Fix typo.
[official-gcc.git] / gcc / doc / md.texi
blob9f193140bea2e69a4fad9362673b6a6198de8773
1 @c Copyright (C) 1988-2016 Free Software Foundation, Inc.
2 @c This is part of the GCC manual.
3 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
5 @ifset INTERNALS
6 @node Machine Desc
7 @chapter Machine Descriptions
8 @cindex machine descriptions
10 A machine description has two parts: a file of instruction patterns
11 (@file{.md} file) and a C header file of macro definitions.
13 The @file{.md} file for a target machine contains a pattern for each
14 instruction that the target machine supports (or at least each instruction
15 that is worth telling the compiler about).  It may also contain comments.
16 A semicolon causes the rest of the line to be a comment, unless the semicolon
17 is inside a quoted string.
19 See the next chapter for information on the C header file.
21 @menu
22 * Overview::            How the machine description is used.
23 * Patterns::            How to write instruction patterns.
24 * Example::             An explained example of a @code{define_insn} pattern.
25 * RTL Template::        The RTL template defines what insns match a pattern.
26 * Output Template::     The output template says how to make assembler code
27                         from such an insn.
28 * Output Statement::    For more generality, write C code to output
29                         the assembler code.
30 * Predicates::          Controlling what kinds of operands can be used
31                         for an insn.
32 * Constraints::         Fine-tuning operand selection.
33 * Standard Names::      Names mark patterns to use for code generation.
34 * Pattern Ordering::    When the order of patterns makes a difference.
35 * Dependent Patterns::  Having one pattern may make you need another.
36 * Jump Patterns::       Special considerations for patterns for jump insns.
37 * Looping Patterns::    How to define patterns for special looping insns.
38 * Insn Canonicalizations::Canonicalization of Instructions
39 * Expander Definitions::Generating a sequence of several RTL insns
40                         for a standard operation.
41 * Insn Splitting::      Splitting Instructions into Multiple Instructions.
42 * Including Patterns::  Including Patterns in Machine Descriptions.
43 * Peephole Definitions::Defining machine-specific peephole optimizations.
44 * Insn Attributes::     Specifying the value of attributes for generated insns.
45 * Conditional Execution::Generating @code{define_insn} patterns for
46                          predication.
47 * Define Subst::        Generating @code{define_insn} and @code{define_expand}
48                         patterns from other patterns.
49 * Constant Definitions::Defining symbolic constants that can be used in the
50                         md file.
51 * Iterators::           Using iterators to generate patterns from a template.
52 @end menu
54 @node Overview
55 @section Overview of How the Machine Description is Used
57 There are three main conversions that happen in the compiler:
59 @enumerate
61 @item
62 The front end reads the source code and builds a parse tree.
64 @item
65 The parse tree is used to generate an RTL insn list based on named
66 instruction patterns.
68 @item
69 The insn list is matched against the RTL templates to produce assembler
70 code.
72 @end enumerate
74 For the generate pass, only the names of the insns matter, from either a
75 named @code{define_insn} or a @code{define_expand}.  The compiler will
76 choose the pattern with the right name and apply the operands according
77 to the documentation later in this chapter, without regard for the RTL
78 template or operand constraints.  Note that the names the compiler looks
79 for are hard-coded in the compiler---it will ignore unnamed patterns and
80 patterns with names it doesn't know about, but if you don't provide a
81 named pattern it needs, it will abort.
83 If a @code{define_insn} is used, the template given is inserted into the
84 insn list.  If a @code{define_expand} is used, one of three things
85 happens, based on the condition logic.  The condition logic may manually
86 create new insns for the insn list, say via @code{emit_insn()}, and
87 invoke @code{DONE}.  For certain named patterns, it may invoke @code{FAIL} to tell the
88 compiler to use an alternate way of performing that task.  If it invokes
89 neither @code{DONE} nor @code{FAIL}, the template given in the pattern
90 is inserted, as if the @code{define_expand} were a @code{define_insn}.
92 Once the insn list is generated, various optimization passes convert,
93 replace, and rearrange the insns in the insn list.  This is where the
94 @code{define_split} and @code{define_peephole} patterns get used, for
95 example.
97 Finally, the insn list's RTL is matched up with the RTL templates in the
98 @code{define_insn} patterns, and those patterns are used to emit the
99 final assembly code.  For this purpose, each named @code{define_insn}
100 acts like it's unnamed, since the names are ignored.
102 @node Patterns
103 @section Everything about Instruction Patterns
104 @cindex patterns
105 @cindex instruction patterns
107 @findex define_insn
108 A @code{define_insn} expression is used to define instruction patterns
109 to which insns may be matched.  A @code{define_insn} expression contains
110 an incomplete RTL expression, with pieces to be filled in later, operand
111 constraints that restrict how the pieces can be filled in, and an output
112 template or C code to generate the assembler output.
114 A @code{define_insn} is an RTL expression containing four or five operands:
116 @enumerate
117 @item
118 An optional name.  The presence of a name indicate that this instruction
119 pattern can perform a certain standard job for the RTL-generation
120 pass of the compiler.  This pass knows certain names and will use
121 the instruction patterns with those names, if the names are defined
122 in the machine description.
124 The absence of a name is indicated by writing an empty string
125 where the name should go.  Nameless instruction patterns are never
126 used for generating RTL code, but they may permit several simpler insns
127 to be combined later on.
129 Names that are not thus known and used in RTL-generation have no
130 effect; they are equivalent to no name at all.
132 For the purpose of debugging the compiler, you may also specify a
133 name beginning with the @samp{*} character.  Such a name is used only
134 for identifying the instruction in RTL dumps; it is equivalent to having
135 a nameless pattern for all other purposes.  Names beginning with the
136 @samp{*} character are not required to be unique.
138 @item
139 The @dfn{RTL template}: This is a vector of incomplete RTL expressions
140 which describe the semantics of the instruction (@pxref{RTL Template}).
141 It is incomplete because it may contain @code{match_operand},
142 @code{match_operator}, and @code{match_dup} expressions that stand for
143 operands of the instruction.
145 If the vector has multiple elements, the RTL template is treated as a
146 @code{parallel} expression.
148 @item
149 @cindex pattern conditions
150 @cindex conditions, in patterns
151 The condition: This is a string which contains a C expression.  When the
152 compiler attempts to match RTL against a pattern, the condition is
153 evaluated.  If the condition evaluates to @code{true}, the match is
154 permitted.  The condition may be an empty string, which is treated
155 as always @code{true}.
157 @cindex named patterns and conditions
158 For a named pattern, the condition may not depend on the data in the
159 insn being matched, but only the target-machine-type flags.  The compiler
160 needs to test these conditions during initialization in order to learn
161 exactly which named instructions are available in a particular run.
163 @findex operands
164 For nameless patterns, the condition is applied only when matching an
165 individual insn, and only after the insn has matched the pattern's
166 recognition template.  The insn's operands may be found in the vector
167 @code{operands}.
169 For an insn where the condition has once matched, it
170 cannot later be used to control register allocation by excluding
171 certain register or value combinations.
173 @item
174 The @dfn{output template} or @dfn{output statement}: This is either
175 a string, or a fragment of C code which returns a string.
177 When simple substitution isn't general enough, you can specify a piece
178 of C code to compute the output.  @xref{Output Statement}.
180 @item
181 The @dfn{insn attributes}: This is an optional vector containing the values of
182 attributes for insns matching this pattern (@pxref{Insn Attributes}).
183 @end enumerate
185 @node Example
186 @section Example of @code{define_insn}
187 @cindex @code{define_insn} example
189 Here is an example of an instruction pattern, taken from the machine
190 description for the 68000/68020.
192 @smallexample
193 (define_insn "tstsi"
194   [(set (cc0)
195         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
196   ""
197   "*
199   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
200     return \"tstl %0\";
201   return \"cmpl #0,%0\";
202 @}")
203 @end smallexample
205 @noindent
206 This can also be written using braced strings:
208 @smallexample
209 (define_insn "tstsi"
210   [(set (cc0)
211         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
212   ""
214   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
215     return "tstl %0";
216   return "cmpl #0,%0";
218 @end smallexample
220 This describes an instruction which sets the condition codes based on the
221 value of a general operand.  It has no condition, so any insn with an RTL
222 description of the form shown may be matched to this pattern.  The name
223 @samp{tstsi} means ``test a @code{SImode} value'' and tells the RTL
224 generation pass that, when it is necessary to test such a value, an insn
225 to do so can be constructed using this pattern.
227 The output control string is a piece of C code which chooses which
228 output template to return based on the kind of operand and the specific
229 type of CPU for which code is being generated.
231 @samp{"rm"} is an operand constraint.  Its meaning is explained below.
233 @node RTL Template
234 @section RTL Template
235 @cindex RTL insn template
236 @cindex generating insns
237 @cindex insns, generating
238 @cindex recognizing insns
239 @cindex insns, recognizing
241 The RTL template is used to define which insns match the particular pattern
242 and how to find their operands.  For named patterns, the RTL template also
243 says how to construct an insn from specified operands.
245 Construction involves substituting specified operands into a copy of the
246 template.  Matching involves determining the values that serve as the
247 operands in the insn being matched.  Both of these activities are
248 controlled by special expression types that direct matching and
249 substitution of the operands.
251 @table @code
252 @findex match_operand
253 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{predicate} @var{constraint})
254 This expression is a placeholder for operand number @var{n} of
255 the insn.  When constructing an insn, operand number @var{n}
256 will be substituted at this point.  When matching an insn, whatever
257 appears at this position in the insn will be taken as operand
258 number @var{n}; but it must satisfy @var{predicate} or this instruction
259 pattern will not match at all.
261 Operand numbers must be chosen consecutively counting from zero in
262 each instruction pattern.  There may be only one @code{match_operand}
263 expression in the pattern for each operand number.  Usually operands
264 are numbered in the order of appearance in @code{match_operand}
265 expressions.  In the case of a @code{define_expand}, any operand numbers
266 used only in @code{match_dup} expressions have higher values than all
267 other operand numbers.
269 @var{predicate} is a string that is the name of a function that
270 accepts two arguments, an expression and a machine mode.
271 @xref{Predicates}.  During matching, the function will be called with
272 the putative operand as the expression and @var{m} as the mode
273 argument (if @var{m} is not specified, @code{VOIDmode} will be used,
274 which normally causes @var{predicate} to accept any mode).  If it
275 returns zero, this instruction pattern fails to match.
276 @var{predicate} may be an empty string; then it means no test is to be
277 done on the operand, so anything which occurs in this position is
278 valid.
280 Most of the time, @var{predicate} will reject modes other than @var{m}---but
281 not always.  For example, the predicate @code{address_operand} uses
282 @var{m} as the mode of memory ref that the address should be valid for.
283 Many predicates accept @code{const_int} nodes even though their mode is
284 @code{VOIDmode}.
286 @var{constraint} controls reloading and the choice of the best register
287 class to use for a value, as explained later (@pxref{Constraints}).
288 If the constraint would be an empty string, it can be omitted.
290 People are often unclear on the difference between the constraint and the
291 predicate.  The predicate helps decide whether a given insn matches the
292 pattern.  The constraint plays no role in this decision; instead, it
293 controls various decisions in the case of an insn which does match.
295 @findex match_scratch
296 @item (match_scratch:@var{m} @var{n} @var{constraint})
297 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}
298 and indicates that operand must be a @code{scratch} or @code{reg}
299 expression.
301 When matching patterns, this is equivalent to
303 @smallexample
304 (match_operand:@var{m} @var{n} "scratch_operand" @var{constraint})
305 @end smallexample
307 but, when generating RTL, it produces a (@code{scratch}:@var{m})
308 expression.
310 If the last few expressions in a @code{parallel} are @code{clobber}
311 expressions whose operands are either a hard register or
312 @code{match_scratch}, the combiner can add or delete them when
313 necessary.  @xref{Side Effects}.
315 @findex match_dup
316 @item (match_dup @var{n})
317 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}.
318 It is used when the operand needs to appear more than once in the
319 insn.
321 In construction, @code{match_dup} acts just like @code{match_operand}:
322 the operand is substituted into the insn being constructed.  But in
323 matching, @code{match_dup} behaves differently.  It assumes that operand
324 number @var{n} has already been determined by a @code{match_operand}
325 appearing earlier in the recognition template, and it matches only an
326 identical-looking expression.
328 Note that @code{match_dup} should not be used to tell the compiler that
329 a particular register is being used for two operands (example:
330 @code{add} that adds one register to another; the second register is
331 both an input operand and the output operand).  Use a matching
332 constraint (@pxref{Simple Constraints}) for those.  @code{match_dup} is for the cases where one
333 operand is used in two places in the template, such as an instruction
334 that computes both a quotient and a remainder, where the opcode takes
335 two input operands but the RTL template has to refer to each of those
336 twice; once for the quotient pattern and once for the remainder pattern.
338 @findex match_operator
339 @item (match_operator:@var{m} @var{n} @var{predicate} [@var{operands}@dots{}])
340 This pattern is a kind of placeholder for a variable RTL expression
341 code.
343 When constructing an insn, it stands for an RTL expression whose
344 expression code is taken from that of operand @var{n}, and whose
345 operands are constructed from the patterns @var{operands}.
347 When matching an expression, it matches an expression if the function
348 @var{predicate} returns nonzero on that expression @emph{and} the
349 patterns @var{operands} match the operands of the expression.
351 Suppose that the function @code{commutative_operator} is defined as
352 follows, to match any expression whose operator is one of the
353 commutative arithmetic operators of RTL and whose mode is @var{mode}:
355 @smallexample
357 commutative_integer_operator (x, mode)
358      rtx x;
359      machine_mode mode;
361   enum rtx_code code = GET_CODE (x);
362   if (GET_MODE (x) != mode)
363     return 0;
364   return (GET_RTX_CLASS (code) == RTX_COMM_ARITH
365           || code == EQ || code == NE);
367 @end smallexample
369 Then the following pattern will match any RTL expression consisting
370 of a commutative operator applied to two general operands:
372 @smallexample
373 (match_operator:SI 3 "commutative_operator"
374   [(match_operand:SI 1 "general_operand" "g")
375    (match_operand:SI 2 "general_operand" "g")])
376 @end smallexample
378 Here the vector @code{[@var{operands}@dots{}]} contains two patterns
379 because the expressions to be matched all contain two operands.
381 When this pattern does match, the two operands of the commutative
382 operator are recorded as operands 1 and 2 of the insn.  (This is done
383 by the two instances of @code{match_operand}.)  Operand 3 of the insn
384 will be the entire commutative expression: use @code{GET_CODE
385 (operands[3])} to see which commutative operator was used.
387 The machine mode @var{m} of @code{match_operator} works like that of
388 @code{match_operand}: it is passed as the second argument to the
389 predicate function, and that function is solely responsible for
390 deciding whether the expression to be matched ``has'' that mode.
392 When constructing an insn, argument 3 of the gen-function will specify
393 the operation (i.e.@: the expression code) for the expression to be
394 made.  It should be an RTL expression, whose expression code is copied
395 into a new expression whose operands are arguments 1 and 2 of the
396 gen-function.  The subexpressions of argument 3 are not used;
397 only its expression code matters.
399 When @code{match_operator} is used in a pattern for matching an insn,
400 it usually best if the operand number of the @code{match_operator}
401 is higher than that of the actual operands of the insn.  This improves
402 register allocation because the register allocator often looks at
403 operands 1 and 2 of insns to see if it can do register tying.
405 There is no way to specify constraints in @code{match_operator}.  The
406 operand of the insn which corresponds to the @code{match_operator}
407 never has any constraints because it is never reloaded as a whole.
408 However, if parts of its @var{operands} are matched by
409 @code{match_operand} patterns, those parts may have constraints of
410 their own.
412 @findex match_op_dup
413 @item (match_op_dup:@var{m} @var{n}[@var{operands}@dots{}])
414 Like @code{match_dup}, except that it applies to operators instead of
415 operands.  When constructing an insn, operand number @var{n} will be
416 substituted at this point.  But in matching, @code{match_op_dup} behaves
417 differently.  It assumes that operand number @var{n} has already been
418 determined by a @code{match_operator} appearing earlier in the
419 recognition template, and it matches only an identical-looking
420 expression.
422 @findex match_parallel
423 @item (match_parallel @var{n} @var{predicate} [@var{subpat}@dots{}])
424 This pattern is a placeholder for an insn that consists of a
425 @code{parallel} expression with a variable number of elements.  This
426 expression should only appear at the top level of an insn pattern.
428 When constructing an insn, operand number @var{n} will be substituted at
429 this point.  When matching an insn, it matches if the body of the insn
430 is a @code{parallel} expression with at least as many elements as the
431 vector of @var{subpat} expressions in the @code{match_parallel}, if each
432 @var{subpat} matches the corresponding element of the @code{parallel},
433 @emph{and} the function @var{predicate} returns nonzero on the
434 @code{parallel} that is the body of the insn.  It is the responsibility
435 of the predicate to validate elements of the @code{parallel} beyond
436 those listed in the @code{match_parallel}.
438 A typical use of @code{match_parallel} is to match load and store
439 multiple expressions, which can contain a variable number of elements
440 in a @code{parallel}.  For example,
442 @smallexample
443 (define_insn ""
444   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
445      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
446            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
447       (use (reg:SI 179))
448       (clobber (reg:SI 179))])]
449   ""
450   "loadm 0,0,%1,%2")
451 @end smallexample
453 This example comes from @file{a29k.md}.  The function
454 @code{load_multiple_operation} is defined in @file{a29k.c} and checks
455 that subsequent elements in the @code{parallel} are the same as the
456 @code{set} in the pattern, except that they are referencing subsequent
457 registers and memory locations.
459 An insn that matches this pattern might look like:
461 @smallexample
462 (parallel
463  [(set (reg:SI 20) (mem:SI (reg:SI 100)))
464   (use (reg:SI 179))
465   (clobber (reg:SI 179))
466   (set (reg:SI 21)
467        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
468                         (const_int 4))))
469   (set (reg:SI 22)
470        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
471                         (const_int 8))))])
472 @end smallexample
474 @findex match_par_dup
475 @item (match_par_dup @var{n} [@var{subpat}@dots{}])
476 Like @code{match_op_dup}, but for @code{match_parallel} instead of
477 @code{match_operator}.
479 @end table
481 @node Output Template
482 @section Output Templates and Operand Substitution
483 @cindex output templates
484 @cindex operand substitution
486 @cindex @samp{%} in template
487 @cindex percent sign
488 The @dfn{output template} is a string which specifies how to output the
489 assembler code for an instruction pattern.  Most of the template is a
490 fixed string which is output literally.  The character @samp{%} is used
491 to specify where to substitute an operand; it can also be used to
492 identify places where different variants of the assembler require
493 different syntax.
495 In the simplest case, a @samp{%} followed by a digit @var{n} says to output
496 operand @var{n} at that point in the string.
498 @samp{%} followed by a letter and a digit says to output an operand in an
499 alternate fashion.  Four letters have standard, built-in meanings described
500 below.  The machine description macro @code{PRINT_OPERAND} can define
501 additional letters with nonstandard meanings.
503 @samp{%c@var{digit}} can be used to substitute an operand that is a
504 constant value without the syntax that normally indicates an immediate
505 operand.
507 @samp{%n@var{digit}} is like @samp{%c@var{digit}} except that the value of
508 the constant is negated before printing.
510 @samp{%a@var{digit}} can be used to substitute an operand as if it were a
511 memory reference, with the actual operand treated as the address.  This may
512 be useful when outputting a ``load address'' instruction, because often the
513 assembler syntax for such an instruction requires you to write the operand
514 as if it were a memory reference.
516 @samp{%l@var{digit}} is used to substitute a @code{label_ref} into a jump
517 instruction.
519 @samp{%=} outputs a number which is unique to each instruction in the
520 entire compilation.  This is useful for making local labels to be
521 referred to more than once in a single template that generates multiple
522 assembler instructions.
524 @samp{%} followed by a punctuation character specifies a substitution that
525 does not use an operand.  Only one case is standard: @samp{%%} outputs a
526 @samp{%} into the assembler code.  Other nonstandard cases can be
527 defined in the @code{PRINT_OPERAND} macro.  You must also define
528 which punctuation characters are valid with the
529 @code{PRINT_OPERAND_PUNCT_VALID_P} macro.
531 @cindex \
532 @cindex backslash
533 The template may generate multiple assembler instructions.  Write the text
534 for the instructions, with @samp{\;} between them.
536 @cindex matching operands
537 When the RTL contains two operands which are required by constraint to match
538 each other, the output template must refer only to the lower-numbered operand.
539 Matching operands are not always identical, and the rest of the compiler
540 arranges to put the proper RTL expression for printing into the lower-numbered
541 operand.
543 One use of nonstandard letters or punctuation following @samp{%} is to
544 distinguish between different assembler languages for the same machine; for
545 example, Motorola syntax versus MIT syntax for the 68000.  Motorola syntax
546 requires periods in most opcode names, while MIT syntax does not.  For
547 example, the opcode @samp{movel} in MIT syntax is @samp{move.l} in Motorola
548 syntax.  The same file of patterns is used for both kinds of output syntax,
549 but the character sequence @samp{%.} is used in each place where Motorola
550 syntax wants a period.  The @code{PRINT_OPERAND} macro for Motorola syntax
551 defines the sequence to output a period; the macro for MIT syntax defines
552 it to do nothing.
554 @cindex @code{#} in template
555 As a special case, a template consisting of the single character @code{#}
556 instructs the compiler to first split the insn, and then output the
557 resulting instructions separately.  This helps eliminate redundancy in the
558 output templates.   If you have a @code{define_insn} that needs to emit
559 multiple assembler instructions, and there is a matching @code{define_split}
560 already defined, then you can simply use @code{#} as the output template
561 instead of writing an output template that emits the multiple assembler
562 instructions.
564 If the macro @code{ASSEMBLER_DIALECT} is defined, you can use construct
565 of the form @samp{@{option0|option1|option2@}} in the templates.  These
566 describe multiple variants of assembler language syntax.
567 @xref{Instruction Output}.
569 @node Output Statement
570 @section C Statements for Assembler Output
571 @cindex output statements
572 @cindex C statements for assembler output
573 @cindex generating assembler output
575 Often a single fixed template string cannot produce correct and efficient
576 assembler code for all the cases that are recognized by a single
577 instruction pattern.  For example, the opcodes may depend on the kinds of
578 operands; or some unfortunate combinations of operands may require extra
579 machine instructions.
581 If the output control string starts with a @samp{@@}, then it is actually
582 a series of templates, each on a separate line.  (Blank lines and
583 leading spaces and tabs are ignored.)  The templates correspond to the
584 pattern's constraint alternatives (@pxref{Multi-Alternative}).  For example,
585 if a target machine has a two-address add instruction @samp{addr} to add
586 into a register and another @samp{addm} to add a register to memory, you
587 might write this pattern:
589 @smallexample
590 (define_insn "addsi3"
591   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
592         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0,0")
593                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "g,r")))]
594   ""
595   "@@
596    addr %2,%0
597    addm %2,%0")
598 @end smallexample
600 @cindex @code{*} in template
601 @cindex asterisk in template
602 If the output control string starts with a @samp{*}, then it is not an
603 output template but rather a piece of C program that should compute a
604 template.  It should execute a @code{return} statement to return the
605 template-string you want.  Most such templates use C string literals, which
606 require doublequote characters to delimit them.  To include these
607 doublequote characters in the string, prefix each one with @samp{\}.
609 If the output control string is written as a brace block instead of a
610 double-quoted string, it is automatically assumed to be C code.  In that
611 case, it is not necessary to put in a leading asterisk, or to escape the
612 doublequotes surrounding C string literals.
614 The operands may be found in the array @code{operands}, whose C data type
615 is @code{rtx []}.
617 It is very common to select different ways of generating assembler code
618 based on whether an immediate operand is within a certain range.  Be
619 careful when doing this, because the result of @code{INTVAL} is an
620 integer on the host machine.  If the host machine has more bits in an
621 @code{int} than the target machine has in the mode in which the constant
622 will be used, then some of the bits you get from @code{INTVAL} will be
623 superfluous.  For proper results, you must carefully disregard the
624 values of those bits.
626 @findex output_asm_insn
627 It is possible to output an assembler instruction and then go on to output
628 or compute more of them, using the subroutine @code{output_asm_insn}.  This
629 receives two arguments: a template-string and a vector of operands.  The
630 vector may be @code{operands}, or it may be another array of @code{rtx}
631 that you declare locally and initialize yourself.
633 @findex which_alternative
634 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
635 the appearance of the assembler code is determined mostly by which alternative
636 was matched.  When this is so, the C code can test the variable
637 @code{which_alternative}, which is the ordinal number of the alternative
638 that was actually satisfied (0 for the first, 1 for the second alternative,
639 etc.).
641 For example, suppose there are two opcodes for storing zero, @samp{clrreg}
642 for registers and @samp{clrmem} for memory locations.  Here is how
643 a pattern could use @code{which_alternative} to choose between them:
645 @smallexample
646 (define_insn ""
647   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
648         (const_int 0))]
649   ""
650   @{
651   return (which_alternative == 0
652           ? "clrreg %0" : "clrmem %0");
653   @})
654 @end smallexample
656 The example above, where the assembler code to generate was
657 @emph{solely} determined by the alternative, could also have been specified
658 as follows, having the output control string start with a @samp{@@}:
660 @smallexample
661 @group
662 (define_insn ""
663   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
664         (const_int 0))]
665   ""
666   "@@
667    clrreg %0
668    clrmem %0")
669 @end group
670 @end smallexample
672 If you just need a little bit of C code in one (or a few) alternatives,
673 you can use @samp{*} inside of a @samp{@@} multi-alternative template:
675 @smallexample
676 @group
677 (define_insn ""
678   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,<,m")
679         (const_int 0))]
680   ""
681   "@@
682    clrreg %0
683    * return stack_mem_p (operands[0]) ? \"push 0\" : \"clrmem %0\";
684    clrmem %0")
685 @end group
686 @end smallexample
688 @node Predicates
689 @section Predicates
690 @cindex predicates
691 @cindex operand predicates
692 @cindex operator predicates
694 A predicate determines whether a @code{match_operand} or
695 @code{match_operator} expression matches, and therefore whether the
696 surrounding instruction pattern will be used for that combination of
697 operands.  GCC has a number of machine-independent predicates, and you
698 can define machine-specific predicates as needed.  By convention,
699 predicates used with @code{match_operand} have names that end in
700 @samp{_operand}, and those used with @code{match_operator} have names
701 that end in @samp{_operator}.
703 All predicates are boolean functions (in the mathematical sense) of
704 two arguments: the RTL expression that is being considered at that
705 position in the instruction pattern, and the machine mode that the
706 @code{match_operand} or @code{match_operator} specifies.  In this
707 section, the first argument is called @var{op} and the second argument
708 @var{mode}.  Predicates can be called from C as ordinary two-argument
709 functions; this can be useful in output templates or other
710 machine-specific code.
712 Operand predicates can allow operands that are not actually acceptable
713 to the hardware, as long as the constraints give reload the ability to
714 fix them up (@pxref{Constraints}).  However, GCC will usually generate
715 better code if the predicates specify the requirements of the machine
716 instructions as closely as possible.  Reload cannot fix up operands
717 that must be constants (``immediate operands''); you must use a
718 predicate that allows only constants, or else enforce the requirement
719 in the extra condition.
721 @cindex predicates and machine modes
722 @cindex normal predicates
723 @cindex special predicates
724 Most predicates handle their @var{mode} argument in a uniform manner.
725 If @var{mode} is @code{VOIDmode} (unspecified), then @var{op} can have
726 any mode.  If @var{mode} is anything else, then @var{op} must have the
727 same mode, unless @var{op} is a @code{CONST_INT} or integer
728 @code{CONST_DOUBLE}.  These RTL expressions always have
729 @code{VOIDmode}, so it would be counterproductive to check that their
730 mode matches.  Instead, predicates that accept @code{CONST_INT} and/or
731 integer @code{CONST_DOUBLE} check that the value stored in the
732 constant will fit in the requested mode.
734 Predicates with this behavior are called @dfn{normal}.
735 @command{genrecog} can optimize the instruction recognizer based on
736 knowledge of how normal predicates treat modes.  It can also diagnose
737 certain kinds of common errors in the use of normal predicates; for
738 instance, it is almost always an error to use a normal predicate
739 without specifying a mode.
741 Predicates that do something different with their @var{mode} argument
742 are called @dfn{special}.  The generic predicates
743 @code{address_operand} and @code{pmode_register_operand} are special
744 predicates.  @command{genrecog} does not do any optimizations or
745 diagnosis when special predicates are used.
747 @menu
748 * Machine-Independent Predicates::  Predicates available to all back ends.
749 * Defining Predicates::             How to write machine-specific predicate
750                                     functions.
751 @end menu
753 @node Machine-Independent Predicates
754 @subsection Machine-Independent Predicates
755 @cindex machine-independent predicates
756 @cindex generic predicates
758 These are the generic predicates available to all back ends.  They are
759 defined in @file{recog.c}.  The first category of predicates allow
760 only constant, or @dfn{immediate}, operands.
762 @defun immediate_operand
763 This predicate allows any sort of constant that fits in @var{mode}.
764 It is an appropriate choice for instructions that take operands that
765 must be constant.
766 @end defun
768 @defun const_int_operand
769 This predicate allows any @code{CONST_INT} expression that fits in
770 @var{mode}.  It is an appropriate choice for an immediate operand that
771 does not allow a symbol or label.
772 @end defun
774 @defun const_double_operand
775 This predicate accepts any @code{CONST_DOUBLE} expression that has
776 exactly @var{mode}.  If @var{mode} is @code{VOIDmode}, it will also
777 accept @code{CONST_INT}.  It is intended for immediate floating point
778 constants.
779 @end defun
781 @noindent
782 The second category of predicates allow only some kind of machine
783 register.
785 @defun register_operand
786 This predicate allows any @code{REG} or @code{SUBREG} expression that
787 is valid for @var{mode}.  It is often suitable for arithmetic
788 instruction operands on a RISC machine.
789 @end defun
791 @defun pmode_register_operand
792 This is a slight variant on @code{register_operand} which works around
793 a limitation in the machine-description reader.
795 @smallexample
796 (match_operand @var{n} "pmode_register_operand" @var{constraint})
797 @end smallexample
799 @noindent
800 means exactly what
802 @smallexample
803 (match_operand:P @var{n} "register_operand" @var{constraint})
804 @end smallexample
806 @noindent
807 would mean, if the machine-description reader accepted @samp{:P}
808 mode suffixes.  Unfortunately, it cannot, because @code{Pmode} is an
809 alias for some other mode, and might vary with machine-specific
810 options.  @xref{Misc}.
811 @end defun
813 @defun scratch_operand
814 This predicate allows hard registers and @code{SCRATCH} expressions,
815 but not pseudo-registers.  It is used internally by @code{match_scratch};
816 it should not be used directly.
817 @end defun
819 @noindent
820 The third category of predicates allow only some kind of memory reference.
822 @defun memory_operand
823 This predicate allows any valid reference to a quantity of mode
824 @var{mode} in memory, as determined by the weak form of
825 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS} (@pxref{Addressing Modes}).
826 @end defun
828 @defun address_operand
829 This predicate is a little unusual; it allows any operand that is a
830 valid expression for the @emph{address} of a quantity of mode
831 @var{mode}, again determined by the weak form of
832 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS}.  To first order, if
833 @samp{@w{(mem:@var{mode} (@var{exp}))}} is acceptable to
834 @code{memory_operand}, then @var{exp} is acceptable to
835 @code{address_operand}.  Note that @var{exp} does not necessarily have
836 the mode @var{mode}.
837 @end defun
839 @defun indirect_operand
840 This is a stricter form of @code{memory_operand} which allows only
841 memory references with a @code{general_operand} as the address
842 expression.  New uses of this predicate are discouraged, because
843 @code{general_operand} is very permissive, so it's hard to tell what
844 an @code{indirect_operand} does or does not allow.  If a target has
845 different requirements for memory operands for different instructions,
846 it is better to define target-specific predicates which enforce the
847 hardware's requirements explicitly.
848 @end defun
850 @defun push_operand
851 This predicate allows a memory reference suitable for pushing a value
852 onto the stack.  This will be a @code{MEM} which refers to
853 @code{stack_pointer_rtx}, with a side-effect in its address expression
854 (@pxref{Incdec}); which one is determined by the
855 @code{STACK_PUSH_CODE} macro (@pxref{Frame Layout}).
856 @end defun
858 @defun pop_operand
859 This predicate allows a memory reference suitable for popping a value
860 off the stack.  Again, this will be a @code{MEM} referring to
861 @code{stack_pointer_rtx}, with a side-effect in its address
862 expression.  However, this time @code{STACK_POP_CODE} is expected.
863 @end defun
865 @noindent
866 The fourth category of predicates allow some combination of the above
867 operands.
869 @defun nonmemory_operand
870 This predicate allows any immediate or register operand valid for @var{mode}.
871 @end defun
873 @defun nonimmediate_operand
874 This predicate allows any register or memory operand valid for @var{mode}.
875 @end defun
877 @defun general_operand
878 This predicate allows any immediate, register, or memory operand
879 valid for @var{mode}.
880 @end defun
882 @noindent
883 Finally, there are two generic operator predicates.
885 @defun comparison_operator
886 This predicate matches any expression which performs an arithmetic
887 comparison in @var{mode}; that is, @code{COMPARISON_P} is true for the
888 expression code.
889 @end defun
891 @defun ordered_comparison_operator
892 This predicate matches any expression which performs an arithmetic
893 comparison in @var{mode} and whose expression code is valid for integer
894 modes; that is, the expression code will be one of @code{eq}, @code{ne},
895 @code{lt}, @code{ltu}, @code{le}, @code{leu}, @code{gt}, @code{gtu},
896 @code{ge}, @code{geu}.
897 @end defun
899 @node Defining Predicates
900 @subsection Defining Machine-Specific Predicates
901 @cindex defining predicates
902 @findex define_predicate
903 @findex define_special_predicate
905 Many machines have requirements for their operands that cannot be
906 expressed precisely using the generic predicates.  You can define
907 additional predicates using @code{define_predicate} and
908 @code{define_special_predicate} expressions.  These expressions have
909 three operands:
911 @itemize @bullet
912 @item
913 The name of the predicate, as it will be referred to in
914 @code{match_operand} or @code{match_operator} expressions.
916 @item
917 An RTL expression which evaluates to true if the predicate allows the
918 operand @var{op}, false if it does not.  This expression can only use
919 the following RTL codes:
921 @table @code
922 @item MATCH_OPERAND
923 When written inside a predicate expression, a @code{MATCH_OPERAND}
924 expression evaluates to true if the predicate it names would allow
925 @var{op}.  The operand number and constraint are ignored.  Due to
926 limitations in @command{genrecog}, you can only refer to generic
927 predicates and predicates that have already been defined.
929 @item MATCH_CODE
930 This expression evaluates to true if @var{op} or a specified
931 subexpression of @var{op} has one of a given list of RTX codes.
933 The first operand of this expression is a string constant containing a
934 comma-separated list of RTX code names (in lower case).  These are the
935 codes for which the @code{MATCH_CODE} will be true.
937 The second operand is a string constant which indicates what
938 subexpression of @var{op} to examine.  If it is absent or the empty
939 string, @var{op} itself is examined.  Otherwise, the string constant
940 must be a sequence of digits and/or lowercase letters.  Each character
941 indicates a subexpression to extract from the current expression; for
942 the first character this is @var{op}, for the second and subsequent
943 characters it is the result of the previous character.  A digit
944 @var{n} extracts @samp{@w{XEXP (@var{e}, @var{n})}}; a letter @var{l}
945 extracts @samp{@w{XVECEXP (@var{e}, 0, @var{n})}} where @var{n} is the
946 alphabetic ordinal of @var{l} (0 for `a', 1 for 'b', and so on).  The
947 @code{MATCH_CODE} then examines the RTX code of the subexpression
948 extracted by the complete string.  It is not possible to extract
949 components of an @code{rtvec} that is not at position 0 within its RTX
950 object.
952 @item MATCH_TEST
953 This expression has one operand, a string constant containing a C
954 expression.  The predicate's arguments, @var{op} and @var{mode}, are
955 available with those names in the C expression.  The @code{MATCH_TEST}
956 evaluates to true if the C expression evaluates to a nonzero value.
957 @code{MATCH_TEST} expressions must not have side effects.
959 @item  AND
960 @itemx IOR
961 @itemx NOT
962 @itemx IF_THEN_ELSE
963 The basic @samp{MATCH_} expressions can be combined using these
964 logical operators, which have the semantics of the C operators
965 @samp{&&}, @samp{||}, @samp{!}, and @samp{@w{? :}} respectively.  As
966 in Common Lisp, you may give an @code{AND} or @code{IOR} expression an
967 arbitrary number of arguments; this has exactly the same effect as
968 writing a chain of two-argument @code{AND} or @code{IOR} expressions.
969 @end table
971 @item
972 An optional block of C code, which should execute
973 @samp{@w{return true}} if the predicate is found to match and
974 @samp{@w{return false}} if it does not.  It must not have any side
975 effects.  The predicate arguments, @var{op} and @var{mode}, are
976 available with those names.
978 If a code block is present in a predicate definition, then the RTL
979 expression must evaluate to true @emph{and} the code block must
980 execute @samp{@w{return true}} for the predicate to allow the operand.
981 The RTL expression is evaluated first; do not re-check anything in the
982 code block that was checked in the RTL expression.
983 @end itemize
985 The program @command{genrecog} scans @code{define_predicate} and
986 @code{define_special_predicate} expressions to determine which RTX
987 codes are possibly allowed.  You should always make this explicit in
988 the RTL predicate expression, using @code{MATCH_OPERAND} and
989 @code{MATCH_CODE}.
991 Here is an example of a simple predicate definition, from the IA64
992 machine description:
994 @smallexample
995 @group
996 ;; @r{True if @var{op} is a @code{SYMBOL_REF} which refers to the sdata section.}
997 (define_predicate "small_addr_symbolic_operand"
998   (and (match_code "symbol_ref")
999        (match_test "SYMBOL_REF_SMALL_ADDR_P (op)")))
1000 @end group
1001 @end smallexample
1003 @noindent
1004 And here is another, showing the use of the C block.
1006 @smallexample
1007 @group
1008 ;; @r{True if @var{op} is a register operand that is (or could be) a GR reg.}
1009 (define_predicate "gr_register_operand"
1010   (match_operand 0 "register_operand")
1012   unsigned int regno;
1013   if (GET_CODE (op) == SUBREG)
1014     op = SUBREG_REG (op);
1016   regno = REGNO (op);
1017   return (regno >= FIRST_PSEUDO_REGISTER || GENERAL_REGNO_P (regno));
1019 @end group
1020 @end smallexample
1022 Predicates written with @code{define_predicate} automatically include
1023 a test that @var{mode} is @code{VOIDmode}, or @var{op} has the same
1024 mode as @var{mode}, or @var{op} is a @code{CONST_INT} or
1025 @code{CONST_DOUBLE}.  They do @emph{not} check specifically for
1026 integer @code{CONST_DOUBLE}, nor do they test that the value of either
1027 kind of constant fits in the requested mode.  This is because
1028 target-specific predicates that take constants usually have to do more
1029 stringent value checks anyway.  If you need the exact same treatment
1030 of @code{CONST_INT} or @code{CONST_DOUBLE} that the generic predicates
1031 provide, use a @code{MATCH_OPERAND} subexpression to call
1032 @code{const_int_operand}, @code{const_double_operand}, or
1033 @code{immediate_operand}.
1035 Predicates written with @code{define_special_predicate} do not get any
1036 automatic mode checks, and are treated as having special mode handling
1037 by @command{genrecog}.
1039 The program @command{genpreds} is responsible for generating code to
1040 test predicates.  It also writes a header file containing function
1041 declarations for all machine-specific predicates.  It is not necessary
1042 to declare these predicates in @file{@var{cpu}-protos.h}.
1043 @end ifset
1045 @c Most of this node appears by itself (in a different place) even
1046 @c when the INTERNALS flag is clear.  Passages that require the internals
1047 @c manual's context are conditionalized to appear only in the internals manual.
1048 @ifset INTERNALS
1049 @node Constraints
1050 @section Operand Constraints
1051 @cindex operand constraints
1052 @cindex constraints
1054 Each @code{match_operand} in an instruction pattern can specify
1055 constraints for the operands allowed.  The constraints allow you to
1056 fine-tune matching within the set of operands allowed by the
1057 predicate.
1059 @end ifset
1060 @ifclear INTERNALS
1061 @node Constraints
1062 @section Constraints for @code{asm} Operands
1063 @cindex operand constraints, @code{asm}
1064 @cindex constraints, @code{asm}
1065 @cindex @code{asm} constraints
1067 Here are specific details on what constraint letters you can use with
1068 @code{asm} operands.
1069 @end ifclear
1070 Constraints can say whether
1071 an operand may be in a register, and which kinds of register; whether the
1072 operand can be a memory reference, and which kinds of address; whether the
1073 operand may be an immediate constant, and which possible values it may
1074 have.  Constraints can also require two operands to match.
1075 Side-effects aren't allowed in operands of inline @code{asm}, unless
1076 @samp{<} or @samp{>} constraints are used, because there is no guarantee
1077 that the side-effects will happen exactly once in an instruction that can update
1078 the addressing register.
1080 @ifset INTERNALS
1081 @menu
1082 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1083 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1084 * Class Preferences::   Constraints guide which hard register to put things in.
1085 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1086 * Machine Constraints:: Existing constraints for some particular machines.
1087 * Disable Insn Alternatives:: Disable insn alternatives using attributes.
1088 * Define Constraints::  How to define machine-specific constraints.
1089 * C Constraint Interface:: How to test constraints from C code.
1090 @end menu
1091 @end ifset
1093 @ifclear INTERNALS
1094 @menu
1095 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1096 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1097 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1098 * Machine Constraints:: Special constraints for some particular machines.
1099 @end menu
1100 @end ifclear
1102 @node Simple Constraints
1103 @subsection Simple Constraints
1104 @cindex simple constraints
1106 The simplest kind of constraint is a string full of letters, each of
1107 which describes one kind of operand that is permitted.  Here are
1108 the letters that are allowed:
1110 @table @asis
1111 @item whitespace
1112 Whitespace characters are ignored and can be inserted at any position
1113 except the first.  This enables each alternative for different operands to
1114 be visually aligned in the machine description even if they have different
1115 number of constraints and modifiers.
1117 @cindex @samp{m} in constraint
1118 @cindex memory references in constraints
1119 @item @samp{m}
1120 A memory operand is allowed, with any kind of address that the machine
1121 supports in general.
1122 Note that the letter used for the general memory constraint can be
1123 re-defined by a back end using the @code{TARGET_MEM_CONSTRAINT} macro.
1125 @cindex offsettable address
1126 @cindex @samp{o} in constraint
1127 @item @samp{o}
1128 A memory operand is allowed, but only if the address is
1129 @dfn{offsettable}.  This means that adding a small integer (actually,
1130 the width in bytes of the operand, as determined by its machine mode)
1131 may be added to the address and the result is also a valid memory
1132 address.
1134 @cindex autoincrement/decrement addressing
1135 For example, an address which is constant is offsettable; so is an
1136 address that is the sum of a register and a constant (as long as a
1137 slightly larger constant is also within the range of address-offsets
1138 supported by the machine); but an autoincrement or autodecrement
1139 address is not offsettable.  More complicated indirect/indexed
1140 addresses may or may not be offsettable depending on the other
1141 addressing modes that the machine supports.
1143 Note that in an output operand which can be matched by another
1144 operand, the constraint letter @samp{o} is valid only when accompanied
1145 by both @samp{<} (if the target machine has predecrement addressing)
1146 and @samp{>} (if the target machine has preincrement addressing).
1148 @cindex @samp{V} in constraint
1149 @item @samp{V}
1150 A memory operand that is not offsettable.  In other words, anything that
1151 would fit the @samp{m} constraint but not the @samp{o} constraint.
1153 @cindex @samp{<} in constraint
1154 @item @samp{<}
1155 A memory operand with autodecrement addressing (either predecrement or
1156 postdecrement) is allowed.  In inline @code{asm} this constraint is only
1157 allowed if the operand is used exactly once in an instruction that can
1158 handle the side-effects.  Not using an operand with @samp{<} in constraint
1159 string in the inline @code{asm} pattern at all or using it in multiple
1160 instructions isn't valid, because the side-effects wouldn't be performed
1161 or would be performed more than once.  Furthermore, on some targets
1162 the operand with @samp{<} in constraint string must be accompanied by
1163 special instruction suffixes like @code{%U0} instruction suffix on PowerPC
1164 or @code{%P0} on IA-64.
1166 @cindex @samp{>} in constraint
1167 @item @samp{>}
1168 A memory operand with autoincrement addressing (either preincrement or
1169 postincrement) is allowed.  In inline @code{asm} the same restrictions
1170 as for @samp{<} apply.
1172 @cindex @samp{r} in constraint
1173 @cindex registers in constraints
1174 @item @samp{r}
1175 A register operand is allowed provided that it is in a general
1176 register.
1178 @cindex constants in constraints
1179 @cindex @samp{i} in constraint
1180 @item @samp{i}
1181 An immediate integer operand (one with constant value) is allowed.
1182 This includes symbolic constants whose values will be known only at
1183 assembly time or later.
1185 @cindex @samp{n} in constraint
1186 @item @samp{n}
1187 An immediate integer operand with a known numeric value is allowed.
1188 Many systems cannot support assembly-time constants for operands less
1189 than a word wide.  Constraints for these operands should use @samp{n}
1190 rather than @samp{i}.
1192 @cindex @samp{I} in constraint
1193 @item @samp{I}, @samp{J}, @samp{K}, @dots{} @samp{P}
1194 Other letters in the range @samp{I} through @samp{P} may be defined in
1195 a machine-dependent fashion to permit immediate integer operands with
1196 explicit integer values in specified ranges.  For example, on the
1197 68000, @samp{I} is defined to stand for the range of values 1 to 8.
1198 This is the range permitted as a shift count in the shift
1199 instructions.
1201 @cindex @samp{E} in constraint
1202 @item @samp{E}
1203 An immediate floating operand (expression code @code{const_double}) is
1204 allowed, but only if the target floating point format is the same as
1205 that of the host machine (on which the compiler is running).
1207 @cindex @samp{F} in constraint
1208 @item @samp{F}
1209 An immediate floating operand (expression code @code{const_double} or
1210 @code{const_vector}) is allowed.
1212 @cindex @samp{G} in constraint
1213 @cindex @samp{H} in constraint
1214 @item @samp{G}, @samp{H}
1215 @samp{G} and @samp{H} may be defined in a machine-dependent fashion to
1216 permit immediate floating operands in particular ranges of values.
1218 @cindex @samp{s} in constraint
1219 @item @samp{s}
1220 An immediate integer operand whose value is not an explicit integer is
1221 allowed.
1223 This might appear strange; if an insn allows a constant operand with a
1224 value not known at compile time, it certainly must allow any known
1225 value.  So why use @samp{s} instead of @samp{i}?  Sometimes it allows
1226 better code to be generated.
1228 For example, on the 68000 in a fullword instruction it is possible to
1229 use an immediate operand; but if the immediate value is between @minus{}128
1230 and 127, better code results from loading the value into a register and
1231 using the register.  This is because the load into the register can be
1232 done with a @samp{moveq} instruction.  We arrange for this to happen
1233 by defining the letter @samp{K} to mean ``any integer outside the
1234 range @minus{}128 to 127'', and then specifying @samp{Ks} in the operand
1235 constraints.
1237 @cindex @samp{g} in constraint
1238 @item @samp{g}
1239 Any register, memory or immediate integer operand is allowed, except for
1240 registers that are not general registers.
1242 @cindex @samp{X} in constraint
1243 @item @samp{X}
1244 @ifset INTERNALS
1245 Any operand whatsoever is allowed, even if it does not satisfy
1246 @code{general_operand}.  This is normally used in the constraint of
1247 a @code{match_scratch} when certain alternatives will not actually
1248 require a scratch register.
1249 @end ifset
1250 @ifclear INTERNALS
1251 Any operand whatsoever is allowed.
1252 @end ifclear
1254 @cindex @samp{0} in constraint
1255 @cindex digits in constraint
1256 @item @samp{0}, @samp{1}, @samp{2}, @dots{} @samp{9}
1257 An operand that matches the specified operand number is allowed.  If a
1258 digit is used together with letters within the same alternative, the
1259 digit should come last.
1261 This number is allowed to be more than a single digit.  If multiple
1262 digits are encountered consecutively, they are interpreted as a single
1263 decimal integer.  There is scant chance for ambiguity, since to-date
1264 it has never been desirable that @samp{10} be interpreted as matching
1265 either operand 1 @emph{or} operand 0.  Should this be desired, one
1266 can use multiple alternatives instead.
1268 @cindex matching constraint
1269 @cindex constraint, matching
1270 This is called a @dfn{matching constraint} and what it really means is
1271 that the assembler has only a single operand that fills two roles
1272 @ifset INTERNALS
1273 considered separate in the RTL insn.  For example, an add insn has two
1274 input operands and one output operand in the RTL, but on most CISC
1275 @end ifset
1276 @ifclear INTERNALS
1277 which @code{asm} distinguishes.  For example, an add instruction uses
1278 two input operands and an output operand, but on most CISC
1279 @end ifclear
1280 machines an add instruction really has only two operands, one of them an
1281 input-output operand:
1283 @smallexample
1284 addl #35,r12
1285 @end smallexample
1287 Matching constraints are used in these circumstances.
1288 More precisely, the two operands that match must include one input-only
1289 operand and one output-only operand.  Moreover, the digit must be a
1290 smaller number than the number of the operand that uses it in the
1291 constraint.
1293 @ifset INTERNALS
1294 For operands to match in a particular case usually means that they
1295 are identical-looking RTL expressions.  But in a few special cases
1296 specific kinds of dissimilarity are allowed.  For example, @code{*x}
1297 as an input operand will match @code{*x++} as an output operand.
1298 For proper results in such cases, the output template should always
1299 use the output-operand's number when printing the operand.
1300 @end ifset
1302 @cindex load address instruction
1303 @cindex push address instruction
1304 @cindex address constraints
1305 @cindex @samp{p} in constraint
1306 @item @samp{p}
1307 An operand that is a valid memory address is allowed.  This is
1308 for ``load address'' and ``push address'' instructions.
1310 @findex address_operand
1311 @samp{p} in the constraint must be accompanied by @code{address_operand}
1312 as the predicate in the @code{match_operand}.  This predicate interprets
1313 the mode specified in the @code{match_operand} as the mode of the memory
1314 reference for which the address would be valid.
1316 @cindex other register constraints
1317 @cindex extensible constraints
1318 @item @var{other-letters}
1319 Other letters can be defined in machine-dependent fashion to stand for
1320 particular classes of registers or other arbitrary operand types.
1321 @samp{d}, @samp{a} and @samp{f} are defined on the 68000/68020 to stand
1322 for data, address and floating point registers.
1323 @end table
1325 @ifset INTERNALS
1326 In order to have valid assembler code, each operand must satisfy
1327 its constraint.  But a failure to do so does not prevent the pattern
1328 from applying to an insn.  Instead, it directs the compiler to modify
1329 the code so that the constraint will be satisfied.  Usually this is
1330 done by copying an operand into a register.
1332 Contrast, therefore, the two instruction patterns that follow:
1334 @smallexample
1335 (define_insn ""
1336   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1337         (plus:SI (match_dup 0)
1338                  (match_operand:SI 1 "general_operand" "r")))]
1339   ""
1340   "@dots{}")
1341 @end smallexample
1343 @noindent
1344 which has two operands, one of which must appear in two places, and
1346 @smallexample
1347 (define_insn ""
1348   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1349         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
1350                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "r")))]
1351   ""
1352   "@dots{}")
1353 @end smallexample
1355 @noindent
1356 which has three operands, two of which are required by a constraint to be
1357 identical.  If we are considering an insn of the form
1359 @smallexample
1360 (insn @var{n} @var{prev} @var{next}
1361   (set (reg:SI 3)
1362        (plus:SI (reg:SI 6) (reg:SI 109)))
1363   @dots{})
1364 @end smallexample
1366 @noindent
1367 the first pattern would not apply at all, because this insn does not
1368 contain two identical subexpressions in the right place.  The pattern would
1369 say, ``That does not look like an add instruction; try other patterns''.
1370 The second pattern would say, ``Yes, that's an add instruction, but there
1371 is something wrong with it''.  It would direct the reload pass of the
1372 compiler to generate additional insns to make the constraint true.  The
1373 results might look like this:
1375 @smallexample
1376 (insn @var{n2} @var{prev} @var{n}
1377   (set (reg:SI 3) (reg:SI 6))
1378   @dots{})
1380 (insn @var{n} @var{n2} @var{next}
1381   (set (reg:SI 3)
1382        (plus:SI (reg:SI 3) (reg:SI 109)))
1383   @dots{})
1384 @end smallexample
1386 It is up to you to make sure that each operand, in each pattern, has
1387 constraints that can handle any RTL expression that could be present for
1388 that operand.  (When multiple alternatives are in use, each pattern must,
1389 for each possible combination of operand expressions, have at least one
1390 alternative which can handle that combination of operands.)  The
1391 constraints don't need to @emph{allow} any possible operand---when this is
1392 the case, they do not constrain---but they must at least point the way to
1393 reloading any possible operand so that it will fit.
1395 @itemize @bullet
1396 @item
1397 If the constraint accepts whatever operands the predicate permits,
1398 there is no problem: reloading is never necessary for this operand.
1400 For example, an operand whose constraints permit everything except
1401 registers is safe provided its predicate rejects registers.
1403 An operand whose predicate accepts only constant values is safe
1404 provided its constraints include the letter @samp{i}.  If any possible
1405 constant value is accepted, then nothing less than @samp{i} will do;
1406 if the predicate is more selective, then the constraints may also be
1407 more selective.
1409 @item
1410 Any operand expression can be reloaded by copying it into a register.
1411 So if an operand's constraints allow some kind of register, it is
1412 certain to be safe.  It need not permit all classes of registers; the
1413 compiler knows how to copy a register into another register of the
1414 proper class in order to make an instruction valid.
1416 @cindex nonoffsettable memory reference
1417 @cindex memory reference, nonoffsettable
1418 @item
1419 A nonoffsettable memory reference can be reloaded by copying the
1420 address into a register.  So if the constraint uses the letter
1421 @samp{o}, all memory references are taken care of.
1423 @item
1424 A constant operand can be reloaded by allocating space in memory to
1425 hold it as preinitialized data.  Then the memory reference can be used
1426 in place of the constant.  So if the constraint uses the letters
1427 @samp{o} or @samp{m}, constant operands are not a problem.
1429 @item
1430 If the constraint permits a constant and a pseudo register used in an insn
1431 was not allocated to a hard register and is equivalent to a constant,
1432 the register will be replaced with the constant.  If the predicate does
1433 not permit a constant and the insn is re-recognized for some reason, the
1434 compiler will crash.  Thus the predicate must always recognize any
1435 objects allowed by the constraint.
1436 @end itemize
1438 If the operand's predicate can recognize registers, but the constraint does
1439 not permit them, it can make the compiler crash.  When this operand happens
1440 to be a register, the reload pass will be stymied, because it does not know
1441 how to copy a register temporarily into memory.
1443 If the predicate accepts a unary operator, the constraint applies to the
1444 operand.  For example, the MIPS processor at ISA level 3 supports an
1445 instruction which adds two registers in @code{SImode} to produce a
1446 @code{DImode} result, but only if the registers are correctly sign
1447 extended.  This predicate for the input operands accepts a
1448 @code{sign_extend} of an @code{SImode} register.  Write the constraint
1449 to indicate the type of register that is required for the operand of the
1450 @code{sign_extend}.
1451 @end ifset
1453 @node Multi-Alternative
1454 @subsection Multiple Alternative Constraints
1455 @cindex multiple alternative constraints
1457 Sometimes a single instruction has multiple alternative sets of possible
1458 operands.  For example, on the 68000, a logical-or instruction can combine
1459 register or an immediate value into memory, or it can combine any kind of
1460 operand into a register; but it cannot combine one memory location into
1461 another.
1463 These constraints are represented as multiple alternatives.  An alternative
1464 can be described by a series of letters for each operand.  The overall
1465 constraint for an operand is made from the letters for this operand
1466 from the first alternative, a comma, the letters for this operand from
1467 the second alternative, a comma, and so on until the last alternative.
1468 All operands for a single instruction must have the same number of 
1469 alternatives.
1470 @ifset INTERNALS
1471 Here is how it is done for fullword logical-or on the 68000:
1473 @smallexample
1474 (define_insn "iorsi3"
1475   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=m,d")
1476         (ior:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "%0,0")
1477                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dKs,dmKs")))]
1478   @dots{})
1479 @end smallexample
1481 The first alternative has @samp{m} (memory) for operand 0, @samp{0} for
1482 operand 1 (meaning it must match operand 0), and @samp{dKs} for operand
1483 2.  The second alternative has @samp{d} (data register) for operand 0,
1484 @samp{0} for operand 1, and @samp{dmKs} for operand 2.  The @samp{=} and
1485 @samp{%} in the constraints apply to all the alternatives; their
1486 meaning is explained in the next section (@pxref{Class Preferences}).
1488 If all the operands fit any one alternative, the instruction is valid.
1489 Otherwise, for each alternative, the compiler counts how many instructions
1490 must be added to copy the operands so that that alternative applies.
1491 The alternative requiring the least copying is chosen.  If two alternatives
1492 need the same amount of copying, the one that comes first is chosen.
1493 These choices can be altered with the @samp{?} and @samp{!} characters:
1495 @table @code
1496 @cindex @samp{?} in constraint
1497 @cindex question mark
1498 @item ?
1499 Disparage slightly the alternative that the @samp{?} appears in,
1500 as a choice when no alternative applies exactly.  The compiler regards
1501 this alternative as one unit more costly for each @samp{?} that appears
1502 in it.
1504 @cindex @samp{!} in constraint
1505 @cindex exclamation point
1506 @item !
1507 Disparage severely the alternative that the @samp{!} appears in.
1508 This alternative can still be used if it fits without reloading,
1509 but if reloading is needed, some other alternative will be used.
1511 @cindex @samp{^} in constraint
1512 @cindex caret
1513 @item ^
1514 This constraint is analogous to @samp{?} but it disparages slightly
1515 the alternative only if the operand with the @samp{^} needs a reload.
1517 @cindex @samp{$} in constraint
1518 @cindex dollar sign
1519 @item $
1520 This constraint is analogous to @samp{!} but it disparages severely
1521 the alternative only if the operand with the @samp{$} needs a reload.
1522 @end table
1524 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
1525 the appearance of the assembler code is determined mostly by which
1526 alternative was matched.  When this is so, the C code for writing the
1527 assembler code can use the variable @code{which_alternative}, which is
1528 the ordinal number of the alternative that was actually satisfied (0 for
1529 the first, 1 for the second alternative, etc.).  @xref{Output Statement}.
1530 @end ifset
1531 @ifclear INTERNALS
1533 So the first alternative for the 68000's logical-or could be written as 
1534 @code{"+m" (output) : "ir" (input)}.  The second could be @code{"+r" 
1535 (output): "irm" (input)}.  However, the fact that two memory locations 
1536 cannot be used in a single instruction prevents simply using @code{"+rm" 
1537 (output) : "irm" (input)}.  Using multi-alternatives, this might be 
1538 written as @code{"+m,r" (output) : "ir,irm" (input)}.  This describes
1539 all the available alternatives to the compiler, allowing it to choose 
1540 the most efficient one for the current conditions.
1542 There is no way within the template to determine which alternative was 
1543 chosen.  However you may be able to wrap your @code{asm} statements with 
1544 builtins such as @code{__builtin_constant_p} to achieve the desired results.
1545 @end ifclear
1547 @ifset INTERNALS
1548 @node Class Preferences
1549 @subsection Register Class Preferences
1550 @cindex class preference constraints
1551 @cindex register class preference constraints
1553 @cindex voting between constraint alternatives
1554 The operand constraints have another function: they enable the compiler
1555 to decide which kind of hardware register a pseudo register is best
1556 allocated to.  The compiler examines the constraints that apply to the
1557 insns that use the pseudo register, looking for the machine-dependent
1558 letters such as @samp{d} and @samp{a} that specify classes of registers.
1559 The pseudo register is put in whichever class gets the most ``votes''.
1560 The constraint letters @samp{g} and @samp{r} also vote: they vote in
1561 favor of a general register.  The machine description says which registers
1562 are considered general.
1564 Of course, on some machines all registers are equivalent, and no register
1565 classes are defined.  Then none of this complexity is relevant.
1566 @end ifset
1568 @node Modifiers
1569 @subsection Constraint Modifier Characters
1570 @cindex modifiers in constraints
1571 @cindex constraint modifier characters
1573 @c prevent bad page break with this line
1574 Here are constraint modifier characters.
1576 @table @samp
1577 @cindex @samp{=} in constraint
1578 @item =
1579 Means that this operand is written to by this instruction:
1580 the previous value is discarded and replaced by new data.
1582 @cindex @samp{+} in constraint
1583 @item +
1584 Means that this operand is both read and written by the instruction.
1586 When the compiler fixes up the operands to satisfy the constraints,
1587 it needs to know which operands are read by the instruction and
1588 which are written by it.  @samp{=} identifies an operand which is only
1589 written; @samp{+} identifies an operand that is both read and written; all
1590 other operands are assumed to only be read.
1592 If you specify @samp{=} or @samp{+} in a constraint, you put it in the
1593 first character of the constraint string.
1595 @cindex @samp{&} in constraint
1596 @cindex earlyclobber operand
1597 @item &
1598 Means (in a particular alternative) that this operand is an
1599 @dfn{earlyclobber} operand, which is written before the instruction is
1600 finished using the input operands.  Therefore, this operand may not lie
1601 in a register that is read by the instruction or as part of any memory
1602 address.
1604 @samp{&} applies only to the alternative in which it is written.  In
1605 constraints with multiple alternatives, sometimes one alternative
1606 requires @samp{&} while others do not.  See, for example, the
1607 @samp{movdf} insn of the 68000.
1609 A operand which is read by the instruction can be tied to an earlyclobber
1610 operand if its only use as an input occurs before the early result is
1611 written.  Adding alternatives of this form often allows GCC to produce
1612 better code when only some of the read operands can be affected by the
1613 earlyclobber. See, for example, the @samp{mulsi3} insn of the ARM@.
1615 Furthermore, if the @dfn{earlyclobber} operand is also a read/write
1616 operand, then that operand is written only after it's used.
1618 @samp{&} does not obviate the need to write @samp{=} or @samp{+}.  As
1619 @dfn{earlyclobber} operands are always written, a read-only
1620 @dfn{earlyclobber} operand is ill-formed and will be rejected by the
1621 compiler.
1623 @cindex @samp{%} in constraint
1624 @item %
1625 Declares the instruction to be commutative for this operand and the
1626 following operand.  This means that the compiler may interchange the
1627 two operands if that is the cheapest way to make all operands fit the
1628 constraints.  @samp{%} applies to all alternatives and must appear as
1629 the first character in the constraint.  Only read-only operands can use
1630 @samp{%}.
1632 @ifset INTERNALS
1633 This is often used in patterns for addition instructions
1634 that really have only two operands: the result must go in one of the
1635 arguments.  Here for example, is how the 68000 halfword-add
1636 instruction is defined:
1638 @smallexample
1639 (define_insn "addhi3"
1640   [(set (match_operand:HI 0 "general_operand" "=m,r")
1641      (plus:HI (match_operand:HI 1 "general_operand" "%0,0")
1642               (match_operand:HI 2 "general_operand" "di,g")))]
1643   @dots{})
1644 @end smallexample
1645 @end ifset
1646 GCC can only handle one commutative pair in an asm; if you use more,
1647 the compiler may fail.  Note that you need not use the modifier if
1648 the two alternatives are strictly identical; this would only waste
1649 time in the reload pass.
1650 @ifset INTERNALS
1651 The modifier is not operational after
1652 register allocation, so the result of @code{define_peephole2}
1653 and @code{define_split}s performed after reload cannot rely on
1654 @samp{%} to make the intended insn match.
1656 @cindex @samp{#} in constraint
1657 @item #
1658 Says that all following characters, up to the next comma, are to be
1659 ignored as a constraint.  They are significant only for choosing
1660 register preferences.
1662 @cindex @samp{*} in constraint
1663 @item *
1664 Says that the following character should be ignored when choosing
1665 register preferences.  @samp{*} has no effect on the meaning of the
1666 constraint as a constraint, and no effect on reloading.  For LRA
1667 @samp{*} additionally disparages slightly the alternative if the
1668 following character matches the operand.
1670 Here is an example: the 68000 has an instruction to sign-extend a
1671 halfword in a data register, and can also sign-extend a value by
1672 copying it into an address register.  While either kind of register is
1673 acceptable, the constraints on an address-register destination are
1674 less strict, so it is best if register allocation makes an address
1675 register its goal.  Therefore, @samp{*} is used so that the @samp{d}
1676 constraint letter (for data register) is ignored when computing
1677 register preferences.
1679 @smallexample
1680 (define_insn "extendhisi2"
1681   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=*d,a")
1682         (sign_extend:SI
1683          (match_operand:HI 1 "general_operand" "0,g")))]
1684   @dots{})
1685 @end smallexample
1686 @end ifset
1687 @end table
1689 @node Machine Constraints
1690 @subsection Constraints for Particular Machines
1691 @cindex machine specific constraints
1692 @cindex constraints, machine specific
1694 Whenever possible, you should use the general-purpose constraint letters
1695 in @code{asm} arguments, since they will convey meaning more readily to
1696 people reading your code.  Failing that, use the constraint letters
1697 that usually have very similar meanings across architectures.  The most
1698 commonly used constraints are @samp{m} and @samp{r} (for memory and
1699 general-purpose registers respectively; @pxref{Simple Constraints}), and
1700 @samp{I}, usually the letter indicating the most common
1701 immediate-constant format.
1703 Each architecture defines additional constraints.  These constraints
1704 are used by the compiler itself for instruction generation, as well as
1705 for @code{asm} statements; therefore, some of the constraints are not
1706 particularly useful for @code{asm}.  Here is a summary of some of the
1707 machine-dependent constraints available on some particular machines;
1708 it includes both constraints that are useful for @code{asm} and
1709 constraints that aren't.  The compiler source file mentioned in the
1710 table heading for each architecture is the definitive reference for
1711 the meanings of that architecture's constraints.
1713 @c Please keep this table alphabetized by target!
1714 @table @emph
1715 @item AArch64 family---@file{config/aarch64/constraints.md}
1716 @table @code
1717 @item k
1718 The stack pointer register (@code{SP})
1720 @item w
1721 Floating point or SIMD vector register
1723 @item I
1724 Integer constant that is valid as an immediate operand in an @code{ADD}
1725 instruction
1727 @item J
1728 Integer constant that is valid as an immediate operand in a @code{SUB}
1729 instruction (once negated)
1731 @item K
1732 Integer constant that can be used with a 32-bit logical instruction
1734 @item L
1735 Integer constant that can be used with a 64-bit logical instruction
1737 @item M
1738 Integer constant that is valid as an immediate operand in a 32-bit @code{MOV}
1739 pseudo instruction. The @code{MOV} may be assembled to one of several different
1740 machine instructions depending on the value
1742 @item N
1743 Integer constant that is valid as an immediate operand in a 64-bit @code{MOV}
1744 pseudo instruction
1746 @item S
1747 An absolute symbolic address or a label reference
1749 @item Y
1750 Floating point constant zero
1752 @item Z
1753 Integer constant zero
1755 @item Ush
1756 The high part (bits 12 and upwards) of the pc-relative address of a symbol
1757 within 4GB of the instruction
1759 @item Q
1760 A memory address which uses a single base register with no offset
1762 @item Ump
1763 A memory address suitable for a load/store pair instruction in SI, DI, SF and
1764 DF modes
1766 @end table
1769 @item ARC ---@file{config/arc/constraints.md}
1770 @table @code
1771 @item q
1772 Registers usable in ARCompact 16-bit instructions: @code{r0}-@code{r3},
1773 @code{r12}-@code{r15}.  This constraint can only match when the @option{-mq}
1774 option is in effect.
1776 @item e
1777 Registers usable as base-regs of memory addresses in ARCompact 16-bit memory
1778 instructions: @code{r0}-@code{r3}, @code{r12}-@code{r15}, @code{sp}.
1779 This constraint can only match when the @option{-mq}
1780 option is in effect.
1781 @item D
1782 ARC FPX (dpfp) 64-bit registers. @code{D0}, @code{D1}.
1784 @item I
1785 A signed 12-bit integer constant.
1787 @item Cal
1788 constant for arithmetic/logical operations.  This might be any constant
1789 that can be put into a long immediate by the assmbler or linker without
1790 involving a PIC relocation.
1792 @item K
1793 A 3-bit unsigned integer constant.
1795 @item L
1796 A 6-bit unsigned integer constant.
1798 @item CnL
1799 One's complement of a 6-bit unsigned integer constant.
1801 @item CmL
1802 Two's complement of a 6-bit unsigned integer constant.
1804 @item M
1805 A 5-bit unsigned integer constant.
1807 @item O
1808 A 7-bit unsigned integer constant.
1810 @item P
1811 A 8-bit unsigned integer constant.
1813 @item H
1814 Any const_double value.
1815 @end table
1817 @item ARM family---@file{config/arm/constraints.md}
1818 @table @code
1820 @item h
1821 In Thumb state, the core registers @code{r8}-@code{r15}.
1823 @item k
1824 The stack pointer register.
1826 @item l
1827 In Thumb State the core registers @code{r0}-@code{r7}.  In ARM state this
1828 is an alias for the @code{r} constraint.
1830 @item t
1831 VFP floating-point registers @code{s0}-@code{s31}.  Used for 32 bit values.
1833 @item w
1834 VFP floating-point registers @code{d0}-@code{d31} and the appropriate
1835 subset @code{d0}-@code{d15} based on command line options.
1836 Used for 64 bit values only.  Not valid for Thumb1.
1838 @item y
1839 The iWMMX co-processor registers.
1841 @item z
1842 The iWMMX GR registers.
1844 @item G
1845 The floating-point constant 0.0
1847 @item I
1848 Integer that is valid as an immediate operand in a data processing
1849 instruction.  That is, an integer in the range 0 to 255 rotated by a
1850 multiple of 2
1852 @item J
1853 Integer in the range @minus{}4095 to 4095
1855 @item K
1856 Integer that satisfies constraint @samp{I} when inverted (ones complement)
1858 @item L
1859 Integer that satisfies constraint @samp{I} when negated (twos complement)
1861 @item M
1862 Integer in the range 0 to 32
1864 @item Q
1865 A memory reference where the exact address is in a single register
1866 (`@samp{m}' is preferable for @code{asm} statements)
1868 @item R
1869 An item in the constant pool
1871 @item S
1872 A symbol in the text segment of the current file
1874 @item Uv
1875 A memory reference suitable for VFP load/store insns (reg+constant offset)
1877 @item Uy
1878 A memory reference suitable for iWMMXt load/store instructions.
1880 @item Uq
1881 A memory reference suitable for the ARMv4 ldrsb instruction.
1882 @end table
1884 @item AVR family---@file{config/avr/constraints.md}
1885 @table @code
1886 @item l
1887 Registers from r0 to r15
1889 @item a
1890 Registers from r16 to r23
1892 @item d
1893 Registers from r16 to r31
1895 @item w
1896 Registers from r24 to r31.  These registers can be used in @samp{adiw} command
1898 @item e
1899 Pointer register (r26--r31)
1901 @item b
1902 Base pointer register (r28--r31)
1904 @item q
1905 Stack pointer register (SPH:SPL)
1907 @item t
1908 Temporary register r0
1910 @item x
1911 Register pair X (r27:r26)
1913 @item y
1914 Register pair Y (r29:r28)
1916 @item z
1917 Register pair Z (r31:r30)
1919 @item I
1920 Constant greater than @minus{}1, less than 64
1922 @item J
1923 Constant greater than @minus{}64, less than 1
1925 @item K
1926 Constant integer 2
1928 @item L
1929 Constant integer 0
1931 @item M
1932 Constant that fits in 8 bits
1934 @item N
1935 Constant integer @minus{}1
1937 @item O
1938 Constant integer 8, 16, or 24
1940 @item P
1941 Constant integer 1
1943 @item G
1944 A floating point constant 0.0
1946 @item Q
1947 A memory address based on Y or Z pointer with displacement.
1948 @end table
1950 @item Blackfin family---@file{config/bfin/constraints.md}
1951 @table @code
1952 @item a
1953 P register
1955 @item d
1956 D register
1958 @item z
1959 A call clobbered P register.
1961 @item q@var{n}
1962 A single register.  If @var{n} is in the range 0 to 7, the corresponding D
1963 register.  If it is @code{A}, then the register P0.
1965 @item D
1966 Even-numbered D register
1968 @item W
1969 Odd-numbered D register
1971 @item e
1972 Accumulator register.
1974 @item A
1975 Even-numbered accumulator register.
1977 @item B
1978 Odd-numbered accumulator register.
1980 @item b
1981 I register
1983 @item v
1984 B register
1986 @item f
1987 M register
1989 @item c
1990 Registers used for circular buffering, i.e. I, B, or L registers.
1992 @item C
1993 The CC register.
1995 @item t
1996 LT0 or LT1.
1998 @item k
1999 LC0 or LC1.
2001 @item u
2002 LB0 or LB1.
2004 @item x
2005 Any D, P, B, M, I or L register.
2007 @item y
2008 Additional registers typically used only in prologues and epilogues: RETS,
2009 RETN, RETI, RETX, RETE, ASTAT, SEQSTAT and USP.
2011 @item w
2012 Any register except accumulators or CC.
2014 @item Ksh
2015 Signed 16 bit integer (in the range @minus{}32768 to 32767)
2017 @item Kuh
2018 Unsigned 16 bit integer (in the range 0 to 65535)
2020 @item Ks7
2021 Signed 7 bit integer (in the range @minus{}64 to 63)
2023 @item Ku7
2024 Unsigned 7 bit integer (in the range 0 to 127)
2026 @item Ku5
2027 Unsigned 5 bit integer (in the range 0 to 31)
2029 @item Ks4
2030 Signed 4 bit integer (in the range @minus{}8 to 7)
2032 @item Ks3
2033 Signed 3 bit integer (in the range @minus{}3 to 4)
2035 @item Ku3
2036 Unsigned 3 bit integer (in the range 0 to 7)
2038 @item P@var{n}
2039 Constant @var{n}, where @var{n} is a single-digit constant in the range 0 to 4.
2041 @item PA
2042 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2043 use with either accumulator.
2045 @item PB
2046 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2047 use only with accumulator A1.
2049 @item M1
2050 Constant 255.
2052 @item M2
2053 Constant 65535.
2055 @item J
2056 An integer constant with exactly a single bit set.
2058 @item L
2059 An integer constant with all bits set except exactly one.
2061 @item H
2063 @item Q
2064 Any SYMBOL_REF.
2065 @end table
2067 @item CR16 Architecture---@file{config/cr16/cr16.h}
2068 @table @code
2070 @item b
2071 Registers from r0 to r14 (registers without stack pointer)
2073 @item t
2074 Register from r0 to r11 (all 16-bit registers)
2076 @item p
2077 Register from r12 to r15 (all 32-bit registers)
2079 @item I
2080 Signed constant that fits in 4 bits
2082 @item J
2083 Signed constant that fits in 5 bits
2085 @item K
2086 Signed constant that fits in 6 bits
2088 @item L
2089 Unsigned constant that fits in 4 bits
2091 @item M
2092 Signed constant that fits in 32 bits
2094 @item N
2095 Check for 64 bits wide constants for add/sub instructions
2097 @item G
2098 Floating point constant that is legal for store immediate
2099 @end table
2101 @item Epiphany---@file{config/epiphany/constraints.md}
2102 @table @code
2103 @item U16
2104 An unsigned 16-bit constant.
2106 @item K
2107 An unsigned 5-bit constant.
2109 @item L
2110 A signed 11-bit constant.
2112 @item Cm1
2113 A signed 11-bit constant added to @minus{}1.
2114 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
2116 @item Cl1
2117 Left-shift of @minus{}1, i.e., a bit mask with a block of leading ones, the rest
2118 being a block of trailing zeroes.
2119 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
2121 @item Cr1
2122 Right-shift of @minus{}1, i.e., a bit mask with a trailing block of ones, the
2123 rest being zeroes.  Or to put it another way, one less than a power of two.
2124 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
2126 @item Cal
2127 Constant for arithmetic/logical operations.
2128 This is like @code{i}, except that for position independent code,
2129 no symbols / expressions needing relocations are allowed.
2131 @item Csy
2132 Symbolic constant for call/jump instruction.
2134 @item Rcs
2135 The register class usable in short insns.  This is a register class
2136 constraint, and can thus drive register allocation.
2137 This constraint won't match unless @option{-mprefer-short-insn-regs} is
2138 in effect.
2140 @item Rsc
2141 The the register class of registers that can be used to hold a
2142 sibcall call address.  I.e., a caller-saved register.
2144 @item Rct
2145 Core control register class.
2147 @item Rgs
2148 The register group usable in short insns.
2149 This constraint does not use a register class, so that it only
2150 passively matches suitable registers, and doesn't drive register allocation.
2152 @ifset INTERNALS
2153 @item Car
2154 Constant suitable for the addsi3_r pattern.  This is a valid offset
2155 For byte, halfword, or word addressing.
2156 @end ifset
2158 @item Rra
2159 Matches the return address if it can be replaced with the link register.
2161 @item Rcc
2162 Matches the integer condition code register.
2164 @item Sra
2165 Matches the return address if it is in a stack slot.
2167 @item Cfm
2168 Matches control register values to switch fp mode, which are encapsulated in
2169 @code{UNSPEC_FP_MODE}.
2170 @end table
2172 @item FRV---@file{config/frv/frv.h}
2173 @table @code
2174 @item a
2175 Register in the class @code{ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2177 @item b
2178 Register in the class @code{EVEN_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2180 @item c
2181 Register in the class @code{CC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3} and
2182 @code{icc0} to @code{icc3}).
2184 @item d
2185 Register in the class @code{GPR_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2187 @item e
2188 Register in the class @code{EVEN_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2189 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2190 mode larger than 4 bytes.
2192 @item f
2193 Register in the class @code{FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2195 @item h
2196 Register in the class @code{FEVEN_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2197 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2198 mode larger than 4 bytes.
2200 @item l
2201 Register in the class @code{LR_REG} (the @code{lr} register).
2203 @item q
2204 Register in the class @code{QUAD_REGS} (@code{gr2} to @code{gr63}).
2205 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2206 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2208 @item t
2209 Register in the class @code{ICC_REGS} (@code{icc0} to @code{icc3}).
2211 @item u
2212 Register in the class @code{FCC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3}).
2214 @item v
2215 Register in the class @code{ICR_REGS} (@code{cc4} to @code{cc7}).
2217 @item w
2218 Register in the class @code{FCR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc3}).
2220 @item x
2221 Register in the class @code{QUAD_FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2222 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2223 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2225 @item z
2226 Register in the class @code{SPR_REGS} (@code{lcr} and @code{lr}).
2228 @item A
2229 Register in the class @code{QUAD_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2231 @item B
2232 Register in the class @code{ACCG_REGS} (@code{accg0} to @code{accg7}).
2234 @item C
2235 Register in the class @code{CR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc7}).
2237 @item G
2238 Floating point constant zero
2240 @item I
2241 6-bit signed integer constant
2243 @item J
2244 10-bit signed integer constant
2246 @item L
2247 16-bit signed integer constant
2249 @item M
2250 16-bit unsigned integer constant
2252 @item N
2253 12-bit signed integer constant that is negative---i.e.@: in the
2254 range of @minus{}2048 to @minus{}1
2256 @item O
2257 Constant zero
2259 @item P
2260 12-bit signed integer constant that is greater than zero---i.e.@: in the
2261 range of 1 to 2047.
2263 @end table
2265 @item FT32---@file{config/ft32/constraints.md}
2266 @table @code
2267 @item A
2268 An absolute address
2270 @item B
2271 An offset address
2273 @item W
2274 A register indirect memory operand
2276 @item e
2277 An offset address.
2279 @item f
2280 An offset address.
2282 @item O
2283 The constant zero or one
2285 @item I
2286 A 16-bit signed constant (@minus{}32768 @dots{} 32767)
2288 @item w
2289 A bitfield mask suitable for bext or bins
2291 @item x
2292 An inverted bitfield mask suitable for bext or bins
2294 @item L
2295 A 16-bit unsigned constant, multiple of 4 (0 @dots{} 65532)
2297 @item S
2298 A 20-bit signed constant (@minus{}524288 @dots{} 524287)
2300 @item b
2301 A constant for a bitfield width (1 @dots{} 16)
2303 @item KA
2304 A 10-bit signed constant (@minus{}512 @dots{} 511)
2306 @end table
2308 @item Hewlett-Packard PA-RISC---@file{config/pa/pa.h}
2309 @table @code
2310 @item a
2311 General register 1
2313 @item f
2314 Floating point register
2316 @item q
2317 Shift amount register
2319 @item x
2320 Floating point register (deprecated)
2322 @item y
2323 Upper floating point register (32-bit), floating point register (64-bit)
2325 @item Z
2326 Any register
2328 @item I
2329 Signed 11-bit integer constant
2331 @item J
2332 Signed 14-bit integer constant
2334 @item K
2335 Integer constant that can be deposited with a @code{zdepi} instruction
2337 @item L
2338 Signed 5-bit integer constant
2340 @item M
2341 Integer constant 0
2343 @item N
2344 Integer constant that can be loaded with a @code{ldil} instruction
2346 @item O
2347 Integer constant whose value plus one is a power of 2
2349 @item P
2350 Integer constant that can be used for @code{and} operations in @code{depi}
2351 and @code{extru} instructions
2353 @item S
2354 Integer constant 31
2356 @item U
2357 Integer constant 63
2359 @item G
2360 Floating-point constant 0.0
2362 @item A
2363 A @code{lo_sum} data-linkage-table memory operand
2365 @item Q
2366 A memory operand that can be used as the destination operand of an
2367 integer store instruction
2369 @item R
2370 A scaled or unscaled indexed memory operand
2372 @item T
2373 A memory operand for floating-point loads and stores
2375 @item W
2376 A register indirect memory operand
2377 @end table
2379 @item Intel IA-64---@file{config/ia64/ia64.h}
2380 @table @code
2381 @item a
2382 General register @code{r0} to @code{r3} for @code{addl} instruction
2384 @item b
2385 Branch register
2387 @item c
2388 Predicate register (@samp{c} as in ``conditional'')
2390 @item d
2391 Application register residing in M-unit
2393 @item e
2394 Application register residing in I-unit
2396 @item f
2397 Floating-point register
2399 @item m
2400 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>},
2401 the operand can have postincrement and postdecrement which
2402 require printing with @samp{%Pn} on IA-64.
2404 @item G
2405 Floating-point constant 0.0 or 1.0
2407 @item I
2408 14-bit signed integer constant
2410 @item J
2411 22-bit signed integer constant
2413 @item K
2414 8-bit signed integer constant for logical instructions
2416 @item L
2417 8-bit adjusted signed integer constant for compare pseudo-ops
2419 @item M
2420 6-bit unsigned integer constant for shift counts
2422 @item N
2423 9-bit signed integer constant for load and store postincrements
2425 @item O
2426 The constant zero
2428 @item P
2429 0 or @minus{}1 for @code{dep} instruction
2431 @item Q
2432 Non-volatile memory for floating-point loads and stores
2434 @item R
2435 Integer constant in the range 1 to 4 for @code{shladd} instruction
2437 @item S
2438 Memory operand except postincrement and postdecrement.  This is
2439 now roughly the same as @samp{m} when not used together with @samp{<}
2440 or @samp{>}.
2441 @end table
2443 @item M32C---@file{config/m32c/m32c.c}
2444 @table @code
2445 @item Rsp
2446 @itemx Rfb
2447 @itemx Rsb
2448 @samp{$sp}, @samp{$fb}, @samp{$sb}.
2450 @item Rcr
2451 Any control register, when they're 16 bits wide (nothing if control
2452 registers are 24 bits wide)
2454 @item Rcl
2455 Any control register, when they're 24 bits wide.
2457 @item R0w
2458 @itemx R1w
2459 @itemx R2w
2460 @itemx R3w
2461 $r0, $r1, $r2, $r3.
2463 @item R02
2464 $r0 or $r2, or $r2r0 for 32 bit values.
2466 @item R13
2467 $r1 or $r3, or $r3r1 for 32 bit values.
2469 @item Rdi
2470 A register that can hold a 64 bit value.
2472 @item Rhl
2473 $r0 or $r1 (registers with addressable high/low bytes)
2475 @item R23
2476 $r2 or $r3
2478 @item Raa
2479 Address registers
2481 @item Raw
2482 Address registers when they're 16 bits wide.
2484 @item Ral
2485 Address registers when they're 24 bits wide.
2487 @item Rqi
2488 Registers that can hold QI values.
2490 @item Rad
2491 Registers that can be used with displacements ($a0, $a1, $sb).
2493 @item Rsi
2494 Registers that can hold 32 bit values.
2496 @item Rhi
2497 Registers that can hold 16 bit values.
2499 @item Rhc
2500 Registers chat can hold 16 bit values, including all control
2501 registers.
2503 @item Rra
2504 $r0 through R1, plus $a0 and $a1.
2506 @item Rfl
2507 The flags register.
2509 @item Rmm
2510 The memory-based pseudo-registers $mem0 through $mem15.
2512 @item Rpi
2513 Registers that can hold pointers (16 bit registers for r8c, m16c; 24
2514 bit registers for m32cm, m32c).
2516 @item Rpa
2517 Matches multiple registers in a PARALLEL to form a larger register.
2518 Used to match function return values.
2520 @item Is3
2521 @minus{}8 @dots{} 7
2523 @item IS1
2524 @minus{}128 @dots{} 127
2526 @item IS2
2527 @minus{}32768 @dots{} 32767
2529 @item IU2
2530 0 @dots{} 65535
2532 @item In4
2533 @minus{}8 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 8
2535 @item In5
2536 @minus{}16 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 16
2538 @item In6
2539 @minus{}32 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 32
2541 @item IM2
2542 @minus{}65536 @dots{} @minus{}1
2544 @item Ilb
2545 An 8 bit value with exactly one bit set.
2547 @item Ilw
2548 A 16 bit value with exactly one bit set.
2550 @item Sd
2551 The common src/dest memory addressing modes.
2553 @item Sa
2554 Memory addressed using $a0 or $a1.
2556 @item Si
2557 Memory addressed with immediate addresses.
2559 @item Ss
2560 Memory addressed using the stack pointer ($sp).
2562 @item Sf
2563 Memory addressed using the frame base register ($fb).
2565 @item Ss
2566 Memory addressed using the small base register ($sb).
2568 @item S1
2569 $r1h
2570 @end table
2572 @item MicroBlaze---@file{config/microblaze/constraints.md}
2573 @table @code
2574 @item d
2575 A general register (@code{r0} to @code{r31}).
2577 @item z
2578 A status register (@code{rmsr}, @code{$fcc1} to @code{$fcc7}).
2580 @end table
2582 @item MIPS---@file{config/mips/constraints.md}
2583 @table @code
2584 @item d
2585 A general-purpose register.  This is equivalent to @code{r} unless
2586 generating MIPS16 code, in which case the MIPS16 register set is used.
2588 @item f
2589 A floating-point register (if available).
2591 @item h
2592 Formerly the @code{hi} register.  This constraint is no longer supported.
2594 @item l
2595 The @code{lo} register.  Use this register to store values that are
2596 no bigger than a word.
2598 @item x
2599 The concatenated @code{hi} and @code{lo} registers.  Use this register
2600 to store doubleword values.
2602 @item c
2603 A register suitable for use in an indirect jump.  This will always be
2604 @code{$25} for @option{-mabicalls}.
2606 @item v
2607 Register @code{$3}.  Do not use this constraint in new code;
2608 it is retained only for compatibility with glibc.
2610 @item y
2611 Equivalent to @code{r}; retained for backwards compatibility.
2613 @item z
2614 A floating-point condition code register.
2616 @item I
2617 A signed 16-bit constant (for arithmetic instructions).
2619 @item J
2620 Integer zero.
2622 @item K
2623 An unsigned 16-bit constant (for logic instructions).
2625 @item L
2626 A signed 32-bit constant in which the lower 16 bits are zero.
2627 Such constants can be loaded using @code{lui}.
2629 @item M
2630 A constant that cannot be loaded using @code{lui}, @code{addiu}
2631 or @code{ori}.
2633 @item N
2634 A constant in the range @minus{}65535 to @minus{}1 (inclusive).
2636 @item O
2637 A signed 15-bit constant.
2639 @item P
2640 A constant in the range 1 to 65535 (inclusive).
2642 @item G
2643 Floating-point zero.
2645 @item R
2646 An address that can be used in a non-macro load or store.
2648 @item ZC
2649 A memory operand whose address is formed by a base register and offset
2650 that is suitable for use in instructions with the same addressing mode
2651 as @code{ll} and @code{sc}.
2653 @item ZD
2654 An address suitable for a @code{prefetch} instruction, or for any other
2655 instruction with the same addressing mode as @code{prefetch}.
2656 @end table
2658 @item Motorola 680x0---@file{config/m68k/constraints.md}
2659 @table @code
2660 @item a
2661 Address register
2663 @item d
2664 Data register
2666 @item f
2667 68881 floating-point register, if available
2669 @item I
2670 Integer in the range 1 to 8
2672 @item J
2673 16-bit signed number
2675 @item K
2676 Signed number whose magnitude is greater than 0x80
2678 @item L
2679 Integer in the range @minus{}8 to @minus{}1
2681 @item M
2682 Signed number whose magnitude is greater than 0x100
2684 @item N
2685 Range 24 to 31, rotatert:SI 8 to 1 expressed as rotate
2687 @item O
2688 16 (for rotate using swap)
2690 @item P
2691 Range 8 to 15, rotatert:HI 8 to 1 expressed as rotate
2693 @item R
2694 Numbers that mov3q can handle
2696 @item G
2697 Floating point constant that is not a 68881 constant
2699 @item S
2700 Operands that satisfy 'm' when -mpcrel is in effect
2702 @item T
2703 Operands that satisfy 's' when -mpcrel is not in effect
2705 @item Q
2706 Address register indirect addressing mode
2708 @item U
2709 Register offset addressing
2711 @item W
2712 const_call_operand
2714 @item Cs
2715 symbol_ref or const
2717 @item Ci
2718 const_int
2720 @item C0
2721 const_int 0
2723 @item Cj
2724 Range of signed numbers that don't fit in 16 bits
2726 @item Cmvq
2727 Integers valid for mvq
2729 @item Capsw
2730 Integers valid for a moveq followed by a swap
2732 @item Cmvz
2733 Integers valid for mvz
2735 @item Cmvs
2736 Integers valid for mvs
2738 @item Ap
2739 push_operand
2741 @item Ac
2742 Non-register operands allowed in clr
2744 @end table
2746 @item Moxie---@file{config/moxie/constraints.md}
2747 @table @code
2748 @item A
2749 An absolute address
2751 @item B
2752 An offset address
2754 @item W
2755 A register indirect memory operand
2757 @item I
2758 A constant in the range of 0 to 255.
2760 @item N
2761 A constant in the range of 0 to @minus{}255.
2763 @end table
2765 @item MSP430--@file{config/msp430/constraints.md}
2766 @table @code
2768 @item R12
2769 Register R12.
2771 @item R13
2772 Register R13.
2774 @item K
2775 Integer constant 1.
2777 @item L
2778 Integer constant -1^20..1^19.
2780 @item M
2781 Integer constant 1-4.
2783 @item Ya
2784 Memory references which do not require an extended MOVX instruction.
2786 @item Yl
2787 Memory reference, labels only.
2789 @item Ys
2790 Memory reference, stack only.
2792 @end table
2794 @item NDS32---@file{config/nds32/constraints.md}
2795 @table @code
2796 @item w
2797 LOW register class $r0 to $r7 constraint for V3/V3M ISA.
2798 @item l
2799 LOW register class $r0 to $r7.
2800 @item d
2801 MIDDLE register class $r0 to $r11, $r16 to $r19.
2802 @item h
2803 HIGH register class $r12 to $r14, $r20 to $r31.
2804 @item t
2805 Temporary assist register $ta (i.e.@: $r15).
2806 @item k
2807 Stack register $sp.
2808 @item Iu03
2809 Unsigned immediate 3-bit value.
2810 @item In03
2811 Negative immediate 3-bit value in the range of @minus{}7--0.
2812 @item Iu04
2813 Unsigned immediate 4-bit value.
2814 @item Is05
2815 Signed immediate 5-bit value.
2816 @item Iu05
2817 Unsigned immediate 5-bit value.
2818 @item In05
2819 Negative immediate 5-bit value in the range of @minus{}31--0.
2820 @item Ip05
2821 Unsigned immediate 5-bit value for movpi45 instruction with range 16--47.
2822 @item Iu06
2823 Unsigned immediate 6-bit value constraint for addri36.sp instruction.
2824 @item Iu08
2825 Unsigned immediate 8-bit value.
2826 @item Iu09
2827 Unsigned immediate 9-bit value.
2828 @item Is10
2829 Signed immediate 10-bit value.
2830 @item Is11
2831 Signed immediate 11-bit value.
2832 @item Is15
2833 Signed immediate 15-bit value.
2834 @item Iu15
2835 Unsigned immediate 15-bit value.
2836 @item Ic15
2837 A constant which is not in the range of imm15u but ok for bclr instruction.
2838 @item Ie15
2839 A constant which is not in the range of imm15u but ok for bset instruction.
2840 @item It15
2841 A constant which is not in the range of imm15u but ok for btgl instruction.
2842 @item Ii15
2843 A constant whose compliment value is in the range of imm15u
2844 and ok for bitci instruction.
2845 @item Is16
2846 Signed immediate 16-bit value.
2847 @item Is17
2848 Signed immediate 17-bit value.
2849 @item Is19
2850 Signed immediate 19-bit value.
2851 @item Is20
2852 Signed immediate 20-bit value.
2853 @item Ihig
2854 The immediate value that can be simply set high 20-bit.
2855 @item Izeb
2856 The immediate value 0xff.
2857 @item Izeh
2858 The immediate value 0xffff.
2859 @item Ixls
2860 The immediate value 0x01.
2861 @item Ix11
2862 The immediate value 0x7ff.
2863 @item Ibms
2864 The immediate value with power of 2.
2865 @item Ifex
2866 The immediate value with power of 2 minus 1.
2867 @item U33
2868 Memory constraint for 333 format.
2869 @item U45
2870 Memory constraint for 45 format.
2871 @item U37
2872 Memory constraint for 37 format.
2873 @end table
2875 @item Nios II family---@file{config/nios2/constraints.md}
2876 @table @code
2878 @item I
2879 Integer that is valid as an immediate operand in an
2880 instruction taking a signed 16-bit number. Range
2881 @minus{}32768 to 32767.
2883 @item J
2884 Integer that is valid as an immediate operand in an
2885 instruction taking an unsigned 16-bit number. Range
2886 0 to 65535.
2888 @item K
2889 Integer that is valid as an immediate operand in an
2890 instruction taking only the upper 16-bits of a
2891 32-bit number. Range 32-bit numbers with the lower
2892 16-bits being 0.
2894 @item L
2895 Integer that is valid as an immediate operand for a 
2896 shift instruction. Range 0 to 31.
2898 @item M
2899 Integer that is valid as an immediate operand for
2900 only the value 0. Can be used in conjunction with
2901 the format modifier @code{z} to use @code{r0}
2902 instead of @code{0} in the assembly output.
2904 @item N
2905 Integer that is valid as an immediate operand for
2906 a custom instruction opcode. Range 0 to 255.
2908 @item P
2909 An immediate operand for R2 andchi/andci instructions. 
2911 @item S
2912 Matches immediates which are addresses in the small
2913 data section and therefore can be added to @code{gp}
2914 as a 16-bit immediate to re-create their 32-bit value.
2916 @item U
2917 Matches constants suitable as an operand for the rdprs and
2918 cache instructions.
2920 @item v
2921 A memory operand suitable for Nios II R2 load/store
2922 exclusive instructions.
2924 @item w
2925 A memory operand suitable for load/store IO and cache
2926 instructions.
2928 @ifset INTERNALS
2929 @item T
2930 A @code{const} wrapped @code{UNSPEC} expression,
2931 representing a supported PIC or TLS relocation.
2932 @end ifset
2934 @end table
2936 @item PDP-11---@file{config/pdp11/constraints.md}
2937 @table @code
2938 @item a
2939 Floating point registers AC0 through AC3.  These can be loaded from/to
2940 memory with a single instruction.
2942 @item d
2943 Odd numbered general registers (R1, R3, R5).  These are used for
2944 16-bit multiply operations.
2946 @item f
2947 Any of the floating point registers (AC0 through AC5).
2949 @item G
2950 Floating point constant 0.
2952 @item I
2953 An integer constant that fits in 16 bits.
2955 @item J
2956 An integer constant whose low order 16 bits are zero.
2958 @item K
2959 An integer constant that does not meet the constraints for codes
2960 @samp{I} or @samp{J}.
2962 @item L
2963 The integer constant 1.
2965 @item M
2966 The integer constant @minus{}1.
2968 @item N
2969 The integer constant 0.
2971 @item O
2972 Integer constants @minus{}4 through @minus{}1 and 1 through 4; shifts by these
2973 amounts are handled as multiple single-bit shifts rather than a single
2974 variable-length shift.
2976 @item Q
2977 A memory reference which requires an additional word (address or
2978 offset) after the opcode.
2980 @item R
2981 A memory reference that is encoded within the opcode.
2983 @end table
2985 @item PowerPC and IBM RS6000---@file{config/rs6000/constraints.md}
2986 @table @code
2987 @item b
2988 Address base register
2990 @item d
2991 Floating point register (containing 64-bit value)
2993 @item f
2994 Floating point register (containing 32-bit value)
2996 @item v
2997 Altivec vector register
2999 @item wa
3000 Any VSX register if the -mvsx option was used or NO_REGS.
3002 When using any of the register constraints (@code{wa}, @code{wd},
3003 @code{wf}, @code{wg}, @code{wh}, @code{wi}, @code{wj}, @code{wk},
3004 @code{wl}, @code{wm}, @code{wo}, @code{wp}, @code{wq}, @code{ws},
3005 @code{wt}, @code{wu}, @code{wv}, @code{ww}, or @code{wy})
3006 that take VSX registers, you must use @code{%x<n>} in the template so
3007 that the correct register is used.  Otherwise the register number
3008 output in the assembly file will be incorrect if an Altivec register
3009 is an operand of a VSX instruction that expects VSX register
3010 numbering.
3012 @smallexample
3013 asm ("xvadddp %x0,%x1,%x2" : "=wa" (v1) : "wa" (v2), "wa" (v3));
3014 @end smallexample
3016 is correct, but:
3018 @smallexample
3019 asm ("xvadddp %0,%1,%2" : "=wa" (v1) : "wa" (v2), "wa" (v3));
3020 @end smallexample
3022 is not correct.
3024 If an instruction only takes Altivec registers, you do not want to use
3025 @code{%x<n>}.
3027 @smallexample
3028 asm ("xsaddqp %0,%1,%2" : "=v" (v1) : "v" (v2), "v" (v3));
3029 @end smallexample
3031 is correct because the @code{xsaddqp} instruction only takes Altivec
3032 registers, while:
3034 @smallexample
3035 asm ("xsaddqp %x0,%x1,%x2" : "=v" (v1) : "v" (v2), "v" (v3));
3036 @end smallexample
3038 is incorrect.
3040 @item wb
3041 Altivec register if @option{-mcpu=power9} is used or NO_REGS.
3043 @item wd
3044 VSX vector register to hold vector double data or NO_REGS.
3046 @item we
3047 VSX register if the @option{-mcpu=power9} and @option{-m64} options
3048 were used or NO_REGS.
3050 @item wf
3051 VSX vector register to hold vector float data or NO_REGS.
3053 @item wg
3054 If @option{-mmfpgpr} was used, a floating point register or NO_REGS.
3056 @item wh
3057 Floating point register if direct moves are available, or NO_REGS.
3059 @item wi
3060 FP or VSX register to hold 64-bit integers for VSX insns or NO_REGS.
3062 @item wj
3063 FP or VSX register to hold 64-bit integers for direct moves or NO_REGS.
3065 @item wk
3066 FP or VSX register to hold 64-bit doubles for direct moves or NO_REGS.
3068 @item wl
3069 Floating point register if the LFIWAX instruction is enabled or NO_REGS.
3071 @item wm
3072 VSX register if direct move instructions are enabled, or NO_REGS.
3074 @item wn
3075 No register (NO_REGS).
3077 @item wo
3078 VSX register to use for ISA 3.0 vector instructions, or NO_REGS.
3080 @item wp
3081 VSX register to use for IEEE 128-bit floating point TFmode, or NO_REGS.
3083 @item wq
3084 VSX register to use for IEEE 128-bit floating point, or NO_REGS.
3086 @item wr
3087 General purpose register if 64-bit instructions are enabled or NO_REGS.
3089 @item ws
3090 VSX vector register to hold scalar double values or NO_REGS.
3092 @item wt
3093 VSX vector register to hold 128 bit integer or NO_REGS.
3095 @item wu
3096 Altivec register to use for float/32-bit int loads/stores  or NO_REGS.
3098 @item wv
3099 Altivec register to use for double loads/stores  or NO_REGS.
3101 @item ww
3102 FP or VSX register to perform float operations under @option{-mvsx} or NO_REGS.
3104 @item wx
3105 Floating point register if the STFIWX instruction is enabled or NO_REGS.
3107 @item wy
3108 FP or VSX register to perform ISA 2.07 float ops or NO_REGS.
3110 @item wz
3111 Floating point register if the LFIWZX instruction is enabled or NO_REGS.
3113 @item wB
3114 Signed 5-bit constant integer that can be loaded into an altivec register.
3116 @item wD
3117 Int constant that is the element number of the 64-bit scalar in a vector.
3119 @item wE
3120 Vector constant that can be loaded with the XXSPLTIB instruction.
3122 @item wF
3123 Memory operand suitable for power9 fusion load/stores.
3125 @item wG
3126 Memory operand suitable for TOC fusion memory references.
3128 @item wH
3129 Altivec register if @option{-mvsx-small-integer}.
3131 @item wI
3132 Floating point register if @option{-mvsx-small-integer}.
3134 @item wJ
3135 FP register if @option{-mvsx-small-integer} and @option{-mpower9-vector}.
3137 @item wK
3138 Altivec register if @option{-mvsx-small-integer} and @option{-mpower9-vector}.
3140 @item wL
3141 Int constant that is the element number that the MFVSRLD instruction.
3142 targets.
3144 @item wM
3145 Match vector constant with all 1's if the XXLORC instruction is available.
3147 @item wO
3148 A memory operand suitable for the ISA 3.0 vector d-form instructions.
3150 @item wQ
3151 A memory address that will work with the @code{lq} and @code{stq}
3152 instructions.
3154 @item wS
3155 Vector constant that can be loaded with XXSPLTIB & sign extension.
3157 @item h
3158 @samp{MQ}, @samp{CTR}, or @samp{LINK} register
3160 @item c
3161 @samp{CTR} register
3163 @item l
3164 @samp{LINK} register
3166 @item x
3167 @samp{CR} register (condition register) number 0
3169 @item y
3170 @samp{CR} register (condition register)
3172 @item z
3173 @samp{XER[CA]} carry bit (part of the XER register)
3175 @item I
3176 Signed 16-bit constant
3178 @item J
3179 Unsigned 16-bit constant shifted left 16 bits (use @samp{L} instead for
3180 @code{SImode} constants)
3182 @item K
3183 Unsigned 16-bit constant
3185 @item L
3186 Signed 16-bit constant shifted left 16 bits
3188 @item M
3189 Constant larger than 31
3191 @item N
3192 Exact power of 2
3194 @item O
3195 Zero
3197 @item P
3198 Constant whose negation is a signed 16-bit constant
3200 @item G
3201 Floating point constant that can be loaded into a register with one
3202 instruction per word
3204 @item H
3205 Integer/Floating point constant that can be loaded into a register using
3206 three instructions
3208 @item m
3209 Memory operand.
3210 Normally, @code{m} does not allow addresses that update the base register.
3211 If @samp{<} or @samp{>} constraint is also used, they are allowed and
3212 therefore on PowerPC targets in that case it is only safe
3213 to use @samp{m<>} in an @code{asm} statement if that @code{asm} statement
3214 accesses the operand exactly once.  The @code{asm} statement must also
3215 use @samp{%U@var{<opno>}} as a placeholder for the ``update'' flag in the
3216 corresponding load or store instruction.  For example:
3218 @smallexample
3219 asm ("st%U0 %1,%0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
3220 @end smallexample
3222 is correct but:
3224 @smallexample
3225 asm ("st %1,%0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
3226 @end smallexample
3228 is not.
3230 @item es
3231 A ``stable'' memory operand; that is, one which does not include any
3232 automodification of the base register.  This used to be useful when
3233 @samp{m} allowed automodification of the base register, but as those are now only
3234 allowed when @samp{<} or @samp{>} is used, @samp{es} is basically the same
3235 as @samp{m} without @samp{<} and @samp{>}.
3237 @item Q
3238 Memory operand that is an offset from a register (it is usually better
3239 to use @samp{m} or @samp{es} in @code{asm} statements)
3241 @item Z
3242 Memory operand that is an indexed or indirect from a register (it is
3243 usually better to use @samp{m} or @samp{es} in @code{asm} statements)
3245 @item R
3246 AIX TOC entry
3248 @item a
3249 Address operand that is an indexed or indirect from a register (@samp{p} is
3250 preferable for @code{asm} statements)
3252 @item U
3253 System V Release 4 small data area reference
3255 @item W
3256 Vector constant that does not require memory
3258 @item j
3259 Vector constant that is all zeros.
3261 @end table
3263 @item RL78---@file{config/rl78/constraints.md}
3264 @table @code
3266 @item Int3
3267 An integer constant in the range 1 @dots{} 7.
3268 @item Int8
3269 An integer constant in the range 0 @dots{} 255.
3270 @item J
3271 An integer constant in the range @minus{}255 @dots{} 0
3272 @item K
3273 The integer constant 1.
3274 @item L
3275 The integer constant -1.
3276 @item M
3277 The integer constant 0.
3278 @item N
3279 The integer constant 2.
3280 @item O
3281 The integer constant -2.
3282 @item P
3283 An integer constant in the range 1 @dots{} 15.
3284 @item Qbi
3285 The built-in compare types--eq, ne, gtu, ltu, geu, and leu.
3286 @item Qsc
3287 The synthetic compare types--gt, lt, ge, and le.
3288 @item Wab
3289 A memory reference with an absolute address.
3290 @item Wbc
3291 A memory reference using @code{BC} as a base register, with an optional offset.
3292 @item Wca
3293 A memory reference using @code{AX}, @code{BC}, @code{DE}, or @code{HL} for the address, for calls.
3294 @item Wcv
3295 A memory reference using any 16-bit register pair for the address, for calls.
3296 @item Wd2
3297 A memory reference using @code{DE} as a base register, with an optional offset.
3298 @item Wde
3299 A memory reference using @code{DE} as a base register, without any offset.
3300 @item Wfr
3301 Any memory reference to an address in the far address space.
3302 @item Wh1
3303 A memory reference using @code{HL} as a base register, with an optional one-byte offset.
3304 @item Whb
3305 A memory reference using @code{HL} as a base register, with @code{B} or @code{C} as the index register.
3306 @item Whl
3307 A memory reference using @code{HL} as a base register, without any offset.
3308 @item Ws1
3309 A memory reference using @code{SP} as a base register, with an optional one-byte offset.
3310 @item Y
3311 Any memory reference to an address in the near address space.
3312 @item A
3313 The @code{AX} register.
3314 @item B
3315 The @code{BC} register.
3316 @item D
3317 The @code{DE} register.
3318 @item R
3319 @code{A} through @code{L} registers.
3320 @item S
3321 The @code{SP} register.
3322 @item T
3323 The @code{HL} register.
3324 @item Z08W
3325 The 16-bit @code{R8} register.
3326 @item Z10W
3327 The 16-bit @code{R10} register.
3328 @item Zint
3329 The registers reserved for interrupts (@code{R24} to @code{R31}).
3330 @item a
3331 The @code{A} register.
3332 @item b
3333 The @code{B} register.
3334 @item c
3335 The @code{C} register.
3336 @item d
3337 The @code{D} register.
3338 @item e
3339 The @code{E} register.
3340 @item h
3341 The @code{H} register.
3342 @item l
3343 The @code{L} register.
3344 @item v
3345 The virtual registers.
3346 @item w
3347 The @code{PSW} register.
3348 @item x
3349 The @code{X} register.
3351 @end table
3353 @item RX---@file{config/rx/constraints.md}
3354 @table @code
3355 @item Q
3356 An address which does not involve register indirect addressing or
3357 pre/post increment/decrement addressing.
3359 @item Symbol
3360 A symbol reference.
3362 @item Int08
3363 A constant in the range @minus{}256 to 255, inclusive.
3365 @item Sint08
3366 A constant in the range @minus{}128 to 127, inclusive.
3368 @item Sint16
3369 A constant in the range @minus{}32768 to 32767, inclusive.
3371 @item Sint24
3372 A constant in the range @minus{}8388608 to 8388607, inclusive.
3374 @item Uint04
3375 A constant in the range 0 to 15, inclusive.
3377 @end table
3379 @item S/390 and zSeries---@file{config/s390/s390.h}
3380 @table @code
3381 @item a
3382 Address register (general purpose register except r0)
3384 @item c
3385 Condition code register
3387 @item d
3388 Data register (arbitrary general purpose register)
3390 @item f
3391 Floating-point register
3393 @item I
3394 Unsigned 8-bit constant (0--255)
3396 @item J
3397 Unsigned 12-bit constant (0--4095)
3399 @item K
3400 Signed 16-bit constant (@minus{}32768--32767)
3402 @item L
3403 Value appropriate as displacement.
3404 @table @code
3405 @item (0..4095)
3406 for short displacement
3407 @item (@minus{}524288..524287)
3408 for long displacement
3409 @end table
3411 @item M
3412 Constant integer with a value of 0x7fffffff.
3414 @item N
3415 Multiple letter constraint followed by 4 parameter letters.
3416 @table @code
3417 @item 0..9:
3418 number of the part counting from most to least significant
3419 @item H,Q:
3420 mode of the part
3421 @item D,S,H:
3422 mode of the containing operand
3423 @item 0,F:
3424 value of the other parts (F---all bits set)
3425 @end table
3426 The constraint matches if the specified part of a constant
3427 has a value different from its other parts.
3429 @item Q
3430 Memory reference without index register and with short displacement.
3432 @item R
3433 Memory reference with index register and short displacement.
3435 @item S
3436 Memory reference without index register but with long displacement.
3438 @item T
3439 Memory reference with index register and long displacement.
3441 @item U
3442 Pointer with short displacement.
3444 @item W
3445 Pointer with long displacement.
3447 @item Y
3448 Shift count operand.
3450 @end table
3452 @need 1000
3453 @item SPARC---@file{config/sparc/sparc.h}
3454 @table @code
3455 @item f
3456 Floating-point register on the SPARC-V8 architecture and
3457 lower floating-point register on the SPARC-V9 architecture.
3459 @item e
3460 Floating-point register.  It is equivalent to @samp{f} on the
3461 SPARC-V8 architecture and contains both lower and upper
3462 floating-point registers on the SPARC-V9 architecture.
3464 @item c
3465 Floating-point condition code register.
3467 @item d
3468 Lower floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9
3469 architecture when the Visual Instruction Set is available.
3471 @item b
3472 Floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9 architecture
3473 when the Visual Instruction Set is available.
3475 @item h
3476 64-bit global or out register for the SPARC-V8+ architecture.
3478 @item C
3479 The constant all-ones, for floating-point.
3481 @item A
3482 Signed 5-bit constant
3484 @item D
3485 A vector constant
3487 @item I
3488 Signed 13-bit constant
3490 @item J
3491 Zero
3493 @item K
3494 32-bit constant with the low 12 bits clear (a constant that can be
3495 loaded with the @code{sethi} instruction)
3497 @item L
3498 A constant in the range supported by @code{movcc} instructions (11-bit
3499 signed immediate)
3501 @item M
3502 A constant in the range supported by @code{movrcc} instructions (10-bit
3503 signed immediate)
3505 @item N
3506 Same as @samp{K}, except that it verifies that bits that are not in the
3507 lower 32-bit range are all zero.  Must be used instead of @samp{K} for
3508 modes wider than @code{SImode}
3510 @item O
3511 The constant 4096
3513 @item G
3514 Floating-point zero
3516 @item H
3517 Signed 13-bit constant, sign-extended to 32 or 64 bits
3519 @item P
3520 The constant -1
3522 @item Q
3523 Floating-point constant whose integral representation can
3524 be moved into an integer register using a single sethi
3525 instruction
3527 @item R
3528 Floating-point constant whose integral representation can
3529 be moved into an integer register using a single mov
3530 instruction
3532 @item S
3533 Floating-point constant whose integral representation can
3534 be moved into an integer register using a high/lo_sum
3535 instruction sequence
3537 @item T
3538 Memory address aligned to an 8-byte boundary
3540 @item U
3541 Even register
3543 @item W
3544 Memory address for @samp{e} constraint registers
3546 @item w
3547 Memory address with only a base register
3549 @item Y
3550 Vector zero
3552 @end table
3554 @item SPU---@file{config/spu/spu.h}
3555 @table @code
3556 @item a
3557 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.
3559 @item c
3560 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.
3562 @item d
3563 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 64 bit value.
3565 @item f
3566 An immediate which can be loaded with @code{fsmbi}.
3568 @item A
3569 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3571 @item B
3572 An immediate for most arithmetic instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3574 @item C
3575 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3577 @item D
3578 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 32 bit value.
3580 @item I
3581 A constant in the range [@minus{}64, 63] for shift/rotate instructions.
3583 @item J
3584 An unsigned 7-bit constant for conversion/nop/channel instructions.
3586 @item K
3587 A signed 10-bit constant for most arithmetic instructions.
3589 @item M
3590 A signed 16 bit immediate for @code{stop}.
3592 @item N
3593 An unsigned 16-bit constant for @code{iohl} and @code{fsmbi}.
3595 @item O
3596 An unsigned 7-bit constant whose 3 least significant bits are 0.
3598 @item P
3599 An unsigned 3-bit constant for 16-byte rotates and shifts
3601 @item R
3602 Call operand, reg, for indirect calls
3604 @item S
3605 Call operand, symbol, for relative calls.
3607 @item T
3608 Call operand, const_int, for absolute calls.
3610 @item U
3611 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is sign extended to 128 bit.
3613 @item W
3614 An immediate for shift and rotate instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3616 @item Y
3617 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is sign extended as a 128 bit.
3619 @item Z
3620 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is sign extended to 128 bit.
3622 @end table
3624 @item TI C6X family---@file{config/c6x/constraints.md}
3625 @table @code
3626 @item a
3627 Register file A (A0--A31).
3629 @item b
3630 Register file B (B0--B31).
3632 @item A
3633 Predicate registers in register file A (A0--A2 on C64X and
3634 higher, A1 and A2 otherwise).
3636 @item B
3637 Predicate registers in register file B (B0--B2).
3639 @item C
3640 A call-used register in register file B (B0--B9, B16--B31).
3642 @item Da
3643 Register file A, excluding predicate registers (A3--A31,
3644 plus A0 if not C64X or higher).
3646 @item Db
3647 Register file B, excluding predicate registers (B3--B31).
3649 @item Iu4
3650 Integer constant in the range 0 @dots{} 15.
3652 @item Iu5
3653 Integer constant in the range 0 @dots{} 31.
3655 @item In5
3656 Integer constant in the range @minus{}31 @dots{} 0.
3658 @item Is5
3659 Integer constant in the range @minus{}16 @dots{} 15.
3661 @item I5x
3662 Integer constant that can be the operand of an ADDA or a SUBA insn.
3664 @item IuB
3665 Integer constant in the range 0 @dots{} 65535.
3667 @item IsB
3668 Integer constant in the range @minus{}32768 @dots{} 32767.
3670 @item IsC
3671 Integer constant in the range @math{-2^{20}} @dots{} @math{2^{20} - 1}.
3673 @item Jc
3674 Integer constant that is a valid mask for the clr instruction.
3676 @item Js
3677 Integer constant that is a valid mask for the set instruction.
3679 @item Q
3680 Memory location with A base register.
3682 @item R
3683 Memory location with B base register.
3685 @ifset INTERNALS
3686 @item S0
3687 On C64x+ targets, a GP-relative small data reference.
3689 @item S1
3690 Any kind of @code{SYMBOL_REF}, for use in a call address.
3692 @item Si
3693 Any kind of immediate operand, unless it matches the S0 constraint.
3695 @item T
3696 Memory location with B base register, but not using a long offset.
3698 @item W
3699 A memory operand with an address that can't be used in an unaligned access.
3701 @end ifset
3702 @item Z
3703 Register B14 (aka DP).
3705 @end table
3707 @item TILE-Gx---@file{config/tilegx/constraints.md}
3708 @table @code
3709 @item R00
3710 @itemx R01
3711 @itemx R02
3712 @itemx R03
3713 @itemx R04
3714 @itemx R05
3715 @itemx R06
3716 @itemx R07
3717 @itemx R08
3718 @itemx R09
3719 @itemx R10
3720 Each of these represents a register constraint for an individual
3721 register, from r0 to r10.
3723 @item I
3724 Signed 8-bit integer constant.
3726 @item J
3727 Signed 16-bit integer constant.
3729 @item K
3730 Unsigned 16-bit integer constant.
3732 @item L
3733 Integer constant that fits in one signed byte when incremented by one
3734 (@minus{}129 @dots{} 126).
3736 @item m
3737 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>}, the
3738 operand can have postincrement which requires printing with @samp{%In}
3739 and @samp{%in} on TILE-Gx.  For example:
3741 @smallexample
3742 asm ("st_add %I0,%1,%i0" : "=m<>" (*mem) : "r" (val));
3743 @end smallexample
3745 @item M
3746 A bit mask suitable for the BFINS instruction.
3748 @item N
3749 Integer constant that is a byte tiled out eight times.
3751 @item O
3752 The integer zero constant.
3754 @item P
3755 Integer constant that is a sign-extended byte tiled out as four shorts.
3757 @item Q
3758 Integer constant that fits in one signed byte when incremented
3759 (@minus{}129 @dots{} 126), but excluding -1.
3761 @item S
3762 Integer constant that has all 1 bits consecutive and starting at bit 0.
3764 @item T
3765 A 16-bit fragment of a got, tls, or pc-relative reference.
3767 @item U
3768 Memory operand except postincrement.  This is roughly the same as
3769 @samp{m} when not used together with @samp{<} or @samp{>}.
3771 @item W
3772 An 8-element vector constant with identical elements.
3774 @item Y
3775 A 4-element vector constant with identical elements.
3777 @item Z0
3778 The integer constant 0xffffffff.
3780 @item Z1
3781 The integer constant 0xffffffff00000000.
3783 @end table
3785 @item TILEPro---@file{config/tilepro/constraints.md}
3786 @table @code
3787 @item R00
3788 @itemx R01
3789 @itemx R02
3790 @itemx R03
3791 @itemx R04
3792 @itemx R05
3793 @itemx R06
3794 @itemx R07
3795 @itemx R08
3796 @itemx R09
3797 @itemx R10
3798 Each of these represents a register constraint for an individual
3799 register, from r0 to r10.
3801 @item I
3802 Signed 8-bit integer constant.
3804 @item J
3805 Signed 16-bit integer constant.
3807 @item K
3808 Nonzero integer constant with low 16 bits zero.
3810 @item L
3811 Integer constant that fits in one signed byte when incremented by one
3812 (@minus{}129 @dots{} 126).
3814 @item m
3815 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>}, the
3816 operand can have postincrement which requires printing with @samp{%In}
3817 and @samp{%in} on TILEPro.  For example:
3819 @smallexample
3820 asm ("swadd %I0,%1,%i0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
3821 @end smallexample
3823 @item M
3824 A bit mask suitable for the MM instruction.
3826 @item N
3827 Integer constant that is a byte tiled out four times.
3829 @item O
3830 The integer zero constant.
3832 @item P
3833 Integer constant that is a sign-extended byte tiled out as two shorts.
3835 @item Q
3836 Integer constant that fits in one signed byte when incremented
3837 (@minus{}129 @dots{} 126), but excluding -1.
3839 @item T
3840 A symbolic operand, or a 16-bit fragment of a got, tls, or pc-relative
3841 reference.
3843 @item U
3844 Memory operand except postincrement.  This is roughly the same as
3845 @samp{m} when not used together with @samp{<} or @samp{>}.
3847 @item W
3848 A 4-element vector constant with identical elements.
3850 @item Y
3851 A 2-element vector constant with identical elements.
3853 @end table
3855 @item Visium---@file{config/visium/constraints.md}
3856 @table @code
3857 @item b
3858 EAM register @code{mdb}
3860 @item c
3861 EAM register @code{mdc}
3863 @item f
3864 Floating point register
3866 @ifset INTERNALS
3867 @item k
3868 Register for sibcall optimization
3869 @end ifset
3871 @item l
3872 General register, but not @code{r29}, @code{r30} and @code{r31}
3874 @item t
3875 Register @code{r1}
3877 @item u
3878 Register @code{r2}
3880 @item v
3881 Register @code{r3}
3883 @item G
3884 Floating-point constant 0.0
3886 @item J
3887 Integer constant in the range 0 .. 65535 (16-bit immediate)
3889 @item K
3890 Integer constant in the range 1 .. 31 (5-bit immediate)
3892 @item L
3893 Integer constant in the range @minus{}65535 .. @minus{}1 (16-bit negative immediate)
3895 @item M
3896 Integer constant @minus{}1
3898 @item O
3899 Integer constant 0
3901 @item P
3902 Integer constant 32
3903 @end table
3905 @item x86 family---@file{config/i386/constraints.md}
3906 @table @code
3907 @item R
3908 Legacy register---the eight integer registers available on all
3909 i386 processors (@code{a}, @code{b}, @code{c}, @code{d},
3910 @code{si}, @code{di}, @code{bp}, @code{sp}).
3912 @item q
3913 Any register accessible as @code{@var{r}l}.  In 32-bit mode, @code{a},
3914 @code{b}, @code{c}, and @code{d}; in 64-bit mode, any integer register.
3916 @item Q
3917 Any register accessible as @code{@var{r}h}: @code{a}, @code{b},
3918 @code{c}, and @code{d}.
3920 @ifset INTERNALS
3921 @item l
3922 Any register that can be used as the index in a base+index memory
3923 access: that is, any general register except the stack pointer.
3924 @end ifset
3926 @item a
3927 The @code{a} register.
3929 @item b
3930 The @code{b} register.
3932 @item c
3933 The @code{c} register.
3935 @item d
3936 The @code{d} register.
3938 @item S
3939 The @code{si} register.
3941 @item D
3942 The @code{di} register.
3944 @item A
3945 The @code{a} and @code{d} registers.  This class is used for instructions
3946 that return double word results in the @code{ax:dx} register pair.  Single
3947 word values will be allocated either in @code{ax} or @code{dx}.
3948 For example on i386 the following implements @code{rdtsc}:
3950 @smallexample
3951 unsigned long long rdtsc (void)
3953   unsigned long long tick;
3954   __asm__ __volatile__("rdtsc":"=A"(tick));
3955   return tick;
3957 @end smallexample
3959 This is not correct on x86-64 as it would allocate tick in either @code{ax}
3960 or @code{dx}.  You have to use the following variant instead:
3962 @smallexample
3963 unsigned long long rdtsc (void)
3965   unsigned int tickl, tickh;
3966   __asm__ __volatile__("rdtsc":"=a"(tickl),"=d"(tickh));
3967   return ((unsigned long long)tickh << 32)|tickl;
3969 @end smallexample
3972 @item f
3973 Any 80387 floating-point (stack) register.
3975 @item t
3976 Top of 80387 floating-point stack (@code{%st(0)}).
3978 @item u
3979 Second from top of 80387 floating-point stack (@code{%st(1)}).
3981 @item y
3982 Any MMX register.
3984 @item x
3985 Any SSE register.
3987 @item Yz
3988 First SSE register (@code{%xmm0}).
3990 @ifset INTERNALS
3991 @item Y2
3992 Any SSE register, when SSE2 is enabled.
3994 @item Yi
3995 Any SSE register, when SSE2 and inter-unit moves are enabled.
3997 @item Ym
3998 Any MMX register, when inter-unit moves are enabled.
3999 @end ifset
4001 @item I
4002 Integer constant in the range 0 @dots{} 31, for 32-bit shifts.
4004 @item J
4005 Integer constant in the range 0 @dots{} 63, for 64-bit shifts.
4007 @item K
4008 Signed 8-bit integer constant.
4010 @item L
4011 @code{0xFF} or @code{0xFFFF}, for andsi as a zero-extending move.
4013 @item M
4014 0, 1, 2, or 3 (shifts for the @code{lea} instruction).
4016 @item N
4017 Unsigned 8-bit integer constant (for @code{in} and @code{out}
4018 instructions).
4020 @ifset INTERNALS
4021 @item O
4022 Integer constant in the range 0 @dots{} 127, for 128-bit shifts.
4023 @end ifset
4025 @item G
4026 Standard 80387 floating point constant.
4028 @item C
4029 SSE constant zero operand.
4031 @item e
4032 32-bit signed integer constant, or a symbolic reference known
4033 to fit that range (for immediate operands in sign-extending x86-64
4034 instructions).
4036 @item Z
4037 32-bit unsigned integer constant, or a symbolic reference known
4038 to fit that range (for immediate operands in zero-extending x86-64
4039 instructions).
4041 @end table
4043 @item Xstormy16---@file{config/stormy16/stormy16.h}
4044 @table @code
4045 @item a
4046 Register r0.
4048 @item b
4049 Register r1.
4051 @item c
4052 Register r2.
4054 @item d
4055 Register r8.
4057 @item e
4058 Registers r0 through r7.
4060 @item t
4061 Registers r0 and r1.
4063 @item y
4064 The carry register.
4066 @item z
4067 Registers r8 and r9.
4069 @item I
4070 A constant between 0 and 3 inclusive.
4072 @item J
4073 A constant that has exactly one bit set.
4075 @item K
4076 A constant that has exactly one bit clear.
4078 @item L
4079 A constant between 0 and 255 inclusive.
4081 @item M
4082 A constant between @minus{}255 and 0 inclusive.
4084 @item N
4085 A constant between @minus{}3 and 0 inclusive.
4087 @item O
4088 A constant between 1 and 4 inclusive.
4090 @item P
4091 A constant between @minus{}4 and @minus{}1 inclusive.
4093 @item Q
4094 A memory reference that is a stack push.
4096 @item R
4097 A memory reference that is a stack pop.
4099 @item S
4100 A memory reference that refers to a constant address of known value.
4102 @item T
4103 The register indicated by Rx (not implemented yet).
4105 @item U
4106 A constant that is not between 2 and 15 inclusive.
4108 @item Z
4109 The constant 0.
4111 @end table
4113 @item Xtensa---@file{config/xtensa/constraints.md}
4114 @table @code
4115 @item a
4116 General-purpose 32-bit register
4118 @item b
4119 One-bit boolean register
4121 @item A
4122 MAC16 40-bit accumulator register
4124 @item I
4125 Signed 12-bit integer constant, for use in MOVI instructions
4127 @item J
4128 Signed 8-bit integer constant, for use in ADDI instructions
4130 @item K
4131 Integer constant valid for BccI instructions
4133 @item L
4134 Unsigned constant valid for BccUI instructions
4136 @end table
4138 @end table
4140 @ifset INTERNALS
4141 @node Disable Insn Alternatives
4142 @subsection Disable insn alternatives using the @code{enabled} attribute
4143 @cindex enabled
4145 There are three insn attributes that may be used to selectively disable
4146 instruction alternatives:
4148 @table @code
4149 @item enabled
4150 Says whether an alternative is available on the current subtarget.
4152 @item preferred_for_size
4153 Says whether an enabled alternative should be used in code that is
4154 optimized for size.
4156 @item preferred_for_speed
4157 Says whether an enabled alternative should be used in code that is
4158 optimized for speed.
4159 @end table
4161 All these attributes should use @code{(const_int 1)} to allow an alternative
4162 or @code{(const_int 0)} to disallow it.  The attributes must be a static
4163 property of the subtarget; they cannot for example depend on the
4164 current operands, on the current optimization level, on the location
4165 of the insn within the body of a loop, on whether register allocation
4166 has finished, or on the current compiler pass.
4168 The @code{enabled} attribute is a correctness property.  It tells GCC to act
4169 as though the disabled alternatives were never defined in the first place.
4170 This is useful when adding new instructions to an existing pattern in
4171 cases where the new instructions are only available for certain cpu
4172 architecture levels (typically mapped to the @code{-march=} command-line
4173 option).
4175 In contrast, the @code{preferred_for_size} and @code{preferred_for_speed}
4176 attributes are strong optimization hints rather than correctness properties.
4177 @code{preferred_for_size} tells GCC which alternatives to consider when
4178 adding or modifying an instruction that GCC wants to optimize for size.
4179 @code{preferred_for_speed} does the same thing for speed.  Note that things
4180 like code motion can lead to cases where code optimized for size uses
4181 alternatives that are not preferred for size, and similarly for speed.
4183 Although @code{define_insn}s can in principle specify the @code{enabled}
4184 attribute directly, it is often clearer to have subsiduary attributes
4185 for each architectural feature of interest.  The @code{define_insn}s
4186 can then use these subsiduary attributes to say which alternatives
4187 require which features.  The example below does this for @code{cpu_facility}.
4189 E.g. the following two patterns could easily be merged using the @code{enabled}
4190 attribute:
4192 @smallexample
4194 (define_insn "*movdi_old"
4195   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
4196         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d"))]
4197   "!TARGET_NEW"
4198   "lgr %0,%1")
4200 (define_insn "*movdi_new"
4201   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
4202         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
4203   "TARGET_NEW"
4204   "@@
4205    lgr  %0,%1
4206    ldgr %0,%1
4207    lgdr %0,%1")
4209 @end smallexample
4213 @smallexample
4215 (define_insn "*movdi_combined"
4216   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
4217         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
4218   ""
4219   "@@
4220    lgr  %0,%1
4221    ldgr %0,%1
4222    lgdr %0,%1"
4223   [(set_attr "cpu_facility" "*,new,new")])
4225 @end smallexample
4227 with the @code{enabled} attribute defined like this:
4229 @smallexample
4231 (define_attr "cpu_facility" "standard,new" (const_string "standard"))
4233 (define_attr "enabled" ""
4234   (cond [(eq_attr "cpu_facility" "standard") (const_int 1)
4235          (and (eq_attr "cpu_facility" "new")
4236               (ne (symbol_ref "TARGET_NEW") (const_int 0)))
4237          (const_int 1)]
4238         (const_int 0)))
4240 @end smallexample
4242 @end ifset
4244 @ifset INTERNALS
4245 @node Define Constraints
4246 @subsection Defining Machine-Specific Constraints
4247 @cindex defining constraints
4248 @cindex constraints, defining
4250 Machine-specific constraints fall into two categories: register and
4251 non-register constraints.  Within the latter category, constraints
4252 which allow subsets of all possible memory or address operands should
4253 be specially marked, to give @code{reload} more information.
4255 Machine-specific constraints can be given names of arbitrary length,
4256 but they must be entirely composed of letters, digits, underscores
4257 (@samp{_}), and angle brackets (@samp{< >}).  Like C identifiers, they
4258 must begin with a letter or underscore.
4260 In order to avoid ambiguity in operand constraint strings, no
4261 constraint can have a name that begins with any other constraint's
4262 name.  For example, if @code{x} is defined as a constraint name,
4263 @code{xy} may not be, and vice versa.  As a consequence of this rule,
4264 no constraint may begin with one of the generic constraint letters:
4265 @samp{E F V X g i m n o p r s}.
4267 Register constraints correspond directly to register classes.
4268 @xref{Register Classes}.  There is thus not much flexibility in their
4269 definitions.
4271 @deffn {MD Expression} define_register_constraint name regclass docstring
4272 All three arguments are string constants.
4273 @var{name} is the name of the constraint, as it will appear in
4274 @code{match_operand} expressions.  If @var{name} is a multi-letter
4275 constraint its length shall be the same for all constraints starting
4276 with the same letter.  @var{regclass} can be either the
4277 name of the corresponding register class (@pxref{Register Classes}),
4278 or a C expression which evaluates to the appropriate register class.
4279 If it is an expression, it must have no side effects, and it cannot
4280 look at the operand.  The usual use of expressions is to map some
4281 register constraints to @code{NO_REGS} when the register class
4282 is not available on a given subarchitecture.
4284 @var{docstring} is a sentence documenting the meaning of the
4285 constraint.  Docstrings are explained further below.
4286 @end deffn
4288 Non-register constraints are more like predicates: the constraint
4289 definition gives a boolean expression which indicates whether the
4290 constraint matches.
4292 @deffn {MD Expression} define_constraint name docstring exp
4293 The @var{name} and @var{docstring} arguments are the same as for
4294 @code{define_register_constraint}, but note that the docstring comes
4295 immediately after the name for these expressions.  @var{exp} is an RTL
4296 expression, obeying the same rules as the RTL expressions in predicate
4297 definitions.  @xref{Defining Predicates}, for details.  If it
4298 evaluates true, the constraint matches; if it evaluates false, it
4299 doesn't. Constraint expressions should indicate which RTL codes they
4300 might match, just like predicate expressions.
4302 @code{match_test} C expressions have access to the
4303 following variables:
4305 @table @var
4306 @item op
4307 The RTL object defining the operand.
4308 @item mode
4309 The machine mode of @var{op}.
4310 @item ival
4311 @samp{INTVAL (@var{op})}, if @var{op} is a @code{const_int}.
4312 @item hval
4313 @samp{CONST_DOUBLE_HIGH (@var{op})}, if @var{op} is an integer
4314 @code{const_double}.
4315 @item lval
4316 @samp{CONST_DOUBLE_LOW (@var{op})}, if @var{op} is an integer
4317 @code{const_double}.
4318 @item rval
4319 @samp{CONST_DOUBLE_REAL_VALUE (@var{op})}, if @var{op} is a floating-point
4320 @code{const_double}.
4321 @end table
4323 The @var{*val} variables should only be used once another piece of the
4324 expression has verified that @var{op} is the appropriate kind of RTL
4325 object.
4326 @end deffn
4328 Most non-register constraints should be defined with
4329 @code{define_constraint}.  The remaining two definition expressions
4330 are only appropriate for constraints that should be handled specially
4331 by @code{reload} if they fail to match.
4333 @deffn {MD Expression} define_memory_constraint name docstring exp
4334 Use this expression for constraints that match a subset of all memory
4335 operands: that is, @code{reload} can make them match by converting the
4336 operand to the form @samp{@w{(mem (reg @var{X}))}}, where @var{X} is a
4337 base register (from the register class specified by
4338 @code{BASE_REG_CLASS}, @pxref{Register Classes}).
4340 For example, on the S/390, some instructions do not accept arbitrary
4341 memory references, but only those that do not make use of an index
4342 register.  The constraint letter @samp{Q} is defined to represent a
4343 memory address of this type.  If @samp{Q} is defined with
4344 @code{define_memory_constraint}, a @samp{Q} constraint can handle any
4345 memory operand, because @code{reload} knows it can simply copy the
4346 memory address into a base register if required.  This is analogous to
4347 the way an @samp{o} constraint can handle any memory operand.
4349 The syntax and semantics are otherwise identical to
4350 @code{define_constraint}.
4351 @end deffn
4353 @deffn {MD Expression} define_special_memory_constraint name docstring exp
4354 Use this expression for constraints that match a subset of all memory
4355 operands: that is, @code{reload} can not make them match by reloading
4356 the address as it is described for @code{define_memory_constraint} or
4357 such address reload is undesirable with the performance point of view.
4359 For example, @code{define_special_memory_constraint} can be useful if
4360 specifically aligned memory is necessary or desirable for some insn
4361 operand.
4363 The syntax and semantics are otherwise identical to
4364 @code{define_constraint}.
4365 @end deffn
4367 @deffn {MD Expression} define_address_constraint name docstring exp
4368 Use this expression for constraints that match a subset of all address
4369 operands: that is, @code{reload} can make the constraint match by
4370 converting the operand to the form @samp{@w{(reg @var{X})}}, again
4371 with @var{X} a base register.
4373 Constraints defined with @code{define_address_constraint} can only be
4374 used with the @code{address_operand} predicate, or machine-specific
4375 predicates that work the same way.  They are treated analogously to
4376 the generic @samp{p} constraint.
4378 The syntax and semantics are otherwise identical to
4379 @code{define_constraint}.
4380 @end deffn
4382 For historical reasons, names beginning with the letters @samp{G H}
4383 are reserved for constraints that match only @code{const_double}s, and
4384 names beginning with the letters @samp{I J K L M N O P} are reserved
4385 for constraints that match only @code{const_int}s.  This may change in
4386 the future.  For the time being, constraints with these names must be
4387 written in a stylized form, so that @code{genpreds} can tell you did
4388 it correctly:
4390 @smallexample
4391 @group
4392 (define_constraint "[@var{GHIJKLMNOP}]@dots{}"
4393   "@var{doc}@dots{}"
4394   (and (match_code "const_int")  ; @r{@code{const_double} for G/H}
4395        @var{condition}@dots{}))            ; @r{usually a @code{match_test}}
4396 @end group
4397 @end smallexample
4398 @c the semicolons line up in the formatted manual
4400 It is fine to use names beginning with other letters for constraints
4401 that match @code{const_double}s or @code{const_int}s.
4403 Each docstring in a constraint definition should be one or more complete
4404 sentences, marked up in Texinfo format.  @emph{They are currently unused.}
4405 In the future they will be copied into the GCC manual, in @ref{Machine
4406 Constraints}, replacing the hand-maintained tables currently found in
4407 that section.  Also, in the future the compiler may use this to give
4408 more helpful diagnostics when poor choice of @code{asm} constraints
4409 causes a reload failure.
4411 If you put the pseudo-Texinfo directive @samp{@@internal} at the
4412 beginning of a docstring, then (in the future) it will appear only in
4413 the internals manual's version of the machine-specific constraint tables.
4414 Use this for constraints that should not appear in @code{asm} statements.
4416 @node C Constraint Interface
4417 @subsection Testing constraints from C
4418 @cindex testing constraints
4419 @cindex constraints, testing
4421 It is occasionally useful to test a constraint from C code rather than
4422 implicitly via the constraint string in a @code{match_operand}.  The
4423 generated file @file{tm_p.h} declares a few interfaces for working
4424 with constraints.  At present these are defined for all constraints
4425 except @code{g} (which is equivalent to @code{general_operand}).
4427 Some valid constraint names are not valid C identifiers, so there is a
4428 mangling scheme for referring to them from C@.  Constraint names that
4429 do not contain angle brackets or underscores are left unchanged.
4430 Underscores are doubled, each @samp{<} is replaced with @samp{_l}, and
4431 each @samp{>} with @samp{_g}.  Here are some examples:
4433 @c the @c's prevent double blank lines in the printed manual.
4434 @example
4435 @multitable {Original} {Mangled}
4436 @item @strong{Original} @tab @strong{Mangled}  @c
4437 @item @code{x}     @tab @code{x}       @c
4438 @item @code{P42x}  @tab @code{P42x}    @c
4439 @item @code{P4_x}  @tab @code{P4__x}   @c
4440 @item @code{P4>x}  @tab @code{P4_gx}   @c
4441 @item @code{P4>>}  @tab @code{P4_g_g}  @c
4442 @item @code{P4_g>} @tab @code{P4__g_g} @c
4443 @end multitable
4444 @end example
4446 Throughout this section, the variable @var{c} is either a constraint
4447 in the abstract sense, or a constant from @code{enum constraint_num};
4448 the variable @var{m} is a mangled constraint name (usually as part of
4449 a larger identifier).
4451 @deftp Enum constraint_num
4452 For each constraint except @code{g}, there is a corresponding
4453 enumeration constant: @samp{CONSTRAINT_} plus the mangled name of the
4454 constraint.  Functions that take an @code{enum constraint_num} as an
4455 argument expect one of these constants.
4456 @end deftp
4458 @deftypefun {inline bool} satisfies_constraint_@var{m} (rtx @var{exp})
4459 For each non-register constraint @var{m} except @code{g}, there is
4460 one of these functions; it returns @code{true} if @var{exp} satisfies the
4461 constraint.  These functions are only visible if @file{rtl.h} was included
4462 before @file{tm_p.h}.
4463 @end deftypefun
4465 @deftypefun bool constraint_satisfied_p (rtx @var{exp}, enum constraint_num @var{c})
4466 Like the @code{satisfies_constraint_@var{m}} functions, but the
4467 constraint to test is given as an argument, @var{c}.  If @var{c}
4468 specifies a register constraint, this function will always return
4469 @code{false}.
4470 @end deftypefun
4472 @deftypefun {enum reg_class} reg_class_for_constraint (enum constraint_num @var{c})
4473 Returns the register class associated with @var{c}.  If @var{c} is not
4474 a register constraint, or those registers are not available for the
4475 currently selected subtarget, returns @code{NO_REGS}.
4476 @end deftypefun
4478 Here is an example use of @code{satisfies_constraint_@var{m}}.  In
4479 peephole optimizations (@pxref{Peephole Definitions}), operand
4480 constraint strings are ignored, so if there are relevant constraints,
4481 they must be tested in the C condition.  In the example, the
4482 optimization is applied if operand 2 does @emph{not} satisfy the
4483 @samp{K} constraint.  (This is a simplified version of a peephole
4484 definition from the i386 machine description.)
4486 @smallexample
4487 (define_peephole2
4488   [(match_scratch:SI 3 "r")
4489    (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
4490         (mult:SI (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")
4491                  (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "")))]
4493   "!satisfies_constraint_K (operands[2])"
4495   [(set (match_dup 3) (match_dup 1))
4496    (set (match_dup 0) (mult:SI (match_dup 3) (match_dup 2)))]
4498   "")
4499 @end smallexample
4501 @node Standard Names
4502 @section Standard Pattern Names For Generation
4503 @cindex standard pattern names
4504 @cindex pattern names
4505 @cindex names, pattern
4507 Here is a table of the instruction names that are meaningful in the RTL
4508 generation pass of the compiler.  Giving one of these names to an
4509 instruction pattern tells the RTL generation pass that it can use the
4510 pattern to accomplish a certain task.
4512 @table @asis
4513 @cindex @code{mov@var{m}} instruction pattern
4514 @item @samp{mov@var{m}}
4515 Here @var{m} stands for a two-letter machine mode name, in lowercase.
4516 This instruction pattern moves data with that machine mode from operand
4517 1 to operand 0.  For example, @samp{movsi} moves full-word data.
4519 If operand 0 is a @code{subreg} with mode @var{m} of a register whose
4520 own mode is wider than @var{m}, the effect of this instruction is
4521 to store the specified value in the part of the register that corresponds
4522 to mode @var{m}.  Bits outside of @var{m}, but which are within the
4523 same target word as the @code{subreg} are undefined.  Bits which are
4524 outside the target word are left unchanged.
4526 This class of patterns is special in several ways.  First of all, each
4527 of these names up to and including full word size @emph{must} be defined,
4528 because there is no other way to copy a datum from one place to another.
4529 If there are patterns accepting operands in larger modes,
4530 @samp{mov@var{m}} must be defined for integer modes of those sizes.
4532 Second, these patterns are not used solely in the RTL generation pass.
4533 Even the reload pass can generate move insns to copy values from stack
4534 slots into temporary registers.  When it does so, one of the operands is
4535 a hard register and the other is an operand that can need to be reloaded
4536 into a register.
4538 @findex force_reg
4539 Therefore, when given such a pair of operands, the pattern must generate
4540 RTL which needs no reloading and needs no temporary registers---no
4541 registers other than the operands.  For example, if you support the
4542 pattern with a @code{define_expand}, then in such a case the
4543 @code{define_expand} mustn't call @code{force_reg} or any other such
4544 function which might generate new pseudo registers.
4546 This requirement exists even for subword modes on a RISC machine where
4547 fetching those modes from memory normally requires several insns and
4548 some temporary registers.
4550 @findex change_address
4551 During reload a memory reference with an invalid address may be passed
4552 as an operand.  Such an address will be replaced with a valid address
4553 later in the reload pass.  In this case, nothing may be done with the
4554 address except to use it as it stands.  If it is copied, it will not be
4555 replaced with a valid address.  No attempt should be made to make such
4556 an address into a valid address and no routine (such as
4557 @code{change_address}) that will do so may be called.  Note that
4558 @code{general_operand} will fail when applied to such an address.
4560 @findex reload_in_progress
4561 The global variable @code{reload_in_progress} (which must be explicitly
4562 declared if required) can be used to determine whether such special
4563 handling is required.
4565 The variety of operands that have reloads depends on the rest of the
4566 machine description, but typically on a RISC machine these can only be
4567 pseudo registers that did not get hard registers, while on other
4568 machines explicit memory references will get optional reloads.
4570 If a scratch register is required to move an object to or from memory,
4571 it can be allocated using @code{gen_reg_rtx} prior to life analysis.
4573 If there are cases which need scratch registers during or after reload,
4574 you must provide an appropriate secondary_reload target hook.
4576 @findex can_create_pseudo_p
4577 The macro @code{can_create_pseudo_p} can be used to determine if it
4578 is unsafe to create new pseudo registers.  If this variable is nonzero, then
4579 it is unsafe to call @code{gen_reg_rtx} to allocate a new pseudo.
4581 The constraints on a @samp{mov@var{m}} must permit moving any hard
4582 register to any other hard register provided that
4583 @code{HARD_REGNO_MODE_OK} permits mode @var{m} in both registers and
4584 @code{TARGET_REGISTER_MOVE_COST} applied to their classes returns a value
4585 of 2.
4587 It is obligatory to support floating point @samp{mov@var{m}}
4588 instructions into and out of any registers that can hold fixed point
4589 values, because unions and structures (which have modes @code{SImode} or
4590 @code{DImode}) can be in those registers and they may have floating
4591 point members.
4593 There may also be a need to support fixed point @samp{mov@var{m}}
4594 instructions in and out of floating point registers.  Unfortunately, I
4595 have forgotten why this was so, and I don't know whether it is still
4596 true.  If @code{HARD_REGNO_MODE_OK} rejects fixed point values in
4597 floating point registers, then the constraints of the fixed point
4598 @samp{mov@var{m}} instructions must be designed to avoid ever trying to
4599 reload into a floating point register.
4601 @cindex @code{reload_in} instruction pattern
4602 @cindex @code{reload_out} instruction pattern
4603 @item @samp{reload_in@var{m}}
4604 @itemx @samp{reload_out@var{m}}
4605 These named patterns have been obsoleted by the target hook
4606 @code{secondary_reload}.
4608 Like @samp{mov@var{m}}, but used when a scratch register is required to
4609 move between operand 0 and operand 1.  Operand 2 describes the scratch
4610 register.  See the discussion of the @code{SECONDARY_RELOAD_CLASS}
4611 macro in @pxref{Register Classes}.
4613 There are special restrictions on the form of the @code{match_operand}s
4614 used in these patterns.  First, only the predicate for the reload
4615 operand is examined, i.e., @code{reload_in} examines operand 1, but not
4616 the predicates for operand 0 or 2.  Second, there may be only one
4617 alternative in the constraints.  Third, only a single register class
4618 letter may be used for the constraint; subsequent constraint letters
4619 are ignored.  As a special exception, an empty constraint string
4620 matches the @code{ALL_REGS} register class.  This may relieve ports
4621 of the burden of defining an @code{ALL_REGS} constraint letter just
4622 for these patterns.
4624 @cindex @code{movstrict@var{m}} instruction pattern
4625 @item @samp{movstrict@var{m}}
4626 Like @samp{mov@var{m}} except that if operand 0 is a @code{subreg}
4627 with mode @var{m} of a register whose natural mode is wider,
4628 the @samp{movstrict@var{m}} instruction is guaranteed not to alter
4629 any of the register except the part which belongs to mode @var{m}.
4631 @cindex @code{movmisalign@var{m}} instruction pattern
4632 @item @samp{movmisalign@var{m}}
4633 This variant of a move pattern is designed to load or store a value
4634 from a memory address that is not naturally aligned for its mode.
4635 For a store, the memory will be in operand 0; for a load, the memory
4636 will be in operand 1.  The other operand is guaranteed not to be a
4637 memory, so that it's easy to tell whether this is a load or store.
4639 This pattern is used by the autovectorizer, and when expanding a
4640 @code{MISALIGNED_INDIRECT_REF} expression.
4642 @cindex @code{load_multiple} instruction pattern
4643 @item @samp{load_multiple}
4644 Load several consecutive memory locations into consecutive registers.
4645 Operand 0 is the first of the consecutive registers, operand 1
4646 is the first memory location, and operand 2 is a constant: the
4647 number of consecutive registers.
4649 Define this only if the target machine really has such an instruction;
4650 do not define this if the most efficient way of loading consecutive
4651 registers from memory is to do them one at a time.
4653 On some machines, there are restrictions as to which consecutive
4654 registers can be stored into memory, such as particular starting or
4655 ending register numbers or only a range of valid counts.  For those
4656 machines, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
4657 and make the pattern fail if the restrictions are not met.
4659 Write the generated insn as a @code{parallel} with elements being a
4660 @code{set} of one register from the appropriate memory location (you may
4661 also need @code{use} or @code{clobber} elements).  Use a
4662 @code{match_parallel} (@pxref{RTL Template}) to recognize the insn.  See
4663 @file{rs6000.md} for examples of the use of this insn pattern.
4665 @cindex @samp{store_multiple} instruction pattern
4666 @item @samp{store_multiple}
4667 Similar to @samp{load_multiple}, but store several consecutive registers
4668 into consecutive memory locations.  Operand 0 is the first of the
4669 consecutive memory locations, operand 1 is the first register, and
4670 operand 2 is a constant: the number of consecutive registers.
4672 @cindex @code{vec_load_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4673 @item @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}
4674 Perform an interleaved load of several vectors from memory operand 1
4675 into register operand 0.  Both operands have mode @var{m}.  The register
4676 operand is viewed as holding consecutive vectors of mode @var{n},
4677 while the memory operand is a flat array that contains the same number
4678 of elements.  The operation is equivalent to:
4680 @smallexample
4681 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4682 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4683   for (i = 0; i < c; i++)
4684     operand0[i][j] = operand1[j * c + i];
4685 @end smallexample
4687 For example, @samp{vec_load_lanestiv4hi} loads 8 16-bit values
4688 from memory into a register of mode @samp{TI}@.  The register
4689 contains two consecutive vectors of mode @samp{V4HI}@.
4691 This pattern can only be used if:
4692 @smallexample
4693 TARGET_ARRAY_MODE_SUPPORTED_P (@var{n}, @var{c})
4694 @end smallexample
4695 is true.  GCC assumes that, if a target supports this kind of
4696 instruction for some mode @var{n}, it also supports unaligned
4697 loads for vectors of mode @var{n}.
4699 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
4701 @cindex @code{vec_store_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4702 @item @samp{vec_store_lanes@var{m}@var{n}}
4703 Equivalent to @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}, with the memory
4704 and register operands reversed.  That is, the instruction is
4705 equivalent to:
4707 @smallexample
4708 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4709 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4710   for (i = 0; i < c; i++)
4711     operand0[j * c + i] = operand1[i][j];
4712 @end smallexample
4714 for a memory operand 0 and register operand 1.
4716 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
4718 @cindex @code{vec_set@var{m}} instruction pattern
4719 @item @samp{vec_set@var{m}}
4720 Set given field in the vector value.  Operand 0 is the vector to modify,
4721 operand 1 is new value of field and operand 2 specify the field index.
4723 @cindex @code{vec_extract@var{m}} instruction pattern
4724 @item @samp{vec_extract@var{m}}
4725 Extract given field from the vector value.  Operand 1 is the vector, operand 2
4726 specify field index and operand 0 place to store value into.
4728 @cindex @code{vec_init@var{m}} instruction pattern
4729 @item @samp{vec_init@var{m}}
4730 Initialize the vector to given values.  Operand 0 is the vector to initialize
4731 and operand 1 is parallel containing values for individual fields.
4733 @cindex @code{vec_cmp@var{m}@var{n}} instruction pattern
4734 @item @samp{vec_cmp@var{m}@var{n}}
4735 Output a vector comparison.  Operand 0 of mode @var{n} is the destination for
4736 predicate in operand 1 which is a signed vector comparison with operands of
4737 mode @var{m} in operands 2 and 3.  Predicate is computed by element-wise
4738 evaluation of the vector comparison with a truth value of all-ones and a false
4739 value of all-zeros.
4741 @cindex @code{vec_cmpu@var{m}@var{n}} instruction pattern
4742 @item @samp{vec_cmpu@var{m}@var{n}}
4743 Similar to @code{vec_cmp@var{m}@var{n}} but perform unsigned vector comparison.
4745 @cindex @code{vec_cmpeq@var{m}@var{n}} instruction pattern
4746 @item @samp{vec_cmpeq@var{m}@var{n}}
4747 Similar to @code{vec_cmp@var{m}@var{n}} but perform equality or non-equality
4748 vector comparison only.  If @code{vec_cmp@var{m}@var{n}}
4749 or @code{vec_cmpu@var{m}@var{n}} instruction pattern is supported,
4750 it will be preferred over @code{vec_cmpeq@var{m}@var{n}}, so there is
4751 no need to define this instruction pattern if the others are supported.
4753 @cindex @code{vcond@var{m}@var{n}} instruction pattern
4754 @item @samp{vcond@var{m}@var{n}}
4755 Output a conditional vector move.  Operand 0 is the destination to
4756 receive a combination of operand 1 and operand 2, which are of mode @var{m},
4757 dependent on the outcome of the predicate in operand 3 which is a signed
4758 vector comparison with operands of mode @var{n} in operands 4 and 5.  The
4759 modes @var{m} and @var{n} should have the same size.  Operand 0
4760 will be set to the value @var{op1} & @var{msk} | @var{op2} & ~@var{msk}
4761 where @var{msk} is computed by element-wise evaluation of the vector
4762 comparison with a truth value of all-ones and a false value of all-zeros.
4764 @cindex @code{vcondu@var{m}@var{n}} instruction pattern
4765 @item @samp{vcondu@var{m}@var{n}}
4766 Similar to @code{vcond@var{m}@var{n}} but performs unsigned vector
4767 comparison.
4769 @cindex @code{vcondeq@var{m}@var{n}} instruction pattern
4770 @item @samp{vcondeq@var{m}@var{n}}
4771 Similar to @code{vcond@var{m}@var{n}} but performs equality or
4772 non-equality vector comparison only.  If @code{vcond@var{m}@var{n}}
4773 or @code{vcondu@var{m}@var{n}} instruction pattern is supported,
4774 it will be preferred over @code{vcondeq@var{m}@var{n}}, so there is
4775 no need to define this instruction pattern if the others are supported.
4777 @cindex @code{vcond_mask_@var{m}@var{n}} instruction pattern
4778 @item @samp{vcond_mask_@var{m}@var{n}}
4779 Similar to @code{vcond@var{m}@var{n}} but operand 3 holds a pre-computed
4780 result of vector comparison.
4782 @cindex @code{maskload@var{m}@var{n}} instruction pattern
4783 @item @samp{maskload@var{m}@var{n}}
4784 Perform a masked load of vector from memory operand 1 of mode @var{m}
4785 into register operand 0.  Mask is provided in register operand 2 of
4786 mode @var{n}.
4788 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
4790 @cindex @code{maskstore@var{m}@var{n}} instruction pattern
4791 @item @samp{maskstore@var{m}@var{n}}
4792 Perform a masked store of vector from register operand 1 of mode @var{m}
4793 into memory operand 0.  Mask is provided in register operand 2 of
4794 mode @var{n}.
4796 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
4798 @cindex @code{vec_perm@var{m}} instruction pattern
4799 @item @samp{vec_perm@var{m}}
4800 Output a (variable) vector permutation.  Operand 0 is the destination
4801 to receive elements from operand 1 and operand 2, which are of mode
4802 @var{m}.  Operand 3 is the @dfn{selector}.  It is an integral mode
4803 vector of the same width and number of elements as mode @var{m}.
4805 The input elements are numbered from 0 in operand 1 through
4806 @math{2*@var{N}-1} in operand 2.  The elements of the selector must
4807 be computed modulo @math{2*@var{N}}.  Note that if
4808 @code{rtx_equal_p(operand1, operand2)}, this can be implemented
4809 with just operand 1 and selector elements modulo @var{N}.
4811 In order to make things easy for a number of targets, if there is no
4812 @samp{vec_perm} pattern for mode @var{m}, but there is for mode @var{q}
4813 where @var{q} is a vector of @code{QImode} of the same width as @var{m},
4814 the middle-end will lower the mode @var{m} @code{VEC_PERM_EXPR} to
4815 mode @var{q}.
4817 @cindex @code{vec_perm_const@var{m}} instruction pattern
4818 @item @samp{vec_perm_const@var{m}}
4819 Like @samp{vec_perm} except that the permutation is a compile-time
4820 constant.  That is, operand 3, the @dfn{selector}, is a @code{CONST_VECTOR}.
4822 Some targets cannot perform a permutation with a variable selector,
4823 but can efficiently perform a constant permutation.  Further, the
4824 target hook @code{vec_perm_ok} is queried to determine if the 
4825 specific constant permutation is available efficiently; the named
4826 pattern is never expanded without @code{vec_perm_ok} returning true.
4828 There is no need for a target to supply both @samp{vec_perm@var{m}}
4829 and @samp{vec_perm_const@var{m}} if the former can trivially implement
4830 the operation with, say, the vector constant loaded into a register.
4832 @cindex @code{push@var{m}1} instruction pattern
4833 @item @samp{push@var{m}1}
4834 Output a push instruction.  Operand 0 is value to push.  Used only when
4835 @code{PUSH_ROUNDING} is defined.  For historical reason, this pattern may be
4836 missing and in such case an @code{mov} expander is used instead, with a
4837 @code{MEM} expression forming the push operation.  The @code{mov} expander
4838 method is deprecated.
4840 @cindex @code{add@var{m}3} instruction pattern
4841 @item @samp{add@var{m}3}
4842 Add operand 2 and operand 1, storing the result in operand 0.  All operands
4843 must have mode @var{m}.  This can be used even on two-address machines, by
4844 means of constraints requiring operands 1 and 0 to be the same location.
4846 @cindex @code{ssadd@var{m}3} instruction pattern
4847 @cindex @code{usadd@var{m}3} instruction pattern
4848 @cindex @code{sub@var{m}3} instruction pattern
4849 @cindex @code{sssub@var{m}3} instruction pattern
4850 @cindex @code{ussub@var{m}3} instruction pattern
4851 @cindex @code{mul@var{m}3} instruction pattern
4852 @cindex @code{ssmul@var{m}3} instruction pattern
4853 @cindex @code{usmul@var{m}3} instruction pattern
4854 @cindex @code{div@var{m}3} instruction pattern
4855 @cindex @code{ssdiv@var{m}3} instruction pattern
4856 @cindex @code{udiv@var{m}3} instruction pattern
4857 @cindex @code{usdiv@var{m}3} instruction pattern
4858 @cindex @code{mod@var{m}3} instruction pattern
4859 @cindex @code{umod@var{m}3} instruction pattern
4860 @cindex @code{umin@var{m}3} instruction pattern
4861 @cindex @code{umax@var{m}3} instruction pattern
4862 @cindex @code{and@var{m}3} instruction pattern
4863 @cindex @code{ior@var{m}3} instruction pattern
4864 @cindex @code{xor@var{m}3} instruction pattern
4865 @item @samp{ssadd@var{m}3}, @samp{usadd@var{m}3}
4866 @itemx @samp{sub@var{m}3}, @samp{sssub@var{m}3}, @samp{ussub@var{m}3}
4867 @itemx @samp{mul@var{m}3}, @samp{ssmul@var{m}3}, @samp{usmul@var{m}3}
4868 @itemx @samp{div@var{m}3}, @samp{ssdiv@var{m}3}
4869 @itemx @samp{udiv@var{m}3}, @samp{usdiv@var{m}3}
4870 @itemx @samp{mod@var{m}3}, @samp{umod@var{m}3}
4871 @itemx @samp{umin@var{m}3}, @samp{umax@var{m}3}
4872 @itemx @samp{and@var{m}3}, @samp{ior@var{m}3}, @samp{xor@var{m}3}
4873 Similar, for other arithmetic operations.
4875 @cindex @code{addv@var{m}4} instruction pattern
4876 @item @samp{addv@var{m}4}
4877 Like @code{add@var{m}3} but takes a @code{code_label} as operand 3 and
4878 emits code to jump to it if signed overflow occurs during the addition.
4879 This pattern is used to implement the built-in functions performing
4880 signed integer addition with overflow checking.
4882 @cindex @code{subv@var{m}4} instruction pattern
4883 @cindex @code{mulv@var{m}4} instruction pattern
4884 @item @samp{subv@var{m}4}, @samp{mulv@var{m}4}
4885 Similar, for other signed arithmetic operations.
4887 @cindex @code{uaddv@var{m}4} instruction pattern
4888 @item @samp{uaddv@var{m}4}
4889 Like @code{addv@var{m}4} but for unsigned addition.  That is to
4890 say, the operation is the same as signed addition but the jump
4891 is taken only on unsigned overflow.
4893 @cindex @code{usubv@var{m}4} instruction pattern
4894 @cindex @code{umulv@var{m}4} instruction pattern
4895 @item @samp{usubv@var{m}4}, @samp{umulv@var{m}4}
4896 Similar, for other unsigned arithmetic operations.
4898 @cindex @code{addptr@var{m}3} instruction pattern
4899 @item @samp{addptr@var{m}3}
4900 Like @code{add@var{m}3} but is guaranteed to only be used for address
4901 calculations.  The expanded code is not allowed to clobber the
4902 condition code.  It only needs to be defined if @code{add@var{m}3}
4903 sets the condition code.  If adds used for address calculations and
4904 normal adds are not compatible it is required to expand a distinct
4905 pattern (e.g. using an unspec).  The pattern is used by LRA to emit
4906 address calculations.  @code{add@var{m}3} is used if
4907 @code{addptr@var{m}3} is not defined.
4909 @cindex @code{fma@var{m}4} instruction pattern
4910 @item @samp{fma@var{m}4}
4911 Multiply operand 2 and operand 1, then add operand 3, storing the
4912 result in operand 0 without doing an intermediate rounding step.  All
4913 operands must have mode @var{m}.  This pattern is used to implement
4914 the @code{fma}, @code{fmaf}, and @code{fmal} builtin functions from
4915 the ISO C99 standard.
4917 @cindex @code{fms@var{m}4} instruction pattern
4918 @item @samp{fms@var{m}4}
4919 Like @code{fma@var{m}4}, except operand 3 subtracted from the
4920 product instead of added to the product.  This is represented
4921 in the rtl as
4923 @smallexample
4924 (fma:@var{m} @var{op1} @var{op2} (neg:@var{m} @var{op3}))
4925 @end smallexample
4927 @cindex @code{fnma@var{m}4} instruction pattern
4928 @item @samp{fnma@var{m}4}
4929 Like @code{fma@var{m}4} except that the intermediate product
4930 is negated before being added to operand 3.  This is represented
4931 in the rtl as
4933 @smallexample
4934 (fma:@var{m} (neg:@var{m} @var{op1}) @var{op2} @var{op3})
4935 @end smallexample
4937 @cindex @code{fnms@var{m}4} instruction pattern
4938 @item @samp{fnms@var{m}4}
4939 Like @code{fms@var{m}4} except that the intermediate product
4940 is negated before subtracting operand 3.  This is represented
4941 in the rtl as
4943 @smallexample
4944 (fma:@var{m} (neg:@var{m} @var{op1}) @var{op2} (neg:@var{m} @var{op3}))
4945 @end smallexample
4947 @cindex @code{min@var{m}3} instruction pattern
4948 @cindex @code{max@var{m}3} instruction pattern
4949 @item @samp{smin@var{m}3}, @samp{smax@var{m}3}
4950 Signed minimum and maximum operations.  When used with floating point,
4951 if both operands are zeros, or if either operand is @code{NaN}, then
4952 it is unspecified which of the two operands is returned as the result.
4954 @cindex @code{fmin@var{m}3} instruction pattern
4955 @cindex @code{fmax@var{m}3} instruction pattern
4956 @item @samp{fmin@var{m}3}, @samp{fmax@var{m}3}
4957 IEEE-conformant minimum and maximum operations.  If one operand is a quiet
4958 @code{NaN}, then the other operand is returned.  If both operands are quiet
4959 @code{NaN}, then a quiet @code{NaN} is returned.  In the case when gcc supports
4960 signaling @code{NaN} (-fsignaling-nans) an invalid floating point exception is
4961 raised and a quiet @code{NaN} is returned.
4963 All operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
4964 floating-point mode.  These patterns are not allowed to @code{FAIL}.
4966 @cindex @code{reduc_smin_scal_@var{m}} instruction pattern
4967 @cindex @code{reduc_smax_scal_@var{m}} instruction pattern
4968 @item @samp{reduc_smin_scal_@var{m}}, @samp{reduc_smax_scal_@var{m}}
4969 Find the signed minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
4970 operand 1, and operand 0 is the scalar result, with mode equal to the mode of
4971 the elements of the input vector.
4973 @cindex @code{reduc_umin_scal_@var{m}} instruction pattern
4974 @cindex @code{reduc_umax_scal_@var{m}} instruction pattern
4975 @item @samp{reduc_umin_scal_@var{m}}, @samp{reduc_umax_scal_@var{m}}
4976 Find the unsigned minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
4977 operand 1, and operand 0 is the scalar result, with mode equal to the mode of
4978 the elements of the input vector.
4980 @cindex @code{reduc_plus_scal_@var{m}} instruction pattern
4981 @item @samp{reduc_plus_scal_@var{m}}
4982 Compute the sum of the elements of a vector. The vector is operand 1, and
4983 operand 0 is the scalar result, with mode equal to the mode of the elements of
4984 the input vector.
4986 @cindex @code{sdot_prod@var{m}} instruction pattern
4987 @item @samp{sdot_prod@var{m}}
4988 @cindex @code{udot_prod@var{m}} instruction pattern
4989 @itemx @samp{udot_prod@var{m}}
4990 Compute the sum of the products of two signed/unsigned elements.
4991 Operand 1 and operand 2 are of the same mode. Their product, which is of a
4992 wider mode, is computed and added to operand 3. Operand 3 is of a mode equal or
4993 wider than the mode of the product. The result is placed in operand 0, which
4994 is of the same mode as operand 3.
4996 @cindex @code{ssad@var{m}} instruction pattern
4997 @item @samp{ssad@var{m}}
4998 @cindex @code{usad@var{m}} instruction pattern
4999 @item @samp{usad@var{m}}
5000 Compute the sum of absolute differences of two signed/unsigned elements.
5001 Operand 1 and operand 2 are of the same mode. Their absolute difference, which
5002 is of a wider mode, is computed and added to operand 3. Operand 3 is of a mode
5003 equal or wider than the mode of the absolute difference. The result is placed
5004 in operand 0, which is of the same mode as operand 3.
5006 @cindex @code{widen_ssum@var{m3}} instruction pattern
5007 @item @samp{widen_ssum@var{m3}}
5008 @cindex @code{widen_usum@var{m3}} instruction pattern
5009 @itemx @samp{widen_usum@var{m3}}
5010 Operands 0 and 2 are of the same mode, which is wider than the mode of
5011 operand 1. Add operand 1 to operand 2 and place the widened result in
5012 operand 0. (This is used express accumulation of elements into an accumulator
5013 of a wider mode.)
5015 @cindex @code{vec_shr_@var{m}} instruction pattern
5016 @item @samp{vec_shr_@var{m}}
5017 Whole vector right shift in bits, i.e. towards element 0.
5018 Operand 1 is a vector to be shifted.
5019 Operand 2 is an integer shift amount in bits.
5020 Operand 0 is where the resulting shifted vector is stored.
5021 The output and input vectors should have the same modes.
5023 @cindex @code{vec_pack_trunc_@var{m}} instruction pattern
5024 @item @samp{vec_pack_trunc_@var{m}}
5025 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors. Operands 1 and 2
5026 are vectors of the same mode having N integral or floating point elements
5027 of size S@.  Operand 0 is the resulting vector in which 2*N elements of
5028 size N/2 are concatenated after narrowing them down using truncation.
5030 @cindex @code{vec_pack_ssat_@var{m}} instruction pattern
5031 @cindex @code{vec_pack_usat_@var{m}} instruction pattern
5032 @item @samp{vec_pack_ssat_@var{m}}, @samp{vec_pack_usat_@var{m}}
5033 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors.  Operands 1 and 2
5034 are vectors of the same mode having N integral elements of size S.
5035 Operand 0 is the resulting vector in which the elements of the two input
5036 vectors are concatenated after narrowing them down using signed/unsigned
5037 saturating arithmetic.
5039 @cindex @code{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}} instruction pattern
5040 @cindex @code{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}} instruction pattern
5041 @item @samp{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}}, @samp{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}}
5042 Narrow, convert to signed/unsigned integral type and merge the elements
5043 of two vectors.  Operands 1 and 2 are vectors of the same mode having N
5044 floating point elements of size S@.  Operand 0 is the resulting vector
5045 in which 2*N elements of size N/2 are concatenated.
5047 @cindex @code{vec_unpacks_hi_@var{m}} instruction pattern
5048 @cindex @code{vec_unpacks_lo_@var{m}} instruction pattern
5049 @item @samp{vec_unpacks_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_lo_@var{m}}
5050 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of signed
5051 integral or floating point elements.  The input vector (operand 1) has N
5052 elements of size S@.  Widen (promote) the high/low elements of the vector
5053 using signed or floating point extension and place the resulting N/2
5054 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
5056 @cindex @code{vec_unpacku_hi_@var{m}} instruction pattern
5057 @cindex @code{vec_unpacku_lo_@var{m}} instruction pattern
5058 @item @samp{vec_unpacku_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_lo_@var{m}}
5059 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of unsigned
5060 integral elements.  The input vector (operand 1) has N elements of size S.
5061 Widen (promote) the high/low elements of the vector using zero extension and
5062 place the resulting N/2 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
5064 @cindex @code{vec_unpacks_float_hi_@var{m}} instruction pattern
5065 @cindex @code{vec_unpacks_float_lo_@var{m}} instruction pattern
5066 @cindex @code{vec_unpacku_float_hi_@var{m}} instruction pattern
5067 @cindex @code{vec_unpacku_float_lo_@var{m}} instruction pattern
5068 @item @samp{vec_unpacks_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_float_lo_@var{m}}
5069 @itemx @samp{vec_unpacku_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_float_lo_@var{m}}
5070 Extract, convert to floating point type and widen the high/low part of a
5071 vector of signed/unsigned integral elements.  The input vector (operand 1)
5072 has N elements of size S@.  Convert the high/low elements of the vector using
5073 floating point conversion and place the resulting N/2 values of size 2*S in
5074 the output vector (operand 0).
5076 @cindex @code{vec_widen_umult_hi_@var{m}} instruction pattern
5077 @cindex @code{vec_widen_umult_lo_@var{m}} instruction pattern
5078 @cindex @code{vec_widen_smult_hi_@var{m}} instruction pattern
5079 @cindex @code{vec_widen_smult_lo_@var{m}} instruction pattern
5080 @cindex @code{vec_widen_umult_even_@var{m}} instruction pattern
5081 @cindex @code{vec_widen_umult_odd_@var{m}} instruction pattern
5082 @cindex @code{vec_widen_smult_even_@var{m}} instruction pattern
5083 @cindex @code{vec_widen_smult_odd_@var{m}} instruction pattern
5084 @item @samp{vec_widen_umult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_lo_@var{m}}
5085 @itemx @samp{vec_widen_smult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_lo_@var{m}}
5086 @itemx @samp{vec_widen_umult_even_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_odd_@var{m}}
5087 @itemx @samp{vec_widen_smult_even_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_odd_@var{m}}
5088 Signed/Unsigned widening multiplication.  The two inputs (operands 1 and 2)
5089 are vectors with N signed/unsigned elements of size S@.  Multiply the high/low
5090 or even/odd elements of the two vectors, and put the N/2 products of size 2*S
5091 in the output vector (operand 0). A target shouldn't implement even/odd pattern
5092 pair if it is less efficient than lo/hi one.
5094 @cindex @code{vec_widen_ushiftl_hi_@var{m}} instruction pattern
5095 @cindex @code{vec_widen_ushiftl_lo_@var{m}} instruction pattern
5096 @cindex @code{vec_widen_sshiftl_hi_@var{m}} instruction pattern
5097 @cindex @code{vec_widen_sshiftl_lo_@var{m}} instruction pattern
5098 @item @samp{vec_widen_ushiftl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_ushiftl_lo_@var{m}}
5099 @itemx @samp{vec_widen_sshiftl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_sshiftl_lo_@var{m}}
5100 Signed/Unsigned widening shift left.  The first input (operand 1) is a vector
5101 with N signed/unsigned elements of size S@.  Operand 2 is a constant.  Shift
5102 the high/low elements of operand 1, and put the N/2 results of size 2*S in the
5103 output vector (operand 0).
5105 @cindex @code{mulhisi3} instruction pattern
5106 @item @samp{mulhisi3}
5107 Multiply operands 1 and 2, which have mode @code{HImode}, and store
5108 a @code{SImode} product in operand 0.
5110 @cindex @code{mulqihi3} instruction pattern
5111 @cindex @code{mulsidi3} instruction pattern
5112 @item @samp{mulqihi3}, @samp{mulsidi3}
5113 Similar widening-multiplication instructions of other widths.
5115 @cindex @code{umulqihi3} instruction pattern
5116 @cindex @code{umulhisi3} instruction pattern
5117 @cindex @code{umulsidi3} instruction pattern
5118 @item @samp{umulqihi3}, @samp{umulhisi3}, @samp{umulsidi3}
5119 Similar widening-multiplication instructions that do unsigned
5120 multiplication.
5122 @cindex @code{usmulqihi3} instruction pattern
5123 @cindex @code{usmulhisi3} instruction pattern
5124 @cindex @code{usmulsidi3} instruction pattern
5125 @item @samp{usmulqihi3}, @samp{usmulhisi3}, @samp{usmulsidi3}
5126 Similar widening-multiplication instructions that interpret the first
5127 operand as unsigned and the second operand as signed, then do a signed
5128 multiplication.
5130 @cindex @code{smul@var{m}3_highpart} instruction pattern
5131 @item @samp{smul@var{m}3_highpart}
5132 Perform a signed multiplication of operands 1 and 2, which have mode
5133 @var{m}, and store the most significant half of the product in operand 0.
5134 The least significant half of the product is discarded.
5136 @cindex @code{umul@var{m}3_highpart} instruction pattern
5137 @item @samp{umul@var{m}3_highpart}
5138 Similar, but the multiplication is unsigned.
5140 @cindex @code{madd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5141 @item @samp{madd@var{m}@var{n}4}
5142 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, add
5143 operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
5144 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
5145 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
5146 the size of @var{m}.
5148 In other words, @code{madd@var{m}@var{n}4} is like
5149 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also adds operand 3.
5151 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
5153 @cindex @code{umadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5154 @item @samp{umadd@var{m}@var{n}4}
5155 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
5156 operands instead of sign-extending them.
5158 @cindex @code{ssmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5159 @item @samp{ssmadd@var{m}@var{n}4}
5160 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5161 signed-saturating.
5163 @cindex @code{usmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5164 @item @samp{usmadd@var{m}@var{n}4}
5165 Like @code{umadd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5166 unsigned-saturating.
5168 @cindex @code{msub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5169 @item @samp{msub@var{m}@var{n}4}
5170 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, subtract the
5171 result from operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
5172 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
5173 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
5174 the size of @var{m}.
5176 In other words, @code{msub@var{m}@var{n}4} is like
5177 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also subtracts the result
5178 from operand 3.
5180 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
5182 @cindex @code{umsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5183 @item @samp{umsub@var{m}@var{n}4}
5184 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
5185 operands instead of sign-extending them.
5187 @cindex @code{ssmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5188 @item @samp{ssmsub@var{m}@var{n}4}
5189 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5190 signed-saturating.
5192 @cindex @code{usmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5193 @item @samp{usmsub@var{m}@var{n}4}
5194 Like @code{umsub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5195 unsigned-saturating.
5197 @cindex @code{divmod@var{m}4} instruction pattern
5198 @item @samp{divmod@var{m}4}
5199 Signed division that produces both a quotient and a remainder.
5200 Operand 1 is divided by operand 2 to produce a quotient stored
5201 in operand 0 and a remainder stored in operand 3.
5203 For machines with an instruction that produces both a quotient and a
5204 remainder, provide a pattern for @samp{divmod@var{m}4} but do not
5205 provide patterns for @samp{div@var{m}3} and @samp{mod@var{m}3}.  This
5206 allows optimization in the relatively common case when both the quotient
5207 and remainder are computed.
5209 If an instruction that just produces a quotient or just a remainder
5210 exists and is more efficient than the instruction that produces both,
5211 write the output routine of @samp{divmod@var{m}4} to call
5212 @code{find_reg_note} and look for a @code{REG_UNUSED} note on the
5213 quotient or remainder and generate the appropriate instruction.
5215 @cindex @code{udivmod@var{m}4} instruction pattern
5216 @item @samp{udivmod@var{m}4}
5217 Similar, but does unsigned division.
5219 @anchor{shift patterns}
5220 @cindex @code{ashl@var{m}3} instruction pattern
5221 @cindex @code{ssashl@var{m}3} instruction pattern
5222 @cindex @code{usashl@var{m}3} instruction pattern
5223 @item @samp{ashl@var{m}3}, @samp{ssashl@var{m}3}, @samp{usashl@var{m}3}
5224 Arithmetic-shift operand 1 left by a number of bits specified by operand
5225 2, and store the result in operand 0.  Here @var{m} is the mode of
5226 operand 0 and operand 1; operand 2's mode is specified by the
5227 instruction pattern, and the compiler will convert the operand to that
5228 mode before generating the instruction.  The shift or rotate expander
5229 or instruction pattern should explicitly specify the mode of the operand 2,
5230 it should never be @code{VOIDmode}.  The meaning of out-of-range shift
5231 counts can optionally be specified by @code{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.
5232 @xref{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.  Operand 2 is always a scalar type.
5234 @cindex @code{ashr@var{m}3} instruction pattern
5235 @cindex @code{lshr@var{m}3} instruction pattern
5236 @cindex @code{rotl@var{m}3} instruction pattern
5237 @cindex @code{rotr@var{m}3} instruction pattern
5238 @item @samp{ashr@var{m}3}, @samp{lshr@var{m}3}, @samp{rotl@var{m}3}, @samp{rotr@var{m}3}
5239 Other shift and rotate instructions, analogous to the
5240 @code{ashl@var{m}3} instructions.  Operand 2 is always a scalar type.
5242 @cindex @code{vashl@var{m}3} instruction pattern
5243 @cindex @code{vashr@var{m}3} instruction pattern
5244 @cindex @code{vlshr@var{m}3} instruction pattern
5245 @cindex @code{vrotl@var{m}3} instruction pattern
5246 @cindex @code{vrotr@var{m}3} instruction pattern
5247 @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}
5248 Vector shift and rotate instructions that take vectors as operand 2
5249 instead of a scalar type.
5251 @cindex @code{bswap@var{m}2} instruction pattern
5252 @item @samp{bswap@var{m}2}
5253 Reverse the order of bytes of operand 1 and store the result in operand 0.
5255 @cindex @code{neg@var{m}2} instruction pattern
5256 @cindex @code{ssneg@var{m}2} instruction pattern
5257 @cindex @code{usneg@var{m}2} instruction pattern
5258 @item @samp{neg@var{m}2}, @samp{ssneg@var{m}2}, @samp{usneg@var{m}2}
5259 Negate operand 1 and store the result in operand 0.
5261 @cindex @code{negv@var{m}3} instruction pattern
5262 @item @samp{negv@var{m}3}
5263 Like @code{neg@var{m}2} but takes a @code{code_label} as operand 2 and
5264 emits code to jump to it if signed overflow occurs during the negation.
5266 @cindex @code{abs@var{m}2} instruction pattern
5267 @item @samp{abs@var{m}2}
5268 Store the absolute value of operand 1 into operand 0.
5270 @cindex @code{sqrt@var{m}2} instruction pattern
5271 @item @samp{sqrt@var{m}2}
5272 Store the square root of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5273 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5275 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5277 @cindex @code{rsqrt@var{m}2} instruction pattern
5278 @item @samp{rsqrt@var{m}2}
5279 Store the reciprocal of the square root of operand 1 into operand 0.
5280 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5281 floating-point mode.
5283 On most architectures this pattern is only approximate, so either
5284 its C condition or the @code{TARGET_OPTAB_SUPPORTED_P} hook should
5285 check for the appropriate math flags.  (Using the C condition is
5286 more direct, but using @code{TARGET_OPTAB_SUPPORTED_P} can be useful
5287 if a target-specific built-in also uses the @samp{rsqrt@var{m}2}
5288 pattern.)
5290 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5292 @cindex @code{fmod@var{m}3} instruction pattern
5293 @item @samp{fmod@var{m}3}
5294 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
5295 operand 0, rounded towards zero to an integer.  All operands have
5296 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5298 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5300 @cindex @code{remainder@var{m}3} instruction pattern
5301 @item @samp{remainder@var{m}3}
5302 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
5303 operand 0, rounded to the nearest integer.  All operands have
5304 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5306 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5308 @cindex @code{scalb@var{m}3} instruction pattern
5309 @item @samp{scalb@var{m}3}
5310 Raise @code{FLT_RADIX} to the power of operand 2, multiply it by
5311 operand 1, and store the result in operand 0.  All operands have
5312 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5314 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5316 @cindex @code{ldexp@var{m}3} instruction pattern
5317 @item @samp{ldexp@var{m}3}
5318 Raise 2 to the power of operand 2, multiply it by operand 1, and store
5319 the result in operand 0.  Operands 0 and 1 have mode @var{m}, which is
5320 a scalar or vector floating-point mode.  Operand 2's mode has
5321 the same number of elements as @var{m} and each element is wide
5322 enough to store an @code{int}.  The integers are signed.
5324 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5326 @cindex @code{cos@var{m}2} instruction pattern
5327 @item @samp{cos@var{m}2}
5328 Store the cosine of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5329 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5331 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5333 @cindex @code{sin@var{m}2} instruction pattern
5334 @item @samp{sin@var{m}2}
5335 Store the sine of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5336 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5338 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5340 @cindex @code{sincos@var{m}3} instruction pattern
5341 @item @samp{sincos@var{m}3}
5342 Store the cosine of operand 2 into operand 0 and the sine of
5343 operand 2 into operand 1.  All operands have mode @var{m},
5344 which is a scalar or vector floating-point mode.
5346 Targets that can calculate the sine and cosine simultaneously can
5347 implement this pattern as opposed to implementing individual
5348 @code{sin@var{m}2} and @code{cos@var{m}2} patterns.  The @code{sin}
5349 and @code{cos} built-in functions will then be expanded to the
5350 @code{sincos@var{m}3} pattern, with one of the output values
5351 left unused.
5353 @cindex @code{tan@var{m}2} instruction pattern
5354 @item @samp{tan@var{m}2}
5355 Store the tangent of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5356 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5358 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5360 @cindex @code{asin@var{m}2} instruction pattern
5361 @item @samp{asin@var{m}2}
5362 Store the arc sine of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5363 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5365 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5367 @cindex @code{acos@var{m}2} instruction pattern
5368 @item @samp{acos@var{m}2}
5369 Store the arc cosine of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5370 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5372 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5374 @cindex @code{atan@var{m}2} instruction pattern
5375 @item @samp{atan@var{m}2}
5376 Store the arc tangent of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5377 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5379 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5381 @cindex @code{exp@var{m}2} instruction pattern
5382 @item @samp{exp@var{m}2}
5383 Raise e (the base of natural logarithms) to the power of operand 1
5384 and store the result in operand 0.  Both operands have mode @var{m},
5385 which is a scalar or vector floating-point mode.
5387 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5389 @cindex @code{expm1@var{m}2} instruction pattern
5390 @item @samp{expm1@var{m}2}
5391 Raise e (the base of natural logarithms) to the power of operand 1,
5392 subtract 1, and store the result in operand 0.  Both operands have
5393 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5395 For inputs close to zero, the pattern is expected to be more
5396 accurate than a separate @code{exp@var{m}2} and @code{sub@var{m}3}
5397 would be.
5399 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5401 @cindex @code{exp10@var{m}2} instruction pattern
5402 @item @samp{exp10@var{m}2}
5403 Raise 10 to the power of operand 1 and store the result in operand 0.
5404 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5405 floating-point mode.
5407 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5409 @cindex @code{exp2@var{m}2} instruction pattern
5410 @item @samp{exp2@var{m}2}
5411 Raise 2 to the power of operand 1 and store the result in operand 0.
5412 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5413 floating-point mode.
5415 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5417 @cindex @code{log@var{m}2} instruction pattern
5418 @item @samp{log@var{m}2}
5419 Store the natural logarithm of operand 1 into operand 0.  Both operands
5420 have mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5422 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5424 @cindex @code{log1p@var{m}2} instruction pattern
5425 @item @samp{log1p@var{m}2}
5426 Add 1 to operand 1, compute the natural logarithm, and store
5427 the result in operand 0.  Both operands have mode @var{m}, which is
5428 a scalar or vector floating-point mode.
5430 For inputs close to zero, the pattern is expected to be more
5431 accurate than a separate @code{add@var{m}3} and @code{log@var{m}2}
5432 would be.
5434 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5436 @cindex @code{log10@var{m}2} instruction pattern
5437 @item @samp{log10@var{m}2}
5438 Store the base-10 logarithm of operand 1 into operand 0.  Both operands
5439 have mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5441 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5443 @cindex @code{log2@var{m}2} instruction pattern
5444 @item @samp{log2@var{m}2}
5445 Store the base-2 logarithm of operand 1 into operand 0.  Both operands
5446 have mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5448 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5450 @cindex @code{logb@var{m}2} instruction pattern
5451 @item @samp{logb@var{m}2}
5452 Store the base-@code{FLT_RADIX} logarithm of operand 1 into operand 0.
5453 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5454 floating-point mode.
5456 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5458 @cindex @code{significand@var{m}2} instruction pattern
5459 @item @samp{significand@var{m}2}
5460 Store the significand of floating-point operand 1 in operand 0.
5461 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5462 floating-point mode.
5464 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5466 @cindex @code{pow@var{m}3} instruction pattern
5467 @item @samp{pow@var{m}3}
5468 Store the value of operand 1 raised to the exponent operand 2
5469 into operand 0.  All operands have mode @var{m}, which is a scalar
5470 or vector floating-point mode.
5472 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5474 @cindex @code{atan2@var{m}3} instruction pattern
5475 @item @samp{atan2@var{m}3}
5476 Store the arc tangent (inverse tangent) of operand 1 divided by
5477 operand 2 into operand 0, using the signs of both arguments to
5478 determine the quadrant of the result.  All operands have mode
5479 @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5481 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5483 @cindex @code{floor@var{m}2} instruction pattern
5484 @item @samp{floor@var{m}2}
5485 Store the largest integral value not greater than operand 1 in operand 0.
5486 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5487 floating-point mode.  If @option{-ffp-int-builtin-inexact} is in
5488 effect, the ``inexact'' exception may be raised for noninteger
5489 operands; otherwise, it may not.
5491 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5493 @cindex @code{btrunc@var{m}2} instruction pattern
5494 @item @samp{btrunc@var{m}2}
5495 Round operand 1 to an integer, towards zero, and store the result in
5496 operand 0.  Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or
5497 vector floating-point mode.  If @option{-ffp-int-builtin-inexact} is
5498 in effect, the ``inexact'' exception may be raised for noninteger
5499 operands; otherwise, it may not.
5501 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5503 @cindex @code{round@var{m}2} instruction pattern
5504 @item @samp{round@var{m}2}
5505 Round operand 1 to the nearest integer, rounding away from zero in the
5506 event of a tie, and store the result in operand 0.  Both operands have
5507 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.  If
5508 @option{-ffp-int-builtin-inexact} is in effect, the ``inexact''
5509 exception may be raised for noninteger operands; otherwise, it may
5510 not.
5512 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5514 @cindex @code{ceil@var{m}2} instruction pattern
5515 @item @samp{ceil@var{m}2}
5516 Store the smallest integral value not less than operand 1 in operand 0.
5517 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5518 floating-point mode.  If @option{-ffp-int-builtin-inexact} is in
5519 effect, the ``inexact'' exception may be raised for noninteger
5520 operands; otherwise, it may not.
5522 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5524 @cindex @code{nearbyint@var{m}2} instruction pattern
5525 @item @samp{nearbyint@var{m}2}
5526 Round operand 1 to an integer, using the current rounding mode, and
5527 store the result in operand 0.  Do not raise an inexact condition when
5528 the result is different from the argument.  Both operands have mode
5529 @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5531 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5533 @cindex @code{rint@var{m}2} instruction pattern
5534 @item @samp{rint@var{m}2}
5535 Round operand 1 to an integer, using the current rounding mode, and
5536 store the result in operand 0.  Raise an inexact condition when
5537 the result is different from the argument.  Both operands have mode
5538 @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5540 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5542 @cindex @code{lrint@var{m}@var{n}2}
5543 @item @samp{lrint@var{m}@var{n}2}
5544 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5545 point mode @var{n} as a signed number according to the current
5546 rounding mode and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
5548 @cindex @code{lround@var{m}@var{n}2}
5549 @item @samp{lround@var{m}@var{n}2}
5550 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5551 point mode @var{n} as a signed number rounding to nearest and away
5552 from zero and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
5554 @cindex @code{lfloor@var{m}@var{n}2}
5555 @item @samp{lfloor@var{m}@var{n}2}
5556 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5557 point mode @var{n} as a signed number rounding down and store in
5558 operand 0 (which has mode @var{n}).
5560 @cindex @code{lceil@var{m}@var{n}2}
5561 @item @samp{lceil@var{m}@var{n}2}
5562 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5563 point mode @var{n} as a signed number rounding up and store in
5564 operand 0 (which has mode @var{n}).
5566 @cindex @code{copysign@var{m}3} instruction pattern
5567 @item @samp{copysign@var{m}3}
5568 Store a value with the magnitude of operand 1 and the sign of operand
5569 2 into operand 0.  All operands have mode @var{m}, which is a scalar or
5570 vector floating-point mode.
5572 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5574 @cindex @code{ffs@var{m}2} instruction pattern
5575 @item @samp{ffs@var{m}2}
5576 Store into operand 0 one plus the index of the least significant 1-bit
5577 of operand 1.  If operand 1 is zero, store zero.
5579 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
5580 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
5581 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
5582 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
5583 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
5584 operands must have mode @var{m}.
5586 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5588 @cindex @code{clrsb@var{m}2} instruction pattern
5589 @item @samp{clrsb@var{m}2}
5590 Count leading redundant sign bits.
5591 Store into operand 0 the number of redundant sign bits in operand 1, starting
5592 at the most significant bit position.
5593 A redundant sign bit is defined as any sign bit after the first. As such,
5594 this count will be one less than the count of leading sign bits.
5596 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
5597 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
5598 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
5599 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
5600 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
5601 operands must have mode @var{m}.
5603 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5605 @cindex @code{clz@var{m}2} instruction pattern
5606 @item @samp{clz@var{m}2}
5607 Store into operand 0 the number of leading 0-bits in operand 1, starting
5608 at the most significant bit position.  If operand 1 is 0, the
5609 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
5610 the result is undefined or has a useful value.
5612 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
5613 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
5614 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
5615 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
5616 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
5617 operands must have mode @var{m}.
5619 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5621 @cindex @code{ctz@var{m}2} instruction pattern
5622 @item @samp{ctz@var{m}2}
5623 Store into operand 0 the number of trailing 0-bits in operand 1, starting
5624 at the least significant bit position.  If operand 1 is 0, the
5625 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
5626 the result is undefined or has a useful value.
5628 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
5629 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
5630 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
5631 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
5632 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
5633 operands must have mode @var{m}.
5635 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5637 @cindex @code{popcount@var{m}2} instruction pattern
5638 @item @samp{popcount@var{m}2}
5639 Store into operand 0 the number of 1-bits in operand 1.
5641 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
5642 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
5643 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
5644 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
5645 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
5646 operands must have mode @var{m}.
5648 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5650 @cindex @code{parity@var{m}2} instruction pattern
5651 @item @samp{parity@var{m}2}
5652 Store into operand 0 the parity of operand 1, i.e.@: the number of 1-bits
5653 in operand 1 modulo 2.
5655 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
5656 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
5657 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
5658 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
5659 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
5660 operands must have mode @var{m}.
5662 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5664 @cindex @code{one_cmpl@var{m}2} instruction pattern
5665 @item @samp{one_cmpl@var{m}2}
5666 Store the bitwise-complement of operand 1 into operand 0.
5668 @cindex @code{movmem@var{m}} instruction pattern
5669 @item @samp{movmem@var{m}}
5670 Block move instruction.  The destination and source blocks of memory
5671 are the first two operands, and both are @code{mem:BLK}s with an
5672 address in mode @code{Pmode}.
5674 The number of bytes to move is the third operand, in mode @var{m}.
5675 Usually, you specify @code{Pmode} for @var{m}.  However, if you can
5676 generate better code knowing the range of valid lengths is smaller than
5677 those representable in a full Pmode pointer, you should provide
5678 a pattern with a
5679 mode corresponding to the range of values you can handle efficiently
5680 (e.g., @code{QImode} for values in the range 0--127; note we avoid numbers
5681 that appear negative) and also a pattern with @code{Pmode}.
5683 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
5684 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
5685 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
5686 it may provide the value 4 for this operand.
5688 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
5689 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
5690 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
5691 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
5692 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
5694 Descriptions of multiple @code{movmem@var{m}} patterns can only be
5695 beneficial if the patterns for smaller modes have fewer restrictions
5696 on their first, second and fourth operands.  Note that the mode @var{m}
5697 in @code{movmem@var{m}} does not impose any restriction on the mode of
5698 individually moved data units in the block.
5700 These patterns need not give special consideration to the possibility
5701 that the source and destination strings might overlap.
5703 @cindex @code{movstr} instruction pattern
5704 @item @samp{movstr}
5705 String copy instruction, with @code{stpcpy} semantics.  Operand 0 is
5706 an output operand in mode @code{Pmode}.  The addresses of the
5707 destination and source strings are operands 1 and 2, and both are
5708 @code{mem:BLK}s with addresses in mode @code{Pmode}.  The execution of
5709 the expansion of this pattern should store in operand 0 the address in
5710 which the @code{NUL} terminator was stored in the destination string.
5712 This patern has also several optional operands that are same as in
5713 @code{setmem}.
5715 @cindex @code{setmem@var{m}} instruction pattern
5716 @item @samp{setmem@var{m}}
5717 Block set instruction.  The destination string is the first operand,
5718 given as a @code{mem:BLK} whose address is in mode @code{Pmode}.  The
5719 number of bytes to set is the second operand, in mode @var{m}.  The value to
5720 initialize the memory with is the third operand. Targets that only support the
5721 clearing of memory should reject any value that is not the constant 0.  See
5722 @samp{movmem@var{m}} for a discussion of the choice of mode.
5724 The fourth operand is the known alignment of the destination, in the form
5725 of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the compiler knows that the
5726 destination is word-aligned, it may provide the value 4 for this
5727 operand.
5729 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
5730 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
5731 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
5732 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
5733 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
5734 Operand 7 is the minimal size of the block and operand 8 is the
5735 maximal size of the block (NULL if it can not be represented as CONST_INT).
5736 Operand 9 is the probable maximal size (i.e. we can not rely on it for correctness,
5737 but it can be used for choosing proper code sequence for a given size).
5739 The use for multiple @code{setmem@var{m}} is as for @code{movmem@var{m}}.
5741 @cindex @code{cmpstrn@var{m}} instruction pattern
5742 @item @samp{cmpstrn@var{m}}
5743 String compare instruction, with five operands.  Operand 0 is the output;
5744 it has mode @var{m}.  The remaining four operands are like the operands
5745 of @samp{movmem@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
5746 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
5747 string.  The instruction is not allowed to prefetch more than one byte
5748 at a time since either string may end in the first byte and reading past
5749 that may access an invalid page or segment and cause a fault.  The
5750 comparison terminates early if the fetched bytes are different or if
5751 they are equal to zero.  The effect of the instruction is to store a
5752 value in operand 0 whose sign indicates the result of the comparison.
5754 @cindex @code{cmpstr@var{m}} instruction pattern
5755 @item @samp{cmpstr@var{m}}
5756 String compare instruction, without known maximum length.  Operand 0 is the
5757 output; it has mode @var{m}.  The second and third operand are the blocks of
5758 memory to be compared; both are @code{mem:BLK} with an address in mode
5759 @code{Pmode}.
5761 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
5762 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
5763 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
5764 it may provide the value 4 for this operand.
5766 The two memory blocks specified are compared byte by byte in lexicographic
5767 order starting at the beginning of each string.  The instruction is not allowed
5768 to prefetch more than one byte at a time since either string may end in the
5769 first byte and reading past that may access an invalid page or segment and
5770 cause a fault.  The comparison will terminate when the fetched bytes
5771 are different or if they are equal to zero.  The effect of the
5772 instruction is to store a value in operand 0 whose sign indicates the
5773 result of the comparison.
5775 @cindex @code{cmpmem@var{m}} instruction pattern
5776 @item @samp{cmpmem@var{m}}
5777 Block compare instruction, with five operands like the operands
5778 of @samp{cmpstr@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
5779 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
5780 block.  Unlike @samp{cmpstr@var{m}} the instruction can prefetch
5781 any bytes in the two memory blocks.  Also unlike @samp{cmpstr@var{m}}
5782 the comparison will not stop if both bytes are zero.  The effect of
5783 the instruction is to store a value in operand 0 whose sign indicates
5784 the result of the comparison.
5786 @cindex @code{strlen@var{m}} instruction pattern
5787 @item @samp{strlen@var{m}}
5788 Compute the length of a string, with three operands.
5789 Operand 0 is the result (of mode @var{m}), operand 1 is
5790 a @code{mem} referring to the first character of the string,
5791 operand 2 is the character to search for (normally zero),
5792 and operand 3 is a constant describing the known alignment
5793 of the beginning of the string.
5795 @cindex @code{float@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5796 @item @samp{float@var{m}@var{n}2}
5797 Convert signed integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m}) to
5798 floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
5799 @var{n}).
5801 @cindex @code{floatuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5802 @item @samp{floatuns@var{m}@var{n}2}
5803 Convert unsigned integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m})
5804 to floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
5805 @var{n}).
5807 @cindex @code{fix@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5808 @item @samp{fix@var{m}@var{n}2}
5809 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5810 point mode @var{n} as a signed number and store in operand 0 (which
5811 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when
5812 the value of operand 1 is an integer.
5814 If the machine description defines this pattern, it also needs to
5815 define the @code{ftrunc} pattern.
5817 @cindex @code{fixuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5818 @item @samp{fixuns@var{m}@var{n}2}
5819 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5820 point mode @var{n} as an unsigned number and store in operand 0 (which
5821 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when the
5822 value of operand 1 is an integer.
5824 @cindex @code{ftrunc@var{m}2} instruction pattern
5825 @item @samp{ftrunc@var{m}2}
5826 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to an
5827 integer value, still represented in floating point mode @var{m}, and
5828 store it in operand 0 (valid for floating point mode @var{m}).
5830 @cindex @code{fix_trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5831 @item @samp{fix_trunc@var{m}@var{n}2}
5832 Like @samp{fix@var{m}@var{n}2} but works for any floating point value
5833 of mode @var{m} by converting the value to an integer.
5835 @cindex @code{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5836 @item @samp{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2}
5837 Like @samp{fixuns@var{m}@var{n}2} but works for any floating point
5838 value of mode @var{m} by converting the value to an integer.
5840 @cindex @code{trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5841 @item @samp{trunc@var{m}@var{n}2}
5842 Truncate operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
5843 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
5844 point or both floating point.
5846 @cindex @code{extend@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5847 @item @samp{extend@var{m}@var{n}2}
5848 Sign-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
5849 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
5850 point or both floating point.
5852 @cindex @code{zero_extend@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5853 @item @samp{zero_extend@var{m}@var{n}2}
5854 Zero-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
5855 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
5856 point.
5858 @cindex @code{fract@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5859 @item @samp{fract@var{m}@var{n}2}
5860 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
5861 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
5862 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
5863 fixed-point to signed integer, floating-point to fixed-point,
5864 or fixed-point to floating-point.
5865 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
5867 @cindex @code{satfract@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5868 @item @samp{satfract@var{m}@var{n}2}
5869 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
5870 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
5871 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
5872 or floating-point to fixed-point.
5873 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
5874 results to the maximum or the minimum.
5876 @cindex @code{fractuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5877 @item @samp{fractuns@var{m}@var{n}2}
5878 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
5879 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
5880 could be unsigned integer to fixed-point, or
5881 fixed-point to unsigned integer.
5882 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
5884 @cindex @code{satfractuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5885 @item @samp{satfractuns@var{m}@var{n}2}
5886 Convert unsigned integer operand 1 of mode @var{m} to fixed-point mode
5887 @var{n} and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
5888 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
5889 results to the maximum or the minimum.
5891 @cindex @code{extv@var{m}} instruction pattern
5892 @item @samp{extv@var{m}}
5893 Extract a bit-field from register operand 1, sign-extend it, and store
5894 it in operand 0.  Operand 2 specifies the width of the field in bits
5895 and operand 3 the starting bit, which counts from the most significant
5896 bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN} is true and from the least significant bit
5897 otherwise.
5899 Operands 0 and 1 both have mode @var{m}.  Operands 2 and 3 have a
5900 target-specific mode.
5902 @cindex @code{extvmisalign@var{m}} instruction pattern
5903 @item @samp{extvmisalign@var{m}}
5904 Extract a bit-field from memory operand 1, sign extend it, and store
5905 it in operand 0.  Operand 2 specifies the width in bits and operand 3
5906 the starting bit.  The starting bit is always somewhere in the first byte of
5907 operand 1; it counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
5908 is true and from the least significant bit otherwise.
5910 Operand 0 has mode @var{m} while operand 1 has @code{BLK} mode.
5911 Operands 2 and 3 have a target-specific mode.
5913 The instruction must not read beyond the last byte of the bit-field.
5915 @cindex @code{extzv@var{m}} instruction pattern
5916 @item @samp{extzv@var{m}}
5917 Like @samp{extv@var{m}} except that the bit-field value is zero-extended.
5919 @cindex @code{extzvmisalign@var{m}} instruction pattern
5920 @item @samp{extzvmisalign@var{m}}
5921 Like @samp{extvmisalign@var{m}} except that the bit-field value is
5922 zero-extended.
5924 @cindex @code{insv@var{m}} instruction pattern
5925 @item @samp{insv@var{m}}
5926 Insert operand 3 into a bit-field of register operand 0.  Operand 1
5927 specifies the width of the field in bits and operand 2 the starting bit,
5928 which counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
5929 is true and from the least significant bit otherwise.
5931 Operands 0 and 3 both have mode @var{m}.  Operands 1 and 2 have a
5932 target-specific mode.
5934 @cindex @code{insvmisalign@var{m}} instruction pattern
5935 @item @samp{insvmisalign@var{m}}
5936 Insert operand 3 into a bit-field of memory operand 0.  Operand 1
5937 specifies the width of the field in bits and operand 2 the starting bit.
5938 The starting bit is always somewhere in the first byte of operand 0;
5939 it counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
5940 is true and from the least significant bit otherwise.
5942 Operand 3 has mode @var{m} while operand 0 has @code{BLK} mode.
5943 Operands 1 and 2 have a target-specific mode.
5945 The instruction must not read or write beyond the last byte of the bit-field.
5947 @cindex @code{extv} instruction pattern
5948 @item @samp{extv}
5949 Extract a bit-field from operand 1 (a register or memory operand), where
5950 operand 2 specifies the width in bits and operand 3 the starting bit,
5951 and store it in operand 0.  Operand 0 must have mode @code{word_mode}.
5952 Operand 1 may have mode @code{byte_mode} or @code{word_mode}; often
5953 @code{word_mode} is allowed only for registers.  Operands 2 and 3 must
5954 be valid for @code{word_mode}.
5956 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
5957 for operands 2 and 3 and the constant is never zero for operand 2.
5959 The bit-field value is sign-extended to a full word integer
5960 before it is stored in operand 0.
5962 This pattern is deprecated; please use @samp{extv@var{m}} and
5963 @code{extvmisalign@var{m}} instead.
5965 @cindex @code{extzv} instruction pattern
5966 @item @samp{extzv}
5967 Like @samp{extv} except that the bit-field value is zero-extended.
5969 This pattern is deprecated; please use @samp{extzv@var{m}} and
5970 @code{extzvmisalign@var{m}} instead.
5972 @cindex @code{insv} instruction pattern
5973 @item @samp{insv}
5974 Store operand 3 (which must be valid for @code{word_mode}) into a
5975 bit-field in operand 0, where operand 1 specifies the width in bits and
5976 operand 2 the starting bit.  Operand 0 may have mode @code{byte_mode} or
5977 @code{word_mode}; often @code{word_mode} is allowed only for registers.
5978 Operands 1 and 2 must be valid for @code{word_mode}.
5980 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
5981 for operands 1 and 2 and the constant is never zero for operand 1.
5983 This pattern is deprecated; please use @samp{insv@var{m}} and
5984 @code{insvmisalign@var{m}} instead.
5986 @cindex @code{mov@var{mode}cc} instruction pattern
5987 @item @samp{mov@var{mode}cc}
5988 Conditionally move operand 2 or operand 3 into operand 0 according to the
5989 comparison in operand 1.  If the comparison is true, operand 2 is moved
5990 into operand 0, otherwise operand 3 is moved.
5992 The mode of the operands being compared need not be the same as the operands
5993 being moved.  Some machines, sparc64 for example, have instructions that
5994 conditionally move an integer value based on the floating point condition
5995 codes and vice versa.
5997 If the machine does not have conditional move instructions, do not
5998 define these patterns.
6000 @cindex @code{add@var{mode}cc} instruction pattern
6001 @item @samp{add@var{mode}cc}
6002 Similar to @samp{mov@var{mode}cc} but for conditional addition.  Conditionally
6003 move operand 2 or (operands 2 + operand 3) into operand 0 according to the
6004 comparison in operand 1.  If the comparison is false, operand 2 is moved into
6005 operand 0, otherwise (operand 2 + operand 3) is moved.
6007 @cindex @code{neg@var{mode}cc} instruction pattern
6008 @item @samp{neg@var{mode}cc}
6009 Similar to @samp{mov@var{mode}cc} but for conditional negation.  Conditionally
6010 move the negation of operand 2 or the unchanged operand 3 into operand 0
6011 according to the comparison in operand 1.  If the comparison is true, the negation
6012 of operand 2 is moved into operand 0, otherwise operand 3 is moved.
6014 @cindex @code{not@var{mode}cc} instruction pattern
6015 @item @samp{not@var{mode}cc}
6016 Similar to @samp{neg@var{mode}cc} but for conditional complement.
6017 Conditionally move the bitwise complement of operand 2 or the unchanged
6018 operand 3 into operand 0 according to the comparison in operand 1.
6019 If the comparison is true, the complement of operand 2 is moved into
6020 operand 0, otherwise operand 3 is moved.
6022 @cindex @code{cstore@var{mode}4} instruction pattern
6023 @item @samp{cstore@var{mode}4}
6024 Store zero or nonzero in operand 0 according to whether a comparison
6025 is true.  Operand 1 is a comparison operator.  Operand 2 and operand 3
6026 are the first and second operand of the comparison, respectively.
6027 You specify the mode that operand 0 must have when you write the
6028 @code{match_operand} expression.  The compiler automatically sees which
6029 mode you have used and supplies an operand of that mode.
6031 The value stored for a true condition must have 1 as its low bit, or
6032 else must be negative.  Otherwise the instruction is not suitable and
6033 you should omit it from the machine description.  You describe to the
6034 compiler exactly which value is stored by defining the macro
6035 @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}).  If a description cannot be
6036 found that can be used for all the possible comparison operators, you
6037 should pick one and use a @code{define_expand} to map all results
6038 onto the one you chose.
6040 These operations may @code{FAIL}, but should do so only in relatively
6041 uncommon cases; if they would @code{FAIL} for common cases involving
6042 integer comparisons, it is best to restrict the predicates to not
6043 allow these operands.  Likewise if a given comparison operator will
6044 always fail, independent of the operands (for floating-point modes, the
6045 @code{ordered_comparison_operator} predicate is often useful in this case).
6047 If this pattern is omitted, the compiler will generate a conditional
6048 branch---for example, it may copy a constant one to the target and branching
6049 around an assignment of zero to the target---or a libcall.  If the predicate
6050 for operand 1 only rejects some operators, it will also try reordering the
6051 operands and/or inverting the result value (e.g.@: by an exclusive OR).
6052 These possibilities could be cheaper or equivalent to the instructions
6053 used for the @samp{cstore@var{mode}4} pattern followed by those required
6054 to convert a positive result from @code{STORE_FLAG_VALUE} to 1; in this
6055 case, you can and should make operand 1's predicate reject some operators
6056 in the @samp{cstore@var{mode}4} pattern, or remove the pattern altogether
6057 from the machine description.
6059 @cindex @code{cbranch@var{mode}4} instruction pattern
6060 @item @samp{cbranch@var{mode}4}
6061 Conditional branch instruction combined with a compare instruction.
6062 Operand 0 is a comparison operator.  Operand 1 and operand 2 are the
6063 first and second operands of the comparison, respectively.  Operand 3
6064 is the @code{code_label} to jump to.
6066 @cindex @code{jump} instruction pattern
6067 @item @samp{jump}
6068 A jump inside a function; an unconditional branch.  Operand 0 is the
6069 @code{code_label} to jump to.  This pattern name is mandatory on all
6070 machines.
6072 @cindex @code{call} instruction pattern
6073 @item @samp{call}
6074 Subroutine call instruction returning no value.  Operand 0 is the
6075 function to call; operand 1 is the number of bytes of arguments pushed
6076 as a @code{const_int}; operand 2 is the number of registers used as
6077 operands.
6079 On most machines, operand 2 is not actually stored into the RTL
6080 pattern.  It is supplied for the sake of some RISC machines which need
6081 to put this information into the assembler code; they can put it in
6082 the RTL instead of operand 1.
6084 Operand 0 should be a @code{mem} RTX whose address is the address of the
6085 function.  Note, however, that this address can be a @code{symbol_ref}
6086 expression even if it would not be a legitimate memory address on the
6087 target machine.  If it is also not a valid argument for a call
6088 instruction, the pattern for this operation should be a
6089 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) that places the
6090 address into a register and uses that register in the call instruction.
6092 @cindex @code{call_value} instruction pattern
6093 @item @samp{call_value}
6094 Subroutine call instruction returning a value.  Operand 0 is the hard
6095 register in which the value is returned.  There are three more
6096 operands, the same as the three operands of the @samp{call}
6097 instruction (but with numbers increased by one).
6099 Subroutines that return @code{BLKmode} objects use the @samp{call}
6100 insn.
6102 @cindex @code{call_pop} instruction pattern
6103 @cindex @code{call_value_pop} instruction pattern
6104 @item @samp{call_pop}, @samp{call_value_pop}
6105 Similar to @samp{call} and @samp{call_value}, except used if defined and
6106 if @code{RETURN_POPS_ARGS} is nonzero.  They should emit a @code{parallel}
6107 that contains both the function call and a @code{set} to indicate the
6108 adjustment made to the frame pointer.
6110 For machines where @code{RETURN_POPS_ARGS} can be nonzero, the use of these
6111 patterns increases the number of functions for which the frame pointer
6112 can be eliminated, if desired.
6114 @cindex @code{untyped_call} instruction pattern
6115 @item @samp{untyped_call}
6116 Subroutine call instruction returning a value of any type.  Operand 0 is
6117 the function to call; operand 1 is a memory location where the result of
6118 calling the function is to be stored; operand 2 is a @code{parallel}
6119 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
6120 the saving of a function return value into the result block.
6122 This instruction pattern should be defined to support
6123 @code{__builtin_apply} on machines where special instructions are needed
6124 to call a subroutine with arbitrary arguments or to save the value
6125 returned.  This instruction pattern is required on machines that have
6126 multiple registers that can hold a return value
6127 (i.e.@: @code{FUNCTION_VALUE_REGNO_P} is true for more than one register).
6129 @cindex @code{return} instruction pattern
6130 @item @samp{return}
6131 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
6132 defined only if a single instruction can do all the work of returning
6133 from a function.
6135 Like the @samp{mov@var{m}} patterns, this pattern is also used after the
6136 RTL generation phase.  In this case it is to support machines where
6137 multiple instructions are usually needed to return from a function, but
6138 some class of functions only requires one instruction to implement a
6139 return.  Normally, the applicable functions are those which do not need
6140 to save any registers or allocate stack space.
6142 It is valid for this pattern to expand to an instruction using
6143 @code{simple_return} if no epilogue is required.
6145 @cindex @code{simple_return} instruction pattern
6146 @item @samp{simple_return}
6147 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
6148 defined only if a single instruction can do all the work of returning
6149 from a function on a path where no epilogue is required.  This pattern
6150 is very similar to the @code{return} instruction pattern, but it is emitted
6151 only by the shrink-wrapping optimization on paths where the function
6152 prologue has not been executed, and a function return should occur without
6153 any of the effects of the epilogue.  Additional uses may be introduced on
6154 paths where both the prologue and the epilogue have executed.
6156 @findex reload_completed
6157 @findex leaf_function_p
6158 For such machines, the condition specified in this pattern should only
6159 be true when @code{reload_completed} is nonzero and the function's
6160 epilogue would only be a single instruction.  For machines with register
6161 windows, the routine @code{leaf_function_p} may be used to determine if
6162 a register window push is required.
6164 Machines that have conditional return instructions should define patterns
6165 such as
6167 @smallexample
6168 (define_insn ""
6169   [(set (pc)
6170         (if_then_else (match_operator
6171                          0 "comparison_operator"
6172                          [(cc0) (const_int 0)])
6173                       (return)
6174                       (pc)))]
6175   "@var{condition}"
6176   "@dots{}")
6177 @end smallexample
6179 where @var{condition} would normally be the same condition specified on the
6180 named @samp{return} pattern.
6182 @cindex @code{untyped_return} instruction pattern
6183 @item @samp{untyped_return}
6184 Untyped subroutine return instruction.  This instruction pattern should
6185 be defined to support @code{__builtin_return} on machines where special
6186 instructions are needed to return a value of any type.
6188 Operand 0 is a memory location where the result of calling a function
6189 with @code{__builtin_apply} is stored; operand 1 is a @code{parallel}
6190 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
6191 the restoring of a function return value from the result block.
6193 @cindex @code{nop} instruction pattern
6194 @item @samp{nop}
6195 No-op instruction.  This instruction pattern name should always be defined
6196 to output a no-op in assembler code.  @code{(const_int 0)} will do as an
6197 RTL pattern.
6199 @cindex @code{indirect_jump} instruction pattern
6200 @item @samp{indirect_jump}
6201 An instruction to jump to an address which is operand zero.
6202 This pattern name is mandatory on all machines.
6204 @cindex @code{casesi} instruction pattern
6205 @item @samp{casesi}
6206 Instruction to jump through a dispatch table, including bounds checking.
6207 This instruction takes five operands:
6209 @enumerate
6210 @item
6211 The index to dispatch on, which has mode @code{SImode}.
6213 @item
6214 The lower bound for indices in the table, an integer constant.
6216 @item
6217 The total range of indices in the table---the largest index
6218 minus the smallest one (both inclusive).
6220 @item
6221 A label that precedes the table itself.
6223 @item
6224 A label to jump to if the index has a value outside the bounds.
6225 @end enumerate
6227 The table is an @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} inside of a
6228 @code{jump_table_data}.  The number of elements in the table is one plus the
6229 difference between the upper bound and the lower bound.
6231 @cindex @code{tablejump} instruction pattern
6232 @item @samp{tablejump}
6233 Instruction to jump to a variable address.  This is a low-level
6234 capability which can be used to implement a dispatch table when there
6235 is no @samp{casesi} pattern.
6237 This pattern requires two operands: the address or offset, and a label
6238 which should immediately precede the jump table.  If the macro
6239 @code{CASE_VECTOR_PC_RELATIVE} evaluates to a nonzero value then the first
6240 operand is an offset which counts from the address of the table; otherwise,
6241 it is an absolute address to jump to.  In either case, the first operand has
6242 mode @code{Pmode}.
6244 The @samp{tablejump} insn is always the last insn before the jump
6245 table it uses.  Its assembler code normally has no need to use the
6246 second operand, but you should incorporate it in the RTL pattern so
6247 that the jump optimizer will not delete the table as unreachable code.
6250 @cindex @code{decrement_and_branch_until_zero} instruction pattern
6251 @item @samp{decrement_and_branch_until_zero}
6252 Conditional branch instruction that decrements a register and
6253 jumps if the register is nonzero.  Operand 0 is the register to
6254 decrement and test; operand 1 is the label to jump to if the
6255 register is nonzero.  @xref{Looping Patterns}.
6257 This optional instruction pattern is only used by the combiner,
6258 typically for loops reversed by the loop optimizer when strength
6259 reduction is enabled.
6261 @cindex @code{doloop_end} instruction pattern
6262 @item @samp{doloop_end}
6263 Conditional branch instruction that decrements a register and
6264 jumps if the register is nonzero.  Operand 0 is the register to
6265 decrement and test; operand 1 is the label to jump to if the
6266 register is nonzero.
6267 @xref{Looping Patterns}.
6269 This optional instruction pattern should be defined for machines with
6270 low-overhead looping instructions as the loop optimizer will try to
6271 modify suitable loops to utilize it.  The target hook
6272 @code{TARGET_CAN_USE_DOLOOP_P} controls the conditions under which
6273 low-overhead loops can be used.
6275 @cindex @code{doloop_begin} instruction pattern
6276 @item @samp{doloop_begin}
6277 Companion instruction to @code{doloop_end} required for machines that
6278 need to perform some initialization, such as loading a special counter
6279 register.  Operand 1 is the associated @code{doloop_end} pattern and
6280 operand 0 is the register that it decrements.
6282 If initialization insns do not always need to be emitted, use a
6283 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) and make it fail.
6285 @cindex @code{canonicalize_funcptr_for_compare} instruction pattern
6286 @item @samp{canonicalize_funcptr_for_compare}
6287 Canonicalize the function pointer in operand 1 and store the result
6288 into operand 0.
6290 Operand 0 is always a @code{reg} and has mode @code{Pmode}; operand 1
6291 may be a @code{reg}, @code{mem}, @code{symbol_ref}, @code{const_int}, etc
6292 and also has mode @code{Pmode}.
6294 Canonicalization of a function pointer usually involves computing
6295 the address of the function which would be called if the function
6296 pointer were used in an indirect call.
6298 Only define this pattern if function pointers on the target machine
6299 can have different values but still call the same function when
6300 used in an indirect call.
6302 @cindex @code{save_stack_block} instruction pattern
6303 @cindex @code{save_stack_function} instruction pattern
6304 @cindex @code{save_stack_nonlocal} instruction pattern
6305 @cindex @code{restore_stack_block} instruction pattern
6306 @cindex @code{restore_stack_function} instruction pattern
6307 @cindex @code{restore_stack_nonlocal} instruction pattern
6308 @item @samp{save_stack_block}
6309 @itemx @samp{save_stack_function}
6310 @itemx @samp{save_stack_nonlocal}
6311 @itemx @samp{restore_stack_block}
6312 @itemx @samp{restore_stack_function}
6313 @itemx @samp{restore_stack_nonlocal}
6314 Most machines save and restore the stack pointer by copying it to or
6315 from an object of mode @code{Pmode}.  Do not define these patterns on
6316 such machines.
6318 Some machines require special handling for stack pointer saves and
6319 restores.  On those machines, define the patterns corresponding to the
6320 non-standard cases by using a @code{define_expand} (@pxref{Expander
6321 Definitions}) that produces the required insns.  The three types of
6322 saves and restores are:
6324 @enumerate
6325 @item
6326 @samp{save_stack_block} saves the stack pointer at the start of a block
6327 that allocates a variable-sized object, and @samp{restore_stack_block}
6328 restores the stack pointer when the block is exited.
6330 @item
6331 @samp{save_stack_function} and @samp{restore_stack_function} do a
6332 similar job for the outermost block of a function and are used when the
6333 function allocates variable-sized objects or calls @code{alloca}.  Only
6334 the epilogue uses the restored stack pointer, allowing a simpler save or
6335 restore sequence on some machines.
6337 @item
6338 @samp{save_stack_nonlocal} is used in functions that contain labels
6339 branched to by nested functions.  It saves the stack pointer in such a
6340 way that the inner function can use @samp{restore_stack_nonlocal} to
6341 restore the stack pointer.  The compiler generates code to restore the
6342 frame and argument pointer registers, but some machines require saving
6343 and restoring additional data such as register window information or
6344 stack backchains.  Place insns in these patterns to save and restore any
6345 such required data.
6346 @end enumerate
6348 When saving the stack pointer, operand 0 is the save area and operand 1
6349 is the stack pointer.  The mode used to allocate the save area defaults
6350 to @code{Pmode} but you can override that choice by defining the
6351 @code{STACK_SAVEAREA_MODE} macro (@pxref{Storage Layout}).  You must
6352 specify an integral mode, or @code{VOIDmode} if no save area is needed
6353 for a particular type of save (either because no save is needed or
6354 because a machine-specific save area can be used).  Operand 0 is the
6355 stack pointer and operand 1 is the save area for restore operations.  If
6356 @samp{save_stack_block} is defined, operand 0 must not be
6357 @code{VOIDmode} since these saves can be arbitrarily nested.
6359 A save area is a @code{mem} that is at a constant offset from
6360 @code{virtual_stack_vars_rtx} when the stack pointer is saved for use by
6361 nonlocal gotos and a @code{reg} in the other two cases.
6363 @cindex @code{allocate_stack} instruction pattern
6364 @item @samp{allocate_stack}
6365 Subtract (or add if @code{STACK_GROWS_DOWNWARD} is undefined) operand 1 from
6366 the stack pointer to create space for dynamically allocated data.
6368 Store the resultant pointer to this space into operand 0.  If you
6369 are allocating space from the main stack, do this by emitting a
6370 move insn to copy @code{virtual_stack_dynamic_rtx} to operand 0.
6371 If you are allocating the space elsewhere, generate code to copy the
6372 location of the space to operand 0.  In the latter case, you must
6373 ensure this space gets freed when the corresponding space on the main
6374 stack is free.
6376 Do not define this pattern if all that must be done is the subtraction.
6377 Some machines require other operations such as stack probes or
6378 maintaining the back chain.  Define this pattern to emit those
6379 operations in addition to updating the stack pointer.
6381 @cindex @code{check_stack} instruction pattern
6382 @item @samp{check_stack}
6383 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) cannot be done on your system by
6384 probing the stack, define this pattern to perform the needed check and signal
6385 an error if the stack has overflowed.  The single operand is the address in
6386 the stack farthest from the current stack pointer that you need to validate.
6387 Normally, on platforms where this pattern is needed, you would obtain the
6388 stack limit from a global or thread-specific variable or register.
6390 @cindex @code{probe_stack_address} instruction pattern
6391 @item @samp{probe_stack_address}
6392 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) can be done on your system by
6393 probing the stack but without the need to actually access it, define this
6394 pattern and signal an error if the stack has overflowed.  The single operand
6395 is the memory address in the stack that needs to be probed.
6397 @cindex @code{probe_stack} instruction pattern
6398 @item @samp{probe_stack}
6399 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) can be done on your system by
6400 probing the stack but doing it with a ``store zero'' instruction is not valid
6401 or optimal, define this pattern to do the probing differently and signal an
6402 error if the stack has overflowed.  The single operand is the memory reference
6403 in the stack that needs to be probed.
6405 @cindex @code{nonlocal_goto} instruction pattern
6406 @item @samp{nonlocal_goto}
6407 Emit code to generate a non-local goto, e.g., a jump from one function
6408 to a label in an outer function.  This pattern has four arguments,
6409 each representing a value to be used in the jump.  The first
6410 argument is to be loaded into the frame pointer, the second is
6411 the address to branch to (code to dispatch to the actual label),
6412 the third is the address of a location where the stack is saved,
6413 and the last is the address of the label, to be placed in the
6414 location for the incoming static chain.
6416 On most machines you need not define this pattern, since GCC will
6417 already generate the correct code, which is to load the frame pointer
6418 and static chain, restore the stack (using the
6419 @samp{restore_stack_nonlocal} pattern, if defined), and jump indirectly
6420 to the dispatcher.  You need only define this pattern if this code will
6421 not work on your machine.
6423 @cindex @code{nonlocal_goto_receiver} instruction pattern
6424 @item @samp{nonlocal_goto_receiver}
6425 This pattern, if defined, contains code needed at the target of a
6426 nonlocal goto after the code already generated by GCC@.  You will not
6427 normally need to define this pattern.  A typical reason why you might
6428 need this pattern is if some value, such as a pointer to a global table,
6429 must be restored when the frame pointer is restored.  Note that a nonlocal
6430 goto only occurs within a unit-of-translation, so a global table pointer
6431 that is shared by all functions of a given module need not be restored.
6432 There are no arguments.
6434 @cindex @code{exception_receiver} instruction pattern
6435 @item @samp{exception_receiver}
6436 This pattern, if defined, contains code needed at the site of an
6437 exception handler that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
6438 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
6439 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
6440 table, must be restored after control flow is branched to the handler of
6441 an exception.  There are no arguments.
6443 @cindex @code{builtin_setjmp_setup} instruction pattern
6444 @item @samp{builtin_setjmp_setup}
6445 This pattern, if defined, contains additional code needed to initialize
6446 the @code{jmp_buf}.  You will not normally need to define this pattern.
6447 A typical reason why you might need this pattern is if some value, such
6448 as a pointer to a global table, must be restored.  Though it is
6449 preferred that the pointer value be recalculated if possible (given the
6450 address of a label for instance).  The single argument is a pointer to
6451 the @code{jmp_buf}.  Note that the buffer is five words long and that
6452 the first three are normally used by the generic mechanism.
6454 @cindex @code{builtin_setjmp_receiver} instruction pattern
6455 @item @samp{builtin_setjmp_receiver}
6456 This pattern, if defined, contains code needed at the site of a
6457 built-in setjmp that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
6458 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
6459 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
6460 table, must be restored.  It takes one argument, which is the label
6461 to which builtin_longjmp transferred control; this pattern may be emitted
6462 at a small offset from that label.
6464 @cindex @code{builtin_longjmp} instruction pattern
6465 @item @samp{builtin_longjmp}
6466 This pattern, if defined, performs the entire action of the longjmp.
6467 You will not normally need to define this pattern unless you also define
6468 @code{builtin_setjmp_setup}.  The single argument is a pointer to the
6469 @code{jmp_buf}.
6471 @cindex @code{eh_return} instruction pattern
6472 @item @samp{eh_return}
6473 This pattern, if defined, affects the way @code{__builtin_eh_return},
6474 and thence the call frame exception handling library routines, are
6475 built.  It is intended to handle non-trivial actions needed along
6476 the abnormal return path.
6478 The address of the exception handler to which the function should return
6479 is passed as operand to this pattern.  It will normally need to copied by
6480 the pattern to some special register or memory location.
6481 If the pattern needs to determine the location of the target call
6482 frame in order to do so, it may use @code{EH_RETURN_STACKADJ_RTX},
6483 if defined; it will have already been assigned.
6485 If this pattern is not defined, the default action will be to simply
6486 copy the return address to @code{EH_RETURN_HANDLER_RTX}.  Either
6487 that macro or this pattern needs to be defined if call frame exception
6488 handling is to be used.
6490 @cindex @code{prologue} instruction pattern
6491 @anchor{prologue instruction pattern}
6492 @item @samp{prologue}
6493 This pattern, if defined, emits RTL for entry to a function.  The function
6494 entry is responsible for setting up the stack frame, initializing the frame
6495 pointer register, saving callee saved registers, etc.
6497 Using a prologue pattern is generally preferred over defining
6498 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_PROLOGUE} to emit assembly code for the prologue.
6500 The @code{prologue} pattern is particularly useful for targets which perform
6501 instruction scheduling.
6503 @cindex @code{window_save} instruction pattern
6504 @anchor{window_save instruction pattern}
6505 @item @samp{window_save}
6506 This pattern, if defined, emits RTL for a register window save.  It should
6507 be defined if the target machine has register windows but the window events
6508 are decoupled from calls to subroutines.  The canonical example is the SPARC
6509 architecture.
6511 @cindex @code{epilogue} instruction pattern
6512 @anchor{epilogue instruction pattern}
6513 @item @samp{epilogue}
6514 This pattern emits RTL for exit from a function.  The function
6515 exit is responsible for deallocating the stack frame, restoring callee saved
6516 registers and emitting the return instruction.
6518 Using an epilogue pattern is generally preferred over defining
6519 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_EPILOGUE} to emit assembly code for the epilogue.
6521 The @code{epilogue} pattern is particularly useful for targets which perform
6522 instruction scheduling or which have delay slots for their return instruction.
6524 @cindex @code{sibcall_epilogue} instruction pattern
6525 @item @samp{sibcall_epilogue}
6526 This pattern, if defined, emits RTL for exit from a function without the final
6527 branch back to the calling function.  This pattern will be emitted before any
6528 sibling call (aka tail call) sites.
6530 The @code{sibcall_epilogue} pattern must not clobber any arguments used for
6531 parameter passing or any stack slots for arguments passed to the current
6532 function.
6534 @cindex @code{trap} instruction pattern
6535 @item @samp{trap}
6536 This pattern, if defined, signals an error, typically by causing some
6537 kind of signal to be raised.  Among other places, it is used by the Java
6538 front end to signal `invalid array index' exceptions.
6540 @cindex @code{ctrap@var{MM}4} instruction pattern
6541 @item @samp{ctrap@var{MM}4}
6542 Conditional trap instruction.  Operand 0 is a piece of RTL which
6543 performs a comparison, and operands 1 and 2 are the arms of the
6544 comparison.  Operand 3 is the trap code, an integer.
6546 A typical @code{ctrap} pattern looks like
6548 @smallexample
6549 (define_insn "ctrapsi4"
6550   [(trap_if (match_operator 0 "trap_operator"
6551              [(match_operand 1 "register_operand")
6552               (match_operand 2 "immediate_operand")])
6553             (match_operand 3 "const_int_operand" "i"))]
6554   ""
6555   "@dots{}")
6556 @end smallexample
6558 @cindex @code{prefetch} instruction pattern
6559 @item @samp{prefetch}
6560 This pattern, if defined, emits code for a non-faulting data prefetch
6561 instruction.  Operand 0 is the address of the memory to prefetch.  Operand 1
6562 is a constant 1 if the prefetch is preparing for a write to the memory
6563 address, or a constant 0 otherwise.  Operand 2 is the expected degree of
6564 temporal locality of the data and is a value between 0 and 3, inclusive; 0
6565 means that the data has no temporal locality, so it need not be left in the
6566 cache after the access; 3 means that the data has a high degree of temporal
6567 locality and should be left in all levels of cache possible;  1 and 2 mean,
6568 respectively, a low or moderate degree of temporal locality.
6570 Targets that do not support write prefetches or locality hints can ignore
6571 the values of operands 1 and 2.
6573 @cindex @code{blockage} instruction pattern
6574 @item @samp{blockage}
6575 This pattern defines a pseudo insn that prevents the instruction
6576 scheduler and other passes from moving instructions and using register
6577 equivalences across the boundary defined by the blockage insn.
6578 This needs to be an UNSPEC_VOLATILE pattern or a volatile ASM.
6580 @cindex @code{memory_barrier} instruction pattern
6581 @item @samp{memory_barrier}
6582 If the target memory model is not fully synchronous, then this pattern
6583 should be defined to an instruction that orders both loads and stores
6584 before the instruction with respect to loads and stores after the instruction.
6585 This pattern has no operands.
6587 @cindex @code{sync_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
6588 @item @samp{sync_compare_and_swap@var{mode}}
6589 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
6590 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
6591 performed.  Operand 2 is the ``old'' value to be compared against the
6592 current contents of the memory location.  Operand 3 is the ``new'' value
6593 to store in the memory if the compare succeeds.  Operand 0 is the result
6594 of the operation; it should contain the contents of the memory
6595 before the operation.  If the compare succeeds, this should obviously be
6596 a copy of operand 2.
6598 This pattern must show that both operand 0 and operand 1 are modified.
6600 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
6601 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
6602 operation and all memory operations after the atomic operation occur
6603 after the atomic operation.
6605 For targets where the success or failure of the compare-and-swap
6606 operation is available via the status flags, it is possible to
6607 avoid a separate compare operation and issue the subsequent
6608 branch or store-flag operation immediately after the compare-and-swap.
6609 To this end, GCC will look for a @code{MODE_CC} set in the
6610 output of @code{sync_compare_and_swap@var{mode}}; if the machine
6611 description includes such a set, the target should also define special
6612 @code{cbranchcc4} and/or @code{cstorecc4} instructions.  GCC will then
6613 be able to take the destination of the @code{MODE_CC} set and pass it
6614 to the @code{cbranchcc4} or @code{cstorecc4} pattern as the first
6615 operand of the comparison (the second will be @code{(const_int 0)}).
6617 For targets where the operating system may provide support for this
6618 operation via library calls, the @code{sync_compare_and_swap_optab}
6619 may be initialized to a function with the same interface as the
6620 @code{__sync_val_compare_and_swap_@var{n}} built-in.  If the entire
6621 set of @var{__sync} builtins are supported via library calls, the
6622 target can initialize all of the optabs at once with
6623 @code{init_sync_libfuncs}.
6624 For the purposes of C++11 @code{std::atomic::is_lock_free}, it is
6625 assumed that these library calls do @emph{not} use any kind of
6626 interruptable locking.
6628 @cindex @code{sync_add@var{mode}} instruction pattern
6629 @cindex @code{sync_sub@var{mode}} instruction pattern
6630 @cindex @code{sync_ior@var{mode}} instruction pattern
6631 @cindex @code{sync_and@var{mode}} instruction pattern
6632 @cindex @code{sync_xor@var{mode}} instruction pattern
6633 @cindex @code{sync_nand@var{mode}} instruction pattern
6634 @item @samp{sync_add@var{mode}}, @samp{sync_sub@var{mode}}
6635 @itemx @samp{sync_ior@var{mode}}, @samp{sync_and@var{mode}}
6636 @itemx @samp{sync_xor@var{mode}}, @samp{sync_nand@var{mode}}
6637 These patterns emit code for an atomic operation on memory.
6638 Operand 0 is the memory on which the atomic operation is performed.
6639 Operand 1 is the second operand to the binary operator.
6641 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
6642 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
6643 operation and all memory operations after the atomic operation occur
6644 after the atomic operation.
6646 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
6647 from a compare-and-swap operation, if defined.
6649 @cindex @code{sync_old_add@var{mode}} instruction pattern
6650 @cindex @code{sync_old_sub@var{mode}} instruction pattern
6651 @cindex @code{sync_old_ior@var{mode}} instruction pattern
6652 @cindex @code{sync_old_and@var{mode}} instruction pattern
6653 @cindex @code{sync_old_xor@var{mode}} instruction pattern
6654 @cindex @code{sync_old_nand@var{mode}} instruction pattern
6655 @item @samp{sync_old_add@var{mode}}, @samp{sync_old_sub@var{mode}}
6656 @itemx @samp{sync_old_ior@var{mode}}, @samp{sync_old_and@var{mode}}
6657 @itemx @samp{sync_old_xor@var{mode}}, @samp{sync_old_nand@var{mode}}
6658 These patterns emit code for an atomic operation on memory,
6659 and return the value that the memory contained before the operation.
6660 Operand 0 is the result value, operand 1 is the memory on which the
6661 atomic operation is performed, and operand 2 is the second operand
6662 to the binary operator.
6664 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
6665 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
6666 operation and all memory operations after the atomic operation occur
6667 after the atomic operation.
6669 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
6670 from a compare-and-swap operation, if defined.
6672 @cindex @code{sync_new_add@var{mode}} instruction pattern
6673 @cindex @code{sync_new_sub@var{mode}} instruction pattern
6674 @cindex @code{sync_new_ior@var{mode}} instruction pattern
6675 @cindex @code{sync_new_and@var{mode}} instruction pattern
6676 @cindex @code{sync_new_xor@var{mode}} instruction pattern
6677 @cindex @code{sync_new_nand@var{mode}} instruction pattern
6678 @item @samp{sync_new_add@var{mode}}, @samp{sync_new_sub@var{mode}}
6679 @itemx @samp{sync_new_ior@var{mode}}, @samp{sync_new_and@var{mode}}
6680 @itemx @samp{sync_new_xor@var{mode}}, @samp{sync_new_nand@var{mode}}
6681 These patterns are like their @code{sync_old_@var{op}} counterparts,
6682 except that they return the value that exists in the memory location
6683 after the operation, rather than before the operation.
6685 @cindex @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}} instruction pattern
6686 @item @samp{sync_lock_test_and_set@var{mode}}
6687 This pattern takes two forms, based on the capabilities of the target.
6688 In either case, operand 0 is the result of the operand, operand 1 is
6689 the memory on which the atomic operation is performed, and operand 2
6690 is the value to set in the lock.
6692 In the ideal case, this operation is an atomic exchange operation, in
6693 which the previous value in memory operand is copied into the result
6694 operand, and the value operand is stored in the memory operand.
6696 For less capable targets, any value operand that is not the constant 1
6697 should be rejected with @code{FAIL}.  In this case the target may use
6698 an atomic test-and-set bit operation.  The result operand should contain
6699 1 if the bit was previously set and 0 if the bit was previously clear.
6700 The true contents of the memory operand are implementation defined.
6702 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
6703 pattern as a whole acts as an acquire barrier, that is all memory
6704 operations after the pattern do not occur until the lock is acquired.
6706 If this pattern is not defined, the operation will be constructed from
6707 a compare-and-swap operation, if defined.
6709 @cindex @code{sync_lock_release@var{mode}} instruction pattern
6710 @item @samp{sync_lock_release@var{mode}}
6711 This pattern, if defined, releases a lock set by
6712 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}.  Operand 0 is the memory
6713 that contains the lock; operand 1 is the value to store in the lock.
6715 If the target doesn't implement full semantics for
6716 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}, any value operand which is not
6717 the constant 0 should be rejected with @code{FAIL}, and the true contents
6718 of the memory operand are implementation defined.
6720 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
6721 pattern as a whole acts as a release barrier, that is the lock is
6722 released only after all previous memory operations have completed.
6724 If this pattern is not defined, then a @code{memory_barrier} pattern
6725 will be emitted, followed by a store of the value to the memory operand.
6727 @cindex @code{atomic_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
6728 @item @samp{atomic_compare_and_swap@var{mode}} 
6729 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
6730 operation with memory model semantics.  Operand 2 is the memory on which
6731 the atomic operation is performed.  Operand 0 is an output operand which
6732 is set to true or false based on whether the operation succeeded.  Operand
6733 1 is an output operand which is set to the contents of the memory before
6734 the operation was attempted.  Operand 3 is the value that is expected to
6735 be in memory.  Operand 4 is the value to put in memory if the expected
6736 value is found there.  Operand 5 is set to 1 if this compare and swap is to
6737 be treated as a weak operation.  Operand 6 is the memory model to be used
6738 if the operation is a success.  Operand 7 is the memory model to be used
6739 if the operation fails.
6741 If memory referred to in operand 2 contains the value in operand 3, then
6742 operand 4 is stored in memory pointed to by operand 2 and fencing based on
6743 the memory model in operand 6 is issued.  
6745 If memory referred to in operand 2 does not contain the value in operand 3,
6746 then fencing based on the memory model in operand 7 is issued.
6748 If a target does not support weak compare-and-swap operations, or the port
6749 elects not to implement weak operations, the argument in operand 5 can be
6750 ignored.  Note a strong implementation must be provided.
6752 If this pattern is not provided, the @code{__atomic_compare_exchange}
6753 built-in functions will utilize the legacy @code{sync_compare_and_swap}
6754 pattern with an @code{__ATOMIC_SEQ_CST} memory model.
6756 @cindex @code{atomic_load@var{mode}} instruction pattern
6757 @item @samp{atomic_load@var{mode}}
6758 This pattern implements an atomic load operation with memory model
6759 semantics.  Operand 1 is the memory address being loaded from.  Operand 0
6760 is the result of the load.  Operand 2 is the memory model to be used for
6761 the load operation.
6763 If not present, the @code{__atomic_load} built-in function will either
6764 resort to a normal load with memory barriers, or a compare-and-swap
6765 operation if a normal load would not be atomic.
6767 @cindex @code{atomic_store@var{mode}} instruction pattern
6768 @item @samp{atomic_store@var{mode}}
6769 This pattern implements an atomic store operation with memory model
6770 semantics.  Operand 0 is the memory address being stored to.  Operand 1
6771 is the value to be written.  Operand 2 is the memory model to be used for
6772 the operation.
6774 If not present, the @code{__atomic_store} built-in function will attempt to
6775 perform a normal store and surround it with any required memory fences.  If
6776 the store would not be atomic, then an @code{__atomic_exchange} is
6777 attempted with the result being ignored.
6779 @cindex @code{atomic_exchange@var{mode}} instruction pattern
6780 @item @samp{atomic_exchange@var{mode}}
6781 This pattern implements an atomic exchange operation with memory model
6782 semantics.  Operand 1 is the memory location the operation is performed on.
6783 Operand 0 is an output operand which is set to the original value contained
6784 in the memory pointed to by operand 1.  Operand 2 is the value to be
6785 stored.  Operand 3 is the memory model to be used.
6787 If this pattern is not present, the built-in function
6788 @code{__atomic_exchange} will attempt to preform the operation with a
6789 compare and swap loop.
6791 @cindex @code{atomic_add@var{mode}} instruction pattern
6792 @cindex @code{atomic_sub@var{mode}} instruction pattern
6793 @cindex @code{atomic_or@var{mode}} instruction pattern
6794 @cindex @code{atomic_and@var{mode}} instruction pattern
6795 @cindex @code{atomic_xor@var{mode}} instruction pattern
6796 @cindex @code{atomic_nand@var{mode}} instruction pattern
6797 @item @samp{atomic_add@var{mode}}, @samp{atomic_sub@var{mode}}
6798 @itemx @samp{atomic_or@var{mode}}, @samp{atomic_and@var{mode}}
6799 @itemx @samp{atomic_xor@var{mode}}, @samp{atomic_nand@var{mode}}
6800 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
6801 model semantics. Operand 0 is the memory on which the atomic operation is
6802 performed.  Operand 1 is the second operand to the binary operator.
6803 Operand 2 is the memory model to be used by the operation.
6805 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
6806 @code{sync} patterns, or equivalent patterns which return a result.  If
6807 none of these are available a compare-and-swap loop will be used.
6809 @cindex @code{atomic_fetch_add@var{mode}} instruction pattern
6810 @cindex @code{atomic_fetch_sub@var{mode}} instruction pattern
6811 @cindex @code{atomic_fetch_or@var{mode}} instruction pattern
6812 @cindex @code{atomic_fetch_and@var{mode}} instruction pattern
6813 @cindex @code{atomic_fetch_xor@var{mode}} instruction pattern
6814 @cindex @code{atomic_fetch_nand@var{mode}} instruction pattern
6815 @item @samp{atomic_fetch_add@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_sub@var{mode}}
6816 @itemx @samp{atomic_fetch_or@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_and@var{mode}}
6817 @itemx @samp{atomic_fetch_xor@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_nand@var{mode}}
6818 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
6819 model semantics, and return the original value. Operand 0 is an output 
6820 operand which contains the value of the memory location before the 
6821 operation was performed.  Operand 1 is the memory on which the atomic 
6822 operation is performed.  Operand 2 is the second operand to the binary
6823 operator.  Operand 3 is the memory model to be used by the operation.
6825 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
6826 @code{sync} patterns.  If none of these are available a compare-and-swap
6827 loop will be used.
6829 @cindex @code{atomic_add_fetch@var{mode}} instruction pattern
6830 @cindex @code{atomic_sub_fetch@var{mode}} instruction pattern
6831 @cindex @code{atomic_or_fetch@var{mode}} instruction pattern
6832 @cindex @code{atomic_and_fetch@var{mode}} instruction pattern
6833 @cindex @code{atomic_xor_fetch@var{mode}} instruction pattern
6834 @cindex @code{atomic_nand_fetch@var{mode}} instruction pattern
6835 @item @samp{atomic_add_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_sub_fetch@var{mode}}
6836 @itemx @samp{atomic_or_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_and_fetch@var{mode}}
6837 @itemx @samp{atomic_xor_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_nand_fetch@var{mode}}
6838 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
6839 model semantics and return the result after the operation is performed.
6840 Operand 0 is an output operand which contains the value after the
6841 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
6842 performed.  Operand 2 is the second operand to the binary operator.
6843 Operand 3 is the memory model to be used by the operation.
6845 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
6846 @code{sync} patterns, or equivalent patterns which return the result before
6847 the operation followed by the arithmetic operation required to produce the
6848 result.  If none of these are available a compare-and-swap loop will be
6849 used.
6851 @cindex @code{atomic_test_and_set} instruction pattern
6852 @item @samp{atomic_test_and_set}
6853 This pattern emits code for @code{__builtin_atomic_test_and_set}.
6854 Operand 0 is an output operand which is set to true if the previous
6855 previous contents of the byte was "set", and false otherwise.  Operand 1
6856 is the @code{QImode} memory to be modified.  Operand 2 is the memory
6857 model to be used.
6859 The specific value that defines "set" is implementation defined, and
6860 is normally based on what is performed by the native atomic test and set
6861 instruction.
6863 @cindex @code{atomic_bit_test_and_set@var{mode}} instruction pattern
6864 @cindex @code{atomic_bit_test_and_complement@var{mode}} instruction pattern
6865 @cindex @code{atomic_bit_test_and_reset@var{mode}} instruction pattern
6866 @item @samp{atomic_bit_test_and_set@var{mode}}
6867 @itemx @samp{atomic_bit_test_and_complement@var{mode}}
6868 @itemx @samp{atomic_bit_test_and_reset@var{mode}}
6869 These patterns emit code for an atomic bitwise operation on memory with memory
6870 model semantics, and return the original value of the specified bit.
6871 Operand 0 is an output operand which contains the value of the specified bit
6872 from the memory location before the operation was performed.  Operand 1 is the
6873 memory on which the atomic operation is performed.  Operand 2 is the bit within
6874 the operand, starting with least significant bit.  Operand 3 is the memory model
6875 to be used by the operation.  Operand 4 is a flag - it is @code{const1_rtx}
6876 if operand 0 should contain the original value of the specified bit in the
6877 least significant bit of the operand, and @code{const0_rtx} if the bit should
6878 be in its original position in the operand.
6879 @code{atomic_bit_test_and_set@var{mode}} atomically sets the specified bit after
6880 remembering its original value, @code{atomic_bit_test_and_complement@var{mode}}
6881 inverts the specified bit and @code{atomic_bit_test_and_reset@var{mode}} clears
6882 the specified bit.
6884 If these patterns are not defined, attempts will be made to use
6885 @code{atomic_fetch_or@var{mode}}, @code{atomic_fetch_xor@var{mode}} or
6886 @code{atomic_fetch_and@var{mode}} instruction patterns, or their @code{sync}
6887 counterparts.  If none of these are available a compare-and-swap
6888 loop will be used.
6890 @cindex @code{mem_thread_fence@var{mode}} instruction pattern
6891 @item @samp{mem_thread_fence@var{mode}}
6892 This pattern emits code required to implement a thread fence with
6893 memory model semantics.  Operand 0 is the memory model to be used.
6895 If this pattern is not specified, all memory models except
6896 @code{__ATOMIC_RELAXED} will result in issuing a @code{sync_synchronize}
6897 barrier pattern.
6899 @cindex @code{mem_signal_fence@var{mode}} instruction pattern
6900 @item @samp{mem_signal_fence@var{mode}}
6901 This pattern emits code required to implement a signal fence with
6902 memory model semantics.  Operand 0 is the memory model to be used.
6904 This pattern should impact the compiler optimizers the same way that
6905 mem_signal_fence does, but it does not need to issue any barrier
6906 instructions.
6908 If this pattern is not specified, all memory models except
6909 @code{__ATOMIC_RELAXED} will result in issuing a @code{sync_synchronize}
6910 barrier pattern.
6912 @cindex @code{get_thread_pointer@var{mode}} instruction pattern
6913 @cindex @code{set_thread_pointer@var{mode}} instruction pattern
6914 @item @samp{get_thread_pointer@var{mode}}
6915 @itemx @samp{set_thread_pointer@var{mode}}
6916 These patterns emit code that reads/sets the TLS thread pointer. Currently,
6917 these are only needed if the target needs to support the
6918 @code{__builtin_thread_pointer} and @code{__builtin_set_thread_pointer}
6919 builtins.
6921 The get/set patterns have a single output/input operand respectively,
6922 with @var{mode} intended to be @code{Pmode}.
6924 @cindex @code{stack_protect_set} instruction pattern
6925 @item @samp{stack_protect_set}
6926 This pattern, if defined, moves a @code{ptr_mode} value from the memory
6927 in operand 1 to the memory in operand 0 without leaving the value in
6928 a register afterward.  This is to avoid leaking the value some place
6929 that an attacker might use to rewrite the stack guard slot after
6930 having clobbered it.
6932 If this pattern is not defined, then a plain move pattern is generated.
6934 @cindex @code{stack_protect_test} instruction pattern
6935 @item @samp{stack_protect_test}
6936 This pattern, if defined, compares a @code{ptr_mode} value from the
6937 memory in operand 1 with the memory in operand 0 without leaving the
6938 value in a register afterward and branches to operand 2 if the values
6939 were equal.
6941 If this pattern is not defined, then a plain compare pattern and
6942 conditional branch pattern is used.
6944 @cindex @code{clear_cache} instruction pattern
6945 @item @samp{clear_cache}
6946 This pattern, if defined, flushes the instruction cache for a region of
6947 memory.  The region is bounded to by the Pmode pointers in operand 0
6948 inclusive and operand 1 exclusive.
6950 If this pattern is not defined, a call to the library function
6951 @code{__clear_cache} is used.
6953 @end table
6955 @end ifset
6956 @c Each of the following nodes are wrapped in separate
6957 @c "@ifset INTERNALS" to work around memory limits for the default
6958 @c configuration in older tetex distributions.  Known to not work:
6959 @c tetex-1.0.7, known to work: tetex-2.0.2.
6960 @ifset INTERNALS
6961 @node Pattern Ordering
6962 @section When the Order of Patterns Matters
6963 @cindex Pattern Ordering
6964 @cindex Ordering of Patterns
6966 Sometimes an insn can match more than one instruction pattern.  Then the
6967 pattern that appears first in the machine description is the one used.
6968 Therefore, more specific patterns (patterns that will match fewer things)
6969 and faster instructions (those that will produce better code when they
6970 do match) should usually go first in the description.
6972 In some cases the effect of ordering the patterns can be used to hide
6973 a pattern when it is not valid.  For example, the 68000 has an
6974 instruction for converting a fullword to floating point and another
6975 for converting a byte to floating point.  An instruction converting
6976 an integer to floating point could match either one.  We put the
6977 pattern to convert the fullword first to make sure that one will
6978 be used rather than the other.  (Otherwise a large integer might
6979 be generated as a single-byte immediate quantity, which would not work.)
6980 Instead of using this pattern ordering it would be possible to make the
6981 pattern for convert-a-byte smart enough to deal properly with any
6982 constant value.
6984 @end ifset
6985 @ifset INTERNALS
6986 @node Dependent Patterns
6987 @section Interdependence of Patterns
6988 @cindex Dependent Patterns
6989 @cindex Interdependence of Patterns
6991 In some cases machines support instructions identical except for the
6992 machine mode of one or more operands.  For example, there may be
6993 ``sign-extend halfword'' and ``sign-extend byte'' instructions whose
6994 patterns are
6996 @smallexample
6997 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
6998      (extend:SI (match_operand:HI 1 @dots{})))
7000 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
7001      (extend:SI (match_operand:QI 1 @dots{})))
7002 @end smallexample
7004 @noindent
7005 Constant integers do not specify a machine mode, so an instruction to
7006 extend a constant value could match either pattern.  The pattern it
7007 actually will match is the one that appears first in the file.  For correct
7008 results, this must be the one for the widest possible mode (@code{HImode},
7009 here).  If the pattern matches the @code{QImode} instruction, the results
7010 will be incorrect if the constant value does not actually fit that mode.
7012 Such instructions to extend constants are rarely generated because they are
7013 optimized away, but they do occasionally happen in nonoptimized
7014 compilations.
7016 If a constraint in a pattern allows a constant, the reload pass may
7017 replace a register with a constant permitted by the constraint in some
7018 cases.  Similarly for memory references.  Because of this substitution,
7019 you should not provide separate patterns for increment and decrement
7020 instructions.  Instead, they should be generated from the same pattern
7021 that supports register-register add insns by examining the operands and
7022 generating the appropriate machine instruction.
7024 @end ifset
7025 @ifset INTERNALS
7026 @node Jump Patterns
7027 @section Defining Jump Instruction Patterns
7028 @cindex jump instruction patterns
7029 @cindex defining jump instruction patterns
7031 GCC does not assume anything about how the machine realizes jumps.
7032 The machine description should define a single pattern, usually
7033 a @code{define_expand}, which expands to all the required insns.
7035 Usually, this would be a comparison insn to set the condition code
7036 and a separate branch insn testing the condition code and branching
7037 or not according to its value.  For many machines, however,
7038 separating compares and branches is limiting, which is why the
7039 more flexible approach with one @code{define_expand} is used in GCC.
7040 The machine description becomes clearer for architectures that
7041 have compare-and-branch instructions but no condition code.  It also
7042 works better when different sets of comparison operators are supported
7043 by different kinds of conditional branches (e.g. integer vs. floating-point),
7044 or by conditional branches with respect to conditional stores.
7046 Two separate insns are always used if the machine description represents
7047 a condition code register using the legacy RTL expression @code{(cc0)},
7048 and on most machines that use a separate condition code register
7049 (@pxref{Condition Code}).  For machines that use @code{(cc0)}, in
7050 fact, the set and use of the condition code must be separate and
7051 adjacent@footnote{@code{note} insns can separate them, though.}, thus
7052 allowing flags in @code{cc_status} to be used (@pxref{Condition Code}) and
7053 so that the comparison and branch insns could be located from each other
7054 by using the functions @code{prev_cc0_setter} and @code{next_cc0_user}.
7056 Even in this case having a single entry point for conditional branches
7057 is advantageous, because it handles equally well the case where a single
7058 comparison instruction records the results of both signed and unsigned
7059 comparison of the given operands (with the branch insns coming in distinct
7060 signed and unsigned flavors) as in the x86 or SPARC, and the case where
7061 there are distinct signed and unsigned compare instructions and only
7062 one set of conditional branch instructions as in the PowerPC.
7064 @end ifset
7065 @ifset INTERNALS
7066 @node Looping Patterns
7067 @section Defining Looping Instruction Patterns
7068 @cindex looping instruction patterns
7069 @cindex defining looping instruction patterns
7071 Some machines have special jump instructions that can be utilized to
7072 make loops more efficient.  A common example is the 68000 @samp{dbra}
7073 instruction which performs a decrement of a register and a branch if the
7074 result was greater than zero.  Other machines, in particular digital
7075 signal processors (DSPs), have special block repeat instructions to
7076 provide low-overhead loop support.  For example, the TI TMS320C3x/C4x
7077 DSPs have a block repeat instruction that loads special registers to
7078 mark the top and end of a loop and to count the number of loop
7079 iterations.  This avoids the need for fetching and executing a
7080 @samp{dbra}-like instruction and avoids pipeline stalls associated with
7081 the jump.
7083 GCC has three special named patterns to support low overhead looping.
7084 They are @samp{decrement_and_branch_until_zero}, @samp{doloop_begin},
7085 and @samp{doloop_end}.  The first pattern,
7086 @samp{decrement_and_branch_until_zero}, is not emitted during RTL
7087 generation but may be emitted during the instruction combination phase.
7088 This requires the assistance of the loop optimizer, using information
7089 collected during strength reduction, to reverse a loop to count down to
7090 zero.  Some targets also require the loop optimizer to add a
7091 @code{REG_NONNEG} note to indicate that the iteration count is always
7092 positive.  This is needed if the target performs a signed loop
7093 termination test.  For example, the 68000 uses a pattern similar to the
7094 following for its @code{dbra} instruction:
7096 @smallexample
7097 @group
7098 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
7099   [(set (pc)
7100         (if_then_else
7101           (ge (plus:SI (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
7102                        (const_int -1))
7103               (const_int 0))
7104           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
7105           (pc)))
7106    (set (match_dup 0)
7107         (plus:SI (match_dup 0)
7108                  (const_int -1)))]
7109   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
7110   "@dots{}")
7111 @end group
7112 @end smallexample
7114 Note that since the insn is both a jump insn and has an output, it must
7115 deal with its own reloads, hence the `m' constraints.  Also note that
7116 since this insn is generated by the instruction combination phase
7117 combining two sequential insns together into an implicit parallel insn,
7118 the iteration counter needs to be biased by the same amount as the
7119 decrement operation, in this case @minus{}1.  Note that the following similar
7120 pattern will not be matched by the combiner.
7122 @smallexample
7123 @group
7124 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
7125   [(set (pc)
7126         (if_then_else
7127           (ge (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
7128               (const_int 1))
7129           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
7130           (pc)))
7131    (set (match_dup 0)
7132         (plus:SI (match_dup 0)
7133                  (const_int -1)))]
7134   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
7135   "@dots{}")
7136 @end group
7137 @end smallexample
7139 The other two special looping patterns, @samp{doloop_begin} and
7140 @samp{doloop_end}, are emitted by the loop optimizer for certain
7141 well-behaved loops with a finite number of loop iterations using
7142 information collected during strength reduction.
7144 The @samp{doloop_end} pattern describes the actual looping instruction
7145 (or the implicit looping operation) and the @samp{doloop_begin} pattern
7146 is an optional companion pattern that can be used for initialization
7147 needed for some low-overhead looping instructions.
7149 Note that some machines require the actual looping instruction to be
7150 emitted at the top of the loop (e.g., the TMS320C3x/C4x DSPs).  Emitting
7151 the true RTL for a looping instruction at the top of the loop can cause
7152 problems with flow analysis.  So instead, a dummy @code{doloop} insn is
7153 emitted at the end of the loop.  The machine dependent reorg pass checks
7154 for the presence of this @code{doloop} insn and then searches back to
7155 the top of the loop, where it inserts the true looping insn (provided
7156 there are no instructions in the loop which would cause problems).  Any
7157 additional labels can be emitted at this point.  In addition, if the
7158 desired special iteration counter register was not allocated, this
7159 machine dependent reorg pass could emit a traditional compare and jump
7160 instruction pair.
7162 The essential difference between the
7163 @samp{decrement_and_branch_until_zero} and the @samp{doloop_end}
7164 patterns is that the loop optimizer allocates an additional pseudo
7165 register for the latter as an iteration counter.  This pseudo register
7166 cannot be used within the loop (i.e., general induction variables cannot
7167 be derived from it), however, in many cases the loop induction variable
7168 may become redundant and removed by the flow pass.
7171 @end ifset
7172 @ifset INTERNALS
7173 @node Insn Canonicalizations
7174 @section Canonicalization of Instructions
7175 @cindex canonicalization of instructions
7176 @cindex insn canonicalization
7178 There are often cases where multiple RTL expressions could represent an
7179 operation performed by a single machine instruction.  This situation is
7180 most commonly encountered with logical, branch, and multiply-accumulate
7181 instructions.  In such cases, the compiler attempts to convert these
7182 multiple RTL expressions into a single canonical form to reduce the
7183 number of insn patterns required.
7185 In addition to algebraic simplifications, following canonicalizations
7186 are performed:
7188 @itemize @bullet
7189 @item
7190 For commutative and comparison operators, a constant is always made the
7191 second operand.  If a machine only supports a constant as the second
7192 operand, only patterns that match a constant in the second operand need
7193 be supplied.
7195 @item
7196 For associative operators, a sequence of operators will always chain
7197 to the left; for instance, only the left operand of an integer @code{plus}
7198 can itself be a @code{plus}.  @code{and}, @code{ior}, @code{xor},
7199 @code{plus}, @code{mult}, @code{smin}, @code{smax}, @code{umin}, and
7200 @code{umax} are associative when applied to integers, and sometimes to
7201 floating-point.
7203 @item
7204 @cindex @code{neg}, canonicalization of
7205 @cindex @code{not}, canonicalization of
7206 @cindex @code{mult}, canonicalization of
7207 @cindex @code{plus}, canonicalization of
7208 @cindex @code{minus}, canonicalization of
7209 For these operators, if only one operand is a @code{neg}, @code{not},
7210 @code{mult}, @code{plus}, or @code{minus} expression, it will be the
7211 first operand.
7213 @item
7214 In combinations of @code{neg}, @code{mult}, @code{plus}, and
7215 @code{minus}, the @code{neg} operations (if any) will be moved inside
7216 the operations as far as possible.  For instance,
7217 @code{(neg (mult A B))} is canonicalized as @code{(mult (neg A) B)}, but
7218 @code{(plus (mult (neg B) C) A)} is canonicalized as
7219 @code{(minus A (mult B C))}.
7221 @cindex @code{compare}, canonicalization of
7222 @item
7223 For the @code{compare} operator, a constant is always the second operand
7224 if the first argument is a condition code register or @code{(cc0)}.
7226 @item
7227 An operand of @code{neg}, @code{not}, @code{mult}, @code{plus}, or
7228 @code{minus} is made the first operand under the same conditions as
7229 above.
7231 @item
7232 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{b})} is converted to
7233 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{a})}. Likewise with @code{geu} instead
7234 of @code{ltu}.
7236 @item
7237 @code{(minus @var{x} (const_int @var{n}))} is converted to
7238 @code{(plus @var{x} (const_int @var{-n}))}.
7240 @item
7241 Within address computations (i.e., inside @code{mem}), a left shift is
7242 converted into the appropriate multiplication by a power of two.
7244 @cindex @code{ior}, canonicalization of
7245 @cindex @code{and}, canonicalization of
7246 @cindex De Morgan's law
7247 @item
7248 De Morgan's Law is used to move bitwise negation inside a bitwise
7249 logical-and or logical-or operation.  If this results in only one
7250 operand being a @code{not} expression, it will be the first one.
7252 A machine that has an instruction that performs a bitwise logical-and of one
7253 operand with the bitwise negation of the other should specify the pattern
7254 for that instruction as
7256 @smallexample
7257 (define_insn ""
7258   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
7259         (and:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
7260                      (match_operand:@var{m} 2 @dots{})))]
7261   "@dots{}"
7262   "@dots{}")
7263 @end smallexample
7265 @noindent
7266 Similarly, a pattern for a ``NAND'' instruction should be written
7268 @smallexample
7269 (define_insn ""
7270   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
7271         (ior:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
7272                      (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 2 @dots{}))))]
7273   "@dots{}"
7274   "@dots{}")
7275 @end smallexample
7277 In both cases, it is not necessary to include patterns for the many
7278 logically equivalent RTL expressions.
7280 @cindex @code{xor}, canonicalization of
7281 @item
7282 The only possible RTL expressions involving both bitwise exclusive-or
7283 and bitwise negation are @code{(xor:@var{m} @var{x} @var{y})}
7284 and @code{(not:@var{m} (xor:@var{m} @var{x} @var{y}))}.
7286 @item
7287 The sum of three items, one of which is a constant, will only appear in
7288 the form
7290 @smallexample
7291 (plus:@var{m} (plus:@var{m} @var{x} @var{y}) @var{constant})
7292 @end smallexample
7294 @cindex @code{zero_extract}, canonicalization of
7295 @cindex @code{sign_extract}, canonicalization of
7296 @item
7297 Equality comparisons of a group of bits (usually a single bit) with zero
7298 will be written using @code{zero_extract} rather than the equivalent
7299 @code{and} or @code{sign_extract} operations.
7301 @cindex @code{mult}, canonicalization of
7302 @item
7303 @code{(sign_extend:@var{m1} (mult:@var{m2} (sign_extend:@var{m2} @var{x})
7304 (sign_extend:@var{m2} @var{y})))} is converted to @code{(mult:@var{m1}
7305 (sign_extend:@var{m1} @var{x}) (sign_extend:@var{m1} @var{y}))}, and likewise
7306 for @code{zero_extend}.
7308 @item
7309 @code{(sign_extend:@var{m1} (mult:@var{m2} (ashiftrt:@var{m2}
7310 @var{x} @var{s}) (sign_extend:@var{m2} @var{y})))} is converted
7311 to @code{(mult:@var{m1} (sign_extend:@var{m1} (ashiftrt:@var{m2}
7312 @var{x} @var{s})) (sign_extend:@var{m1} @var{y}))}, and likewise for
7313 patterns using @code{zero_extend} and @code{lshiftrt}.  If the second
7314 operand of @code{mult} is also a shift, then that is extended also.
7315 This transformation is only applied when it can be proven that the
7316 original operation had sufficient precision to prevent overflow.
7318 @end itemize
7320 Further canonicalization rules are defined in the function
7321 @code{commutative_operand_precedence} in @file{gcc/rtlanal.c}.
7323 @end ifset
7324 @ifset INTERNALS
7325 @node Expander Definitions
7326 @section Defining RTL Sequences for Code Generation
7327 @cindex expander definitions
7328 @cindex code generation RTL sequences
7329 @cindex defining RTL sequences for code generation
7331 On some target machines, some standard pattern names for RTL generation
7332 cannot be handled with single insn, but a sequence of RTL insns can
7333 represent them.  For these target machines, you can write a
7334 @code{define_expand} to specify how to generate the sequence of RTL@.
7336 @findex define_expand
7337 A @code{define_expand} is an RTL expression that looks almost like a
7338 @code{define_insn}; but, unlike the latter, a @code{define_expand} is used
7339 only for RTL generation and it can produce more than one RTL insn.
7341 A @code{define_expand} RTX has four operands:
7343 @itemize @bullet
7344 @item
7345 The name.  Each @code{define_expand} must have a name, since the only
7346 use for it is to refer to it by name.
7348 @item
7349 The RTL template.  This is a vector of RTL expressions representing
7350 a sequence of separate instructions.  Unlike @code{define_insn}, there
7351 is no implicit surrounding @code{PARALLEL}.
7353 @item
7354 The condition, a string containing a C expression.  This expression is
7355 used to express how the availability of this pattern depends on
7356 subclasses of target machine, selected by command-line options when GCC
7357 is run.  This is just like the condition of a @code{define_insn} that
7358 has a standard name.  Therefore, the condition (if present) may not
7359 depend on the data in the insn being matched, but only the
7360 target-machine-type flags.  The compiler needs to test these conditions
7361 during initialization in order to learn exactly which named instructions
7362 are available in a particular run.
7364 @item
7365 The preparation statements, a string containing zero or more C
7366 statements which are to be executed before RTL code is generated from
7367 the RTL template.
7369 Usually these statements prepare temporary registers for use as
7370 internal operands in the RTL template, but they can also generate RTL
7371 insns directly by calling routines such as @code{emit_insn}, etc.
7372 Any such insns precede the ones that come from the RTL template.
7374 @item
7375 Optionally, a vector containing the values of attributes. @xref{Insn
7376 Attributes}.
7377 @end itemize
7379 Every RTL insn emitted by a @code{define_expand} must match some
7380 @code{define_insn} in the machine description.  Otherwise, the compiler
7381 will crash when trying to generate code for the insn or trying to optimize
7384 The RTL template, in addition to controlling generation of RTL insns,
7385 also describes the operands that need to be specified when this pattern
7386 is used.  In particular, it gives a predicate for each operand.
7388 A true operand, which needs to be specified in order to generate RTL from
7389 the pattern, should be described with a @code{match_operand} in its first
7390 occurrence in the RTL template.  This enters information on the operand's
7391 predicate into the tables that record such things.  GCC uses the
7392 information to preload the operand into a register if that is required for
7393 valid RTL code.  If the operand is referred to more than once, subsequent
7394 references should use @code{match_dup}.
7396 The RTL template may also refer to internal ``operands'' which are
7397 temporary registers or labels used only within the sequence made by the
7398 @code{define_expand}.  Internal operands are substituted into the RTL
7399 template with @code{match_dup}, never with @code{match_operand}.  The
7400 values of the internal operands are not passed in as arguments by the
7401 compiler when it requests use of this pattern.  Instead, they are computed
7402 within the pattern, in the preparation statements.  These statements
7403 compute the values and store them into the appropriate elements of
7404 @code{operands} so that @code{match_dup} can find them.
7406 There are two special macros defined for use in the preparation statements:
7407 @code{DONE} and @code{FAIL}.  Use them with a following semicolon,
7408 as a statement.
7410 @table @code
7412 @findex DONE
7413 @item DONE
7414 Use the @code{DONE} macro to end RTL generation for the pattern.  The
7415 only RTL insns resulting from the pattern on this occasion will be
7416 those already emitted by explicit calls to @code{emit_insn} within the
7417 preparation statements; the RTL template will not be generated.
7419 @findex FAIL
7420 @item FAIL
7421 Make the pattern fail on this occasion.  When a pattern fails, it means
7422 that the pattern was not truly available.  The calling routines in the
7423 compiler will try other strategies for code generation using other patterns.
7425 Failure is currently supported only for binary (addition, multiplication,
7426 shifting, etc.) and bit-field (@code{extv}, @code{extzv}, and @code{insv})
7427 operations.
7428 @end table
7430 If the preparation falls through (invokes neither @code{DONE} nor
7431 @code{FAIL}), then the @code{define_expand} acts like a
7432 @code{define_insn} in that the RTL template is used to generate the
7433 insn.
7435 The RTL template is not used for matching, only for generating the
7436 initial insn list.  If the preparation statement always invokes
7437 @code{DONE} or @code{FAIL}, the RTL template may be reduced to a simple
7438 list of operands, such as this example:
7440 @smallexample
7441 @group
7442 (define_expand "addsi3"
7443   [(match_operand:SI 0 "register_operand" "")
7444    (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
7445    (match_operand:SI 2 "register_operand" "")]
7446 @end group
7447 @group
7448   ""
7449   "
7451   handle_add (operands[0], operands[1], operands[2]);
7452   DONE;
7453 @}")
7454 @end group
7455 @end smallexample
7457 Here is an example, the definition of left-shift for the SPUR chip:
7459 @smallexample
7460 @group
7461 (define_expand "ashlsi3"
7462   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
7463         (ashift:SI
7464 @end group
7465 @group
7466           (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
7467           (match_operand:SI 2 "nonmemory_operand" "")))]
7468   ""
7469   "
7470 @end group
7471 @end smallexample
7473 @smallexample
7474 @group
7476   if (GET_CODE (operands[2]) != CONST_INT
7477       || (unsigned) INTVAL (operands[2]) > 3)
7478     FAIL;
7479 @}")
7480 @end group
7481 @end smallexample
7483 @noindent
7484 This example uses @code{define_expand} so that it can generate an RTL insn
7485 for shifting when the shift-count is in the supported range of 0 to 3 but
7486 fail in other cases where machine insns aren't available.  When it fails,
7487 the compiler tries another strategy using different patterns (such as, a
7488 library call).
7490 If the compiler were able to handle nontrivial condition-strings in
7491 patterns with names, then it would be possible to use a
7492 @code{define_insn} in that case.  Here is another case (zero-extension
7493 on the 68000) which makes more use of the power of @code{define_expand}:
7495 @smallexample
7496 (define_expand "zero_extendhisi2"
7497   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "")
7498         (const_int 0))
7499    (set (strict_low_part
7500           (subreg:HI
7501             (match_dup 0)
7502             0))
7503         (match_operand:HI 1 "general_operand" ""))]
7504   ""
7505   "operands[1] = make_safe_from (operands[1], operands[0]);")
7506 @end smallexample
7508 @noindent
7509 @findex make_safe_from
7510 Here two RTL insns are generated, one to clear the entire output operand
7511 and the other to copy the input operand into its low half.  This sequence
7512 is incorrect if the input operand refers to [the old value of] the output
7513 operand, so the preparation statement makes sure this isn't so.  The
7514 function @code{make_safe_from} copies the @code{operands[1]} into a
7515 temporary register if it refers to @code{operands[0]}.  It does this
7516 by emitting another RTL insn.
7518 Finally, a third example shows the use of an internal operand.
7519 Zero-extension on the SPUR chip is done by @code{and}-ing the result
7520 against a halfword mask.  But this mask cannot be represented by a
7521 @code{const_int} because the constant value is too large to be legitimate
7522 on this machine.  So it must be copied into a register with
7523 @code{force_reg} and then the register used in the @code{and}.
7525 @smallexample
7526 (define_expand "zero_extendhisi2"
7527   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
7528         (and:SI (subreg:SI
7529                   (match_operand:HI 1 "register_operand" "")
7530                   0)
7531                 (match_dup 2)))]
7532   ""
7533   "operands[2]
7534      = force_reg (SImode, GEN_INT (65535)); ")
7535 @end smallexample
7537 @emph{Note:} If the @code{define_expand} is used to serve a
7538 standard binary or unary arithmetic operation or a bit-field operation,
7539 then the last insn it generates must not be a @code{code_label},
7540 @code{barrier} or @code{note}.  It must be an @code{insn},
7541 @code{jump_insn} or @code{call_insn}.  If you don't need a real insn
7542 at the end, emit an insn to copy the result of the operation into
7543 itself.  Such an insn will generate no code, but it can avoid problems
7544 in the compiler.
7546 @end ifset
7547 @ifset INTERNALS
7548 @node Insn Splitting
7549 @section Defining How to Split Instructions
7550 @cindex insn splitting
7551 @cindex instruction splitting
7552 @cindex splitting instructions
7554 There are two cases where you should specify how to split a pattern
7555 into multiple insns.  On machines that have instructions requiring
7556 delay slots (@pxref{Delay Slots}) or that have instructions whose
7557 output is not available for multiple cycles (@pxref{Processor pipeline
7558 description}), the compiler phases that optimize these cases need to
7559 be able to move insns into one-instruction delay slots.  However, some
7560 insns may generate more than one machine instruction.  These insns
7561 cannot be placed into a delay slot.
7563 Often you can rewrite the single insn as a list of individual insns,
7564 each corresponding to one machine instruction.  The disadvantage of
7565 doing so is that it will cause the compilation to be slower and require
7566 more space.  If the resulting insns are too complex, it may also
7567 suppress some optimizations.  The compiler splits the insn if there is a
7568 reason to believe that it might improve instruction or delay slot
7569 scheduling.
7571 The insn combiner phase also splits putative insns.  If three insns are
7572 merged into one insn with a complex expression that cannot be matched by
7573 some @code{define_insn} pattern, the combiner phase attempts to split
7574 the complex pattern into two insns that are recognized.  Usually it can
7575 break the complex pattern into two patterns by splitting out some
7576 subexpression.  However, in some other cases, such as performing an
7577 addition of a large constant in two insns on a RISC machine, the way to
7578 split the addition into two insns is machine-dependent.
7580 @findex define_split
7581 The @code{define_split} definition tells the compiler how to split a
7582 complex insn into several simpler insns.  It looks like this:
7584 @smallexample
7585 (define_split
7586   [@var{insn-pattern}]
7587   "@var{condition}"
7588   [@var{new-insn-pattern-1}
7589    @var{new-insn-pattern-2}
7590    @dots{}]
7591   "@var{preparation-statements}")
7592 @end smallexample
7594 @var{insn-pattern} is a pattern that needs to be split and
7595 @var{condition} is the final condition to be tested, as in a
7596 @code{define_insn}.  When an insn matching @var{insn-pattern} and
7597 satisfying @var{condition} is found, it is replaced in the insn list
7598 with the insns given by @var{new-insn-pattern-1},
7599 @var{new-insn-pattern-2}, etc.
7601 The @var{preparation-statements} are similar to those statements that
7602 are specified for @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
7603 and are executed before the new RTL is generated to prepare for the
7604 generated code or emit some insns whose pattern is not fixed.  Unlike
7605 those in @code{define_expand}, however, these statements must not
7606 generate any new pseudo-registers.  Once reload has completed, they also
7607 must not allocate any space in the stack frame.
7609 Patterns are matched against @var{insn-pattern} in two different
7610 circumstances.  If an insn needs to be split for delay slot scheduling
7611 or insn scheduling, the insn is already known to be valid, which means
7612 that it must have been matched by some @code{define_insn} and, if
7613 @code{reload_completed} is nonzero, is known to satisfy the constraints
7614 of that @code{define_insn}.  In that case, the new insn patterns must
7615 also be insns that are matched by some @code{define_insn} and, if
7616 @code{reload_completed} is nonzero, must also satisfy the constraints
7617 of those definitions.
7619 As an example of this usage of @code{define_split}, consider the following
7620 example from @file{a29k.md}, which splits a @code{sign_extend} from
7621 @code{HImode} to @code{SImode} into a pair of shift insns:
7623 @smallexample
7624 (define_split
7625   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
7626         (sign_extend:SI (match_operand:HI 1 "gen_reg_operand" "")))]
7627   ""
7628   [(set (match_dup 0)
7629         (ashift:SI (match_dup 1)
7630                    (const_int 16)))
7631    (set (match_dup 0)
7632         (ashiftrt:SI (match_dup 0)
7633                      (const_int 16)))]
7634   "
7635 @{ operands[1] = gen_lowpart (SImode, operands[1]); @}")
7636 @end smallexample
7638 When the combiner phase tries to split an insn pattern, it is always the
7639 case that the pattern is @emph{not} matched by any @code{define_insn}.
7640 The combiner pass first tries to split a single @code{set} expression
7641 and then the same @code{set} expression inside a @code{parallel}, but
7642 followed by a @code{clobber} of a pseudo-reg to use as a scratch
7643 register.  In these cases, the combiner expects exactly two new insn
7644 patterns to be generated.  It will verify that these patterns match some
7645 @code{define_insn} definitions, so you need not do this test in the
7646 @code{define_split} (of course, there is no point in writing a
7647 @code{define_split} that will never produce insns that match).
7649 Here is an example of this use of @code{define_split}, taken from
7650 @file{rs6000.md}:
7652 @smallexample
7653 (define_split
7654   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
7655         (plus:SI (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
7656                  (match_operand:SI 2 "non_add_cint_operand" "")))]
7657   ""
7658   [(set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 1) (match_dup 3)))
7659    (set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 0) (match_dup 4)))]
7662   int low = INTVAL (operands[2]) & 0xffff;
7663   int high = (unsigned) INTVAL (operands[2]) >> 16;
7665   if (low & 0x8000)
7666     high++, low |= 0xffff0000;
7668   operands[3] = GEN_INT (high << 16);
7669   operands[4] = GEN_INT (low);
7670 @}")
7671 @end smallexample
7673 Here the predicate @code{non_add_cint_operand} matches any
7674 @code{const_int} that is @emph{not} a valid operand of a single add
7675 insn.  The add with the smaller displacement is written so that it
7676 can be substituted into the address of a subsequent operation.
7678 An example that uses a scratch register, from the same file, generates
7679 an equality comparison of a register and a large constant:
7681 @smallexample
7682 (define_split
7683   [(set (match_operand:CC 0 "cc_reg_operand" "")
7684         (compare:CC (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
7685                     (match_operand:SI 2 "non_short_cint_operand" "")))
7686    (clobber (match_operand:SI 3 "gen_reg_operand" ""))]
7687   "find_single_use (operands[0], insn, 0)
7688    && (GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == EQ
7689        || GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == NE)"
7690   [(set (match_dup 3) (xor:SI (match_dup 1) (match_dup 4)))
7691    (set (match_dup 0) (compare:CC (match_dup 3) (match_dup 5)))]
7692   "
7694   /* @r{Get the constant we are comparing against, C, and see what it
7695      looks like sign-extended to 16 bits.  Then see what constant
7696      could be XOR'ed with C to get the sign-extended value.}  */
7698   int c = INTVAL (operands[2]);
7699   int sextc = (c << 16) >> 16;
7700   int xorv = c ^ sextc;
7702   operands[4] = GEN_INT (xorv);
7703   operands[5] = GEN_INT (sextc);
7704 @}")
7705 @end smallexample
7707 To avoid confusion, don't write a single @code{define_split} that
7708 accepts some insns that match some @code{define_insn} as well as some
7709 insns that don't.  Instead, write two separate @code{define_split}
7710 definitions, one for the insns that are valid and one for the insns that
7711 are not valid.
7713 The splitter is allowed to split jump instructions into sequence of
7714 jumps or create new jumps in while splitting non-jump instructions.  As
7715 the central flowgraph and branch prediction information needs to be updated,
7716 several restriction apply.
7718 Splitting of jump instruction into sequence that over by another jump
7719 instruction is always valid, as compiler expect identical behavior of new
7720 jump.  When new sequence contains multiple jump instructions or new labels,
7721 more assistance is needed.  Splitter is required to create only unconditional
7722 jumps, or simple conditional jump instructions.  Additionally it must attach a
7723 @code{REG_BR_PROB} note to each conditional jump.  A global variable
7724 @code{split_branch_probability} holds the probability of the original branch in case
7725 it was a simple conditional jump, @minus{}1 otherwise.  To simplify
7726 recomputing of edge frequencies, the new sequence is required to have only
7727 forward jumps to the newly created labels.
7729 @findex define_insn_and_split
7730 For the common case where the pattern of a define_split exactly matches the
7731 pattern of a define_insn, use @code{define_insn_and_split}.  It looks like
7732 this:
7734 @smallexample
7735 (define_insn_and_split
7736   [@var{insn-pattern}]
7737   "@var{condition}"
7738   "@var{output-template}"
7739   "@var{split-condition}"
7740   [@var{new-insn-pattern-1}
7741    @var{new-insn-pattern-2}
7742    @dots{}]
7743   "@var{preparation-statements}"
7744   [@var{insn-attributes}])
7746 @end smallexample
7748 @var{insn-pattern}, @var{condition}, @var{output-template}, and
7749 @var{insn-attributes} are used as in @code{define_insn}.  The
7750 @var{new-insn-pattern} vector and the @var{preparation-statements} are used as
7751 in a @code{define_split}.  The @var{split-condition} is also used as in
7752 @code{define_split}, with the additional behavior that if the condition starts
7753 with @samp{&&}, the condition used for the split will be the constructed as a
7754 logical ``and'' of the split condition with the insn condition.  For example,
7755 from i386.md:
7757 @smallexample
7758 (define_insn_and_split "zero_extendhisi2_and"
7759   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
7760      (zero_extend:SI (match_operand:HI 1 "register_operand" "0")))
7761    (clobber (reg:CC 17))]
7762   "TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size"
7763   "#"
7764   "&& reload_completed"
7765   [(parallel [(set (match_dup 0)
7766                    (and:SI (match_dup 0) (const_int 65535)))
7767               (clobber (reg:CC 17))])]
7768   ""
7769   [(set_attr "type" "alu1")])
7771 @end smallexample
7773 In this case, the actual split condition will be
7774 @samp{TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size && reload_completed}.
7776 The @code{define_insn_and_split} construction provides exactly the same
7777 functionality as two separate @code{define_insn} and @code{define_split}
7778 patterns.  It exists for compactness, and as a maintenance tool to prevent
7779 having to ensure the two patterns' templates match.
7781 @end ifset
7782 @ifset INTERNALS
7783 @node Including Patterns
7784 @section Including Patterns in Machine Descriptions.
7785 @cindex insn includes
7787 @findex include
7788 The @code{include} pattern tells the compiler tools where to
7789 look for patterns that are in files other than in the file
7790 @file{.md}.  This is used only at build time and there is no preprocessing allowed.
7792 It looks like:
7794 @smallexample
7796 (include
7797   @var{pathname})
7798 @end smallexample
7800 For example:
7802 @smallexample
7804 (include "filestuff")
7806 @end smallexample
7808 Where @var{pathname} is a string that specifies the location of the file,
7809 specifies the include file to be in @file{gcc/config/target/filestuff}.  The
7810 directory @file{gcc/config/target} is regarded as the default directory.
7813 Machine descriptions may be split up into smaller more manageable subsections
7814 and placed into subdirectories.
7816 By specifying:
7818 @smallexample
7820 (include "BOGUS/filestuff")
7822 @end smallexample
7824 the include file is specified to be in @file{gcc/config/@var{target}/BOGUS/filestuff}.
7826 Specifying an absolute path for the include file such as;
7827 @smallexample
7829 (include "/u2/BOGUS/filestuff")
7831 @end smallexample
7832 is permitted but is not encouraged.
7834 @subsection RTL Generation Tool Options for Directory Search
7835 @cindex directory options .md
7836 @cindex options, directory search
7837 @cindex search options
7839 The @option{-I@var{dir}} option specifies directories to search for machine descriptions.
7840 For example:
7842 @smallexample
7844 genrecog -I/p1/abc/proc1 -I/p2/abcd/pro2 target.md
7846 @end smallexample
7849 Add the directory @var{dir} to the head of the list of directories to be
7850 searched for header files.  This can be used to override a system machine definition
7851 file, substituting your own version, since these directories are
7852 searched before the default machine description file directories.  If you use more than
7853 one @option{-I} option, the directories are scanned in left-to-right
7854 order; the standard default directory come after.
7857 @end ifset
7858 @ifset INTERNALS
7859 @node Peephole Definitions
7860 @section Machine-Specific Peephole Optimizers
7861 @cindex peephole optimizer definitions
7862 @cindex defining peephole optimizers
7864 In addition to instruction patterns the @file{md} file may contain
7865 definitions of machine-specific peephole optimizations.
7867 The combiner does not notice certain peephole optimizations when the data
7868 flow in the program does not suggest that it should try them.  For example,
7869 sometimes two consecutive insns related in purpose can be combined even
7870 though the second one does not appear to use a register computed in the
7871 first one.  A machine-specific peephole optimizer can detect such
7872 opportunities.
7874 There are two forms of peephole definitions that may be used.  The
7875 original @code{define_peephole} is run at assembly output time to
7876 match insns and substitute assembly text.  Use of @code{define_peephole}
7877 is deprecated.
7879 A newer @code{define_peephole2} matches insns and substitutes new
7880 insns.  The @code{peephole2} pass is run after register allocation
7881 but before scheduling, which may result in much better code for
7882 targets that do scheduling.
7884 @menu
7885 * define_peephole::     RTL to Text Peephole Optimizers
7886 * define_peephole2::    RTL to RTL Peephole Optimizers
7887 @end menu
7889 @end ifset
7890 @ifset INTERNALS
7891 @node define_peephole
7892 @subsection RTL to Text Peephole Optimizers
7893 @findex define_peephole
7895 @need 1000
7896 A definition looks like this:
7898 @smallexample
7899 (define_peephole
7900   [@var{insn-pattern-1}
7901    @var{insn-pattern-2}
7902    @dots{}]
7903   "@var{condition}"
7904   "@var{template}"
7905   "@var{optional-insn-attributes}")
7906 @end smallexample
7908 @noindent
7909 The last string operand may be omitted if you are not using any
7910 machine-specific information in this machine description.  If present,
7911 it must obey the same rules as in a @code{define_insn}.
7913 In this skeleton, @var{insn-pattern-1} and so on are patterns to match
7914 consecutive insns.  The optimization applies to a sequence of insns when
7915 @var{insn-pattern-1} matches the first one, @var{insn-pattern-2} matches
7916 the next, and so on.
7918 Each of the insns matched by a peephole must also match a
7919 @code{define_insn}.  Peepholes are checked only at the last stage just
7920 before code generation, and only optionally.  Therefore, any insn which
7921 would match a peephole but no @code{define_insn} will cause a crash in code
7922 generation in an unoptimized compilation, or at various optimization
7923 stages.
7925 The operands of the insns are matched with @code{match_operands},
7926 @code{match_operator}, and @code{match_dup}, as usual.  What is not
7927 usual is that the operand numbers apply to all the insn patterns in the
7928 definition.  So, you can check for identical operands in two insns by
7929 using @code{match_operand} in one insn and @code{match_dup} in the
7930 other.
7932 The operand constraints used in @code{match_operand} patterns do not have
7933 any direct effect on the applicability of the peephole, but they will
7934 be validated afterward, so make sure your constraints are general enough
7935 to apply whenever the peephole matches.  If the peephole matches
7936 but the constraints are not satisfied, the compiler will crash.
7938 It is safe to omit constraints in all the operands of the peephole; or
7939 you can write constraints which serve as a double-check on the criteria
7940 previously tested.
7942 Once a sequence of insns matches the patterns, the @var{condition} is
7943 checked.  This is a C expression which makes the final decision whether to
7944 perform the optimization (we do so if the expression is nonzero).  If
7945 @var{condition} is omitted (in other words, the string is empty) then the
7946 optimization is applied to every sequence of insns that matches the
7947 patterns.
7949 The defined peephole optimizations are applied after register allocation
7950 is complete.  Therefore, the peephole definition can check which
7951 operands have ended up in which kinds of registers, just by looking at
7952 the operands.
7954 @findex prev_active_insn
7955 The way to refer to the operands in @var{condition} is to write
7956 @code{operands[@var{i}]} for operand number @var{i} (as matched by
7957 @code{(match_operand @var{i} @dots{})}).  Use the variable @code{insn}
7958 to refer to the last of the insns being matched; use
7959 @code{prev_active_insn} to find the preceding insns.
7961 @findex dead_or_set_p
7962 When optimizing computations with intermediate results, you can use
7963 @var{condition} to match only when the intermediate results are not used
7964 elsewhere.  Use the C expression @code{dead_or_set_p (@var{insn},
7965 @var{op})}, where @var{insn} is the insn in which you expect the value
7966 to be used for the last time (from the value of @code{insn}, together
7967 with use of @code{prev_nonnote_insn}), and @var{op} is the intermediate
7968 value (from @code{operands[@var{i}]}).
7970 Applying the optimization means replacing the sequence of insns with one
7971 new insn.  The @var{template} controls ultimate output of assembler code
7972 for this combined insn.  It works exactly like the template of a
7973 @code{define_insn}.  Operand numbers in this template are the same ones
7974 used in matching the original sequence of insns.
7976 The result of a defined peephole optimizer does not need to match any of
7977 the insn patterns in the machine description; it does not even have an
7978 opportunity to match them.  The peephole optimizer definition itself serves
7979 as the insn pattern to control how the insn is output.
7981 Defined peephole optimizers are run as assembler code is being output,
7982 so the insns they produce are never combined or rearranged in any way.
7984 Here is an example, taken from the 68000 machine description:
7986 @smallexample
7987 (define_peephole
7988   [(set (reg:SI 15) (plus:SI (reg:SI 15) (const_int 4)))
7989    (set (match_operand:DF 0 "register_operand" "=f")
7990         (match_operand:DF 1 "register_operand" "ad"))]
7991   "FP_REG_P (operands[0]) && ! FP_REG_P (operands[1])"
7993   rtx xoperands[2];
7994   xoperands[1] = gen_rtx_REG (SImode, REGNO (operands[1]) + 1);
7995 #ifdef MOTOROLA
7996   output_asm_insn ("move.l %1,(sp)", xoperands);
7997   output_asm_insn ("move.l %1,-(sp)", operands);
7998   return "fmove.d (sp)+,%0";
7999 #else
8000   output_asm_insn ("movel %1,sp@@", xoperands);
8001   output_asm_insn ("movel %1,sp@@-", operands);
8002   return "fmoved sp@@+,%0";
8003 #endif
8005 @end smallexample
8007 @need 1000
8008 The effect of this optimization is to change
8010 @smallexample
8011 @group
8012 jbsr _foobar
8013 addql #4,sp
8014 movel d1,sp@@-
8015 movel d0,sp@@-
8016 fmoved sp@@+,fp0
8017 @end group
8018 @end smallexample
8020 @noindent
8021 into
8023 @smallexample
8024 @group
8025 jbsr _foobar
8026 movel d1,sp@@
8027 movel d0,sp@@-
8028 fmoved sp@@+,fp0
8029 @end group
8030 @end smallexample
8032 @ignore
8033 @findex CC_REVERSED
8034 If a peephole matches a sequence including one or more jump insns, you must
8035 take account of the flags such as @code{CC_REVERSED} which specify that the
8036 condition codes are represented in an unusual manner.  The compiler
8037 automatically alters any ordinary conditional jumps which occur in such
8038 situations, but the compiler cannot alter jumps which have been replaced by
8039 peephole optimizations.  So it is up to you to alter the assembler code
8040 that the peephole produces.  Supply C code to write the assembler output,
8041 and in this C code check the condition code status flags and change the
8042 assembler code as appropriate.
8043 @end ignore
8045 @var{insn-pattern-1} and so on look @emph{almost} like the second
8046 operand of @code{define_insn}.  There is one important difference: the
8047 second operand of @code{define_insn} consists of one or more RTX's
8048 enclosed in square brackets.  Usually, there is only one: then the same
8049 action can be written as an element of a @code{define_peephole}.  But
8050 when there are multiple actions in a @code{define_insn}, they are
8051 implicitly enclosed in a @code{parallel}.  Then you must explicitly
8052 write the @code{parallel}, and the square brackets within it, in the
8053 @code{define_peephole}.  Thus, if an insn pattern looks like this,
8055 @smallexample
8056 (define_insn "divmodsi4"
8057   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
8058         (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
8059                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
8060    (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
8061         (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))]
8062   "TARGET_68020"
8063   "divsl%.l %2,%3:%0")
8064 @end smallexample
8066 @noindent
8067 then the way to mention this insn in a peephole is as follows:
8069 @smallexample
8070 (define_peephole
8071   [@dots{}
8072    (parallel
8073     [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
8074           (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
8075                   (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
8076      (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
8077           (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))])
8078    @dots{}]
8079   @dots{})
8080 @end smallexample
8082 @end ifset
8083 @ifset INTERNALS
8084 @node define_peephole2
8085 @subsection RTL to RTL Peephole Optimizers
8086 @findex define_peephole2
8088 The @code{define_peephole2} definition tells the compiler how to
8089 substitute one sequence of instructions for another sequence,
8090 what additional scratch registers may be needed and what their
8091 lifetimes must be.
8093 @smallexample
8094 (define_peephole2
8095   [@var{insn-pattern-1}
8096    @var{insn-pattern-2}
8097    @dots{}]
8098   "@var{condition}"
8099   [@var{new-insn-pattern-1}
8100    @var{new-insn-pattern-2}
8101    @dots{}]
8102   "@var{preparation-statements}")
8103 @end smallexample
8105 The definition is almost identical to @code{define_split}
8106 (@pxref{Insn Splitting}) except that the pattern to match is not a
8107 single instruction, but a sequence of instructions.
8109 It is possible to request additional scratch registers for use in the
8110 output template.  If appropriate registers are not free, the pattern
8111 will simply not match.
8113 @findex match_scratch
8114 @findex match_dup
8115 Scratch registers are requested with a @code{match_scratch} pattern at
8116 the top level of the input pattern.  The allocated register (initially) will
8117 be dead at the point requested within the original sequence.  If the scratch
8118 is used at more than a single point, a @code{match_dup} pattern at the
8119 top level of the input pattern marks the last position in the input sequence
8120 at which the register must be available.
8122 Here is an example from the IA-32 machine description:
8124 @smallexample
8125 (define_peephole2
8126   [(match_scratch:SI 2 "r")
8127    (parallel [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
8128                    (match_operator:SI 3 "arith_or_logical_operator"
8129                      [(match_dup 0)
8130                       (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")]))
8131               (clobber (reg:CC 17))])]
8132   "! optimize_size && ! TARGET_READ_MODIFY"
8133   [(set (match_dup 2) (match_dup 1))
8134    (parallel [(set (match_dup 0)
8135                    (match_op_dup 3 [(match_dup 0) (match_dup 2)]))
8136               (clobber (reg:CC 17))])]
8137   "")
8138 @end smallexample
8140 @noindent
8141 This pattern tries to split a load from its use in the hopes that we'll be
8142 able to schedule around the memory load latency.  It allocates a single
8143 @code{SImode} register of class @code{GENERAL_REGS} (@code{"r"}) that needs
8144 to be live only at the point just before the arithmetic.
8146 A real example requiring extended scratch lifetimes is harder to come by,
8147 so here's a silly made-up example:
8149 @smallexample
8150 (define_peephole2
8151   [(match_scratch:SI 4 "r")
8152    (set (match_operand:SI 0 "" "") (match_operand:SI 1 "" ""))
8153    (set (match_operand:SI 2 "" "") (match_dup 1))
8154    (match_dup 4)
8155    (set (match_operand:SI 3 "" "") (match_dup 1))]
8156   "/* @r{determine 1 does not overlap 0 and 2} */"
8157   [(set (match_dup 4) (match_dup 1))
8158    (set (match_dup 0) (match_dup 4))
8159    (set (match_dup 2) (match_dup 4))
8160    (set (match_dup 3) (match_dup 4))]
8161   "")
8162 @end smallexample
8164 @noindent
8165 If we had not added the @code{(match_dup 4)} in the middle of the input
8166 sequence, it might have been the case that the register we chose at the
8167 beginning of the sequence is killed by the first or second @code{set}.
8169 @end ifset
8170 @ifset INTERNALS
8171 @node Insn Attributes
8172 @section Instruction Attributes
8173 @cindex insn attributes
8174 @cindex instruction attributes
8176 In addition to describing the instruction supported by the target machine,
8177 the @file{md} file also defines a group of @dfn{attributes} and a set of
8178 values for each.  Every generated insn is assigned a value for each attribute.
8179 One possible attribute would be the effect that the insn has on the machine's
8180 condition code.  This attribute can then be used by @code{NOTICE_UPDATE_CC}
8181 to track the condition codes.
8183 @menu
8184 * Defining Attributes:: Specifying attributes and their values.
8185 * Expressions::         Valid expressions for attribute values.
8186 * Tagging Insns::       Assigning attribute values to insns.
8187 * Attr Example::        An example of assigning attributes.
8188 * Insn Lengths::        Computing the length of insns.
8189 * Constant Attributes:: Defining attributes that are constant.
8190 * Mnemonic Attribute::  Obtain the instruction mnemonic as attribute value.
8191 * Delay Slots::         Defining delay slots required for a machine.
8192 * Processor pipeline description:: Specifying information for insn scheduling.
8193 @end menu
8195 @end ifset
8196 @ifset INTERNALS
8197 @node Defining Attributes
8198 @subsection Defining Attributes and their Values
8199 @cindex defining attributes and their values
8200 @cindex attributes, defining
8202 @findex define_attr
8203 The @code{define_attr} expression is used to define each attribute required
8204 by the target machine.  It looks like:
8206 @smallexample
8207 (define_attr @var{name} @var{list-of-values} @var{default})
8208 @end smallexample
8210 @var{name} is a string specifying the name of the attribute being
8211 defined.  Some attributes are used in a special way by the rest of the
8212 compiler. The @code{enabled} attribute can be used to conditionally
8213 enable or disable insn alternatives (@pxref{Disable Insn
8214 Alternatives}). The @code{predicable} attribute, together with a
8215 suitable @code{define_cond_exec} (@pxref{Conditional Execution}), can
8216 be used to automatically generate conditional variants of instruction
8217 patterns. The @code{mnemonic} attribute can be used to check for the
8218 instruction mnemonic (@pxref{Mnemonic Attribute}).  The compiler
8219 internally uses the names @code{ce_enabled} and @code{nonce_enabled},
8220 so they should not be used elsewhere as alternative names.
8222 @var{list-of-values} is either a string that specifies a comma-separated
8223 list of values that can be assigned to the attribute, or a null string to
8224 indicate that the attribute takes numeric values.
8226 @var{default} is an attribute expression that gives the value of this
8227 attribute for insns that match patterns whose definition does not include
8228 an explicit value for this attribute.  @xref{Attr Example}, for more
8229 information on the handling of defaults.  @xref{Constant Attributes},
8230 for information on attributes that do not depend on any particular insn.
8232 @findex insn-attr.h
8233 For each defined attribute, a number of definitions are written to the
8234 @file{insn-attr.h} file.  For cases where an explicit set of values is
8235 specified for an attribute, the following are defined:
8237 @itemize @bullet
8238 @item
8239 A @samp{#define} is written for the symbol @samp{HAVE_ATTR_@var{name}}.
8241 @item
8242 An enumerated class is defined for @samp{attr_@var{name}} with
8243 elements of the form @samp{@var{upper-name}_@var{upper-value}} where
8244 the attribute name and value are first converted to uppercase.
8246 @item
8247 A function @samp{get_attr_@var{name}} is defined that is passed an insn and
8248 returns the attribute value for that insn.
8249 @end itemize
8251 For example, if the following is present in the @file{md} file:
8253 @smallexample
8254 (define_attr "type" "branch,fp,load,store,arith" @dots{})
8255 @end smallexample
8257 @noindent
8258 the following lines will be written to the file @file{insn-attr.h}.
8260 @smallexample
8261 #define HAVE_ATTR_type 1
8262 enum attr_type @{TYPE_BRANCH, TYPE_FP, TYPE_LOAD,
8263                  TYPE_STORE, TYPE_ARITH@};
8264 extern enum attr_type get_attr_type ();
8265 @end smallexample
8267 If the attribute takes numeric values, no @code{enum} type will be
8268 defined and the function to obtain the attribute's value will return
8269 @code{int}.
8271 There are attributes which are tied to a specific meaning.  These
8272 attributes are not free to use for other purposes:
8274 @table @code
8275 @item length
8276 The @code{length} attribute is used to calculate the length of emitted
8277 code chunks.  This is especially important when verifying branch
8278 distances. @xref{Insn Lengths}.
8280 @item enabled
8281 The @code{enabled} attribute can be defined to prevent certain
8282 alternatives of an insn definition from being used during code
8283 generation. @xref{Disable Insn Alternatives}.
8285 @item mnemonic
8286 The @code{mnemonic} attribute can be defined to implement instruction
8287 specific checks in e.g. the pipeline description.
8288 @xref{Mnemonic Attribute}.
8289 @end table
8291 For each of these special attributes, the corresponding
8292 @samp{HAVE_ATTR_@var{name}} @samp{#define} is also written when the
8293 attribute is not defined; in that case, it is defined as @samp{0}.
8295 @findex define_enum_attr
8296 @anchor{define_enum_attr}
8297 Another way of defining an attribute is to use:
8299 @smallexample
8300 (define_enum_attr "@var{attr}" "@var{enum}" @var{default})
8301 @end smallexample
8303 This works in just the same way as @code{define_attr}, except that
8304 the list of values is taken from a separate enumeration called
8305 @var{enum} (@pxref{define_enum}).  This form allows you to use
8306 the same list of values for several attributes without having to
8307 repeat the list each time.  For example:
8309 @smallexample
8310 (define_enum "processor" [
8311   model_a
8312   model_b
8313   @dots{}
8315 (define_enum_attr "arch" "processor"
8316   (const (symbol_ref "target_arch")))
8317 (define_enum_attr "tune" "processor"
8318   (const (symbol_ref "target_tune")))
8319 @end smallexample
8321 defines the same attributes as:
8323 @smallexample
8324 (define_attr "arch" "model_a,model_b,@dots{}"
8325   (const (symbol_ref "target_arch")))
8326 (define_attr "tune" "model_a,model_b,@dots{}"
8327   (const (symbol_ref "target_tune")))
8328 @end smallexample
8330 but without duplicating the processor list.  The second example defines two
8331 separate C enums (@code{attr_arch} and @code{attr_tune}) whereas the first
8332 defines a single C enum (@code{processor}).
8333 @end ifset
8334 @ifset INTERNALS
8335 @node Expressions
8336 @subsection Attribute Expressions
8337 @cindex attribute expressions
8339 RTL expressions used to define attributes use the codes described above
8340 plus a few specific to attribute definitions, to be discussed below.
8341 Attribute value expressions must have one of the following forms:
8343 @table @code
8344 @cindex @code{const_int} and attributes
8345 @item (const_int @var{i})
8346 The integer @var{i} specifies the value of a numeric attribute.  @var{i}
8347 must be non-negative.
8349 The value of a numeric attribute can be specified either with a
8350 @code{const_int}, or as an integer represented as a string in
8351 @code{const_string}, @code{eq_attr} (see below), @code{attr},
8352 @code{symbol_ref}, simple arithmetic expressions, and @code{set_attr}
8353 overrides on specific instructions (@pxref{Tagging Insns}).
8355 @cindex @code{const_string} and attributes
8356 @item (const_string @var{value})
8357 The string @var{value} specifies a constant attribute value.
8358 If @var{value} is specified as @samp{"*"}, it means that the default value of
8359 the attribute is to be used for the insn containing this expression.
8360 @samp{"*"} obviously cannot be used in the @var{default} expression
8361 of a @code{define_attr}.
8363 If the attribute whose value is being specified is numeric, @var{value}
8364 must be a string containing a non-negative integer (normally
8365 @code{const_int} would be used in this case).  Otherwise, it must
8366 contain one of the valid values for the attribute.
8368 @cindex @code{if_then_else} and attributes
8369 @item (if_then_else @var{test} @var{true-value} @var{false-value})
8370 @var{test} specifies an attribute test, whose format is defined below.
8371 The value of this expression is @var{true-value} if @var{test} is true,
8372 otherwise it is @var{false-value}.
8374 @cindex @code{cond} and attributes
8375 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @dots{}] @var{default})
8376 The first operand of this expression is a vector containing an even
8377 number of expressions and consisting of pairs of @var{test} and @var{value}
8378 expressions.  The value of the @code{cond} expression is that of the
8379 @var{value} corresponding to the first true @var{test} expression.  If
8380 none of the @var{test} expressions are true, the value of the @code{cond}
8381 expression is that of the @var{default} expression.
8382 @end table
8384 @var{test} expressions can have one of the following forms:
8386 @table @code
8387 @cindex @code{const_int} and attribute tests
8388 @item (const_int @var{i})
8389 This test is true if @var{i} is nonzero and false otherwise.
8391 @cindex @code{not} and attributes
8392 @cindex @code{ior} and attributes
8393 @cindex @code{and} and attributes
8394 @item (not @var{test})
8395 @itemx (ior @var{test1} @var{test2})
8396 @itemx (and @var{test1} @var{test2})
8397 These tests are true if the indicated logical function is true.
8399 @cindex @code{match_operand} and attributes
8400 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{pred} @var{constraints})
8401 This test is true if operand @var{n} of the insn whose attribute value
8402 is being determined has mode @var{m} (this part of the test is ignored
8403 if @var{m} is @code{VOIDmode}) and the function specified by the string
8404 @var{pred} returns a nonzero value when passed operand @var{n} and mode
8405 @var{m} (this part of the test is ignored if @var{pred} is the null
8406 string).
8408 The @var{constraints} operand is ignored and should be the null string.
8410 @cindex @code{match_test} and attributes
8411 @item (match_test @var{c-expr})
8412 The test is true if C expression @var{c-expr} is true.  In non-constant
8413 attributes, @var{c-expr} has access to the following variables:
8415 @table @var
8416 @item insn
8417 The rtl instruction under test.
8418 @item which_alternative
8419 The @code{define_insn} alternative that @var{insn} matches.
8420 @xref{Output Statement}.
8421 @item operands
8422 An array of @var{insn}'s rtl operands.
8423 @end table
8425 @var{c-expr} behaves like the condition in a C @code{if} statement,
8426 so there is no need to explicitly convert the expression into a boolean
8427 0 or 1 value.  For example, the following two tests are equivalent:
8429 @smallexample
8430 (match_test "x & 2")
8431 (match_test "(x & 2) != 0")
8432 @end smallexample
8434 @cindex @code{le} and attributes
8435 @cindex @code{leu} and attributes
8436 @cindex @code{lt} and attributes
8437 @cindex @code{gt} and attributes
8438 @cindex @code{gtu} and attributes
8439 @cindex @code{ge} and attributes
8440 @cindex @code{geu} and attributes
8441 @cindex @code{ne} and attributes
8442 @cindex @code{eq} and attributes
8443 @cindex @code{plus} and attributes
8444 @cindex @code{minus} and attributes
8445 @cindex @code{mult} and attributes
8446 @cindex @code{div} and attributes
8447 @cindex @code{mod} and attributes
8448 @cindex @code{abs} and attributes
8449 @cindex @code{neg} and attributes
8450 @cindex @code{ashift} and attributes
8451 @cindex @code{lshiftrt} and attributes
8452 @cindex @code{ashiftrt} and attributes
8453 @item (le @var{arith1} @var{arith2})
8454 @itemx (leu @var{arith1} @var{arith2})
8455 @itemx (lt @var{arith1} @var{arith2})
8456 @itemx (ltu @var{arith1} @var{arith2})
8457 @itemx (gt @var{arith1} @var{arith2})
8458 @itemx (gtu @var{arith1} @var{arith2})
8459 @itemx (ge @var{arith1} @var{arith2})
8460 @itemx (geu @var{arith1} @var{arith2})
8461 @itemx (ne @var{arith1} @var{arith2})
8462 @itemx (eq @var{arith1} @var{arith2})
8463 These tests are true if the indicated comparison of the two arithmetic
8464 expressions is true.  Arithmetic expressions are formed with
8465 @code{plus}, @code{minus}, @code{mult}, @code{div}, @code{mod},
8466 @code{abs}, @code{neg}, @code{and}, @code{ior}, @code{xor}, @code{not},
8467 @code{ashift}, @code{lshiftrt}, and @code{ashiftrt} expressions.
8469 @findex get_attr
8470 @code{const_int} and @code{symbol_ref} are always valid terms (@pxref{Insn
8471 Lengths},for additional forms).  @code{symbol_ref} is a string
8472 denoting a C expression that yields an @code{int} when evaluated by the
8473 @samp{get_attr_@dots{}} routine.  It should normally be a global
8474 variable.
8476 @findex eq_attr
8477 @item (eq_attr @var{name} @var{value})
8478 @var{name} is a string specifying the name of an attribute.
8480 @var{value} is a string that is either a valid value for attribute
8481 @var{name}, a comma-separated list of values, or @samp{!} followed by a
8482 value or list.  If @var{value} does not begin with a @samp{!}, this
8483 test is true if the value of the @var{name} attribute of the current
8484 insn is in the list specified by @var{value}.  If @var{value} begins
8485 with a @samp{!}, this test is true if the attribute's value is
8486 @emph{not} in the specified list.
8488 For example,
8490 @smallexample
8491 (eq_attr "type" "load,store")
8492 @end smallexample
8494 @noindent
8495 is equivalent to
8497 @smallexample
8498 (ior (eq_attr "type" "load") (eq_attr "type" "store"))
8499 @end smallexample
8501 If @var{name} specifies an attribute of @samp{alternative}, it refers to the
8502 value of the compiler variable @code{which_alternative}
8503 (@pxref{Output Statement}) and the values must be small integers.  For
8504 example,
8506 @smallexample
8507 (eq_attr "alternative" "2,3")
8508 @end smallexample
8510 @noindent
8511 is equivalent to
8513 @smallexample
8514 (ior (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 2))
8515      (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 3)))
8516 @end smallexample
8518 Note that, for most attributes, an @code{eq_attr} test is simplified in cases
8519 where the value of the attribute being tested is known for all insns matching
8520 a particular pattern.  This is by far the most common case.
8522 @findex attr_flag
8523 @item (attr_flag @var{name})
8524 The value of an @code{attr_flag} expression is true if the flag
8525 specified by @var{name} is true for the @code{insn} currently being
8526 scheduled.
8528 @var{name} is a string specifying one of a fixed set of flags to test.
8529 Test the flags @code{forward} and @code{backward} to determine the
8530 direction of a conditional branch.
8532 This example describes a conditional branch delay slot which
8533 can be nullified for forward branches that are taken (annul-true) or
8534 for backward branches which are not taken (annul-false).
8536 @smallexample
8537 (define_delay (eq_attr "type" "cbranch")
8538   [(eq_attr "in_branch_delay" "true")
8539    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
8540         (attr_flag "forward"))
8541    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
8542         (attr_flag "backward"))])
8543 @end smallexample
8545 The @code{forward} and @code{backward} flags are false if the current
8546 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
8548 @code{attr_flag} is only used during delay slot scheduling and has no
8549 meaning to other passes of the compiler.
8551 @findex attr
8552 @item (attr @var{name})
8553 The value of another attribute is returned.  This is most useful
8554 for numeric attributes, as @code{eq_attr} and @code{attr_flag}
8555 produce more efficient code for non-numeric attributes.
8556 @end table
8558 @end ifset
8559 @ifset INTERNALS
8560 @node Tagging Insns
8561 @subsection Assigning Attribute Values to Insns
8562 @cindex tagging insns
8563 @cindex assigning attribute values to insns
8565 The value assigned to an attribute of an insn is primarily determined by
8566 which pattern is matched by that insn (or which @code{define_peephole}
8567 generated it).  Every @code{define_insn} and @code{define_peephole} can
8568 have an optional last argument to specify the values of attributes for
8569 matching insns.  The value of any attribute not specified in a particular
8570 insn is set to the default value for that attribute, as specified in its
8571 @code{define_attr}.  Extensive use of default values for attributes
8572 permits the specification of the values for only one or two attributes
8573 in the definition of most insn patterns, as seen in the example in the
8574 next section.
8576 The optional last argument of @code{define_insn} and
8577 @code{define_peephole} is a vector of expressions, each of which defines
8578 the value for a single attribute.  The most general way of assigning an
8579 attribute's value is to use a @code{set} expression whose first operand is an
8580 @code{attr} expression giving the name of the attribute being set.  The
8581 second operand of the @code{set} is an attribute expression
8582 (@pxref{Expressions}) giving the value of the attribute.
8584 When the attribute value depends on the @samp{alternative} attribute
8585 (i.e., which is the applicable alternative in the constraint of the
8586 insn), the @code{set_attr_alternative} expression can be used.  It
8587 allows the specification of a vector of attribute expressions, one for
8588 each alternative.
8590 @findex set_attr
8591 When the generality of arbitrary attribute expressions is not required,
8592 the simpler @code{set_attr} expression can be used, which allows
8593 specifying a string giving either a single attribute value or a list
8594 of attribute values, one for each alternative.
8596 The form of each of the above specifications is shown below.  In each case,
8597 @var{name} is a string specifying the attribute to be set.
8599 @table @code
8600 @item (set_attr @var{name} @var{value-string})
8601 @var{value-string} is either a string giving the desired attribute value,
8602 or a string containing a comma-separated list giving the values for
8603 succeeding alternatives.  The number of elements must match the number
8604 of alternatives in the constraint of the insn pattern.
8606 Note that it may be useful to specify @samp{*} for some alternative, in
8607 which case the attribute will assume its default value for insns matching
8608 that alternative.
8610 @findex set_attr_alternative
8611 @item (set_attr_alternative @var{name} [@var{value1} @var{value2} @dots{}])
8612 Depending on the alternative of the insn, the value will be one of the
8613 specified values.  This is a shorthand for using a @code{cond} with
8614 tests on the @samp{alternative} attribute.
8616 @findex attr
8617 @item (set (attr @var{name}) @var{value})
8618 The first operand of this @code{set} must be the special RTL expression
8619 @code{attr}, whose sole operand is a string giving the name of the
8620 attribute being set.  @var{value} is the value of the attribute.
8621 @end table
8623 The following shows three different ways of representing the same
8624 attribute value specification:
8626 @smallexample
8627 (set_attr "type" "load,store,arith")
8629 (set_attr_alternative "type"
8630                       [(const_string "load") (const_string "store")
8631                        (const_string "arith")])
8633 (set (attr "type")
8634      (cond [(eq_attr "alternative" "1") (const_string "load")
8635             (eq_attr "alternative" "2") (const_string "store")]
8636            (const_string "arith")))
8637 @end smallexample
8639 @need 1000
8640 @findex define_asm_attributes
8641 The @code{define_asm_attributes} expression provides a mechanism to
8642 specify the attributes assigned to insns produced from an @code{asm}
8643 statement.  It has the form:
8645 @smallexample
8646 (define_asm_attributes [@var{attr-sets}])
8647 @end smallexample
8649 @noindent
8650 where @var{attr-sets} is specified the same as for both the
8651 @code{define_insn} and the @code{define_peephole} expressions.
8653 These values will typically be the ``worst case'' attribute values.  For
8654 example, they might indicate that the condition code will be clobbered.
8656 A specification for a @code{length} attribute is handled specially.  The
8657 way to compute the length of an @code{asm} insn is to multiply the
8658 length specified in the expression @code{define_asm_attributes} by the
8659 number of machine instructions specified in the @code{asm} statement,
8660 determined by counting the number of semicolons and newlines in the
8661 string.  Therefore, the value of the @code{length} attribute specified
8662 in a @code{define_asm_attributes} should be the maximum possible length
8663 of a single machine instruction.
8665 @end ifset
8666 @ifset INTERNALS
8667 @node Attr Example
8668 @subsection Example of Attribute Specifications
8669 @cindex attribute specifications example
8670 @cindex attribute specifications
8672 The judicious use of defaulting is important in the efficient use of
8673 insn attributes.  Typically, insns are divided into @dfn{types} and an
8674 attribute, customarily called @code{type}, is used to represent this
8675 value.  This attribute is normally used only to define the default value
8676 for other attributes.  An example will clarify this usage.
8678 Assume we have a RISC machine with a condition code and in which only
8679 full-word operations are performed in registers.  Let us assume that we
8680 can divide all insns into loads, stores, (integer) arithmetic
8681 operations, floating point operations, and branches.
8683 Here we will concern ourselves with determining the effect of an insn on
8684 the condition code and will limit ourselves to the following possible
8685 effects:  The condition code can be set unpredictably (clobbered), not
8686 be changed, be set to agree with the results of the operation, or only
8687 changed if the item previously set into the condition code has been
8688 modified.
8690 Here is part of a sample @file{md} file for such a machine:
8692 @smallexample
8693 (define_attr "type" "load,store,arith,fp,branch" (const_string "arith"))
8695 (define_attr "cc" "clobber,unchanged,set,change0"
8696              (cond [(eq_attr "type" "load")
8697                         (const_string "change0")
8698                     (eq_attr "type" "store,branch")
8699                         (const_string "unchanged")
8700                     (eq_attr "type" "arith")
8701                         (if_then_else (match_operand:SI 0 "" "")
8702                                       (const_string "set")
8703                                       (const_string "clobber"))]
8704                    (const_string "clobber")))
8706 (define_insn ""
8707   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,r,m")
8708         (match_operand:SI 1 "general_operand" "r,m,r"))]
8709   ""
8710   "@@
8711    move %0,%1
8712    load %0,%1
8713    store %0,%1"
8714   [(set_attr "type" "arith,load,store")])
8715 @end smallexample
8717 Note that we assume in the above example that arithmetic operations
8718 performed on quantities smaller than a machine word clobber the condition
8719 code since they will set the condition code to a value corresponding to the
8720 full-word result.
8722 @end ifset
8723 @ifset INTERNALS
8724 @node Insn Lengths
8725 @subsection Computing the Length of an Insn
8726 @cindex insn lengths, computing
8727 @cindex computing the length of an insn
8729 For many machines, multiple types of branch instructions are provided, each
8730 for different length branch displacements.  In most cases, the assembler
8731 will choose the correct instruction to use.  However, when the assembler
8732 cannot do so, GCC can when a special attribute, the @code{length}
8733 attribute, is defined.  This attribute must be defined to have numeric
8734 values by specifying a null string in its @code{define_attr}.
8736 In the case of the @code{length} attribute, two additional forms of
8737 arithmetic terms are allowed in test expressions:
8739 @table @code
8740 @cindex @code{match_dup} and attributes
8741 @item (match_dup @var{n})
8742 This refers to the address of operand @var{n} of the current insn, which
8743 must be a @code{label_ref}.
8745 @cindex @code{pc} and attributes
8746 @item (pc)
8747 For non-branch instructions and backward branch instructions, this refers
8748 to the address of the current insn.  But for forward branch instructions,
8749 this refers to the address of the next insn, because the length of the
8750 current insn is to be computed.
8751 @end table
8753 @cindex @code{addr_vec}, length of
8754 @cindex @code{addr_diff_vec}, length of
8755 For normal insns, the length will be determined by value of the
8756 @code{length} attribute.  In the case of @code{addr_vec} and
8757 @code{addr_diff_vec} insn patterns, the length is computed as
8758 the number of vectors multiplied by the size of each vector.
8760 Lengths are measured in addressable storage units (bytes).
8762 Note that it is possible to call functions via the @code{symbol_ref}
8763 mechanism to compute the length of an insn.  However, if you use this
8764 mechanism you must provide dummy clauses to express the maximum length
8765 without using the function call.  You can an example of this in the
8766 @code{pa} machine description for the @code{call_symref} pattern.
8768 The following macros can be used to refine the length computation:
8770 @table @code
8771 @findex ADJUST_INSN_LENGTH
8772 @item ADJUST_INSN_LENGTH (@var{insn}, @var{length})
8773 If defined, modifies the length assigned to instruction @var{insn} as a
8774 function of the context in which it is used.  @var{length} is an lvalue
8775 that contains the initially computed length of the insn and should be
8776 updated with the correct length of the insn.
8778 This macro will normally not be required.  A case in which it is
8779 required is the ROMP@.  On this machine, the size of an @code{addr_vec}
8780 insn must be increased by two to compensate for the fact that alignment
8781 may be required.
8782 @end table
8784 @findex get_attr_length
8785 The routine that returns @code{get_attr_length} (the value of the
8786 @code{length} attribute) can be used by the output routine to
8787 determine the form of the branch instruction to be written, as the
8788 example below illustrates.
8790 As an example of the specification of variable-length branches, consider
8791 the IBM 360.  If we adopt the convention that a register will be set to
8792 the starting address of a function, we can jump to labels within 4k of
8793 the start using a four-byte instruction.  Otherwise, we need a six-byte
8794 sequence to load the address from memory and then branch to it.
8796 On such a machine, a pattern for a branch instruction might be specified
8797 as follows:
8799 @smallexample
8800 (define_insn "jump"
8801   [(set (pc)
8802         (label_ref (match_operand 0 "" "")))]
8803   ""
8805    return (get_attr_length (insn) == 4
8806            ? "b %l0" : "l r15,=a(%l0); br r15");
8808   [(set (attr "length")
8809         (if_then_else (lt (match_dup 0) (const_int 4096))
8810                       (const_int 4)
8811                       (const_int 6)))])
8812 @end smallexample
8814 @end ifset
8815 @ifset INTERNALS
8816 @node Constant Attributes
8817 @subsection Constant Attributes
8818 @cindex constant attributes
8820 A special form of @code{define_attr}, where the expression for the
8821 default value is a @code{const} expression, indicates an attribute that
8822 is constant for a given run of the compiler.  Constant attributes may be
8823 used to specify which variety of processor is used.  For example,
8825 @smallexample
8826 (define_attr "cpu" "m88100,m88110,m88000"
8827  (const
8828   (cond [(symbol_ref "TARGET_88100") (const_string "m88100")
8829          (symbol_ref "TARGET_88110") (const_string "m88110")]
8830         (const_string "m88000"))))
8832 (define_attr "memory" "fast,slow"
8833  (const
8834   (if_then_else (symbol_ref "TARGET_FAST_MEM")
8835                 (const_string "fast")
8836                 (const_string "slow"))))
8837 @end smallexample
8839 The routine generated for constant attributes has no parameters as it
8840 does not depend on any particular insn.  RTL expressions used to define
8841 the value of a constant attribute may use the @code{symbol_ref} form,
8842 but may not use either the @code{match_operand} form or @code{eq_attr}
8843 forms involving insn attributes.
8845 @end ifset
8846 @ifset INTERNALS
8847 @node Mnemonic Attribute
8848 @subsection Mnemonic Attribute
8849 @cindex mnemonic attribute
8851 The @code{mnemonic} attribute is a string type attribute holding the
8852 instruction mnemonic for an insn alternative.  The attribute values
8853 will automatically be generated by the machine description parser if
8854 there is an attribute definition in the md file:
8856 @smallexample
8857 (define_attr "mnemonic" "unknown" (const_string "unknown"))
8858 @end smallexample
8860 The default value can be freely chosen as long as it does not collide
8861 with any of the instruction mnemonics.  This value will be used
8862 whenever the machine description parser is not able to determine the
8863 mnemonic string.  This might be the case for output templates
8864 containing more than a single instruction as in
8865 @code{"mvcle\t%0,%1,0\;jo\t.-4"}.
8867 The @code{mnemonic} attribute set is not generated automatically if the
8868 instruction string is generated via C code.
8870 An existing @code{mnemonic} attribute set in an insn definition will not
8871 be overriden by the md file parser.  That way it is possible to
8872 manually set the instruction mnemonics for the cases where the md file
8873 parser fails to determine it automatically.
8875 The @code{mnemonic} attribute is useful for dealing with instruction
8876 specific properties in the pipeline description without defining
8877 additional insn attributes.
8879 @smallexample
8880 (define_attr "ooo_expanded" ""
8881   (cond [(eq_attr "mnemonic" "dlr,dsgr,d,dsgf,stam,dsgfr,dlgr")
8882          (const_int 1)]
8883         (const_int 0)))
8884 @end smallexample
8886 @end ifset
8887 @ifset INTERNALS
8888 @node Delay Slots
8889 @subsection Delay Slot Scheduling
8890 @cindex delay slots, defining
8892 The insn attribute mechanism can be used to specify the requirements for
8893 delay slots, if any, on a target machine.  An instruction is said to
8894 require a @dfn{delay slot} if some instructions that are physically
8895 after the instruction are executed as if they were located before it.
8896 Classic examples are branch and call instructions, which often execute
8897 the following instruction before the branch or call is performed.
8899 On some machines, conditional branch instructions can optionally
8900 @dfn{annul} instructions in the delay slot.  This means that the
8901 instruction will not be executed for certain branch outcomes.  Both
8902 instructions that annul if the branch is true and instructions that
8903 annul if the branch is false are supported.
8905 Delay slot scheduling differs from instruction scheduling in that
8906 determining whether an instruction needs a delay slot is dependent only
8907 on the type of instruction being generated, not on data flow between the
8908 instructions.  See the next section for a discussion of data-dependent
8909 instruction scheduling.
8911 @findex define_delay
8912 The requirement of an insn needing one or more delay slots is indicated
8913 via the @code{define_delay} expression.  It has the following form:
8915 @smallexample
8916 (define_delay @var{test}
8917               [@var{delay-1} @var{annul-true-1} @var{annul-false-1}
8918                @var{delay-2} @var{annul-true-2} @var{annul-false-2}
8919                @dots{}])
8920 @end smallexample
8922 @var{test} is an attribute test that indicates whether this
8923 @code{define_delay} applies to a particular insn.  If so, the number of
8924 required delay slots is determined by the length of the vector specified
8925 as the second argument.  An insn placed in delay slot @var{n} must
8926 satisfy attribute test @var{delay-n}.  @var{annul-true-n} is an
8927 attribute test that specifies which insns may be annulled if the branch
8928 is true.  Similarly, @var{annul-false-n} specifies which insns in the
8929 delay slot may be annulled if the branch is false.  If annulling is not
8930 supported for that delay slot, @code{(nil)} should be coded.
8932 For example, in the common case where branch and call insns require
8933 a single delay slot, which may contain any insn other than a branch or
8934 call, the following would be placed in the @file{md} file:
8936 @smallexample
8937 (define_delay (eq_attr "type" "branch,call")
8938               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
8939 @end smallexample
8941 Multiple @code{define_delay} expressions may be specified.  In this
8942 case, each such expression specifies different delay slot requirements
8943 and there must be no insn for which tests in two @code{define_delay}
8944 expressions are both true.
8946 For example, if we have a machine that requires one delay slot for branches
8947 but two for calls,  no delay slot can contain a branch or call insn,
8948 and any valid insn in the delay slot for the branch can be annulled if the
8949 branch is true, we might represent this as follows:
8951 @smallexample
8952 (define_delay (eq_attr "type" "branch")
8953    [(eq_attr "type" "!branch,call")
8954     (eq_attr "type" "!branch,call")
8955     (nil)])
8957 (define_delay (eq_attr "type" "call")
8958               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)
8959                (eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
8960 @end smallexample
8961 @c the above is *still* too long.  --mew 4feb93
8963 @end ifset
8964 @ifset INTERNALS
8965 @node Processor pipeline description
8966 @subsection Specifying processor pipeline description
8967 @cindex processor pipeline description
8968 @cindex processor functional units
8969 @cindex instruction latency time
8970 @cindex interlock delays
8971 @cindex data dependence delays
8972 @cindex reservation delays
8973 @cindex pipeline hazard recognizer
8974 @cindex automaton based pipeline description
8975 @cindex regular expressions
8976 @cindex deterministic finite state automaton
8977 @cindex automaton based scheduler
8978 @cindex RISC
8979 @cindex VLIW
8981 To achieve better performance, most modern processors
8982 (super-pipelined, superscalar @acronym{RISC}, and @acronym{VLIW}
8983 processors) have many @dfn{functional units} on which several
8984 instructions can be executed simultaneously.  An instruction starts
8985 execution if its issue conditions are satisfied.  If not, the
8986 instruction is stalled until its conditions are satisfied.  Such
8987 @dfn{interlock (pipeline) delay} causes interruption of the fetching
8988 of successor instructions (or demands nop instructions, e.g.@: for some
8989 MIPS processors).
8991 There are two major kinds of interlock delays in modern processors.
8992 The first one is a data dependence delay determining @dfn{instruction
8993 latency time}.  The instruction execution is not started until all
8994 source data have been evaluated by prior instructions (there are more
8995 complex cases when the instruction execution starts even when the data
8996 are not available but will be ready in given time after the
8997 instruction execution start).  Taking the data dependence delays into
8998 account is simple.  The data dependence (true, output, and
8999 anti-dependence) delay between two instructions is given by a
9000 constant.  In most cases this approach is adequate.  The second kind
9001 of interlock delays is a reservation delay.  The reservation delay
9002 means that two instructions under execution will be in need of shared
9003 processors resources, i.e.@: buses, internal registers, and/or
9004 functional units, which are reserved for some time.  Taking this kind
9005 of delay into account is complex especially for modern @acronym{RISC}
9006 processors.
9008 The task of exploiting more processor parallelism is solved by an
9009 instruction scheduler.  For a better solution to this problem, the
9010 instruction scheduler has to have an adequate description of the
9011 processor parallelism (or @dfn{pipeline description}).  GCC
9012 machine descriptions describe processor parallelism and functional
9013 unit reservations for groups of instructions with the aid of
9014 @dfn{regular expressions}.
9016 The GCC instruction scheduler uses a @dfn{pipeline hazard recognizer} to
9017 figure out the possibility of the instruction issue by the processor
9018 on a given simulated processor cycle.  The pipeline hazard recognizer is
9019 automatically generated from the processor pipeline description.  The
9020 pipeline hazard recognizer generated from the machine description
9021 is based on a deterministic finite state automaton (@acronym{DFA}):
9022 the instruction issue is possible if there is a transition from one
9023 automaton state to another one.  This algorithm is very fast, and
9024 furthermore, its speed is not dependent on processor
9025 complexity@footnote{However, the size of the automaton depends on
9026 processor complexity.  To limit this effect, machine descriptions
9027 can split orthogonal parts of the machine description among several
9028 automata: but then, since each of these must be stepped independently,
9029 this does cause a small decrease in the algorithm's performance.}.
9031 @cindex automaton based pipeline description
9032 The rest of this section describes the directives that constitute
9033 an automaton-based processor pipeline description.  The order of
9034 these constructions within the machine description file is not
9035 important.
9037 @findex define_automaton
9038 @cindex pipeline hazard recognizer
9039 The following optional construction describes names of automata
9040 generated and used for the pipeline hazards recognition.  Sometimes
9041 the generated finite state automaton used by the pipeline hazard
9042 recognizer is large.  If we use more than one automaton and bind functional
9043 units to the automata, the total size of the automata is usually
9044 less than the size of the single automaton.  If there is no one such
9045 construction, only one finite state automaton is generated.
9047 @smallexample
9048 (define_automaton @var{automata-names})
9049 @end smallexample
9051 @var{automata-names} is a string giving names of the automata.  The
9052 names are separated by commas.  All the automata should have unique names.
9053 The automaton name is used in the constructions @code{define_cpu_unit} and
9054 @code{define_query_cpu_unit}.
9056 @findex define_cpu_unit
9057 @cindex processor functional units
9058 Each processor functional unit used in the description of instruction
9059 reservations should be described by the following construction.
9061 @smallexample
9062 (define_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
9063 @end smallexample
9065 @var{unit-names} is a string giving the names of the functional units
9066 separated by commas.  Don't use name @samp{nothing}, it is reserved
9067 for other goals.
9069 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
9070 which the unit is bound.  The automaton should be described in
9071 construction @code{define_automaton}.  You should give
9072 @dfn{automaton-name}, if there is a defined automaton.
9074 The assignment of units to automata are constrained by the uses of the
9075 units in insn reservations.  The most important constraint is: if a
9076 unit reservation is present on a particular cycle of an alternative
9077 for an insn reservation, then some unit from the same automaton must
9078 be present on the same cycle for the other alternatives of the insn
9079 reservation.  The rest of the constraints are mentioned in the
9080 description of the subsequent constructions.
9082 @findex define_query_cpu_unit
9083 @cindex querying function unit reservations
9084 The following construction describes CPU functional units analogously
9085 to @code{define_cpu_unit}.  The reservation of such units can be
9086 queried for an automaton state.  The instruction scheduler never
9087 queries reservation of functional units for given automaton state.  So
9088 as a rule, you don't need this construction.  This construction could
9089 be used for future code generation goals (e.g.@: to generate
9090 @acronym{VLIW} insn templates).
9092 @smallexample
9093 (define_query_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
9094 @end smallexample
9096 @var{unit-names} is a string giving names of the functional units
9097 separated by commas.
9099 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
9100 which the unit is bound.
9102 @findex define_insn_reservation
9103 @cindex instruction latency time
9104 @cindex regular expressions
9105 @cindex data bypass
9106 The following construction is the major one to describe pipeline
9107 characteristics of an instruction.
9109 @smallexample
9110 (define_insn_reservation @var{insn-name} @var{default_latency}
9111                          @var{condition} @var{regexp})
9112 @end smallexample
9114 @var{default_latency} is a number giving latency time of the
9115 instruction.  There is an important difference between the old
9116 description and the automaton based pipeline description.  The latency
9117 time is used for all dependencies when we use the old description.  In
9118 the automaton based pipeline description, the given latency time is only
9119 used for true dependencies.  The cost of anti-dependencies is always
9120 zero and the cost of output dependencies is the difference between
9121 latency times of the producing and consuming insns (if the difference
9122 is negative, the cost is considered to be zero).  You can always
9123 change the default costs for any description by using the target hook
9124 @code{TARGET_SCHED_ADJUST_COST} (@pxref{Scheduling}).
9126 @var{insn-name} is a string giving the internal name of the insn.  The
9127 internal names are used in constructions @code{define_bypass} and in
9128 the automaton description file generated for debugging.  The internal
9129 name has nothing in common with the names in @code{define_insn}.  It is a
9130 good practice to use insn classes described in the processor manual.
9132 @var{condition} defines what RTL insns are described by this
9133 construction.  You should remember that you will be in trouble if
9134 @var{condition} for two or more different
9135 @code{define_insn_reservation} constructions is TRUE for an insn.  In
9136 this case what reservation will be used for the insn is not defined.
9137 Such cases are not checked during generation of the pipeline hazards
9138 recognizer because in general recognizing that two conditions may have
9139 the same value is quite difficult (especially if the conditions
9140 contain @code{symbol_ref}).  It is also not checked during the
9141 pipeline hazard recognizer work because it would slow down the
9142 recognizer considerably.
9144 @var{regexp} is a string describing the reservation of the cpu's functional
9145 units by the instruction.  The reservations are described by a regular
9146 expression according to the following syntax:
9148 @smallexample
9149        regexp = regexp "," oneof
9150               | oneof
9152        oneof = oneof "|" allof
9153              | allof
9155        allof = allof "+" repeat
9156              | repeat
9158        repeat = element "*" number
9159               | element
9161        element = cpu_function_unit_name
9162                | reservation_name
9163                | result_name
9164                | "nothing"
9165                | "(" regexp ")"
9166 @end smallexample
9168 @itemize @bullet
9169 @item
9170 @samp{,} is used for describing the start of the next cycle in
9171 the reservation.
9173 @item
9174 @samp{|} is used for describing a reservation described by the first
9175 regular expression @strong{or} a reservation described by the second
9176 regular expression @strong{or} etc.
9178 @item
9179 @samp{+} is used for describing a reservation described by the first
9180 regular expression @strong{and} a reservation described by the
9181 second regular expression @strong{and} etc.
9183 @item
9184 @samp{*} is used for convenience and simply means a sequence in which
9185 the regular expression are repeated @var{number} times with cycle
9186 advancing (see @samp{,}).
9188 @item
9189 @samp{cpu_function_unit_name} denotes reservation of the named
9190 functional unit.
9192 @item
9193 @samp{reservation_name} --- see description of construction
9194 @samp{define_reservation}.
9196 @item
9197 @samp{nothing} denotes no unit reservations.
9198 @end itemize
9200 @findex define_reservation
9201 Sometimes unit reservations for different insns contain common parts.
9202 In such case, you can simplify the pipeline description by describing
9203 the common part by the following construction
9205 @smallexample
9206 (define_reservation @var{reservation-name} @var{regexp})
9207 @end smallexample
9209 @var{reservation-name} is a string giving name of @var{regexp}.
9210 Functional unit names and reservation names are in the same name
9211 space.  So the reservation names should be different from the
9212 functional unit names and can not be the reserved name @samp{nothing}.
9214 @findex define_bypass
9215 @cindex instruction latency time
9216 @cindex data bypass
9217 The following construction is used to describe exceptions in the
9218 latency time for given instruction pair.  This is so called bypasses.
9220 @smallexample
9221 (define_bypass @var{number} @var{out_insn_names} @var{in_insn_names}
9222                [@var{guard}])
9223 @end smallexample
9225 @var{number} defines when the result generated by the instructions
9226 given in string @var{out_insn_names} will be ready for the
9227 instructions given in string @var{in_insn_names}.  Each of these
9228 strings is a comma-separated list of filename-style globs and
9229 they refer to the names of @code{define_insn_reservation}s.
9230 For example:
9231 @smallexample
9232 (define_bypass 1 "cpu1_load_*, cpu1_store_*" "cpu1_load_*")
9233 @end smallexample
9234 defines a bypass between instructions that start with
9235 @samp{cpu1_load_} or @samp{cpu1_store_} and those that start with
9236 @samp{cpu1_load_}.
9238 @var{guard} is an optional string giving the name of a C function which
9239 defines an additional guard for the bypass.  The function will get the
9240 two insns as parameters.  If the function returns zero the bypass will
9241 be ignored for this case.  The additional guard is necessary to
9242 recognize complicated bypasses, e.g.@: when the consumer is only an address
9243 of insn @samp{store} (not a stored value).
9245 If there are more one bypass with the same output and input insns, the
9246 chosen bypass is the first bypass with a guard in description whose
9247 guard function returns nonzero.  If there is no such bypass, then
9248 bypass without the guard function is chosen.
9250 @findex exclusion_set
9251 @findex presence_set
9252 @findex final_presence_set
9253 @findex absence_set
9254 @findex final_absence_set
9255 @cindex VLIW
9256 @cindex RISC
9257 The following five constructions are usually used to describe
9258 @acronym{VLIW} processors, or more precisely, to describe a placement
9259 of small instructions into @acronym{VLIW} instruction slots.  They
9260 can be used for @acronym{RISC} processors, too.
9262 @smallexample
9263 (exclusion_set @var{unit-names} @var{unit-names})
9264 (presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
9265 (final_presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
9266 (absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
9267 (final_absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
9268 @end smallexample
9270 @var{unit-names} is a string giving names of functional units
9271 separated by commas.
9273 @var{patterns} is a string giving patterns of functional units
9274 separated by comma.  Currently pattern is one unit or units
9275 separated by white-spaces.
9277 The first construction (@samp{exclusion_set}) means that each
9278 functional unit in the first string can not be reserved simultaneously
9279 with a unit whose name is in the second string and vice versa.  For
9280 example, the construction is useful for describing processors
9281 (e.g.@: some SPARC processors) with a fully pipelined floating point
9282 functional unit which can execute simultaneously only single floating
9283 point insns or only double floating point insns.
9285 The second construction (@samp{presence_set}) means that each
9286 functional unit in the first string can not be reserved unless at
9287 least one of pattern of units whose names are in the second string is
9288 reserved.  This is an asymmetric relation.  For example, it is useful
9289 for description that @acronym{VLIW} @samp{slot1} is reserved after
9290 @samp{slot0} reservation.  We could describe it by the following
9291 construction
9293 @smallexample
9294 (presence_set "slot1" "slot0")
9295 @end smallexample
9297 Or @samp{slot1} is reserved only after @samp{slot0} and unit @samp{b0}
9298 reservation.  In this case we could write
9300 @smallexample
9301 (presence_set "slot1" "slot0 b0")
9302 @end smallexample
9304 The third construction (@samp{final_presence_set}) is analogous to
9305 @samp{presence_set}.  The difference between them is when checking is
9306 done.  When an instruction is issued in given automaton state
9307 reflecting all current and planned unit reservations, the automaton
9308 state is changed.  The first state is a source state, the second one
9309 is a result state.  Checking for @samp{presence_set} is done on the
9310 source state reservation, checking for @samp{final_presence_set} is
9311 done on the result reservation.  This construction is useful to
9312 describe a reservation which is actually two subsequent reservations.
9313 For example, if we use
9315 @smallexample
9316 (presence_set "slot1" "slot0")
9317 @end smallexample
9319 the following insn will be never issued (because @samp{slot1} requires
9320 @samp{slot0} which is absent in the source state).
9322 @smallexample
9323 (define_reservation "insn_and_nop" "slot0 + slot1")
9324 @end smallexample
9326 but it can be issued if we use analogous @samp{final_presence_set}.
9328 The forth construction (@samp{absence_set}) means that each functional
9329 unit in the first string can be reserved only if each pattern of units
9330 whose names are in the second string is not reserved.  This is an
9331 asymmetric relation (actually @samp{exclusion_set} is analogous to
9332 this one but it is symmetric).  For example it might be useful in a
9333 @acronym{VLIW} description to say that @samp{slot0} cannot be reserved
9334 after either @samp{slot1} or @samp{slot2} have been reserved.  This
9335 can be described as:
9337 @smallexample
9338 (absence_set "slot0" "slot1, slot2")
9339 @end smallexample
9341 Or @samp{slot2} can not be reserved if @samp{slot0} and unit @samp{b0}
9342 are reserved or @samp{slot1} and unit @samp{b1} are reserved.  In
9343 this case we could write
9345 @smallexample
9346 (absence_set "slot2" "slot0 b0, slot1 b1")
9347 @end smallexample
9349 All functional units mentioned in a set should belong to the same
9350 automaton.
9352 The last construction (@samp{final_absence_set}) is analogous to
9353 @samp{absence_set} but checking is done on the result (state)
9354 reservation.  See comments for @samp{final_presence_set}.
9356 @findex automata_option
9357 @cindex deterministic finite state automaton
9358 @cindex nondeterministic finite state automaton
9359 @cindex finite state automaton minimization
9360 You can control the generator of the pipeline hazard recognizer with
9361 the following construction.
9363 @smallexample
9364 (automata_option @var{options})
9365 @end smallexample
9367 @var{options} is a string giving options which affect the generated
9368 code.  Currently there are the following options:
9370 @itemize @bullet
9371 @item
9372 @dfn{no-minimization} makes no minimization of the automaton.  This is
9373 only worth to do when we are debugging the description and need to
9374 look more accurately at reservations of states.
9376 @item
9377 @dfn{time} means printing time statistics about the generation of
9378 automata.
9380 @item
9381 @dfn{stats} means printing statistics about the generated automata
9382 such as the number of DFA states, NDFA states and arcs.
9384 @item
9385 @dfn{v} means a generation of the file describing the result automata.
9386 The file has suffix @samp{.dfa} and can be used for the description
9387 verification and debugging.
9389 @item
9390 @dfn{w} means a generation of warning instead of error for
9391 non-critical errors.
9393 @item
9394 @dfn{no-comb-vect} prevents the automaton generator from generating
9395 two data structures and comparing them for space efficiency.  Using
9396 a comb vector to represent transitions may be better, but it can be
9397 very expensive to construct.  This option is useful if the build
9398 process spends an unacceptably long time in genautomata.
9400 @item
9401 @dfn{ndfa} makes nondeterministic finite state automata.  This affects
9402 the treatment of operator @samp{|} in the regular expressions.  The
9403 usual treatment of the operator is to try the first alternative and,
9404 if the reservation is not possible, the second alternative.  The
9405 nondeterministic treatment means trying all alternatives, some of them
9406 may be rejected by reservations in the subsequent insns.
9408 @item
9409 @dfn{collapse-ndfa} modifies the behavior of the generator when
9410 producing an automaton.  An additional state transition to collapse a
9411 nondeterministic @acronym{NDFA} state to a deterministic @acronym{DFA}
9412 state is generated.  It can be triggered by passing @code{const0_rtx} to
9413 state_transition.  In such an automaton, cycle advance transitions are
9414 available only for these collapsed states.  This option is useful for
9415 ports that want to use the @code{ndfa} option, but also want to use
9416 @code{define_query_cpu_unit} to assign units to insns issued in a cycle.
9418 @item
9419 @dfn{progress} means output of a progress bar showing how many states
9420 were generated so far for automaton being processed.  This is useful
9421 during debugging a @acronym{DFA} description.  If you see too many
9422 generated states, you could interrupt the generator of the pipeline
9423 hazard recognizer and try to figure out a reason for generation of the
9424 huge automaton.
9425 @end itemize
9427 As an example, consider a superscalar @acronym{RISC} machine which can
9428 issue three insns (two integer insns and one floating point insn) on
9429 the cycle but can finish only two insns.  To describe this, we define
9430 the following functional units.
9432 @smallexample
9433 (define_cpu_unit "i0_pipeline, i1_pipeline, f_pipeline")
9434 (define_cpu_unit "port0, port1")
9435 @end smallexample
9437 All simple integer insns can be executed in any integer pipeline and
9438 their result is ready in two cycles.  The simple integer insns are
9439 issued into the first pipeline unless it is reserved, otherwise they
9440 are issued into the second pipeline.  Integer division and
9441 multiplication insns can be executed only in the second integer
9442 pipeline and their results are ready correspondingly in 8 and 4
9443 cycles.  The integer division is not pipelined, i.e.@: the subsequent
9444 integer division insn can not be issued until the current division
9445 insn finished.  Floating point insns are fully pipelined and their
9446 results are ready in 3 cycles.  Where the result of a floating point
9447 insn is used by an integer insn, an additional delay of one cycle is
9448 incurred.  To describe all of this we could specify
9450 @smallexample
9451 (define_cpu_unit "div")
9453 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
9454                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), (port0 | port1)")
9456 (define_insn_reservation "mult" 4 (eq_attr "type" "mult")
9457                          "i1_pipeline, nothing*2, (port0 | port1)")
9459 (define_insn_reservation "div" 8 (eq_attr "type" "div")
9460                          "i1_pipeline, div*7, div + (port0 | port1)")
9462 (define_insn_reservation "float" 3 (eq_attr "type" "float")
9463                          "f_pipeline, nothing, (port0 | port1))
9465 (define_bypass 4 "float" "simple,mult,div")
9466 @end smallexample
9468 To simplify the description we could describe the following reservation
9470 @smallexample
9471 (define_reservation "finish" "port0|port1")
9472 @end smallexample
9474 and use it in all @code{define_insn_reservation} as in the following
9475 construction
9477 @smallexample
9478 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
9479                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), finish")
9480 @end smallexample
9483 @end ifset
9484 @ifset INTERNALS
9485 @node Conditional Execution
9486 @section Conditional Execution
9487 @cindex conditional execution
9488 @cindex predication
9490 A number of architectures provide for some form of conditional
9491 execution, or predication.  The hallmark of this feature is the
9492 ability to nullify most of the instructions in the instruction set.
9493 When the instruction set is large and not entirely symmetric, it
9494 can be quite tedious to describe these forms directly in the
9495 @file{.md} file.  An alternative is the @code{define_cond_exec} template.
9497 @findex define_cond_exec
9498 @smallexample
9499 (define_cond_exec
9500   [@var{predicate-pattern}]
9501   "@var{condition}"
9502   "@var{output-template}"
9503   "@var{optional-insn-attribues}")
9504 @end smallexample
9506 @var{predicate-pattern} is the condition that must be true for the
9507 insn to be executed at runtime and should match a relational operator.
9508 One can use @code{match_operator} to match several relational operators
9509 at once.  Any @code{match_operand} operands must have no more than one
9510 alternative.
9512 @var{condition} is a C expression that must be true for the generated
9513 pattern to match.
9515 @findex current_insn_predicate
9516 @var{output-template} is a string similar to the @code{define_insn}
9517 output template (@pxref{Output Template}), except that the @samp{*}
9518 and @samp{@@} special cases do not apply.  This is only useful if the
9519 assembly text for the predicate is a simple prefix to the main insn.
9520 In order to handle the general case, there is a global variable
9521 @code{current_insn_predicate} that will contain the entire predicate
9522 if the current insn is predicated, and will otherwise be @code{NULL}.
9524 @var{optional-insn-attributes} is an optional vector of attributes that gets
9525 appended to the insn attributes of the produced cond_exec rtx. It can
9526 be used to add some distinguishing attribute to cond_exec rtxs produced
9527 that way. An example usage would be to use this attribute in conjunction
9528 with attributes on the main pattern to disable particular alternatives under
9529 certain conditions.
9531 When @code{define_cond_exec} is used, an implicit reference to
9532 the @code{predicable} instruction attribute is made.
9533 @xref{Insn Attributes}.  This attribute must be a boolean (i.e.@: have
9534 exactly two elements in its @var{list-of-values}), with the possible
9535 values being @code{no} and @code{yes}.  The default and all uses in
9536 the insns must be a simple constant, not a complex expressions.  It
9537 may, however, depend on the alternative, by using a comma-separated
9538 list of values.  If that is the case, the port should also define an
9539 @code{enabled} attribute (@pxref{Disable Insn Alternatives}), which
9540 should also allow only @code{no} and @code{yes} as its values.
9542 For each @code{define_insn} for which the @code{predicable}
9543 attribute is true, a new @code{define_insn} pattern will be
9544 generated that matches a predicated version of the instruction.
9545 For example,
9547 @smallexample
9548 (define_insn "addsi"
9549   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
9550         (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9551                  (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9552   "@var{test1}"
9553   "add %2,%1,%0")
9555 (define_cond_exec
9556   [(ne (match_operand:CC 0 "register_operand" "c")
9557        (const_int 0))]
9558   "@var{test2}"
9559   "(%0)")
9560 @end smallexample
9562 @noindent
9563 generates a new pattern
9565 @smallexample
9566 (define_insn ""
9567   [(cond_exec
9568      (ne (match_operand:CC 3 "register_operand" "c") (const_int 0))
9569      (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
9570           (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9571                    (match_operand:SI 2 "register_operand" "r"))))]
9572   "(@var{test2}) && (@var{test1})"
9573   "(%3) add %2,%1,%0")
9574 @end smallexample
9576 @end ifset
9577 @ifset INTERNALS
9578 @node Define Subst
9579 @section RTL Templates Transformations
9580 @cindex define_subst
9582 For some hardware architectures there are common cases when the RTL
9583 templates for the instructions can be derived from the other RTL
9584 templates using simple transformations.  E.g., @file{i386.md} contains
9585 an RTL template for the ordinary @code{sub} instruction---
9586 @code{*subsi_1}, and for the @code{sub} instruction with subsequent
9587 zero-extension---@code{*subsi_1_zext}.  Such cases can be easily
9588 implemented by a single meta-template capable of generating a modified
9589 case based on the initial one:
9591 @findex define_subst
9592 @smallexample
9593 (define_subst "@var{name}"
9594   [@var{input-template}]
9595   "@var{condition}"
9596   [@var{output-template}])
9597 @end smallexample
9598 @var{input-template} is a pattern describing the source RTL template,
9599 which will be transformed.
9601 @var{condition} is a C expression that is conjunct with the condition
9602 from the input-template to generate a condition to be used in the
9603 output-template.
9605 @var{output-template} is a pattern that will be used in the resulting
9606 template.
9608 @code{define_subst} mechanism is tightly coupled with the notion of the
9609 subst attribute (@pxref{Subst Iterators}).  The use of
9610 @code{define_subst} is triggered by a reference to a subst attribute in
9611 the transforming RTL template.  This reference initiates duplication of
9612 the source RTL template and substitution of the attributes with their
9613 values.  The source RTL template is left unchanged, while the copy is
9614 transformed by @code{define_subst}.  This transformation can fail in the
9615 case when the source RTL template is not matched against the
9616 input-template of the @code{define_subst}.  In such case the copy is
9617 deleted.
9619 @code{define_subst} can be used only in @code{define_insn} and
9620 @code{define_expand}, it cannot be used in other expressions (e.g. in
9621 @code{define_insn_and_split}).
9623 @menu
9624 * Define Subst Example::            Example of @code{define_subst} work.
9625 * Define Subst Pattern Matching::   Process of template comparison.
9626 * Define Subst Output Template::    Generation of output template.
9627 @end menu
9629 @node Define Subst Example
9630 @subsection @code{define_subst} Example
9631 @cindex define_subst
9633 To illustrate how @code{define_subst} works, let us examine a simple
9634 template transformation.
9636 Suppose there are two kinds of instructions: one that touches flags and
9637 the other that does not.  The instructions of the second type could be
9638 generated with the following @code{define_subst}:
9640 @smallexample
9641 (define_subst "add_clobber_subst"
9642   [(set (match_operand:SI 0 "" "")
9643         (match_operand:SI 1 "" ""))]
9644   ""
9645   [(set (match_dup 0)
9646         (match_dup 1))
9647    (clobber (reg:CC FLAGS_REG))]
9648 @end smallexample
9650 This @code{define_subst} can be applied to any RTL pattern containing
9651 @code{set} of mode SI and generates a copy with clobber when it is
9652 applied.
9654 Assume there is an RTL template for a @code{max} instruction to be used
9655 in @code{define_subst} mentioned above:
9657 @smallexample
9658 (define_insn "maxsi"
9659   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9660         (max:SI
9661           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9662           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9663   ""
9664   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9665  [@dots{}])
9666 @end smallexample
9668 To mark the RTL template for @code{define_subst} application,
9669 subst-attributes are used.  They should be declared in advance:
9671 @smallexample
9672 (define_subst_attr "add_clobber_name" "add_clobber_subst" "_noclobber" "_clobber")
9673 @end smallexample
9675 Here @samp{add_clobber_name} is the attribute name,
9676 @samp{add_clobber_subst} is the name of the corresponding
9677 @code{define_subst}, the third argument (@samp{_noclobber}) is the
9678 attribute value that would be substituted into the unchanged version of
9679 the source RTL template, and the last argument (@samp{_clobber}) is the
9680 value that would be substituted into the second, transformed,
9681 version of the RTL template.
9683 Once the subst-attribute has been defined, it should be used in RTL
9684 templates which need to be processed by the @code{define_subst}.  So,
9685 the original RTL template should be changed:
9687 @smallexample
9688 (define_insn "maxsi<add_clobber_name>"
9689   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9690         (max:SI
9691           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9692           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9693   ""
9694   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9695  [@dots{}])
9696 @end smallexample
9698 The result of the @code{define_subst} usage would look like the following:
9700 @smallexample
9701 (define_insn "maxsi_noclobber"
9702   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9703         (max:SI
9704           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9705           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9706   ""
9707   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9708  [@dots{}])
9709 (define_insn "maxsi_clobber"
9710   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9711         (max:SI
9712           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9713           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))
9714    (clobber (reg:CC FLAGS_REG))]
9715   ""
9716   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9717  [@dots{}])
9718 @end smallexample
9720 @node Define Subst Pattern Matching
9721 @subsection Pattern Matching in @code{define_subst}
9722 @cindex define_subst
9724 All expressions, allowed in @code{define_insn} or @code{define_expand},
9725 are allowed in the input-template of @code{define_subst}, except
9726 @code{match_par_dup}, @code{match_scratch}, @code{match_parallel}. The
9727 meanings of expressions in the input-template were changed:
9729 @code{match_operand} matches any expression (possibly, a subtree in
9730 RTL-template), if modes of the @code{match_operand} and this expression
9731 are the same, or mode of the @code{match_operand} is @code{VOIDmode}, or
9732 this expression is @code{match_dup}, @code{match_op_dup}.  If the
9733 expression is @code{match_operand} too, and predicate of
9734 @code{match_operand} from the input pattern is not empty, then the
9735 predicates are compared.  That can be used for more accurate filtering
9736 of accepted RTL-templates.
9738 @code{match_operator} matches common operators (like @code{plus},
9739 @code{minus}), @code{unspec}, @code{unspec_volatile} operators and
9740 @code{match_operator}s from the original pattern if the modes match and
9741 @code{match_operator} from the input pattern has the same number of
9742 operands as the operator from the original pattern.
9744 @node Define Subst Output Template
9745 @subsection Generation of output template in @code{define_subst}
9746 @cindex define_subst
9748 If all necessary checks for @code{define_subst} application pass, a new
9749 RTL-pattern, based on the output-template, is created to replace the old
9750 template.  Like in input-patterns, meanings of some RTL expressions are
9751 changed when they are used in output-patterns of a @code{define_subst}.
9752 Thus, @code{match_dup} is used for copying the whole expression from the
9753 original pattern, which matched corresponding @code{match_operand} from
9754 the input pattern.
9756 @code{match_dup N} is used in the output template to be replaced with
9757 the expression from the original pattern, which matched
9758 @code{match_operand N} from the input pattern.  As a consequence,
9759 @code{match_dup} cannot be used to point to @code{match_operand}s from
9760 the output pattern, it should always refer to a @code{match_operand}
9761 from the input pattern.
9763 In the output template one can refer to the expressions from the
9764 original pattern and create new ones.  For instance, some operands could
9765 be added by means of standard @code{match_operand}.
9767 After replacing @code{match_dup} with some RTL-subtree from the original
9768 pattern, it could happen that several @code{match_operand}s in the
9769 output pattern have the same indexes.  It is unknown, how many and what
9770 indexes would be used in the expression which would replace
9771 @code{match_dup}, so such conflicts in indexes are inevitable.  To
9772 overcome this issue, @code{match_operands} and @code{match_operators},
9773 which were introduced into the output pattern, are renumerated when all
9774 @code{match_dup}s are replaced.
9776 Number of alternatives in @code{match_operand}s introduced into the
9777 output template @code{M} could differ from the number of alternatives in
9778 the original pattern @code{N}, so in the resultant pattern there would
9779 be @code{N*M} alternatives.  Thus, constraints from the original pattern
9780 would be duplicated @code{N} times, constraints from the output pattern
9781 would be duplicated @code{M} times, producing all possible combinations.
9782 @end ifset
9784 @ifset INTERNALS
9785 @node Constant Definitions
9786 @section Constant Definitions
9787 @cindex constant definitions
9788 @findex define_constants
9790 Using literal constants inside instruction patterns reduces legibility and
9791 can be a maintenance problem.
9793 To overcome this problem, you may use the @code{define_constants}
9794 expression.  It contains a vector of name-value pairs.  From that
9795 point on, wherever any of the names appears in the MD file, it is as
9796 if the corresponding value had been written instead.  You may use
9797 @code{define_constants} multiple times; each appearance adds more
9798 constants to the table.  It is an error to redefine a constant with
9799 a different value.
9801 To come back to the a29k load multiple example, instead of
9803 @smallexample
9804 (define_insn ""
9805   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
9806      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
9807            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
9808       (use (reg:SI 179))
9809       (clobber (reg:SI 179))])]
9810   ""
9811   "loadm 0,0,%1,%2")
9812 @end smallexample
9814 You could write:
9816 @smallexample
9817 (define_constants [
9818     (R_BP 177)
9819     (R_FC 178)
9820     (R_CR 179)
9821     (R_Q  180)
9824 (define_insn ""
9825   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
9826      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
9827            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
9828       (use (reg:SI R_CR))
9829       (clobber (reg:SI R_CR))])]
9830   ""
9831   "loadm 0,0,%1,%2")
9832 @end smallexample
9834 The constants that are defined with a define_constant are also output
9835 in the insn-codes.h header file as #defines.
9837 @cindex enumerations
9838 @findex define_c_enum
9839 You can also use the machine description file to define enumerations.
9840 Like the constants defined by @code{define_constant}, these enumerations
9841 are visible to both the machine description file and the main C code.
9843 The syntax is as follows:
9845 @smallexample
9846 (define_c_enum "@var{name}" [
9847   @var{value0}
9848   @var{value1}
9849   @dots{}
9850   @var{valuen}
9852 @end smallexample
9854 This definition causes the equivalent of the following C code to appear
9855 in @file{insn-constants.h}:
9857 @smallexample
9858 enum @var{name} @{
9859   @var{value0} = 0,
9860   @var{value1} = 1,
9861   @dots{}
9862   @var{valuen} = @var{n}
9864 #define NUM_@var{cname}_VALUES (@var{n} + 1)
9865 @end smallexample
9867 where @var{cname} is the capitalized form of @var{name}.
9868 It also makes each @var{valuei} available in the machine description
9869 file, just as if it had been declared with:
9871 @smallexample
9872 (define_constants [(@var{valuei} @var{i})])
9873 @end smallexample
9875 Each @var{valuei} is usually an upper-case identifier and usually
9876 begins with @var{cname}.
9878 You can split the enumeration definition into as many statements as
9879 you like.  The above example is directly equivalent to:
9881 @smallexample
9882 (define_c_enum "@var{name}" [@var{value0}])
9883 (define_c_enum "@var{name}" [@var{value1}])
9884 @dots{}
9885 (define_c_enum "@var{name}" [@var{valuen}])
9886 @end smallexample
9888 Splitting the enumeration helps to improve the modularity of each
9889 individual @code{.md} file.  For example, if a port defines its
9890 synchronization instructions in a separate @file{sync.md} file,
9891 it is convenient to define all synchronization-specific enumeration
9892 values in @file{sync.md} rather than in the main @file{.md} file.
9894 Some enumeration names have special significance to GCC:
9896 @table @code
9897 @item unspecv
9898 @findex unspec_volatile
9899 If an enumeration called @code{unspecv} is defined, GCC will use it
9900 when printing out @code{unspec_volatile} expressions.  For example:
9902 @smallexample
9903 (define_c_enum "unspecv" [
9904   UNSPECV_BLOCKAGE
9906 @end smallexample
9908 causes GCC to print @samp{(unspec_volatile @dots{} 0)} as:
9910 @smallexample
9911 (unspec_volatile ... UNSPECV_BLOCKAGE)
9912 @end smallexample
9914 @item unspec
9915 @findex unspec
9916 If an enumeration called @code{unspec} is defined, GCC will use
9917 it when printing out @code{unspec} expressions.  GCC will also use
9918 it when printing out @code{unspec_volatile} expressions unless an
9919 @code{unspecv} enumeration is also defined.  You can therefore
9920 decide whether to keep separate enumerations for volatile and
9921 non-volatile expressions or whether to use the same enumeration
9922 for both.
9923 @end table
9925 @findex define_enum
9926 @anchor{define_enum}
9927 Another way of defining an enumeration is to use @code{define_enum}:
9929 @smallexample
9930 (define_enum "@var{name}" [
9931   @var{value0}
9932   @var{value1}
9933   @dots{}
9934   @var{valuen}
9936 @end smallexample
9938 This directive implies:
9940 @smallexample
9941 (define_c_enum "@var{name}" [
9942   @var{cname}_@var{cvalue0}
9943   @var{cname}_@var{cvalue1}
9944   @dots{}
9945   @var{cname}_@var{cvaluen}
9947 @end smallexample
9949 @findex define_enum_attr
9950 where @var{cvaluei} is the capitalized form of @var{valuei}.
9951 However, unlike @code{define_c_enum}, the enumerations defined
9952 by @code{define_enum} can be used in attribute specifications
9953 (@pxref{define_enum_attr}).
9954 @end ifset
9955 @ifset INTERNALS
9956 @node Iterators
9957 @section Iterators
9958 @cindex iterators in @file{.md} files
9960 Ports often need to define similar patterns for more than one machine
9961 mode or for more than one rtx code.  GCC provides some simple iterator
9962 facilities to make this process easier.
9964 @menu
9965 * Mode Iterators::         Generating variations of patterns for different modes.
9966 * Code Iterators::         Doing the same for codes.
9967 * Int Iterators::          Doing the same for integers.
9968 * Subst Iterators::        Generating variations of patterns for define_subst.
9969 @end menu
9971 @node Mode Iterators
9972 @subsection Mode Iterators
9973 @cindex mode iterators in @file{.md} files
9975 Ports often need to define similar patterns for two or more different modes.
9976 For example:
9978 @itemize @bullet
9979 @item
9980 If a processor has hardware support for both single and double
9981 floating-point arithmetic, the @code{SFmode} patterns tend to be
9982 very similar to the @code{DFmode} ones.
9984 @item
9985 If a port uses @code{SImode} pointers in one configuration and
9986 @code{DImode} pointers in another, it will usually have very similar
9987 @code{SImode} and @code{DImode} patterns for manipulating pointers.
9988 @end itemize
9990 Mode iterators allow several patterns to be instantiated from one
9991 @file{.md} file template.  They can be used with any type of
9992 rtx-based construct, such as a @code{define_insn},
9993 @code{define_split}, or @code{define_peephole2}.
9995 @menu
9996 * Defining Mode Iterators:: Defining a new mode iterator.
9997 * Substitutions::           Combining mode iterators with substitutions
9998 * Examples::                Examples
9999 @end menu
10001 @node Defining Mode Iterators
10002 @subsubsection Defining Mode Iterators
10003 @findex define_mode_iterator
10005 The syntax for defining a mode iterator is:
10007 @smallexample
10008 (define_mode_iterator @var{name} [(@var{mode1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{moden} "@var{condn}")])
10009 @end smallexample
10011 This allows subsequent @file{.md} file constructs to use the mode suffix
10012 @code{:@var{name}}.  Every construct that does so will be expanded
10013 @var{n} times, once with every use of @code{:@var{name}} replaced by
10014 @code{:@var{mode1}}, once with every use replaced by @code{:@var{mode2}},
10015 and so on.  In the expansion for a particular @var{modei}, every
10016 C condition will also require that @var{condi} be true.
10018 For example:
10020 @smallexample
10021 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
10022 @end smallexample
10024 defines a new mode suffix @code{:P}.  Every construct that uses
10025 @code{:P} will be expanded twice, once with every @code{:P} replaced
10026 by @code{:SI} and once with every @code{:P} replaced by @code{:DI}.
10027 The @code{:SI} version will only apply if @code{Pmode == SImode} and
10028 the @code{:DI} version will only apply if @code{Pmode == DImode}.
10030 As with other @file{.md} conditions, an empty string is treated
10031 as ``always true''.  @code{(@var{mode} "")} can also be abbreviated
10032 to @code{@var{mode}}.  For example:
10034 @smallexample
10035 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
10036 @end smallexample
10038 means that the @code{:DI} expansion only applies if @code{TARGET_64BIT}
10039 but that the @code{:SI} expansion has no such constraint.
10041 Iterators are applied in the order they are defined.  This can be
10042 significant if two iterators are used in a construct that requires
10043 substitutions.  @xref{Substitutions}.
10045 @node Substitutions
10046 @subsubsection Substitution in Mode Iterators
10047 @findex define_mode_attr
10049 If an @file{.md} file construct uses mode iterators, each version of the
10050 construct will often need slightly different strings or modes.  For
10051 example:
10053 @itemize @bullet
10054 @item
10055 When a @code{define_expand} defines several @code{add@var{m}3} patterns
10056 (@pxref{Standard Names}), each expander will need to use the
10057 appropriate mode name for @var{m}.
10059 @item
10060 When a @code{define_insn} defines several instruction patterns,
10061 each instruction will often use a different assembler mnemonic.
10063 @item
10064 When a @code{define_insn} requires operands with different modes,
10065 using an iterator for one of the operand modes usually requires a specific
10066 mode for the other operand(s).
10067 @end itemize
10069 GCC supports such variations through a system of ``mode attributes''.
10070 There are two standard attributes: @code{mode}, which is the name of
10071 the mode in lower case, and @code{MODE}, which is the same thing in
10072 upper case.  You can define other attributes using:
10074 @smallexample
10075 (define_mode_attr @var{name} [(@var{mode1} "@var{value1}") @dots{} (@var{moden} "@var{valuen}")])
10076 @end smallexample
10078 where @var{name} is the name of the attribute and @var{valuei}
10079 is the value associated with @var{modei}.
10081 When GCC replaces some @var{:iterator} with @var{:mode}, it will scan
10082 each string and mode in the pattern for sequences of the form
10083 @code{<@var{iterator}:@var{attr}>}, where @var{attr} is the name of a
10084 mode attribute.  If the attribute is defined for @var{mode}, the whole
10085 @code{<@dots{}>} sequence will be replaced by the appropriate attribute
10086 value.
10088 For example, suppose an @file{.md} file has:
10090 @smallexample
10091 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
10092 (define_mode_attr load [(SI "lw") (DI "ld")])
10093 @end smallexample
10095 If one of the patterns that uses @code{:P} contains the string
10096 @code{"<P:load>\t%0,%1"}, the @code{SI} version of that pattern
10097 will use @code{"lw\t%0,%1"} and the @code{DI} version will use
10098 @code{"ld\t%0,%1"}.
10100 Here is an example of using an attribute for a mode:
10102 @smallexample
10103 (define_mode_iterator LONG [SI DI])
10104 (define_mode_attr SHORT [(SI "HI") (DI "SI")])
10105 (define_insn @dots{}
10106   (sign_extend:LONG (match_operand:<LONG:SHORT> @dots{})) @dots{})
10107 @end smallexample
10109 The @code{@var{iterator}:} prefix may be omitted, in which case the
10110 substitution will be attempted for every iterator expansion.
10112 @node Examples
10113 @subsubsection Mode Iterator Examples
10115 Here is an example from the MIPS port.  It defines the following
10116 modes and attributes (among others):
10118 @smallexample
10119 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
10120 (define_mode_attr d [(SI "") (DI "d")])
10121 @end smallexample
10123 and uses the following template to define both @code{subsi3}
10124 and @code{subdi3}:
10126 @smallexample
10127 (define_insn "sub<mode>3"
10128   [(set (match_operand:GPR 0 "register_operand" "=d")
10129         (minus:GPR (match_operand:GPR 1 "register_operand" "d")
10130                    (match_operand:GPR 2 "register_operand" "d")))]
10131   ""
10132   "<d>subu\t%0,%1,%2"
10133   [(set_attr "type" "arith")
10134    (set_attr "mode" "<MODE>")])
10135 @end smallexample
10137 This is exactly equivalent to:
10139 @smallexample
10140 (define_insn "subsi3"
10141   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=d")
10142         (minus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "d")
10143                   (match_operand:SI 2 "register_operand" "d")))]
10144   ""
10145   "subu\t%0,%1,%2"
10146   [(set_attr "type" "arith")
10147    (set_attr "mode" "SI")])
10149 (define_insn "subdi3"
10150   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
10151         (minus:DI (match_operand:DI 1 "register_operand" "d")
10152                   (match_operand:DI 2 "register_operand" "d")))]
10153   ""
10154   "dsubu\t%0,%1,%2"
10155   [(set_attr "type" "arith")
10156    (set_attr "mode" "DI")])
10157 @end smallexample
10159 @node Code Iterators
10160 @subsection Code Iterators
10161 @cindex code iterators in @file{.md} files
10162 @findex define_code_iterator
10163 @findex define_code_attr
10165 Code iterators operate in a similar way to mode iterators.  @xref{Mode Iterators}.
10167 The construct:
10169 @smallexample
10170 (define_code_iterator @var{name} [(@var{code1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{coden} "@var{condn}")])
10171 @end smallexample
10173 defines a pseudo rtx code @var{name} that can be instantiated as
10174 @var{codei} if condition @var{condi} is true.  Each @var{codei}
10175 must have the same rtx format.  @xref{RTL Classes}.
10177 As with mode iterators, each pattern that uses @var{name} will be
10178 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
10179 @var{code1}, once with all uses replaced by @var{code2}, and so on.
10180 @xref{Defining Mode Iterators}.
10182 It is possible to define attributes for codes as well as for modes.
10183 There are two standard code attributes: @code{code}, the name of the
10184 code in lower case, and @code{CODE}, the name of the code in upper case.
10185 Other attributes are defined using:
10187 @smallexample
10188 (define_code_attr @var{name} [(@var{code1} "@var{value1}") @dots{} (@var{coden} "@var{valuen}")])
10189 @end smallexample
10191 Here's an example of code iterators in action, taken from the MIPS port:
10193 @smallexample
10194 (define_code_iterator any_cond [unordered ordered unlt unge uneq ltgt unle ungt
10195                                 eq ne gt ge lt le gtu geu ltu leu])
10197 (define_expand "b<code>"
10198   [(set (pc)
10199         (if_then_else (any_cond:CC (cc0)
10200                                    (const_int 0))
10201                       (label_ref (match_operand 0 ""))
10202                       (pc)))]
10203   ""
10205   gen_conditional_branch (operands, <CODE>);
10206   DONE;
10208 @end smallexample
10210 This is equivalent to:
10212 @smallexample
10213 (define_expand "bunordered"
10214   [(set (pc)
10215         (if_then_else (unordered:CC (cc0)
10216                                     (const_int 0))
10217                       (label_ref (match_operand 0 ""))
10218                       (pc)))]
10219   ""
10221   gen_conditional_branch (operands, UNORDERED);
10222   DONE;
10225 (define_expand "bordered"
10226   [(set (pc)
10227         (if_then_else (ordered:CC (cc0)
10228                                   (const_int 0))
10229                       (label_ref (match_operand 0 ""))
10230                       (pc)))]
10231   ""
10233   gen_conditional_branch (operands, ORDERED);
10234   DONE;
10237 @dots{}
10238 @end smallexample
10240 @node Int Iterators
10241 @subsection Int Iterators
10242 @cindex int iterators in @file{.md} files
10243 @findex define_int_iterator
10244 @findex define_int_attr
10246 Int iterators operate in a similar way to code iterators.  @xref{Code Iterators}.
10248 The construct:
10250 @smallexample
10251 (define_int_iterator @var{name} [(@var{int1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{intn} "@var{condn}")])
10252 @end smallexample
10254 defines a pseudo integer constant @var{name} that can be instantiated as
10255 @var{inti} if condition @var{condi} is true.  Each @var{int}
10256 must have the same rtx format.  @xref{RTL Classes}. Int iterators can appear
10257 in only those rtx fields that have 'i' as the specifier. This means that
10258 each @var{int} has to be a constant defined using define_constant or
10259 define_c_enum.
10261 As with mode and code iterators, each pattern that uses @var{name} will be
10262 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
10263 @var{int1}, once with all uses replaced by @var{int2}, and so on.
10264 @xref{Defining Mode Iterators}.
10266 It is possible to define attributes for ints as well as for codes and modes.
10267 Attributes are defined using:
10269 @smallexample
10270 (define_int_attr @var{name} [(@var{int1} "@var{value1}") @dots{} (@var{intn} "@var{valuen}")])
10271 @end smallexample
10273 Here's an example of int iterators in action, taken from the ARM port:
10275 @smallexample
10276 (define_int_iterator QABSNEG [UNSPEC_VQABS UNSPEC_VQNEG])
10278 (define_int_attr absneg [(UNSPEC_VQABS "abs") (UNSPEC_VQNEG "neg")])
10280 (define_insn "neon_vq<absneg><mode>"
10281   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
10282         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
10283                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
10284                       QABSNEG))]
10285   "TARGET_NEON"
10286   "vq<absneg>.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
10287   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
10290 @end smallexample
10292 This is equivalent to:
10294 @smallexample
10295 (define_insn "neon_vqabs<mode>"
10296   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
10297         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
10298                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
10299                       UNSPEC_VQABS))]
10300   "TARGET_NEON"
10301   "vqabs.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
10302   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
10305 (define_insn "neon_vqneg<mode>"
10306   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
10307         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
10308                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
10309                       UNSPEC_VQNEG))]
10310   "TARGET_NEON"
10311   "vqneg.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
10312   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
10315 @end smallexample
10317 @node Subst Iterators
10318 @subsection Subst Iterators
10319 @cindex subst iterators in @file{.md} files
10320 @findex define_subst
10321 @findex define_subst_attr
10323 Subst iterators are special type of iterators with the following
10324 restrictions: they could not be declared explicitly, they always have
10325 only two values, and they do not have explicit dedicated name.
10326 Subst-iterators are triggered only when corresponding subst-attribute is
10327 used in RTL-pattern.
10329 Subst iterators transform templates in the following way: the templates
10330 are duplicated, the subst-attributes in these templates are replaced
10331 with the corresponding values, and a new attribute is implicitly added
10332 to the given @code{define_insn}/@code{define_expand}.  The name of the
10333 added attribute matches the name of @code{define_subst}.  Such
10334 attributes are declared implicitly, and it is not allowed to have a
10335 @code{define_attr} named as a @code{define_subst}.
10337 Each subst iterator is linked to a @code{define_subst}.  It is declared
10338 implicitly by the first appearance of the corresponding
10339 @code{define_subst_attr}, and it is not allowed to define it explicitly.
10341 Declarations of subst-attributes have the following syntax:
10343 @findex define_subst_attr
10344 @smallexample
10345 (define_subst_attr "@var{name}"
10346   "@var{subst-name}"
10347   "@var{no-subst-value}"
10348   "@var{subst-applied-value}")
10349 @end smallexample
10351 @var{name} is a string with which the given subst-attribute could be
10352 referred to.
10354 @var{subst-name} shows which @code{define_subst} should be applied to an
10355 RTL-template if the given subst-attribute is present in the
10356 RTL-template.
10358 @var{no-subst-value} is a value with which subst-attribute would be
10359 replaced in the first copy of the original RTL-template.
10361 @var{subst-applied-value} is a value with which subst-attribute would be
10362 replaced in the second copy of the original RTL-template.
10364 @end ifset