var{n} and mode
10140 @var{m} (this part of the test is ignored if @var{pred} is the null
10141 string).
10143 The @var{constraints} operand is ignored and should be the null string.
10145 @cindex @code{match_test} and attributes
10146 @item (match_test @var{c-expr})
10147 The test is true if C expression @var{c-expr} is true.  In non-constant
10148 attributes, @var{c-expr} has access to the following variables:
10150 @table @var
10151 @item insn
10152 The rtl instruction under test.
10153 @item which_alternative
10154 The @code{define_insn} alternative that @var{insn} matches.
10155 @xref{Output Statement}.
10156 @item operands
10157 An array of @var{insn}'s rtl operands.
10158 @end table
10160 @var{c-expr} behaves like the condition in a C @code{if} statement,
10161 so there is no need to explicitly convert the expression into a boolean
10162 0 or 1 value.  For example, the following two tests are equivalent:
10164 @smallexample
10165 (match_test "x & 2")
10166 (match_test "(x & 2) != 0")
10167 @end smallexample
10169 @cindex @code{le} and attributes
10170 @cindex @code{leu} and attributes
10171 @cindex @code{lt} and attributes
10172 @cindex @code{gt} and attributes
10173 @cindex @code{gtu} and attributes
10174 @cindex @code{ge} and attributes
10175 @cindex @code{geu} and attributes
10176 @cindex @code{ne} and attributes
10177 @cindex @code{eq} and attributes
10178 @cindex @code{plus} and attributes
10179 @cindex @code{minus} and attributes
10180 @cindex @code{mult} and attributes
10181 @cindex @code{div} and attributes
10182 @cindex @code{mod} and attributes
10183 @cindex @code{abs} and attributes
10184 @cindex @code{neg} and attributes
10185 @cindex @code{ashift} and attributes
10186 @cindex @code{lshiftrt} and attributes
10187 @cindex @code{ashiftrt} and attributes
10188 @item (le @var{arith1} @var{arith2})
10189 @itemx (leu @var{arith1} @var{arith2})
10190 @itemx (lt @var{arith1} @var{arith2})
10191 @itemx (ltu @var{arith1} @var{arith2})
10192 @itemx (gt @var{arith1} @var{arith2})
10193 @itemx (gtu @var{arith1} @var{arith2})
10194 @itemx (ge @var{arith1} @var{arith2})
10195 @itemx (geu @var{arith1} @var{arith2})
10196 @itemx (ne @var{arith1} @var{arith2})
10197 @itemx (eq @var{arith1} @var{arith2})
10198 These tests are true if the indicated comparison of the two arithmetic
10199 expressions is true.  Arithmetic expressions are formed with
10200 @code{plus}, @code{minus}, @code{mult}, @code{div}, @code{mod},
10201 @code{abs}, @code{neg}, @code{and}, @code{ior}, @code{xor}, @code{not},
10202 @code{ashift}, @code{lshiftrt}, and @code{ashiftrt} expressions.
10204 @findex get_attr
10205 @code{const_int} and @code{symbol_ref} are always valid terms (@pxref{Insn
10206 Lengths},for additional forms).  @code{symbol_ref} is a string
10207 denoting a C expression that yields an @code{int} when evaluated by the
10208 @samp{get_attr_@dots{}} routine.  It should normally be a global
10209 variable.
10211 @findex eq_attr
10212 @item (eq_attr @var{name} @var{value})
10213 @var{name} is a string specifying the name of an attribute.
10215 @var{value} is a string that is either a valid value for attribute
10216 @var{name}, a comma-separated list of values, or @samp{!} followed by a
10217 value or list.  If @var{value} does not begin with a @samp{!}, this
10218 test is true if the value of the @var{name} attribute of the current
10219 insn is in the list specified by @var{value}.  If @var{value} begins
10220 with a @samp{!}, this test is true if the attribute's value is
10221 @emph{not} in the specified list.
10223 For example,
10225 @smallexample
10226 (eq_attr "type" "load,store")
10227 @end smallexample
10229 @noindent
10230 is equivalent to
10232 @smallexample
10233 (ior (eq_attr "type" "load") (eq_attr "type" "store"))
10234 @end smallexample
10236 If @var{name} specifies an attribute of @samp{alternative}, it refers to the
10237 value of the compiler variable @code{which_alternative}
10238 (@pxref{Output Statement}) and the values must be small integers.  For
10239 example,
10241 @smallexample
10242 (eq_attr "alternative" "2,3")
10243 @end smallexample
10245 @noindent
10246 is equivalent to
10248 @smallexample
10249 (ior (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 2))
10250      (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 3)))
10251 @end smallexample
10253 Note that, for most attributes, an @code{eq_attr} test is simplified in cases
10254 where the value of the attribute being tested is known for all insns matching
10255 a particular pattern.  This is by far the most common case.
10257 @findex attr_flag
10258 @item (attr_flag @var{name})
10259 The value of an @code{attr_flag} expression is true if the flag
10260 specified by @var{name} is true for the @code{insn} currently being
10261 scheduled.
10263 @var{name} is a string specifying one of a fixed set of flags to test.
10264 Test the flags @code{forward} and @code{backward} to determine the
10265 direction of a conditional branch.
10267 This example describes a conditional branch delay slot which
10268 can be nullified for forward branches that are taken (annul-true) or
10269 for backward branches which are not taken (annul-false).
10271 @smallexample
10272 (define_delay (eq_attr "type" "cbranch")
10273   [(eq_attr "in_branch_delay" "true")
10274    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
10275         (attr_flag "forward"))
10276    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
10277         (attr_flag "backward"))])
10278 @end smallexample
10280 The @code{forward} and @code{backward} flags are false if the current
10281 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
10283 @code{attr_flag} is only used during delay slot scheduling and has no
10284 meaning to other passes of the compiler.
10286 @findex attr
10287 @item (attr @var{name})
10288 The value of another attribute is returned.  This is most useful
10289 for numeric attributes, as @code{eq_attr} and @code{attr_flag}
10290 produce more efficient code for non-numeric attributes.
10291 @end table
10293 @end ifset
10294 @ifset INTERNALS
10295 @node Tagging Insns
10296 @subsection Assigning Attribute Values to Insns
10297 @cindex tagging insns
10298 @cindex assigning attribute values to insns
10300 The value assigned to an attribute of an insn is primarily determined by
10301 which pattern is matched by that insn (or which @code{define_peephole}
10302 generated it).  Every @code{define_insn} and @code{define_peephole} can
10303 have an optional last argument to specify the values of attributes for
10304 matching insns.  The value of any attribute not specified in a particular
10305 insn is set to the default value for that attribute, as specified in its
10306 @code{define_attr}.  Extensive use of default values for attributes
10307 permits the specification of the values for only one or two attributes
10308 in the definition of most insn patterns, as seen in the example in the
10309 next section.
10311 The optional last argument of @code{define_insn} and
10312 @code{define_peephole} is a vector of expressions, each of which defines
10313 the value for a single attribute.  The most general way of assigning an
10314 attribute's value is to use a @code{set} expression whose first operand is an
10315 @code{attr} expression giving the name of the attribute being set.  The
10316 second operand of the @code{set} is an attribute expression
10317 (@pxref{Expressions}) giving the value of the attribute.
10319 When the attribute value depends on the @samp{alternative} attribute
10320 (i.e., which is the applicable alternative in the constraint of the
10321 insn), the @code{set_attr_alternative} expression can be used.  It
10322 allows the specification of a vector of attribute expressions, one for
10323 each alternative.
10325 @findex set_attr
10326 When the generality of arbitrary attribute expressions is not required,
10327 the simpler @code{set_attr} expression can be used, which allows
10328 specifying a string giving either a single attribute value or a list
10329 of attribute values, one for each alternative.
10331 The form of each of the above specifications is shown below.  In each case,
10332 @var{name} is a string specifying the attribute to be set.
10334 @table @code
10335 @item (set_attr @var{name} @var{value-string})
10336 @var{value-string} is either a string giving the desired attribute value,
10337 or a string containing a comma-separated list giving the values for
10338 succeeding alternatives.  The number of elements must match the number
10339 of alternatives in the constraint of the insn pattern.
10341 Note that it may be useful to specify @samp{*} for some alternative, in
10342 which case the attribute will assume its default value for insns matching
10343 that alternative.
10345 @findex set_attr_alternative
10346 @item (set_attr_alternative @var{name} [@var{value1} @var{value2} @dots{}])
10347 Depending on the alternative of the insn, the value will be one of the
10348 specified values.  This is a shorthand for using a @code{cond} with
10349 tests on the @samp{alternative} attribute.
10351 @findex attr
10352 @item (set (attr @var{name}) @var{value})
10353 The first operand of this @code{set} must be the special RTL expression
10354 @code{attr}, whose sole operand is a string giving the name of the
10355 attribute being set.  @var{value} is the value of the attribute.
10356 @end table
10358 The following shows three different ways of representing the same
10359 attribute value specification:
10361 @smallexample
10362 (set_attr "type" "load,store,arith")
10364 (set_attr_alternative "type"
10365                       [(const_string "load") (const_string "store")
10366                        (const_string "arith")])
10368 (set (attr "type")
10369      (cond [(eq_attr "alternative" "1") (const_string "load")
10370             (eq_attr "alternative" "2") (const_string "store")]
10371            (const_string "arith")))
10372 @end smallexample
10374 @need 1000
10375 @findex define_asm_attributes
10376 The @code{define_asm_attributes} expression provides a mechanism to
10377 specify the attributes assigned to insns produced from an @code{asm}
10378 statement.  It has the form:
10380 @smallexample
10381 (define_asm_attributes [@var{attr-sets}])
10382 @end smallexample
10384 @noindent
10385 where @var{attr-sets} is specified the same as for both the
10386 @code{define_insn} and the @code{define_peephole} expressions.
10388 These values will typically be the ``worst case'' attribute values.  For
10389 example, they might indicate that the condition code will be clobbered.
10391 A specification for a @code{length} attribute is handled specially.  The
10392 way to compute the length of an @code{asm} insn is to multiply the
10393 length specified in the expression @code{define_asm_attributes} by the
10394 number of machine instructions specified in the @code{asm} statement,
10395 determined by counting the number of semicolons and newlines in the
10396 string.  Therefore, the value of the @code{length} attribute specified
10397 in a @code{define_asm_attributes} should be the maximum possible length
10398 of a single machine instruction.
10400 @end ifset
10401 @ifset INTERNALS
10402 @node Attr Example
10403 @subsection Example of Attribute Specifications
10404 @cindex attribute specifications example
10405 @cindex attribute specifications
10407 The judicious use of defaulting is important in the efficient use of
10408 insn attributes.  Typically, insns are divided into @dfn{types} and an
10409 attribute, customarily called @code{type}, is used to represent this
10410 value.  This attribute is normally used only to define the default value
10411 for other attributes.  An example will clarify this usage.
10413 Assume we have a RISC machine with a condition code and in which only
10414 full-word operations are performed in registers.  Let us assume that we
10415 can divide all insns into loads, stores, (integer) arithmetic
10416 operations, floating point operations, and branches.
10418 Here we will concern ourselves with determining the effect of an insn on
10419 the condition code and will limit ourselves to the following possible
10420 effects:  The condition code can be set unpredictably (clobbered), not
10421 be changed, be set to agree with the results of the operation, or only
10422 changed if the item previously set into the condition code has been
10423 modified.
10425 Here is part of a sample @file{md} file for such a machine:
10427 @smallexample
10428 (define_attr "type" "load,store,arith,fp,branch" (const_string "arith"))
10430 (define_attr "cc" "clobber,unchanged,set,change0"
10431              (cond [(eq_attr "type" "load")
10432                         (const_string "change0")
10433                     (eq_attr "type" "store,branch")
10434                         (const_string "unchanged")
10435                     (eq_attr "type" "arith")
10436                         (if_then_else (match_operand:SI 0 "" "")
10437                                       (const_string "set")
10438                                       (const_string "clobber"))]
10439                    (const_string "clobber")))
10441 (define_insn ""
10442   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,r,m")
10443         (match_operand:SI 1 "general_operand" "r,m,r"))]
10444   ""
10445   "@@
10446    move %0,%1
10447    load %0,%1
10448    store %0,%1"
10449   [(set_attr "type" "arith,load,store")])
10450 @end smallexample
10452 Note that we assume in the above example that arithmetic operations
10453 performed on quantities smaller than a machine word clobber the condition
10454 code since they will set the condition code to a value corresponding to the
10455 full-word result.
10457 @end ifset
10458 @ifset INTERNALS
10459 @node Insn Lengths
10460 @subsection Computing the Length of an Insn
10461 @cindex insn lengths, computing
10462 @cindex computing the length of an insn
10464 For many machines, multiple types of branch instructions are provided, each
10465 for different length branch displacements.  In most cases, the assembler
10466 will choose the correct instruction to use.  However, when the assembler
10467 cannot do so, GCC can when a special attribute, the @code{length}
10468 attribute, is defined.  This attribute must be defined to have numeric
10469 values by specifying a null string in its @code{define_attr}.
10471 In the case of the @code{length} attribute, two additional forms of
10472 arithmetic terms are allowed in test expressions:
10474 @table @code
10475 @cindex @code{match_dup} and attributes
10476 @item (match_dup @var{n})
10477 This refers to the address of operand @var{n} of the current insn, which
10478 must be a @code{label_ref}.
10480 @cindex @code{pc} and attributes
10481 @item (pc)
10482 For non-branch instructions and backward branch instructions, this refers
10483 to the address of the current insn.  But for forward branch instructions,
10484 this refers to the address of the next insn, because the length of the
10485 current insn is to be computed.
10486 @end table
10488 @cindex @code{addr_vec}, length of
10489 @cindex @code{addr_diff_vec}, length of
10490 For normal insns, the length will be determined by value of the
10491 @code{length} attribute.  In the case of @code{addr_vec} and
10492 @code{addr_diff_vec} insn patterns, the length is computed as
10493 the number of vectors multiplied by the size of each vector.
10495 Lengths are measured in addressable storage units (bytes).
10497 Note that it is possible to call functions via the @code{symbol_ref}
10498 mechanism to compute the length of an insn.  However, if you use this
10499 mechanism you must provide dummy clauses to express the maximum length
10500 without using the function call.  You can see an example of this in the
10501 @code{pa} machine description for the @code{call_symref} pattern.
10503 The following macros can be used to refine the length computation:
10505 @table @code
10506 @findex ADJUST_INSN_LENGTH
10507 @item ADJUST_INSN_LENGTH (@var{insn}, @var{length})
10508 If defined, modifies the length assigned to instruction @var{insn} as a
10509 function of the context in which it is used.  @var{length} is an lvalue
10510 that contains the initially computed length of the insn and should be
10511 updated with the correct length of the insn.
10513 This macro will normally not be required.  A case in which it is
10514 required is the ROMP@.  On this machine, the size of an @code{addr_vec}
10515 insn must be increased by two to compensate for the fact that alignment
10516 may be required.
10517 @end table
10519 @findex get_attr_length
10520 The routine that returns @code{get_attr_length} (the value of the
10521 @code{length} attribute) can be used by the output routine to
10522 determine the form of the branch instruction to be written, as the
10523 example below illustrates.
10525 As an example of the specification of variable-length branches, consider
10526 the IBM 360.  If we adopt the convention that a register will be set to
10527 the starting address of a function, we can jump to labels within 4k of
10528 the start using a four-byte instruction.  Otherwise, we need a six-byte
10529 sequence to load the address from memory and then branch to it.
10531 On such a machine, a pattern for a branch instruction might be specified
10532 as follows:
10534 @smallexample
10535 (define_insn "jump"
10536   [(set (pc)
10537         (label_ref (match_operand 0 "" "")))]
10538   ""
10540    return (get_attr_length (insn) == 4
10541            ? "b %l0" : "l r15,=a(%l0); br r15");
10543   [(set (attr "length")
10544         (if_then_else (lt (match_dup 0) (const_int 4096))
10545                       (const_int 4)
10546                       (const_int 6)))])
10547 @end smallexample
10549 @end ifset
10550 @ifset INTERNALS
10551 @node Constant Attributes
10552 @subsection Constant Attributes
10553 @cindex constant attributes
10555 A special form of @code{define_attr}, where the expression for the
10556 default value is a @code{const} expression, indicates an attribute that
10557 is constant for a given run of the compiler.  Constant attributes may be
10558 used to specify which variety of processor is used.  For example,
10560 @smallexample
10561 (define_attr "cpu" "m88100,m88110,m88000"
10562  (const
10563   (cond [(symbol_ref "TARGET_88100") (const_string "m88100")
10564          (symbol_ref "TARGET_88110") (const_string "m88110")]
10565         (const_string "m88000"))))
10567 (define_attr "memory" "fast,slow"
10568  (const
10569   (if_then_else (symbol_ref "TARGET_FAST_MEM")
10570                 (const_string "fast")
10571                 (const_string "slow"))))
10572 @end smallexample
10574 The routine generated for constant attributes has no parameters as it
10575 does not depend on any particular insn.  RTL expressions used to define
10576 the value of a constant attribute may use the @code{symbol_ref} form,
10577 but may not use either the @code{match_operand} form or @code{eq_attr}
10578 forms involving insn attributes.
10580 @end ifset
10581 @ifset INTERNALS
10582 @node Mnemonic Attribute
10583 @subsection Mnemonic Attribute
10584 @cindex mnemonic attribute
10586 The @code{mnemonic} attribute is a string type attribute holding the
10587 instruction mnemonic for an insn alternative.  The attribute values
10588 will automatically be generated by the machine description parser if
10589 there is an attribute definition in the md file:
10591 @smallexample
10592 (define_attr "mnemonic" "unknown" (const_string "unknown"))
10593 @end smallexample
10595 The default value can be freely chosen as long as it does not collide
10596 with any of the instruction mnemonics.  This value will be used
10597 whenever the machine description parser is not able to determine the
10598 mnemonic string.  This might be the case for output templates
10599 containing more than a single instruction as in
10600 @code{"mvcle\t%0,%1,0\;jo\t.-4"}.
10602 The @code{mnemonic} attribute set is not generated automatically if the
10603 instruction string is generated via C code.
10605 An existing @code{mnemonic} attribute set in an insn definition will not
10606 be overriden by the md file parser.  That way it is possible to
10607 manually set the instruction mnemonics for the cases where the md file
10608 parser fails to determine it automatically.
10610 The @code{mnemonic} attribute is useful for dealing with instruction
10611 specific properties in the pipeline description without defining
10612 additional insn attributes.
10614 @smallexample
10615 (define_attr "ooo_expanded" ""
10616   (cond [(eq_attr "mnemonic" "dlr,dsgr,d,dsgf,stam,dsgfr,dlgr")
10617          (const_int 1)]
10618         (const_int 0)))
10619 @end smallexample
10621 @end ifset
10622 @ifset INTERNALS
10623 @node Delay Slots
10624 @subsection Delay Slot Scheduling
10625 @cindex delay slots, defining
10627 The insn attribute mechanism can be used to specify the requirements for
10628 delay slots, if any, on a target machine.  An instruction is said to
10629 require a @dfn{delay slot} if some instructions that are physically
10630 after the instruction are executed as if they were located before it.
10631 Classic examples are branch and call instructions, which often execute
10632 the following instruction before the branch or call is performed.
10634 On some machines, conditional branch instructions can optionally
10635 @dfn{annul} instructions in the delay slot.  This means that the
10636 instruction will not be executed for certain branch outcomes.  Both
10637 instructions that annul if the branch is true and instructions that
10638 annul if the branch is false are supported.
10640 Delay slot scheduling differs from instruction scheduling in that
10641 determining whether an instruction needs a delay slot is dependent only
10642 on the type of instruction being generated, not on data flow between the
10643 instructions.  See the next section for a discussion of data-dependent
10644 instruction scheduling.
10646 @findex define_delay
10647 The requirement of an insn needing one or more delay slots is indicated
10648 via the @code{define_delay} expression.  It has the following form:
10650 @smallexample
10651 (define_delay @var{test}
10652               [@var{delay-1} @var{annul-true-1} @var{annul-false-1}
10653                @var{delay-2} @var{annul-true-2} @var{annul-false-2}
10654                @dots{}])
10655 @end smallexample
10657 @var{test} is an attribute test that indicates whether this
10658 @code{define_delay} applies to a particular insn.  If so, the number of
10659 required delay slots is determined by the length of the vector specified
10660 as the second argument.  An insn placed in delay slot @var{n} must
10661 satisfy attribute test @var{delay-n}.  @var{annul-true-n} is an
10662 attribute test that specifies which insns may be annulled if the branch
10663 is true.  Similarly, @var{annul-false-n} specifies which insns in the
10664 delay slot may be annulled if the branch is false.  If annulling is not
10665 supported for that delay slot, @code{(nil)} should be coded.
10667 For example, in the common case where branch and call insns require
10668 a single delay slot, which may contain any insn other than a branch or
10669 call, the following would be placed in the @file{md} file:
10671 @smallexample
10672 (define_delay (eq_attr "type" "branch,call")
10673               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
10674 @end smallexample
10676 Multiple @code{define_delay} expressions may be specified.  In this
10677 case, each such expression specifies different delay slot requirements
10678 and there must be no insn for which tests in two @code{define_delay}
10679 expressions are both true.
10681 For example, if we have a machine that requires one delay slot for branches
10682 but two for calls,  no delay slot can contain a branch or call insn,
10683 and any valid insn in the delay slot for the branch can be annulled if the
10684 branch is true, we might represent this as follows:
10686 @smallexample
10687 (define_delay (eq_attr "type" "branch")
10688    [(eq_attr "type" "!branch,call")
10689     (eq_attr "type" "!branch,call")
10690     (nil)])
10692 (define_delay (eq_attr "type" "call")
10693               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)
10694                (eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
10695 @end smallexample
10696 @c the above is *still* too long.  --mew 4feb93
10698 @end ifset
10699 @ifset INTERNALS
10700 @node Processor pipeline description
10701 @subsection Specifying processor pipeline description
10702 @cindex processor pipeline description
10703 @cindex processor functional units
10704 @cindex instruction latency time
10705 @cindex interlock delays
10706 @cindex data dependence delays
10707 @cindex reservation delays
10708 @cindex pipeline hazard recognizer
10709 @cindex automaton based pipeline description
10710 @cindex regular expressions
10711 @cindex deterministic finite state automaton
10712 @cindex automaton based scheduler
10713 @cindex RISC
10714 @cindex VLIW
10716 To achieve better performance, most modern processors
10717 (super-pipelined, superscalar @acronym{RISC}, and @acronym{VLIW}
10718 processors) have many @dfn{functional units} on which several
10719 instructions can be executed simultaneously.  An instruction starts
10720 execution if its issue conditions are satisfied.  If not, the
10721 instruction is stalled until its conditions are satisfied.  Such
10722 @dfn{interlock (pipeline) delay} causes interruption of the fetching
10723 of successor instructions (or demands nop instructions, e.g.@: for some
10724 MIPS processors).
10726 There are two major kinds of interlock delays in modern processors.
10727 The first one is a data dependence delay determining @dfn{instruction
10728 latency time}.  The instruction execution is not started until all
10729 source data have been evaluated by prior instructions (there are more
10730 complex cases when the instruction execution starts even when the data
10731 are not available but will be ready in given time after the
10732 instruction execution start).  Taking the data dependence delays into
10733 account is simple.  The data dependence (true, output, and
10734 anti-dependence) delay between two instructions is given by a
10735 constant.  In most cases this approach is adequate.  The second kind
10736 of interlock delays is a reservation delay.  The reservation delay
10737 means that two instructions under execution will be in need of shared
10738 processors resources, i.e.@: buses, internal registers, and/or
10739 functional units, which are reserved for some time.  Taking this kind
10740 of delay into account is complex especially for modern @acronym{RISC}
10741 processors.
10743 The task of exploiting more processor parallelism is solved by an
10744 instruction scheduler.  For a better solution to this problem, the
10745 instruction scheduler has to have an adequate description of the
10746 processor parallelism (or @dfn{pipeline description}).  GCC
10747 machine descriptions describe processor parallelism and functional
10748 unit reservations for groups of instructions with the aid of
10749 @dfn{regular expressions}.
10751 The GCC instruction scheduler uses a @dfn{pipeline hazard recognizer} to
10752 figure out the possibility of the instruction issue by the processor
10753 on a given simulated processor cycle.  The pipeline hazard recognizer is
10754 automatically generated from the processor pipeline description.  The
10755 pipeline hazard recognizer generated from the machine description
10756 is based on a deterministic finite state automaton (@acronym{DFA}):
10757 the instruction issue is possible if there is a transition from one
10758 automaton state to another one.  This algorithm is very fast, and
10759 furthermore, its speed is not dependent on processor
10760 complexity@footnote{However, the size of the automaton depends on
10761 processor complexity.  To limit this effect, machine descriptions
10762 can split orthogonal parts of the machine description among several
10763 automata: but then, since each of these must be stepped independently,
10764 this does cause a small decrease in the algorithm's performance.}.
10766 @cindex automaton based pipeline description
10767 The rest of this section describes the directives that constitute
10768 an automaton-based processor pipeline description.  The order of
10769 these constructions within the machine description file is not
10770 important.
10772 @findex define_automaton
10773 @cindex pipeline hazard recognizer
10774 The following optional construction describes names of automata
10775 generated and used for the pipeline hazards recognition.  Sometimes
10776 the generated finite state automaton used by the pipeline hazard
10777 recognizer is large.  If we use more than one automaton and bind functional
10778 units to the automata, the total size of the automata is usually
10779 less than the size of the single automaton.  If there is no one such
10780 construction, only one finite state automaton is generated.
10782 @smallexample
10783 (define_automaton @var{automata-names})
10784 @end smallexample
10786 @var{automata-names} is a string giving names of the automata.  The
10787 names are separated by commas.  All the automata should have unique names.
10788 The automaton name is used in the constructions @code{define_cpu_unit} and
10789 @code{define_query_cpu_unit}.
10791 @findex define_cpu_unit
10792 @cindex processor functional units
10793 Each processor functional unit used in the description of instruction
10794 reservations should be described by the following construction.
10796 @smallexample
10797 (define_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
10798 @end smallexample
10800 @var{unit-names} is a string giving the names of the functional units
10801 separated by commas.  Don't use name @samp{nothing}, it is reserved
10802 for other goals.
10804 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
10805 which the unit is bound.  The automaton should be described in
10806 construction @code{define_automaton}.  You should give
10807 @dfn{automaton-name}, if there is a defined automaton.
10809 The assignment of units to automata are constrained by the uses of the
10810 units in insn reservations.  The most important constraint is: if a
10811 unit reservation is present on a particular cycle of an alternative
10812 for an insn reservation, then some unit from the same automaton must
10813 be present on the same cycle for the other alternatives of the insn
10814 reservation.  The rest of the constraints are mentioned in the
10815 description of the subsequent constructions.
10817 @findex define_query_cpu_unit
10818 @cindex querying function unit reservations
10819 The following construction describes CPU functional units analogously
10820 to @code{define_cpu_unit}.  The reservation of such units can be
10821 queried for an automaton state.  The instruction scheduler never
10822 queries reservation of functional units for given automaton state.  So
10823 as a rule, you don't need this construction.  This construction could
10824 be used for future code generation goals (e.g.@: to generate
10825 @acronym{VLIW} insn templates).
10827 @smallexample
10828 (define_query_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
10829 @end smallexample
10831 @var{unit-names} is a string giving names of the functional units
10832 separated by commas.
10834 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
10835 which the unit is bound.
10837 @findex define_insn_reservation
10838 @cindex instruction latency time
10839 @cindex regular expressions
10840 @cindex data bypass
10841 The following construction is the major one to describe pipeline
10842 characteristics of an instruction.
10844 @smallexample
10845 (define_insn_reservation @var{insn-name} @var{default_latency}
10846                          @var{condition} @var{regexp})
10847 @end smallexample
10849 @var{default_latency} is a number giving latency time of the
10850 instruction.  There is an important difference between the old
10851 description and the automaton based pipeline description.  The latency
10852 time is used for all dependencies when we use the old description.  In
10853 the automaton based pipeline description, the given latency time is only
10854 used for true dependencies.  The cost of anti-dependencies is always
10855 zero and the cost of output dependencies is the difference between
10856 latency times of the producing and consuming insns (if the difference
10857 is negative, the cost is considered to be zero).  You can always
10858 change the default costs for any description by using the target hook
10859 @code{TARGET_SCHED_ADJUST_COST} (@pxref{Scheduling}).
10861 @var{insn-name} is a string giving the internal name of the insn.  The
10862 internal names are used in constructions @code{define_bypass} and in
10863 the automaton description file generated for debugging.  The internal
10864 name has nothing in common with the names in @code{define_insn}.  It is a
10865 good practice to use insn classes described in the processor manual.
10867 @var{condition} defines what RTL insns are described by this
10868 construction.  You should remember that you will be in trouble if
10869 @var{condition} for two or more different
10870 @code{define_insn_reservation} constructions is TRUE for an insn.  In
10871 this case what reservation will be used for the insn is not defined.
10872 Such cases are not checked during generation of the pipeline hazards
10873 recognizer because in general recognizing that two conditions may have
10874 the same value is quite difficult (especially if the conditions
10875 contain @code{symbol_ref}).  It is also not checked during the
10876 pipeline hazard recognizer work because it would slow down the
10877 recognizer considerably.
10879 @var{regexp} is a string describing the reservation of the cpu's functional
10880 units by the instruction.  The reservations are described by a regular
10881 expression according to the following syntax:
10883 @smallexample
10884        regexp = regexp "," oneof
10885               | oneof
10887        oneof = oneof "|" allof
10888              | allof
10890        allof = allof "+" repeat
10891              | repeat
10893        repeat = element "*" number
10894               | element
10896        element = cpu_function_unit_name
10897                | reservation_name
10898                | result_name
10899                | "nothing"
10900                | "(" regexp ")"
10901 @end smallexample
10903 @itemize @bullet
10904 @item
10905 @samp{,} is used for describing the start of the next cycle in
10906 the reservation.
10908 @item
10909 @samp{|} is used for describing a reservation described by the first
10910 regular expression @strong{or} a reservation described by the second
10911 regular expression @strong{or} etc.
10913 @item
10914 @samp{+} is used for describing a reservation described by the first
10915 regular expression @strong{and} a reservation described by the
10916 second regular expression @strong{and} etc.
10918 @item
10919 @samp{*} is used for convenience and simply means a sequence in which
10920 the regular expression are repeated @var{number} times with cycle
10921 advancing (see @samp{,}).
10923 @item
10924 @samp{cpu_function_unit_name} denotes reservation of the named
10925 functional unit.
10927 @item
10928 @samp{reservation_name} --- see description of construction
10929 @samp{define_reservation}.
10931 @item
10932 @samp{nothing} denotes no unit reservations.
10933 @end itemize
10935 @findex define_reservation
10936 Sometimes unit reservations for different insns contain common parts.
10937 In such case, you can simplify the pipeline description by describing
10938 the common part by the following construction
10940 @smallexample
10941 (define_reservation @var{reservation-name} @var{regexp})
10942 @end smallexample
10944 @var{reservation-name} is a string giving name of @var{regexp}.
10945 Functional unit names and reservation names are in the same name
10946 space.  So the reservation names should be different from the
10947 functional unit names and cannot be the reserved name @samp{nothing}.
10949 @findex define_bypass
10950 @cindex instruction latency time
10951 @cindex data bypass
10952 The following construction is used to describe exceptions in the
10953 latency time for given instruction pair.  This is so called bypasses.
10955 @smallexample
10956 (define_bypass @var{number} @var{out_insn_names} @var{in_insn_names}
10957                [@var{guard}])
10958 @end smallexample
10960 @var{number} defines when the result generated by the instructions
10961 given in string @var{out_insn_names} will be ready for the
10962 instructions given in string @var{in_insn_names}.  Each of these
10963 strings is a comma-separated list of filename-style globs and
10964 they refer to the names of @code{define_insn_reservation}s.
10965 For example:
10966 @smallexample
10967 (define_bypass 1 "cpu1_load_*, cpu1_store_*" "cpu1_load_*")
10968 @end smallexample
10969 defines a bypass between instructions that start with
10970 @samp{cpu1_load_} or @samp{cpu1_store_} and those that start with
10971 @samp{cpu1_load_}.
10973 @var{guard} is an optional string giving the name of a C function which
10974 defines an additional guard for the bypass.  The function will get the
10975 two insns as parameters.  If the function returns zero the bypass will
10976 be ignored for this case.  The additional guard is necessary to
10977 recognize complicated bypasses, e.g.@: when the consumer is only an address
10978 of insn @samp{store} (not a stored value).
10980 If there are more one bypass with the same output and input insns, the
10981 chosen bypass is the first bypass with a guard in description whose
10982 guard function returns nonzero.  If there is no such bypass, then
10983 bypass without the guard function is chosen.
10985 @findex exclusion_set
10986 @findex presence_set
10987 @findex final_presence_set
10988 @findex absence_set
10989 @findex final_absence_set
10990 @cindex VLIW
10991 @cindex RISC
10992 The following five constructions are usually used to describe
10993 @acronym{VLIW} processors, or more precisely, to describe a placement
10994 of small instructions into @acronym{VLIW} instruction slots.  They
10995 can be used for @acronym{RISC} processors, too.
10997 @smallexample
10998 (exclusion_set @var{unit-names} @var{unit-names})
10999 (presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
11000 (final_presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
11001 (absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
11002 (final_absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
11003 @end smallexample
11005 @var{unit-names} is a string giving names of functional units
11006 separated by commas.
11008 @var{patterns} is a string giving patterns of functional units
11009 separated by comma.  Currently pattern is one unit or units
11010 separated by white-spaces.
11012 The first construction (@samp{exclusion_set}) means that each
11013 functional unit in the first string cannot be reserved simultaneously
11014 with a unit whose name is in the second string and vice versa.  For
11015 example, the construction is useful for describing processors
11016 (e.g.@: some SPARC processors) with a fully pipelined floating point
11017 functional unit which can execute simultaneously only single floating
11018 point insns or only double floating point insns.
11020 The second construction (@samp{presence_set}) means that each
11021 functional unit in the first string cannot be reserved unless at
11022 least one of pattern of units whose names are in the second string is
11023 reserved.  This is an asymmetric relation.  For example, it is useful
11024 for description that @acronym{VLIW} @samp{slot1} is reserved after
11025 @samp{slot0} reservation.  We could describe it by the following
11026 construction
11028 @smallexample
11029 (presence_set "slot1" "slot0")
11030 @end smallexample
11032 Or @samp{slot1} is reserved only after @samp{slot0} and unit @samp{b0}
11033 reservation.  In this case we could write
11035 @smallexample
11036 (presence_set "slot1" "slot0 b0")
11037 @end smallexample
11039 The third construction (@samp{final_presence_set}) is analogous to
11040 @samp{presence_set}.  The difference between them is when checking is
11041 done.  When an instruction is issued in given automaton state
11042 reflecting all current and planned unit reservations, the automaton
11043 state is changed.  The first state is a source state, the second one
11044 is a result state.  Checking for @samp{presence_set} is done on the
11045 source state reservation, checking for @samp{final_presence_set} is
11046 done on the result reservation.  This construction is useful to
11047 describe a reservation which is actually two subsequent reservations.
11048 For example, if we use
11050 @smallexample
11051 (presence_set "slot1" "slot0")
11052 @end smallexample
11054 the following insn will be never issued (because @samp{slot1} requires
11055 @samp{slot0} which is absent in the source state).
11057 @smallexample
11058 (define_reservation "insn_and_nop" "slot0 + slot1")
11059 @end smallexample
11061 but it can be issued if we use analogous @samp{final_presence_set}.
11063 The forth construction (@samp{absence_set}) means that each functional
11064 unit in the first string can be reserved only if each pattern of units
11065 whose names are in the second string is not reserved.  This is an
11066 asymmetric relation (actually @samp{exclusion_set} is analogous to
11067 this one but it is symmetric).  For example it might be useful in a
11068 @acronym{VLIW} description to say that @samp{slot0} cannot be reserved
11069 after either @samp{slot1} or @samp{slot2} have been reserved.  This
11070 can be described as:
11072 @smallexample
11073 (absence_set "slot0" "slot1, slot2")
11074 @end smallexample
11076 Or @samp{slot2} cannot be reserved if @samp{slot0} and unit @samp{b0}
11077 are reserved or @samp{slot1} and unit @samp{b1} are reserved.  In
11078 this case we could write
11080 @smallexample
11081 (absence_set "slot2" "slot0 b0, slot1 b1")
11082 @end smallexample
11084 All functional units mentioned in a set should belong to the same
11085 automaton.
11087 The last construction (@samp{final_absence_set}) is analogous to
11088 @samp{absence_set} but checking is done on the result (state)
11089 reservation.  See comments for @samp{final_presence_set}.
11091 @findex automata_option
11092 @cindex deterministic finite state automaton
11093 @cindex nondeterministic finite state automaton
11094 @cindex finite state automaton minimization
11095 You can control the generator of the pipeline hazard recognizer with
11096 the following construction.
11098 @smallexample
11099 (automata_option @var{options})
11100 @end smallexample
11102 @var{options} is a string giving options which affect the generated
11103 code.  Currently there are the following options:
11105 @itemize @bullet
11106 @item
11107 @dfn{no-minimization} makes no minimization of the automaton.  This is
11108 only worth to do when we are debugging the description and need to
11109 look more accurately at reservations of states.
11111 @item
11112 @dfn{time} means printing time statistics about the generation of
11113 automata.
11115 @item
11116 @dfn{stats} means printing statistics about the generated automata
11117 such as the number of DFA states, NDFA states and arcs.
11119 @item
11120 @dfn{v} means a generation of the file describing the result automata.
11121 The file has suffix @samp{.dfa} and can be used for the description
11122 verification and debugging.
11124 @item
11125 @dfn{w} means a generation of warning instead of error for
11126 non-critical errors.
11128 @item
11129 @dfn{no-comb-vect} prevents the automaton generator from generating
11130 two data structures and comparing them for space efficiency.  Using
11131 a comb vector to represent transitions may be better, but it can be
11132 very expensive to construct.  This option is useful if the build
11133 process spends an unacceptably long time in genautomata.
11135 @item
11136 @dfn{ndfa} makes nondeterministic finite state automata.  This affects
11137 the treatment of operator @samp{|} in the regular expressions.  The
11138 usual treatment of the operator is to try the first alternative and,
11139 if the reservation is not possible, the second alternative.  The
11140 nondeterministic treatment means trying all alternatives, some of them
11141 may be rejected by reservations in the subsequent insns.
11143 @item
11144 @dfn{collapse-ndfa} modifies the behavior of the generator when
11145 producing an automaton.  An additional state transition to collapse a
11146 nondeterministic @acronym{NDFA} state to a deterministic @acronym{DFA}
11147 state is generated.  It can be triggered by passing @code{const0_rtx} to
11148 state_transition.  In such an automaton, cycle advance transitions are
11149 available only for these collapsed states.  This option is useful for
11150 ports that want to use the @code{ndfa} option, but also want to use
11151 @code{define_query_cpu_unit} to assign units to insns issued in a cycle.
11153 @item
11154 @dfn{progress} means output of a progress bar showing how many states
11155 were generated so far for automaton being processed.  This is useful
11156 during debugging a @acronym{DFA} description.  If you see too many
11157 generated states, you could interrupt the generator of the pipeline
11158 hazard recognizer and try to figure out a reason for generation of the
11159 huge automaton.
11160 @end itemize
11162 As an example, consider a superscalar @acronym{RISC} machine which can
11163 issue three insns (two integer insns and one floating point insn) on
11164 the cycle but can finish only two insns.  To describe this, we define
11165 the following functional units.
11167 @smallexample
11168 (define_cpu_unit "i0_pipeline, i1_pipeline, f_pipeline")
11169 (define_cpu_unit "port0, port1")
11170 @end smallexample
11172 All simple integer insns can be executed in any integer pipeline and
11173 their result is ready in two cycles.  The simple integer insns are
11174 issued into the first pipeline unless it is reserved, otherwise they
11175 are issued into the second pipeline.  Integer division and
11176 multiplication insns can be executed only in the second integer
11177 pipeline and their results are ready correspondingly in 9 and 4
11178 cycles.  The integer division is not pipelined, i.e.@: the subsequent
11179 integer division insn cannot be issued until the current division
11180 insn finished.  Floating point insns are fully pipelined and their
11181 results are ready in 3 cycles.  Where the result of a floating point
11182 insn is used by an integer insn, an additional delay of one cycle is
11183 incurred.  To describe all of this we could specify
11185 @smallexample
11186 (define_cpu_unit "div")
11188 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
11189                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), (port0 | port1)")
11191 (define_insn_reservation "mult" 4 (eq_attr "type" "mult")
11192                          "i1_pipeline, nothing*2, (port0 | port1)")
11194 (define_insn_reservation "div" 9 (eq_attr "type" "div")
11195                          "i1_pipeline, div*7, div + (port0 | port1)")
11197 (define_insn_reservation "float" 3 (eq_attr "type" "float")
11198                          "f_pipeline, nothing, (port0 | port1))
11200 (define_bypass 4 "float" "simple,mult,div")
11201 @end smallexample
11203 To simplify the description we could describe the following reservation
11205 @smallexample
11206 (define_reservation "finish" "port0|port1")
11207 @end smallexample
11209 and use it in all @code{define_insn_reservation} as in the following
11210 construction
11212 @smallexample
11213 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
11214                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), finish")
11215 @end smallexample
11218 @end ifset
11219 @ifset INTERNALS
11220 @node Conditional Execution
11221 @section Conditional Execution
11222 @cindex conditional execution
11223 @cindex predication
11225 A number of architectures provide for some form of conditional
11226 execution, or predication.  The hallmark of this feature is the
11227 ability to nullify most of the instructions in the instruction set.
11228 When the instruction set is large and not entirely symmetric, it
11229 can be quite tedious to describe these forms directly in the
11230 @file{.md} file.  An alternative is the @code{define_cond_exec} template.
11232 @findex define_cond_exec
11233 @smallexample
11234 (define_cond_exec
11235   [@var{predicate-pattern}]
11236   "@var{condition}"
11237   "@var{output-template}"
11238   "@var{optional-insn-attribues}")
11239 @end smallexample
11241 @var{predicate-pattern} is the condition that must be true for the
11242 insn to be executed at runtime and should match a relational operator.
11243 One can use @code{match_operator} to match several relational operators
11244 at once.  Any @code{match_operand} operands must have no more than one
11245 alternative.
11247 @var{condition} is a C expression that must be true for the generated
11248 pattern to match.
11250 @findex current_insn_predicate
11251 @var{output-template} is a string similar to the @code{define_insn}
11252 output template (@pxref{Output Template}), except that the @samp{*}
11253 and @samp{@@} special cases do not apply.  This is only useful if the
11254 assembly text for the predicate is a simple prefix to the main insn.
11255 In order to handle the general case, there is a global variable
11256 @code{current_insn_predicate} that will contain the entire predicate
11257 if the current insn is predicated, and will otherwise be @code{NULL}.
11259 @var{optional-insn-attributes} is an optional vector of attributes that gets
11260 appended to the insn attributes of the produced cond_exec rtx. It can
11261 be used to add some distinguishing attribute to cond_exec rtxs produced
11262 that way. An example usage would be to use this attribute in conjunction
11263 with attributes on the main pattern to disable particular alternatives under
11264 certain conditions.
11266 When @code{define_cond_exec} is used, an implicit reference to
11267 the @code{predicable} instruction attribute is made.
11268 @xref{Insn Attributes}.  This attribute must be a boolean (i.e.@: have
11269 exactly two elements in its @var{list-of-values}), with the possible
11270 values being @code{no} and @code{yes}.  The default and all uses in
11271 the insns must be a simple constant, not a complex expressions.  It
11272 may, however, depend on the alternative, by using a comma-separated
11273 list of values.  If that is the case, the port should also define an
11274 @code{enabled} attribute (@pxref{Disable Insn Alternatives}), which
11275 should also allow only @code{no} and @code{yes} as its values.
11277 For each @code{define_insn} for which the @code{predicable}
11278 attribute is true, a new @code{define_insn} pattern will be
11279 generated that matches a predicated version of the instruction.
11280 For example,
11282 @smallexample
11283 (define_insn "addsi"
11284   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
11285         (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
11286                  (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
11287   "@var{test1}"
11288   "add %2,%1,%0")
11290 (define_cond_exec
11291   [(ne (match_operand:CC 0 "register_operand" "c")
11292        (const_int 0))]
11293   "@var{test2}"
11294   "(%0)")
11295 @end smallexample
11297 @noindent
11298 generates a new pattern
11300 @smallexample
11301 (define_insn ""
11302   [(cond_exec
11303      (ne (match_operand:CC 3 "register_operand" "c") (const_int 0))
11304      (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
11305           (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
11306                    (match_operand:SI 2 "register_operand" "r"))))]
11307   "(@var{test2}) && (@var{test1})"
11308   "(%3) add %2,%1,%0")
11309 @end smallexample
11311 @end ifset
11312 @ifset INTERNALS
11313 @node Define Subst
11314 @section RTL Templates Transformations
11315 @cindex define_subst
11317 For some hardware architectures there are common cases when the RTL
11318 templates for the instructions can be derived from the other RTL
11319 templates using simple transformations.  E.g., @file{i386.md} contains
11320 an RTL template for the ordinary @code{sub} instruction---
11321 @code{*subsi_1}, and for the @code{sub} instruction with subsequent
11322 zero-extension---@code{*subsi_1_zext}.  Such cases can be easily
11323 implemented by a single meta-template capable of generating a modified
11324 case based on the initial one:
11326 @findex define_subst
11327 @smallexample
11328 (define_subst "@var{name}"
11329   [@var{input-template}]
11330   "@var{condition}"
11331   [@var{output-template}])
11332 @end smallexample
11333 @var{input-template} is a pattern describing the source RTL template,
11334 which will be transformed.
11336 @var{condition} is a C expression that is conjunct with the condition
11337 from the input-template to generate a condition to be used in the
11338 output-template.
11340 @var{output-template} is a pattern that will be used in the resulting
11341 template.
11343 @code{define_subst} mechanism is tightly coupled with the notion of the
11344 subst attribute (@pxref{Subst Iterators}).  The use of
11345 @code{define_subst} is triggered by a reference to a subst attribute in
11346 the transforming RTL template.  This reference initiates duplication of
11347 the source RTL template and substitution of the attributes with their
11348 values.  The source RTL template is left unchanged, while the copy is
11349 transformed by @code{define_subst}.  This transformation can fail in the
11350 case when the source RTL template is not matched against the
11351 input-template of the @code{define_subst}.  In such case the copy is
11352 deleted.
11354 @code{define_subst} can be used only in @code{define_insn} and
11355 @code{define_expand}, it cannot be used in other expressions (e.g.@: in
11356 @code{define_insn_and_split}).
11358 @menu
11359 * Define Subst Example::            Example of @code{define_subst} work.
11360 * Define Subst Pattern Matching::   Process of template comparison.
11361 * Define Subst Output Template::    Generation of output template.
11362 @end menu
11364 @node Define Subst Example
11365 @subsection @code{define_subst} Example
11366 @cindex define_subst
11368 To illustrate how @code{define_subst} works, let us examine a simple
11369 template transformation.
11371 Suppose there are two kinds of instructions: one that touches flags and
11372 the other that does not.  The instructions of the second type could be
11373 generated with the following @code{define_subst}:
11375 @smallexample
11376 (define_subst "add_clobber_subst"
11377   [(set (match_operand:SI 0 "" "")
11378         (match_operand:SI 1 "" ""))]
11379   ""
11380   [(set (match_dup 0)
11381         (match_dup 1))
11382    (clobber (reg:CC FLAGS_REG))])
11383 @end smallexample
11385 This @code{define_subst} can be applied to any RTL pattern containing
11386 @code{set} of mode SI and generates a copy with clobber when it is
11387 applied.
11389 Assume there is an RTL template for a @code{max} instruction to be used
11390 in @code{define_subst} mentioned above:
11392 @smallexample
11393 (define_insn "maxsi"
11394   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
11395         (max:SI
11396           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
11397           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
11398   ""
11399   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
11400  [@dots{}])
11401 @end smallexample
11403 To mark the RTL template for @code{define_subst} application,
11404 subst-attributes are used.  They should be declared in advance:
11406 @smallexample
11407 (define_subst_attr "add_clobber_name" "add_clobber_subst" "_noclobber" "_clobber")
11408 @end smallexample
11410 Here @samp{add_clobber_name} is the attribute name,
11411 @samp{add_clobber_subst} is the name of the corresponding
11412 @code{define_subst}, the third argument (@samp{_noclobber}) is the
11413 attribute value that would be substituted into the unchanged version of
11414 the source RTL template, and the last argument (@samp{_clobber}) is the
11415 value that would be substituted into the second, transformed,
11416 version of the RTL template.
11418 Once the subst-attribute has been defined, it should be used in RTL
11419 templates which need to be processed by the @code{define_subst}.  So,
11420 the original RTL template should be changed:
11422 @smallexample
11423 (define_insn "maxsi<add_clobber_name>"
11424   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
11425         (max:SI
11426           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
11427           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
11428   ""
11429   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
11430  [@dots{}])
11431 @end smallexample
11433 The result of the @code{define_subst} usage would look like the following:
11435 @smallexample
11436 (define_insn "maxsi_noclobber"
11437   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
11438         (max:SI
11439           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
11440           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
11441   ""
11442   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
11443  [@dots{}])
11444 (define_insn "maxsi_clobber"
11445   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
11446         (max:SI
11447           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
11448           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))
11449    (clobber (reg:CC FLAGS_REG))]
11450   ""
11451   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
11452  [@dots{}])
11453 @end smallexample
11455 @node Define Subst Pattern Matching
11456 @subsection Pattern Matching in @code{define_subst}
11457 @cindex define_subst
11459 All expressions, allowed in @code{define_insn} or @code{define_expand},
11460 are allowed in the input-template of @code{define_subst}, except
11461 @code{match_par_dup}, @code{match_scratch}, @code{match_parallel}. The
11462 meanings of expressions in the input-template were changed:
11464 @code{match_operand} matches any expression (possibly, a subtree in
11465 RTL-template), if modes of the @code{match_operand} and this expression
11466 are the same, or mode of the @code{match_operand} is @code{VOIDmode}, or
11467 this expression is @code{match_dup}, @code{match_op_dup}.  If the
11468 expression is @code{match_operand} too, and predicate of
11469 @code{match_operand} from the input pattern is not empty, then the
11470 predicates are compared.  That can be used for more accurate filtering
11471 of accepted RTL-templates.
11473 @code{match_operator} matches common operators (like @code{plus},
11474 @code{minus}), @code{unspec}, @code{unspec_volatile} operators and
11475 @code{match_operator}s from the original pattern if the modes match and
11476 @code{match_operator} from the input pattern has the same number of
11477 operands as the operator from the original pattern.
11479 @node Define Subst Output Template
11480 @subsection Generation of output template in @code{define_subst}
11481 @cindex define_subst
11483 If all necessary checks for @code{define_subst} application pass, a new
11484 RTL-pattern, based on the output-template, is created to replace the old
11485 template.  Like in input-patterns, meanings of some RTL expressions are
11486 changed when they are used in output-patterns of a @code{define_subst}.
11487 Thus, @code{match_dup} is used for copying the whole expression from the
11488 original pattern, which matched corresponding @code{match_operand} from
11489 the input pattern.
11491 @code{match_dup N} is used in the output template to be replaced with
11492 the expression from the original pattern, which matched
11493 @code{match_operand N} from the input pattern.  As a consequence,
11494 @code{match_dup} cannot be used to point to @code{match_operand}s from
11495 the output pattern, it should always refer to a @code{match_operand}
11496 from the input pattern.  If a @code{match_dup N} occurs more than once
11497 in the output template, its first occurrence is replaced with the
11498 expression from the original pattern, and the subsequent expressions
11499 are replaced with @code{match_dup N}, i.e., a reference to the first
11500 expression.
11502 In the output template one can refer to the expressions from the
11503 original pattern and create new ones.  For instance, some operands could
11504 be added by means of standard @code{match_operand}.
11506 After replacing @code{match_dup} with some RTL-subtree from the original
11507 pattern, it could happen that several @code{match_operand}s in the
11508 output pattern have the same indexes.  It is unknown, how many and what
11509 indexes would be used in the expression which would replace
11510 @code{match_dup}, so such conflicts in indexes are inevitable.  To
11511 overcome this issue, @code{match_operands} and @code{match_operators},
11512 which were introduced into the output pattern, are renumerated when all
11513 @code{match_dup}s are replaced.
11515 Number of alternatives in @code{match_operand}s introduced into the
11516 output template @code{M} could differ from the number of alternatives in
11517 the original pattern @code{N}, so in the resultant pattern there would
11518 be @code{N*M} alternatives.  Thus, constraints from the original pattern
11519 would be duplicated @code{N} times, constraints from the output pattern
11520 would be duplicated @code{M} times, producing all possible combinations.
11521 @end ifset
11523 @ifset INTERNALS
11524 @node Constant Definitions
11525 @section Constant Definitions
11526 @cindex constant definitions
11527 @findex define_constants
11529 Using literal constants inside instruction patterns reduces legibility and
11530 can be a maintenance problem.
11532 To overcome this problem, you may use the @code{define_constants}
11533 expression.  It contains a vector of name-value pairs.  From that
11534 point on, wherever any of the names appears in the MD file, it is as
11535 if the corresponding value had been written instead.  You may use
11536 @code{define_constants} multiple times; each appearance adds more
11537 constants to the table.  It is an error to redefine a constant with
11538 a different value.
11540 To come back to the a29k load multiple example, instead of
11542 @smallexample
11543 (define_insn ""
11544   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
11545      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
11546            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
11547       (use (reg:SI 179))
11548       (clobber (reg:SI 179))])]
11549   ""
11550   "loadm 0,0,%1,%2")
11551 @end smallexample
11553 You could write:
11555 @smallexample
11556 (define_constants [
11557     (R_BP 177)
11558     (R_FC 178)
11559     (R_CR 179)
11560     (R_Q  180)
11563 (define_insn ""
11564   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
11565      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
11566            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
11567       (use (reg:SI R_CR))
11568       (clobber (reg:SI R_CR))])]
11569   ""
11570   "loadm 0,0,%1,%2")
11571 @end smallexample
11573 The constants that are defined with a define_constant are also output
11574 in the insn-codes.h header file as #defines.
11576 @cindex enumerations
11577 @findex define_c_enum
11578 You can also use the machine description file to define enumerations.
11579 Like the constants defined by @code{define_constant}, these enumerations
11580 are visible to both the machine description file and the main C code.
11582 The syntax is as follows:
11584 @smallexample
11585 (define_c_enum "@var{name}" [
11586   @var{value0}
11587   @var{value1}
11588   (@var{value32} 32)
11589   @var{value33}
11590   @dots{}
11591   @var{valuen}
11593 @end smallexample
11595 This definition causes the equivalent of the following C code to appear
11596 in @file{insn-constants.h}:
11598 @smallexample
11599 enum @var{name} @{
11600   @var{value0} = 0,
11601   @var{value1} = 1,
11602   @var{value32} = 32,
11603   @var{value33} = 33,
11604   @dots{}
11605   @var{valuen} = @var{n}
11607 #define NUM_@var{cname}_VALUES (@var{n} + 1)
11608 @end smallexample
11610 where @var{cname} is the capitalized form of @var{name}.
11611 It also makes each @var{valuei} available in the machine description
11612 file, just as if it had been declared with:
11614 @smallexample
11615 (define_constants [(@var{valuei} @var{i})])
11616 @end smallexample
11618 Each @var{valuei} is usually an upper-case identifier and usually
11619 begins with @var{cname}.
11621 You can split the enumeration definition into as many statements as
11622 you like.  The above example is directly equivalent to:
11624 @smallexample
11625 (define_c_enum "@var{name}" [@var{value0}])
11626 (define_c_enum "@var{name}" [@var{value1}])
11627 @dots{}
11628 (define_c_enum "@var{name}" [@var{valuen}])
11629 @end smallexample
11631 Splitting the enumeration helps to improve the modularity of each
11632 individual @code{.md} file.  For example, if a port defines its
11633 synchronization instructions in a separate @file{sync.md} file,
11634 it is convenient to define all synchronization-specific enumeration
11635 values in @file{sync.md} rather than in the main @file{.md} file.
11637 Some enumeration names have special significance to GCC:
11639 @table @code
11640 @findex unspec_volatile
11641 @item unspecv
11642 If an enumeration called @code{unspecv} is defined, GCC will use it
11643 when printing out @code{unspec_volatile} expressions.  For example:
11645 @smallexample
11646 (define_c_enum "unspecv" [
11647   UNSPECV_BLOCKAGE
11649 @end smallexample
11651 causes GCC to print @samp{(unspec_volatile @dots{} 0)} as:
11653 @smallexample
11654 (unspec_volatile ... UNSPECV_BLOCKAGE)
11655 @end smallexample
11657 @findex unspec
11658 @item unspec
11659 If an enumeration called @code{unspec} is defined, GCC will use
11660 it when printing out @code{unspec} expressions.  GCC will also use
11661 it when printing out @code{unspec_volatile} expressions unless an
11662 @code{unspecv} enumeration is also defined.  You can therefore
11663 decide whether to keep separate enumerations for volatile and
11664 non-volatile expressions or whether to use the same enumeration
11665 for both.
11666 @end table
11668 @findex define_enum
11669 @anchor{define_enum}
11670 Another way of defining an enumeration is to use @code{define_enum}:
11672 @smallexample
11673 (define_enum "@var{name}" [
11674   @var{value0}
11675   @var{value1}
11676   @dots{}
11677   @var{valuen}
11679 @end smallexample
11681 This directive implies:
11683 @smallexample
11684 (define_c_enum "@var{name}" [
11685   @var{cname}_@var{cvalue0}
11686   @var{cname}_@var{cvalue1}
11687   @dots{}
11688   @var{cname}_@var{cvaluen}
11690 @end smallexample
11692 @findex define_enum_attr
11693 where @var{cvaluei} is the capitalized form of @var{valuei}.
11694 However, unlike @code{define_c_enum}, the enumerations defined
11695 by @code{define_enum} can be used in attribute specifications
11696 (@pxref{define_enum_attr}).
11697 @end ifset
11698 @ifset INTERNALS
11699 @node Iterators
11700 @section Iterators
11701 @cindex iterators in @file{.md} files
11703 Ports often need to define similar patterns for more than one machine
11704 mode or for more than one rtx code.  GCC provides some simple iterator
11705 facilities to make this process easier.
11707 @menu
11708 * Mode Iterators::         Generating variations of patterns for different modes.
11709 * Code Iterators::         Doing the same for codes.
11710 * Int Iterators::          Doing the same for integers.
11711 * Subst Iterators::        Generating variations of patterns for define_subst.
11712 * Parameterized Names::    Specifying iterator values in C++ code.
11713 @end menu
11715 @node Mode Iterators
11716 @subsection Mode Iterators
11717 @cindex mode iterators in @file{.md} files
11719 Ports often need to define similar patterns for two or more different modes.
11720 For example:
11722 @itemize @bullet
11723 @item
11724 If a processor has hardware support for both single and double
11725 floating-point arithmetic, the @code{SFmode} patterns tend to be
11726 very similar to the @code{DFmode} ones.
11728 @item
11729 If a port uses @code{SImode} pointers in one configuration and
11730 @code{DImode} pointers in another, it will usually have very similar
11731 @code{SImode} and @code{DImode} patterns for manipulating pointers.
11732 @end itemize
11734 Mode iterators allow several patterns to be instantiated from one
11735 @file{.md} file template.  They can be used with any type of
11736 rtx-based construct, such as a @code{define_insn},
11737 @code{define_split}, or @code{define_peephole2}.
11739 @menu
11740 * Defining Mode Iterators:: Defining a new mode iterator.
11741 * Substitutions::           Combining mode iterators with substitutions
11742 * Examples::                Examples
11743 @end menu
11745 @node Defining Mode Iterators
11746 @subsubsection Defining Mode Iterators
11747 @findex define_mode_iterator
11749 The syntax for defining a mode iterator is:
11751 @smallexample
11752 (define_mode_iterator @var{name} [(@var{mode1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{moden} "@var{condn}")])
11753 @end smallexample
11755 This allows subsequent @file{.md} file constructs to use the mode suffix
11756 @code{:@var{name}}.  Every construct that does so will be expanded
11757 @var{n} times, once with every use of @code{:@var{name}} replaced by
11758 @code{:@var{mode1}}, once with every use replaced by @code{:@var{mode2}},
11759 and so on.  In the expansion for a particular @var{modei}, every
11760 C condition will also require that @var{condi} be true.
11762 For example:
11764 @smallexample
11765 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
11766 @end smallexample
11768 defines a new mode suffix @code{:P}.  Every construct that uses
11769 @code{:P} will be expanded twice, once with every @code{:P} replaced
11770 by @code{:SI} and once with every @code{:P} replaced by @code{:DI}.
11771 The @code{:SI} version will only apply if @code{Pmode == SImode} and
11772 the @code{:DI} version will only apply if @code{Pmode == DImode}.
11774 As with other @file{.md} conditions, an empty string is treated
11775 as ``always true''.  @code{(@var{mode} "")} can also be abbreviated
11776 to @code{@var{mode}}.  For example:
11778 @smallexample
11779 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
11780 @end smallexample
11782 means that the @code{:DI} expansion only applies if @code{TARGET_64BIT}
11783 but that the @code{:SI} expansion has no such constraint.
11785 Iterators are applied in the order they are defined.  This can be
11786 significant if two iterators are used in a construct that requires
11787 substitutions.  @xref{Substitutions}.
11789 @node Substitutions
11790 @subsubsection Substitution in Mode Iterators
11791 @findex define_mode_attr
11793 If an @file{.md} file construct uses mode iterators, each version of the
11794 construct will often need slightly different strings or modes.  For
11795 example:
11797 @itemize @bullet
11798 @item
11799 When a @code{define_expand} defines several @code{add@var{m}3} patterns
11800 (@pxref{Standard Names}), each expander will need to use the
11801 appropriate mode name for @var{m}.
11803 @item
11804 When a @code{define_insn} defines several instruction patterns,
11805 each instruction will often use a different assembler mnemonic.
11807 @item
11808 When a @code{define_insn} requires operands with different modes,
11809 using an iterator for one of the operand modes usually requires a specific
11810 mode for the other operand(s).
11811 @end itemize
11813 GCC supports such variations through a system of ``mode attributes''.
11814 There are two standard attributes: @code{mode}, which is the name of
11815 the mode in lower case, and @code{MODE}, which is the same thing in
11816 upper case.  You can define other attributes using:
11818 @smallexample
11819 (define_mode_attr @var{name} [(@var{mode1} "@var{value1}") @dots{} (@var{moden} "@var{valuen}")])
11820 @end smallexample
11822 where @var{name} is the name of the attribute and @var{valuei}
11823 is the value associated with @var{modei}.
11825 When GCC replaces some @var{:iterator} with @var{:mode}, it will scan
11826 each string and mode in the pattern for sequences of the form
11827 @code{<@var{iterator}:@var{attr}>}, where @var{attr} is the name of a
11828 mode attribute.  If the attribute is defined for @var{mode}, the whole
11829 @code{<@dots{}>} sequence will be replaced by the appropriate attribute
11830 value.
11832 For example, suppose an @file{.md} file has:
11834 @smallexample
11835 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
11836 (define_mode_attr load [(SI "lw") (DI "ld")])
11837 @end smallexample
11839 If one of the patterns that uses @code{:P} contains the string
11840 @code{"<P:load>\t%0,%1"}, the @code{SI} version of that pattern
11841 will use @code{"lw\t%0,%1"} and the @code{DI} version will use
11842 @code{"ld\t%0,%1"}.
11844 Here is an example of using an attribute for a mode:
11846 @smallexample
11847 (define_mode_iterator LONG [SI DI])
11848 (define_mode_attr SHORT [(SI "HI") (DI "SI")])
11849 (define_insn @dots{}
11850   (sign_extend:LONG (match_operand:<LONG:SHORT> @dots{})) @dots{})
11851 @end smallexample
11853 The @code{@var{iterator}:} prefix may be omitted, in which case the
11854 substitution will be attempted for every iterator expansion.
11856 @node Examples
11857 @subsubsection Mode Iterator Examples
11859 Here is an example from the MIPS port.  It defines the following
11860 modes and attributes (among others):
11862 @smallexample
11863 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
11864 (define_mode_attr d [(SI "") (DI "d")])
11865 @end smallexample
11867 and uses the following template to define both @code{subsi3}
11868 and @code{subdi3}:
11870 @smallexample
11871 (define_insn "sub<mode>3"
11872   [(set (match_operand:GPR 0 "register_operand" "=d")
11873         (minus:GPR (match_operand:GPR 1 "register_operand" "d")
11874                    (match_operand:GPR 2 "register_operand" "d")))]
11875   ""
11876   "<d>subu\t%0,%1,%2"
11877   [(set_attr "type" "arith")
11878    (set_attr "mode" "<MODE>")])
11879 @end smallexample
11881 This is exactly equivalent to:
11883 @smallexample
11884 (define_insn "subsi3"
11885   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=d")
11886         (minus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "d")
11887                   (match_operand:SI 2 "register_operand" "d")))]
11888   ""
11889   "subu\t%0,%1,%2"
11890   [(set_attr "type" "arith")
11891    (set_attr "mode" "SI")])
11893 (define_insn "subdi3"
11894   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
11895         (minus:DI (match_operand:DI 1 "register_operand" "d")
11896                   (match_operand:DI 2 "register_operand" "d")))]
11897   "TARGET_64BIT"
11898   "dsubu\t%0,%1,%2"
11899   [(set_attr "type" "arith")
11900    (set_attr "mode" "DI")])
11901 @end smallexample
11903 @node Code Iterators
11904 @subsection Code Iterators
11905 @cindex code iterators in @file{.md} files
11906 @findex define_code_iterator
11907 @findex define_code_attr
11909 Code iterators operate in a similar way to mode iterators.  @xref{Mode Iterators}.
11911 The construct:
11913 @smallexample
11914 (define_code_iterator @var{name} [(@var{code1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{coden} "@var{condn}")])
11915 @end smallexample
11917 defines a pseudo rtx code @var{name} that can be instantiated as
11918 @var{codei} if condition @var{condi} is true.  Each @var{codei}
11919 must have the same rtx format.  @xref{RTL Classes}.
11921 As with mode iterators, each pattern that uses @var{name} will be
11922 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
11923 @var{code1}, once with all uses replaced by @var{code2}, and so on.
11924 @xref{Defining Mode Iterators}.
11926 It is possible to define attributes for codes as well as for modes.
11927 There are two standard code attributes: @code{code}, the name of the
11928 code in lower case, and @code{CODE}, the name of the code in upper case.
11929 Other attributes are defined using:
11931 @smallexample
11932 (define_code_attr @var{name} [(@var{code1} "@var{value1}") @dots{} (@var{coden} "@var{valuen}")])
11933 @end smallexample
11935 Instruction patterns can use code attributes as rtx codes, which can be
11936 useful if two sets of codes act in tandem.  For example, the following
11937 @code{define_insn} defines two patterns, one calculating a signed absolute
11938 difference and another calculating an unsigned absolute difference:
11940 @smallexample
11941 (define_code_iterator any_max [smax umax])
11942 (define_code_attr paired_min [(smax "smin") (umax "umin")])
11943 (define_insn @dots{}
11944   [(set (match_operand:SI 0 @dots{})
11945         (minus:SI (any_max:SI (match_operand:SI 1 @dots{})
11946                               (match_operand:SI 2 @dots{}))
11947                   (<paired_min>:SI (match_dup 1) (match_dup 2))))]
11948   @dots{})
11949 @end smallexample
11951 The signed version of the instruction uses @code{smax} and @code{smin}
11952 while the unsigned version uses @code{umax} and @code{umin}.  There
11953 are no versions that pair @code{smax} with @code{umin} or @code{umax}
11954 with @code{smin}.
11956 Here's an example of code iterators in action, taken from the MIPS port:
11958 @smallexample
11959 (define_code_iterator any_cond [unordered ordered unlt unge uneq ltgt unle ungt
11960                                 eq ne gt ge lt le gtu geu ltu leu])
11962 (define_expand "b<code>"
11963   [(set (pc)
11964         (if_then_else (any_cond:CC (cc0)
11965                                    (const_int 0))
11966                       (label_ref (match_operand 0 ""))
11967                       (pc)))]
11968   ""
11970   gen_conditional_branch (operands, <CODE>);
11971   DONE;
11973 @end smallexample
11975 This is equivalent to:
11977 @smallexample
11978 (define_expand "bunordered"
11979   [(set (pc)
11980         (if_then_else (unordered:CC (cc0)
11981                                     (const_int 0))
11982                       (label_ref (match_operand 0 ""))
11983                       (pc)))]
11984   ""
11986   gen_conditional_branch (operands, UNORDERED);
11987   DONE;
11990 (define_expand "bordered"
11991   [(set (pc)
11992         (if_then_else (ordered:CC (cc0)
11993                                   (const_int 0))
11994                       (label_ref (match_operand 0 ""))
11995                       (pc)))]
11996   ""
11998   gen_conditional_branch (operands, ORDERED);
11999   DONE;
12002 @dots{}
12003 @end smallexample
12005 @node Int Iterators
12006 @subsection Int Iterators
12007 @cindex int iterators in @file{.md} files
12008 @findex define_int_iterator
12009 @findex define_int_attr
12011 Int iterators operate in a similar way to code iterators.  @xref{Code Iterators}.
12013 The construct:
12015 @smallexample
12016 (define_int_iterator @var{name} [(@var{int1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{intn} "@var{condn}")])
12017 @end smallexample
12019 defines a pseudo integer constant @var{name} that can be instantiated as
12020 @var{inti} if condition @var{condi} is true.  Int iterators can appear in
12021 only those rtx fields that have `i', `n', `w', or `p' as the specifier.
12022 This means that each @var{int} has to be a constant defined using
12023 @samp{define_constant} or @samp{define_c_enum}.
12025 As with mode and code iterators, each pattern that uses @var{name} will be
12026 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
12027 @var{int1}, once with all uses replaced by @var{int2}, and so on.
12028 @xref{Defining Mode Iterators}.
12030 It is possible to define attributes for ints as well as for codes and modes.
12031 Attributes are defined using:
12033 @smallexample
12034 (define_int_attr @var{attr_name} [(@var{int1} "@var{value1}") @dots{} (@var{intn} "@var{valuen}")])
12035 @end smallexample
12037 In additon to these user-defined attributes, it is possible to use
12038 @samp{<@var{name}>} to refer to the current expansion of iterator
12039 @var{name} (such as @var{int1}, @var{int2}, and so on).
12041 Here's an example of int iterators in action, taken from the ARM port:
12043 @smallexample
12044 (define_int_iterator QABSNEG [UNSPEC_VQABS UNSPEC_VQNEG])
12046 (define_int_attr absneg [(UNSPEC_VQABS "abs") (UNSPEC_VQNEG "neg")])
12048 (define_insn "neon_vq<absneg><mode>"
12049   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
12050         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
12051                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
12052                       QABSNEG))]
12053   "TARGET_NEON"
12054   "vq<absneg>.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
12055   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
12058 @end smallexample
12060 This is equivalent to:
12062 @smallexample
12063 (define_insn "neon_vqabs<mode>"
12064   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
12065         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
12066                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
12067                       UNSPEC_VQABS))]
12068   "TARGET_NEON"
12069   "vqabs.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
12070   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
12073 (define_insn "neon_vqneg<mode>"
12074   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
12075         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
12076                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
12077                       UNSPEC_VQNEG))]
12078   "TARGET_NEON"
12079   "vqneg.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
12080   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
12083 @end smallexample
12085 @node Subst Iterators
12086 @subsection Subst Iterators
12087 @cindex subst iterators in @file{.md} files
12088 @findex define_subst
12089 @findex define_subst_attr
12091 Subst iterators are special type of iterators with the following
12092 restrictions: they could not be declared explicitly, they always have
12093 only two values, and they do not have explicit dedicated name.
12094 Subst-iterators are triggered only when corresponding subst-attribute is
12095 used in RTL-pattern.
12097 Subst iterators transform templates in the following way: the templates
12098 are duplicated, the subst-attributes in these templates are replaced
12099 with the corresponding values, and a new attribute is implicitly added
12100 to the given @code{define_insn}/@code{define_expand}.  The name of the
12101 added attribute matches the name of @code{define_subst}.  Such
12102 attributes are declared implicitly, and it is not allowed to have a
12103 @code{define_attr} named as a @code{define_subst}.
12105 Each subst iterator is linked to a @code{define_subst}.  It is declared
12106 implicitly by the first appearance of the corresponding
12107 @code{define_subst_attr}, and it is not allowed to define it explicitly.
12109 Declarations of subst-attributes have the following syntax:
12111 @findex define_subst_attr
12112 @smallexample
12113 (define_subst_attr "@var{name}"
12114   "@var{subst-name}"
12115   "@var{no-subst-value}"
12116   "@var{subst-applied-value}")
12117 @end smallexample
12119 @var{name} is a string with which the given subst-attribute could be
12120 referred to.
12122 @var{subst-name} shows which @code{define_subst} should be applied to an
12123 RTL-template if the given subst-attribute is present in the
12124 RTL-template.
12126 @var{no-subst-value} is a value with which subst-attribute would be
12127 replaced in the first copy of the original RTL-template.
12129 @var{subst-applied-value} is a value with which subst-attribute would be
12130 replaced in the second copy of the original RTL-template.
12132 @node Parameterized Names
12133 @subsection Parameterized Names
12134 @cindex @samp{@@} in instruction pattern names
12135 Ports sometimes need to apply iterators using C++ code, in order to
12136 get the code or RTL pattern for a specific instruction.  For example,
12137 suppose we have the @samp{neon_vq<absneg><mode>} pattern given above:
12139 @smallexample
12140 (define_int_iterator QABSNEG [UNSPEC_VQABS UNSPEC_VQNEG])
12142 (define_int_attr absneg [(UNSPEC_VQABS "abs") (UNSPEC_VQNEG "neg")])
12144 (define_insn "neon_vq<absneg><mode>"
12145   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
12146         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
12147                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
12148                       QABSNEG))]
12149   @dots{}
12151 @end smallexample
12153 A port might need to generate this pattern for a variable
12154 @samp{QABSNEG} value and a variable @samp{VDQIW} mode.  There are two
12155 ways of doing this.  The first is to build the rtx for the pattern
12156 directly from C++ code; this is a valid technique and avoids any risk
12157 of combinatorial explosion.  The second is to prefix the instruction
12158 name with the special character @samp{@@}, which tells GCC to generate
12159 the four additional functions below.  In each case, @var{name} is the
12160 name of the instruction without the leading @samp{@@} character,
12161 without the @samp{<@dots{}>} placeholders, and with any underscore
12162 before a @samp{<@dots{}>} placeholder removed if keeping it would
12163 lead to a double or trailing underscore.
12165 @table @samp
12166 @item insn_code maybe_code_for_@var{name} (@var{i1}, @var{i2}, @dots{})
12167 See whether replacing the first @samp{<@dots{}>} placeholder with
12168 iterator value @var{i1}, the second with iterator value @var{i2}, and
12169 so on, gives a valid instruction.  Return its code if so, otherwise
12170 return @code{CODE_FOR_nothing}.
12172 @item insn_code code_for_@var{name} (@var{i1}, @var{i2}, @dots{})
12173 Same, but abort the compiler if the requested instruction does not exist.
12175 @item rtx maybe_gen_@var{name} (@var{i1}, @var{i2}, @dots{}, @var{op0}, @var{op1}, @dots{})
12176 Check for a valid instruction in the same way as
12177 @code{maybe_code_for_@var{name}}.  If the instruction exists,
12178 generate an instance of it using the operand values given by @var{op0},
12179 @var{op1}, and so on, otherwise return null.
12181 @item rtx gen_@var{name} (@var{i1}, @var{i2}, @dots{}, @var{op0}, @var{op1}, @dots{})
12182 Same, but abort the compiler if the requested instruction does not exist,
12183 or if the instruction generator invoked the @code{FAIL} macro.
12184 @end table
12186 For example, changing the pattern above to:
12188 @smallexample
12189 (define_insn "@@neon_vq<absneg><mode>"
12190   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
12191         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
12192                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
12193                       QABSNEG))]
12194   @dots{}
12196 @end smallexample
12198 would define the same patterns as before, but in addition would generate
12199 the four functions below:
12201 @smallexample
12202 insn_code maybe_code_for_neon_vq (int, machine_mode);
12203 insn_code code_for_neon_vq (int, machine_mode);
12204 rtx maybe_gen_neon_vq (int, machine_mode, rtx, rtx, rtx);
12205 rtx gen_neon_vq (int, machine_mode, rtx, rtx, rtx);
12206 @end smallexample
12208 Calling @samp{code_for_neon_vq (UNSPEC_VQABS, V8QImode)}
12209 would then give @code{CODE_FOR_neon_vqabsv8qi}.
12211 It is possible to have multiple @samp{@@} patterns with the same
12212 name and same types of iterator.  For example:
12214 @smallexample
12215 (define_insn "@@some_arithmetic_op<mode>"
12216   [(set (match_operand:INTEGER_MODES 0 "register_operand") @dots{})]
12217   @dots{}
12220 (define_insn "@@some_arithmetic_op<mode>"
12221   [(set (match_operand:FLOAT_MODES 0 "register_operand") @dots{})]
12222   @dots{}
12224 @end smallexample
12226 would produce a single set of functions that handles both
12227 @code{INTEGER_MODES} and @code{FLOAT_MODES}.
12229 It is also possible for these @samp{@@} patterns to have different
12230 numbers of operands from each other.  For example, patterns with
12231 a binary rtl code might take three operands (one output and two inputs)
12232 while patterns with a ternary rtl code might take four operands (one
12233 output and three inputs).  This combination would produce separate
12234 @samp{maybe_gen_@var{name}} and @samp{gen_@var{name}} functions for
12235 each operand count, but it would still produce a single
12236 @samp{maybe_code_for_@var{name}} and a single @samp{code_for_@var{name}}.
12238 @end ifset