Daily bump.
[official-gcc.git] / gcc / doc / md.texi
blob41f1850bf6e95005647ca97a495a97d7e184d137
1 @c Copyright (C) 1988-2021 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 @var{n}.  When a name is present, the compiler
119 automically generates a C++ function @samp{gen_@var{n}} that takes
120 the operands of the instruction as arguments and returns the instruction's
121 rtx pattern.  The compiler also assigns the instruction a unique code
122 @samp{CODE_FOR_@var{n}}, with all such codes belonging to an enum
123 called @code{insn_code}.
125 These names serve one of two purposes.  The first is to indicate that the
126 instruction performs a certain standard job for the RTL-generation
127 pass of the compiler, such as a move, an addition, or a conditional
128 jump.  The second is to help the target generate certain target-specific
129 operations, such as when implementing target-specific intrinsic functions.
131 It is better to prefix target-specific names with the name of the
132 target, to avoid any clash with current or future standard names.
134 The absence of a name is indicated by writing an empty string
135 where the name should go.  Nameless instruction patterns are never
136 used for generating RTL code, but they may permit several simpler insns
137 to be combined later on.
139 For the purpose of debugging the compiler, you may also specify a
140 name beginning with the @samp{*} character.  Such a name is used only
141 for identifying the instruction in RTL dumps; it is equivalent to having
142 a nameless pattern for all other purposes.  Names beginning with the
143 @samp{*} character are not required to be unique.
145 The name may also have the form @samp{@@@var{n}}.  This has the same
146 effect as a name @samp{@var{n}}, but in addition tells the compiler to
147 generate further helper functions; see @ref{Parameterized Names} for details.
149 @item
150 The @dfn{RTL template}: This is a vector of incomplete RTL expressions
151 which describe the semantics of the instruction (@pxref{RTL Template}).
152 It is incomplete because it may contain @code{match_operand},
153 @code{match_operator}, and @code{match_dup} expressions that stand for
154 operands of the instruction.
156 If the vector has multiple elements, the RTL template is treated as a
157 @code{parallel} expression.
159 @item
160 @cindex pattern conditions
161 @cindex conditions, in patterns
162 The condition: This is a string which contains a C expression.  When the
163 compiler attempts to match RTL against a pattern, the condition is
164 evaluated.  If the condition evaluates to @code{true}, the match is
165 permitted.  The condition may be an empty string, which is treated
166 as always @code{true}.
168 @cindex named patterns and conditions
169 For a named pattern, the condition may not depend on the data in the
170 insn being matched, but only the target-machine-type flags.  The compiler
171 needs to test these conditions during initialization in order to learn
172 exactly which named instructions are available in a particular run.
174 @findex operands
175 For nameless patterns, the condition is applied only when matching an
176 individual insn, and only after the insn has matched the pattern's
177 recognition template.  The insn's operands may be found in the vector
178 @code{operands}.
180 An instruction condition cannot become more restrictive as compilation
181 progresses.  If the condition accepts a particular RTL instruction at
182 one stage of compilation, it must continue to accept that instruction
183 until the final pass.  For example, @samp{!reload_completed} and
184 @samp{can_create_pseudo_p ()} are both invalid instruction conditions,
185 because they are true during the earlier RTL passes and false during
186 the later ones.  For the same reason, if a condition accepts an
187 instruction before register allocation, it cannot later try to control
188 register allocation by excluding certain register or value combinations.
190 Although a condition cannot become more restrictive as compilation
191 progresses, the condition for a nameless pattern @emph{can} become
192 more permissive.  For example, a nameless instruction can require
193 @samp{reload_completed} to be true, in which case it only matches
194 after register allocation.
196 @item
197 The @dfn{output template} or @dfn{output statement}: This is either
198 a string, or a fragment of C code which returns a string.
200 When simple substitution isn't general enough, you can specify a piece
201 of C code to compute the output.  @xref{Output Statement}.
203 @item
204 The @dfn{insn attributes}: This is an optional vector containing the values of
205 attributes for insns matching this pattern (@pxref{Insn Attributes}).
206 @end enumerate
208 @node Example
209 @section Example of @code{define_insn}
210 @cindex @code{define_insn} example
212 Here is an example of an instruction pattern, taken from the machine
213 description for the 68000/68020.
215 @smallexample
216 (define_insn "tstsi"
217   [(set (cc0)
218         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
219   ""
220   "*
222   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
223     return \"tstl %0\";
224   return \"cmpl #0,%0\";
225 @}")
226 @end smallexample
228 @noindent
229 This can also be written using braced strings:
231 @smallexample
232 (define_insn "tstsi"
233   [(set (cc0)
234         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
235   ""
237   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
238     return "tstl %0";
239   return "cmpl #0,%0";
241 @end smallexample
243 This describes an instruction which sets the condition codes based on the
244 value of a general operand.  It has no condition, so any insn with an RTL
245 description of the form shown may be matched to this pattern.  The name
246 @samp{tstsi} means ``test a @code{SImode} value'' and tells the RTL
247 generation pass that, when it is necessary to test such a value, an insn
248 to do so can be constructed using this pattern.
250 The output control string is a piece of C code which chooses which
251 output template to return based on the kind of operand and the specific
252 type of CPU for which code is being generated.
254 @samp{"rm"} is an operand constraint.  Its meaning is explained below.
256 @node RTL Template
257 @section RTL Template
258 @cindex RTL insn template
259 @cindex generating insns
260 @cindex insns, generating
261 @cindex recognizing insns
262 @cindex insns, recognizing
264 The RTL template is used to define which insns match the particular pattern
265 and how to find their operands.  For named patterns, the RTL template also
266 says how to construct an insn from specified operands.
268 Construction involves substituting specified operands into a copy of the
269 template.  Matching involves determining the values that serve as the
270 operands in the insn being matched.  Both of these activities are
271 controlled by special expression types that direct matching and
272 substitution of the operands.
274 @table @code
275 @findex match_operand
276 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{predicate} @var{constraint})
277 This expression is a placeholder for operand number @var{n} of
278 the insn.  When constructing an insn, operand number @var{n}
279 will be substituted at this point.  When matching an insn, whatever
280 appears at this position in the insn will be taken as operand
281 number @var{n}; but it must satisfy @var{predicate} or this instruction
282 pattern will not match at all.
284 Operand numbers must be chosen consecutively counting from zero in
285 each instruction pattern.  There may be only one @code{match_operand}
286 expression in the pattern for each operand number.  Usually operands
287 are numbered in the order of appearance in @code{match_operand}
288 expressions.  In the case of a @code{define_expand}, any operand numbers
289 used only in @code{match_dup} expressions have higher values than all
290 other operand numbers.
292 @var{predicate} is a string that is the name of a function that
293 accepts two arguments, an expression and a machine mode.
294 @xref{Predicates}.  During matching, the function will be called with
295 the putative operand as the expression and @var{m} as the mode
296 argument (if @var{m} is not specified, @code{VOIDmode} will be used,
297 which normally causes @var{predicate} to accept any mode).  If it
298 returns zero, this instruction pattern fails to match.
299 @var{predicate} may be an empty string; then it means no test is to be
300 done on the operand, so anything which occurs in this position is
301 valid.
303 Most of the time, @var{predicate} will reject modes other than @var{m}---but
304 not always.  For example, the predicate @code{address_operand} uses
305 @var{m} as the mode of memory ref that the address should be valid for.
306 Many predicates accept @code{const_int} nodes even though their mode is
307 @code{VOIDmode}.
309 @var{constraint} controls reloading and the choice of the best register
310 class to use for a value, as explained later (@pxref{Constraints}).
311 If the constraint would be an empty string, it can be omitted.
313 People are often unclear on the difference between the constraint and the
314 predicate.  The predicate helps decide whether a given insn matches the
315 pattern.  The constraint plays no role in this decision; instead, it
316 controls various decisions in the case of an insn which does match.
318 @findex match_scratch
319 @item (match_scratch:@var{m} @var{n} @var{constraint})
320 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}
321 and indicates that operand must be a @code{scratch} or @code{reg}
322 expression.
324 When matching patterns, this is equivalent to
326 @smallexample
327 (match_operand:@var{m} @var{n} "scratch_operand" @var{constraint})
328 @end smallexample
330 but, when generating RTL, it produces a (@code{scratch}:@var{m})
331 expression.
333 If the last few expressions in a @code{parallel} are @code{clobber}
334 expressions whose operands are either a hard register or
335 @code{match_scratch}, the combiner can add or delete them when
336 necessary.  @xref{Side Effects}.
338 @findex match_dup
339 @item (match_dup @var{n})
340 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}.
341 It is used when the operand needs to appear more than once in the
342 insn.
344 In construction, @code{match_dup} acts just like @code{match_operand}:
345 the operand is substituted into the insn being constructed.  But in
346 matching, @code{match_dup} behaves differently.  It assumes that operand
347 number @var{n} has already been determined by a @code{match_operand}
348 appearing earlier in the recognition template, and it matches only an
349 identical-looking expression.
351 Note that @code{match_dup} should not be used to tell the compiler that
352 a particular register is being used for two operands (example:
353 @code{add} that adds one register to another; the second register is
354 both an input operand and the output operand).  Use a matching
355 constraint (@pxref{Simple Constraints}) for those.  @code{match_dup} is for the cases where one
356 operand is used in two places in the template, such as an instruction
357 that computes both a quotient and a remainder, where the opcode takes
358 two input operands but the RTL template has to refer to each of those
359 twice; once for the quotient pattern and once for the remainder pattern.
361 @findex match_operator
362 @item (match_operator:@var{m} @var{n} @var{predicate} [@var{operands}@dots{}])
363 This pattern is a kind of placeholder for a variable RTL expression
364 code.
366 When constructing an insn, it stands for an RTL expression whose
367 expression code is taken from that of operand @var{n}, and whose
368 operands are constructed from the patterns @var{operands}.
370 When matching an expression, it matches an expression if the function
371 @var{predicate} returns nonzero on that expression @emph{and} the
372 patterns @var{operands} match the operands of the expression.
374 Suppose that the function @code{commutative_operator} is defined as
375 follows, to match any expression whose operator is one of the
376 commutative arithmetic operators of RTL and whose mode is @var{mode}:
378 @smallexample
380 commutative_integer_operator (x, mode)
381      rtx x;
382      machine_mode mode;
384   enum rtx_code code = GET_CODE (x);
385   if (GET_MODE (x) != mode)
386     return 0;
387   return (GET_RTX_CLASS (code) == RTX_COMM_ARITH
388           || code == EQ || code == NE);
390 @end smallexample
392 Then the following pattern will match any RTL expression consisting
393 of a commutative operator applied to two general operands:
395 @smallexample
396 (match_operator:SI 3 "commutative_operator"
397   [(match_operand:SI 1 "general_operand" "g")
398    (match_operand:SI 2 "general_operand" "g")])
399 @end smallexample
401 Here the vector @code{[@var{operands}@dots{}]} contains two patterns
402 because the expressions to be matched all contain two operands.
404 When this pattern does match, the two operands of the commutative
405 operator are recorded as operands 1 and 2 of the insn.  (This is done
406 by the two instances of @code{match_operand}.)  Operand 3 of the insn
407 will be the entire commutative expression: use @code{GET_CODE
408 (operands[3])} to see which commutative operator was used.
410 The machine mode @var{m} of @code{match_operator} works like that of
411 @code{match_operand}: it is passed as the second argument to the
412 predicate function, and that function is solely responsible for
413 deciding whether the expression to be matched ``has'' that mode.
415 When constructing an insn, argument 3 of the gen-function will specify
416 the operation (i.e.@: the expression code) for the expression to be
417 made.  It should be an RTL expression, whose expression code is copied
418 into a new expression whose operands are arguments 1 and 2 of the
419 gen-function.  The subexpressions of argument 3 are not used;
420 only its expression code matters.
422 When @code{match_operator} is used in a pattern for matching an insn,
423 it usually best if the operand number of the @code{match_operator}
424 is higher than that of the actual operands of the insn.  This improves
425 register allocation because the register allocator often looks at
426 operands 1 and 2 of insns to see if it can do register tying.
428 There is no way to specify constraints in @code{match_operator}.  The
429 operand of the insn which corresponds to the @code{match_operator}
430 never has any constraints because it is never reloaded as a whole.
431 However, if parts of its @var{operands} are matched by
432 @code{match_operand} patterns, those parts may have constraints of
433 their own.
435 @findex match_op_dup
436 @item (match_op_dup:@var{m} @var{n}[@var{operands}@dots{}])
437 Like @code{match_dup}, except that it applies to operators instead of
438 operands.  When constructing an insn, operand number @var{n} will be
439 substituted at this point.  But in matching, @code{match_op_dup} behaves
440 differently.  It assumes that operand number @var{n} has already been
441 determined by a @code{match_operator} appearing earlier in the
442 recognition template, and it matches only an identical-looking
443 expression.
445 @findex match_parallel
446 @item (match_parallel @var{n} @var{predicate} [@var{subpat}@dots{}])
447 This pattern is a placeholder for an insn that consists of a
448 @code{parallel} expression with a variable number of elements.  This
449 expression should only appear at the top level of an insn pattern.
451 When constructing an insn, operand number @var{n} will be substituted at
452 this point.  When matching an insn, it matches if the body of the insn
453 is a @code{parallel} expression with at least as many elements as the
454 vector of @var{subpat} expressions in the @code{match_parallel}, if each
455 @var{subpat} matches the corresponding element of the @code{parallel},
456 @emph{and} the function @var{predicate} returns nonzero on the
457 @code{parallel} that is the body of the insn.  It is the responsibility
458 of the predicate to validate elements of the @code{parallel} beyond
459 those listed in the @code{match_parallel}.
461 A typical use of @code{match_parallel} is to match load and store
462 multiple expressions, which can contain a variable number of elements
463 in a @code{parallel}.  For example,
465 @smallexample
466 (define_insn ""
467   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
468      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
469            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
470       (use (reg:SI 179))
471       (clobber (reg:SI 179))])]
472   ""
473   "loadm 0,0,%1,%2")
474 @end smallexample
476 This example comes from @file{a29k.md}.  The function
477 @code{load_multiple_operation} is defined in @file{a29k.c} and checks
478 that subsequent elements in the @code{parallel} are the same as the
479 @code{set} in the pattern, except that they are referencing subsequent
480 registers and memory locations.
482 An insn that matches this pattern might look like:
484 @smallexample
485 (parallel
486  [(set (reg:SI 20) (mem:SI (reg:SI 100)))
487   (use (reg:SI 179))
488   (clobber (reg:SI 179))
489   (set (reg:SI 21)
490        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
491                         (const_int 4))))
492   (set (reg:SI 22)
493        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
494                         (const_int 8))))])
495 @end smallexample
497 @findex match_par_dup
498 @item (match_par_dup @var{n} [@var{subpat}@dots{}])
499 Like @code{match_op_dup}, but for @code{match_parallel} instead of
500 @code{match_operator}.
502 @end table
504 @node Output Template
505 @section Output Templates and Operand Substitution
506 @cindex output templates
507 @cindex operand substitution
509 @cindex @samp{%} in template
510 @cindex percent sign
511 The @dfn{output template} is a string which specifies how to output the
512 assembler code for an instruction pattern.  Most of the template is a
513 fixed string which is output literally.  The character @samp{%} is used
514 to specify where to substitute an operand; it can also be used to
515 identify places where different variants of the assembler require
516 different syntax.
518 In the simplest case, a @samp{%} followed by a digit @var{n} says to output
519 operand @var{n} at that point in the string.
521 @samp{%} followed by a letter and a digit says to output an operand in an
522 alternate fashion.  Four letters have standard, built-in meanings described
523 below.  The machine description macro @code{PRINT_OPERAND} can define
524 additional letters with nonstandard meanings.
526 @samp{%c@var{digit}} can be used to substitute an operand that is a
527 constant value without the syntax that normally indicates an immediate
528 operand.
530 @samp{%n@var{digit}} is like @samp{%c@var{digit}} except that the value of
531 the constant is negated before printing.
533 @samp{%a@var{digit}} can be used to substitute an operand as if it were a
534 memory reference, with the actual operand treated as the address.  This may
535 be useful when outputting a ``load address'' instruction, because often the
536 assembler syntax for such an instruction requires you to write the operand
537 as if it were a memory reference.
539 @samp{%l@var{digit}} is used to substitute a @code{label_ref} into a jump
540 instruction.
542 @samp{%=} outputs a number which is unique to each instruction in the
543 entire compilation.  This is useful for making local labels to be
544 referred to more than once in a single template that generates multiple
545 assembler instructions.
547 @samp{%} followed by a punctuation character specifies a substitution that
548 does not use an operand.  Only one case is standard: @samp{%%} outputs a
549 @samp{%} into the assembler code.  Other nonstandard cases can be
550 defined in the @code{PRINT_OPERAND} macro.  You must also define
551 which punctuation characters are valid with the
552 @code{PRINT_OPERAND_PUNCT_VALID_P} macro.
554 @cindex \
555 @cindex backslash
556 The template may generate multiple assembler instructions.  Write the text
557 for the instructions, with @samp{\;} between them.
559 @cindex matching operands
560 When the RTL contains two operands which are required by constraint to match
561 each other, the output template must refer only to the lower-numbered operand.
562 Matching operands are not always identical, and the rest of the compiler
563 arranges to put the proper RTL expression for printing into the lower-numbered
564 operand.
566 One use of nonstandard letters or punctuation following @samp{%} is to
567 distinguish between different assembler languages for the same machine; for
568 example, Motorola syntax versus MIT syntax for the 68000.  Motorola syntax
569 requires periods in most opcode names, while MIT syntax does not.  For
570 example, the opcode @samp{movel} in MIT syntax is @samp{move.l} in Motorola
571 syntax.  The same file of patterns is used for both kinds of output syntax,
572 but the character sequence @samp{%.} is used in each place where Motorola
573 syntax wants a period.  The @code{PRINT_OPERAND} macro for Motorola syntax
574 defines the sequence to output a period; the macro for MIT syntax defines
575 it to do nothing.
577 @cindex @code{#} in template
578 As a special case, a template consisting of the single character @code{#}
579 instructs the compiler to first split the insn, and then output the
580 resulting instructions separately.  This helps eliminate redundancy in the
581 output templates.   If you have a @code{define_insn} that needs to emit
582 multiple assembler instructions, and there is a matching @code{define_split}
583 already defined, then you can simply use @code{#} as the output template
584 instead of writing an output template that emits the multiple assembler
585 instructions.
587 Note that @code{#} only has an effect while generating assembly code;
588 it does not affect whether a split occurs earlier.  An associated
589 @code{define_split} must exist and it must be suitable for use after
590 register allocation.
592 If the macro @code{ASSEMBLER_DIALECT} is defined, you can use construct
593 of the form @samp{@{option0|option1|option2@}} in the templates.  These
594 describe multiple variants of assembler language syntax.
595 @xref{Instruction Output}.
597 @node Output Statement
598 @section C Statements for Assembler Output
599 @cindex output statements
600 @cindex C statements for assembler output
601 @cindex generating assembler output
603 Often a single fixed template string cannot produce correct and efficient
604 assembler code for all the cases that are recognized by a single
605 instruction pattern.  For example, the opcodes may depend on the kinds of
606 operands; or some unfortunate combinations of operands may require extra
607 machine instructions.
609 If the output control string starts with a @samp{@@}, then it is actually
610 a series of templates, each on a separate line.  (Blank lines and
611 leading spaces and tabs are ignored.)  The templates correspond to the
612 pattern's constraint alternatives (@pxref{Multi-Alternative}).  For example,
613 if a target machine has a two-address add instruction @samp{addr} to add
614 into a register and another @samp{addm} to add a register to memory, you
615 might write this pattern:
617 @smallexample
618 (define_insn "addsi3"
619   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
620         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0,0")
621                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "g,r")))]
622   ""
623   "@@
624    addr %2,%0
625    addm %2,%0")
626 @end smallexample
628 @cindex @code{*} in template
629 @cindex asterisk in template
630 If the output control string starts with a @samp{*}, then it is not an
631 output template but rather a piece of C program that should compute a
632 template.  It should execute a @code{return} statement to return the
633 template-string you want.  Most such templates use C string literals, which
634 require doublequote characters to delimit them.  To include these
635 doublequote characters in the string, prefix each one with @samp{\}.
637 If the output control string is written as a brace block instead of a
638 double-quoted string, it is automatically assumed to be C code.  In that
639 case, it is not necessary to put in a leading asterisk, or to escape the
640 doublequotes surrounding C string literals.
642 The operands may be found in the array @code{operands}, whose C data type
643 is @code{rtx []}.
645 It is very common to select different ways of generating assembler code
646 based on whether an immediate operand is within a certain range.  Be
647 careful when doing this, because the result of @code{INTVAL} is an
648 integer on the host machine.  If the host machine has more bits in an
649 @code{int} than the target machine has in the mode in which the constant
650 will be used, then some of the bits you get from @code{INTVAL} will be
651 superfluous.  For proper results, you must carefully disregard the
652 values of those bits.
654 @findex output_asm_insn
655 It is possible to output an assembler instruction and then go on to output
656 or compute more of them, using the subroutine @code{output_asm_insn}.  This
657 receives two arguments: a template-string and a vector of operands.  The
658 vector may be @code{operands}, or it may be another array of @code{rtx}
659 that you declare locally and initialize yourself.
661 @findex which_alternative
662 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
663 the appearance of the assembler code is determined mostly by which alternative
664 was matched.  When this is so, the C code can test the variable
665 @code{which_alternative}, which is the ordinal number of the alternative
666 that was actually satisfied (0 for the first, 1 for the second alternative,
667 etc.).
669 For example, suppose there are two opcodes for storing zero, @samp{clrreg}
670 for registers and @samp{clrmem} for memory locations.  Here is how
671 a pattern could use @code{which_alternative} to choose between them:
673 @smallexample
674 (define_insn ""
675   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
676         (const_int 0))]
677   ""
678   @{
679   return (which_alternative == 0
680           ? "clrreg %0" : "clrmem %0");
681   @})
682 @end smallexample
684 The example above, where the assembler code to generate was
685 @emph{solely} determined by the alternative, could also have been specified
686 as follows, having the output control string start with a @samp{@@}:
688 @smallexample
689 @group
690 (define_insn ""
691   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
692         (const_int 0))]
693   ""
694   "@@
695    clrreg %0
696    clrmem %0")
697 @end group
698 @end smallexample
700 If you just need a little bit of C code in one (or a few) alternatives,
701 you can use @samp{*} inside of a @samp{@@} multi-alternative template:
703 @smallexample
704 @group
705 (define_insn ""
706   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,<,m")
707         (const_int 0))]
708   ""
709   "@@
710    clrreg %0
711    * return stack_mem_p (operands[0]) ? \"push 0\" : \"clrmem %0\";
712    clrmem %0")
713 @end group
714 @end smallexample
716 @node Predicates
717 @section Predicates
718 @cindex predicates
719 @cindex operand predicates
720 @cindex operator predicates
722 A predicate determines whether a @code{match_operand} or
723 @code{match_operator} expression matches, and therefore whether the
724 surrounding instruction pattern will be used for that combination of
725 operands.  GCC has a number of machine-independent predicates, and you
726 can define machine-specific predicates as needed.  By convention,
727 predicates used with @code{match_operand} have names that end in
728 @samp{_operand}, and those used with @code{match_operator} have names
729 that end in @samp{_operator}.
731 All predicates are boolean functions (in the mathematical sense) of
732 two arguments: the RTL expression that is being considered at that
733 position in the instruction pattern, and the machine mode that the
734 @code{match_operand} or @code{match_operator} specifies.  In this
735 section, the first argument is called @var{op} and the second argument
736 @var{mode}.  Predicates can be called from C as ordinary two-argument
737 functions; this can be useful in output templates or other
738 machine-specific code.
740 Operand predicates can allow operands that are not actually acceptable
741 to the hardware, as long as the constraints give reload the ability to
742 fix them up (@pxref{Constraints}).  However, GCC will usually generate
743 better code if the predicates specify the requirements of the machine
744 instructions as closely as possible.  Reload cannot fix up operands
745 that must be constants (``immediate operands''); you must use a
746 predicate that allows only constants, or else enforce the requirement
747 in the extra condition.
749 @cindex predicates and machine modes
750 @cindex normal predicates
751 @cindex special predicates
752 Most predicates handle their @var{mode} argument in a uniform manner.
753 If @var{mode} is @code{VOIDmode} (unspecified), then @var{op} can have
754 any mode.  If @var{mode} is anything else, then @var{op} must have the
755 same mode, unless @var{op} is a @code{CONST_INT} or integer
756 @code{CONST_DOUBLE}.  These RTL expressions always have
757 @code{VOIDmode}, so it would be counterproductive to check that their
758 mode matches.  Instead, predicates that accept @code{CONST_INT} and/or
759 integer @code{CONST_DOUBLE} check that the value stored in the
760 constant will fit in the requested mode.
762 Predicates with this behavior are called @dfn{normal}.
763 @command{genrecog} can optimize the instruction recognizer based on
764 knowledge of how normal predicates treat modes.  It can also diagnose
765 certain kinds of common errors in the use of normal predicates; for
766 instance, it is almost always an error to use a normal predicate
767 without specifying a mode.
769 Predicates that do something different with their @var{mode} argument
770 are called @dfn{special}.  The generic predicates
771 @code{address_operand} and @code{pmode_register_operand} are special
772 predicates.  @command{genrecog} does not do any optimizations or
773 diagnosis when special predicates are used.
775 @menu
776 * Machine-Independent Predicates::  Predicates available to all back ends.
777 * Defining Predicates::             How to write machine-specific predicate
778                                     functions.
779 @end menu
781 @node Machine-Independent Predicates
782 @subsection Machine-Independent Predicates
783 @cindex machine-independent predicates
784 @cindex generic predicates
786 These are the generic predicates available to all back ends.  They are
787 defined in @file{recog.c}.  The first category of predicates allow
788 only constant, or @dfn{immediate}, operands.
790 @defun immediate_operand
791 This predicate allows any sort of constant that fits in @var{mode}.
792 It is an appropriate choice for instructions that take operands that
793 must be constant.
794 @end defun
796 @defun const_int_operand
797 This predicate allows any @code{CONST_INT} expression that fits in
798 @var{mode}.  It is an appropriate choice for an immediate operand that
799 does not allow a symbol or label.
800 @end defun
802 @defun const_double_operand
803 This predicate accepts any @code{CONST_DOUBLE} expression that has
804 exactly @var{mode}.  If @var{mode} is @code{VOIDmode}, it will also
805 accept @code{CONST_INT}.  It is intended for immediate floating point
806 constants.
807 @end defun
809 @noindent
810 The second category of predicates allow only some kind of machine
811 register.
813 @defun register_operand
814 This predicate allows any @code{REG} or @code{SUBREG} expression that
815 is valid for @var{mode}.  It is often suitable for arithmetic
816 instruction operands on a RISC machine.
817 @end defun
819 @defun pmode_register_operand
820 This is a slight variant on @code{register_operand} which works around
821 a limitation in the machine-description reader.
823 @smallexample
824 (match_operand @var{n} "pmode_register_operand" @var{constraint})
825 @end smallexample
827 @noindent
828 means exactly what
830 @smallexample
831 (match_operand:P @var{n} "register_operand" @var{constraint})
832 @end smallexample
834 @noindent
835 would mean, if the machine-description reader accepted @samp{:P}
836 mode suffixes.  Unfortunately, it cannot, because @code{Pmode} is an
837 alias for some other mode, and might vary with machine-specific
838 options.  @xref{Misc}.
839 @end defun
841 @defun scratch_operand
842 This predicate allows hard registers and @code{SCRATCH} expressions,
843 but not pseudo-registers.  It is used internally by @code{match_scratch};
844 it should not be used directly.
845 @end defun
847 @noindent
848 The third category of predicates allow only some kind of memory reference.
850 @defun memory_operand
851 This predicate allows any valid reference to a quantity of mode
852 @var{mode} in memory, as determined by the weak form of
853 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS} (@pxref{Addressing Modes}).
854 @end defun
856 @defun address_operand
857 This predicate is a little unusual; it allows any operand that is a
858 valid expression for the @emph{address} of a quantity of mode
859 @var{mode}, again determined by the weak form of
860 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS}.  To first order, if
861 @samp{@w{(mem:@var{mode} (@var{exp}))}} is acceptable to
862 @code{memory_operand}, then @var{exp} is acceptable to
863 @code{address_operand}.  Note that @var{exp} does not necessarily have
864 the mode @var{mode}.
865 @end defun
867 @defun indirect_operand
868 This is a stricter form of @code{memory_operand} which allows only
869 memory references with a @code{general_operand} as the address
870 expression.  New uses of this predicate are discouraged, because
871 @code{general_operand} is very permissive, so it's hard to tell what
872 an @code{indirect_operand} does or does not allow.  If a target has
873 different requirements for memory operands for different instructions,
874 it is better to define target-specific predicates which enforce the
875 hardware's requirements explicitly.
876 @end defun
878 @defun push_operand
879 This predicate allows a memory reference suitable for pushing a value
880 onto the stack.  This will be a @code{MEM} which refers to
881 @code{stack_pointer_rtx}, with a side effect in its address expression
882 (@pxref{Incdec}); which one is determined by the
883 @code{STACK_PUSH_CODE} macro (@pxref{Frame Layout}).
884 @end defun
886 @defun pop_operand
887 This predicate allows a memory reference suitable for popping a value
888 off the stack.  Again, this will be a @code{MEM} referring to
889 @code{stack_pointer_rtx}, with a side effect in its address
890 expression.  However, this time @code{STACK_POP_CODE} is expected.
891 @end defun
893 @noindent
894 The fourth category of predicates allow some combination of the above
895 operands.
897 @defun nonmemory_operand
898 This predicate allows any immediate or register operand valid for @var{mode}.
899 @end defun
901 @defun nonimmediate_operand
902 This predicate allows any register or memory operand valid for @var{mode}.
903 @end defun
905 @defun general_operand
906 This predicate allows any immediate, register, or memory operand
907 valid for @var{mode}.
908 @end defun
910 @noindent
911 Finally, there are two generic operator predicates.
913 @defun comparison_operator
914 This predicate matches any expression which performs an arithmetic
915 comparison in @var{mode}; that is, @code{COMPARISON_P} is true for the
916 expression code.
917 @end defun
919 @defun ordered_comparison_operator
920 This predicate matches any expression which performs an arithmetic
921 comparison in @var{mode} and whose expression code is valid for integer
922 modes; that is, the expression code will be one of @code{eq}, @code{ne},
923 @code{lt}, @code{ltu}, @code{le}, @code{leu}, @code{gt}, @code{gtu},
924 @code{ge}, @code{geu}.
925 @end defun
927 @node Defining Predicates
928 @subsection Defining Machine-Specific Predicates
929 @cindex defining predicates
930 @findex define_predicate
931 @findex define_special_predicate
933 Many machines have requirements for their operands that cannot be
934 expressed precisely using the generic predicates.  You can define
935 additional predicates using @code{define_predicate} and
936 @code{define_special_predicate} expressions.  These expressions have
937 three operands:
939 @itemize @bullet
940 @item
941 The name of the predicate, as it will be referred to in
942 @code{match_operand} or @code{match_operator} expressions.
944 @item
945 An RTL expression which evaluates to true if the predicate allows the
946 operand @var{op}, false if it does not.  This expression can only use
947 the following RTL codes:
949 @table @code
950 @item MATCH_OPERAND
951 When written inside a predicate expression, a @code{MATCH_OPERAND}
952 expression evaluates to true if the predicate it names would allow
953 @var{op}.  The operand number and constraint are ignored.  Due to
954 limitations in @command{genrecog}, you can only refer to generic
955 predicates and predicates that have already been defined.
957 @item MATCH_CODE
958 This expression evaluates to true if @var{op} or a specified
959 subexpression of @var{op} has one of a given list of RTX codes.
961 The first operand of this expression is a string constant containing a
962 comma-separated list of RTX code names (in lower case).  These are the
963 codes for which the @code{MATCH_CODE} will be true.
965 The second operand is a string constant which indicates what
966 subexpression of @var{op} to examine.  If it is absent or the empty
967 string, @var{op} itself is examined.  Otherwise, the string constant
968 must be a sequence of digits and/or lowercase letters.  Each character
969 indicates a subexpression to extract from the current expression; for
970 the first character this is @var{op}, for the second and subsequent
971 characters it is the result of the previous character.  A digit
972 @var{n} extracts @samp{@w{XEXP (@var{e}, @var{n})}}; a letter @var{l}
973 extracts @samp{@w{XVECEXP (@var{e}, 0, @var{n})}} where @var{n} is the
974 alphabetic ordinal of @var{l} (0 for `a', 1 for 'b', and so on).  The
975 @code{MATCH_CODE} then examines the RTX code of the subexpression
976 extracted by the complete string.  It is not possible to extract
977 components of an @code{rtvec} that is not at position 0 within its RTX
978 object.
980 @item MATCH_TEST
981 This expression has one operand, a string constant containing a C
982 expression.  The predicate's arguments, @var{op} and @var{mode}, are
983 available with those names in the C expression.  The @code{MATCH_TEST}
984 evaluates to true if the C expression evaluates to a nonzero value.
985 @code{MATCH_TEST} expressions must not have side effects.
987 @item  AND
988 @itemx IOR
989 @itemx NOT
990 @itemx IF_THEN_ELSE
991 The basic @samp{MATCH_} expressions can be combined using these
992 logical operators, which have the semantics of the C operators
993 @samp{&&}, @samp{||}, @samp{!}, and @samp{@w{? :}} respectively.  As
994 in Common Lisp, you may give an @code{AND} or @code{IOR} expression an
995 arbitrary number of arguments; this has exactly the same effect as
996 writing a chain of two-argument @code{AND} or @code{IOR} expressions.
997 @end table
999 @item
1000 An optional block of C code, which should execute
1001 @samp{@w{return true}} if the predicate is found to match and
1002 @samp{@w{return false}} if it does not.  It must not have any side
1003 effects.  The predicate arguments, @var{op} and @var{mode}, are
1004 available with those names.
1006 If a code block is present in a predicate definition, then the RTL
1007 expression must evaluate to true @emph{and} the code block must
1008 execute @samp{@w{return true}} for the predicate to allow the operand.
1009 The RTL expression is evaluated first; do not re-check anything in the
1010 code block that was checked in the RTL expression.
1011 @end itemize
1013 The program @command{genrecog} scans @code{define_predicate} and
1014 @code{define_special_predicate} expressions to determine which RTX
1015 codes are possibly allowed.  You should always make this explicit in
1016 the RTL predicate expression, using @code{MATCH_OPERAND} and
1017 @code{MATCH_CODE}.
1019 Here is an example of a simple predicate definition, from the IA64
1020 machine description:
1022 @smallexample
1023 @group
1024 ;; @r{True if @var{op} is a @code{SYMBOL_REF} which refers to the sdata section.}
1025 (define_predicate "small_addr_symbolic_operand"
1026   (and (match_code "symbol_ref")
1027        (match_test "SYMBOL_REF_SMALL_ADDR_P (op)")))
1028 @end group
1029 @end smallexample
1031 @noindent
1032 And here is another, showing the use of the C block.
1034 @smallexample
1035 @group
1036 ;; @r{True if @var{op} is a register operand that is (or could be) a GR reg.}
1037 (define_predicate "gr_register_operand"
1038   (match_operand 0 "register_operand")
1040   unsigned int regno;
1041   if (GET_CODE (op) == SUBREG)
1042     op = SUBREG_REG (op);
1044   regno = REGNO (op);
1045   return (regno >= FIRST_PSEUDO_REGISTER || GENERAL_REGNO_P (regno));
1047 @end group
1048 @end smallexample
1050 Predicates written with @code{define_predicate} automatically include
1051 a test that @var{mode} is @code{VOIDmode}, or @var{op} has the same
1052 mode as @var{mode}, or @var{op} is a @code{CONST_INT} or
1053 @code{CONST_DOUBLE}.  They do @emph{not} check specifically for
1054 integer @code{CONST_DOUBLE}, nor do they test that the value of either
1055 kind of constant fits in the requested mode.  This is because
1056 target-specific predicates that take constants usually have to do more
1057 stringent value checks anyway.  If you need the exact same treatment
1058 of @code{CONST_INT} or @code{CONST_DOUBLE} that the generic predicates
1059 provide, use a @code{MATCH_OPERAND} subexpression to call
1060 @code{const_int_operand}, @code{const_double_operand}, or
1061 @code{immediate_operand}.
1063 Predicates written with @code{define_special_predicate} do not get any
1064 automatic mode checks, and are treated as having special mode handling
1065 by @command{genrecog}.
1067 The program @command{genpreds} is responsible for generating code to
1068 test predicates.  It also writes a header file containing function
1069 declarations for all machine-specific predicates.  It is not necessary
1070 to declare these predicates in @file{@var{cpu}-protos.h}.
1071 @end ifset
1073 @c Most of this node appears by itself (in a different place) even
1074 @c when the INTERNALS flag is clear.  Passages that require the internals
1075 @c manual's context are conditionalized to appear only in the internals manual.
1076 @ifset INTERNALS
1077 @node Constraints
1078 @section Operand Constraints
1079 @cindex operand constraints
1080 @cindex constraints
1082 Each @code{match_operand} in an instruction pattern can specify
1083 constraints for the operands allowed.  The constraints allow you to
1084 fine-tune matching within the set of operands allowed by the
1085 predicate.
1087 @end ifset
1088 @ifclear INTERNALS
1089 @node Constraints
1090 @section Constraints for @code{asm} Operands
1091 @cindex operand constraints, @code{asm}
1092 @cindex constraints, @code{asm}
1093 @cindex @code{asm} constraints
1095 Here are specific details on what constraint letters you can use with
1096 @code{asm} operands.
1097 @end ifclear
1098 Constraints can say whether
1099 an operand may be in a register, and which kinds of register; whether the
1100 operand can be a memory reference, and which kinds of address; whether the
1101 operand may be an immediate constant, and which possible values it may
1102 have.  Constraints can also require two operands to match.
1103 Side-effects aren't allowed in operands of inline @code{asm}, unless
1104 @samp{<} or @samp{>} constraints are used, because there is no guarantee
1105 that the side effects will happen exactly once in an instruction that can update
1106 the addressing register.
1108 @ifset INTERNALS
1109 @menu
1110 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1111 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1112 * Class Preferences::   Constraints guide which hard register to put things in.
1113 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1114 * Machine Constraints:: Existing constraints for some particular machines.
1115 * Disable Insn Alternatives:: Disable insn alternatives using attributes.
1116 * Define Constraints::  How to define machine-specific constraints.
1117 * C Constraint Interface:: How to test constraints from C code.
1118 @end menu
1119 @end ifset
1121 @ifclear INTERNALS
1122 @menu
1123 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1124 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1125 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1126 * Machine Constraints:: Special constraints for some particular machines.
1127 @end menu
1128 @end ifclear
1130 @node Simple Constraints
1131 @subsection Simple Constraints
1132 @cindex simple constraints
1134 The simplest kind of constraint is a string full of letters, each of
1135 which describes one kind of operand that is permitted.  Here are
1136 the letters that are allowed:
1138 @table @asis
1139 @item whitespace
1140 Whitespace characters are ignored and can be inserted at any position
1141 except the first.  This enables each alternative for different operands to
1142 be visually aligned in the machine description even if they have different
1143 number of constraints and modifiers.
1145 @cindex @samp{m} in constraint
1146 @cindex memory references in constraints
1147 @item @samp{m}
1148 A memory operand is allowed, with any kind of address that the machine
1149 supports in general.
1150 Note that the letter used for the general memory constraint can be
1151 re-defined by a back end using the @code{TARGET_MEM_CONSTRAINT} macro.
1153 @cindex offsettable address
1154 @cindex @samp{o} in constraint
1155 @item @samp{o}
1156 A memory operand is allowed, but only if the address is
1157 @dfn{offsettable}.  This means that adding a small integer (actually,
1158 the width in bytes of the operand, as determined by its machine mode)
1159 may be added to the address and the result is also a valid memory
1160 address.
1162 @cindex autoincrement/decrement addressing
1163 For example, an address which is constant is offsettable; so is an
1164 address that is the sum of a register and a constant (as long as a
1165 slightly larger constant is also within the range of address-offsets
1166 supported by the machine); but an autoincrement or autodecrement
1167 address is not offsettable.  More complicated indirect/indexed
1168 addresses may or may not be offsettable depending on the other
1169 addressing modes that the machine supports.
1171 Note that in an output operand which can be matched by another
1172 operand, the constraint letter @samp{o} is valid only when accompanied
1173 by both @samp{<} (if the target machine has predecrement addressing)
1174 and @samp{>} (if the target machine has preincrement addressing).
1176 @cindex @samp{V} in constraint
1177 @item @samp{V}
1178 A memory operand that is not offsettable.  In other words, anything that
1179 would fit the @samp{m} constraint but not the @samp{o} constraint.
1181 @cindex @samp{<} in constraint
1182 @item @samp{<}
1183 A memory operand with autodecrement addressing (either predecrement or
1184 postdecrement) is allowed.  In inline @code{asm} this constraint is only
1185 allowed if the operand is used exactly once in an instruction that can
1186 handle the side effects.  Not using an operand with @samp{<} in constraint
1187 string in the inline @code{asm} pattern at all or using it in multiple
1188 instructions isn't valid, because the side effects wouldn't be performed
1189 or would be performed more than once.  Furthermore, on some targets
1190 the operand with @samp{<} in constraint string must be accompanied by
1191 special instruction suffixes like @code{%U0} instruction suffix on PowerPC
1192 or @code{%P0} on IA-64.
1194 @cindex @samp{>} in constraint
1195 @item @samp{>}
1196 A memory operand with autoincrement addressing (either preincrement or
1197 postincrement) is allowed.  In inline @code{asm} the same restrictions
1198 as for @samp{<} apply.
1200 @cindex @samp{r} in constraint
1201 @cindex registers in constraints
1202 @item @samp{r}
1203 A register operand is allowed provided that it is in a general
1204 register.
1206 @cindex constants in constraints
1207 @cindex @samp{i} in constraint
1208 @item @samp{i}
1209 An immediate integer operand (one with constant value) is allowed.
1210 This includes symbolic constants whose values will be known only at
1211 assembly time or later.
1213 @cindex @samp{n} in constraint
1214 @item @samp{n}
1215 An immediate integer operand with a known numeric value is allowed.
1216 Many systems cannot support assembly-time constants for operands less
1217 than a word wide.  Constraints for these operands should use @samp{n}
1218 rather than @samp{i}.
1220 @cindex @samp{I} in constraint
1221 @item @samp{I}, @samp{J}, @samp{K}, @dots{} @samp{P}
1222 Other letters in the range @samp{I} through @samp{P} may be defined in
1223 a machine-dependent fashion to permit immediate integer operands with
1224 explicit integer values in specified ranges.  For example, on the
1225 68000, @samp{I} is defined to stand for the range of values 1 to 8.
1226 This is the range permitted as a shift count in the shift
1227 instructions.
1229 @cindex @samp{E} in constraint
1230 @item @samp{E}
1231 An immediate floating operand (expression code @code{const_double}) is
1232 allowed, but only if the target floating point format is the same as
1233 that of the host machine (on which the compiler is running).
1235 @cindex @samp{F} in constraint
1236 @item @samp{F}
1237 An immediate floating operand (expression code @code{const_double} or
1238 @code{const_vector}) is allowed.
1240 @cindex @samp{G} in constraint
1241 @cindex @samp{H} in constraint
1242 @item @samp{G}, @samp{H}
1243 @samp{G} and @samp{H} may be defined in a machine-dependent fashion to
1244 permit immediate floating operands in particular ranges of values.
1246 @cindex @samp{s} in constraint
1247 @item @samp{s}
1248 An immediate integer operand whose value is not an explicit integer is
1249 allowed.
1251 This might appear strange; if an insn allows a constant operand with a
1252 value not known at compile time, it certainly must allow any known
1253 value.  So why use @samp{s} instead of @samp{i}?  Sometimes it allows
1254 better code to be generated.
1256 For example, on the 68000 in a fullword instruction it is possible to
1257 use an immediate operand; but if the immediate value is between @minus{}128
1258 and 127, better code results from loading the value into a register and
1259 using the register.  This is because the load into the register can be
1260 done with a @samp{moveq} instruction.  We arrange for this to happen
1261 by defining the letter @samp{K} to mean ``any integer outside the
1262 range @minus{}128 to 127'', and then specifying @samp{Ks} in the operand
1263 constraints.
1265 @cindex @samp{g} in constraint
1266 @item @samp{g}
1267 Any register, memory or immediate integer operand is allowed, except for
1268 registers that are not general registers.
1270 @cindex @samp{X} in constraint
1271 @item @samp{X}
1272 @ifset INTERNALS
1273 Any operand whatsoever is allowed, even if it does not satisfy
1274 @code{general_operand}.  This is normally used in the constraint of
1275 a @code{match_scratch} when certain alternatives will not actually
1276 require a scratch register.
1277 @end ifset
1278 @ifclear INTERNALS
1279 Any operand whatsoever is allowed.
1280 @end ifclear
1282 @cindex @samp{0} in constraint
1283 @cindex digits in constraint
1284 @item @samp{0}, @samp{1}, @samp{2}, @dots{} @samp{9}
1285 An operand that matches the specified operand number is allowed.  If a
1286 digit is used together with letters within the same alternative, the
1287 digit should come last.
1289 This number is allowed to be more than a single digit.  If multiple
1290 digits are encountered consecutively, they are interpreted as a single
1291 decimal integer.  There is scant chance for ambiguity, since to-date
1292 it has never been desirable that @samp{10} be interpreted as matching
1293 either operand 1 @emph{or} operand 0.  Should this be desired, one
1294 can use multiple alternatives instead.
1296 @cindex matching constraint
1297 @cindex constraint, matching
1298 This is called a @dfn{matching constraint} and what it really means is
1299 that the assembler has only a single operand that fills two roles
1300 @ifset INTERNALS
1301 considered separate in the RTL insn.  For example, an add insn has two
1302 input operands and one output operand in the RTL, but on most CISC
1303 @end ifset
1304 @ifclear INTERNALS
1305 which @code{asm} distinguishes.  For example, an add instruction uses
1306 two input operands and an output operand, but on most CISC
1307 @end ifclear
1308 machines an add instruction really has only two operands, one of them an
1309 input-output operand:
1311 @smallexample
1312 addl #35,r12
1313 @end smallexample
1315 Matching constraints are used in these circumstances.
1316 More precisely, the two operands that match must include one input-only
1317 operand and one output-only operand.  Moreover, the digit must be a
1318 smaller number than the number of the operand that uses it in the
1319 constraint.
1321 @ifset INTERNALS
1322 For operands to match in a particular case usually means that they
1323 are identical-looking RTL expressions.  But in a few special cases
1324 specific kinds of dissimilarity are allowed.  For example, @code{*x}
1325 as an input operand will match @code{*x++} as an output operand.
1326 For proper results in such cases, the output template should always
1327 use the output-operand's number when printing the operand.
1328 @end ifset
1330 @cindex load address instruction
1331 @cindex push address instruction
1332 @cindex address constraints
1333 @cindex @samp{p} in constraint
1334 @item @samp{p}
1335 An operand that is a valid memory address is allowed.  This is
1336 for ``load address'' and ``push address'' instructions.
1338 @findex address_operand
1339 @samp{p} in the constraint must be accompanied by @code{address_operand}
1340 as the predicate in the @code{match_operand}.  This predicate interprets
1341 the mode specified in the @code{match_operand} as the mode of the memory
1342 reference for which the address would be valid.
1344 @cindex other register constraints
1345 @cindex extensible constraints
1346 @item @var{other-letters}
1347 Other letters can be defined in machine-dependent fashion to stand for
1348 particular classes of registers or other arbitrary operand types.
1349 @samp{d}, @samp{a} and @samp{f} are defined on the 68000/68020 to stand
1350 for data, address and floating point registers.
1351 @end table
1353 @ifset INTERNALS
1354 In order to have valid assembler code, each operand must satisfy
1355 its constraint.  But a failure to do so does not prevent the pattern
1356 from applying to an insn.  Instead, it directs the compiler to modify
1357 the code so that the constraint will be satisfied.  Usually this is
1358 done by copying an operand into a register.
1360 Contrast, therefore, the two instruction patterns that follow:
1362 @smallexample
1363 (define_insn ""
1364   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1365         (plus:SI (match_dup 0)
1366                  (match_operand:SI 1 "general_operand" "r")))]
1367   ""
1368   "@dots{}")
1369 @end smallexample
1371 @noindent
1372 which has two operands, one of which must appear in two places, and
1374 @smallexample
1375 (define_insn ""
1376   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1377         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
1378                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "r")))]
1379   ""
1380   "@dots{}")
1381 @end smallexample
1383 @noindent
1384 which has three operands, two of which are required by a constraint to be
1385 identical.  If we are considering an insn of the form
1387 @smallexample
1388 (insn @var{n} @var{prev} @var{next}
1389   (set (reg:SI 3)
1390        (plus:SI (reg:SI 6) (reg:SI 109)))
1391   @dots{})
1392 @end smallexample
1394 @noindent
1395 the first pattern would not apply at all, because this insn does not
1396 contain two identical subexpressions in the right place.  The pattern would
1397 say, ``That does not look like an add instruction; try other patterns''.
1398 The second pattern would say, ``Yes, that's an add instruction, but there
1399 is something wrong with it''.  It would direct the reload pass of the
1400 compiler to generate additional insns to make the constraint true.  The
1401 results might look like this:
1403 @smallexample
1404 (insn @var{n2} @var{prev} @var{n}
1405   (set (reg:SI 3) (reg:SI 6))
1406   @dots{})
1408 (insn @var{n} @var{n2} @var{next}
1409   (set (reg:SI 3)
1410        (plus:SI (reg:SI 3) (reg:SI 109)))
1411   @dots{})
1412 @end smallexample
1414 It is up to you to make sure that each operand, in each pattern, has
1415 constraints that can handle any RTL expression that could be present for
1416 that operand.  (When multiple alternatives are in use, each pattern must,
1417 for each possible combination of operand expressions, have at least one
1418 alternative which can handle that combination of operands.)  The
1419 constraints don't need to @emph{allow} any possible operand---when this is
1420 the case, they do not constrain---but they must at least point the way to
1421 reloading any possible operand so that it will fit.
1423 @itemize @bullet
1424 @item
1425 If the constraint accepts whatever operands the predicate permits,
1426 there is no problem: reloading is never necessary for this operand.
1428 For example, an operand whose constraints permit everything except
1429 registers is safe provided its predicate rejects registers.
1431 An operand whose predicate accepts only constant values is safe
1432 provided its constraints include the letter @samp{i}.  If any possible
1433 constant value is accepted, then nothing less than @samp{i} will do;
1434 if the predicate is more selective, then the constraints may also be
1435 more selective.
1437 @item
1438 Any operand expression can be reloaded by copying it into a register.
1439 So if an operand's constraints allow some kind of register, it is
1440 certain to be safe.  It need not permit all classes of registers; the
1441 compiler knows how to copy a register into another register of the
1442 proper class in order to make an instruction valid.
1444 @cindex nonoffsettable memory reference
1445 @cindex memory reference, nonoffsettable
1446 @item
1447 A nonoffsettable memory reference can be reloaded by copying the
1448 address into a register.  So if the constraint uses the letter
1449 @samp{o}, all memory references are taken care of.
1451 @item
1452 A constant operand can be reloaded by allocating space in memory to
1453 hold it as preinitialized data.  Then the memory reference can be used
1454 in place of the constant.  So if the constraint uses the letters
1455 @samp{o} or @samp{m}, constant operands are not a problem.
1457 @item
1458 If the constraint permits a constant and a pseudo register used in an insn
1459 was not allocated to a hard register and is equivalent to a constant,
1460 the register will be replaced with the constant.  If the predicate does
1461 not permit a constant and the insn is re-recognized for some reason, the
1462 compiler will crash.  Thus the predicate must always recognize any
1463 objects allowed by the constraint.
1464 @end itemize
1466 If the operand's predicate can recognize registers, but the constraint does
1467 not permit them, it can make the compiler crash.  When this operand happens
1468 to be a register, the reload pass will be stymied, because it does not know
1469 how to copy a register temporarily into memory.
1471 If the predicate accepts a unary operator, the constraint applies to the
1472 operand.  For example, the MIPS processor at ISA level 3 supports an
1473 instruction which adds two registers in @code{SImode} to produce a
1474 @code{DImode} result, but only if the registers are correctly sign
1475 extended.  This predicate for the input operands accepts a
1476 @code{sign_extend} of an @code{SImode} register.  Write the constraint
1477 to indicate the type of register that is required for the operand of the
1478 @code{sign_extend}.
1479 @end ifset
1481 @node Multi-Alternative
1482 @subsection Multiple Alternative Constraints
1483 @cindex multiple alternative constraints
1485 Sometimes a single instruction has multiple alternative sets of possible
1486 operands.  For example, on the 68000, a logical-or instruction can combine
1487 register or an immediate value into memory, or it can combine any kind of
1488 operand into a register; but it cannot combine one memory location into
1489 another.
1491 These constraints are represented as multiple alternatives.  An alternative
1492 can be described by a series of letters for each operand.  The overall
1493 constraint for an operand is made from the letters for this operand
1494 from the first alternative, a comma, the letters for this operand from
1495 the second alternative, a comma, and so on until the last alternative.
1496 All operands for a single instruction must have the same number of 
1497 alternatives.
1498 @ifset INTERNALS
1499 Here is how it is done for fullword logical-or on the 68000:
1501 @smallexample
1502 (define_insn "iorsi3"
1503   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=m,d")
1504         (ior:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "%0,0")
1505                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dKs,dmKs")))]
1506   @dots{})
1507 @end smallexample
1509 The first alternative has @samp{m} (memory) for operand 0, @samp{0} for
1510 operand 1 (meaning it must match operand 0), and @samp{dKs} for operand
1511 2.  The second alternative has @samp{d} (data register) for operand 0,
1512 @samp{0} for operand 1, and @samp{dmKs} for operand 2.  The @samp{=} and
1513 @samp{%} in the constraints apply to all the alternatives; their
1514 meaning is explained in the next section (@pxref{Class Preferences}).
1516 If all the operands fit any one alternative, the instruction is valid.
1517 Otherwise, for each alternative, the compiler counts how many instructions
1518 must be added to copy the operands so that that alternative applies.
1519 The alternative requiring the least copying is chosen.  If two alternatives
1520 need the same amount of copying, the one that comes first is chosen.
1521 These choices can be altered with the @samp{?} and @samp{!} characters:
1523 @table @code
1524 @cindex @samp{?} in constraint
1525 @cindex question mark
1526 @item ?
1527 Disparage slightly the alternative that the @samp{?} appears in,
1528 as a choice when no alternative applies exactly.  The compiler regards
1529 this alternative as one unit more costly for each @samp{?} that appears
1530 in it.
1532 @cindex @samp{!} in constraint
1533 @cindex exclamation point
1534 @item !
1535 Disparage severely the alternative that the @samp{!} appears in.
1536 This alternative can still be used if it fits without reloading,
1537 but if reloading is needed, some other alternative will be used.
1539 @cindex @samp{^} in constraint
1540 @cindex caret
1541 @item ^
1542 This constraint is analogous to @samp{?} but it disparages slightly
1543 the alternative only if the operand with the @samp{^} needs a reload.
1545 @cindex @samp{$} in constraint
1546 @cindex dollar sign
1547 @item $
1548 This constraint is analogous to @samp{!} but it disparages severely
1549 the alternative only if the operand with the @samp{$} needs a reload.
1550 @end table
1552 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
1553 the appearance of the assembler code is determined mostly by which
1554 alternative was matched.  When this is so, the C code for writing the
1555 assembler code can use the variable @code{which_alternative}, which is
1556 the ordinal number of the alternative that was actually satisfied (0 for
1557 the first, 1 for the second alternative, etc.).  @xref{Output Statement}.
1558 @end ifset
1559 @ifclear INTERNALS
1561 So the first alternative for the 68000's logical-or could be written as 
1562 @code{"+m" (output) : "ir" (input)}.  The second could be @code{"+r" 
1563 (output): "irm" (input)}.  However, the fact that two memory locations 
1564 cannot be used in a single instruction prevents simply using @code{"+rm" 
1565 (output) : "irm" (input)}.  Using multi-alternatives, this might be 
1566 written as @code{"+m,r" (output) : "ir,irm" (input)}.  This describes
1567 all the available alternatives to the compiler, allowing it to choose 
1568 the most efficient one for the current conditions.
1570 There is no way within the template to determine which alternative was 
1571 chosen.  However you may be able to wrap your @code{asm} statements with 
1572 builtins such as @code{__builtin_constant_p} to achieve the desired results.
1573 @end ifclear
1575 @ifset INTERNALS
1576 @node Class Preferences
1577 @subsection Register Class Preferences
1578 @cindex class preference constraints
1579 @cindex register class preference constraints
1581 @cindex voting between constraint alternatives
1582 The operand constraints have another function: they enable the compiler
1583 to decide which kind of hardware register a pseudo register is best
1584 allocated to.  The compiler examines the constraints that apply to the
1585 insns that use the pseudo register, looking for the machine-dependent
1586 letters such as @samp{d} and @samp{a} that specify classes of registers.
1587 The pseudo register is put in whichever class gets the most ``votes''.
1588 The constraint letters @samp{g} and @samp{r} also vote: they vote in
1589 favor of a general register.  The machine description says which registers
1590 are considered general.
1592 Of course, on some machines all registers are equivalent, and no register
1593 classes are defined.  Then none of this complexity is relevant.
1594 @end ifset
1596 @node Modifiers
1597 @subsection Constraint Modifier Characters
1598 @cindex modifiers in constraints
1599 @cindex constraint modifier characters
1601 @c prevent bad page break with this line
1602 Here are constraint modifier characters.
1604 @table @samp
1605 @cindex @samp{=} in constraint
1606 @item =
1607 Means that this operand is written to by this instruction:
1608 the previous value is discarded and replaced by new data.
1610 @cindex @samp{+} in constraint
1611 @item +
1612 Means that this operand is both read and written by the instruction.
1614 When the compiler fixes up the operands to satisfy the constraints,
1615 it needs to know which operands are read by the instruction and
1616 which are written by it.  @samp{=} identifies an operand which is only
1617 written; @samp{+} identifies an operand that is both read and written; all
1618 other operands are assumed to only be read.
1620 If you specify @samp{=} or @samp{+} in a constraint, you put it in the
1621 first character of the constraint string.
1623 @cindex @samp{&} in constraint
1624 @cindex earlyclobber operand
1625 @item &
1626 Means (in a particular alternative) that this operand is an
1627 @dfn{earlyclobber} operand, which is written before the instruction is
1628 finished using the input operands.  Therefore, this operand may not lie
1629 in a register that is read by the instruction or as part of any memory
1630 address.
1632 @samp{&} applies only to the alternative in which it is written.  In
1633 constraints with multiple alternatives, sometimes one alternative
1634 requires @samp{&} while others do not.  See, for example, the
1635 @samp{movdf} insn of the 68000.
1637 An operand which is read by the instruction can be tied to an earlyclobber
1638 operand if its only use as an input occurs before the early result is
1639 written.  Adding alternatives of this form often allows GCC to produce
1640 better code when only some of the read operands can be affected by the
1641 earlyclobber. See, for example, the @samp{mulsi3} insn of the ARM@.
1643 Furthermore, if the @dfn{earlyclobber} operand is also a read/write
1644 operand, then that operand is written only after it's used.
1646 @samp{&} does not obviate the need to write @samp{=} or @samp{+}.  As
1647 @dfn{earlyclobber} operands are always written, a read-only
1648 @dfn{earlyclobber} operand is ill-formed and will be rejected by the
1649 compiler.
1651 @cindex @samp{%} in constraint
1652 @item %
1653 Declares the instruction to be commutative for this operand and the
1654 following operand.  This means that the compiler may interchange the
1655 two operands if that is the cheapest way to make all operands fit the
1656 constraints.  @samp{%} applies to all alternatives and must appear as
1657 the first character in the constraint.  Only read-only operands can use
1658 @samp{%}.
1660 @ifset INTERNALS
1661 This is often used in patterns for addition instructions
1662 that really have only two operands: the result must go in one of the
1663 arguments.  Here for example, is how the 68000 halfword-add
1664 instruction is defined:
1666 @smallexample
1667 (define_insn "addhi3"
1668   [(set (match_operand:HI 0 "general_operand" "=m,r")
1669      (plus:HI (match_operand:HI 1 "general_operand" "%0,0")
1670               (match_operand:HI 2 "general_operand" "di,g")))]
1671   @dots{})
1672 @end smallexample
1673 @end ifset
1674 GCC can only handle one commutative pair in an asm; if you use more,
1675 the compiler may fail.  Note that you need not use the modifier if
1676 the two alternatives are strictly identical; this would only waste
1677 time in the reload pass.
1678 @ifset INTERNALS
1679 The modifier is not operational after
1680 register allocation, so the result of @code{define_peephole2}
1681 and @code{define_split}s performed after reload cannot rely on
1682 @samp{%} to make the intended insn match.
1684 @cindex @samp{#} in constraint
1685 @item #
1686 Says that all following characters, up to the next comma, are to be
1687 ignored as a constraint.  They are significant only for choosing
1688 register preferences.
1690 @cindex @samp{*} in constraint
1691 @item *
1692 Says that the following character should be ignored when choosing
1693 register preferences.  @samp{*} has no effect on the meaning of the
1694 constraint as a constraint, and no effect on reloading.  For LRA
1695 @samp{*} additionally disparages slightly the alternative if the
1696 following character matches the operand.
1698 Here is an example: the 68000 has an instruction to sign-extend a
1699 halfword in a data register, and can also sign-extend a value by
1700 copying it into an address register.  While either kind of register is
1701 acceptable, the constraints on an address-register destination are
1702 less strict, so it is best if register allocation makes an address
1703 register its goal.  Therefore, @samp{*} is used so that the @samp{d}
1704 constraint letter (for data register) is ignored when computing
1705 register preferences.
1707 @smallexample
1708 (define_insn "extendhisi2"
1709   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=*d,a")
1710         (sign_extend:SI
1711          (match_operand:HI 1 "general_operand" "0,g")))]
1712   @dots{})
1713 @end smallexample
1714 @end ifset
1715 @end table
1717 @node Machine Constraints
1718 @subsection Constraints for Particular Machines
1719 @cindex machine specific constraints
1720 @cindex constraints, machine specific
1722 Whenever possible, you should use the general-purpose constraint letters
1723 in @code{asm} arguments, since they will convey meaning more readily to
1724 people reading your code.  Failing that, use the constraint letters
1725 that usually have very similar meanings across architectures.  The most
1726 commonly used constraints are @samp{m} and @samp{r} (for memory and
1727 general-purpose registers respectively; @pxref{Simple Constraints}), and
1728 @samp{I}, usually the letter indicating the most common
1729 immediate-constant format.
1731 Each architecture defines additional constraints.  These constraints
1732 are used by the compiler itself for instruction generation, as well as
1733 for @code{asm} statements; therefore, some of the constraints are not
1734 particularly useful for @code{asm}.  Here is a summary of some of the
1735 machine-dependent constraints available on some particular machines;
1736 it includes both constraints that are useful for @code{asm} and
1737 constraints that aren't.  The compiler source file mentioned in the
1738 table heading for each architecture is the definitive reference for
1739 the meanings of that architecture's constraints.
1741 @c Please keep this table alphabetized by target!
1742 @table @emph
1743 @item AArch64 family---@file{config/aarch64/constraints.md}
1744 @table @code
1745 @item k
1746 The stack pointer register (@code{SP})
1748 @item w
1749 Floating point register, Advanced SIMD vector register or SVE vector register
1751 @item x
1752 Like @code{w}, but restricted to registers 0 to 15 inclusive.
1754 @item y
1755 Like @code{w}, but restricted to registers 0 to 7 inclusive.
1757 @item Upl
1758 One of the low eight SVE predicate registers (@code{P0} to @code{P7})
1760 @item Upa
1761 Any of the SVE predicate registers (@code{P0} to @code{P15})
1763 @item I
1764 Integer constant that is valid as an immediate operand in an @code{ADD}
1765 instruction
1767 @item J
1768 Integer constant that is valid as an immediate operand in a @code{SUB}
1769 instruction (once negated)
1771 @item K
1772 Integer constant that can be used with a 32-bit logical instruction
1774 @item L
1775 Integer constant that can be used with a 64-bit logical instruction
1777 @item M
1778 Integer constant that is valid as an immediate operand in a 32-bit @code{MOV}
1779 pseudo instruction. The @code{MOV} may be assembled to one of several different
1780 machine instructions depending on the value
1782 @item N
1783 Integer constant that is valid as an immediate operand in a 64-bit @code{MOV}
1784 pseudo instruction
1786 @item S
1787 An absolute symbolic address or a label reference
1789 @item Y
1790 Floating point constant zero
1792 @item Z
1793 Integer constant zero
1795 @item Ush
1796 The high part (bits 12 and upwards) of the pc-relative address of a symbol
1797 within 4GB of the instruction
1799 @item Q
1800 A memory address which uses a single base register with no offset
1802 @item Ump
1803 A memory address suitable for a load/store pair instruction in SI, DI, SF and
1804 DF modes
1806 @end table
1809 @item AMD GCN ---@file{config/gcn/constraints.md}
1810 @table @code
1811 @item I
1812 Immediate integer in the range @minus{}16 to 64
1814 @item J
1815 Immediate 16-bit signed integer
1817 @item Kf
1818 Immediate constant @minus{}1
1820 @item L
1821 Immediate 15-bit unsigned integer
1823 @item A
1824 Immediate constant that can be inlined in an instruction encoding: integer
1825 @minus{}16..64, or float 0.0, +/@minus{}0.5, +/@minus{}1.0, +/@minus{}2.0,
1826 +/@minus{}4.0, 1.0/(2.0*PI)
1828 @item B
1829 Immediate 32-bit signed integer that can be attached to an instruction encoding
1831 @item C
1832 Immediate 32-bit integer in range @minus{}16..4294967295 (i.e. 32-bit unsigned
1833 integer or @samp{A} constraint)
1835 @item DA
1836 Immediate 64-bit constant that can be split into two @samp{A} constants
1838 @item DB
1839 Immediate 64-bit constant that can be split into two @samp{B} constants
1841 @item U
1842 Any @code{unspec}
1844 @item Y
1845 Any @code{symbol_ref} or @code{label_ref}
1847 @item v
1848 VGPR register
1850 @item Sg
1851 SGPR register
1853 @item SD
1854 SGPR registers valid for instruction destinations, including VCC, M0 and EXEC
1856 @item SS
1857 SGPR registers valid for instruction sources, including VCC, M0, EXEC and SCC
1859 @item Sm
1860 SGPR registers valid as a source for scalar memory instructions (excludes M0
1861 and EXEC)
1863 @item Sv
1864 SGPR registers valid as a source or destination for vector instructions
1865 (excludes EXEC)
1867 @item ca
1868 All condition registers: SCC, VCCZ, EXECZ
1870 @item cs
1871 Scalar condition register: SCC
1873 @item cV
1874 Vector condition register: VCC, VCC_LO, VCC_HI
1876 @item e
1877 EXEC register (EXEC_LO and EXEC_HI)
1879 @item RB
1880 Memory operand with address space suitable for @code{buffer_*} instructions
1882 @item RF
1883 Memory operand with address space suitable for @code{flat_*} instructions
1885 @item RS
1886 Memory operand with address space suitable for @code{s_*} instructions
1888 @item RL
1889 Memory operand with address space suitable for @code{ds_*} LDS instructions
1891 @item RG
1892 Memory operand with address space suitable for @code{ds_*} GDS instructions
1894 @item RD
1895 Memory operand with address space suitable for any @code{ds_*} instructions
1897 @item RM
1898 Memory operand with address space suitable for @code{global_*} instructions
1900 @end table
1903 @item ARC ---@file{config/arc/constraints.md}
1904 @table @code
1905 @item q
1906 Registers usable in ARCompact 16-bit instructions: @code{r0}-@code{r3},
1907 @code{r12}-@code{r15}.  This constraint can only match when the @option{-mq}
1908 option is in effect.
1910 @item e
1911 Registers usable as base-regs of memory addresses in ARCompact 16-bit memory
1912 instructions: @code{r0}-@code{r3}, @code{r12}-@code{r15}, @code{sp}.
1913 This constraint can only match when the @option{-mq}
1914 option is in effect.
1915 @item D
1916 ARC FPX (dpfp) 64-bit registers. @code{D0}, @code{D1}.
1918 @item I
1919 A signed 12-bit integer constant.
1921 @item Cal
1922 constant for arithmetic/logical operations.  This might be any constant
1923 that can be put into a long immediate by the assmbler or linker without
1924 involving a PIC relocation.
1926 @item K
1927 A 3-bit unsigned integer constant.
1929 @item L
1930 A 6-bit unsigned integer constant.
1932 @item CnL
1933 One's complement of a 6-bit unsigned integer constant.
1935 @item CmL
1936 Two's complement of a 6-bit unsigned integer constant.
1938 @item M
1939 A 5-bit unsigned integer constant.
1941 @item O
1942 A 7-bit unsigned integer constant.
1944 @item P
1945 A 8-bit unsigned integer constant.
1947 @item H
1948 Any const_double value.
1949 @end table
1951 @item ARM family---@file{config/arm/constraints.md}
1952 @table @code
1954 @item h
1955 In Thumb state, the core registers @code{r8}-@code{r15}.
1957 @item k
1958 The stack pointer register.
1960 @item l
1961 In Thumb State the core registers @code{r0}-@code{r7}.  In ARM state this
1962 is an alias for the @code{r} constraint.
1964 @item t
1965 VFP floating-point registers @code{s0}-@code{s31}.  Used for 32 bit values.
1967 @item w
1968 VFP floating-point registers @code{d0}-@code{d31} and the appropriate
1969 subset @code{d0}-@code{d15} based on command line options.
1970 Used for 64 bit values only.  Not valid for Thumb1.
1972 @item y
1973 The iWMMX co-processor registers.
1975 @item z
1976 The iWMMX GR registers.
1978 @item G
1979 The floating-point constant 0.0
1981 @item I
1982 Integer that is valid as an immediate operand in a data processing
1983 instruction.  That is, an integer in the range 0 to 255 rotated by a
1984 multiple of 2
1986 @item J
1987 Integer in the range @minus{}4095 to 4095
1989 @item K
1990 Integer that satisfies constraint @samp{I} when inverted (ones complement)
1992 @item L
1993 Integer that satisfies constraint @samp{I} when negated (twos complement)
1995 @item M
1996 Integer in the range 0 to 32
1998 @item Q
1999 A memory reference where the exact address is in a single register
2000 (`@samp{m}' is preferable for @code{asm} statements)
2002 @item R
2003 An item in the constant pool
2005 @item S
2006 A symbol in the text segment of the current file
2008 @item Uv
2009 A memory reference suitable for VFP load/store insns (reg+constant offset)
2011 @item Uy
2012 A memory reference suitable for iWMMXt load/store instructions.
2014 @item Uq
2015 A memory reference suitable for the ARMv4 ldrsb instruction.
2016 @end table
2018 @item AVR family---@file{config/avr/constraints.md}
2019 @table @code
2020 @item l
2021 Registers from r0 to r15
2023 @item a
2024 Registers from r16 to r23
2026 @item d
2027 Registers from r16 to r31
2029 @item w
2030 Registers from r24 to r31.  These registers can be used in @samp{adiw} command
2032 @item e
2033 Pointer register (r26--r31)
2035 @item b
2036 Base pointer register (r28--r31)
2038 @item q
2039 Stack pointer register (SPH:SPL)
2041 @item t
2042 Temporary register r0
2044 @item x
2045 Register pair X (r27:r26)
2047 @item y
2048 Register pair Y (r29:r28)
2050 @item z
2051 Register pair Z (r31:r30)
2053 @item I
2054 Constant greater than @minus{}1, less than 64
2056 @item J
2057 Constant greater than @minus{}64, less than 1
2059 @item K
2060 Constant integer 2
2062 @item L
2063 Constant integer 0
2065 @item M
2066 Constant that fits in 8 bits
2068 @item N
2069 Constant integer @minus{}1
2071 @item O
2072 Constant integer 8, 16, or 24
2074 @item P
2075 Constant integer 1
2077 @item G
2078 A floating point constant 0.0
2080 @item Q
2081 A memory address based on Y or Z pointer with displacement.
2082 @end table
2084 @item Blackfin family---@file{config/bfin/constraints.md}
2085 @table @code
2086 @item a
2087 P register
2089 @item d
2090 D register
2092 @item z
2093 A call clobbered P register.
2095 @item q@var{n}
2096 A single register.  If @var{n} is in the range 0 to 7, the corresponding D
2097 register.  If it is @code{A}, then the register P0.
2099 @item D
2100 Even-numbered D register
2102 @item W
2103 Odd-numbered D register
2105 @item e
2106 Accumulator register.
2108 @item A
2109 Even-numbered accumulator register.
2111 @item B
2112 Odd-numbered accumulator register.
2114 @item b
2115 I register
2117 @item v
2118 B register
2120 @item f
2121 M register
2123 @item c
2124 Registers used for circular buffering, i.e.@: I, B, or L registers.
2126 @item C
2127 The CC register.
2129 @item t
2130 LT0 or LT1.
2132 @item k
2133 LC0 or LC1.
2135 @item u
2136 LB0 or LB1.
2138 @item x
2139 Any D, P, B, M, I or L register.
2141 @item y
2142 Additional registers typically used only in prologues and epilogues: RETS,
2143 RETN, RETI, RETX, RETE, ASTAT, SEQSTAT and USP.
2145 @item w
2146 Any register except accumulators or CC.
2148 @item Ksh
2149 Signed 16 bit integer (in the range @minus{}32768 to 32767)
2151 @item Kuh
2152 Unsigned 16 bit integer (in the range 0 to 65535)
2154 @item Ks7
2155 Signed 7 bit integer (in the range @minus{}64 to 63)
2157 @item Ku7
2158 Unsigned 7 bit integer (in the range 0 to 127)
2160 @item Ku5
2161 Unsigned 5 bit integer (in the range 0 to 31)
2163 @item Ks4
2164 Signed 4 bit integer (in the range @minus{}8 to 7)
2166 @item Ks3
2167 Signed 3 bit integer (in the range @minus{}3 to 4)
2169 @item Ku3
2170 Unsigned 3 bit integer (in the range 0 to 7)
2172 @item P@var{n}
2173 Constant @var{n}, where @var{n} is a single-digit constant in the range 0 to 4.
2175 @item PA
2176 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2177 use with either accumulator.
2179 @item PB
2180 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2181 use only with accumulator A1.
2183 @item M1
2184 Constant 255.
2186 @item M2
2187 Constant 65535.
2189 @item J
2190 An integer constant with exactly a single bit set.
2192 @item L
2193 An integer constant with all bits set except exactly one.
2195 @item H
2197 @item Q
2198 Any SYMBOL_REF.
2199 @end table
2201 @item CR16 Architecture---@file{config/cr16/cr16.h}
2202 @table @code
2204 @item b
2205 Registers from r0 to r14 (registers without stack pointer)
2207 @item t
2208 Register from r0 to r11 (all 16-bit registers)
2210 @item p
2211 Register from r12 to r15 (all 32-bit registers)
2213 @item I
2214 Signed constant that fits in 4 bits
2216 @item J
2217 Signed constant that fits in 5 bits
2219 @item K
2220 Signed constant that fits in 6 bits
2222 @item L
2223 Unsigned constant that fits in 4 bits
2225 @item M
2226 Signed constant that fits in 32 bits
2228 @item N
2229 Check for 64 bits wide constants for add/sub instructions
2231 @item G
2232 Floating point constant that is legal for store immediate
2233 @end table
2235 @item C-SKY---@file{config/csky/constraints.md}
2236 @table @code
2238 @item a
2239 The mini registers r0 - r7.
2241 @item b
2242 The low registers r0 - r15.
2244 @item c
2245 C register.
2247 @item y
2248 HI and LO registers.
2250 @item l
2251 LO register.
2253 @item h
2254 HI register.
2256 @item v
2257 Vector registers.
2259 @item z
2260 Stack pointer register (SP).
2262 @item Q
2263 A memory address which uses a base register with a short offset
2264 or with a index register with its scale.
2266 @item W
2267 A memory address which uses a base register with a index register
2268 with its scale.
2269 @end table
2271 @ifset INTERNALS
2272 The C-SKY back end supports a large set of additional constraints
2273 that are only useful for instruction selection or splitting rather
2274 than inline asm, such as constraints representing constant integer
2275 ranges accepted by particular instruction encodings.
2276 Refer to the source code for details.
2277 @end ifset
2279 @item Epiphany---@file{config/epiphany/constraints.md}
2280 @table @code
2281 @item U16
2282 An unsigned 16-bit constant.
2284 @item K
2285 An unsigned 5-bit constant.
2287 @item L
2288 A signed 11-bit constant.
2290 @item Cm1
2291 A signed 11-bit constant added to @minus{}1.
2292 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
2294 @item Cl1
2295 Left-shift of @minus{}1, i.e., a bit mask with a block of leading ones, the rest
2296 being a block of trailing zeroes.
2297 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
2299 @item Cr1
2300 Right-shift of @minus{}1, i.e., a bit mask with a trailing block of ones, the
2301 rest being zeroes.  Or to put it another way, one less than a power of two.
2302 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
2304 @item Cal
2305 Constant for arithmetic/logical operations.
2306 This is like @code{i}, except that for position independent code,
2307 no symbols / expressions needing relocations are allowed.
2309 @item Csy
2310 Symbolic constant for call/jump instruction.
2312 @item Rcs
2313 The register class usable in short insns.  This is a register class
2314 constraint, and can thus drive register allocation.
2315 This constraint won't match unless @option{-mprefer-short-insn-regs} is
2316 in effect.
2318 @item Rsc
2319 The the register class of registers that can be used to hold a
2320 sibcall call address.  I.e., a caller-saved register.
2322 @item Rct
2323 Core control register class.
2325 @item Rgs
2326 The register group usable in short insns.
2327 This constraint does not use a register class, so that it only
2328 passively matches suitable registers, and doesn't drive register allocation.
2330 @ifset INTERNALS
2331 @item Car
2332 Constant suitable for the addsi3_r pattern.  This is a valid offset
2333 For byte, halfword, or word addressing.
2334 @end ifset
2336 @item Rra
2337 Matches the return address if it can be replaced with the link register.
2339 @item Rcc
2340 Matches the integer condition code register.
2342 @item Sra
2343 Matches the return address if it is in a stack slot.
2345 @item Cfm
2346 Matches control register values to switch fp mode, which are encapsulated in
2347 @code{UNSPEC_FP_MODE}.
2348 @end table
2350 @item FRV---@file{config/frv/frv.h}
2351 @table @code
2352 @item a
2353 Register in the class @code{ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2355 @item b
2356 Register in the class @code{EVEN_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2358 @item c
2359 Register in the class @code{CC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3} and
2360 @code{icc0} to @code{icc3}).
2362 @item d
2363 Register in the class @code{GPR_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2365 @item e
2366 Register in the class @code{EVEN_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2367 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2368 mode larger than 4 bytes.
2370 @item f
2371 Register in the class @code{FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2373 @item h
2374 Register in the class @code{FEVEN_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2375 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2376 mode larger than 4 bytes.
2378 @item l
2379 Register in the class @code{LR_REG} (the @code{lr} register).
2381 @item q
2382 Register in the class @code{QUAD_REGS} (@code{gr2} to @code{gr63}).
2383 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2384 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2386 @item t
2387 Register in the class @code{ICC_REGS} (@code{icc0} to @code{icc3}).
2389 @item u
2390 Register in the class @code{FCC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3}).
2392 @item v
2393 Register in the class @code{ICR_REGS} (@code{cc4} to @code{cc7}).
2395 @item w
2396 Register in the class @code{FCR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc3}).
2398 @item x
2399 Register in the class @code{QUAD_FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2400 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2401 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2403 @item z
2404 Register in the class @code{SPR_REGS} (@code{lcr} and @code{lr}).
2406 @item A
2407 Register in the class @code{QUAD_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2409 @item B
2410 Register in the class @code{ACCG_REGS} (@code{accg0} to @code{accg7}).
2412 @item C
2413 Register in the class @code{CR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc7}).
2415 @item G
2416 Floating point constant zero
2418 @item I
2419 6-bit signed integer constant
2421 @item J
2422 10-bit signed integer constant
2424 @item L
2425 16-bit signed integer constant
2427 @item M
2428 16-bit unsigned integer constant
2430 @item N
2431 12-bit signed integer constant that is negative---i.e.@: in the
2432 range of @minus{}2048 to @minus{}1
2434 @item O
2435 Constant zero
2437 @item P
2438 12-bit signed integer constant that is greater than zero---i.e.@: in the
2439 range of 1 to 2047.
2441 @end table
2443 @item FT32---@file{config/ft32/constraints.md}
2444 @table @code
2445 @item A
2446 An absolute address
2448 @item B
2449 An offset address
2451 @item W
2452 A register indirect memory operand
2454 @item e
2455 An offset address.
2457 @item f
2458 An offset address.
2460 @item O
2461 The constant zero or one
2463 @item I
2464 A 16-bit signed constant (@minus{}32768 @dots{} 32767)
2466 @item w
2467 A bitfield mask suitable for bext or bins
2469 @item x
2470 An inverted bitfield mask suitable for bext or bins
2472 @item L
2473 A 16-bit unsigned constant, multiple of 4 (0 @dots{} 65532)
2475 @item S
2476 A 20-bit signed constant (@minus{}524288 @dots{} 524287)
2478 @item b
2479 A constant for a bitfield width (1 @dots{} 16)
2481 @item KA
2482 A 10-bit signed constant (@minus{}512 @dots{} 511)
2484 @end table
2486 @item Hewlett-Packard PA-RISC---@file{config/pa/pa.h}
2487 @table @code
2488 @item a
2489 General register 1
2491 @item f
2492 Floating point register
2494 @item q
2495 Shift amount register
2497 @item x
2498 Floating point register (deprecated)
2500 @item y
2501 Upper floating point register (32-bit), floating point register (64-bit)
2503 @item Z
2504 Any register
2506 @item I
2507 Signed 11-bit integer constant
2509 @item J
2510 Signed 14-bit integer constant
2512 @item K
2513 Integer constant that can be deposited with a @code{zdepi} instruction
2515 @item L
2516 Signed 5-bit integer constant
2518 @item M
2519 Integer constant 0
2521 @item N
2522 Integer constant that can be loaded with a @code{ldil} instruction
2524 @item O
2525 Integer constant whose value plus one is a power of 2
2527 @item P
2528 Integer constant that can be used for @code{and} operations in @code{depi}
2529 and @code{extru} instructions
2531 @item S
2532 Integer constant 31
2534 @item U
2535 Integer constant 63
2537 @item G
2538 Floating-point constant 0.0
2540 @item A
2541 A @code{lo_sum} data-linkage-table memory operand
2543 @item Q
2544 A memory operand that can be used as the destination operand of an
2545 integer store instruction
2547 @item R
2548 A scaled or unscaled indexed memory operand
2550 @item T
2551 A memory operand for floating-point loads and stores
2553 @item W
2554 A register indirect memory operand
2555 @end table
2557 @item Intel IA-64---@file{config/ia64/ia64.h}
2558 @table @code
2559 @item a
2560 General register @code{r0} to @code{r3} for @code{addl} instruction
2562 @item b
2563 Branch register
2565 @item c
2566 Predicate register (@samp{c} as in ``conditional'')
2568 @item d
2569 Application register residing in M-unit
2571 @item e
2572 Application register residing in I-unit
2574 @item f
2575 Floating-point register
2577 @item m
2578 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>},
2579 the operand can have postincrement and postdecrement which
2580 require printing with @samp{%Pn} on IA-64.
2582 @item G
2583 Floating-point constant 0.0 or 1.0
2585 @item I
2586 14-bit signed integer constant
2588 @item J
2589 22-bit signed integer constant
2591 @item K
2592 8-bit signed integer constant for logical instructions
2594 @item L
2595 8-bit adjusted signed integer constant for compare pseudo-ops
2597 @item M
2598 6-bit unsigned integer constant for shift counts
2600 @item N
2601 9-bit signed integer constant for load and store postincrements
2603 @item O
2604 The constant zero
2606 @item P
2607 0 or @minus{}1 for @code{dep} instruction
2609 @item Q
2610 Non-volatile memory for floating-point loads and stores
2612 @item R
2613 Integer constant in the range 1 to 4 for @code{shladd} instruction
2615 @item S
2616 Memory operand except postincrement and postdecrement.  This is
2617 now roughly the same as @samp{m} when not used together with @samp{<}
2618 or @samp{>}.
2619 @end table
2621 @item M32C---@file{config/m32c/m32c.c}
2622 @table @code
2623 @item Rsp
2624 @itemx Rfb
2625 @itemx Rsb
2626 @samp{$sp}, @samp{$fb}, @samp{$sb}.
2628 @item Rcr
2629 Any control register, when they're 16 bits wide (nothing if control
2630 registers are 24 bits wide)
2632 @item Rcl
2633 Any control register, when they're 24 bits wide.
2635 @item R0w
2636 @itemx R1w
2637 @itemx R2w
2638 @itemx R3w
2639 $r0, $r1, $r2, $r3.
2641 @item R02
2642 $r0 or $r2, or $r2r0 for 32 bit values.
2644 @item R13
2645 $r1 or $r3, or $r3r1 for 32 bit values.
2647 @item Rdi
2648 A register that can hold a 64 bit value.
2650 @item Rhl
2651 $r0 or $r1 (registers with addressable high/low bytes)
2653 @item R23
2654 $r2 or $r3
2656 @item Raa
2657 Address registers
2659 @item Raw
2660 Address registers when they're 16 bits wide.
2662 @item Ral
2663 Address registers when they're 24 bits wide.
2665 @item Rqi
2666 Registers that can hold QI values.
2668 @item Rad
2669 Registers that can be used with displacements ($a0, $a1, $sb).
2671 @item Rsi
2672 Registers that can hold 32 bit values.
2674 @item Rhi
2675 Registers that can hold 16 bit values.
2677 @item Rhc
2678 Registers chat can hold 16 bit values, including all control
2679 registers.
2681 @item Rra
2682 $r0 through R1, plus $a0 and $a1.
2684 @item Rfl
2685 The flags register.
2687 @item Rmm
2688 The memory-based pseudo-registers $mem0 through $mem15.
2690 @item Rpi
2691 Registers that can hold pointers (16 bit registers for r8c, m16c; 24
2692 bit registers for m32cm, m32c).
2694 @item Rpa
2695 Matches multiple registers in a PARALLEL to form a larger register.
2696 Used to match function return values.
2698 @item Is3
2699 @minus{}8 @dots{} 7
2701 @item IS1
2702 @minus{}128 @dots{} 127
2704 @item IS2
2705 @minus{}32768 @dots{} 32767
2707 @item IU2
2708 0 @dots{} 65535
2710 @item In4
2711 @minus{}8 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 8
2713 @item In5
2714 @minus{}16 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 16
2716 @item In6
2717 @minus{}32 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 32
2719 @item IM2
2720 @minus{}65536 @dots{} @minus{}1
2722 @item Ilb
2723 An 8 bit value with exactly one bit set.
2725 @item Ilw
2726 A 16 bit value with exactly one bit set.
2728 @item Sd
2729 The common src/dest memory addressing modes.
2731 @item Sa
2732 Memory addressed using $a0 or $a1.
2734 @item Si
2735 Memory addressed with immediate addresses.
2737 @item Ss
2738 Memory addressed using the stack pointer ($sp).
2740 @item Sf
2741 Memory addressed using the frame base register ($fb).
2743 @item Ss
2744 Memory addressed using the small base register ($sb).
2746 @item S1
2747 $r1h
2748 @end table
2750 @item MicroBlaze---@file{config/microblaze/constraints.md}
2751 @table @code
2752 @item d
2753 A general register (@code{r0} to @code{r31}).
2755 @item z
2756 A status register (@code{rmsr}, @code{$fcc1} to @code{$fcc7}).
2758 @end table
2760 @item MIPS---@file{config/mips/constraints.md}
2761 @table @code
2762 @item d
2763 A general-purpose register.  This is equivalent to @code{r} unless
2764 generating MIPS16 code, in which case the MIPS16 register set is used.
2766 @item f
2767 A floating-point register (if available).
2769 @item h
2770 Formerly the @code{hi} register.  This constraint is no longer supported.
2772 @item l
2773 The @code{lo} register.  Use this register to store values that are
2774 no bigger than a word.
2776 @item x
2777 The concatenated @code{hi} and @code{lo} registers.  Use this register
2778 to store doubleword values.
2780 @item c
2781 A register suitable for use in an indirect jump.  This will always be
2782 @code{$25} for @option{-mabicalls}.
2784 @item v
2785 Register @code{$3}.  Do not use this constraint in new code;
2786 it is retained only for compatibility with glibc.
2788 @item y
2789 Equivalent to @code{r}; retained for backwards compatibility.
2791 @item z
2792 A floating-point condition code register.
2794 @item I
2795 A signed 16-bit constant (for arithmetic instructions).
2797 @item J
2798 Integer zero.
2800 @item K
2801 An unsigned 16-bit constant (for logic instructions).
2803 @item L
2804 A signed 32-bit constant in which the lower 16 bits are zero.
2805 Such constants can be loaded using @code{lui}.
2807 @item M
2808 A constant that cannot be loaded using @code{lui}, @code{addiu}
2809 or @code{ori}.
2811 @item N
2812 A constant in the range @minus{}65535 to @minus{}1 (inclusive).
2814 @item O
2815 A signed 15-bit constant.
2817 @item P
2818 A constant in the range 1 to 65535 (inclusive).
2820 @item G
2821 Floating-point zero.
2823 @item R
2824 An address that can be used in a non-macro load or store.
2826 @item ZC
2827 A memory operand whose address is formed by a base register and offset
2828 that is suitable for use in instructions with the same addressing mode
2829 as @code{ll} and @code{sc}.
2831 @item ZD
2832 An address suitable for a @code{prefetch} instruction, or for any other
2833 instruction with the same addressing mode as @code{prefetch}.
2834 @end table
2836 @item Motorola 680x0---@file{config/m68k/constraints.md}
2837 @table @code
2838 @item a
2839 Address register
2841 @item d
2842 Data register
2844 @item f
2845 68881 floating-point register, if available
2847 @item I
2848 Integer in the range 1 to 8
2850 @item J
2851 16-bit signed number
2853 @item K
2854 Signed number whose magnitude is greater than 0x80
2856 @item L
2857 Integer in the range @minus{}8 to @minus{}1
2859 @item M
2860 Signed number whose magnitude is greater than 0x100
2862 @item N
2863 Range 24 to 31, rotatert:SI 8 to 1 expressed as rotate
2865 @item O
2866 16 (for rotate using swap)
2868 @item P
2869 Range 8 to 15, rotatert:HI 8 to 1 expressed as rotate
2871 @item R
2872 Numbers that mov3q can handle
2874 @item G
2875 Floating point constant that is not a 68881 constant
2877 @item S
2878 Operands that satisfy 'm' when -mpcrel is in effect
2880 @item T
2881 Operands that satisfy 's' when -mpcrel is not in effect
2883 @item Q
2884 Address register indirect addressing mode
2886 @item U
2887 Register offset addressing
2889 @item W
2890 const_call_operand
2892 @item Cs
2893 symbol_ref or const
2895 @item Ci
2896 const_int
2898 @item C0
2899 const_int 0
2901 @item Cj
2902 Range of signed numbers that don't fit in 16 bits
2904 @item Cmvq
2905 Integers valid for mvq
2907 @item Capsw
2908 Integers valid for a moveq followed by a swap
2910 @item Cmvz
2911 Integers valid for mvz
2913 @item Cmvs
2914 Integers valid for mvs
2916 @item Ap
2917 push_operand
2919 @item Ac
2920 Non-register operands allowed in clr
2922 @end table
2924 @item Moxie---@file{config/moxie/constraints.md}
2925 @table @code
2926 @item A
2927 An absolute address
2929 @item B
2930 An offset address
2932 @item W
2933 A register indirect memory operand
2935 @item I
2936 A constant in the range of 0 to 255.
2938 @item N
2939 A constant in the range of 0 to @minus{}255.
2941 @end table
2943 @item MSP430--@file{config/msp430/constraints.md}
2944 @table @code
2946 @item R12
2947 Register R12.
2949 @item R13
2950 Register R13.
2952 @item K
2953 Integer constant 1.
2955 @item L
2956 Integer constant -1^20..1^19.
2958 @item M
2959 Integer constant 1-4.
2961 @item Ya
2962 Memory references which do not require an extended MOVX instruction.
2964 @item Yl
2965 Memory reference, labels only.
2967 @item Ys
2968 Memory reference, stack only.
2970 @end table
2972 @item NDS32---@file{config/nds32/constraints.md}
2973 @table @code
2974 @item w
2975 LOW register class $r0 to $r7 constraint for V3/V3M ISA.
2976 @item l
2977 LOW register class $r0 to $r7.
2978 @item d
2979 MIDDLE register class $r0 to $r11, $r16 to $r19.
2980 @item h
2981 HIGH register class $r12 to $r14, $r20 to $r31.
2982 @item t
2983 Temporary assist register $ta (i.e.@: $r15).
2984 @item k
2985 Stack register $sp.
2986 @item Iu03
2987 Unsigned immediate 3-bit value.
2988 @item In03
2989 Negative immediate 3-bit value in the range of @minus{}7--0.
2990 @item Iu04
2991 Unsigned immediate 4-bit value.
2992 @item Is05
2993 Signed immediate 5-bit value.
2994 @item Iu05
2995 Unsigned immediate 5-bit value.
2996 @item In05
2997 Negative immediate 5-bit value in the range of @minus{}31--0.
2998 @item Ip05
2999 Unsigned immediate 5-bit value for movpi45 instruction with range 16--47.
3000 @item Iu06
3001 Unsigned immediate 6-bit value constraint for addri36.sp instruction.
3002 @item Iu08
3003 Unsigned immediate 8-bit value.
3004 @item Iu09
3005 Unsigned immediate 9-bit value.
3006 @item Is10
3007 Signed immediate 10-bit value.
3008 @item Is11
3009 Signed immediate 11-bit value.
3010 @item Is15
3011 Signed immediate 15-bit value.
3012 @item Iu15
3013 Unsigned immediate 15-bit value.
3014 @item Ic15
3015 A constant which is not in the range of imm15u but ok for bclr instruction.
3016 @item Ie15
3017 A constant which is not in the range of imm15u but ok for bset instruction.
3018 @item It15
3019 A constant which is not in the range of imm15u but ok for btgl instruction.
3020 @item Ii15
3021 A constant whose compliment value is in the range of imm15u
3022 and ok for bitci instruction.
3023 @item Is16
3024 Signed immediate 16-bit value.
3025 @item Is17
3026 Signed immediate 17-bit value.
3027 @item Is19
3028 Signed immediate 19-bit value.
3029 @item Is20
3030 Signed immediate 20-bit value.
3031 @item Ihig
3032 The immediate value that can be simply set high 20-bit.
3033 @item Izeb
3034 The immediate value 0xff.
3035 @item Izeh
3036 The immediate value 0xffff.
3037 @item Ixls
3038 The immediate value 0x01.
3039 @item Ix11
3040 The immediate value 0x7ff.
3041 @item Ibms
3042 The immediate value with power of 2.
3043 @item Ifex
3044 The immediate value with power of 2 minus 1.
3045 @item U33
3046 Memory constraint for 333 format.
3047 @item U45
3048 Memory constraint for 45 format.
3049 @item U37
3050 Memory constraint for 37 format.
3051 @end table
3053 @item Nios II family---@file{config/nios2/constraints.md}
3054 @table @code
3056 @item I
3057 Integer that is valid as an immediate operand in an
3058 instruction taking a signed 16-bit number. Range
3059 @minus{}32768 to 32767.
3061 @item J
3062 Integer that is valid as an immediate operand in an
3063 instruction taking an unsigned 16-bit number. Range
3064 0 to 65535.
3066 @item K
3067 Integer that is valid as an immediate operand in an
3068 instruction taking only the upper 16-bits of a
3069 32-bit number. Range 32-bit numbers with the lower
3070 16-bits being 0.
3072 @item L
3073 Integer that is valid as an immediate operand for a 
3074 shift instruction. Range 0 to 31.
3076 @item M
3077 Integer that is valid as an immediate operand for
3078 only the value 0. Can be used in conjunction with
3079 the format modifier @code{z} to use @code{r0}
3080 instead of @code{0} in the assembly output.
3082 @item N
3083 Integer that is valid as an immediate operand for
3084 a custom instruction opcode. Range 0 to 255.
3086 @item P
3087 An immediate operand for R2 andchi/andci instructions. 
3089 @item S
3090 Matches immediates which are addresses in the small
3091 data section and therefore can be added to @code{gp}
3092 as a 16-bit immediate to re-create their 32-bit value.
3094 @item U
3095 Matches constants suitable as an operand for the rdprs and
3096 cache instructions.
3098 @item v
3099 A memory operand suitable for Nios II R2 load/store
3100 exclusive instructions.
3102 @item w
3103 A memory operand suitable for load/store IO and cache
3104 instructions.
3106 @ifset INTERNALS
3107 @item T
3108 A @code{const} wrapped @code{UNSPEC} expression,
3109 representing a supported PIC or TLS relocation.
3110 @end ifset
3112 @end table
3114 @item OpenRISC---@file{config/or1k/constraints.md}
3115 @table @code
3116 @item I
3117 Integer that is valid as an immediate operand in an
3118 instruction taking a signed 16-bit number. Range
3119 @minus{}32768 to 32767.
3121 @item K
3122 Integer that is valid as an immediate operand in an
3123 instruction taking an unsigned 16-bit number. Range
3124 0 to 65535.
3126 @item M
3127 Signed 16-bit constant shifted left 16 bits. (Used with @code{l.movhi})
3129 @item O
3130 Zero
3132 @ifset INTERNALS
3133 @item c
3134 Register usable for sibcalls.
3135 @end ifset
3137 @end table
3139 @item PDP-11---@file{config/pdp11/constraints.md}
3140 @table @code
3141 @item a
3142 Floating point registers AC0 through AC3.  These can be loaded from/to
3143 memory with a single instruction.
3145 @item d
3146 Odd numbered general registers (R1, R3, R5).  These are used for
3147 16-bit multiply operations.
3149 @item D
3150 A memory reference that is encoded within the opcode, but not
3151 auto-increment or auto-decrement.
3153 @item f
3154 Any of the floating point registers (AC0 through AC5).
3156 @item G
3157 Floating point constant 0.
3159 @item h
3160 Floating point registers AC4 and AC5.  These cannot be loaded from/to
3161 memory with a single instruction.
3163 @item I
3164 An integer constant that fits in 16 bits.
3166 @item J
3167 An integer constant whose low order 16 bits are zero.
3169 @item K
3170 An integer constant that does not meet the constraints for codes
3171 @samp{I} or @samp{J}.
3173 @item L
3174 The integer constant 1.
3176 @item M
3177 The integer constant @minus{}1.
3179 @item N
3180 The integer constant 0.
3182 @item O
3183 Integer constants 0 through 3; shifts by these
3184 amounts are handled as multiple single-bit shifts rather than a single
3185 variable-length shift.
3187 @item Q
3188 A memory reference which requires an additional word (address or
3189 offset) after the opcode.
3191 @item R
3192 A memory reference that is encoded within the opcode.
3194 @end table
3196 @item PowerPC and IBM RS6000---@file{config/rs6000/constraints.md}
3197 @table @code
3198 @item r
3199 A general purpose register (GPR), @code{r0}@dots{}@code{r31}.
3201 @item b
3202 A base register.  Like @code{r}, but @code{r0} is not allowed, so
3203 @code{r1}@dots{}@code{r31}.
3205 @item f
3206 A floating point register (FPR), @code{f0}@dots{}@code{f31}.
3208 @item d
3209 A floating point register.  This is the same as @code{f} nowadays;
3210 historically @code{f} was for single-precision and @code{d} was for
3211 double-precision floating point.
3213 @item v
3214 An Altivec vector register (VR), @code{v0}@dots{}@code{v31}.
3216 @item wa
3217 A VSX register (VSR), @code{vs0}@dots{}@code{vs63}.  This is either an
3218 FPR (@code{vs0}@dots{}@code{vs31} are @code{f0}@dots{}@code{f31}) or a VR
3219 (@code{vs32}@dots{}@code{vs63} are @code{v0}@dots{}@code{v31}).
3221 When using @code{wa}, you should use the @code{%x} output modifier, so that
3222 the correct register number is printed.  For example:
3224 @smallexample
3225 asm ("xvadddp %x0,%x1,%x2"
3226      : "=wa" (v1)
3227      : "wa" (v2), "wa" (v3));
3228 @end smallexample
3230 You should not use @code{%x} for @code{v} operands:
3232 @smallexample
3233 asm ("xsaddqp %0,%1,%2"
3234      : "=v" (v1)
3235      : "v" (v2), "v" (v3));
3236 @end smallexample
3238 @ifset INTERNALS
3239 @item h
3240 A special register (@code{vrsave}, @code{ctr}, or @code{lr}).
3241 @end ifset
3243 @item c
3244 The count register, @code{ctr}.
3246 @item l
3247 The link register, @code{lr}.
3249 @item x
3250 Condition register field 0, @code{cr0}.
3252 @item y
3253 Any condition register field, @code{cr0}@dots{}@code{cr7}.
3255 @ifset INTERNALS
3256 @item z
3257 The carry bit, @code{XER[CA]}.
3259 @item we
3260 Like @code{wa}, if @option{-mpower9-vector} and @option{-m64} are used;
3261 otherwise, @code{NO_REGS}.
3263 @item wn
3264 No register (@code{NO_REGS}).
3266 @item wr
3267 Like @code{r}, if @option{-mpowerpc64} is used; otherwise, @code{NO_REGS}.
3269 @item wx
3270 Like @code{d}, if @option{-mpowerpc-gfxopt} is used; otherwise, @code{NO_REGS}.
3272 @item wA
3273 Like @code{b}, if @option{-mpowerpc64} is used; otherwise, @code{NO_REGS}.
3275 @item wB
3276 Signed 5-bit constant integer that can be loaded into an Altivec register.
3278 @item wD
3279 Int constant that is the element number of the 64-bit scalar in a vector.
3281 @item wE
3282 Vector constant that can be loaded with the XXSPLTIB instruction.
3284 @item wF
3285 Memory operand suitable for power8 GPR load fusion.
3287 @item wL
3288 Int constant that is the element number mfvsrld accesses in a vector.
3290 @item wM
3291 Match vector constant with all 1's if the XXLORC instruction is available.
3293 @item wO
3294 Memory operand suitable for the ISA 3.0 vector d-form instructions.
3296 @item wQ
3297 Memory operand suitable for the load/store quad instructions.
3299 @item wS
3300 Vector constant that can be loaded with XXSPLTIB & sign extension.
3302 @item wY
3303 A memory operand for a DS-form instruction.
3305 @item wZ
3306 An indexed or indirect memory operand, ignoring the bottom 4 bits.
3307 @end ifset
3309 @item I
3310 A signed 16-bit constant.
3312 @item J
3313 An unsigned 16-bit constant shifted left 16 bits (use @code{L} instead
3314 for @code{SImode} constants).
3316 @item K
3317 An unsigned 16-bit constant.
3319 @item L
3320 A signed 16-bit constant shifted left 16 bits.
3322 @ifset INTERNALS
3323 @item M
3324 An integer constant greater than 31.
3326 @item N
3327 An exact power of 2.
3329 @item O
3330 The integer constant zero.
3332 @item P
3333 A constant whose negation is a signed 16-bit constant.
3334 @end ifset
3336 @item eI
3337 A signed 34-bit integer constant if prefixed instructions are supported.
3339 @ifset INTERNALS
3340 @item G
3341 A floating point constant that can be loaded into a register with one
3342 instruction per word.
3344 @item H
3345 A floating point constant that can be loaded into a register using
3346 three instructions.
3347 @end ifset
3349 @item m
3350 A memory operand.
3351 Normally, @code{m} does not allow addresses that update the base register.
3352 If the @code{<} or @code{>} constraint is also used, they are allowed and
3353 therefore on PowerPC targets in that case it is only safe
3354 to use @code{m<>} in an @code{asm} statement if that @code{asm} statement
3355 accesses the operand exactly once.  The @code{asm} statement must also
3356 use @code{%U@var{<opno>}} as a placeholder for the ``update'' flag in the
3357 corresponding load or store instruction.  For example:
3359 @smallexample
3360 asm ("st%U0 %1,%0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
3361 @end smallexample
3363 is correct but:
3365 @smallexample
3366 asm ("st %1,%0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
3367 @end smallexample
3369 is not.
3371 @ifset INTERNALS
3372 @item es
3373 A ``stable'' memory operand; that is, one which does not include any
3374 automodification of the base register.  This used to be useful when
3375 @code{m} allowed automodification of the base register, but as those
3376 are now only allowed when @code{<} or @code{>} is used, @code{es} is
3377 basically the same as @code{m} without @code{<} and @code{>}.
3378 @end ifset
3380 @item Q
3381 A memory operand addressed by just a base register.
3383 @ifset INTERNALS
3384 @item Y
3385 A memory operand for a DQ-form instruction.
3386 @end ifset
3388 @item Z
3389 A memory operand accessed with indexed or indirect addressing.
3391 @ifset INTERNALS
3392 @item R
3393 An AIX TOC entry.
3394 @end ifset
3396 @item a
3397 An indexed or indirect address.
3399 @ifset INTERNALS
3400 @item U
3401 A V.4 small data reference.
3403 @item W
3404 A vector constant that does not require memory.
3406 @item j
3407 The zero vector constant.
3408 @end ifset
3410 @end table
3412 @item PRU---@file{config/pru/constraints.md}
3413 @table @code
3414 @item I
3415 An unsigned 8-bit integer constant.
3417 @item J
3418 An unsigned 16-bit integer constant.
3420 @item L
3421 An unsigned 5-bit integer constant (for shift counts).
3423 @item T
3424 A text segment (program memory) constant label.
3426 @item Z
3427 Integer constant zero.
3429 @end table
3431 @item RL78---@file{config/rl78/constraints.md}
3432 @table @code
3434 @item Int3
3435 An integer constant in the range 1 @dots{} 7.
3436 @item Int8
3437 An integer constant in the range 0 @dots{} 255.
3438 @item J
3439 An integer constant in the range @minus{}255 @dots{} 0
3440 @item K
3441 The integer constant 1.
3442 @item L
3443 The integer constant -1.
3444 @item M
3445 The integer constant 0.
3446 @item N
3447 The integer constant 2.
3448 @item O
3449 The integer constant -2.
3450 @item P
3451 An integer constant in the range 1 @dots{} 15.
3452 @item Qbi
3453 The built-in compare types--eq, ne, gtu, ltu, geu, and leu.
3454 @item Qsc
3455 The synthetic compare types--gt, lt, ge, and le.
3456 @item Wab
3457 A memory reference with an absolute address.
3458 @item Wbc
3459 A memory reference using @code{BC} as a base register, with an optional offset.
3460 @item Wca
3461 A memory reference using @code{AX}, @code{BC}, @code{DE}, or @code{HL} for the address, for calls.
3462 @item Wcv
3463 A memory reference using any 16-bit register pair for the address, for calls.
3464 @item Wd2
3465 A memory reference using @code{DE} as a base register, with an optional offset.
3466 @item Wde
3467 A memory reference using @code{DE} as a base register, without any offset.
3468 @item Wfr
3469 Any memory reference to an address in the far address space.
3470 @item Wh1
3471 A memory reference using @code{HL} as a base register, with an optional one-byte offset.
3472 @item Whb
3473 A memory reference using @code{HL} as a base register, with @code{B} or @code{C} as the index register.
3474 @item Whl
3475 A memory reference using @code{HL} as a base register, without any offset.
3476 @item Ws1
3477 A memory reference using @code{SP} as a base register, with an optional one-byte offset.
3478 @item Y
3479 Any memory reference to an address in the near address space.
3480 @item A
3481 The @code{AX} register.
3482 @item B
3483 The @code{BC} register.
3484 @item D
3485 The @code{DE} register.
3486 @item R
3487 @code{A} through @code{L} registers.
3488 @item S
3489 The @code{SP} register.
3490 @item T
3491 The @code{HL} register.
3492 @item Z08W
3493 The 16-bit @code{R8} register.
3494 @item Z10W
3495 The 16-bit @code{R10} register.
3496 @item Zint
3497 The registers reserved for interrupts (@code{R24} to @code{R31}).
3498 @item a
3499 The @code{A} register.
3500 @item b
3501 The @code{B} register.
3502 @item c
3503 The @code{C} register.
3504 @item d
3505 The @code{D} register.
3506 @item e
3507 The @code{E} register.
3508 @item h
3509 The @code{H} register.
3510 @item l
3511 The @code{L} register.
3512 @item v
3513 The virtual registers.
3514 @item w
3515 The @code{PSW} register.
3516 @item x
3517 The @code{X} register.
3519 @end table
3521 @item RISC-V---@file{config/riscv/constraints.md}
3522 @table @code
3524 @item f
3525 A floating-point register (if available).
3527 @item I
3528 An I-type 12-bit signed immediate.
3530 @item J
3531 Integer zero.
3533 @item K
3534 A 5-bit unsigned immediate for CSR access instructions.
3536 @item A
3537 An address that is held in a general-purpose register.
3539 @item S
3540 A constraint that matches an absolute symbolic address.
3542 @end table
3544 @item RX---@file{config/rx/constraints.md}
3545 @table @code
3546 @item Q
3547 An address which does not involve register indirect addressing or
3548 pre/post increment/decrement addressing.
3550 @item Symbol
3551 A symbol reference.
3553 @item Int08
3554 A constant in the range @minus{}256 to 255, inclusive.
3556 @item Sint08
3557 A constant in the range @minus{}128 to 127, inclusive.
3559 @item Sint16
3560 A constant in the range @minus{}32768 to 32767, inclusive.
3562 @item Sint24
3563 A constant in the range @minus{}8388608 to 8388607, inclusive.
3565 @item Uint04
3566 A constant in the range 0 to 15, inclusive.
3568 @end table
3570 @item S/390 and zSeries---@file{config/s390/s390.h}
3571 @table @code
3572 @item a
3573 Address register (general purpose register except r0)
3575 @item c
3576 Condition code register
3578 @item d
3579 Data register (arbitrary general purpose register)
3581 @item f
3582 Floating-point register
3584 @item I
3585 Unsigned 8-bit constant (0--255)
3587 @item J
3588 Unsigned 12-bit constant (0--4095)
3590 @item K
3591 Signed 16-bit constant (@minus{}32768--32767)
3593 @item L
3594 Value appropriate as displacement.
3595 @table @code
3596 @item (0..4095)
3597 for short displacement
3598 @item (@minus{}524288..524287)
3599 for long displacement
3600 @end table
3602 @item M
3603 Constant integer with a value of 0x7fffffff.
3605 @item N
3606 Multiple letter constraint followed by 4 parameter letters.
3607 @table @code
3608 @item 0..9:
3609 number of the part counting from most to least significant
3610 @item H,Q:
3611 mode of the part
3612 @item D,S,H:
3613 mode of the containing operand
3614 @item 0,F:
3615 value of the other parts (F---all bits set)
3616 @end table
3617 The constraint matches if the specified part of a constant
3618 has a value different from its other parts.
3620 @item Q
3621 Memory reference without index register and with short displacement.
3623 @item R
3624 Memory reference with index register and short displacement.
3626 @item S
3627 Memory reference without index register but with long displacement.
3629 @item T
3630 Memory reference with index register and long displacement.
3632 @item U
3633 Pointer with short displacement.
3635 @item W
3636 Pointer with long displacement.
3638 @item Y
3639 Shift count operand.
3641 @end table
3643 @need 1000
3644 @item SPARC---@file{config/sparc/sparc.h}
3645 @table @code
3646 @item f
3647 Floating-point register on the SPARC-V8 architecture and
3648 lower floating-point register on the SPARC-V9 architecture.
3650 @item e
3651 Floating-point register.  It is equivalent to @samp{f} on the
3652 SPARC-V8 architecture and contains both lower and upper
3653 floating-point registers on the SPARC-V9 architecture.
3655 @item c
3656 Floating-point condition code register.
3658 @item d
3659 Lower floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9
3660 architecture when the Visual Instruction Set is available.
3662 @item b
3663 Floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9 architecture
3664 when the Visual Instruction Set is available.
3666 @item h
3667 64-bit global or out register for the SPARC-V8+ architecture.
3669 @item C
3670 The constant all-ones, for floating-point.
3672 @item A
3673 Signed 5-bit constant
3675 @item D
3676 A vector constant
3678 @item I
3679 Signed 13-bit constant
3681 @item J
3682 Zero
3684 @item K
3685 32-bit constant with the low 12 bits clear (a constant that can be
3686 loaded with the @code{sethi} instruction)
3688 @item L
3689 A constant in the range supported by @code{movcc} instructions (11-bit
3690 signed immediate)
3692 @item M
3693 A constant in the range supported by @code{movrcc} instructions (10-bit
3694 signed immediate)
3696 @item N
3697 Same as @samp{K}, except that it verifies that bits that are not in the
3698 lower 32-bit range are all zero.  Must be used instead of @samp{K} for
3699 modes wider than @code{SImode}
3701 @item O
3702 The constant 4096
3704 @item G
3705 Floating-point zero
3707 @item H
3708 Signed 13-bit constant, sign-extended to 32 or 64 bits
3710 @item P
3711 The constant -1
3713 @item Q
3714 Floating-point constant whose integral representation can
3715 be moved into an integer register using a single sethi
3716 instruction
3718 @item R
3719 Floating-point constant whose integral representation can
3720 be moved into an integer register using a single mov
3721 instruction
3723 @item S
3724 Floating-point constant whose integral representation can
3725 be moved into an integer register using a high/lo_sum
3726 instruction sequence
3728 @item T
3729 Memory address aligned to an 8-byte boundary
3731 @item U
3732 Even register
3734 @item W
3735 Memory address for @samp{e} constraint registers
3737 @item w
3738 Memory address with only a base register
3740 @item Y
3741 Vector zero
3743 @end table
3745 @item TI C6X family---@file{config/c6x/constraints.md}
3746 @table @code
3747 @item a
3748 Register file A (A0--A31).
3750 @item b
3751 Register file B (B0--B31).
3753 @item A
3754 Predicate registers in register file A (A0--A2 on C64X and
3755 higher, A1 and A2 otherwise).
3757 @item B
3758 Predicate registers in register file B (B0--B2).
3760 @item C
3761 A call-used register in register file B (B0--B9, B16--B31).
3763 @item Da
3764 Register file A, excluding predicate registers (A3--A31,
3765 plus A0 if not C64X or higher).
3767 @item Db
3768 Register file B, excluding predicate registers (B3--B31).
3770 @item Iu4
3771 Integer constant in the range 0 @dots{} 15.
3773 @item Iu5
3774 Integer constant in the range 0 @dots{} 31.
3776 @item In5
3777 Integer constant in the range @minus{}31 @dots{} 0.
3779 @item Is5
3780 Integer constant in the range @minus{}16 @dots{} 15.
3782 @item I5x
3783 Integer constant that can be the operand of an ADDA or a SUBA insn.
3785 @item IuB
3786 Integer constant in the range 0 @dots{} 65535.
3788 @item IsB
3789 Integer constant in the range @minus{}32768 @dots{} 32767.
3791 @item IsC
3792 Integer constant in the range @math{-2^{20}} @dots{} @math{2^{20} - 1}.
3794 @item Jc
3795 Integer constant that is a valid mask for the clr instruction.
3797 @item Js
3798 Integer constant that is a valid mask for the set instruction.
3800 @item Q
3801 Memory location with A base register.
3803 @item R
3804 Memory location with B base register.
3806 @ifset INTERNALS
3807 @item S0
3808 On C64x+ targets, a GP-relative small data reference.
3810 @item S1
3811 Any kind of @code{SYMBOL_REF}, for use in a call address.
3813 @item Si
3814 Any kind of immediate operand, unless it matches the S0 constraint.
3816 @item T
3817 Memory location with B base register, but not using a long offset.
3819 @item W
3820 A memory operand with an address that cannot be used in an unaligned access.
3822 @end ifset
3823 @item Z
3824 Register B14 (aka DP).
3826 @end table
3828 @item TILE-Gx---@file{config/tilegx/constraints.md}
3829 @table @code
3830 @item R00
3831 @itemx R01
3832 @itemx R02
3833 @itemx R03
3834 @itemx R04
3835 @itemx R05
3836 @itemx R06
3837 @itemx R07
3838 @itemx R08
3839 @itemx R09
3840 @itemx R10
3841 Each of these represents a register constraint for an individual
3842 register, from r0 to r10.
3844 @item I
3845 Signed 8-bit integer constant.
3847 @item J
3848 Signed 16-bit integer constant.
3850 @item K
3851 Unsigned 16-bit integer constant.
3853 @item L
3854 Integer constant that fits in one signed byte when incremented by one
3855 (@minus{}129 @dots{} 126).
3857 @item m
3858 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>}, the
3859 operand can have postincrement which requires printing with @samp{%In}
3860 and @samp{%in} on TILE-Gx.  For example:
3862 @smallexample
3863 asm ("st_add %I0,%1,%i0" : "=m<>" (*mem) : "r" (val));
3864 @end smallexample
3866 @item M
3867 A bit mask suitable for the BFINS instruction.
3869 @item N
3870 Integer constant that is a byte tiled out eight times.
3872 @item O
3873 The integer zero constant.
3875 @item P
3876 Integer constant that is a sign-extended byte tiled out as four shorts.
3878 @item Q
3879 Integer constant that fits in one signed byte when incremented
3880 (@minus{}129 @dots{} 126), but excluding -1.
3882 @item S
3883 Integer constant that has all 1 bits consecutive and starting at bit 0.
3885 @item T
3886 A 16-bit fragment of a got, tls, or pc-relative reference.
3888 @item U
3889 Memory operand except postincrement.  This is roughly the same as
3890 @samp{m} when not used together with @samp{<} or @samp{>}.
3892 @item W
3893 An 8-element vector constant with identical elements.
3895 @item Y
3896 A 4-element vector constant with identical elements.
3898 @item Z0
3899 The integer constant 0xffffffff.
3901 @item Z1
3902 The integer constant 0xffffffff00000000.
3904 @end table
3906 @item TILEPro---@file{config/tilepro/constraints.md}
3907 @table @code
3908 @item R00
3909 @itemx R01
3910 @itemx R02
3911 @itemx R03
3912 @itemx R04
3913 @itemx R05
3914 @itemx R06
3915 @itemx R07
3916 @itemx R08
3917 @itemx R09
3918 @itemx R10
3919 Each of these represents a register constraint for an individual
3920 register, from r0 to r10.
3922 @item I
3923 Signed 8-bit integer constant.
3925 @item J
3926 Signed 16-bit integer constant.
3928 @item K
3929 Nonzero integer constant with low 16 bits zero.
3931 @item L
3932 Integer constant that fits in one signed byte when incremented by one
3933 (@minus{}129 @dots{} 126).
3935 @item m
3936 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>}, the
3937 operand can have postincrement which requires printing with @samp{%In}
3938 and @samp{%in} on TILEPro.  For example:
3940 @smallexample
3941 asm ("swadd %I0,%1,%i0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
3942 @end smallexample
3944 @item M
3945 A bit mask suitable for the MM instruction.
3947 @item N
3948 Integer constant that is a byte tiled out four times.
3950 @item O
3951 The integer zero constant.
3953 @item P
3954 Integer constant that is a sign-extended byte tiled out as two shorts.
3956 @item Q
3957 Integer constant that fits in one signed byte when incremented
3958 (@minus{}129 @dots{} 126), but excluding -1.
3960 @item T
3961 A symbolic operand, or a 16-bit fragment of a got, tls, or pc-relative
3962 reference.
3964 @item U
3965 Memory operand except postincrement.  This is roughly the same as
3966 @samp{m} when not used together with @samp{<} or @samp{>}.
3968 @item W
3969 A 4-element vector constant with identical elements.
3971 @item Y
3972 A 2-element vector constant with identical elements.
3974 @end table
3976 @item Visium---@file{config/visium/constraints.md}
3977 @table @code
3978 @item b
3979 EAM register @code{mdb}
3981 @item c
3982 EAM register @code{mdc}
3984 @item f
3985 Floating point register
3987 @ifset INTERNALS
3988 @item k
3989 Register for sibcall optimization
3990 @end ifset
3992 @item l
3993 General register, but not @code{r29}, @code{r30} and @code{r31}
3995 @item t
3996 Register @code{r1}
3998 @item u
3999 Register @code{r2}
4001 @item v
4002 Register @code{r3}
4004 @item G
4005 Floating-point constant 0.0
4007 @item J
4008 Integer constant in the range 0 .. 65535 (16-bit immediate)
4010 @item K
4011 Integer constant in the range 1 .. 31 (5-bit immediate)
4013 @item L
4014 Integer constant in the range @minus{}65535 .. @minus{}1 (16-bit negative immediate)
4016 @item M
4017 Integer constant @minus{}1
4019 @item O
4020 Integer constant 0
4022 @item P
4023 Integer constant 32
4024 @end table
4026 @item x86 family---@file{config/i386/constraints.md}
4027 @table @code
4028 @item R
4029 Legacy register---the eight integer registers available on all
4030 i386 processors (@code{a}, @code{b}, @code{c}, @code{d},
4031 @code{si}, @code{di}, @code{bp}, @code{sp}).
4033 @item q
4034 Any register accessible as @code{@var{r}l}.  In 32-bit mode, @code{a},
4035 @code{b}, @code{c}, and @code{d}; in 64-bit mode, any integer register.
4037 @item Q
4038 Any register accessible as @code{@var{r}h}: @code{a}, @code{b},
4039 @code{c}, and @code{d}.
4041 @ifset INTERNALS
4042 @item l
4043 Any register that can be used as the index in a base+index memory
4044 access: that is, any general register except the stack pointer.
4045 @end ifset
4047 @item a
4048 The @code{a} register.
4050 @item b
4051 The @code{b} register.
4053 @item c
4054 The @code{c} register.
4056 @item d
4057 The @code{d} register.
4059 @item S
4060 The @code{si} register.
4062 @item D
4063 The @code{di} register.
4065 @item A
4066 The @code{a} and @code{d} registers.  This class is used for instructions
4067 that return double word results in the @code{ax:dx} register pair.  Single
4068 word values will be allocated either in @code{ax} or @code{dx}.
4069 For example on i386 the following implements @code{rdtsc}:
4071 @smallexample
4072 unsigned long long rdtsc (void)
4074   unsigned long long tick;
4075   __asm__ __volatile__("rdtsc":"=A"(tick));
4076   return tick;
4078 @end smallexample
4080 This is not correct on x86-64 as it would allocate tick in either @code{ax}
4081 or @code{dx}.  You have to use the following variant instead:
4083 @smallexample
4084 unsigned long long rdtsc (void)
4086   unsigned int tickl, tickh;
4087   __asm__ __volatile__("rdtsc":"=a"(tickl),"=d"(tickh));
4088   return ((unsigned long long)tickh << 32)|tickl;
4090 @end smallexample
4092 @item U
4093 The call-clobbered integer registers.
4095 @item f
4096 Any 80387 floating-point (stack) register.
4098 @item t
4099 Top of 80387 floating-point stack (@code{%st(0)}).
4101 @item u
4102 Second from top of 80387 floating-point stack (@code{%st(1)}).
4104 @ifset INTERNALS
4105 @item Yk
4106 Any mask register that can be used as a predicate, i.e.@: @code{k1-k7}.
4108 @item k
4109 Any mask register.
4110 @end ifset
4112 @item y
4113 Any MMX register.
4115 @item x
4116 Any SSE register.
4118 @item v
4119 Any EVEX encodable SSE register (@code{%xmm0-%xmm31}).
4121 @ifset INTERNALS
4122 @item w
4123 Any bound register.
4124 @end ifset
4126 @item Yz
4127 First SSE register (@code{%xmm0}).
4129 @ifset INTERNALS
4130 @item Yi
4131 Any SSE register, when SSE2 and inter-unit moves are enabled.
4133 @item Yj
4134 Any SSE register, when SSE2 and inter-unit moves from vector registers are enabled.
4136 @item Ym
4137 Any MMX register, when inter-unit moves are enabled.
4139 @item Yn
4140 Any MMX register, when inter-unit moves from vector registers are enabled.
4142 @item Yp
4143 Any integer register when @code{TARGET_PARTIAL_REG_STALL} is disabled.
4145 @item Ya
4146 Any integer register when zero extensions with @code{AND} are disabled.
4148 @item Yb
4149 Any register that can be used as the GOT base when calling@*
4150 @code{___tls_get_addr}: that is, any general register except @code{a}
4151 and @code{sp} registers, for @option{-fno-plt} if linker supports it.
4152 Otherwise, @code{b} register.
4154 @item Yf
4155 Any x87 register when 80387 floating-point arithmetic is enabled.
4157 @item Yr
4158 Lower SSE register when avoiding REX prefix and all SSE registers otherwise.
4160 @item Yv
4161 For AVX512VL, any EVEX-encodable SSE register (@code{%xmm0-%xmm31}),
4162 otherwise any SSE register.
4164 @item Yh
4165 Any EVEX-encodable SSE register, that has number factor of four.
4167 @item Bf
4168 Flags register operand.
4170 @item Bg
4171 GOT memory operand.
4173 @item Bm
4174 Vector memory operand.
4176 @item Bc
4177 Constant memory operand.
4179 @item Bn
4180 Memory operand without REX prefix.
4182 @item Bs
4183 Sibcall memory operand.
4185 @item Bw
4186 Call memory operand.
4188 @item Bz
4189 Constant call address operand.
4191 @item BC
4192 SSE constant -1 operand.
4193 @end ifset
4195 @item I
4196 Integer constant in the range 0 @dots{} 31, for 32-bit shifts.
4198 @item J
4199 Integer constant in the range 0 @dots{} 63, for 64-bit shifts.
4201 @item K
4202 Signed 8-bit integer constant.
4204 @item L
4205 @code{0xFF} or @code{0xFFFF}, for andsi as a zero-extending move.
4207 @item M
4208 0, 1, 2, or 3 (shifts for the @code{lea} instruction).
4210 @item N
4211 Unsigned 8-bit integer constant (for @code{in} and @code{out}
4212 instructions).
4214 @ifset INTERNALS
4215 @item O
4216 Integer constant in the range 0 @dots{} 127, for 128-bit shifts.
4217 @end ifset
4219 @item G
4220 Standard 80387 floating point constant.
4222 @item C
4223 SSE constant zero operand.
4225 @item e
4226 32-bit signed integer constant, or a symbolic reference known
4227 to fit that range (for immediate operands in sign-extending x86-64
4228 instructions).
4230 @item We
4231 32-bit signed integer constant, or a symbolic reference known
4232 to fit that range (for sign-extending conversion operations that
4233 require non-@code{VOIDmode} immediate operands).
4235 @item Wz
4236 32-bit unsigned integer constant, or a symbolic reference known
4237 to fit that range (for zero-extending conversion operations that
4238 require non-@code{VOIDmode} immediate operands).
4240 @item Wd
4241 128-bit integer constant where both the high and low 64-bit word
4242 satisfy the @code{e} constraint.
4244 @item Z
4245 32-bit unsigned integer constant, or a symbolic reference known
4246 to fit that range (for immediate operands in zero-extending x86-64
4247 instructions).
4249 @item Tv
4250 VSIB address operand.
4252 @item Ts
4253 Address operand without segment register.
4255 @end table
4257 @item Xstormy16---@file{config/stormy16/stormy16.h}
4258 @table @code
4259 @item a
4260 Register r0.
4262 @item b
4263 Register r1.
4265 @item c
4266 Register r2.
4268 @item d
4269 Register r8.
4271 @item e
4272 Registers r0 through r7.
4274 @item t
4275 Registers r0 and r1.
4277 @item y
4278 The carry register.
4280 @item z
4281 Registers r8 and r9.
4283 @item I
4284 A constant between 0 and 3 inclusive.
4286 @item J
4287 A constant that has exactly one bit set.
4289 @item K
4290 A constant that has exactly one bit clear.
4292 @item L
4293 A constant between 0 and 255 inclusive.
4295 @item M
4296 A constant between @minus{}255 and 0 inclusive.
4298 @item N
4299 A constant between @minus{}3 and 0 inclusive.
4301 @item O
4302 A constant between 1 and 4 inclusive.
4304 @item P
4305 A constant between @minus{}4 and @minus{}1 inclusive.
4307 @item Q
4308 A memory reference that is a stack push.
4310 @item R
4311 A memory reference that is a stack pop.
4313 @item S
4314 A memory reference that refers to a constant address of known value.
4316 @item T
4317 The register indicated by Rx (not implemented yet).
4319 @item U
4320 A constant that is not between 2 and 15 inclusive.
4322 @item Z
4323 The constant 0.
4325 @end table
4327 @item Xtensa---@file{config/xtensa/constraints.md}
4328 @table @code
4329 @item a
4330 General-purpose 32-bit register
4332 @item b
4333 One-bit boolean register
4335 @item A
4336 MAC16 40-bit accumulator register
4338 @item I
4339 Signed 12-bit integer constant, for use in MOVI instructions
4341 @item J
4342 Signed 8-bit integer constant, for use in ADDI instructions
4344 @item K
4345 Integer constant valid for BccI instructions
4347 @item L
4348 Unsigned constant valid for BccUI instructions
4350 @end table
4352 @end table
4354 @ifset INTERNALS
4355 @node Disable Insn Alternatives
4356 @subsection Disable insn alternatives using the @code{enabled} attribute
4357 @cindex enabled
4359 There are three insn attributes that may be used to selectively disable
4360 instruction alternatives:
4362 @table @code
4363 @item enabled
4364 Says whether an alternative is available on the current subtarget.
4366 @item preferred_for_size
4367 Says whether an enabled alternative should be used in code that is
4368 optimized for size.
4370 @item preferred_for_speed
4371 Says whether an enabled alternative should be used in code that is
4372 optimized for speed.
4373 @end table
4375 All these attributes should use @code{(const_int 1)} to allow an alternative
4376 or @code{(const_int 0)} to disallow it.  The attributes must be a static
4377 property of the subtarget; they cannot for example depend on the
4378 current operands, on the current optimization level, on the location
4379 of the insn within the body of a loop, on whether register allocation
4380 has finished, or on the current compiler pass.
4382 The @code{enabled} attribute is a correctness property.  It tells GCC to act
4383 as though the disabled alternatives were never defined in the first place.
4384 This is useful when adding new instructions to an existing pattern in
4385 cases where the new instructions are only available for certain cpu
4386 architecture levels (typically mapped to the @code{-march=} command-line
4387 option).
4389 In contrast, the @code{preferred_for_size} and @code{preferred_for_speed}
4390 attributes are strong optimization hints rather than correctness properties.
4391 @code{preferred_for_size} tells GCC which alternatives to consider when
4392 adding or modifying an instruction that GCC wants to optimize for size.
4393 @code{preferred_for_speed} does the same thing for speed.  Note that things
4394 like code motion can lead to cases where code optimized for size uses
4395 alternatives that are not preferred for size, and similarly for speed.
4397 Although @code{define_insn}s can in principle specify the @code{enabled}
4398 attribute directly, it is often clearer to have subsiduary attributes
4399 for each architectural feature of interest.  The @code{define_insn}s
4400 can then use these subsiduary attributes to say which alternatives
4401 require which features.  The example below does this for @code{cpu_facility}.
4403 E.g. the following two patterns could easily be merged using the @code{enabled}
4404 attribute:
4406 @smallexample
4408 (define_insn "*movdi_old"
4409   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
4410         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d"))]
4411   "!TARGET_NEW"
4412   "lgr %0,%1")
4414 (define_insn "*movdi_new"
4415   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
4416         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
4417   "TARGET_NEW"
4418   "@@
4419    lgr  %0,%1
4420    ldgr %0,%1
4421    lgdr %0,%1")
4423 @end smallexample
4427 @smallexample
4429 (define_insn "*movdi_combined"
4430   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
4431         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
4432   ""
4433   "@@
4434    lgr  %0,%1
4435    ldgr %0,%1
4436    lgdr %0,%1"
4437   [(set_attr "cpu_facility" "*,new,new")])
4439 @end smallexample
4441 with the @code{enabled} attribute defined like this:
4443 @smallexample
4445 (define_attr "cpu_facility" "standard,new" (const_string "standard"))
4447 (define_attr "enabled" ""
4448   (cond [(eq_attr "cpu_facility" "standard") (const_int 1)
4449          (and (eq_attr "cpu_facility" "new")
4450               (ne (symbol_ref "TARGET_NEW") (const_int 0)))
4451          (const_int 1)]
4452         (const_int 0)))
4454 @end smallexample
4456 @end ifset
4458 @ifset INTERNALS
4459 @node Define Constraints
4460 @subsection Defining Machine-Specific Constraints
4461 @cindex defining constraints
4462 @cindex constraints, defining
4464 Machine-specific constraints fall into two categories: register and
4465 non-register constraints.  Within the latter category, constraints
4466 which allow subsets of all possible memory or address operands should
4467 be specially marked, to give @code{reload} more information.
4469 Machine-specific constraints can be given names of arbitrary length,
4470 but they must be entirely composed of letters, digits, underscores
4471 (@samp{_}), and angle brackets (@samp{< >}).  Like C identifiers, they
4472 must begin with a letter or underscore.
4474 In order to avoid ambiguity in operand constraint strings, no
4475 constraint can have a name that begins with any other constraint's
4476 name.  For example, if @code{x} is defined as a constraint name,
4477 @code{xy} may not be, and vice versa.  As a consequence of this rule,
4478 no constraint may begin with one of the generic constraint letters:
4479 @samp{E F V X g i m n o p r s}.
4481 Register constraints correspond directly to register classes.
4482 @xref{Register Classes}.  There is thus not much flexibility in their
4483 definitions.
4485 @deffn {MD Expression} define_register_constraint name regclass docstring
4486 All three arguments are string constants.
4487 @var{name} is the name of the constraint, as it will appear in
4488 @code{match_operand} expressions.  If @var{name} is a multi-letter
4489 constraint its length shall be the same for all constraints starting
4490 with the same letter.  @var{regclass} can be either the
4491 name of the corresponding register class (@pxref{Register Classes}),
4492 or a C expression which evaluates to the appropriate register class.
4493 If it is an expression, it must have no side effects, and it cannot
4494 look at the operand.  The usual use of expressions is to map some
4495 register constraints to @code{NO_REGS} when the register class
4496 is not available on a given subarchitecture.
4498 @var{docstring} is a sentence documenting the meaning of the
4499 constraint.  Docstrings are explained further below.
4500 @end deffn
4502 Non-register constraints are more like predicates: the constraint
4503 definition gives a boolean expression which indicates whether the
4504 constraint matches.
4506 @deffn {MD Expression} define_constraint name docstring exp
4507 The @var{name} and @var{docstring} arguments are the same as for
4508 @code{define_register_constraint}, but note that the docstring comes
4509 immediately after the name for these expressions.  @var{exp} is an RTL
4510 expression, obeying the same rules as the RTL expressions in predicate
4511 definitions.  @xref{Defining Predicates}, for details.  If it
4512 evaluates true, the constraint matches; if it evaluates false, it
4513 doesn't. Constraint expressions should indicate which RTL codes they
4514 might match, just like predicate expressions.
4516 @code{match_test} C expressions have access to the
4517 following variables:
4519 @table @var
4520 @item op
4521 The RTL object defining the operand.
4522 @item mode
4523 The machine mode of @var{op}.
4524 @item ival
4525 @samp{INTVAL (@var{op})}, if @var{op} is a @code{const_int}.
4526 @item hval
4527 @samp{CONST_DOUBLE_HIGH (@var{op})}, if @var{op} is an integer
4528 @code{const_double}.
4529 @item lval
4530 @samp{CONST_DOUBLE_LOW (@var{op})}, if @var{op} is an integer
4531 @code{const_double}.
4532 @item rval
4533 @samp{CONST_DOUBLE_REAL_VALUE (@var{op})}, if @var{op} is a floating-point
4534 @code{const_double}.
4535 @end table
4537 The @var{*val} variables should only be used once another piece of the
4538 expression has verified that @var{op} is the appropriate kind of RTL
4539 object.
4540 @end deffn
4542 Most non-register constraints should be defined with
4543 @code{define_constraint}.  The remaining two definition expressions
4544 are only appropriate for constraints that should be handled specially
4545 by @code{reload} if they fail to match.
4547 @deffn {MD Expression} define_memory_constraint name docstring exp
4548 Use this expression for constraints that match a subset of all memory
4549 operands: that is, @code{reload} can make them match by converting the
4550 operand to the form @samp{@w{(mem (reg @var{X}))}}, where @var{X} is a
4551 base register (from the register class specified by
4552 @code{BASE_REG_CLASS}, @pxref{Register Classes}).
4554 For example, on the S/390, some instructions do not accept arbitrary
4555 memory references, but only those that do not make use of an index
4556 register.  The constraint letter @samp{Q} is defined to represent a
4557 memory address of this type.  If @samp{Q} is defined with
4558 @code{define_memory_constraint}, a @samp{Q} constraint can handle any
4559 memory operand, because @code{reload} knows it can simply copy the
4560 memory address into a base register if required.  This is analogous to
4561 the way an @samp{o} constraint can handle any memory operand.
4563 The syntax and semantics are otherwise identical to
4564 @code{define_constraint}.
4565 @end deffn
4567 @deffn {MD Expression} define_special_memory_constraint name docstring exp
4568 Use this expression for constraints that match a subset of all memory
4569 operands: that is, @code{reload} cannot make them match by reloading
4570 the address as it is described for @code{define_memory_constraint} or
4571 such address reload is undesirable with the performance point of view.
4573 For example, @code{define_special_memory_constraint} can be useful if
4574 specifically aligned memory is necessary or desirable for some insn
4575 operand.
4577 The syntax and semantics are otherwise identical to
4578 @code{define_memory_constraint}.
4579 @end deffn
4581 @deffn {MD Expression} define_relaxed_memory_constraint name docstring exp
4582 The test expression in a @code{define_memory_constraint} can assume
4583 that @code{TARGET_LEGITIMATE_ADDRESS_P} holds for the address inside
4584 a @code{mem} rtx and so it does not need to test this condition itself.
4585 In other words, a @code{define_memory_constraint} test of the form:
4587 @smallexample
4588 (match_test "mem")
4589 @end smallexample
4591 is enough to test whether an rtx is a @code{mem} @emph{and} whether
4592 its address satisfies @code{TARGET_MEM_CONSTRAINT} (which is usually
4593 @samp{'m'}).  Thus the conditions imposed by a @code{define_memory_constraint}
4594 always apply on top of the conditions imposed by @code{TARGET_MEM_CONSTRAINT}.
4596 However, it is sometimes useful to define memory constraints that allow
4597 addresses beyond those accepted by @code{TARGET_LEGITIMATE_ADDRESS_P}.
4598 @code{define_relaxed_memory_constraint} exists for this case.
4599 The test expression in a @code{define_relaxed_memory_constraint} is
4600 applied with no preconditions, so that the expression can determine
4601 ``from scratch'' exactly which addresses are valid and which are not.
4603 The syntax and semantics are otherwise identical to
4604 @code{define_memory_constraint}.
4605 @end deffn
4607 @deffn {MD Expression} define_address_constraint name docstring exp
4608 Use this expression for constraints that match a subset of all address
4609 operands: that is, @code{reload} can make the constraint match by
4610 converting the operand to the form @samp{@w{(reg @var{X})}}, again
4611 with @var{X} a base register.
4613 Constraints defined with @code{define_address_constraint} can only be
4614 used with the @code{address_operand} predicate, or machine-specific
4615 predicates that work the same way.  They are treated analogously to
4616 the generic @samp{p} constraint.
4618 The syntax and semantics are otherwise identical to
4619 @code{define_constraint}.
4620 @end deffn
4622 For historical reasons, names beginning with the letters @samp{G H}
4623 are reserved for constraints that match only @code{const_double}s, and
4624 names beginning with the letters @samp{I J K L M N O P} are reserved
4625 for constraints that match only @code{const_int}s.  This may change in
4626 the future.  For the time being, constraints with these names must be
4627 written in a stylized form, so that @code{genpreds} can tell you did
4628 it correctly:
4630 @smallexample
4631 @group
4632 (define_constraint "[@var{GHIJKLMNOP}]@dots{}"
4633   "@var{doc}@dots{}"
4634   (and (match_code "const_int")  ; @r{@code{const_double} for G/H}
4635        @var{condition}@dots{}))            ; @r{usually a @code{match_test}}
4636 @end group
4637 @end smallexample
4638 @c the semicolons line up in the formatted manual
4640 It is fine to use names beginning with other letters for constraints
4641 that match @code{const_double}s or @code{const_int}s.
4643 Each docstring in a constraint definition should be one or more complete
4644 sentences, marked up in Texinfo format.  @emph{They are currently unused.}
4645 In the future they will be copied into the GCC manual, in @ref{Machine
4646 Constraints}, replacing the hand-maintained tables currently found in
4647 that section.  Also, in the future the compiler may use this to give
4648 more helpful diagnostics when poor choice of @code{asm} constraints
4649 causes a reload failure.
4651 If you put the pseudo-Texinfo directive @samp{@@internal} at the
4652 beginning of a docstring, then (in the future) it will appear only in
4653 the internals manual's version of the machine-specific constraint tables.
4654 Use this for constraints that should not appear in @code{asm} statements.
4656 @node C Constraint Interface
4657 @subsection Testing constraints from C
4658 @cindex testing constraints
4659 @cindex constraints, testing
4661 It is occasionally useful to test a constraint from C code rather than
4662 implicitly via the constraint string in a @code{match_operand}.  The
4663 generated file @file{tm_p.h} declares a few interfaces for working
4664 with constraints.  At present these are defined for all constraints
4665 except @code{g} (which is equivalent to @code{general_operand}).
4667 Some valid constraint names are not valid C identifiers, so there is a
4668 mangling scheme for referring to them from C@.  Constraint names that
4669 do not contain angle brackets or underscores are left unchanged.
4670 Underscores are doubled, each @samp{<} is replaced with @samp{_l}, and
4671 each @samp{>} with @samp{_g}.  Here are some examples:
4673 @c the @c's prevent double blank lines in the printed manual.
4674 @example
4675 @multitable {Original} {Mangled}
4676 @item @strong{Original} @tab @strong{Mangled}  @c
4677 @item @code{x}     @tab @code{x}       @c
4678 @item @code{P42x}  @tab @code{P42x}    @c
4679 @item @code{P4_x}  @tab @code{P4__x}   @c
4680 @item @code{P4>x}  @tab @code{P4_gx}   @c
4681 @item @code{P4>>}  @tab @code{P4_g_g}  @c
4682 @item @code{P4_g>} @tab @code{P4__g_g} @c
4683 @end multitable
4684 @end example
4686 Throughout this section, the variable @var{c} is either a constraint
4687 in the abstract sense, or a constant from @code{enum constraint_num};
4688 the variable @var{m} is a mangled constraint name (usually as part of
4689 a larger identifier).
4691 @deftp Enum constraint_num
4692 For each constraint except @code{g}, there is a corresponding
4693 enumeration constant: @samp{CONSTRAINT_} plus the mangled name of the
4694 constraint.  Functions that take an @code{enum constraint_num} as an
4695 argument expect one of these constants.
4696 @end deftp
4698 @deftypefun {inline bool} satisfies_constraint_@var{m} (rtx @var{exp})
4699 For each non-register constraint @var{m} except @code{g}, there is
4700 one of these functions; it returns @code{true} if @var{exp} satisfies the
4701 constraint.  These functions are only visible if @file{rtl.h} was included
4702 before @file{tm_p.h}.
4703 @end deftypefun
4705 @deftypefun bool constraint_satisfied_p (rtx @var{exp}, enum constraint_num @var{c})
4706 Like the @code{satisfies_constraint_@var{m}} functions, but the
4707 constraint to test is given as an argument, @var{c}.  If @var{c}
4708 specifies a register constraint, this function will always return
4709 @code{false}.
4710 @end deftypefun
4712 @deftypefun {enum reg_class} reg_class_for_constraint (enum constraint_num @var{c})
4713 Returns the register class associated with @var{c}.  If @var{c} is not
4714 a register constraint, or those registers are not available for the
4715 currently selected subtarget, returns @code{NO_REGS}.
4716 @end deftypefun
4718 Here is an example use of @code{satisfies_constraint_@var{m}}.  In
4719 peephole optimizations (@pxref{Peephole Definitions}), operand
4720 constraint strings are ignored, so if there are relevant constraints,
4721 they must be tested in the C condition.  In the example, the
4722 optimization is applied if operand 2 does @emph{not} satisfy the
4723 @samp{K} constraint.  (This is a simplified version of a peephole
4724 definition from the i386 machine description.)
4726 @smallexample
4727 (define_peephole2
4728   [(match_scratch:SI 3 "r")
4729    (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
4730         (mult:SI (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")
4731                  (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "")))]
4733   "!satisfies_constraint_K (operands[2])"
4735   [(set (match_dup 3) (match_dup 1))
4736    (set (match_dup 0) (mult:SI (match_dup 3) (match_dup 2)))]
4738   "")
4739 @end smallexample
4741 @node Standard Names
4742 @section Standard Pattern Names For Generation
4743 @cindex standard pattern names
4744 @cindex pattern names
4745 @cindex names, pattern
4747 Here is a table of the instruction names that are meaningful in the RTL
4748 generation pass of the compiler.  Giving one of these names to an
4749 instruction pattern tells the RTL generation pass that it can use the
4750 pattern to accomplish a certain task.
4752 @table @asis
4753 @cindex @code{mov@var{m}} instruction pattern
4754 @item @samp{mov@var{m}}
4755 Here @var{m} stands for a two-letter machine mode name, in lowercase.
4756 This instruction pattern moves data with that machine mode from operand
4757 1 to operand 0.  For example, @samp{movsi} moves full-word data.
4759 If operand 0 is a @code{subreg} with mode @var{m} of a register whose
4760 own mode is wider than @var{m}, the effect of this instruction is
4761 to store the specified value in the part of the register that corresponds
4762 to mode @var{m}.  Bits outside of @var{m}, but which are within the
4763 same target word as the @code{subreg} are undefined.  Bits which are
4764 outside the target word are left unchanged.
4766 This class of patterns is special in several ways.  First of all, each
4767 of these names up to and including full word size @emph{must} be defined,
4768 because there is no other way to copy a datum from one place to another.
4769 If there are patterns accepting operands in larger modes,
4770 @samp{mov@var{m}} must be defined for integer modes of those sizes.
4772 Second, these patterns are not used solely in the RTL generation pass.
4773 Even the reload pass can generate move insns to copy values from stack
4774 slots into temporary registers.  When it does so, one of the operands is
4775 a hard register and the other is an operand that can need to be reloaded
4776 into a register.
4778 @findex force_reg
4779 Therefore, when given such a pair of operands, the pattern must generate
4780 RTL which needs no reloading and needs no temporary registers---no
4781 registers other than the operands.  For example, if you support the
4782 pattern with a @code{define_expand}, then in such a case the
4783 @code{define_expand} mustn't call @code{force_reg} or any other such
4784 function which might generate new pseudo registers.
4786 This requirement exists even for subword modes on a RISC machine where
4787 fetching those modes from memory normally requires several insns and
4788 some temporary registers.
4790 @findex change_address
4791 During reload a memory reference with an invalid address may be passed
4792 as an operand.  Such an address will be replaced with a valid address
4793 later in the reload pass.  In this case, nothing may be done with the
4794 address except to use it as it stands.  If it is copied, it will not be
4795 replaced with a valid address.  No attempt should be made to make such
4796 an address into a valid address and no routine (such as
4797 @code{change_address}) that will do so may be called.  Note that
4798 @code{general_operand} will fail when applied to such an address.
4800 @findex reload_in_progress
4801 The global variable @code{reload_in_progress} (which must be explicitly
4802 declared if required) can be used to determine whether such special
4803 handling is required.
4805 The variety of operands that have reloads depends on the rest of the
4806 machine description, but typically on a RISC machine these can only be
4807 pseudo registers that did not get hard registers, while on other
4808 machines explicit memory references will get optional reloads.
4810 If a scratch register is required to move an object to or from memory,
4811 it can be allocated using @code{gen_reg_rtx} prior to life analysis.
4813 If there are cases which need scratch registers during or after reload,
4814 you must provide an appropriate secondary_reload target hook.
4816 @findex can_create_pseudo_p
4817 The macro @code{can_create_pseudo_p} can be used to determine if it
4818 is unsafe to create new pseudo registers.  If this variable is nonzero, then
4819 it is unsafe to call @code{gen_reg_rtx} to allocate a new pseudo.
4821 The constraints on a @samp{mov@var{m}} must permit moving any hard
4822 register to any other hard register provided that
4823 @code{TARGET_HARD_REGNO_MODE_OK} permits mode @var{m} in both registers and
4824 @code{TARGET_REGISTER_MOVE_COST} applied to their classes returns a value
4825 of 2.
4827 It is obligatory to support floating point @samp{mov@var{m}}
4828 instructions into and out of any registers that can hold fixed point
4829 values, because unions and structures (which have modes @code{SImode} or
4830 @code{DImode}) can be in those registers and they may have floating
4831 point members.
4833 There may also be a need to support fixed point @samp{mov@var{m}}
4834 instructions in and out of floating point registers.  Unfortunately, I
4835 have forgotten why this was so, and I don't know whether it is still
4836 true.  If @code{TARGET_HARD_REGNO_MODE_OK} rejects fixed point values in
4837 floating point registers, then the constraints of the fixed point
4838 @samp{mov@var{m}} instructions must be designed to avoid ever trying to
4839 reload into a floating point register.
4841 @cindex @code{reload_in} instruction pattern
4842 @cindex @code{reload_out} instruction pattern
4843 @item @samp{reload_in@var{m}}
4844 @itemx @samp{reload_out@var{m}}
4845 These named patterns have been obsoleted by the target hook
4846 @code{secondary_reload}.
4848 Like @samp{mov@var{m}}, but used when a scratch register is required to
4849 move between operand 0 and operand 1.  Operand 2 describes the scratch
4850 register.  See the discussion of the @code{SECONDARY_RELOAD_CLASS}
4851 macro in @pxref{Register Classes}.
4853 There are special restrictions on the form of the @code{match_operand}s
4854 used in these patterns.  First, only the predicate for the reload
4855 operand is examined, i.e., @code{reload_in} examines operand 1, but not
4856 the predicates for operand 0 or 2.  Second, there may be only one
4857 alternative in the constraints.  Third, only a single register class
4858 letter may be used for the constraint; subsequent constraint letters
4859 are ignored.  As a special exception, an empty constraint string
4860 matches the @code{ALL_REGS} register class.  This may relieve ports
4861 of the burden of defining an @code{ALL_REGS} constraint letter just
4862 for these patterns.
4864 @cindex @code{movstrict@var{m}} instruction pattern
4865 @item @samp{movstrict@var{m}}
4866 Like @samp{mov@var{m}} except that if operand 0 is a @code{subreg}
4867 with mode @var{m} of a register whose natural mode is wider,
4868 the @samp{movstrict@var{m}} instruction is guaranteed not to alter
4869 any of the register except the part which belongs to mode @var{m}.
4871 @cindex @code{movmisalign@var{m}} instruction pattern
4872 @item @samp{movmisalign@var{m}}
4873 This variant of a move pattern is designed to load or store a value
4874 from a memory address that is not naturally aligned for its mode.
4875 For a store, the memory will be in operand 0; for a load, the memory
4876 will be in operand 1.  The other operand is guaranteed not to be a
4877 memory, so that it's easy to tell whether this is a load or store.
4879 This pattern is used by the autovectorizer, and when expanding a
4880 @code{MISALIGNED_INDIRECT_REF} expression.
4882 @cindex @code{load_multiple} instruction pattern
4883 @item @samp{load_multiple}
4884 Load several consecutive memory locations into consecutive registers.
4885 Operand 0 is the first of the consecutive registers, operand 1
4886 is the first memory location, and operand 2 is a constant: the
4887 number of consecutive registers.
4889 Define this only if the target machine really has such an instruction;
4890 do not define this if the most efficient way of loading consecutive
4891 registers from memory is to do them one at a time.
4893 On some machines, there are restrictions as to which consecutive
4894 registers can be stored into memory, such as particular starting or
4895 ending register numbers or only a range of valid counts.  For those
4896 machines, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
4897 and make the pattern fail if the restrictions are not met.
4899 Write the generated insn as a @code{parallel} with elements being a
4900 @code{set} of one register from the appropriate memory location (you may
4901 also need @code{use} or @code{clobber} elements).  Use a
4902 @code{match_parallel} (@pxref{RTL Template}) to recognize the insn.  See
4903 @file{rs6000.md} for examples of the use of this insn pattern.
4905 @cindex @samp{store_multiple} instruction pattern
4906 @item @samp{store_multiple}
4907 Similar to @samp{load_multiple}, but store several consecutive registers
4908 into consecutive memory locations.  Operand 0 is the first of the
4909 consecutive memory locations, operand 1 is the first register, and
4910 operand 2 is a constant: the number of consecutive registers.
4912 @cindex @code{vec_load_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4913 @item @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}
4914 Perform an interleaved load of several vectors from memory operand 1
4915 into register operand 0.  Both operands have mode @var{m}.  The register
4916 operand is viewed as holding consecutive vectors of mode @var{n},
4917 while the memory operand is a flat array that contains the same number
4918 of elements.  The operation is equivalent to:
4920 @smallexample
4921 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4922 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4923   for (i = 0; i < c; i++)
4924     operand0[i][j] = operand1[j * c + i];
4925 @end smallexample
4927 For example, @samp{vec_load_lanestiv4hi} loads 8 16-bit values
4928 from memory into a register of mode @samp{TI}@.  The register
4929 contains two consecutive vectors of mode @samp{V4HI}@.
4931 This pattern can only be used if:
4932 @smallexample
4933 TARGET_ARRAY_MODE_SUPPORTED_P (@var{n}, @var{c})
4934 @end smallexample
4935 is true.  GCC assumes that, if a target supports this kind of
4936 instruction for some mode @var{n}, it also supports unaligned
4937 loads for vectors of mode @var{n}.
4939 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
4941 @cindex @code{vec_mask_load_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4942 @item @samp{vec_mask_load_lanes@var{m}@var{n}}
4943 Like @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}, but takes an additional
4944 mask operand (operand 2) that specifies which elements of the destination
4945 vectors should be loaded.  Other elements of the destination
4946 vectors are set to zero.  The operation is equivalent to:
4948 @smallexample
4949 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4950 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4951   if (operand2[j])
4952     for (i = 0; i < c; i++)
4953       operand0[i][j] = operand1[j * c + i];
4954   else
4955     for (i = 0; i < c; i++)
4956       operand0[i][j] = 0;
4957 @end smallexample
4959 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
4961 @cindex @code{vec_store_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4962 @item @samp{vec_store_lanes@var{m}@var{n}}
4963 Equivalent to @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}, with the memory
4964 and register operands reversed.  That is, the instruction is
4965 equivalent to:
4967 @smallexample
4968 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4969 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4970   for (i = 0; i < c; i++)
4971     operand0[j * c + i] = operand1[i][j];
4972 @end smallexample
4974 for a memory operand 0 and register operand 1.
4976 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
4978 @cindex @code{vec_mask_store_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4979 @item @samp{vec_mask_store_lanes@var{m}@var{n}}
4980 Like @samp{vec_store_lanes@var{m}@var{n}}, but takes an additional
4981 mask operand (operand 2) that specifies which elements of the source
4982 vectors should be stored.  The operation is equivalent to:
4984 @smallexample
4985 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4986 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4987   if (operand2[j])
4988     for (i = 0; i < c; i++)
4989       operand0[j * c + i] = operand1[i][j];
4990 @end smallexample
4992 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
4994 @cindex @code{gather_load@var{m}@var{n}} instruction pattern
4995 @item @samp{gather_load@var{m}@var{n}}
4996 Load several separate memory locations into a vector of mode @var{m}.
4997 Operand 1 is a scalar base address and operand 2 is a vector of mode @var{n}
4998 containing offsets from that base.  Operand 0 is a destination vector with
4999 the same number of elements as @var{n}.  For each element index @var{i}:
5001 @itemize @bullet
5002 @item
5003 extend the offset element @var{i} to address width, using zero
5004 extension if operand 3 is 1 and sign extension if operand 3 is zero;
5005 @item
5006 multiply the extended offset by operand 4;
5007 @item
5008 add the result to the base; and
5009 @item
5010 load the value at that address into element @var{i} of operand 0.
5011 @end itemize
5013 The value of operand 3 does not matter if the offsets are already
5014 address width.
5016 @cindex @code{mask_gather_load@var{m}@var{n}} instruction pattern
5017 @item @samp{mask_gather_load@var{m}@var{n}}
5018 Like @samp{gather_load@var{m}@var{n}}, but takes an extra mask operand as
5019 operand 5.  Bit @var{i} of the mask is set if element @var{i}
5020 of the result should be loaded from memory and clear if element @var{i}
5021 of the result should be set to zero.
5023 @cindex @code{scatter_store@var{m}@var{n}} instruction pattern
5024 @item @samp{scatter_store@var{m}@var{n}}
5025 Store a vector of mode @var{m} into several distinct memory locations.
5026 Operand 0 is a scalar base address and operand 1 is a vector of mode
5027 @var{n} containing offsets from that base.  Operand 4 is the vector of
5028 values that should be stored, which has the same number of elements as
5029 @var{n}.  For each element index @var{i}:
5031 @itemize @bullet
5032 @item
5033 extend the offset element @var{i} to address width, using zero
5034 extension if operand 2 is 1 and sign extension if operand 2 is zero;
5035 @item
5036 multiply the extended offset by operand 3;
5037 @item
5038 add the result to the base; and
5039 @item
5040 store element @var{i} of operand 4 to that address.
5041 @end itemize
5043 The value of operand 2 does not matter if the offsets are already
5044 address width.
5046 @cindex @code{mask_scatter_store@var{m}@var{n}} instruction pattern
5047 @item @samp{mask_scatter_store@var{m}@var{n}}
5048 Like @samp{scatter_store@var{m}@var{n}}, but takes an extra mask operand as
5049 operand 5.  Bit @var{i} of the mask is set if element @var{i}
5050 of the result should be stored to memory.
5052 @cindex @code{vec_set@var{m}} instruction pattern
5053 @item @samp{vec_set@var{m}}
5054 Set given field in the vector value.  Operand 0 is the vector to modify,
5055 operand 1 is new value of field and operand 2 specify the field index.
5057 @cindex @code{vec_extract@var{m}@var{n}} instruction pattern
5058 @item @samp{vec_extract@var{m}@var{n}}
5059 Extract given field from the vector value.  Operand 1 is the vector, operand 2
5060 specify field index and operand 0 place to store value into.  The
5061 @var{n} mode is the mode of the field or vector of fields that should be
5062 extracted, should be either element mode of the vector mode @var{m}, or
5063 a vector mode with the same element mode and smaller number of elements.
5064 If @var{n} is a vector mode, the index is counted in units of that mode.
5066 @cindex @code{vec_init@var{m}@var{n}} instruction pattern
5067 @item @samp{vec_init@var{m}@var{n}}
5068 Initialize the vector to given values.  Operand 0 is the vector to initialize
5069 and operand 1 is parallel containing values for individual fields.  The
5070 @var{n} mode is the mode of the elements, should be either element mode of
5071 the vector mode @var{m}, or a vector mode with the same element mode and
5072 smaller number of elements.
5074 @cindex @code{vec_duplicate@var{m}} instruction pattern
5075 @item @samp{vec_duplicate@var{m}}
5076 Initialize vector output operand 0 so that each element has the value given
5077 by scalar input operand 1.  The vector has mode @var{m} and the scalar has
5078 the mode appropriate for one element of @var{m}.
5080 This pattern only handles duplicates of non-constant inputs.  Constant
5081 vectors go through the @code{mov@var{m}} pattern instead.
5083 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5085 @cindex @code{vec_series@var{m}} instruction pattern
5086 @item @samp{vec_series@var{m}}
5087 Initialize vector output operand 0 so that element @var{i} is equal to
5088 operand 1 plus @var{i} times operand 2.  In other words, create a linear
5089 series whose base value is operand 1 and whose step is operand 2.
5091 The vector output has mode @var{m} and the scalar inputs have the mode
5092 appropriate for one element of @var{m}.  This pattern is not used for
5093 floating-point vectors, in order to avoid having to specify the
5094 rounding behavior for @var{i} > 1.
5096 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5098 @cindex @code{while_ult@var{m}@var{n}} instruction pattern
5099 @item @code{while_ult@var{m}@var{n}}
5100 Set operand 0 to a mask that is true while incrementing operand 1
5101 gives a value that is less than operand 2.  Operand 0 has mode @var{n}
5102 and operands 1 and 2 are scalar integers of mode @var{m}.
5103 The operation is equivalent to:
5105 @smallexample
5106 operand0[0] = operand1 < operand2;
5107 for (i = 1; i < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); i++)
5108   operand0[i] = operand0[i - 1] && (operand1 + i < operand2);
5109 @end smallexample
5111 @cindex @code{check_raw_ptrs@var{m}} instruction pattern
5112 @item @samp{check_raw_ptrs@var{m}}
5113 Check whether, given two pointers @var{a} and @var{b} and a length @var{len},
5114 a write of @var{len} bytes at @var{a} followed by a read of @var{len} bytes
5115 at @var{b} can be split into interleaved byte accesses
5116 @samp{@var{a}[0], @var{b}[0], @var{a}[1], @var{b}[1], @dots{}}
5117 without affecting the dependencies between the bytes.  Set operand 0
5118 to true if the split is possible and false otherwise.
5120 Operands 1, 2 and 3 provide the values of @var{a}, @var{b} and @var{len}
5121 respectively.  Operand 4 is a constant integer that provides the known
5122 common alignment of @var{a} and @var{b}.  All inputs have mode @var{m}.
5124 This split is possible if:
5126 @smallexample
5127 @var{a} == @var{b} || @var{a} + @var{len} <= @var{b} || @var{b} + @var{len} <= @var{a}
5128 @end smallexample
5130 You should only define this pattern if the target has a way of accelerating
5131 the test without having to do the individual comparisons.
5133 @cindex @code{check_war_ptrs@var{m}} instruction pattern
5134 @item @samp{check_war_ptrs@var{m}}
5135 Like @samp{check_raw_ptrs@var{m}}, but with the read and write swapped round.
5136 The split is possible in this case if:
5138 @smallexample
5139 @var{b} <= @var{a} || @var{a} + @var{len} <= @var{b}
5140 @end smallexample
5142 @cindex @code{vec_cmp@var{m}@var{n}} instruction pattern
5143 @item @samp{vec_cmp@var{m}@var{n}}
5144 Output a vector comparison.  Operand 0 of mode @var{n} is the destination for
5145 predicate in operand 1 which is a signed vector comparison with operands of
5146 mode @var{m} in operands 2 and 3.  Predicate is computed by element-wise
5147 evaluation of the vector comparison with a truth value of all-ones and a false
5148 value of all-zeros.
5150 @cindex @code{vec_cmpu@var{m}@var{n}} instruction pattern
5151 @item @samp{vec_cmpu@var{m}@var{n}}
5152 Similar to @code{vec_cmp@var{m}@var{n}} but perform unsigned vector comparison.
5154 @cindex @code{vec_cmpeq@var{m}@var{n}} instruction pattern
5155 @item @samp{vec_cmpeq@var{m}@var{n}}
5156 Similar to @code{vec_cmp@var{m}@var{n}} but perform equality or non-equality
5157 vector comparison only.  If @code{vec_cmp@var{m}@var{n}}
5158 or @code{vec_cmpu@var{m}@var{n}} instruction pattern is supported,
5159 it will be preferred over @code{vec_cmpeq@var{m}@var{n}}, so there is
5160 no need to define this instruction pattern if the others are supported.
5162 @cindex @code{vcond@var{m}@var{n}} instruction pattern
5163 @item @samp{vcond@var{m}@var{n}}
5164 Output a conditional vector move.  Operand 0 is the destination to
5165 receive a combination of operand 1 and operand 2, which are of mode @var{m},
5166 dependent on the outcome of the predicate in operand 3 which is a signed
5167 vector comparison with operands of mode @var{n} in operands 4 and 5.  The
5168 modes @var{m} and @var{n} should have the same size.  Operand 0
5169 will be set to the value @var{op1} & @var{msk} | @var{op2} & ~@var{msk}
5170 where @var{msk} is computed by element-wise evaluation of the vector
5171 comparison with a truth value of all-ones and a false value of all-zeros.
5173 @cindex @code{vcondu@var{m}@var{n}} instruction pattern
5174 @item @samp{vcondu@var{m}@var{n}}
5175 Similar to @code{vcond@var{m}@var{n}} but performs unsigned vector
5176 comparison.
5178 @cindex @code{vcondeq@var{m}@var{n}} instruction pattern
5179 @item @samp{vcondeq@var{m}@var{n}}
5180 Similar to @code{vcond@var{m}@var{n}} but performs equality or
5181 non-equality vector comparison only.  If @code{vcond@var{m}@var{n}}
5182 or @code{vcondu@var{m}@var{n}} instruction pattern is supported,
5183 it will be preferred over @code{vcondeq@var{m}@var{n}}, so there is
5184 no need to define this instruction pattern if the others are supported.
5186 @cindex @code{vcond_mask_@var{m}@var{n}} instruction pattern
5187 @item @samp{vcond_mask_@var{m}@var{n}}
5188 Similar to @code{vcond@var{m}@var{n}} but operand 3 holds a pre-computed
5189 result of vector comparison.
5191 @cindex @code{maskload@var{m}@var{n}} instruction pattern
5192 @item @samp{maskload@var{m}@var{n}}
5193 Perform a masked load of vector from memory operand 1 of mode @var{m}
5194 into register operand 0.  Mask is provided in register operand 2 of
5195 mode @var{n}.
5197 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5199 @cindex @code{maskstore@var{m}@var{n}} instruction pattern
5200 @item @samp{maskstore@var{m}@var{n}}
5201 Perform a masked store of vector from register operand 1 of mode @var{m}
5202 into memory operand 0.  Mask is provided in register operand 2 of
5203 mode @var{n}.
5205 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5207 @cindex @code{len_load_@var{m}} instruction pattern
5208 @item @samp{len_load_@var{m}}
5209 Load the number of vector elements specified by operand 2 from memory
5210 operand 1 into vector register operand 0, setting the other elements of
5211 operand 0 to undefined values.  Operands 0 and 1 have mode @var{m},
5212 which must be a vector mode.  Operand 2 has whichever integer mode the
5213 target prefers.  If operand 2 exceeds the number of elements in mode
5214 @var{m}, the behavior is undefined.  If the target prefers the length
5215 to be measured in bytes rather than elements, it should only implement
5216 this pattern for vectors of @code{QI} elements.
5218 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5220 @cindex @code{len_store_@var{m}} instruction pattern
5221 @item @samp{len_store_@var{m}}
5222 Store the number of vector elements specified by operand 2 from vector
5223 register operand 1 into memory operand 0, leaving the other elements of
5224 operand 0 unchanged.  Operands 0 and 1 have mode @var{m}, which must be
5225 a vector mode.  Operand 2 has whichever integer mode the target prefers.
5226 If operand 2 exceeds the number of elements in mode @var{m}, the behavior
5227 is undefined.  If the target prefers the length to be measured in bytes
5228 rather than elements, it should only implement this pattern for vectors
5229 of @code{QI} elements.
5231 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5233 @cindex @code{vec_perm@var{m}} instruction pattern
5234 @item @samp{vec_perm@var{m}}
5235 Output a (variable) vector permutation.  Operand 0 is the destination
5236 to receive elements from operand 1 and operand 2, which are of mode
5237 @var{m}.  Operand 3 is the @dfn{selector}.  It is an integral mode
5238 vector of the same width and number of elements as mode @var{m}.
5240 The input elements are numbered from 0 in operand 1 through
5241 @math{2*@var{N}-1} in operand 2.  The elements of the selector must
5242 be computed modulo @math{2*@var{N}}.  Note that if
5243 @code{rtx_equal_p(operand1, operand2)}, this can be implemented
5244 with just operand 1 and selector elements modulo @var{N}.
5246 In order to make things easy for a number of targets, if there is no
5247 @samp{vec_perm} pattern for mode @var{m}, but there is for mode @var{q}
5248 where @var{q} is a vector of @code{QImode} of the same width as @var{m},
5249 the middle-end will lower the mode @var{m} @code{VEC_PERM_EXPR} to
5250 mode @var{q}.
5252 See also @code{TARGET_VECTORIZER_VEC_PERM_CONST}, which performs
5253 the analogous operation for constant selectors.
5255 @cindex @code{push@var{m}1} instruction pattern
5256 @item @samp{push@var{m}1}
5257 Output a push instruction.  Operand 0 is value to push.  Used only when
5258 @code{PUSH_ROUNDING} is defined.  For historical reason, this pattern may be
5259 missing and in such case an @code{mov} expander is used instead, with a
5260 @code{MEM} expression forming the push operation.  The @code{mov} expander
5261 method is deprecated.
5263 @cindex @code{add@var{m}3} instruction pattern
5264 @item @samp{add@var{m}3}
5265 Add operand 2 and operand 1, storing the result in operand 0.  All operands
5266 must have mode @var{m}.  This can be used even on two-address machines, by
5267 means of constraints requiring operands 1 and 0 to be the same location.
5269 @cindex @code{ssadd@var{m}3} instruction pattern
5270 @cindex @code{usadd@var{m}3} instruction pattern
5271 @cindex @code{sub@var{m}3} instruction pattern
5272 @cindex @code{sssub@var{m}3} instruction pattern
5273 @cindex @code{ussub@var{m}3} instruction pattern
5274 @cindex @code{mul@var{m}3} instruction pattern
5275 @cindex @code{ssmul@var{m}3} instruction pattern
5276 @cindex @code{usmul@var{m}3} instruction pattern
5277 @cindex @code{div@var{m}3} instruction pattern
5278 @cindex @code{ssdiv@var{m}3} instruction pattern
5279 @cindex @code{udiv@var{m}3} instruction pattern
5280 @cindex @code{usdiv@var{m}3} instruction pattern
5281 @cindex @code{mod@var{m}3} instruction pattern
5282 @cindex @code{umod@var{m}3} instruction pattern
5283 @cindex @code{umin@var{m}3} instruction pattern
5284 @cindex @code{umax@var{m}3} instruction pattern
5285 @cindex @code{and@var{m}3} instruction pattern
5286 @cindex @code{ior@var{m}3} instruction pattern
5287 @cindex @code{xor@var{m}3} instruction pattern
5288 @item @samp{ssadd@var{m}3}, @samp{usadd@var{m}3}
5289 @itemx @samp{sub@var{m}3}, @samp{sssub@var{m}3}, @samp{ussub@var{m}3}
5290 @itemx @samp{mul@var{m}3}, @samp{ssmul@var{m}3}, @samp{usmul@var{m}3}
5291 @itemx @samp{div@var{m}3}, @samp{ssdiv@var{m}3}
5292 @itemx @samp{udiv@var{m}3}, @samp{usdiv@var{m}3}
5293 @itemx @samp{mod@var{m}3}, @samp{umod@var{m}3}
5294 @itemx @samp{umin@var{m}3}, @samp{umax@var{m}3}
5295 @itemx @samp{and@var{m}3}, @samp{ior@var{m}3}, @samp{xor@var{m}3}
5296 Similar, for other arithmetic operations.
5298 @cindex @code{addv@var{m}4} instruction pattern
5299 @item @samp{addv@var{m}4}
5300 Like @code{add@var{m}3} but takes a @code{code_label} as operand 3 and
5301 emits code to jump to it if signed overflow occurs during the addition.
5302 This pattern is used to implement the built-in functions performing
5303 signed integer addition with overflow checking.
5305 @cindex @code{subv@var{m}4} instruction pattern
5306 @cindex @code{mulv@var{m}4} instruction pattern
5307 @item @samp{subv@var{m}4}, @samp{mulv@var{m}4}
5308 Similar, for other signed arithmetic operations.
5310 @cindex @code{uaddv@var{m}4} instruction pattern
5311 @item @samp{uaddv@var{m}4}
5312 Like @code{addv@var{m}4} but for unsigned addition.  That is to
5313 say, the operation is the same as signed addition but the jump
5314 is taken only on unsigned overflow.
5316 @cindex @code{usubv@var{m}4} instruction pattern
5317 @cindex @code{umulv@var{m}4} instruction pattern
5318 @item @samp{usubv@var{m}4}, @samp{umulv@var{m}4}
5319 Similar, for other unsigned arithmetic operations.
5321 @cindex @code{addptr@var{m}3} instruction pattern
5322 @item @samp{addptr@var{m}3}
5323 Like @code{add@var{m}3} but is guaranteed to only be used for address
5324 calculations.  The expanded code is not allowed to clobber the
5325 condition code.  It only needs to be defined if @code{add@var{m}3}
5326 sets the condition code.  If adds used for address calculations and
5327 normal adds are not compatible it is required to expand a distinct
5328 pattern (e.g.@: using an unspec).  The pattern is used by LRA to emit
5329 address calculations.  @code{add@var{m}3} is used if
5330 @code{addptr@var{m}3} is not defined.
5332 @cindex @code{fma@var{m}4} instruction pattern
5333 @item @samp{fma@var{m}4}
5334 Multiply operand 2 and operand 1, then add operand 3, storing the
5335 result in operand 0 without doing an intermediate rounding step.  All
5336 operands must have mode @var{m}.  This pattern is used to implement
5337 the @code{fma}, @code{fmaf}, and @code{fmal} builtin functions from
5338 the ISO C99 standard.
5340 @cindex @code{fms@var{m}4} instruction pattern
5341 @item @samp{fms@var{m}4}
5342 Like @code{fma@var{m}4}, except operand 3 subtracted from the
5343 product instead of added to the product.  This is represented
5344 in the rtl as
5346 @smallexample
5347 (fma:@var{m} @var{op1} @var{op2} (neg:@var{m} @var{op3}))
5348 @end smallexample
5350 @cindex @code{fnma@var{m}4} instruction pattern
5351 @item @samp{fnma@var{m}4}
5352 Like @code{fma@var{m}4} except that the intermediate product
5353 is negated before being added to operand 3.  This is represented
5354 in the rtl as
5356 @smallexample
5357 (fma:@var{m} (neg:@var{m} @var{op1}) @var{op2} @var{op3})
5358 @end smallexample
5360 @cindex @code{fnms@var{m}4} instruction pattern
5361 @item @samp{fnms@var{m}4}
5362 Like @code{fms@var{m}4} except that the intermediate product
5363 is negated before subtracting operand 3.  This is represented
5364 in the rtl as
5366 @smallexample
5367 (fma:@var{m} (neg:@var{m} @var{op1}) @var{op2} (neg:@var{m} @var{op3}))
5368 @end smallexample
5370 @cindex @code{min@var{m}3} instruction pattern
5371 @cindex @code{max@var{m}3} instruction pattern
5372 @item @samp{smin@var{m}3}, @samp{smax@var{m}3}
5373 Signed minimum and maximum operations.  When used with floating point,
5374 if both operands are zeros, or if either operand is @code{NaN}, then
5375 it is unspecified which of the two operands is returned as the result.
5377 @cindex @code{fmin@var{m}3} instruction pattern
5378 @cindex @code{fmax@var{m}3} instruction pattern
5379 @item @samp{fmin@var{m}3}, @samp{fmax@var{m}3}
5380 IEEE-conformant minimum and maximum operations.  If one operand is a quiet
5381 @code{NaN}, then the other operand is returned.  If both operands are quiet
5382 @code{NaN}, then a quiet @code{NaN} is returned.  In the case when gcc supports
5383 signaling @code{NaN} (-fsignaling-nans) an invalid floating point exception is
5384 raised and a quiet @code{NaN} is returned.
5386 All operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5387 floating-point mode.  These patterns are not allowed to @code{FAIL}.
5389 @cindex @code{reduc_smin_scal_@var{m}} instruction pattern
5390 @cindex @code{reduc_smax_scal_@var{m}} instruction pattern
5391 @item @samp{reduc_smin_scal_@var{m}}, @samp{reduc_smax_scal_@var{m}}
5392 Find the signed minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
5393 operand 1, and operand 0 is the scalar result, with mode equal to the mode of
5394 the elements of the input vector.
5396 @cindex @code{reduc_umin_scal_@var{m}} instruction pattern
5397 @cindex @code{reduc_umax_scal_@var{m}} instruction pattern
5398 @item @samp{reduc_umin_scal_@var{m}}, @samp{reduc_umax_scal_@var{m}}
5399 Find the unsigned minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
5400 operand 1, and operand 0 is the scalar result, with mode equal to the mode of
5401 the elements of the input vector.
5403 @cindex @code{reduc_plus_scal_@var{m}} instruction pattern
5404 @item @samp{reduc_plus_scal_@var{m}}
5405 Compute the sum of the elements of a vector. The vector is operand 1, and
5406 operand 0 is the scalar result, with mode equal to the mode of the elements of
5407 the input vector.
5409 @cindex @code{reduc_and_scal_@var{m}} instruction pattern
5410 @item @samp{reduc_and_scal_@var{m}}
5411 @cindex @code{reduc_ior_scal_@var{m}} instruction pattern
5412 @itemx @samp{reduc_ior_scal_@var{m}}
5413 @cindex @code{reduc_xor_scal_@var{m}} instruction pattern
5414 @itemx @samp{reduc_xor_scal_@var{m}}
5415 Compute the bitwise @code{AND}/@code{IOR}/@code{XOR} reduction of the elements
5416 of a vector of mode @var{m}.  Operand 1 is the vector input and operand 0
5417 is the scalar result.  The mode of the scalar result is the same as one
5418 element of @var{m}.
5420 @cindex @code{extract_last_@var{m}} instruction pattern
5421 @item @code{extract_last_@var{m}}
5422 Find the last set bit in mask operand 1 and extract the associated element
5423 of vector operand 2.  Store the result in scalar operand 0.  Operand 2
5424 has vector mode @var{m} while operand 0 has the mode appropriate for one
5425 element of @var{m}.  Operand 1 has the usual mask mode for vectors of mode
5426 @var{m}; see @code{TARGET_VECTORIZE_GET_MASK_MODE}.
5428 @cindex @code{fold_extract_last_@var{m}} instruction pattern
5429 @item @code{fold_extract_last_@var{m}}
5430 If any bits of mask operand 2 are set, find the last set bit, extract
5431 the associated element from vector operand 3, and store the result
5432 in operand 0.  Store operand 1 in operand 0 otherwise.  Operand 3
5433 has mode @var{m} and operands 0 and 1 have the mode appropriate for
5434 one element of @var{m}.  Operand 2 has the usual mask mode for vectors
5435 of mode @var{m}; see @code{TARGET_VECTORIZE_GET_MASK_MODE}.
5437 @cindex @code{fold_left_plus_@var{m}} instruction pattern
5438 @item @code{fold_left_plus_@var{m}}
5439 Take scalar operand 1 and successively add each element from vector
5440 operand 2.  Store the result in scalar operand 0.  The vector has
5441 mode @var{m} and the scalars have the mode appropriate for one
5442 element of @var{m}.  The operation is strictly in-order: there is
5443 no reassociation.
5445 @cindex @code{mask_fold_left_plus_@var{m}} instruction pattern
5446 @item @code{mask_fold_left_plus_@var{m}}
5447 Like @samp{fold_left_plus_@var{m}}, but takes an additional mask operand
5448 (operand 3) that specifies which elements of the source vector should be added.
5450 @cindex @code{sdot_prod@var{m}} instruction pattern
5451 @item @samp{sdot_prod@var{m}}
5453 Compute the sum of the products of two signed elements.
5454 Operand 1 and operand 2 are of the same mode. Their
5455 product, which is of a wider mode, is computed and added to operand 3.
5456 Operand 3 is of a mode equal or wider than the mode of the product. The
5457 result is placed in operand 0, which is of the same mode as operand 3.
5459 Semantically the expressions perform the multiplication in the following signs
5461 @smallexample
5462 sdot<signed op0, signed op1, signed op2, signed op3> ==
5463    op0 = sign-ext (op1) * sign-ext (op2) + op3
5464 @dots{}
5465 @end smallexample
5467 @cindex @code{udot_prod@var{m}} instruction pattern
5468 @item @samp{udot_prod@var{m}}
5470 Compute the sum of the products of two unsigned elements.
5471 Operand 1 and operand 2 are of the same mode. Their
5472 product, which is of a wider mode, is computed and added to operand 3.
5473 Operand 3 is of a mode equal or wider than the mode of the product. The
5474 result is placed in operand 0, which is of the same mode as operand 3.
5476 Semantically the expressions perform the multiplication in the following signs
5478 @smallexample
5479 udot<unsigned op0, unsigned op1, unsigned op2, unsigned op3> ==
5480    op0 = zero-ext (op1) * zero-ext (op2) + op3
5481 @dots{}
5482 @end smallexample
5484 @cindex @code{usdot_prod@var{m}} instruction pattern
5485 @item @samp{usdot_prod@var{m}}
5486 Compute the sum of the products of elements of different signs.
5487 Operand 1 must be unsigned and operand 2 signed. Their
5488 product, which is of a wider mode, is computed and added to operand 3.
5489 Operand 3 is of a mode equal or wider than the mode of the product. The
5490 result is placed in operand 0, which is of the same mode as operand 3.
5492 Semantically the expressions perform the multiplication in the following signs
5494 @smallexample
5495 usdot<signed op0, unsigned op1, signed op2, signed op3> ==
5496    op0 = ((signed-conv) zero-ext (op1)) * sign-ext (op2) + op3
5497 @dots{}
5498 @end smallexample
5500 @cindex @code{ssad@var{m}} instruction pattern
5501 @item @samp{ssad@var{m}}
5502 @cindex @code{usad@var{m}} instruction pattern
5503 @item @samp{usad@var{m}}
5504 Compute the sum of absolute differences of two signed/unsigned elements.
5505 Operand 1 and operand 2 are of the same mode. Their absolute difference, which
5506 is of a wider mode, is computed and added to operand 3. Operand 3 is of a mode
5507 equal or wider than the mode of the absolute difference. The result is placed
5508 in operand 0, which is of the same mode as operand 3.
5510 @cindex @code{widen_ssum@var{m3}} instruction pattern
5511 @item @samp{widen_ssum@var{m3}}
5512 @cindex @code{widen_usum@var{m3}} instruction pattern
5513 @itemx @samp{widen_usum@var{m3}}
5514 Operands 0 and 2 are of the same mode, which is wider than the mode of
5515 operand 1. Add operand 1 to operand 2 and place the widened result in
5516 operand 0. (This is used express accumulation of elements into an accumulator
5517 of a wider mode.)
5519 @cindex @code{smulhs@var{m3}} instruction pattern
5520 @item @samp{smulhs@var{m3}}
5521 @cindex @code{umulhs@var{m3}} instruction pattern
5522 @itemx @samp{umulhs@var{m3}}
5523 Signed/unsigned multiply high with scale. This is equivalent to the C code:
5524 @smallexample
5525 narrow op0, op1, op2;
5526 @dots{}
5527 op0 = (narrow) (((wide) op1 * (wide) op2) >> (N / 2 - 1));
5528 @end smallexample
5529 where the sign of @samp{narrow} determines whether this is a signed
5530 or unsigned operation, and @var{N} is the size of @samp{wide} in bits.
5532 @cindex @code{smulhrs@var{m3}} instruction pattern
5533 @item @samp{smulhrs@var{m3}}
5534 @cindex @code{umulhrs@var{m3}} instruction pattern
5535 @itemx @samp{umulhrs@var{m3}}
5536 Signed/unsigned multiply high with round and scale. This is
5537 equivalent to the C code:
5538 @smallexample
5539 narrow op0, op1, op2;
5540 @dots{}
5541 op0 = (narrow) (((((wide) op1 * (wide) op2) >> (N / 2 - 2)) + 1) >> 1);
5542 @end smallexample
5543 where the sign of @samp{narrow} determines whether this is a signed
5544 or unsigned operation, and @var{N} is the size of @samp{wide} in bits.
5546 @cindex @code{sdiv_pow2@var{m3}} instruction pattern
5547 @item @samp{sdiv_pow2@var{m3}}
5548 @cindex @code{sdiv_pow2@var{m3}} instruction pattern
5549 @itemx @samp{sdiv_pow2@var{m3}}
5550 Signed division by power-of-2 immediate. Equivalent to:
5551 @smallexample
5552 signed op0, op1;
5553 @dots{}
5554 op0 = op1 / (1 << imm);
5555 @end smallexample
5557 @cindex @code{vec_shl_insert_@var{m}} instruction pattern
5558 @item @samp{vec_shl_insert_@var{m}}
5559 Shift the elements in vector input operand 1 left one element (i.e.@:
5560 away from element 0) and fill the vacated element 0 with the scalar
5561 in operand 2.  Store the result in vector output operand 0.  Operands
5562 0 and 1 have mode @var{m} and operand 2 has the mode appropriate for
5563 one element of @var{m}.
5565 @cindex @code{vec_shl_@var{m}} instruction pattern
5566 @item @samp{vec_shl_@var{m}}
5567 Whole vector left shift in bits, i.e.@: away from element 0.
5568 Operand 1 is a vector to be shifted.
5569 Operand 2 is an integer shift amount in bits.
5570 Operand 0 is where the resulting shifted vector is stored.
5571 The output and input vectors should have the same modes.
5573 @cindex @code{vec_shr_@var{m}} instruction pattern
5574 @item @samp{vec_shr_@var{m}}
5575 Whole vector right shift in bits, i.e.@: towards element 0.
5576 Operand 1 is a vector to be shifted.
5577 Operand 2 is an integer shift amount in bits.
5578 Operand 0 is where the resulting shifted vector is stored.
5579 The output and input vectors should have the same modes.
5581 @cindex @code{vec_pack_trunc_@var{m}} instruction pattern
5582 @item @samp{vec_pack_trunc_@var{m}}
5583 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors. Operands 1 and 2
5584 are vectors of the same mode having N integral or floating point elements
5585 of size S@.  Operand 0 is the resulting vector in which 2*N elements of
5586 size S/2 are concatenated after narrowing them down using truncation.
5588 @cindex @code{vec_pack_sbool_trunc_@var{m}} instruction pattern
5589 @item @samp{vec_pack_sbool_trunc_@var{m}}
5590 Narrow and merge the elements of two vectors.  Operands 1 and 2 are vectors
5591 of the same type having N boolean elements.  Operand 0 is the resulting
5592 vector in which 2*N elements are concatenated.  The last operand (operand 3)
5593 is the number of elements in the output vector 2*N as a @code{CONST_INT}.
5594 This instruction pattern is used when all the vector input and output
5595 operands have the same scalar mode @var{m} and thus using
5596 @code{vec_pack_trunc_@var{m}} would be ambiguous.
5598 @cindex @code{vec_pack_ssat_@var{m}} instruction pattern
5599 @cindex @code{vec_pack_usat_@var{m}} instruction pattern
5600 @item @samp{vec_pack_ssat_@var{m}}, @samp{vec_pack_usat_@var{m}}
5601 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors.  Operands 1 and 2
5602 are vectors of the same mode having N integral elements of size S.
5603 Operand 0 is the resulting vector in which the elements of the two input
5604 vectors are concatenated after narrowing them down using signed/unsigned
5605 saturating arithmetic.
5607 @cindex @code{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}} instruction pattern
5608 @cindex @code{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}} instruction pattern
5609 @item @samp{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}}, @samp{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}}
5610 Narrow, convert to signed/unsigned integral type and merge the elements
5611 of two vectors.  Operands 1 and 2 are vectors of the same mode having N
5612 floating point elements of size S@.  Operand 0 is the resulting vector
5613 in which 2*N elements of size S/2 are concatenated.
5615 @cindex @code{vec_packs_float_@var{m}} instruction pattern
5616 @cindex @code{vec_packu_float_@var{m}} instruction pattern
5617 @item @samp{vec_packs_float_@var{m}}, @samp{vec_packu_float_@var{m}}
5618 Narrow, convert to floating point type and merge the elements
5619 of two vectors.  Operands 1 and 2 are vectors of the same mode having N
5620 signed/unsigned integral elements of size S@.  Operand 0 is the resulting vector
5621 in which 2*N elements of size S/2 are concatenated.
5623 @cindex @code{vec_unpacks_hi_@var{m}} instruction pattern
5624 @cindex @code{vec_unpacks_lo_@var{m}} instruction pattern
5625 @item @samp{vec_unpacks_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_lo_@var{m}}
5626 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of signed
5627 integral or floating point elements.  The input vector (operand 1) has N
5628 elements of size S@.  Widen (promote) the high/low elements of the vector
5629 using signed or floating point extension and place the resulting N/2
5630 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
5632 @cindex @code{vec_unpacku_hi_@var{m}} instruction pattern
5633 @cindex @code{vec_unpacku_lo_@var{m}} instruction pattern
5634 @item @samp{vec_unpacku_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_lo_@var{m}}
5635 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of unsigned
5636 integral elements.  The input vector (operand 1) has N elements of size S.
5637 Widen (promote) the high/low elements of the vector using zero extension and
5638 place the resulting N/2 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
5640 @cindex @code{vec_unpacks_sbool_hi_@var{m}} instruction pattern
5641 @cindex @code{vec_unpacks_sbool_lo_@var{m}} instruction pattern
5642 @item @samp{vec_unpacks_sbool_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_sbool_lo_@var{m}}
5643 Extract the high/low part of a vector of boolean elements that have scalar
5644 mode @var{m}.  The input vector (operand 1) has N elements, the output
5645 vector (operand 0) has N/2 elements.  The last operand (operand 2) is the
5646 number of elements of the input vector N as a @code{CONST_INT}.  These
5647 patterns are used if both the input and output vectors have the same scalar
5648 mode @var{m} and thus using @code{vec_unpacks_hi_@var{m}} or
5649 @code{vec_unpacks_lo_@var{m}} would be ambiguous.
5651 @cindex @code{vec_unpacks_float_hi_@var{m}} instruction pattern
5652 @cindex @code{vec_unpacks_float_lo_@var{m}} instruction pattern
5653 @cindex @code{vec_unpacku_float_hi_@var{m}} instruction pattern
5654 @cindex @code{vec_unpacku_float_lo_@var{m}} instruction pattern
5655 @item @samp{vec_unpacks_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_float_lo_@var{m}}
5656 @itemx @samp{vec_unpacku_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_float_lo_@var{m}}
5657 Extract, convert to floating point type and widen the high/low part of a
5658 vector of signed/unsigned integral elements.  The input vector (operand 1)
5659 has N elements of size S@.  Convert the high/low elements of the vector using
5660 floating point conversion and place the resulting N/2 values of size 2*S in
5661 the output vector (operand 0).
5663 @cindex @code{vec_unpack_sfix_trunc_hi_@var{m}} instruction pattern
5664 @cindex @code{vec_unpack_sfix_trunc_lo_@var{m}} instruction pattern
5665 @cindex @code{vec_unpack_ufix_trunc_hi_@var{m}} instruction pattern
5666 @cindex @code{vec_unpack_ufix_trunc_lo_@var{m}} instruction pattern
5667 @item @samp{vec_unpack_sfix_trunc_hi_@var{m}},
5668 @itemx @samp{vec_unpack_sfix_trunc_lo_@var{m}}
5669 @itemx @samp{vec_unpack_ufix_trunc_hi_@var{m}}
5670 @itemx @samp{vec_unpack_ufix_trunc_lo_@var{m}}
5671 Extract, convert to signed/unsigned integer type and widen the high/low part of a
5672 vector of floating point elements.  The input vector (operand 1)
5673 has N elements of size S@.  Convert the high/low elements of the vector
5674 to integers and place the resulting N/2 values of size 2*S in
5675 the output vector (operand 0).
5677 @cindex @code{vec_widen_umult_hi_@var{m}} instruction pattern
5678 @cindex @code{vec_widen_umult_lo_@var{m}} instruction pattern
5679 @cindex @code{vec_widen_smult_hi_@var{m}} instruction pattern
5680 @cindex @code{vec_widen_smult_lo_@var{m}} instruction pattern
5681 @cindex @code{vec_widen_umult_even_@var{m}} instruction pattern
5682 @cindex @code{vec_widen_umult_odd_@var{m}} instruction pattern
5683 @cindex @code{vec_widen_smult_even_@var{m}} instruction pattern
5684 @cindex @code{vec_widen_smult_odd_@var{m}} instruction pattern
5685 @item @samp{vec_widen_umult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_lo_@var{m}}
5686 @itemx @samp{vec_widen_smult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_lo_@var{m}}
5687 @itemx @samp{vec_widen_umult_even_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_odd_@var{m}}
5688 @itemx @samp{vec_widen_smult_even_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_odd_@var{m}}
5689 Signed/Unsigned widening multiplication.  The two inputs (operands 1 and 2)
5690 are vectors with N signed/unsigned elements of size S@.  Multiply the high/low
5691 or even/odd elements of the two vectors, and put the N/2 products of size 2*S
5692 in the output vector (operand 0). A target shouldn't implement even/odd pattern
5693 pair if it is less efficient than lo/hi one.
5695 @cindex @code{vec_widen_ushiftl_hi_@var{m}} instruction pattern
5696 @cindex @code{vec_widen_ushiftl_lo_@var{m}} instruction pattern
5697 @cindex @code{vec_widen_sshiftl_hi_@var{m}} instruction pattern
5698 @cindex @code{vec_widen_sshiftl_lo_@var{m}} instruction pattern
5699 @item @samp{vec_widen_ushiftl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_ushiftl_lo_@var{m}}
5700 @itemx @samp{vec_widen_sshiftl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_sshiftl_lo_@var{m}}
5701 Signed/Unsigned widening shift left.  The first input (operand 1) is a vector
5702 with N signed/unsigned elements of size S@.  Operand 2 is a constant.  Shift
5703 the high/low elements of operand 1, and put the N/2 results of size 2*S in the
5704 output vector (operand 0).
5706 @cindex @code{vec_widen_saddl_hi_@var{m}} instruction pattern
5707 @cindex @code{vec_widen_saddl_lo_@var{m}} instruction pattern
5708 @cindex @code{vec_widen_uaddl_hi_@var{m}} instruction pattern
5709 @cindex @code{vec_widen_uaddl_lo_@var{m}} instruction pattern
5710 @item @samp{vec_widen_uaddl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_uaddl_lo_@var{m}}
5711 @itemx @samp{vec_widen_saddl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_saddl_lo_@var{m}}
5712 Signed/Unsigned widening add long.  Operands 1 and 2 are vectors with N
5713 signed/unsigned elements of size S@.  Add the high/low elements of 1 and 2
5714 together, widen the resulting elements and put the N/2 results of size 2*S in
5715 the output vector (operand 0).
5717 @cindex @code{vec_widen_ssubl_hi_@var{m}} instruction pattern
5718 @cindex @code{vec_widen_ssubl_lo_@var{m}} instruction pattern
5719 @cindex @code{vec_widen_usubl_hi_@var{m}} instruction pattern
5720 @cindex @code{vec_widen_usubl_lo_@var{m}} instruction pattern
5721 @item @samp{vec_widen_usubl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_usubl_lo_@var{m}}
5722 @itemx @samp{vec_widen_ssubl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_ssubl_lo_@var{m}}
5723 Signed/Unsigned widening subtract long.  Operands 1 and 2 are vectors with N
5724 signed/unsigned elements of size S@.  Subtract the high/low elements of 2 from
5725 1 and widen the resulting elements. Put the N/2 results of size 2*S in the
5726 output vector (operand 0).
5728 @cindex @code{vec_addsub@var{m}3} instruction pattern
5729 @item @samp{vec_addsub@var{m}3}
5730 Alternating subtract, add with even lanes doing subtract and odd
5731 lanes doing addition.  Operands 1 and 2 and the outout operand are vectors
5732 with mode @var{m}.
5734 @cindex @code{vec_fmaddsub@var{m}4} instruction pattern
5735 @item @samp{vec_fmaddsub@var{m}4}
5736 Alternating multiply subtract, add with even lanes doing subtract and odd
5737 lanes doing addition of the third operand to the multiplication result
5738 of the first two operands.  Operands 1, 2 and 3 and the outout operand are vectors
5739 with mode @var{m}.
5741 @cindex @code{vec_fmsubadd@var{m}4} instruction pattern
5742 @item @samp{vec_fmsubadd@var{m}4}
5743 Alternating multiply add, subtract with even lanes doing addition and odd
5744 lanes doing subtraction of the third operand to the multiplication result
5745 of the first two operands.  Operands 1, 2 and 3 and the outout operand are vectors
5746 with mode @var{m}.
5748 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
5750 @cindex @code{mulhisi3} instruction pattern
5751 @item @samp{mulhisi3}
5752 Multiply operands 1 and 2, which have mode @code{HImode}, and store
5753 a @code{SImode} product in operand 0.
5755 @cindex @code{mulqihi3} instruction pattern
5756 @cindex @code{mulsidi3} instruction pattern
5757 @item @samp{mulqihi3}, @samp{mulsidi3}
5758 Similar widening-multiplication instructions of other widths.
5760 @cindex @code{umulqihi3} instruction pattern
5761 @cindex @code{umulhisi3} instruction pattern
5762 @cindex @code{umulsidi3} instruction pattern
5763 @item @samp{umulqihi3}, @samp{umulhisi3}, @samp{umulsidi3}
5764 Similar widening-multiplication instructions that do unsigned
5765 multiplication.
5767 @cindex @code{usmulqihi3} instruction pattern
5768 @cindex @code{usmulhisi3} instruction pattern
5769 @cindex @code{usmulsidi3} instruction pattern
5770 @item @samp{usmulqihi3}, @samp{usmulhisi3}, @samp{usmulsidi3}
5771 Similar widening-multiplication instructions that interpret the first
5772 operand as unsigned and the second operand as signed, then do a signed
5773 multiplication.
5775 @cindex @code{smul@var{m}3_highpart} instruction pattern
5776 @item @samp{smul@var{m}3_highpart}
5777 Perform a signed multiplication of operands 1 and 2, which have mode
5778 @var{m}, and store the most significant half of the product in operand 0.
5779 The least significant half of the product is discarded.  This may be
5780 represented in RTL using a @code{smul_highpart} RTX expression.
5782 @cindex @code{umul@var{m}3_highpart} instruction pattern
5783 @item @samp{umul@var{m}3_highpart}
5784 Similar, but the multiplication is unsigned.  This may be represented
5785 in RTL using an @code{umul_highpart} RTX expression.
5787 @cindex @code{madd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5788 @item @samp{madd@var{m}@var{n}4}
5789 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, add
5790 operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
5791 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
5792 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
5793 the size of @var{m}.
5795 In other words, @code{madd@var{m}@var{n}4} is like
5796 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also adds operand 3.
5798 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
5800 @cindex @code{umadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5801 @item @samp{umadd@var{m}@var{n}4}
5802 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
5803 operands instead of sign-extending them.
5805 @cindex @code{ssmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5806 @item @samp{ssmadd@var{m}@var{n}4}
5807 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5808 signed-saturating.
5810 @cindex @code{usmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5811 @item @samp{usmadd@var{m}@var{n}4}
5812 Like @code{umadd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5813 unsigned-saturating.
5815 @cindex @code{msub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5816 @item @samp{msub@var{m}@var{n}4}
5817 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, subtract the
5818 result from operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
5819 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
5820 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
5821 the size of @var{m}.
5823 In other words, @code{msub@var{m}@var{n}4} is like
5824 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also subtracts the result
5825 from operand 3.
5827 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
5829 @cindex @code{umsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5830 @item @samp{umsub@var{m}@var{n}4}
5831 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
5832 operands instead of sign-extending them.
5834 @cindex @code{ssmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5835 @item @samp{ssmsub@var{m}@var{n}4}
5836 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5837 signed-saturating.
5839 @cindex @code{usmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5840 @item @samp{usmsub@var{m}@var{n}4}
5841 Like @code{umsub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5842 unsigned-saturating.
5844 @cindex @code{divmod@var{m}4} instruction pattern
5845 @item @samp{divmod@var{m}4}
5846 Signed division that produces both a quotient and a remainder.
5847 Operand 1 is divided by operand 2 to produce a quotient stored
5848 in operand 0 and a remainder stored in operand 3.
5850 For machines with an instruction that produces both a quotient and a
5851 remainder, provide a pattern for @samp{divmod@var{m}4} but do not
5852 provide patterns for @samp{div@var{m}3} and @samp{mod@var{m}3}.  This
5853 allows optimization in the relatively common case when both the quotient
5854 and remainder are computed.
5856 If an instruction that just produces a quotient or just a remainder
5857 exists and is more efficient than the instruction that produces both,
5858 write the output routine of @samp{divmod@var{m}4} to call
5859 @code{find_reg_note} and look for a @code{REG_UNUSED} note on the
5860 quotient or remainder and generate the appropriate instruction.
5862 @cindex @code{udivmod@var{m}4} instruction pattern
5863 @item @samp{udivmod@var{m}4}
5864 Similar, but does unsigned division.
5866 @anchor{shift patterns}
5867 @cindex @code{ashl@var{m}3} instruction pattern
5868 @cindex @code{ssashl@var{m}3} instruction pattern
5869 @cindex @code{usashl@var{m}3} instruction pattern
5870 @item @samp{ashl@var{m}3}, @samp{ssashl@var{m}3}, @samp{usashl@var{m}3}
5871 Arithmetic-shift operand 1 left by a number of bits specified by operand
5872 2, and store the result in operand 0.  Here @var{m} is the mode of
5873 operand 0 and operand 1; operand 2's mode is specified by the
5874 instruction pattern, and the compiler will convert the operand to that
5875 mode before generating the instruction.  The shift or rotate expander
5876 or instruction pattern should explicitly specify the mode of the operand 2,
5877 it should never be @code{VOIDmode}.  The meaning of out-of-range shift
5878 counts can optionally be specified by @code{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.
5879 @xref{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.  Operand 2 is always a scalar type.
5881 @cindex @code{ashr@var{m}3} instruction pattern
5882 @cindex @code{lshr@var{m}3} instruction pattern
5883 @cindex @code{rotl@var{m}3} instruction pattern
5884 @cindex @code{rotr@var{m}3} instruction pattern
5885 @item @samp{ashr@var{m}3}, @samp{lshr@var{m}3}, @samp{rotl@var{m}3}, @samp{rotr@var{m}3}
5886 Other shift and rotate instructions, analogous to the
5887 @code{ashl@var{m}3} instructions.  Operand 2 is always a scalar type.
5889 @cindex @code{vashl@var{m}3} instruction pattern
5890 @cindex @code{vashr@var{m}3} instruction pattern
5891 @cindex @code{vlshr@var{m}3} instruction pattern
5892 @cindex @code{vrotl@var{m}3} instruction pattern
5893 @cindex @code{vrotr@var{m}3} instruction pattern
5894 @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}
5895 Vector shift and rotate instructions that take vectors as operand 2
5896 instead of a scalar type.
5898 @cindex @code{avg@var{m}3_floor} instruction pattern
5899 @cindex @code{uavg@var{m}3_floor} instruction pattern
5900 @item @samp{avg@var{m}3_floor}
5901 @itemx @samp{uavg@var{m}3_floor}
5902 Signed and unsigned average instructions.  These instructions add
5903 operands 1 and 2 without truncation, divide the result by 2,
5904 round towards -Inf, and store the result in operand 0.  This is
5905 equivalent to the C code:
5906 @smallexample
5907 narrow op0, op1, op2;
5908 @dots{}
5909 op0 = (narrow) (((wide) op1 + (wide) op2) >> 1);
5910 @end smallexample
5911 where the sign of @samp{narrow} determines whether this is a signed
5912 or unsigned operation.
5914 @cindex @code{avg@var{m}3_ceil} instruction pattern
5915 @cindex @code{uavg@var{m}3_ceil} instruction pattern
5916 @item @samp{avg@var{m}3_ceil}
5917 @itemx @samp{uavg@var{m}3_ceil}
5918 Like @samp{avg@var{m}3_floor} and @samp{uavg@var{m}3_floor}, but round
5919 towards +Inf.  This is equivalent to the C code:
5920 @smallexample
5921 narrow op0, op1, op2;
5922 @dots{}
5923 op0 = (narrow) (((wide) op1 + (wide) op2 + 1) >> 1);
5924 @end smallexample
5926 @cindex @code{bswap@var{m}2} instruction pattern
5927 @item @samp{bswap@var{m}2}
5928 Reverse the order of bytes of operand 1 and store the result in operand 0.
5930 @cindex @code{neg@var{m}2} instruction pattern
5931 @cindex @code{ssneg@var{m}2} instruction pattern
5932 @cindex @code{usneg@var{m}2} instruction pattern
5933 @item @samp{neg@var{m}2}, @samp{ssneg@var{m}2}, @samp{usneg@var{m}2}
5934 Negate operand 1 and store the result in operand 0.
5936 @cindex @code{negv@var{m}3} instruction pattern
5937 @item @samp{negv@var{m}3}
5938 Like @code{neg@var{m}2} but takes a @code{code_label} as operand 2 and
5939 emits code to jump to it if signed overflow occurs during the negation.
5941 @cindex @code{abs@var{m}2} instruction pattern
5942 @item @samp{abs@var{m}2}
5943 Store the absolute value of operand 1 into operand 0.
5945 @cindex @code{sqrt@var{m}2} instruction pattern
5946 @item @samp{sqrt@var{m}2}
5947 Store the square root of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5948 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5950 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5952 @cindex @code{rsqrt@var{m}2} instruction pattern
5953 @item @samp{rsqrt@var{m}2}
5954 Store the reciprocal of the square root of operand 1 into operand 0.
5955 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5956 floating-point mode.
5958 On most architectures this pattern is only approximate, so either
5959 its C condition or the @code{TARGET_OPTAB_SUPPORTED_P} hook should
5960 check for the appropriate math flags.  (Using the C condition is
5961 more direct, but using @code{TARGET_OPTAB_SUPPORTED_P} can be useful
5962 if a target-specific built-in also uses the @samp{rsqrt@var{m}2}
5963 pattern.)
5965 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5967 @cindex @code{fmod@var{m}3} instruction pattern
5968 @item @samp{fmod@var{m}3}
5969 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
5970 operand 0, rounded towards zero to an integer.  All operands have
5971 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5973 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5975 @cindex @code{remainder@var{m}3} instruction pattern
5976 @item @samp{remainder@var{m}3}
5977 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
5978 operand 0, rounded to the nearest integer.  All operands have
5979 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5981 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5983 @cindex @code{scalb@var{m}3} instruction pattern
5984 @item @samp{scalb@var{m}3}
5985 Raise @code{FLT_RADIX} to the power of operand 2, multiply it by
5986 operand 1, and store the result in operand 0.  All operands have
5987 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5989 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5991 @cindex @code{ldexp@var{m}3} instruction pattern
5992 @item @samp{ldexp@var{m}3}
5993 Raise 2 to the power of operand 2, multiply it by operand 1, and store
5994 the result in operand 0.  Operands 0 and 1 have mode @var{m}, which is
5995 a scalar or vector floating-point mode.  Operand 2's mode has
5996 the same number of elements as @var{m} and each element is wide
5997 enough to store an @code{int}.  The integers are signed.
5999 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6001 @cindex @code{cos@var{m}2} instruction pattern
6002 @item @samp{cos@var{m}2}
6003 Store the cosine of operand 1 into operand 0.  Both operands have
6004 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
6006 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6008 @cindex @code{sin@var{m}2} instruction pattern
6009 @item @samp{sin@var{m}2}
6010 Store the sine of operand 1 into operand 0.  Both operands have
6011 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
6013 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6015 @cindex @code{sincos@var{m}3} instruction pattern
6016 @item @samp{sincos@var{m}3}
6017 Store the cosine of operand 2 into operand 0 and the sine of
6018 operand 2 into operand 1.  All operands have mode @var{m},
6019 which is a scalar or vector floating-point mode.
6021 Targets that can calculate the sine and cosine simultaneously can
6022 implement this pattern as opposed to implementing individual
6023 @code{sin@var{m}2} and @code{cos@var{m}2} patterns.  The @code{sin}
6024 and @code{cos} built-in functions will then be expanded to the
6025 @code{sincos@var{m}3} pattern, with one of the output values
6026 left unused.
6028 @cindex @code{tan@var{m}2} instruction pattern
6029 @item @samp{tan@var{m}2}
6030 Store the tangent of operand 1 into operand 0.  Both operands have
6031 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
6033 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6035 @cindex @code{asin@var{m}2} instruction pattern
6036 @item @samp{asin@var{m}2}
6037 Store the arc sine of operand 1 into operand 0.  Both operands have
6038 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
6040 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6042 @cindex @code{acos@var{m}2} instruction pattern
6043 @item @samp{acos@var{m}2}
6044 Store the arc cosine of operand 1 into operand 0.  Both operands have
6045 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
6047 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6049 @cindex @code{atan@var{m}2} instruction pattern
6050 @item @samp{atan@var{m}2}
6051 Store the arc tangent of operand 1 into operand 0.  Both operands have
6052 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
6054 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6056 @cindex @code{exp@var{m}2} instruction pattern
6057 @item @samp{exp@var{m}2}
6058 Raise e (the base of natural logarithms) to the power of operand 1
6059 and store the result in operand 0.  Both operands have mode @var{m},
6060 which is a scalar or vector floating-point mode.
6062 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6064 @cindex @code{expm1@var{m}2} instruction pattern
6065 @item @samp{expm1@var{m}2}
6066 Raise e (the base of natural logarithms) to the power of operand 1,
6067 subtract 1, and store the result in operand 0.  Both operands have
6068 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
6070 For inputs close to zero, the pattern is expected to be more
6071 accurate than a separate @code{exp@var{m}2} and @code{sub@var{m}3}
6072 would be.
6074 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6076 @cindex @code{exp10@var{m}2} instruction pattern
6077 @item @samp{exp10@var{m}2}
6078 Raise 10 to the power of operand 1 and store the result in operand 0.
6079 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
6080 floating-point mode.
6082 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6084 @cindex @code{exp2@var{m}2} instruction pattern
6085 @item @samp{exp2@var{m}2}
6086 Raise 2 to the power of operand 1 and store the result in operand 0.
6087 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
6088 floating-point mode.
6090 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6092 @cindex @code{log@var{m}2} instruction pattern
6093 @item @samp{log@var{m}2}
6094 Store the natural logarithm of operand 1 into operand 0.  Both operands
6095 have mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
6097 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6099 @cindex @code{log1p@var{m}2} instruction pattern
6100 @item @samp{log1p@var{m}2}
6101 Add 1 to operand 1, compute the natural logarithm, and store
6102 the result in operand 0.  Both operands have mode @var{m}, which is
6103 a scalar or vector floating-point mode.
6105 For inputs close to zero, the pattern is expected to be more
6106 accurate than a separate @code{add@var{m}3} and @code{log@var{m}2}
6107 would be.
6109 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6111 @cindex @code{log10@var{m}2} instruction pattern
6112 @item @samp{log10@var{m}2}
6113 Store the base-10 logarithm of operand 1 into operand 0.  Both operands
6114 have mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
6116 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6118 @cindex @code{log2@var{m}2} instruction pattern
6119 @item @samp{log2@var{m}2}
6120 Store the base-2 logarithm of operand 1 into operand 0.  Both operands
6121 have mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
6123 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6125 @cindex @code{logb@var{m}2} instruction pattern
6126 @item @samp{logb@var{m}2}
6127 Store the base-@code{FLT_RADIX} logarithm of operand 1 into operand 0.
6128 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
6129 floating-point mode.
6131 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6133 @cindex @code{significand@var{m}2} instruction pattern
6134 @item @samp{significand@var{m}2}
6135 Store the significand of floating-point operand 1 in operand 0.
6136 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
6137 floating-point mode.
6139 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6141 @cindex @code{pow@var{m}3} instruction pattern
6142 @item @samp{pow@var{m}3}
6143 Store the value of operand 1 raised to the exponent operand 2
6144 into operand 0.  All operands have mode @var{m}, which is a scalar
6145 or vector floating-point mode.
6147 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6149 @cindex @code{atan2@var{m}3} instruction pattern
6150 @item @samp{atan2@var{m}3}
6151 Store the arc tangent (inverse tangent) of operand 1 divided by
6152 operand 2 into operand 0, using the signs of both arguments to
6153 determine the quadrant of the result.  All operands have mode
6154 @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
6156 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6158 @cindex @code{floor@var{m}2} instruction pattern
6159 @item @samp{floor@var{m}2}
6160 Store the largest integral value not greater than operand 1 in operand 0.
6161 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
6162 floating-point mode.  If @option{-ffp-int-builtin-inexact} is in
6163 effect, the ``inexact'' exception may be raised for noninteger
6164 operands; otherwise, it may not.
6166 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6168 @cindex @code{btrunc@var{m}2} instruction pattern
6169 @item @samp{btrunc@var{m}2}
6170 Round operand 1 to an integer, towards zero, and store the result in
6171 operand 0.  Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or
6172 vector floating-point mode.  If @option{-ffp-int-builtin-inexact} is
6173 in effect, the ``inexact'' exception may be raised for noninteger
6174 operands; otherwise, it may not.
6176 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6178 @cindex @code{round@var{m}2} instruction pattern
6179 @item @samp{round@var{m}2}
6180 Round operand 1 to the nearest integer, rounding away from zero in the
6181 event of a tie, and store the result in operand 0.  Both operands have
6182 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.  If
6183 @option{-ffp-int-builtin-inexact} is in effect, the ``inexact''
6184 exception may be raised for noninteger operands; otherwise, it may
6185 not.
6187 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6189 @cindex @code{ceil@var{m}2} instruction pattern
6190 @item @samp{ceil@var{m}2}
6191 Store the smallest integral value not less than operand 1 in operand 0.
6192 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
6193 floating-point mode.  If @option{-ffp-int-builtin-inexact} is in
6194 effect, the ``inexact'' exception may be raised for noninteger
6195 operands; otherwise, it may not.
6197 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6199 @cindex @code{nearbyint@var{m}2} instruction pattern
6200 @item @samp{nearbyint@var{m}2}
6201 Round operand 1 to an integer, using the current rounding mode, and
6202 store the result in operand 0.  Do not raise an inexact condition when
6203 the result is different from the argument.  Both operands have mode
6204 @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
6206 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6208 @cindex @code{rint@var{m}2} instruction pattern
6209 @item @samp{rint@var{m}2}
6210 Round operand 1 to an integer, using the current rounding mode, and
6211 store the result in operand 0.  Raise an inexact condition when
6212 the result is different from the argument.  Both operands have mode
6213 @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
6215 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6217 @cindex @code{lrint@var{m}@var{n}2}
6218 @item @samp{lrint@var{m}@var{n}2}
6219 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
6220 point mode @var{n} as a signed number according to the current
6221 rounding mode and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
6223 @cindex @code{lround@var{m}@var{n}2}
6224 @item @samp{lround@var{m}@var{n}2}
6225 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
6226 point mode @var{n} as a signed number rounding to nearest and away
6227 from zero and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
6229 @cindex @code{lfloor@var{m}@var{n}2}
6230 @item @samp{lfloor@var{m}@var{n}2}
6231 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
6232 point mode @var{n} as a signed number rounding down and store in
6233 operand 0 (which has mode @var{n}).
6235 @cindex @code{lceil@var{m}@var{n}2}
6236 @item @samp{lceil@var{m}@var{n}2}
6237 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
6238 point mode @var{n} as a signed number rounding up and store in
6239 operand 0 (which has mode @var{n}).
6241 @cindex @code{copysign@var{m}3} instruction pattern
6242 @item @samp{copysign@var{m}3}
6243 Store a value with the magnitude of operand 1 and the sign of operand
6244 2 into operand 0.  All operands have mode @var{m}, which is a scalar or
6245 vector floating-point mode.
6247 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6249 @cindex @code{xorsign@var{m}3} instruction pattern
6250 @item @samp{xorsign@var{m}3}
6251 Equivalent to @samp{op0 = op1 * copysign (1.0, op2)}: store a value with
6252 the magnitude of operand 1 and the sign of operand 2 into operand 0.
6253 All operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
6254 floating-point mode.
6256 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6258 @cindex @code{cadd90@var{m}3} instruction pattern
6259 @item @samp{cadd90@var{m}3}
6260 Perform vector add and subtract on even/odd number pairs.  The operation being
6261 matched is semantically described as
6263 @smallexample
6264   for (int i = 0; i < N; i += 2)
6265     @{
6266       c[i] = a[i] - b[i+1];
6267       c[i+1] = a[i+1] + b[i];
6268     @}
6269 @end smallexample
6271 This operation is semantically equivalent to performing a vector addition of
6272 complex numbers in operand 1 with operand 2 rotated by 90 degrees around
6273 the argand plane and storing the result in operand 0.
6275 In GCC lane ordering the real part of the number must be in the even lanes with
6276 the imaginary part in the odd lanes.
6278 The operation is only supported for vector modes @var{m}.
6280 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6282 @cindex @code{cadd270@var{m}3} instruction pattern
6283 @item @samp{cadd270@var{m}3}
6284 Perform vector add and subtract on even/odd number pairs.  The operation being
6285 matched is semantically described as
6287 @smallexample
6288   for (int i = 0; i < N; i += 2)
6289     @{
6290       c[i] = a[i] + b[i+1];
6291       c[i+1] = a[i+1] - b[i];
6292     @}
6293 @end smallexample
6295 This operation is semantically equivalent to performing a vector addition of
6296 complex numbers in operand 1 with operand 2 rotated by 270 degrees around
6297 the argand plane and storing the result in operand 0.
6299 In GCC lane ordering the real part of the number must be in the even lanes with
6300 the imaginary part in the odd lanes.
6302 The operation is only supported for vector modes @var{m}.
6304 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6306 @cindex @code{cmla@var{m}4} instruction pattern
6307 @item @samp{cmla@var{m}4}
6308 Perform a vector multiply and accumulate that is semantically the same as
6309 a multiply and accumulate of complex numbers.
6311 @smallexample
6312   complex TYPE c[N];
6313   complex TYPE a[N];
6314   complex TYPE b[N];
6315   for (int i = 0; i < N; i += 1)
6316     @{
6317       c[i] += a[i] * b[i];
6318     @}
6319 @end smallexample
6321 In GCC lane ordering the real part of the number must be in the even lanes with
6322 the imaginary part in the odd lanes.
6324 The operation is only supported for vector modes @var{m}.
6326 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6328 @cindex @code{cmla_conj@var{m}4} instruction pattern
6329 @item @samp{cmla_conj@var{m}4}
6330 Perform a vector multiply by conjugate and accumulate that is semantically
6331 the same as a multiply and accumulate of complex numbers where the second
6332 multiply arguments is conjugated.
6334 @smallexample
6335   complex TYPE c[N];
6336   complex TYPE a[N];
6337   complex TYPE b[N];
6338   for (int i = 0; i < N; i += 1)
6339     @{
6340       c[i] += a[i] * conj (b[i]);
6341     @}
6342 @end smallexample
6344 In GCC lane ordering the real part of the number must be in the even lanes with
6345 the imaginary part in the odd lanes.
6347 The operation is only supported for vector modes @var{m}.
6349 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6351 @cindex @code{cmls@var{m}4} instruction pattern
6352 @item @samp{cmls@var{m}4}
6353 Perform a vector multiply and subtract that is semantically the same as
6354 a multiply and subtract of complex numbers.
6356 @smallexample
6357   complex TYPE c[N];
6358   complex TYPE a[N];
6359   complex TYPE b[N];
6360   for (int i = 0; i < N; i += 1)
6361     @{
6362       c[i] -= a[i] * b[i];
6363     @}
6364 @end smallexample
6366 In GCC lane ordering the real part of the number must be in the even lanes with
6367 the imaginary part in the odd lanes.
6369 The operation is only supported for vector modes @var{m}.
6371 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6373 @cindex @code{cmls_conj@var{m}4} instruction pattern
6374 @item @samp{cmls_conj@var{m}4}
6375 Perform a vector multiply by conjugate and subtract that is semantically
6376 the same as a multiply and subtract of complex numbers where the second
6377 multiply arguments is conjugated.
6379 @smallexample
6380   complex TYPE c[N];
6381   complex TYPE a[N];
6382   complex TYPE b[N];
6383   for (int i = 0; i < N; i += 1)
6384     @{
6385       c[i] -= a[i] * conj (b[i]);
6386     @}
6387 @end smallexample
6389 In GCC lane ordering the real part of the number must be in the even lanes with
6390 the imaginary part in the odd lanes.
6392 The operation is only supported for vector modes @var{m}.
6394 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6396 @cindex @code{cmul@var{m}4} instruction pattern
6397 @item @samp{cmul@var{m}4}
6398 Perform a vector multiply that is semantically the same as multiply of
6399 complex numbers.
6401 @smallexample
6402   complex TYPE c[N];
6403   complex TYPE a[N];
6404   complex TYPE b[N];
6405   for (int i = 0; i < N; i += 1)
6406     @{
6407       c[i] = a[i] * b[i];
6408     @}
6409 @end smallexample
6411 In GCC lane ordering the real part of the number must be in the even lanes with
6412 the imaginary part in the odd lanes.
6414 The operation is only supported for vector modes @var{m}.
6416 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6418 @cindex @code{cmul_conj@var{m}4} instruction pattern
6419 @item @samp{cmul_conj@var{m}4}
6420 Perform a vector multiply by conjugate that is semantically the same as a
6421 multiply of complex numbers where the second multiply arguments is conjugated.
6423 @smallexample
6424   complex TYPE c[N];
6425   complex TYPE a[N];
6426   complex TYPE b[N];
6427   for (int i = 0; i < N; i += 1)
6428     @{
6429       c[i] = a[i] * conj (b[i]);
6430     @}
6431 @end smallexample
6433 In GCC lane ordering the real part of the number must be in the even lanes with
6434 the imaginary part in the odd lanes.
6436 The operation is only supported for vector modes @var{m}.
6438 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6440 @cindex @code{ffs@var{m}2} instruction pattern
6441 @item @samp{ffs@var{m}2}
6442 Store into operand 0 one plus the index of the least significant 1-bit
6443 of operand 1.  If operand 1 is zero, store zero.
6445 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
6446 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
6447 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
6448 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
6449 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
6450 operands must have mode @var{m}.
6452 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6454 @cindex @code{clrsb@var{m}2} instruction pattern
6455 @item @samp{clrsb@var{m}2}
6456 Count leading redundant sign bits.
6457 Store into operand 0 the number of redundant sign bits in operand 1, starting
6458 at the most significant bit position.
6459 A redundant sign bit is defined as any sign bit after the first. As such,
6460 this count will be one less than the count of leading sign bits.
6462 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
6463 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
6464 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
6465 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
6466 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
6467 operands must have mode @var{m}.
6469 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6471 @cindex @code{clz@var{m}2} instruction pattern
6472 @item @samp{clz@var{m}2}
6473 Store into operand 0 the number of leading 0-bits in operand 1, starting
6474 at the most significant bit position.  If operand 1 is 0, the
6475 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
6476 the result is undefined or has a useful value.
6478 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
6479 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
6480 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
6481 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
6482 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
6483 operands must have mode @var{m}.
6485 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6487 @cindex @code{ctz@var{m}2} instruction pattern
6488 @item @samp{ctz@var{m}2}
6489 Store into operand 0 the number of trailing 0-bits in operand 1, starting
6490 at the least significant bit position.  If operand 1 is 0, the
6491 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
6492 the result is undefined or has a useful value.
6494 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
6495 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
6496 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
6497 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
6498 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
6499 operands must have mode @var{m}.
6501 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6503 @cindex @code{popcount@var{m}2} instruction pattern
6504 @item @samp{popcount@var{m}2}
6505 Store into operand 0 the number of 1-bits in operand 1.
6507 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
6508 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
6509 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
6510 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
6511 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
6512 operands must have mode @var{m}.
6514 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6516 @cindex @code{parity@var{m}2} instruction pattern
6517 @item @samp{parity@var{m}2}
6518 Store into operand 0 the parity of operand 1, i.e.@: the number of 1-bits
6519 in operand 1 modulo 2.
6521 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
6522 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
6523 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
6524 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
6525 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
6526 operands must have mode @var{m}.
6528 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6530 @cindex @code{one_cmpl@var{m}2} instruction pattern
6531 @item @samp{one_cmpl@var{m}2}
6532 Store the bitwise-complement of operand 1 into operand 0.
6534 @cindex @code{cpymem@var{m}} instruction pattern
6535 @item @samp{cpymem@var{m}}
6536 Block copy instruction.  The destination and source blocks of memory
6537 are the first two operands, and both are @code{mem:BLK}s with an
6538 address in mode @code{Pmode}.
6540 The number of bytes to copy is the third operand, in mode @var{m}.
6541 Usually, you specify @code{Pmode} for @var{m}.  However, if you can
6542 generate better code knowing the range of valid lengths is smaller than
6543 those representable in a full Pmode pointer, you should provide
6544 a pattern with a
6545 mode corresponding to the range of values you can handle efficiently
6546 (e.g., @code{QImode} for values in the range 0--127; note we avoid numbers
6547 that appear negative) and also a pattern with @code{Pmode}.
6549 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
6550 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
6551 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
6552 it may provide the value 4 for this operand.
6554 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
6555 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
6556 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
6557 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
6558 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
6560 Descriptions of multiple @code{cpymem@var{m}} patterns can only be
6561 beneficial if the patterns for smaller modes have fewer restrictions
6562 on their first, second and fourth operands.  Note that the mode @var{m}
6563 in @code{cpymem@var{m}} does not impose any restriction on the mode of
6564 individually copied data units in the block.
6566 The @code{cpymem@var{m}} patterns need not give special consideration
6567 to the possibility that the source and destination strings might
6568 overlap. These patterns are used to do inline expansion of
6569 @code{__builtin_memcpy}.
6571 @cindex @code{movmem@var{m}} instruction pattern
6572 @item @samp{movmem@var{m}}
6573 Block move instruction.  The destination and source blocks of memory
6574 are the first two operands, and both are @code{mem:BLK}s with an
6575 address in mode @code{Pmode}.
6577 The number of bytes to copy is the third operand, in mode @var{m}.
6578 Usually, you specify @code{Pmode} for @var{m}.  However, if you can
6579 generate better code knowing the range of valid lengths is smaller than
6580 those representable in a full Pmode pointer, you should provide
6581 a pattern with a
6582 mode corresponding to the range of values you can handle efficiently
6583 (e.g., @code{QImode} for values in the range 0--127; note we avoid numbers
6584 that appear negative) and also a pattern with @code{Pmode}.
6586 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
6587 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
6588 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
6589 it may provide the value 4 for this operand.
6591 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
6592 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
6593 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
6594 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
6595 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
6597 Descriptions of multiple @code{movmem@var{m}} patterns can only be
6598 beneficial if the patterns for smaller modes have fewer restrictions
6599 on their first, second and fourth operands.  Note that the mode @var{m}
6600 in @code{movmem@var{m}} does not impose any restriction on the mode of
6601 individually copied data units in the block.
6603 The @code{movmem@var{m}} patterns must correctly handle the case where
6604 the source and destination strings overlap. These patterns are used to
6605 do inline expansion of @code{__builtin_memmove}.
6607 @cindex @code{movstr} instruction pattern
6608 @item @samp{movstr}
6609 String copy instruction, with @code{stpcpy} semantics.  Operand 0 is
6610 an output operand in mode @code{Pmode}.  The addresses of the
6611 destination and source strings are operands 1 and 2, and both are
6612 @code{mem:BLK}s with addresses in mode @code{Pmode}.  The execution of
6613 the expansion of this pattern should store in operand 0 the address in
6614 which the @code{NUL} terminator was stored in the destination string.
6616 This pattern has also several optional operands that are same as in
6617 @code{setmem}.
6619 @cindex @code{setmem@var{m}} instruction pattern
6620 @item @samp{setmem@var{m}}
6621 Block set instruction.  The destination string is the first operand,
6622 given as a @code{mem:BLK} whose address is in mode @code{Pmode}.  The
6623 number of bytes to set is the second operand, in mode @var{m}.  The value to
6624 initialize the memory with is the third operand. Targets that only support the
6625 clearing of memory should reject any value that is not the constant 0.  See
6626 @samp{cpymem@var{m}} for a discussion of the choice of mode.
6628 The fourth operand is the known alignment of the destination, in the form
6629 of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the compiler knows that the
6630 destination is word-aligned, it may provide the value 4 for this
6631 operand.
6633 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
6634 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
6635 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
6636 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
6637 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
6638 Operand 7 is the minimal size of the block and operand 8 is the
6639 maximal size of the block (NULL if it cannot be represented as CONST_INT).
6640 Operand 9 is the probable maximal size (i.e.@: we cannot rely on it for
6641 correctness, but it can be used for choosing proper code sequence for a
6642 given size).
6644 The use for multiple @code{setmem@var{m}} is as for @code{cpymem@var{m}}.
6646 @cindex @code{cmpstrn@var{m}} instruction pattern
6647 @item @samp{cmpstrn@var{m}}
6648 String compare instruction, with five operands.  Operand 0 is the output;
6649 it has mode @var{m}.  The remaining four operands are like the operands
6650 of @samp{cpymem@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
6651 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
6652 string.  The instruction is not allowed to prefetch more than one byte
6653 at a time since either string may end in the first byte and reading past
6654 that may access an invalid page or segment and cause a fault.  The
6655 comparison terminates early if the fetched bytes are different or if
6656 they are equal to zero.  The effect of the instruction is to store a
6657 value in operand 0 whose sign indicates the result of the comparison.
6659 @cindex @code{cmpstr@var{m}} instruction pattern
6660 @item @samp{cmpstr@var{m}}
6661 String compare instruction, without known maximum length.  Operand 0 is the
6662 output; it has mode @var{m}.  The second and third operand are the blocks of
6663 memory to be compared; both are @code{mem:BLK} with an address in mode
6664 @code{Pmode}.
6666 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
6667 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
6668 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
6669 it may provide the value 4 for this operand.
6671 The two memory blocks specified are compared byte by byte in lexicographic
6672 order starting at the beginning of each string.  The instruction is not allowed
6673 to prefetch more than one byte at a time since either string may end in the
6674 first byte and reading past that may access an invalid page or segment and
6675 cause a fault.  The comparison will terminate when the fetched bytes
6676 are different or if they are equal to zero.  The effect of the
6677 instruction is to store a value in operand 0 whose sign indicates the
6678 result of the comparison.
6680 @cindex @code{cmpmem@var{m}} instruction pattern
6681 @item @samp{cmpmem@var{m}}
6682 Block compare instruction, with five operands like the operands
6683 of @samp{cmpstr@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
6684 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
6685 block.  Unlike @samp{cmpstr@var{m}} the instruction can prefetch
6686 any bytes in the two memory blocks.  Also unlike @samp{cmpstr@var{m}}
6687 the comparison will not stop if both bytes are zero.  The effect of
6688 the instruction is to store a value in operand 0 whose sign indicates
6689 the result of the comparison.
6691 @cindex @code{strlen@var{m}} instruction pattern
6692 @item @samp{strlen@var{m}}
6693 Compute the length of a string, with three operands.
6694 Operand 0 is the result (of mode @var{m}), operand 1 is
6695 a @code{mem} referring to the first character of the string,
6696 operand 2 is the character to search for (normally zero),
6697 and operand 3 is a constant describing the known alignment
6698 of the beginning of the string.
6700 @cindex @code{rawmemchr@var{m}} instruction pattern
6701 @item @samp{rawmemchr@var{m}}
6702 Scan memory referred to by operand 1 for the first occurrence of operand 2.
6703 Operand 1 is a @code{mem} and operand 2 a @code{const_int} of mode @var{m}.
6704 Operand 0 is the result, i.e., a pointer to the first occurrence of operand 2
6705 in the memory block given by operand 1.
6707 @cindex @code{float@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6708 @item @samp{float@var{m}@var{n}2}
6709 Convert signed integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m}) to
6710 floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
6711 @var{n}).
6713 @cindex @code{floatuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6714 @item @samp{floatuns@var{m}@var{n}2}
6715 Convert unsigned integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m})
6716 to floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
6717 @var{n}).
6719 @cindex @code{fix@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6720 @item @samp{fix@var{m}@var{n}2}
6721 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
6722 point mode @var{n} as a signed number and store in operand 0 (which
6723 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when
6724 the value of operand 1 is an integer.
6726 If the machine description defines this pattern, it also needs to
6727 define the @code{ftrunc} pattern.
6729 @cindex @code{fixuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6730 @item @samp{fixuns@var{m}@var{n}2}
6731 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
6732 point mode @var{n} as an unsigned number and store in operand 0 (which
6733 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when the
6734 value of operand 1 is an integer.
6736 @cindex @code{ftrunc@var{m}2} instruction pattern
6737 @item @samp{ftrunc@var{m}2}
6738 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to an
6739 integer value, still represented in floating point mode @var{m}, and
6740 store it in operand 0 (valid for floating point mode @var{m}).
6742 @cindex @code{fix_trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6743 @item @samp{fix_trunc@var{m}@var{n}2}
6744 Like @samp{fix@var{m}@var{n}2} but works for any floating point value
6745 of mode @var{m} by converting the value to an integer.
6747 @cindex @code{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6748 @item @samp{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2}
6749 Like @samp{fixuns@var{m}@var{n}2} but works for any floating point
6750 value of mode @var{m} by converting the value to an integer.
6752 @cindex @code{trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6753 @item @samp{trunc@var{m}@var{n}2}
6754 Truncate operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
6755 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
6756 point or both floating point.
6758 @cindex @code{extend@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6759 @item @samp{extend@var{m}@var{n}2}
6760 Sign-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
6761 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
6762 point or both floating point.
6764 @cindex @code{zero_extend@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6765 @item @samp{zero_extend@var{m}@var{n}2}
6766 Zero-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
6767 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
6768 point.
6770 @cindex @code{fract@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6771 @item @samp{fract@var{m}@var{n}2}
6772 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
6773 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
6774 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
6775 fixed-point to signed integer, floating-point to fixed-point,
6776 or fixed-point to floating-point.
6777 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
6779 @cindex @code{satfract@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6780 @item @samp{satfract@var{m}@var{n}2}
6781 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
6782 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
6783 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
6784 or floating-point to fixed-point.
6785 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
6786 results to the maximum or the minimum.
6788 @cindex @code{fractuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6789 @item @samp{fractuns@var{m}@var{n}2}
6790 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
6791 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
6792 could be unsigned integer to fixed-point, or
6793 fixed-point to unsigned integer.
6794 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
6796 @cindex @code{satfractuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6797 @item @samp{satfractuns@var{m}@var{n}2}
6798 Convert unsigned integer operand 1 of mode @var{m} to fixed-point mode
6799 @var{n} and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
6800 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
6801 results to the maximum or the minimum.
6803 @cindex @code{extv@var{m}} instruction pattern
6804 @item @samp{extv@var{m}}
6805 Extract a bit-field from register operand 1, sign-extend it, and store
6806 it in operand 0.  Operand 2 specifies the width of the field in bits
6807 and operand 3 the starting bit, which counts from the most significant
6808 bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN} is true and from the least significant bit
6809 otherwise.
6811 Operands 0 and 1 both have mode @var{m}.  Operands 2 and 3 have a
6812 target-specific mode.
6814 @cindex @code{extvmisalign@var{m}} instruction pattern
6815 @item @samp{extvmisalign@var{m}}
6816 Extract a bit-field from memory operand 1, sign extend it, and store
6817 it in operand 0.  Operand 2 specifies the width in bits and operand 3
6818 the starting bit.  The starting bit is always somewhere in the first byte of
6819 operand 1; it counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
6820 is true and from the least significant bit otherwise.
6822 Operand 0 has mode @var{m} while operand 1 has @code{BLK} mode.
6823 Operands 2 and 3 have a target-specific mode.
6825 The instruction must not read beyond the last byte of the bit-field.
6827 @cindex @code{extzv@var{m}} instruction pattern
6828 @item @samp{extzv@var{m}}
6829 Like @samp{extv@var{m}} except that the bit-field value is zero-extended.
6831 @cindex @code{extzvmisalign@var{m}} instruction pattern
6832 @item @samp{extzvmisalign@var{m}}
6833 Like @samp{extvmisalign@var{m}} except that the bit-field value is
6834 zero-extended.
6836 @cindex @code{insv@var{m}} instruction pattern
6837 @item @samp{insv@var{m}}
6838 Insert operand 3 into a bit-field of register operand 0.  Operand 1
6839 specifies the width of the field in bits and operand 2 the starting bit,
6840 which counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
6841 is true and from the least significant bit otherwise.
6843 Operands 0 and 3 both have mode @var{m}.  Operands 1 and 2 have a
6844 target-specific mode.
6846 @cindex @code{insvmisalign@var{m}} instruction pattern
6847 @item @samp{insvmisalign@var{m}}
6848 Insert operand 3 into a bit-field of memory operand 0.  Operand 1
6849 specifies the width of the field in bits and operand 2 the starting bit.
6850 The starting bit is always somewhere in the first byte of operand 0;
6851 it counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
6852 is true and from the least significant bit otherwise.
6854 Operand 3 has mode @var{m} while operand 0 has @code{BLK} mode.
6855 Operands 1 and 2 have a target-specific mode.
6857 The instruction must not read or write beyond the last byte of the bit-field.
6859 @cindex @code{extv} instruction pattern
6860 @item @samp{extv}
6861 Extract a bit-field from operand 1 (a register or memory operand), where
6862 operand 2 specifies the width in bits and operand 3 the starting bit,
6863 and store it in operand 0.  Operand 0 must have mode @code{word_mode}.
6864 Operand 1 may have mode @code{byte_mode} or @code{word_mode}; often
6865 @code{word_mode} is allowed only for registers.  Operands 2 and 3 must
6866 be valid for @code{word_mode}.
6868 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
6869 for operands 2 and 3 and the constant is never zero for operand 2.
6871 The bit-field value is sign-extended to a full word integer
6872 before it is stored in operand 0.
6874 This pattern is deprecated; please use @samp{extv@var{m}} and
6875 @code{extvmisalign@var{m}} instead.
6877 @cindex @code{extzv} instruction pattern
6878 @item @samp{extzv}
6879 Like @samp{extv} except that the bit-field value is zero-extended.
6881 This pattern is deprecated; please use @samp{extzv@var{m}} and
6882 @code{extzvmisalign@var{m}} instead.
6884 @cindex @code{insv} instruction pattern
6885 @item @samp{insv}
6886 Store operand 3 (which must be valid for @code{word_mode}) into a
6887 bit-field in operand 0, where operand 1 specifies the width in bits and
6888 operand 2 the starting bit.  Operand 0 may have mode @code{byte_mode} or
6889 @code{word_mode}; often @code{word_mode} is allowed only for registers.
6890 Operands 1 and 2 must be valid for @code{word_mode}.
6892 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
6893 for operands 1 and 2 and the constant is never zero for operand 1.
6895 This pattern is deprecated; please use @samp{insv@var{m}} and
6896 @code{insvmisalign@var{m}} instead.
6898 @cindex @code{mov@var{mode}cc} instruction pattern
6899 @item @samp{mov@var{mode}cc}
6900 Conditionally move operand 2 or operand 3 into operand 0 according to the
6901 comparison in operand 1.  If the comparison is true, operand 2 is moved
6902 into operand 0, otherwise operand 3 is moved.
6904 The mode of the operands being compared need not be the same as the operands
6905 being moved.  Some machines, sparc64 for example, have instructions that
6906 conditionally move an integer value based on the floating point condition
6907 codes and vice versa.
6909 If the machine does not have conditional move instructions, do not
6910 define these patterns.
6912 @cindex @code{add@var{mode}cc} instruction pattern
6913 @item @samp{add@var{mode}cc}
6914 Similar to @samp{mov@var{mode}cc} but for conditional addition.  Conditionally
6915 move operand 2 or (operands 2 + operand 3) into operand 0 according to the
6916 comparison in operand 1.  If the comparison is false, operand 2 is moved into
6917 operand 0, otherwise (operand 2 + operand 3) is moved.
6919 @cindex @code{cond_add@var{mode}} instruction pattern
6920 @cindex @code{cond_sub@var{mode}} instruction pattern
6921 @cindex @code{cond_mul@var{mode}} instruction pattern
6922 @cindex @code{cond_div@var{mode}} instruction pattern
6923 @cindex @code{cond_udiv@var{mode}} instruction pattern
6924 @cindex @code{cond_mod@var{mode}} instruction pattern
6925 @cindex @code{cond_umod@var{mode}} instruction pattern
6926 @cindex @code{cond_and@var{mode}} instruction pattern
6927 @cindex @code{cond_ior@var{mode}} instruction pattern
6928 @cindex @code{cond_xor@var{mode}} instruction pattern
6929 @cindex @code{cond_smin@var{mode}} instruction pattern
6930 @cindex @code{cond_smax@var{mode}} instruction pattern
6931 @cindex @code{cond_umin@var{mode}} instruction pattern
6932 @cindex @code{cond_umax@var{mode}} instruction pattern
6933 @cindex @code{cond_ashl@var{mode}} instruction pattern
6934 @cindex @code{cond_ashr@var{mode}} instruction pattern
6935 @cindex @code{cond_lshr@var{mode}} instruction pattern
6936 @item @samp{cond_add@var{mode}}
6937 @itemx @samp{cond_sub@var{mode}}
6938 @itemx @samp{cond_mul@var{mode}}
6939 @itemx @samp{cond_div@var{mode}}
6940 @itemx @samp{cond_udiv@var{mode}}
6941 @itemx @samp{cond_mod@var{mode}}
6942 @itemx @samp{cond_umod@var{mode}}
6943 @itemx @samp{cond_and@var{mode}}
6944 @itemx @samp{cond_ior@var{mode}}
6945 @itemx @samp{cond_xor@var{mode}}
6946 @itemx @samp{cond_smin@var{mode}}
6947 @itemx @samp{cond_smax@var{mode}}
6948 @itemx @samp{cond_umin@var{mode}}
6949 @itemx @samp{cond_umax@var{mode}}
6950 @itemx @samp{cond_ashl@var{mode}}
6951 @itemx @samp{cond_ashr@var{mode}}
6952 @itemx @samp{cond_lshr@var{mode}}
6953 When operand 1 is true, perform an operation on operands 2 and 3 and
6954 store the result in operand 0, otherwise store operand 4 in operand 0.
6955 The operation works elementwise if the operands are vectors.
6957 The scalar case is equivalent to:
6959 @smallexample
6960 op0 = op1 ? op2 @var{op} op3 : op4;
6961 @end smallexample
6963 while the vector case is equivalent to:
6965 @smallexample
6966 for (i = 0; i < GET_MODE_NUNITS (@var{m}); i++)
6967   op0[i] = op1[i] ? op2[i] @var{op} op3[i] : op4[i];
6968 @end smallexample
6970 where, for example, @var{op} is @code{+} for @samp{cond_add@var{mode}}.
6972 When defined for floating-point modes, the contents of @samp{op3[i]}
6973 are not interpreted if @samp{op1[i]} is false, just like they would not
6974 be in a normal C @samp{?:} condition.
6976 Operands 0, 2, 3 and 4 all have mode @var{m}.  Operand 1 is a scalar
6977 integer if @var{m} is scalar, otherwise it has the mode returned by
6978 @code{TARGET_VECTORIZE_GET_MASK_MODE}.
6980 @samp{cond_@var{op}@var{mode}} generally corresponds to a conditional
6981 form of @samp{@var{op}@var{mode}3}.  As an exception, the vector forms
6982 of shifts correspond to patterns like @code{vashl@var{mode}3} rather
6983 than patterns like @code{ashl@var{mode}3}.
6985 @cindex @code{cond_fma@var{mode}} instruction pattern
6986 @cindex @code{cond_fms@var{mode}} instruction pattern
6987 @cindex @code{cond_fnma@var{mode}} instruction pattern
6988 @cindex @code{cond_fnms@var{mode}} instruction pattern
6989 @item @samp{cond_fma@var{mode}}
6990 @itemx @samp{cond_fms@var{mode}}
6991 @itemx @samp{cond_fnma@var{mode}}
6992 @itemx @samp{cond_fnms@var{mode}}
6993 Like @samp{cond_add@var{m}}, except that the conditional operation
6994 takes 3 operands rather than two.  For example, the vector form of
6995 @samp{cond_fma@var{mode}} is equivalent to:
6997 @smallexample
6998 for (i = 0; i < GET_MODE_NUNITS (@var{m}); i++)
6999   op0[i] = op1[i] ? fma (op2[i], op3[i], op4[i]) : op5[i];
7000 @end smallexample
7002 @cindex @code{neg@var{mode}cc} instruction pattern
7003 @item @samp{neg@var{mode}cc}
7004 Similar to @samp{mov@var{mode}cc} but for conditional negation.  Conditionally
7005 move the negation of operand 2 or the unchanged operand 3 into operand 0
7006 according to the comparison in operand 1.  If the comparison is true, the negation
7007 of operand 2 is moved into operand 0, otherwise operand 3 is moved.
7009 @cindex @code{not@var{mode}cc} instruction pattern
7010 @item @samp{not@var{mode}cc}
7011 Similar to @samp{neg@var{mode}cc} but for conditional complement.
7012 Conditionally move the bitwise complement of operand 2 or the unchanged
7013 operand 3 into operand 0 according to the comparison in operand 1.
7014 If the comparison is true, the complement of operand 2 is moved into
7015 operand 0, otherwise operand 3 is moved.
7017 @cindex @code{cstore@var{mode}4} instruction pattern
7018 @item @samp{cstore@var{mode}4}
7019 Store zero or nonzero in operand 0 according to whether a comparison
7020 is true.  Operand 1 is a comparison operator.  Operand 2 and operand 3
7021 are the first and second operand of the comparison, respectively.
7022 You specify the mode that operand 0 must have when you write the
7023 @code{match_operand} expression.  The compiler automatically sees which
7024 mode you have used and supplies an operand of that mode.
7026 The value stored for a true condition must have 1 as its low bit, or
7027 else must be negative.  Otherwise the instruction is not suitable and
7028 you should omit it from the machine description.  You describe to the
7029 compiler exactly which value is stored by defining the macro
7030 @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}).  If a description cannot be
7031 found that can be used for all the possible comparison operators, you
7032 should pick one and use a @code{define_expand} to map all results
7033 onto the one you chose.
7035 These operations may @code{FAIL}, but should do so only in relatively
7036 uncommon cases; if they would @code{FAIL} for common cases involving
7037 integer comparisons, it is best to restrict the predicates to not
7038 allow these operands.  Likewise if a given comparison operator will
7039 always fail, independent of the operands (for floating-point modes, the
7040 @code{ordered_comparison_operator} predicate is often useful in this case).
7042 If this pattern is omitted, the compiler will generate a conditional
7043 branch---for example, it may copy a constant one to the target and branching
7044 around an assignment of zero to the target---or a libcall.  If the predicate
7045 for operand 1 only rejects some operators, it will also try reordering the
7046 operands and/or inverting the result value (e.g.@: by an exclusive OR).
7047 These possibilities could be cheaper or equivalent to the instructions
7048 used for the @samp{cstore@var{mode}4} pattern followed by those required
7049 to convert a positive result from @code{STORE_FLAG_VALUE} to 1; in this
7050 case, you can and should make operand 1's predicate reject some operators
7051 in the @samp{cstore@var{mode}4} pattern, or remove the pattern altogether
7052 from the machine description.
7054 @cindex @code{cbranch@var{mode}4} instruction pattern
7055 @item @samp{cbranch@var{mode}4}
7056 Conditional branch instruction combined with a compare instruction.
7057 Operand 0 is a comparison operator.  Operand 1 and operand 2 are the
7058 first and second operands of the comparison, respectively.  Operand 3
7059 is the @code{code_label} to jump to.
7061 @cindex @code{jump} instruction pattern
7062 @item @samp{jump}
7063 A jump inside a function; an unconditional branch.  Operand 0 is the
7064 @code{code_label} to jump to.  This pattern name is mandatory on all
7065 machines.
7067 @cindex @code{call} instruction pattern
7068 @item @samp{call}
7069 Subroutine call instruction returning no value.  Operand 0 is the
7070 function to call; operand 1 is the number of bytes of arguments pushed
7071 as a @code{const_int}.  Operand 2 is the result of calling the target
7072 hook @code{TARGET_FUNCTION_ARG} with the second argument @code{arg}
7073 yielding true for @code{arg.end_marker_p ()}, in a call after all
7074 parameters have been passed to that hook.  By default this is the first
7075 register beyond those used for arguments in the call, or @code{NULL} if
7076 all the argument-registers are used in the call.
7078 On most machines, operand 2 is not actually stored into the RTL
7079 pattern.  It is supplied for the sake of some RISC machines which need
7080 to put this information into the assembler code; they can put it in
7081 the RTL instead of operand 1.
7083 Operand 0 should be a @code{mem} RTX whose address is the address of the
7084 function.  Note, however, that this address can be a @code{symbol_ref}
7085 expression even if it would not be a legitimate memory address on the
7086 target machine.  If it is also not a valid argument for a call
7087 instruction, the pattern for this operation should be a
7088 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) that places the
7089 address into a register and uses that register in the call instruction.
7091 @cindex @code{call_value} instruction pattern
7092 @item @samp{call_value}
7093 Subroutine call instruction returning a value.  Operand 0 is the hard
7094 register in which the value is returned.  There are three more
7095 operands, the same as the three operands of the @samp{call}
7096 instruction (but with numbers increased by one).
7098 Subroutines that return @code{BLKmode} objects use the @samp{call}
7099 insn.
7101 @cindex @code{call_pop} instruction pattern
7102 @cindex @code{call_value_pop} instruction pattern
7103 @item @samp{call_pop}, @samp{call_value_pop}
7104 Similar to @samp{call} and @samp{call_value}, except used if defined and
7105 if @code{RETURN_POPS_ARGS} is nonzero.  They should emit a @code{parallel}
7106 that contains both the function call and a @code{set} to indicate the
7107 adjustment made to the frame pointer.
7109 For machines where @code{RETURN_POPS_ARGS} can be nonzero, the use of these
7110 patterns increases the number of functions for which the frame pointer
7111 can be eliminated, if desired.
7113 @cindex @code{untyped_call} instruction pattern
7114 @item @samp{untyped_call}
7115 Subroutine call instruction returning a value of any type.  Operand 0 is
7116 the function to call; operand 1 is a memory location where the result of
7117 calling the function is to be stored; operand 2 is a @code{parallel}
7118 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
7119 the saving of a function return value into the result block.
7121 This instruction pattern should be defined to support
7122 @code{__builtin_apply} on machines where special instructions are needed
7123 to call a subroutine with arbitrary arguments or to save the value
7124 returned.  This instruction pattern is required on machines that have
7125 multiple registers that can hold a return value
7126 (i.e.@: @code{FUNCTION_VALUE_REGNO_P} is true for more than one register).
7128 @cindex @code{return} instruction pattern
7129 @item @samp{return}
7130 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
7131 defined only if a single instruction can do all the work of returning
7132 from a function.
7134 Like the @samp{mov@var{m}} patterns, this pattern is also used after the
7135 RTL generation phase.  In this case it is to support machines where
7136 multiple instructions are usually needed to return from a function, but
7137 some class of functions only requires one instruction to implement a
7138 return.  Normally, the applicable functions are those which do not need
7139 to save any registers or allocate stack space.
7141 It is valid for this pattern to expand to an instruction using
7142 @code{simple_return} if no epilogue is required.
7144 @cindex @code{simple_return} instruction pattern
7145 @item @samp{simple_return}
7146 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
7147 defined only if a single instruction can do all the work of returning
7148 from a function on a path where no epilogue is required.  This pattern
7149 is very similar to the @code{return} instruction pattern, but it is emitted
7150 only by the shrink-wrapping optimization on paths where the function
7151 prologue has not been executed, and a function return should occur without
7152 any of the effects of the epilogue.  Additional uses may be introduced on
7153 paths where both the prologue and the epilogue have executed.
7155 @findex reload_completed
7156 @findex leaf_function_p
7157 For such machines, the condition specified in this pattern should only
7158 be true when @code{reload_completed} is nonzero and the function's
7159 epilogue would only be a single instruction.  For machines with register
7160 windows, the routine @code{leaf_function_p} may be used to determine if
7161 a register window push is required.
7163 Machines that have conditional return instructions should define patterns
7164 such as
7166 @smallexample
7167 (define_insn ""
7168   [(set (pc)
7169         (if_then_else (match_operator
7170                          0 "comparison_operator"
7171                          [(reg:CC CC_REG) (const_int 0)])
7172                       (return)
7173                       (pc)))]
7174   "@var{condition}"
7175   "@dots{}")
7176 @end smallexample
7178 where @var{condition} would normally be the same condition specified on the
7179 named @samp{return} pattern.
7181 @cindex @code{untyped_return} instruction pattern
7182 @item @samp{untyped_return}
7183 Untyped subroutine return instruction.  This instruction pattern should
7184 be defined to support @code{__builtin_return} on machines where special
7185 instructions are needed to return a value of any type.
7187 Operand 0 is a memory location where the result of calling a function
7188 with @code{__builtin_apply} is stored; operand 1 is a @code{parallel}
7189 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
7190 the restoring of a function return value from the result block.
7192 @cindex @code{nop} instruction pattern
7193 @item @samp{nop}
7194 No-op instruction.  This instruction pattern name should always be defined
7195 to output a no-op in assembler code.  @code{(const_int 0)} will do as an
7196 RTL pattern.
7198 @cindex @code{indirect_jump} instruction pattern
7199 @item @samp{indirect_jump}
7200 An instruction to jump to an address which is operand zero.
7201 This pattern name is mandatory on all machines.
7203 @cindex @code{casesi} instruction pattern
7204 @item @samp{casesi}
7205 Instruction to jump through a dispatch table, including bounds checking.
7206 This instruction takes five operands:
7208 @enumerate
7209 @item
7210 The index to dispatch on, which has mode @code{SImode}.
7212 @item
7213 The lower bound for indices in the table, an integer constant.
7215 @item
7216 The total range of indices in the table---the largest index
7217 minus the smallest one (both inclusive).
7219 @item
7220 A label that precedes the table itself.
7222 @item
7223 A label to jump to if the index has a value outside the bounds.
7224 @end enumerate
7226 The table is an @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} inside of a
7227 @code{jump_table_data}.  The number of elements in the table is one plus the
7228 difference between the upper bound and the lower bound.
7230 @cindex @code{tablejump} instruction pattern
7231 @item @samp{tablejump}
7232 Instruction to jump to a variable address.  This is a low-level
7233 capability which can be used to implement a dispatch table when there
7234 is no @samp{casesi} pattern.
7236 This pattern requires two operands: the address or offset, and a label
7237 which should immediately precede the jump table.  If the macro
7238 @code{CASE_VECTOR_PC_RELATIVE} evaluates to a nonzero value then the first
7239 operand is an offset which counts from the address of the table; otherwise,
7240 it is an absolute address to jump to.  In either case, the first operand has
7241 mode @code{Pmode}.
7243 The @samp{tablejump} insn is always the last insn before the jump
7244 table it uses.  Its assembler code normally has no need to use the
7245 second operand, but you should incorporate it in the RTL pattern so
7246 that the jump optimizer will not delete the table as unreachable code.
7249 @cindex @code{doloop_end} instruction pattern
7250 @item @samp{doloop_end}
7251 Conditional branch instruction that decrements a register and
7252 jumps if the register is nonzero.  Operand 0 is the register to
7253 decrement and test; operand 1 is the label to jump to if the
7254 register is nonzero.
7255 @xref{Looping Patterns}.
7257 This optional instruction pattern should be defined for machines with
7258 low-overhead looping instructions as the loop optimizer will try to
7259 modify suitable loops to utilize it.  The target hook
7260 @code{TARGET_CAN_USE_DOLOOP_P} controls the conditions under which
7261 low-overhead loops can be used.
7263 @cindex @code{doloop_begin} instruction pattern
7264 @item @samp{doloop_begin}
7265 Companion instruction to @code{doloop_end} required for machines that
7266 need to perform some initialization, such as loading a special counter
7267 register.  Operand 1 is the associated @code{doloop_end} pattern and
7268 operand 0 is the register that it decrements.
7270 If initialization insns do not always need to be emitted, use a
7271 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) and make it fail.
7273 @cindex @code{canonicalize_funcptr_for_compare} instruction pattern
7274 @item @samp{canonicalize_funcptr_for_compare}
7275 Canonicalize the function pointer in operand 1 and store the result
7276 into operand 0.
7278 Operand 0 is always a @code{reg} and has mode @code{Pmode}; operand 1
7279 may be a @code{reg}, @code{mem}, @code{symbol_ref}, @code{const_int}, etc
7280 and also has mode @code{Pmode}.
7282 Canonicalization of a function pointer usually involves computing
7283 the address of the function which would be called if the function
7284 pointer were used in an indirect call.
7286 Only define this pattern if function pointers on the target machine
7287 can have different values but still call the same function when
7288 used in an indirect call.
7290 @cindex @code{save_stack_block} instruction pattern
7291 @cindex @code{save_stack_function} instruction pattern
7292 @cindex @code{save_stack_nonlocal} instruction pattern
7293 @cindex @code{restore_stack_block} instruction pattern
7294 @cindex @code{restore_stack_function} instruction pattern
7295 @cindex @code{restore_stack_nonlocal} instruction pattern
7296 @item @samp{save_stack_block}
7297 @itemx @samp{save_stack_function}
7298 @itemx @samp{save_stack_nonlocal}
7299 @itemx @samp{restore_stack_block}
7300 @itemx @samp{restore_stack_function}
7301 @itemx @samp{restore_stack_nonlocal}
7302 Most machines save and restore the stack pointer by copying it to or
7303 from an object of mode @code{Pmode}.  Do not define these patterns on
7304 such machines.
7306 Some machines require special handling for stack pointer saves and
7307 restores.  On those machines, define the patterns corresponding to the
7308 non-standard cases by using a @code{define_expand} (@pxref{Expander
7309 Definitions}) that produces the required insns.  The three types of
7310 saves and restores are:
7312 @enumerate
7313 @item
7314 @samp{save_stack_block} saves the stack pointer at the start of a block
7315 that allocates a variable-sized object, and @samp{restore_stack_block}
7316 restores the stack pointer when the block is exited.
7318 @item
7319 @samp{save_stack_function} and @samp{restore_stack_function} do a
7320 similar job for the outermost block of a function and are used when the
7321 function allocates variable-sized objects or calls @code{alloca}.  Only
7322 the epilogue uses the restored stack pointer, allowing a simpler save or
7323 restore sequence on some machines.
7325 @item
7326 @samp{save_stack_nonlocal} is used in functions that contain labels
7327 branched to by nested functions.  It saves the stack pointer in such a
7328 way that the inner function can use @samp{restore_stack_nonlocal} to
7329 restore the stack pointer.  The compiler generates code to restore the
7330 frame and argument pointer registers, but some machines require saving
7331 and restoring additional data such as register window information or
7332 stack backchains.  Place insns in these patterns to save and restore any
7333 such required data.
7334 @end enumerate
7336 When saving the stack pointer, operand 0 is the save area and operand 1
7337 is the stack pointer.  The mode used to allocate the save area defaults
7338 to @code{Pmode} but you can override that choice by defining the
7339 @code{STACK_SAVEAREA_MODE} macro (@pxref{Storage Layout}).  You must
7340 specify an integral mode, or @code{VOIDmode} if no save area is needed
7341 for a particular type of save (either because no save is needed or
7342 because a machine-specific save area can be used).  Operand 0 is the
7343 stack pointer and operand 1 is the save area for restore operations.  If
7344 @samp{save_stack_block} is defined, operand 0 must not be
7345 @code{VOIDmode} since these saves can be arbitrarily nested.
7347 A save area is a @code{mem} that is at a constant offset from
7348 @code{virtual_stack_vars_rtx} when the stack pointer is saved for use by
7349 nonlocal gotos and a @code{reg} in the other two cases.
7351 @cindex @code{allocate_stack} instruction pattern
7352 @item @samp{allocate_stack}
7353 Subtract (or add if @code{STACK_GROWS_DOWNWARD} is undefined) operand 1 from
7354 the stack pointer to create space for dynamically allocated data.
7356 Store the resultant pointer to this space into operand 0.  If you
7357 are allocating space from the main stack, do this by emitting a
7358 move insn to copy @code{virtual_stack_dynamic_rtx} to operand 0.
7359 If you are allocating the space elsewhere, generate code to copy the
7360 location of the space to operand 0.  In the latter case, you must
7361 ensure this space gets freed when the corresponding space on the main
7362 stack is free.
7364 Do not define this pattern if all that must be done is the subtraction.
7365 Some machines require other operations such as stack probes or
7366 maintaining the back chain.  Define this pattern to emit those
7367 operations in addition to updating the stack pointer.
7369 @cindex @code{check_stack} instruction pattern
7370 @item @samp{check_stack}
7371 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) cannot be done on your system by
7372 probing the stack, define this pattern to perform the needed check and signal
7373 an error if the stack has overflowed.  The single operand is the address in
7374 the stack farthest from the current stack pointer that you need to validate.
7375 Normally, on platforms where this pattern is needed, you would obtain the
7376 stack limit from a global or thread-specific variable or register.
7378 @cindex @code{probe_stack_address} instruction pattern
7379 @item @samp{probe_stack_address}
7380 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) can be done on your system by
7381 probing the stack but without the need to actually access it, define this
7382 pattern and signal an error if the stack has overflowed.  The single operand
7383 is the memory address in the stack that needs to be probed.
7385 @cindex @code{probe_stack} instruction pattern
7386 @item @samp{probe_stack}
7387 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) can be done on your system by
7388 probing the stack but doing it with a ``store zero'' instruction is not valid
7389 or optimal, define this pattern to do the probing differently and signal an
7390 error if the stack has overflowed.  The single operand is the memory reference
7391 in the stack that needs to be probed.
7393 @cindex @code{nonlocal_goto} instruction pattern
7394 @item @samp{nonlocal_goto}
7395 Emit code to generate a non-local goto, e.g., a jump from one function
7396 to a label in an outer function.  This pattern has four arguments,
7397 each representing a value to be used in the jump.  The first
7398 argument is to be loaded into the frame pointer, the second is
7399 the address to branch to (code to dispatch to the actual label),
7400 the third is the address of a location where the stack is saved,
7401 and the last is the address of the label, to be placed in the
7402 location for the incoming static chain.
7404 On most machines you need not define this pattern, since GCC will
7405 already generate the correct code, which is to load the frame pointer
7406 and static chain, restore the stack (using the
7407 @samp{restore_stack_nonlocal} pattern, if defined), and jump indirectly
7408 to the dispatcher.  You need only define this pattern if this code will
7409 not work on your machine.
7411 @cindex @code{nonlocal_goto_receiver} instruction pattern
7412 @item @samp{nonlocal_goto_receiver}
7413 This pattern, if defined, contains code needed at the target of a
7414 nonlocal goto after the code already generated by GCC@.  You will not
7415 normally need to define this pattern.  A typical reason why you might
7416 need this pattern is if some value, such as a pointer to a global table,
7417 must be restored when the frame pointer is restored.  Note that a nonlocal
7418 goto only occurs within a unit-of-translation, so a global table pointer
7419 that is shared by all functions of a given module need not be restored.
7420 There are no arguments.
7422 @cindex @code{exception_receiver} instruction pattern
7423 @item @samp{exception_receiver}
7424 This pattern, if defined, contains code needed at the site of an
7425 exception handler that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
7426 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
7427 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
7428 table, must be restored after control flow is branched to the handler of
7429 an exception.  There are no arguments.
7431 @cindex @code{builtin_setjmp_setup} instruction pattern
7432 @item @samp{builtin_setjmp_setup}
7433 This pattern, if defined, contains additional code needed to initialize
7434 the @code{jmp_buf}.  You will not normally need to define this pattern.
7435 A typical reason why you might need this pattern is if some value, such
7436 as a pointer to a global table, must be restored.  Though it is
7437 preferred that the pointer value be recalculated if possible (given the
7438 address of a label for instance).  The single argument is a pointer to
7439 the @code{jmp_buf}.  Note that the buffer is five words long and that
7440 the first three are normally used by the generic mechanism.
7442 @cindex @code{builtin_setjmp_receiver} instruction pattern
7443 @item @samp{builtin_setjmp_receiver}
7444 This pattern, if defined, contains code needed at the site of a
7445 built-in setjmp that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
7446 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
7447 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
7448 table, must be restored.  It takes one argument, which is the label
7449 to which builtin_longjmp transferred control; this pattern may be emitted
7450 at a small offset from that label.
7452 @cindex @code{builtin_longjmp} instruction pattern
7453 @item @samp{builtin_longjmp}
7454 This pattern, if defined, performs the entire action of the longjmp.
7455 You will not normally need to define this pattern unless you also define
7456 @code{builtin_setjmp_setup}.  The single argument is a pointer to the
7457 @code{jmp_buf}.
7459 @cindex @code{eh_return} instruction pattern
7460 @item @samp{eh_return}
7461 This pattern, if defined, affects the way @code{__builtin_eh_return},
7462 and thence the call frame exception handling library routines, are
7463 built.  It is intended to handle non-trivial actions needed along
7464 the abnormal return path.
7466 The address of the exception handler to which the function should return
7467 is passed as operand to this pattern.  It will normally need to copied by
7468 the pattern to some special register or memory location.
7469 If the pattern needs to determine the location of the target call
7470 frame in order to do so, it may use @code{EH_RETURN_STACKADJ_RTX},
7471 if defined; it will have already been assigned.
7473 If this pattern is not defined, the default action will be to simply
7474 copy the return address to @code{EH_RETURN_HANDLER_RTX}.  Either
7475 that macro or this pattern needs to be defined if call frame exception
7476 handling is to be used.
7478 @cindex @code{prologue} instruction pattern
7479 @anchor{prologue instruction pattern}
7480 @item @samp{prologue}
7481 This pattern, if defined, emits RTL for entry to a function.  The function
7482 entry is responsible for setting up the stack frame, initializing the frame
7483 pointer register, saving callee saved registers, etc.
7485 Using a prologue pattern is generally preferred over defining
7486 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_PROLOGUE} to emit assembly code for the prologue.
7488 The @code{prologue} pattern is particularly useful for targets which perform
7489 instruction scheduling.
7491 @cindex @code{window_save} instruction pattern
7492 @anchor{window_save instruction pattern}
7493 @item @samp{window_save}
7494 This pattern, if defined, emits RTL for a register window save.  It should
7495 be defined if the target machine has register windows but the window events
7496 are decoupled from calls to subroutines.  The canonical example is the SPARC
7497 architecture.
7499 @cindex @code{epilogue} instruction pattern
7500 @anchor{epilogue instruction pattern}
7501 @item @samp{epilogue}
7502 This pattern emits RTL for exit from a function.  The function
7503 exit is responsible for deallocating the stack frame, restoring callee saved
7504 registers and emitting the return instruction.
7506 Using an epilogue pattern is generally preferred over defining
7507 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_EPILOGUE} to emit assembly code for the epilogue.
7509 The @code{epilogue} pattern is particularly useful for targets which perform
7510 instruction scheduling or which have delay slots for their return instruction.
7512 @cindex @code{sibcall_epilogue} instruction pattern
7513 @item @samp{sibcall_epilogue}
7514 This pattern, if defined, emits RTL for exit from a function without the final
7515 branch back to the calling function.  This pattern will be emitted before any
7516 sibling call (aka tail call) sites.
7518 The @code{sibcall_epilogue} pattern must not clobber any arguments used for
7519 parameter passing or any stack slots for arguments passed to the current
7520 function.
7522 @cindex @code{trap} instruction pattern
7523 @item @samp{trap}
7524 This pattern, if defined, signals an error, typically by causing some
7525 kind of signal to be raised.
7527 @cindex @code{ctrap@var{MM}4} instruction pattern
7528 @item @samp{ctrap@var{MM}4}
7529 Conditional trap instruction.  Operand 0 is a piece of RTL which
7530 performs a comparison, and operands 1 and 2 are the arms of the
7531 comparison.  Operand 3 is the trap code, an integer.
7533 A typical @code{ctrap} pattern looks like
7535 @smallexample
7536 (define_insn "ctrapsi4"
7537   [(trap_if (match_operator 0 "trap_operator"
7538              [(match_operand 1 "register_operand")
7539               (match_operand 2 "immediate_operand")])
7540             (match_operand 3 "const_int_operand" "i"))]
7541   ""
7542   "@dots{}")
7543 @end smallexample
7545 @cindex @code{prefetch} instruction pattern
7546 @item @samp{prefetch}
7547 This pattern, if defined, emits code for a non-faulting data prefetch
7548 instruction.  Operand 0 is the address of the memory to prefetch.  Operand 1
7549 is a constant 1 if the prefetch is preparing for a write to the memory
7550 address, or a constant 0 otherwise.  Operand 2 is the expected degree of
7551 temporal locality of the data and is a value between 0 and 3, inclusive; 0
7552 means that the data has no temporal locality, so it need not be left in the
7553 cache after the access; 3 means that the data has a high degree of temporal
7554 locality and should be left in all levels of cache possible;  1 and 2 mean,
7555 respectively, a low or moderate degree of temporal locality.
7557 Targets that do not support write prefetches or locality hints can ignore
7558 the values of operands 1 and 2.
7560 @cindex @code{blockage} instruction pattern
7561 @item @samp{blockage}
7562 This pattern defines a pseudo insn that prevents the instruction
7563 scheduler and other passes from moving instructions and using register
7564 equivalences across the boundary defined by the blockage insn.
7565 This needs to be an UNSPEC_VOLATILE pattern or a volatile ASM.
7567 @cindex @code{memory_blockage} instruction pattern
7568 @item @samp{memory_blockage}
7569 This pattern, if defined, represents a compiler memory barrier, and will be
7570 placed at points across which RTL passes may not propagate memory accesses.
7571 This instruction needs to read and write volatile BLKmode memory.  It does
7572 not need to generate any machine instruction.  If this pattern is not defined,
7573 the compiler falls back to emitting an instruction corresponding
7574 to @code{asm volatile ("" ::: "memory")}.
7576 @cindex @code{memory_barrier} instruction pattern
7577 @item @samp{memory_barrier}
7578 If the target memory model is not fully synchronous, then this pattern
7579 should be defined to an instruction that orders both loads and stores
7580 before the instruction with respect to loads and stores after the instruction.
7581 This pattern has no operands.
7583 @cindex @code{speculation_barrier} instruction pattern
7584 @item @samp{speculation_barrier}
7585 If the target can support speculative execution, then this pattern should
7586 be defined to an instruction that will block subsequent execution until
7587 any prior speculation conditions has been resolved.  The pattern must also
7588 ensure that the compiler cannot move memory operations past the barrier,
7589 so it needs to be an UNSPEC_VOLATILE pattern.  The pattern has no
7590 operands.
7592 If this pattern is not defined then the default expansion of
7593 @code{__builtin_speculation_safe_value} will emit a warning.  You can
7594 suppress this warning by defining this pattern with a final condition
7595 of @code{0} (zero), which tells the compiler that a speculation
7596 barrier is not needed for this target.
7598 @cindex @code{sync_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
7599 @item @samp{sync_compare_and_swap@var{mode}}
7600 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
7601 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
7602 performed.  Operand 2 is the ``old'' value to be compared against the
7603 current contents of the memory location.  Operand 3 is the ``new'' value
7604 to store in the memory if the compare succeeds.  Operand 0 is the result
7605 of the operation; it should contain the contents of the memory
7606 before the operation.  If the compare succeeds, this should obviously be
7607 a copy of operand 2.
7609 This pattern must show that both operand 0 and operand 1 are modified.
7611 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
7612 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
7613 operation and all memory operations after the atomic operation occur
7614 after the atomic operation.
7616 For targets where the success or failure of the compare-and-swap
7617 operation is available via the status flags, it is possible to
7618 avoid a separate compare operation and issue the subsequent
7619 branch or store-flag operation immediately after the compare-and-swap.
7620 To this end, GCC will look for a @code{MODE_CC} set in the
7621 output of @code{sync_compare_and_swap@var{mode}}; if the machine
7622 description includes such a set, the target should also define special
7623 @code{cbranchcc4} and/or @code{cstorecc4} instructions.  GCC will then
7624 be able to take the destination of the @code{MODE_CC} set and pass it
7625 to the @code{cbranchcc4} or @code{cstorecc4} pattern as the first
7626 operand of the comparison (the second will be @code{(const_int 0)}).
7628 For targets where the operating system may provide support for this
7629 operation via library calls, the @code{sync_compare_and_swap_optab}
7630 may be initialized to a function with the same interface as the
7631 @code{__sync_val_compare_and_swap_@var{n}} built-in.  If the entire
7632 set of @var{__sync} builtins are supported via library calls, the
7633 target can initialize all of the optabs at once with
7634 @code{init_sync_libfuncs}.
7635 For the purposes of C++11 @code{std::atomic::is_lock_free}, it is
7636 assumed that these library calls do @emph{not} use any kind of
7637 interruptable locking.
7639 @cindex @code{sync_add@var{mode}} instruction pattern
7640 @cindex @code{sync_sub@var{mode}} instruction pattern
7641 @cindex @code{sync_ior@var{mode}} instruction pattern
7642 @cindex @code{sync_and@var{mode}} instruction pattern
7643 @cindex @code{sync_xor@var{mode}} instruction pattern
7644 @cindex @code{sync_nand@var{mode}} instruction pattern
7645 @item @samp{sync_add@var{mode}}, @samp{sync_sub@var{mode}}
7646 @itemx @samp{sync_ior@var{mode}}, @samp{sync_and@var{mode}}
7647 @itemx @samp{sync_xor@var{mode}}, @samp{sync_nand@var{mode}}
7648 These patterns emit code for an atomic operation on memory.
7649 Operand 0 is the memory on which the atomic operation is performed.
7650 Operand 1 is the second operand to the binary operator.
7652 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
7653 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
7654 operation and all memory operations after the atomic operation occur
7655 after the atomic operation.
7657 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
7658 from a compare-and-swap operation, if defined.
7660 @cindex @code{sync_old_add@var{mode}} instruction pattern
7661 @cindex @code{sync_old_sub@var{mode}} instruction pattern
7662 @cindex @code{sync_old_ior@var{mode}} instruction pattern
7663 @cindex @code{sync_old_and@var{mode}} instruction pattern
7664 @cindex @code{sync_old_xor@var{mode}} instruction pattern
7665 @cindex @code{sync_old_nand@var{mode}} instruction pattern
7666 @item @samp{sync_old_add@var{mode}}, @samp{sync_old_sub@var{mode}}
7667 @itemx @samp{sync_old_ior@var{mode}}, @samp{sync_old_and@var{mode}}
7668 @itemx @samp{sync_old_xor@var{mode}}, @samp{sync_old_nand@var{mode}}
7669 These patterns emit code for an atomic operation on memory,
7670 and return the value that the memory contained before the operation.
7671 Operand 0 is the result value, operand 1 is the memory on which the
7672 atomic operation is performed, and operand 2 is the second operand
7673 to the binary operator.
7675 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
7676 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
7677 operation and all memory operations after the atomic operation occur
7678 after the atomic operation.
7680 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
7681 from a compare-and-swap operation, if defined.
7683 @cindex @code{sync_new_add@var{mode}} instruction pattern
7684 @cindex @code{sync_new_sub@var{mode}} instruction pattern
7685 @cindex @code{sync_new_ior@var{mode}} instruction pattern
7686 @cindex @code{sync_new_and@var{mode}} instruction pattern
7687 @cindex @code{sync_new_xor@var{mode}} instruction pattern
7688 @cindex @code{sync_new_nand@var{mode}} instruction pattern
7689 @item @samp{sync_new_add@var{mode}}, @samp{sync_new_sub@var{mode}}
7690 @itemx @samp{sync_new_ior@var{mode}}, @samp{sync_new_and@var{mode}}
7691 @itemx @samp{sync_new_xor@var{mode}}, @samp{sync_new_nand@var{mode}}
7692 These patterns are like their @code{sync_old_@var{op}} counterparts,
7693 except that they return the value that exists in the memory location
7694 after the operation, rather than before the operation.
7696 @cindex @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}} instruction pattern
7697 @item @samp{sync_lock_test_and_set@var{mode}}
7698 This pattern takes two forms, based on the capabilities of the target.
7699 In either case, operand 0 is the result of the operand, operand 1 is
7700 the memory on which the atomic operation is performed, and operand 2
7701 is the value to set in the lock.
7703 In the ideal case, this operation is an atomic exchange operation, in
7704 which the previous value in memory operand is copied into the result
7705 operand, and the value operand is stored in the memory operand.
7707 For less capable targets, any value operand that is not the constant 1
7708 should be rejected with @code{FAIL}.  In this case the target may use
7709 an atomic test-and-set bit operation.  The result operand should contain
7710 1 if the bit was previously set and 0 if the bit was previously clear.
7711 The true contents of the memory operand are implementation defined.
7713 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
7714 pattern as a whole acts as an acquire barrier, that is all memory
7715 operations after the pattern do not occur until the lock is acquired.
7717 If this pattern is not defined, the operation will be constructed from
7718 a compare-and-swap operation, if defined.
7720 @cindex @code{sync_lock_release@var{mode}} instruction pattern
7721 @item @samp{sync_lock_release@var{mode}}
7722 This pattern, if defined, releases a lock set by
7723 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}.  Operand 0 is the memory
7724 that contains the lock; operand 1 is the value to store in the lock.
7726 If the target doesn't implement full semantics for
7727 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}, any value operand which is not
7728 the constant 0 should be rejected with @code{FAIL}, and the true contents
7729 of the memory operand are implementation defined.
7731 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
7732 pattern as a whole acts as a release barrier, that is the lock is
7733 released only after all previous memory operations have completed.
7735 If this pattern is not defined, then a @code{memory_barrier} pattern
7736 will be emitted, followed by a store of the value to the memory operand.
7738 @cindex @code{atomic_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
7739 @item @samp{atomic_compare_and_swap@var{mode}} 
7740 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
7741 operation with memory model semantics.  Operand 2 is the memory on which
7742 the atomic operation is performed.  Operand 0 is an output operand which
7743 is set to true or false based on whether the operation succeeded.  Operand
7744 1 is an output operand which is set to the contents of the memory before
7745 the operation was attempted.  Operand 3 is the value that is expected to
7746 be in memory.  Operand 4 is the value to put in memory if the expected
7747 value is found there.  Operand 5 is set to 1 if this compare and swap is to
7748 be treated as a weak operation.  Operand 6 is the memory model to be used
7749 if the operation is a success.  Operand 7 is the memory model to be used
7750 if the operation fails.
7752 If memory referred to in operand 2 contains the value in operand 3, then
7753 operand 4 is stored in memory pointed to by operand 2 and fencing based on
7754 the memory model in operand 6 is issued.  
7756 If memory referred to in operand 2 does not contain the value in operand 3,
7757 then fencing based on the memory model in operand 7 is issued.
7759 If a target does not support weak compare-and-swap operations, or the port
7760 elects not to implement weak operations, the argument in operand 5 can be
7761 ignored.  Note a strong implementation must be provided.
7763 If this pattern is not provided, the @code{__atomic_compare_exchange}
7764 built-in functions will utilize the legacy @code{sync_compare_and_swap}
7765 pattern with an @code{__ATOMIC_SEQ_CST} memory model.
7767 @cindex @code{atomic_load@var{mode}} instruction pattern
7768 @item @samp{atomic_load@var{mode}}
7769 This pattern implements an atomic load operation with memory model
7770 semantics.  Operand 1 is the memory address being loaded from.  Operand 0
7771 is the result of the load.  Operand 2 is the memory model to be used for
7772 the load operation.
7774 If not present, the @code{__atomic_load} built-in function will either
7775 resort to a normal load with memory barriers, or a compare-and-swap
7776 operation if a normal load would not be atomic.
7778 @cindex @code{atomic_store@var{mode}} instruction pattern
7779 @item @samp{atomic_store@var{mode}}
7780 This pattern implements an atomic store operation with memory model
7781 semantics.  Operand 0 is the memory address being stored to.  Operand 1
7782 is the value to be written.  Operand 2 is the memory model to be used for
7783 the operation.
7785 If not present, the @code{__atomic_store} built-in function will attempt to
7786 perform a normal store and surround it with any required memory fences.  If
7787 the store would not be atomic, then an @code{__atomic_exchange} is
7788 attempted with the result being ignored.
7790 @cindex @code{atomic_exchange@var{mode}} instruction pattern
7791 @item @samp{atomic_exchange@var{mode}}
7792 This pattern implements an atomic exchange operation with memory model
7793 semantics.  Operand 1 is the memory location the operation is performed on.
7794 Operand 0 is an output operand which is set to the original value contained
7795 in the memory pointed to by operand 1.  Operand 2 is the value to be
7796 stored.  Operand 3 is the memory model to be used.
7798 If this pattern is not present, the built-in function
7799 @code{__atomic_exchange} will attempt to preform the operation with a
7800 compare and swap loop.
7802 @cindex @code{atomic_add@var{mode}} instruction pattern
7803 @cindex @code{atomic_sub@var{mode}} instruction pattern
7804 @cindex @code{atomic_or@var{mode}} instruction pattern
7805 @cindex @code{atomic_and@var{mode}} instruction pattern
7806 @cindex @code{atomic_xor@var{mode}} instruction pattern
7807 @cindex @code{atomic_nand@var{mode}} instruction pattern
7808 @item @samp{atomic_add@var{mode}}, @samp{atomic_sub@var{mode}}
7809 @itemx @samp{atomic_or@var{mode}}, @samp{atomic_and@var{mode}}
7810 @itemx @samp{atomic_xor@var{mode}}, @samp{atomic_nand@var{mode}}
7811 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
7812 model semantics. Operand 0 is the memory on which the atomic operation is
7813 performed.  Operand 1 is the second operand to the binary operator.
7814 Operand 2 is the memory model to be used by the operation.
7816 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
7817 @code{sync} patterns, or equivalent patterns which return a result.  If
7818 none of these are available a compare-and-swap loop will be used.
7820 @cindex @code{atomic_fetch_add@var{mode}} instruction pattern
7821 @cindex @code{atomic_fetch_sub@var{mode}} instruction pattern
7822 @cindex @code{atomic_fetch_or@var{mode}} instruction pattern
7823 @cindex @code{atomic_fetch_and@var{mode}} instruction pattern
7824 @cindex @code{atomic_fetch_xor@var{mode}} instruction pattern
7825 @cindex @code{atomic_fetch_nand@var{mode}} instruction pattern
7826 @item @samp{atomic_fetch_add@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_sub@var{mode}}
7827 @itemx @samp{atomic_fetch_or@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_and@var{mode}}
7828 @itemx @samp{atomic_fetch_xor@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_nand@var{mode}}
7829 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
7830 model semantics, and return the original value. Operand 0 is an output 
7831 operand which contains the value of the memory location before the 
7832 operation was performed.  Operand 1 is the memory on which the atomic 
7833 operation is performed.  Operand 2 is the second operand to the binary
7834 operator.  Operand 3 is the memory model to be used by the operation.
7836 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
7837 @code{sync} patterns.  If none of these are available a compare-and-swap
7838 loop will be used.
7840 @cindex @code{atomic_add_fetch@var{mode}} instruction pattern
7841 @cindex @code{atomic_sub_fetch@var{mode}} instruction pattern
7842 @cindex @code{atomic_or_fetch@var{mode}} instruction pattern
7843 @cindex @code{atomic_and_fetch@var{mode}} instruction pattern
7844 @cindex @code{atomic_xor_fetch@var{mode}} instruction pattern
7845 @cindex @code{atomic_nand_fetch@var{mode}} instruction pattern
7846 @item @samp{atomic_add_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_sub_fetch@var{mode}}
7847 @itemx @samp{atomic_or_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_and_fetch@var{mode}}
7848 @itemx @samp{atomic_xor_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_nand_fetch@var{mode}}
7849 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
7850 model semantics and return the result after the operation is performed.
7851 Operand 0 is an output operand which contains the value after the
7852 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
7853 performed.  Operand 2 is the second operand to the binary operator.
7854 Operand 3 is the memory model to be used by the operation.
7856 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
7857 @code{sync} patterns, or equivalent patterns which return the result before
7858 the operation followed by the arithmetic operation required to produce the
7859 result.  If none of these are available a compare-and-swap loop will be
7860 used.
7862 @cindex @code{atomic_test_and_set} instruction pattern
7863 @item @samp{atomic_test_and_set}
7864 This pattern emits code for @code{__builtin_atomic_test_and_set}.
7865 Operand 0 is an output operand which is set to true if the previous
7866 previous contents of the byte was "set", and false otherwise.  Operand 1
7867 is the @code{QImode} memory to be modified.  Operand 2 is the memory
7868 model to be used.
7870 The specific value that defines "set" is implementation defined, and
7871 is normally based on what is performed by the native atomic test and set
7872 instruction.
7874 @cindex @code{atomic_bit_test_and_set@var{mode}} instruction pattern
7875 @cindex @code{atomic_bit_test_and_complement@var{mode}} instruction pattern
7876 @cindex @code{atomic_bit_test_and_reset@var{mode}} instruction pattern
7877 @item @samp{atomic_bit_test_and_set@var{mode}}
7878 @itemx @samp{atomic_bit_test_and_complement@var{mode}}
7879 @itemx @samp{atomic_bit_test_and_reset@var{mode}}
7880 These patterns emit code for an atomic bitwise operation on memory with memory
7881 model semantics, and return the original value of the specified bit.
7882 Operand 0 is an output operand which contains the value of the specified bit
7883 from the memory location before the operation was performed.  Operand 1 is the
7884 memory on which the atomic operation is performed.  Operand 2 is the bit within
7885 the operand, starting with least significant bit.  Operand 3 is the memory model
7886 to be used by the operation.  Operand 4 is a flag - it is @code{const1_rtx}
7887 if operand 0 should contain the original value of the specified bit in the
7888 least significant bit of the operand, and @code{const0_rtx} if the bit should
7889 be in its original position in the operand.
7890 @code{atomic_bit_test_and_set@var{mode}} atomically sets the specified bit after
7891 remembering its original value, @code{atomic_bit_test_and_complement@var{mode}}
7892 inverts the specified bit and @code{atomic_bit_test_and_reset@var{mode}} clears
7893 the specified bit.
7895 If these patterns are not defined, attempts will be made to use
7896 @code{atomic_fetch_or@var{mode}}, @code{atomic_fetch_xor@var{mode}} or
7897 @code{atomic_fetch_and@var{mode}} instruction patterns, or their @code{sync}
7898 counterparts.  If none of these are available a compare-and-swap
7899 loop will be used.
7901 @cindex @code{mem_thread_fence} instruction pattern
7902 @item @samp{mem_thread_fence}
7903 This pattern emits code required to implement a thread fence with
7904 memory model semantics.  Operand 0 is the memory model to be used.
7906 For the @code{__ATOMIC_RELAXED} model no instructions need to be issued
7907 and this expansion is not invoked.
7909 The compiler always emits a compiler memory barrier regardless of what
7910 expanding this pattern produced.
7912 If this pattern is not defined, the compiler falls back to expanding the
7913 @code{memory_barrier} pattern, then to emitting @code{__sync_synchronize}
7914 library call, and finally to just placing a compiler memory barrier.
7916 @cindex @code{get_thread_pointer@var{mode}} instruction pattern
7917 @cindex @code{set_thread_pointer@var{mode}} instruction pattern
7918 @item @samp{get_thread_pointer@var{mode}}
7919 @itemx @samp{set_thread_pointer@var{mode}}
7920 These patterns emit code that reads/sets the TLS thread pointer. Currently,
7921 these are only needed if the target needs to support the
7922 @code{__builtin_thread_pointer} and @code{__builtin_set_thread_pointer}
7923 builtins.
7925 The get/set patterns have a single output/input operand respectively,
7926 with @var{mode} intended to be @code{Pmode}.
7928 @cindex @code{stack_protect_combined_set} instruction pattern
7929 @item @samp{stack_protect_combined_set}
7930 This pattern, if defined, moves a @code{ptr_mode} value from an address
7931 whose declaration RTX is given in operand 1 to the memory in operand 0
7932 without leaving the value in a register afterward.  If several
7933 instructions are needed by the target to perform the operation (eg. to
7934 load the address from a GOT entry then load the @code{ptr_mode} value
7935 and finally store it), it is the backend's responsibility to ensure no
7936 intermediate result gets spilled.  This is to avoid leaking the value
7937 some place that an attacker might use to rewrite the stack guard slot
7938 after having clobbered it.
7940 If this pattern is not defined, then the address declaration is
7941 expanded first in the standard way and a @code{stack_protect_set}
7942 pattern is then generated to move the value from that address to the
7943 address in operand 0.
7945 @cindex @code{stack_protect_set} instruction pattern
7946 @item @samp{stack_protect_set}
7947 This pattern, if defined, moves a @code{ptr_mode} value from the valid
7948 memory location in operand 1 to the memory in operand 0 without leaving
7949 the value in a register afterward.  This is to avoid leaking the value
7950 some place that an attacker might use to rewrite the stack guard slot
7951 after having clobbered it.
7953 Note: on targets where the addressing modes do not allow to load
7954 directly from stack guard address, the address is expanded in a standard
7955 way first which could cause some spills.
7957 If this pattern is not defined, then a plain move pattern is generated.
7959 @cindex @code{stack_protect_combined_test} instruction pattern
7960 @item @samp{stack_protect_combined_test}
7961 This pattern, if defined, compares a @code{ptr_mode} value from an
7962 address whose declaration RTX is given in operand 1 with the memory in
7963 operand 0 without leaving the value in a register afterward and
7964 branches to operand 2 if the values were equal.  If several
7965 instructions are needed by the target to perform the operation (eg. to
7966 load the address from a GOT entry then load the @code{ptr_mode} value
7967 and finally store it), it is the backend's responsibility to ensure no
7968 intermediate result gets spilled.  This is to avoid leaking the value
7969 some place that an attacker might use to rewrite the stack guard slot
7970 after having clobbered it.
7972 If this pattern is not defined, then the address declaration is
7973 expanded first in the standard way and a @code{stack_protect_test}
7974 pattern is then generated to compare the value from that address to the
7975 value at the memory in operand 0.
7977 @cindex @code{stack_protect_test} instruction pattern
7978 @item @samp{stack_protect_test}
7979 This pattern, if defined, compares a @code{ptr_mode} value from the
7980 valid memory location in operand 1 with the memory in operand 0 without
7981 leaving the value in a register afterward and branches to operand 2 if
7982 the values were equal.
7984 If this pattern is not defined, then a plain compare pattern and
7985 conditional branch pattern is used.
7987 @cindex @code{clear_cache} instruction pattern
7988 @item @samp{clear_cache}
7989 This pattern, if defined, flushes the instruction cache for a region of
7990 memory.  The region is bounded to by the Pmode pointers in operand 0
7991 inclusive and operand 1 exclusive.
7993 If this pattern is not defined, a call to the library function
7994 @code{__clear_cache} is used.
7996 @end table
7998 @end ifset
7999 @c Each of the following nodes are wrapped in separate
8000 @c "@ifset INTERNALS" to work around memory limits for the default
8001 @c configuration in older tetex distributions.  Known to not work:
8002 @c tetex-1.0.7, known to work: tetex-2.0.2.
8003 @ifset INTERNALS
8004 @node Pattern Ordering
8005 @section When the Order of Patterns Matters
8006 @cindex Pattern Ordering
8007 @cindex Ordering of Patterns
8009 Sometimes an insn can match more than one instruction pattern.  Then the
8010 pattern that appears first in the machine description is the one used.
8011 Therefore, more specific patterns (patterns that will match fewer things)
8012 and faster instructions (those that will produce better code when they
8013 do match) should usually go first in the description.
8015 In some cases the effect of ordering the patterns can be used to hide
8016 a pattern when it is not valid.  For example, the 68000 has an
8017 instruction for converting a fullword to floating point and another
8018 for converting a byte to floating point.  An instruction converting
8019 an integer to floating point could match either one.  We put the
8020 pattern to convert the fullword first to make sure that one will
8021 be used rather than the other.  (Otherwise a large integer might
8022 be generated as a single-byte immediate quantity, which would not work.)
8023 Instead of using this pattern ordering it would be possible to make the
8024 pattern for convert-a-byte smart enough to deal properly with any
8025 constant value.
8027 @end ifset
8028 @ifset INTERNALS
8029 @node Dependent Patterns
8030 @section Interdependence of Patterns
8031 @cindex Dependent Patterns
8032 @cindex Interdependence of Patterns
8034 In some cases machines support instructions identical except for the
8035 machine mode of one or more operands.  For example, there may be
8036 ``sign-extend halfword'' and ``sign-extend byte'' instructions whose
8037 patterns are
8039 @smallexample
8040 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
8041      (extend:SI (match_operand:HI 1 @dots{})))
8043 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
8044      (extend:SI (match_operand:QI 1 @dots{})))
8045 @end smallexample
8047 @noindent
8048 Constant integers do not specify a machine mode, so an instruction to
8049 extend a constant value could match either pattern.  The pattern it
8050 actually will match is the one that appears first in the file.  For correct
8051 results, this must be the one for the widest possible mode (@code{HImode},
8052 here).  If the pattern matches the @code{QImode} instruction, the results
8053 will be incorrect if the constant value does not actually fit that mode.
8055 Such instructions to extend constants are rarely generated because they are
8056 optimized away, but they do occasionally happen in nonoptimized
8057 compilations.
8059 If a constraint in a pattern allows a constant, the reload pass may
8060 replace a register with a constant permitted by the constraint in some
8061 cases.  Similarly for memory references.  Because of this substitution,
8062 you should not provide separate patterns for increment and decrement
8063 instructions.  Instead, they should be generated from the same pattern
8064 that supports register-register add insns by examining the operands and
8065 generating the appropriate machine instruction.
8067 @end ifset
8068 @ifset INTERNALS
8069 @node Jump Patterns
8070 @section Defining Jump Instruction Patterns
8071 @cindex jump instruction patterns
8072 @cindex defining jump instruction patterns
8074 GCC does not assume anything about how the machine realizes jumps.
8075 The machine description should define a single pattern, usually
8076 a @code{define_expand}, which expands to all the required insns.
8078 Usually, this would be a comparison insn to set the condition code
8079 and a separate branch insn testing the condition code and branching
8080 or not according to its value.  For many machines, however,
8081 separating compares and branches is limiting, which is why the
8082 more flexible approach with one @code{define_expand} is used in GCC.
8083 The machine description becomes clearer for architectures that
8084 have compare-and-branch instructions but no condition code.  It also
8085 works better when different sets of comparison operators are supported
8086 by different kinds of conditional branches (e.g.@: integer vs.@:
8087 floating-point), or by conditional branches with respect to conditional stores.
8089 Two separate insns are always used on most machines that use a separate
8090 condition code register (@pxref{Condition Code}).
8092 Even in this case having a single entry point for conditional branches
8093 is advantageous, because it handles equally well the case where a single
8094 comparison instruction records the results of both signed and unsigned
8095 comparison of the given operands (with the branch insns coming in distinct
8096 signed and unsigned flavors) as in the x86 or SPARC, and the case where
8097 there are distinct signed and unsigned compare instructions and only
8098 one set of conditional branch instructions as in the PowerPC.
8100 @end ifset
8101 @ifset INTERNALS
8102 @node Looping Patterns
8103 @section Defining Looping Instruction Patterns
8104 @cindex looping instruction patterns
8105 @cindex defining looping instruction patterns
8107 Some machines have special jump instructions that can be utilized to
8108 make loops more efficient.  A common example is the 68000 @samp{dbra}
8109 instruction which performs a decrement of a register and a branch if the
8110 result was greater than zero.  Other machines, in particular digital
8111 signal processors (DSPs), have special block repeat instructions to
8112 provide low-overhead loop support.  For example, the TI TMS320C3x/C4x
8113 DSPs have a block repeat instruction that loads special registers to
8114 mark the top and end of a loop and to count the number of loop
8115 iterations.  This avoids the need for fetching and executing a
8116 @samp{dbra}-like instruction and avoids pipeline stalls associated with
8117 the jump.
8119 GCC has two special named patterns to support low overhead looping.
8120 They are @samp{doloop_begin} and @samp{doloop_end}.  These are emitted
8121 by the loop optimizer for certain well-behaved loops with a finite
8122 number of loop iterations using information collected during strength
8123 reduction.
8125 The @samp{doloop_end} pattern describes the actual looping instruction
8126 (or the implicit looping operation) and the @samp{doloop_begin} pattern
8127 is an optional companion pattern that can be used for initialization
8128 needed for some low-overhead looping instructions.
8130 Note that some machines require the actual looping instruction to be
8131 emitted at the top of the loop (e.g., the TMS320C3x/C4x DSPs).  Emitting
8132 the true RTL for a looping instruction at the top of the loop can cause
8133 problems with flow analysis.  So instead, a dummy @code{doloop} insn is
8134 emitted at the end of the loop.  The machine dependent reorg pass checks
8135 for the presence of this @code{doloop} insn and then searches back to
8136 the top of the loop, where it inserts the true looping insn (provided
8137 there are no instructions in the loop which would cause problems).  Any
8138 additional labels can be emitted at this point.  In addition, if the
8139 desired special iteration counter register was not allocated, this
8140 machine dependent reorg pass could emit a traditional compare and jump
8141 instruction pair.
8143 For the @samp{doloop_end} pattern, the loop optimizer allocates an
8144 additional pseudo register as an iteration counter.  This pseudo
8145 register cannot be used within the loop (i.e., general induction
8146 variables cannot be derived from it), however, in many cases the loop
8147 induction variable may become redundant and removed by the flow pass.
8149 The @samp{doloop_end} pattern must have a specific structure to be
8150 handled correctly by GCC.  The example below is taken (slightly
8151 simplified) from the PDP-11 target:
8153 @smallexample
8154 @group
8155 (define_expand "doloop_end"
8156   [(parallel [(set (pc)
8157                    (if_then_else
8158                     (ne (match_operand:HI 0 "nonimmediate_operand" "+r,!m")
8159                         (const_int 1))
8160                     (label_ref (match_operand 1 "" ""))
8161                     (pc)))
8162               (set (match_dup 0)
8163                    (plus:HI (match_dup 0)
8164                          (const_int -1)))])]
8165   ""
8166   "@{
8167     if (GET_MODE (operands[0]) != HImode)
8168       FAIL;
8169   @}")
8171 (define_insn "doloop_end_insn"
8172   [(set (pc)
8173         (if_then_else
8174          (ne (match_operand:HI 0 "nonimmediate_operand" "+r,!m")
8175              (const_int 1))
8176          (label_ref (match_operand 1 "" ""))
8177          (pc)))
8178    (set (match_dup 0)
8179         (plus:HI (match_dup 0)
8180               (const_int -1)))]
8181   ""
8182   
8183   @{
8184     if (which_alternative == 0)
8185       return "sob %0,%l1";
8187     /* emulate sob */
8188     output_asm_insn ("dec %0", operands);
8189     return "bne %l1";
8190   @})
8191 @end group
8192 @end smallexample
8194 The first part of the pattern describes the branch condition.  GCC
8195 supports three cases for the way the target machine handles the loop
8196 counter:
8197 @itemize @bullet
8198 @item Loop terminates when the loop register decrements to zero.  This
8199 is represented by a @code{ne} comparison of the register (its old value)
8200 with constant 1 (as in the example above).
8201 @item Loop terminates when the loop register decrements to @minus{}1.
8202 This is represented by a @code{ne} comparison of the register with
8203 constant zero.
8204 @item Loop terminates when the loop register decrements to a negative
8205 value.  This is represented by a @code{ge} comparison of the register
8206 with constant zero.  For this case, GCC will attach a @code{REG_NONNEG}
8207 note to the @code{doloop_end} insn if it can determine that the register
8208 will be non-negative.
8209 @end itemize
8211 Since the @code{doloop_end} insn is a jump insn that also has an output,
8212 the reload pass does not handle the output operand.  Therefore, the
8213 constraint must allow for that operand to be in memory rather than a
8214 register.  In the example shown above, that is handled (in the
8215 @code{doloop_end_insn} pattern) by using a loop instruction sequence
8216 that can handle memory operands when the memory alternative appears.
8218 GCC does not check the mode of the loop register operand when generating
8219 the @code{doloop_end} pattern.  If the pattern is only valid for some
8220 modes but not others, the pattern should be a @code{define_expand}
8221 pattern that checks the operand mode in the preparation code, and issues
8222 @code{FAIL} if an unsupported mode is found.  The example above does
8223 this, since the machine instruction to be used only exists for
8224 @code{HImode}.
8226 If the @code{doloop_end} pattern is a @code{define_expand}, there must
8227 also be a @code{define_insn} or @code{define_insn_and_split} matching
8228 the generated pattern.  Otherwise, the compiler will fail during loop
8229 optimization.
8231 @end ifset
8232 @ifset INTERNALS
8233 @node Insn Canonicalizations
8234 @section Canonicalization of Instructions
8235 @cindex canonicalization of instructions
8236 @cindex insn canonicalization
8238 There are often cases where multiple RTL expressions could represent an
8239 operation performed by a single machine instruction.  This situation is
8240 most commonly encountered with logical, branch, and multiply-accumulate
8241 instructions.  In such cases, the compiler attempts to convert these
8242 multiple RTL expressions into a single canonical form to reduce the
8243 number of insn patterns required.
8245 In addition to algebraic simplifications, following canonicalizations
8246 are performed:
8248 @itemize @bullet
8249 @item
8250 For commutative and comparison operators, a constant is always made the
8251 second operand.  If a machine only supports a constant as the second
8252 operand, only patterns that match a constant in the second operand need
8253 be supplied.
8255 @item
8256 For associative operators, a sequence of operators will always chain
8257 to the left; for instance, only the left operand of an integer @code{plus}
8258 can itself be a @code{plus}.  @code{and}, @code{ior}, @code{xor},
8259 @code{plus}, @code{mult}, @code{smin}, @code{smax}, @code{umin}, and
8260 @code{umax} are associative when applied to integers, and sometimes to
8261 floating-point.
8263 @item
8264 @cindex @code{neg}, canonicalization of
8265 @cindex @code{not}, canonicalization of
8266 @cindex @code{mult}, canonicalization of
8267 @cindex @code{plus}, canonicalization of
8268 @cindex @code{minus}, canonicalization of
8269 For these operators, if only one operand is a @code{neg}, @code{not},
8270 @code{mult}, @code{plus}, or @code{minus} expression, it will be the
8271 first operand.
8273 @item
8274 In combinations of @code{neg}, @code{mult}, @code{plus}, and
8275 @code{minus}, the @code{neg} operations (if any) will be moved inside
8276 the operations as far as possible.  For instance,
8277 @code{(neg (mult A B))} is canonicalized as @code{(mult (neg A) B)}, but
8278 @code{(plus (mult (neg B) C) A)} is canonicalized as
8279 @code{(minus A (mult B C))}.
8281 @cindex @code{compare}, canonicalization of
8282 @item
8283 For the @code{compare} operator, a constant is always the second operand
8284 if the first argument is a condition code register.
8286 @item
8287 For instructions that inherently set a condition code register, the
8288 @code{compare} operator is always written as the first RTL expression of
8289 the @code{parallel} instruction pattern.  For example,
8291 @smallexample
8292 (define_insn ""
8293   [(set (reg:CCZ FLAGS_REG)
8294         (compare:CCZ
8295           (plus:SI
8296             (match_operand:SI 1 "register_operand" "%r")
8297             (match_operand:SI 2 "register_operand" "r"))
8298           (const_int 0)))
8299    (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
8300         (plus:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))]
8301   ""
8302   "addl %0, %1, %2")
8303 @end smallexample
8305 @item
8306 An operand of @code{neg}, @code{not}, @code{mult}, @code{plus}, or
8307 @code{minus} is made the first operand under the same conditions as
8308 above.
8310 @item
8311 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{b})} is converted to
8312 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{a})}. Likewise with @code{geu} instead
8313 of @code{ltu}.
8315 @item
8316 @code{(minus @var{x} (const_int @var{n}))} is converted to
8317 @code{(plus @var{x} (const_int @var{-n}))}.
8319 @item
8320 Within address computations (i.e., inside @code{mem}), a left shift is
8321 converted into the appropriate multiplication by a power of two.
8323 @cindex @code{ior}, canonicalization of
8324 @cindex @code{and}, canonicalization of
8325 @cindex De Morgan's law
8326 @item
8327 De Morgan's Law is used to move bitwise negation inside a bitwise
8328 logical-and or logical-or operation.  If this results in only one
8329 operand being a @code{not} expression, it will be the first one.
8331 A machine that has an instruction that performs a bitwise logical-and of one
8332 operand with the bitwise negation of the other should specify the pattern
8333 for that instruction as
8335 @smallexample
8336 (define_insn ""
8337   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
8338         (and:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
8339                      (match_operand:@var{m} 2 @dots{})))]
8340   "@dots{}"
8341   "@dots{}")
8342 @end smallexample
8344 @noindent
8345 Similarly, a pattern for a ``NAND'' instruction should be written
8347 @smallexample
8348 (define_insn ""
8349   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
8350         (ior:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
8351                      (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 2 @dots{}))))]
8352   "@dots{}"
8353   "@dots{}")
8354 @end smallexample
8356 In both cases, it is not necessary to include patterns for the many
8357 logically equivalent RTL expressions.
8359 @cindex @code{xor}, canonicalization of
8360 @item
8361 The only possible RTL expressions involving both bitwise exclusive-or
8362 and bitwise negation are @code{(xor:@var{m} @var{x} @var{y})}
8363 and @code{(not:@var{m} (xor:@var{m} @var{x} @var{y}))}.
8365 @item
8366 The sum of three items, one of which is a constant, will only appear in
8367 the form
8369 @smallexample
8370 (plus:@var{m} (plus:@var{m} @var{x} @var{y}) @var{constant})
8371 @end smallexample
8373 @cindex @code{zero_extract}, canonicalization of
8374 @cindex @code{sign_extract}, canonicalization of
8375 @item
8376 Equality comparisons of a group of bits (usually a single bit) with zero
8377 will be written using @code{zero_extract} rather than the equivalent
8378 @code{and} or @code{sign_extract} operations.
8380 @cindex @code{mult}, canonicalization of
8381 @item
8382 @code{(sign_extend:@var{m1} (mult:@var{m2} (sign_extend:@var{m2} @var{x})
8383 (sign_extend:@var{m2} @var{y})))} is converted to @code{(mult:@var{m1}
8384 (sign_extend:@var{m1} @var{x}) (sign_extend:@var{m1} @var{y}))}, and likewise
8385 for @code{zero_extend}.
8387 @item
8388 @code{(sign_extend:@var{m1} (mult:@var{m2} (ashiftrt:@var{m2}
8389 @var{x} @var{s}) (sign_extend:@var{m2} @var{y})))} is converted
8390 to @code{(mult:@var{m1} (sign_extend:@var{m1} (ashiftrt:@var{m2}
8391 @var{x} @var{s})) (sign_extend:@var{m1} @var{y}))}, and likewise for
8392 patterns using @code{zero_extend} and @code{lshiftrt}.  If the second
8393 operand of @code{mult} is also a shift, then that is extended also.
8394 This transformation is only applied when it can be proven that the
8395 original operation had sufficient precision to prevent overflow.
8397 @end itemize
8399 Further canonicalization rules are defined in the function
8400 @code{commutative_operand_precedence} in @file{gcc/rtlanal.c}.
8402 @end ifset
8403 @ifset INTERNALS
8404 @node Expander Definitions
8405 @section Defining RTL Sequences for Code Generation
8406 @cindex expander definitions
8407 @cindex code generation RTL sequences
8408 @cindex defining RTL sequences for code generation
8410 On some target machines, some standard pattern names for RTL generation
8411 cannot be handled with single insn, but a sequence of RTL insns can
8412 represent them.  For these target machines, you can write a
8413 @code{define_expand} to specify how to generate the sequence of RTL@.
8415 @findex define_expand
8416 A @code{define_expand} is an RTL expression that looks almost like a
8417 @code{define_insn}; but, unlike the latter, a @code{define_expand} is used
8418 only for RTL generation and it can produce more than one RTL insn.
8420 A @code{define_expand} RTX has four operands:
8422 @itemize @bullet
8423 @item
8424 The name.  Each @code{define_expand} must have a name, since the only
8425 use for it is to refer to it by name.
8427 @item
8428 The RTL template.  This is a vector of RTL expressions representing
8429 a sequence of separate instructions.  Unlike @code{define_insn}, there
8430 is no implicit surrounding @code{PARALLEL}.
8432 @item
8433 The condition, a string containing a C expression.  This expression is
8434 used to express how the availability of this pattern depends on
8435 subclasses of target machine, selected by command-line options when GCC
8436 is run.  This is just like the condition of a @code{define_insn} that
8437 has a standard name.  Therefore, the condition (if present) may not
8438 depend on the data in the insn being matched, but only the
8439 target-machine-type flags.  The compiler needs to test these conditions
8440 during initialization in order to learn exactly which named instructions
8441 are available in a particular run.
8443 @item
8444 The preparation statements, a string containing zero or more C
8445 statements which are to be executed before RTL code is generated from
8446 the RTL template.
8448 Usually these statements prepare temporary registers for use as
8449 internal operands in the RTL template, but they can also generate RTL
8450 insns directly by calling routines such as @code{emit_insn}, etc.
8451 Any such insns precede the ones that come from the RTL template.
8453 @item
8454 Optionally, a vector containing the values of attributes. @xref{Insn
8455 Attributes}.
8456 @end itemize
8458 Every RTL insn emitted by a @code{define_expand} must match some
8459 @code{define_insn} in the machine description.  Otherwise, the compiler
8460 will crash when trying to generate code for the insn or trying to optimize
8463 The RTL template, in addition to controlling generation of RTL insns,
8464 also describes the operands that need to be specified when this pattern
8465 is used.  In particular, it gives a predicate for each operand.
8467 A true operand, which needs to be specified in order to generate RTL from
8468 the pattern, should be described with a @code{match_operand} in its first
8469 occurrence in the RTL template.  This enters information on the operand's
8470 predicate into the tables that record such things.  GCC uses the
8471 information to preload the operand into a register if that is required for
8472 valid RTL code.  If the operand is referred to more than once, subsequent
8473 references should use @code{match_dup}.
8475 The RTL template may also refer to internal ``operands'' which are
8476 temporary registers or labels used only within the sequence made by the
8477 @code{define_expand}.  Internal operands are substituted into the RTL
8478 template with @code{match_dup}, never with @code{match_operand}.  The
8479 values of the internal operands are not passed in as arguments by the
8480 compiler when it requests use of this pattern.  Instead, they are computed
8481 within the pattern, in the preparation statements.  These statements
8482 compute the values and store them into the appropriate elements of
8483 @code{operands} so that @code{match_dup} can find them.
8485 There are two special macros defined for use in the preparation statements:
8486 @code{DONE} and @code{FAIL}.  Use them with a following semicolon,
8487 as a statement.
8489 @table @code
8491 @findex DONE
8492 @item DONE
8493 Use the @code{DONE} macro to end RTL generation for the pattern.  The
8494 only RTL insns resulting from the pattern on this occasion will be
8495 those already emitted by explicit calls to @code{emit_insn} within the
8496 preparation statements; the RTL template will not be generated.
8498 @findex FAIL
8499 @item FAIL
8500 Make the pattern fail on this occasion.  When a pattern fails, it means
8501 that the pattern was not truly available.  The calling routines in the
8502 compiler will try other strategies for code generation using other patterns.
8504 Failure is currently supported only for binary (addition, multiplication,
8505 shifting, etc.) and bit-field (@code{extv}, @code{extzv}, and @code{insv})
8506 operations.
8507 @end table
8509 If the preparation falls through (invokes neither @code{DONE} nor
8510 @code{FAIL}), then the @code{define_expand} acts like a
8511 @code{define_insn} in that the RTL template is used to generate the
8512 insn.
8514 The RTL template is not used for matching, only for generating the
8515 initial insn list.  If the preparation statement always invokes
8516 @code{DONE} or @code{FAIL}, the RTL template may be reduced to a simple
8517 list of operands, such as this example:
8519 @smallexample
8520 @group
8521 (define_expand "addsi3"
8522   [(match_operand:SI 0 "register_operand" "")
8523    (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
8524    (match_operand:SI 2 "register_operand" "")]
8525   ""
8526   "
8528   handle_add (operands[0], operands[1], operands[2]);
8529   DONE;
8530 @}")
8531 @end group
8532 @end smallexample
8534 Here is an example, the definition of left-shift for the SPUR chip:
8536 @smallexample
8537 @group
8538 (define_expand "ashlsi3"
8539   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
8540         (ashift:SI
8541           (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
8542           (match_operand:SI 2 "nonmemory_operand" "")))]
8543   ""
8544   "
8546   if (GET_CODE (operands[2]) != CONST_INT
8547       || (unsigned) INTVAL (operands[2]) > 3)
8548     FAIL;
8549 @}")
8550 @end group
8551 @end smallexample
8553 @noindent
8554 This example uses @code{define_expand} so that it can generate an RTL insn
8555 for shifting when the shift-count is in the supported range of 0 to 3 but
8556 fail in other cases where machine insns aren't available.  When it fails,
8557 the compiler tries another strategy using different patterns (such as, a
8558 library call).
8560 If the compiler were able to handle nontrivial condition-strings in
8561 patterns with names, then it would be possible to use a
8562 @code{define_insn} in that case.  Here is another case (zero-extension
8563 on the 68000) which makes more use of the power of @code{define_expand}:
8565 @smallexample
8566 (define_expand "zero_extendhisi2"
8567   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "")
8568         (const_int 0))
8569    (set (strict_low_part
8570           (subreg:HI
8571             (match_dup 0)
8572             0))
8573         (match_operand:HI 1 "general_operand" ""))]
8574   ""
8575   "operands[1] = make_safe_from (operands[1], operands[0]);")
8576 @end smallexample
8578 @noindent
8579 @findex make_safe_from
8580 Here two RTL insns are generated, one to clear the entire output operand
8581 and the other to copy the input operand into its low half.  This sequence
8582 is incorrect if the input operand refers to [the old value of] the output
8583 operand, so the preparation statement makes sure this isn't so.  The
8584 function @code{make_safe_from} copies the @code{operands[1]} into a
8585 temporary register if it refers to @code{operands[0]}.  It does this
8586 by emitting another RTL insn.
8588 Finally, a third example shows the use of an internal operand.
8589 Zero-extension on the SPUR chip is done by @code{and}-ing the result
8590 against a halfword mask.  But this mask cannot be represented by a
8591 @code{const_int} because the constant value is too large to be legitimate
8592 on this machine.  So it must be copied into a register with
8593 @code{force_reg} and then the register used in the @code{and}.
8595 @smallexample
8596 (define_expand "zero_extendhisi2"
8597   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
8598         (and:SI (subreg:SI
8599                   (match_operand:HI 1 "register_operand" "")
8600                   0)
8601                 (match_dup 2)))]
8602   ""
8603   "operands[2]
8604      = force_reg (SImode, GEN_INT (65535)); ")
8605 @end smallexample
8607 @emph{Note:} If the @code{define_expand} is used to serve a
8608 standard binary or unary arithmetic operation or a bit-field operation,
8609 then the last insn it generates must not be a @code{code_label},
8610 @code{barrier} or @code{note}.  It must be an @code{insn},
8611 @code{jump_insn} or @code{call_insn}.  If you don't need a real insn
8612 at the end, emit an insn to copy the result of the operation into
8613 itself.  Such an insn will generate no code, but it can avoid problems
8614 in the compiler.
8616 @end ifset
8617 @ifset INTERNALS
8618 @node Insn Splitting
8619 @section Defining How to Split Instructions
8620 @cindex insn splitting
8621 @cindex instruction splitting
8622 @cindex splitting instructions
8624 There are two cases where you should specify how to split a pattern
8625 into multiple insns.  On machines that have instructions requiring
8626 delay slots (@pxref{Delay Slots}) or that have instructions whose
8627 output is not available for multiple cycles (@pxref{Processor pipeline
8628 description}), the compiler phases that optimize these cases need to
8629 be able to move insns into one-instruction delay slots.  However, some
8630 insns may generate more than one machine instruction.  These insns
8631 cannot be placed into a delay slot.
8633 Often you can rewrite the single insn as a list of individual insns,
8634 each corresponding to one machine instruction.  The disadvantage of
8635 doing so is that it will cause the compilation to be slower and require
8636 more space.  If the resulting insns are too complex, it may also
8637 suppress some optimizations.  The compiler splits the insn if there is a
8638 reason to believe that it might improve instruction or delay slot
8639 scheduling.
8641 The insn combiner phase also splits putative insns.  If three insns are
8642 merged into one insn with a complex expression that cannot be matched by
8643 some @code{define_insn} pattern, the combiner phase attempts to split
8644 the complex pattern into two insns that are recognized.  Usually it can
8645 break the complex pattern into two patterns by splitting out some
8646 subexpression.  However, in some other cases, such as performing an
8647 addition of a large constant in two insns on a RISC machine, the way to
8648 split the addition into two insns is machine-dependent.
8650 @findex define_split
8651 The @code{define_split} definition tells the compiler how to split a
8652 complex insn into several simpler insns.  It looks like this:
8654 @smallexample
8655 (define_split
8656   [@var{insn-pattern}]
8657   "@var{condition}"
8658   [@var{new-insn-pattern-1}
8659    @var{new-insn-pattern-2}
8660    @dots{}]
8661   "@var{preparation-statements}")
8662 @end smallexample
8664 @var{insn-pattern} is a pattern that needs to be split and
8665 @var{condition} is the final condition to be tested, as in a
8666 @code{define_insn}.  When an insn matching @var{insn-pattern} and
8667 satisfying @var{condition} is found, it is replaced in the insn list
8668 with the insns given by @var{new-insn-pattern-1},
8669 @var{new-insn-pattern-2}, etc.
8671 The @var{preparation-statements} are similar to those statements that
8672 are specified for @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
8673 and are executed before the new RTL is generated to prepare for the
8674 generated code or emit some insns whose pattern is not fixed.  Unlike
8675 those in @code{define_expand}, however, these statements must not
8676 generate any new pseudo-registers.  Once reload has completed, they also
8677 must not allocate any space in the stack frame.
8679 There are two special macros defined for use in the preparation statements:
8680 @code{DONE} and @code{FAIL}.  Use them with a following semicolon,
8681 as a statement.
8683 @table @code
8685 @findex DONE
8686 @item DONE
8687 Use the @code{DONE} macro to end RTL generation for the splitter.  The
8688 only RTL insns generated as replacement for the matched input insn will
8689 be those already emitted by explicit calls to @code{emit_insn} within
8690 the preparation statements; the replacement pattern is not used.
8692 @findex FAIL
8693 @item FAIL
8694 Make the @code{define_split} fail on this occasion.  When a @code{define_split}
8695 fails, it means that the splitter was not truly available for the inputs
8696 it was given, and the input insn will not be split.
8697 @end table
8699 If the preparation falls through (invokes neither @code{DONE} nor
8700 @code{FAIL}), then the @code{define_split} uses the replacement
8701 template.
8703 Patterns are matched against @var{insn-pattern} in two different
8704 circumstances.  If an insn needs to be split for delay slot scheduling
8705 or insn scheduling, the insn is already known to be valid, which means
8706 that it must have been matched by some @code{define_insn} and, if
8707 @code{reload_completed} is nonzero, is known to satisfy the constraints
8708 of that @code{define_insn}.  In that case, the new insn patterns must
8709 also be insns that are matched by some @code{define_insn} and, if
8710 @code{reload_completed} is nonzero, must also satisfy the constraints
8711 of those definitions.
8713 As an example of this usage of @code{define_split}, consider the following
8714 example from @file{a29k.md}, which splits a @code{sign_extend} from
8715 @code{HImode} to @code{SImode} into a pair of shift insns:
8717 @smallexample
8718 (define_split
8719   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
8720         (sign_extend:SI (match_operand:HI 1 "gen_reg_operand" "")))]
8721   ""
8722   [(set (match_dup 0)
8723         (ashift:SI (match_dup 1)
8724                    (const_int 16)))
8725    (set (match_dup 0)
8726         (ashiftrt:SI (match_dup 0)
8727                      (const_int 16)))]
8728   "
8729 @{ operands[1] = gen_lowpart (SImode, operands[1]); @}")
8730 @end smallexample
8732 When the combiner phase tries to split an insn pattern, it is always the
8733 case that the pattern is @emph{not} matched by any @code{define_insn}.
8734 The combiner pass first tries to split a single @code{set} expression
8735 and then the same @code{set} expression inside a @code{parallel}, but
8736 followed by a @code{clobber} of a pseudo-reg to use as a scratch
8737 register.  In these cases, the combiner expects exactly one or two new insn
8738 patterns to be generated.  It will verify that these patterns match some
8739 @code{define_insn} definitions, so you need not do this test in the
8740 @code{define_split} (of course, there is no point in writing a
8741 @code{define_split} that will never produce insns that match).
8743 Here is an example of this use of @code{define_split}, taken from
8744 @file{rs6000.md}:
8746 @smallexample
8747 (define_split
8748   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
8749         (plus:SI (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
8750                  (match_operand:SI 2 "non_add_cint_operand" "")))]
8751   ""
8752   [(set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 1) (match_dup 3)))
8753    (set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 0) (match_dup 4)))]
8756   int low = INTVAL (operands[2]) & 0xffff;
8757   int high = (unsigned) INTVAL (operands[2]) >> 16;
8759   if (low & 0x8000)
8760     high++, low |= 0xffff0000;
8762   operands[3] = GEN_INT (high << 16);
8763   operands[4] = GEN_INT (low);
8764 @}")
8765 @end smallexample
8767 Here the predicate @code{non_add_cint_operand} matches any
8768 @code{const_int} that is @emph{not} a valid operand of a single add
8769 insn.  The add with the smaller displacement is written so that it
8770 can be substituted into the address of a subsequent operation.
8772 An example that uses a scratch register, from the same file, generates
8773 an equality comparison of a register and a large constant:
8775 @smallexample
8776 (define_split
8777   [(set (match_operand:CC 0 "cc_reg_operand" "")
8778         (compare:CC (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
8779                     (match_operand:SI 2 "non_short_cint_operand" "")))
8780    (clobber (match_operand:SI 3 "gen_reg_operand" ""))]
8781   "find_single_use (operands[0], insn, 0)
8782    && (GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == EQ
8783        || GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == NE)"
8784   [(set (match_dup 3) (xor:SI (match_dup 1) (match_dup 4)))
8785    (set (match_dup 0) (compare:CC (match_dup 3) (match_dup 5)))]
8786   "
8788   /* @r{Get the constant we are comparing against, C, and see what it
8789      looks like sign-extended to 16 bits.  Then see what constant
8790      could be XOR'ed with C to get the sign-extended value.}  */
8792   int c = INTVAL (operands[2]);
8793   int sextc = (c << 16) >> 16;
8794   int xorv = c ^ sextc;
8796   operands[4] = GEN_INT (xorv);
8797   operands[5] = GEN_INT (sextc);
8798 @}")
8799 @end smallexample
8801 To avoid confusion, don't write a single @code{define_split} that
8802 accepts some insns that match some @code{define_insn} as well as some
8803 insns that don't.  Instead, write two separate @code{define_split}
8804 definitions, one for the insns that are valid and one for the insns that
8805 are not valid.
8807 The splitter is allowed to split jump instructions into sequence of
8808 jumps or create new jumps in while splitting non-jump instructions.  As
8809 the control flow graph and branch prediction information needs to be updated,
8810 several restriction apply.
8812 Splitting of jump instruction into sequence that over by another jump
8813 instruction is always valid, as compiler expect identical behavior of new
8814 jump.  When new sequence contains multiple jump instructions or new labels,
8815 more assistance is needed.  Splitter is required to create only unconditional
8816 jumps, or simple conditional jump instructions.  Additionally it must attach a
8817 @code{REG_BR_PROB} note to each conditional jump.  A global variable
8818 @code{split_branch_probability} holds the probability of the original branch in case
8819 it was a simple conditional jump, @minus{}1 otherwise.  To simplify
8820 recomputing of edge frequencies, the new sequence is required to have only
8821 forward jumps to the newly created labels.
8823 @findex define_insn_and_split
8824 For the common case where the pattern of a define_split exactly matches the
8825 pattern of a define_insn, use @code{define_insn_and_split}.  It looks like
8826 this:
8828 @smallexample
8829 (define_insn_and_split
8830   [@var{insn-pattern}]
8831   "@var{condition}"
8832   "@var{output-template}"
8833   "@var{split-condition}"
8834   [@var{new-insn-pattern-1}
8835    @var{new-insn-pattern-2}
8836    @dots{}]
8837   "@var{preparation-statements}"
8838   [@var{insn-attributes}])
8840 @end smallexample
8842 @var{insn-pattern}, @var{condition}, @var{output-template}, and
8843 @var{insn-attributes} are used as in @code{define_insn}.  The
8844 @var{new-insn-pattern} vector and the @var{preparation-statements} are used as
8845 in a @code{define_split}.  The @var{split-condition} is also used as in
8846 @code{define_split}, with the additional behavior that if the condition starts
8847 with @samp{&&}, the condition used for the split will be the constructed as a
8848 logical ``and'' of the split condition with the insn condition.  For example,
8849 from i386.md:
8851 @smallexample
8852 (define_insn_and_split "zero_extendhisi2_and"
8853   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
8854      (zero_extend:SI (match_operand:HI 1 "register_operand" "0")))
8855    (clobber (reg:CC 17))]
8856   "TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size"
8857   "#"
8858   "&& reload_completed"
8859   [(parallel [(set (match_dup 0)
8860                    (and:SI (match_dup 0) (const_int 65535)))
8861               (clobber (reg:CC 17))])]
8862   ""
8863   [(set_attr "type" "alu1")])
8865 @end smallexample
8867 In this case, the actual split condition will be
8868 @samp{TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size && reload_completed}.
8870 The @code{define_insn_and_split} construction provides exactly the same
8871 functionality as two separate @code{define_insn} and @code{define_split}
8872 patterns.  It exists for compactness, and as a maintenance tool to prevent
8873 having to ensure the two patterns' templates match.
8875 @findex define_insn_and_rewrite
8876 It is sometimes useful to have a @code{define_insn_and_split}
8877 that replaces specific operands of an instruction but leaves the
8878 rest of the instruction pattern unchanged.  You can do this directly
8879 with a @code{define_insn_and_split}, but it requires a
8880 @var{new-insn-pattern-1} that repeats most of the original @var{insn-pattern}.
8881 There is also the complication that an implicit @code{parallel} in
8882 @var{insn-pattern} must become an explicit @code{parallel} in
8883 @var{new-insn-pattern-1}, which is easy to overlook.
8884 A simpler alternative is to use @code{define_insn_and_rewrite}, which
8885 is a form of @code{define_insn_and_split} that automatically generates
8886 @var{new-insn-pattern-1} by replacing each @code{match_operand}
8887 in @var{insn-pattern} with a corresponding @code{match_dup}, and each
8888 @code{match_operator} in the pattern with a corresponding @code{match_op_dup}.
8889 The arguments are otherwise identical to @code{define_insn_and_split}:
8891 @smallexample
8892 (define_insn_and_rewrite
8893   [@var{insn-pattern}]
8894   "@var{condition}"
8895   "@var{output-template}"
8896   "@var{split-condition}"
8897   "@var{preparation-statements}"
8898   [@var{insn-attributes}])
8899 @end smallexample
8901 The @code{match_dup}s and @code{match_op_dup}s in the new
8902 instruction pattern use any new operand values that the
8903 @var{preparation-statements} store in the @code{operands} array,
8904 as for a normal @code{define_insn_and_split}.  @var{preparation-statements}
8905 can also emit additional instructions before the new instruction.
8906 They can even emit an entirely different sequence of instructions and
8907 use @code{DONE} to avoid emitting a new form of the original
8908 instruction.
8910 The split in a @code{define_insn_and_rewrite} is only intended
8911 to apply to existing instructions that match @var{insn-pattern}.
8912 @var{split-condition} must therefore start with @code{&&},
8913 so that the split condition applies on top of @var{condition}.
8915 Here is an example from the AArch64 SVE port, in which operand 1 is
8916 known to be equivalent to an all-true constant and isn't used by the
8917 output template:
8919 @smallexample
8920 (define_insn_and_rewrite "*while_ult<GPI:mode><PRED_ALL:mode>_cc"
8921   [(set (reg:CC CC_REGNUM)
8922         (compare:CC
8923           (unspec:SI [(match_operand:PRED_ALL 1)
8924                       (unspec:PRED_ALL
8925                         [(match_operand:GPI 2 "aarch64_reg_or_zero" "rZ")
8926                          (match_operand:GPI 3 "aarch64_reg_or_zero" "rZ")]
8927                         UNSPEC_WHILE_LO)]
8928                      UNSPEC_PTEST_PTRUE)
8929           (const_int 0)))
8930    (set (match_operand:PRED_ALL 0 "register_operand" "=Upa")
8931         (unspec:PRED_ALL [(match_dup 2)
8932                           (match_dup 3)]
8933                          UNSPEC_WHILE_LO))]
8934   "TARGET_SVE"
8935   "whilelo\t%0.<PRED_ALL:Vetype>, %<w>2, %<w>3"
8936   ;; Force the compiler to drop the unused predicate operand, so that we
8937   ;; don't have an unnecessary PTRUE.
8938   "&& !CONSTANT_P (operands[1])"
8939   @{
8940     operands[1] = CONSTM1_RTX (<MODE>mode);
8941   @}
8943 @end smallexample
8945 The splitter in this case simply replaces operand 1 with the constant
8946 value that it is known to have.  The equivalent @code{define_insn_and_split}
8947 would be:
8949 @smallexample
8950 (define_insn_and_split "*while_ult<GPI:mode><PRED_ALL:mode>_cc"
8951   [(set (reg:CC CC_REGNUM)
8952         (compare:CC
8953           (unspec:SI [(match_operand:PRED_ALL 1)
8954                       (unspec:PRED_ALL
8955                         [(match_operand:GPI 2 "aarch64_reg_or_zero" "rZ")
8956                          (match_operand:GPI 3 "aarch64_reg_or_zero" "rZ")]
8957                         UNSPEC_WHILE_LO)]
8958                      UNSPEC_PTEST_PTRUE)
8959           (const_int 0)))
8960    (set (match_operand:PRED_ALL 0 "register_operand" "=Upa")
8961         (unspec:PRED_ALL [(match_dup 2)
8962                           (match_dup 3)]
8963                          UNSPEC_WHILE_LO))]
8964   "TARGET_SVE"
8965   "whilelo\t%0.<PRED_ALL:Vetype>, %<w>2, %<w>3"
8966   ;; Force the compiler to drop the unused predicate operand, so that we
8967   ;; don't have an unnecessary PTRUE.
8968   "&& !CONSTANT_P (operands[1])"
8969   [(parallel
8970      [(set (reg:CC CC_REGNUM)
8971            (compare:CC
8972              (unspec:SI [(match_dup 1)
8973                          (unspec:PRED_ALL [(match_dup 2)
8974                                            (match_dup 3)]
8975                                           UNSPEC_WHILE_LO)]
8976                         UNSPEC_PTEST_PTRUE)
8977              (const_int 0)))
8978       (set (match_dup 0)
8979            (unspec:PRED_ALL [(match_dup 2)
8980                              (match_dup 3)]
8981                             UNSPEC_WHILE_LO))])]
8982   @{
8983     operands[1] = CONSTM1_RTX (<MODE>mode);
8984   @}
8986 @end smallexample
8988 @end ifset
8989 @ifset INTERNALS
8990 @node Including Patterns
8991 @section Including Patterns in Machine Descriptions.
8992 @cindex insn includes
8994 @findex include
8995 The @code{include} pattern tells the compiler tools where to
8996 look for patterns that are in files other than in the file
8997 @file{.md}.  This is used only at build time and there is no preprocessing allowed.
8999 It looks like:
9001 @smallexample
9003 (include
9004   @var{pathname})
9005 @end smallexample
9007 For example:
9009 @smallexample
9011 (include "filestuff")
9013 @end smallexample
9015 Where @var{pathname} is a string that specifies the location of the file,
9016 specifies the include file to be in @file{gcc/config/target/filestuff}.  The
9017 directory @file{gcc/config/target} is regarded as the default directory.
9020 Machine descriptions may be split up into smaller more manageable subsections
9021 and placed into subdirectories.
9023 By specifying:
9025 @smallexample
9027 (include "BOGUS/filestuff")
9029 @end smallexample
9031 the include file is specified to be in @file{gcc/config/@var{target}/BOGUS/filestuff}.
9033 Specifying an absolute path for the include file such as;
9034 @smallexample
9036 (include "/u2/BOGUS/filestuff")
9038 @end smallexample
9039 is permitted but is not encouraged.
9041 @subsection RTL Generation Tool Options for Directory Search
9042 @cindex directory options .md
9043 @cindex options, directory search
9044 @cindex search options
9046 The @option{-I@var{dir}} option specifies directories to search for machine descriptions.
9047 For example:
9049 @smallexample
9051 genrecog -I/p1/abc/proc1 -I/p2/abcd/pro2 target.md
9053 @end smallexample
9056 Add the directory @var{dir} to the head of the list of directories to be
9057 searched for header files.  This can be used to override a system machine definition
9058 file, substituting your own version, since these directories are
9059 searched before the default machine description file directories.  If you use more than
9060 one @option{-I} option, the directories are scanned in left-to-right
9061 order; the standard default directory come after.
9064 @end ifset
9065 @ifset INTERNALS
9066 @node Peephole Definitions
9067 @section Machine-Specific Peephole Optimizers
9068 @cindex peephole optimizer definitions
9069 @cindex defining peephole optimizers
9071 In addition to instruction patterns the @file{md} file may contain
9072 definitions of machine-specific peephole optimizations.
9074 The combiner does not notice certain peephole optimizations when the data
9075 flow in the program does not suggest that it should try them.  For example,
9076 sometimes two consecutive insns related in purpose can be combined even
9077 though the second one does not appear to use a register computed in the
9078 first one.  A machine-specific peephole optimizer can detect such
9079 opportunities.
9081 There are two forms of peephole definitions that may be used.  The
9082 original @code{define_peephole} is run at assembly output time to
9083 match insns and substitute assembly text.  Use of @code{define_peephole}
9084 is deprecated.
9086 A newer @code{define_peephole2} matches insns and substitutes new
9087 insns.  The @code{peephole2} pass is run after register allocation
9088 but before scheduling, which may result in much better code for
9089 targets that do scheduling.
9091 @menu
9092 * define_peephole::     RTL to Text Peephole Optimizers
9093 * define_peephole2::    RTL to RTL Peephole Optimizers
9094 @end menu
9096 @end ifset
9097 @ifset INTERNALS
9098 @node define_peephole
9099 @subsection RTL to Text Peephole Optimizers
9100 @findex define_peephole
9102 @need 1000
9103 A definition looks like this:
9105 @smallexample
9106 (define_peephole
9107   [@var{insn-pattern-1}
9108    @var{insn-pattern-2}
9109    @dots{}]
9110   "@var{condition}"
9111   "@var{template}"
9112   "@var{optional-insn-attributes}")
9113 @end smallexample
9115 @noindent
9116 The last string operand may be omitted if you are not using any
9117 machine-specific information in this machine description.  If present,
9118 it must obey the same rules as in a @code{define_insn}.
9120 In this skeleton, @var{insn-pattern-1} and so on are patterns to match
9121 consecutive insns.  The optimization applies to a sequence of insns when
9122 @var{insn-pattern-1} matches the first one, @var{insn-pattern-2} matches
9123 the next, and so on.
9125 Each of the insns matched by a peephole must also match a
9126 @code{define_insn}.  Peepholes are checked only at the last stage just
9127 before code generation, and only optionally.  Therefore, any insn which
9128 would match a peephole but no @code{define_insn} will cause a crash in code
9129 generation in an unoptimized compilation, or at various optimization
9130 stages.
9132 The operands of the insns are matched with @code{match_operands},
9133 @code{match_operator}, and @code{match_dup}, as usual.  What is not
9134 usual is that the operand numbers apply to all the insn patterns in the
9135 definition.  So, you can check for identical operands in two insns by
9136 using @code{match_operand} in one insn and @code{match_dup} in the
9137 other.
9139 The operand constraints used in @code{match_operand} patterns do not have
9140 any direct effect on the applicability of the peephole, but they will
9141 be validated afterward, so make sure your constraints are general enough
9142 to apply whenever the peephole matches.  If the peephole matches
9143 but the constraints are not satisfied, the compiler will crash.
9145 It is safe to omit constraints in all the operands of the peephole; or
9146 you can write constraints which serve as a double-check on the criteria
9147 previously tested.
9149 Once a sequence of insns matches the patterns, the @var{condition} is
9150 checked.  This is a C expression which makes the final decision whether to
9151 perform the optimization (we do so if the expression is nonzero).  If
9152 @var{condition} is omitted (in other words, the string is empty) then the
9153 optimization is applied to every sequence of insns that matches the
9154 patterns.
9156 The defined peephole optimizations are applied after register allocation
9157 is complete.  Therefore, the peephole definition can check which
9158 operands have ended up in which kinds of registers, just by looking at
9159 the operands.
9161 @findex prev_active_insn
9162 The way to refer to the operands in @var{condition} is to write
9163 @code{operands[@var{i}]} for operand number @var{i} (as matched by
9164 @code{(match_operand @var{i} @dots{})}).  Use the variable @code{insn}
9165 to refer to the last of the insns being matched; use
9166 @code{prev_active_insn} to find the preceding insns.
9168 @findex dead_or_set_p
9169 When optimizing computations with intermediate results, you can use
9170 @var{condition} to match only when the intermediate results are not used
9171 elsewhere.  Use the C expression @code{dead_or_set_p (@var{insn},
9172 @var{op})}, where @var{insn} is the insn in which you expect the value
9173 to be used for the last time (from the value of @code{insn}, together
9174 with use of @code{prev_nonnote_insn}), and @var{op} is the intermediate
9175 value (from @code{operands[@var{i}]}).
9177 Applying the optimization means replacing the sequence of insns with one
9178 new insn.  The @var{template} controls ultimate output of assembler code
9179 for this combined insn.  It works exactly like the template of a
9180 @code{define_insn}.  Operand numbers in this template are the same ones
9181 used in matching the original sequence of insns.
9183 The result of a defined peephole optimizer does not need to match any of
9184 the insn patterns in the machine description; it does not even have an
9185 opportunity to match them.  The peephole optimizer definition itself serves
9186 as the insn pattern to control how the insn is output.
9188 Defined peephole optimizers are run as assembler code is being output,
9189 so the insns they produce are never combined or rearranged in any way.
9191 Here is an example, taken from the 68000 machine description:
9193 @smallexample
9194 (define_peephole
9195   [(set (reg:SI 15) (plus:SI (reg:SI 15) (const_int 4)))
9196    (set (match_operand:DF 0 "register_operand" "=f")
9197         (match_operand:DF 1 "register_operand" "ad"))]
9198   "FP_REG_P (operands[0]) && ! FP_REG_P (operands[1])"
9200   rtx xoperands[2];
9201   xoperands[1] = gen_rtx_REG (SImode, REGNO (operands[1]) + 1);
9202 #ifdef MOTOROLA
9203   output_asm_insn ("move.l %1,(sp)", xoperands);
9204   output_asm_insn ("move.l %1,-(sp)", operands);
9205   return "fmove.d (sp)+,%0";
9206 #else
9207   output_asm_insn ("movel %1,sp@@", xoperands);
9208   output_asm_insn ("movel %1,sp@@-", operands);
9209   return "fmoved sp@@+,%0";
9210 #endif
9212 @end smallexample
9214 @need 1000
9215 The effect of this optimization is to change
9217 @smallexample
9218 @group
9219 jbsr _foobar
9220 addql #4,sp
9221 movel d1,sp@@-
9222 movel d0,sp@@-
9223 fmoved sp@@+,fp0
9224 @end group
9225 @end smallexample
9227 @noindent
9228 into
9230 @smallexample
9231 @group
9232 jbsr _foobar
9233 movel d1,sp@@
9234 movel d0,sp@@-
9235 fmoved sp@@+,fp0
9236 @end group
9237 @end smallexample
9239 @ignore
9240 @findex CC_REVERSED
9241 If a peephole matches a sequence including one or more jump insns, you must
9242 take account of the flags such as @code{CC_REVERSED} which specify that the
9243 condition codes are represented in an unusual manner.  The compiler
9244 automatically alters any ordinary conditional jumps which occur in such
9245 situations, but the compiler cannot alter jumps which have been replaced by
9246 peephole optimizations.  So it is up to you to alter the assembler code
9247 that the peephole produces.  Supply C code to write the assembler output,
9248 and in this C code check the condition code status flags and change the
9249 assembler code as appropriate.
9250 @end ignore
9252 @var{insn-pattern-1} and so on look @emph{almost} like the second
9253 operand of @code{define_insn}.  There is one important difference: the
9254 second operand of @code{define_insn} consists of one or more RTX's
9255 enclosed in square brackets.  Usually, there is only one: then the same
9256 action can be written as an element of a @code{define_peephole}.  But
9257 when there are multiple actions in a @code{define_insn}, they are
9258 implicitly enclosed in a @code{parallel}.  Then you must explicitly
9259 write the @code{parallel}, and the square brackets within it, in the
9260 @code{define_peephole}.  Thus, if an insn pattern looks like this,
9262 @smallexample
9263 (define_insn "divmodsi4"
9264   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
9265         (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
9266                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
9267    (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
9268         (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))]
9269   "TARGET_68020"
9270   "divsl%.l %2,%3:%0")
9271 @end smallexample
9273 @noindent
9274 then the way to mention this insn in a peephole is as follows:
9276 @smallexample
9277 (define_peephole
9278   [@dots{}
9279    (parallel
9280     [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
9281           (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
9282                   (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
9283      (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
9284           (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))])
9285    @dots{}]
9286   @dots{})
9287 @end smallexample
9289 @end ifset
9290 @ifset INTERNALS
9291 @node define_peephole2
9292 @subsection RTL to RTL Peephole Optimizers
9293 @findex define_peephole2
9295 The @code{define_peephole2} definition tells the compiler how to
9296 substitute one sequence of instructions for another sequence,
9297 what additional scratch registers may be needed and what their
9298 lifetimes must be.
9300 @smallexample
9301 (define_peephole2
9302   [@var{insn-pattern-1}
9303    @var{insn-pattern-2}
9304    @dots{}]
9305   "@var{condition}"
9306   [@var{new-insn-pattern-1}
9307    @var{new-insn-pattern-2}
9308    @dots{}]
9309   "@var{preparation-statements}")
9310 @end smallexample
9312 The definition is almost identical to @code{define_split}
9313 (@pxref{Insn Splitting}) except that the pattern to match is not a
9314 single instruction, but a sequence of instructions.
9316 It is possible to request additional scratch registers for use in the
9317 output template.  If appropriate registers are not free, the pattern
9318 will simply not match.
9320 @findex match_scratch
9321 @findex match_dup
9322 Scratch registers are requested with a @code{match_scratch} pattern at
9323 the top level of the input pattern.  The allocated register (initially) will
9324 be dead at the point requested within the original sequence.  If the scratch
9325 is used at more than a single point, a @code{match_dup} pattern at the
9326 top level of the input pattern marks the last position in the input sequence
9327 at which the register must be available.
9329 Here is an example from the IA-32 machine description:
9331 @smallexample
9332 (define_peephole2
9333   [(match_scratch:SI 2 "r")
9334    (parallel [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
9335                    (match_operator:SI 3 "arith_or_logical_operator"
9336                      [(match_dup 0)
9337                       (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")]))
9338               (clobber (reg:CC 17))])]
9339   "! optimize_size && ! TARGET_READ_MODIFY"
9340   [(set (match_dup 2) (match_dup 1))
9341    (parallel [(set (match_dup 0)
9342                    (match_op_dup 3 [(match_dup 0) (match_dup 2)]))
9343               (clobber (reg:CC 17))])]
9344   "")
9345 @end smallexample
9347 @noindent
9348 This pattern tries to split a load from its use in the hopes that we'll be
9349 able to schedule around the memory load latency.  It allocates a single
9350 @code{SImode} register of class @code{GENERAL_REGS} (@code{"r"}) that needs
9351 to be live only at the point just before the arithmetic.
9353 A real example requiring extended scratch lifetimes is harder to come by,
9354 so here's a silly made-up example:
9356 @smallexample
9357 (define_peephole2
9358   [(match_scratch:SI 4 "r")
9359    (set (match_operand:SI 0 "" "") (match_operand:SI 1 "" ""))
9360    (set (match_operand:SI 2 "" "") (match_dup 1))
9361    (match_dup 4)
9362    (set (match_operand:SI 3 "" "") (match_dup 1))]
9363   "/* @r{determine 1 does not overlap 0 and 2} */"
9364   [(set (match_dup 4) (match_dup 1))
9365    (set (match_dup 0) (match_dup 4))
9366    (set (match_dup 2) (match_dup 4))
9367    (set (match_dup 3) (match_dup 4))]
9368   "")
9369 @end smallexample
9371 There are two special macros defined for use in the preparation statements:
9372 @code{DONE} and @code{FAIL}.  Use them with a following semicolon,
9373 as a statement.
9375 @table @code
9377 @findex DONE
9378 @item DONE
9379 Use the @code{DONE} macro to end RTL generation for the peephole.  The
9380 only RTL insns generated as replacement for the matched input insn will
9381 be those already emitted by explicit calls to @code{emit_insn} within
9382 the preparation statements; the replacement pattern is not used.
9384 @findex FAIL
9385 @item FAIL
9386 Make the @code{define_peephole2} fail on this occasion.  When a @code{define_peephole2}
9387 fails, it means that the replacement was not truly available for the
9388 particular inputs it was given.  In that case, GCC may still apply a
9389 later @code{define_peephole2} that also matches the given insn pattern.
9390 (Note that this is different from @code{define_split}, where @code{FAIL}
9391 prevents the input insn from being split at all.)
9392 @end table
9394 If the preparation falls through (invokes neither @code{DONE} nor
9395 @code{FAIL}), then the @code{define_peephole2} uses the replacement
9396 template.
9398 @noindent
9399 If we had not added the @code{(match_dup 4)} in the middle of the input
9400 sequence, it might have been the case that the register we chose at the
9401 beginning of the sequence is killed by the first or second @code{set}.
9403 @end ifset
9404 @ifset INTERNALS
9405 @node Insn Attributes
9406 @section Instruction Attributes
9407 @cindex insn attributes
9408 @cindex instruction attributes
9410 In addition to describing the instruction supported by the target machine,
9411 the @file{md} file also defines a group of @dfn{attributes} and a set of
9412 values for each.  Every generated insn is assigned a value for each attribute.
9413 One possible attribute would be the effect that the insn has on the machine's
9414 condition code.
9416 @menu
9417 * Defining Attributes:: Specifying attributes and their values.
9418 * Expressions::         Valid expressions for attribute values.
9419 * Tagging Insns::       Assigning attribute values to insns.
9420 * Attr Example::        An example of assigning attributes.
9421 * Insn Lengths::        Computing the length of insns.
9422 * Constant Attributes:: Defining attributes that are constant.
9423 * Mnemonic Attribute::  Obtain the instruction mnemonic as attribute value.
9424 * Delay Slots::         Defining delay slots required for a machine.
9425 * Processor pipeline description:: Specifying information for insn scheduling.
9426 @end menu
9428 @end ifset
9429 @ifset INTERNALS
9430 @node Defining Attributes
9431 @subsection Defining Attributes and their Values
9432 @cindex defining attributes and their values
9433 @cindex attributes, defining
9435 @findex define_attr
9436 The @code{define_attr} expression is used to define each attribute required
9437 by the target machine.  It looks like:
9439 @smallexample
9440 (define_attr @var{name} @var{list-of-values} @var{default})
9441 @end smallexample
9443 @var{name} is a string specifying the name of the attribute being
9444 defined.  Some attributes are used in a special way by the rest of the
9445 compiler. The @code{enabled} attribute can be used to conditionally
9446 enable or disable insn alternatives (@pxref{Disable Insn
9447 Alternatives}). The @code{predicable} attribute, together with a
9448 suitable @code{define_cond_exec} (@pxref{Conditional Execution}), can
9449 be used to automatically generate conditional variants of instruction
9450 patterns. The @code{mnemonic} attribute can be used to check for the
9451 instruction mnemonic (@pxref{Mnemonic Attribute}).  The compiler
9452 internally uses the names @code{ce_enabled} and @code{nonce_enabled},
9453 so they should not be used elsewhere as alternative names.
9455 @var{list-of-values} is either a string that specifies a comma-separated
9456 list of values that can be assigned to the attribute, or a null string to
9457 indicate that the attribute takes numeric values.
9459 @var{default} is an attribute expression that gives the value of this
9460 attribute for insns that match patterns whose definition does not include
9461 an explicit value for this attribute.  @xref{Attr Example}, for more
9462 information on the handling of defaults.  @xref{Constant Attributes},
9463 for information on attributes that do not depend on any particular insn.
9465 @findex insn-attr.h
9466 For each defined attribute, a number of definitions are written to the
9467 @file{insn-attr.h} file.  For cases where an explicit set of values is
9468 specified for an attribute, the following are defined:
9470 @itemize @bullet
9471 @item
9472 A @samp{#define} is written for the symbol @samp{HAVE_ATTR_@var{name}}.
9474 @item
9475 An enumerated class is defined for @samp{attr_@var{name}} with
9476 elements of the form @samp{@var{upper-name}_@var{upper-value}} where
9477 the attribute name and value are first converted to uppercase.
9479 @item
9480 A function @samp{get_attr_@var{name}} is defined that is passed an insn and
9481 returns the attribute value for that insn.
9482 @end itemize
9484 For example, if the following is present in the @file{md} file:
9486 @smallexample
9487 (define_attr "type" "branch,fp,load,store,arith" @dots{})
9488 @end smallexample
9490 @noindent
9491 the following lines will be written to the file @file{insn-attr.h}.
9493 @smallexample
9494 #define HAVE_ATTR_type 1
9495 enum attr_type @{TYPE_BRANCH, TYPE_FP, TYPE_LOAD,
9496                  TYPE_STORE, TYPE_ARITH@};
9497 extern enum attr_type get_attr_type ();
9498 @end smallexample
9500 If the attribute takes numeric values, no @code{enum} type will be
9501 defined and the function to obtain the attribute's value will return
9502 @code{int}.
9504 There are attributes which are tied to a specific meaning.  These
9505 attributes are not free to use for other purposes:
9507 @table @code
9508 @item length
9509 The @code{length} attribute is used to calculate the length of emitted
9510 code chunks.  This is especially important when verifying branch
9511 distances. @xref{Insn Lengths}.
9513 @item enabled
9514 The @code{enabled} attribute can be defined to prevent certain
9515 alternatives of an insn definition from being used during code
9516 generation. @xref{Disable Insn Alternatives}.
9518 @item mnemonic
9519 The @code{mnemonic} attribute can be defined to implement instruction
9520 specific checks in e.g.@: the pipeline description.
9521 @xref{Mnemonic Attribute}.
9522 @end table
9524 For each of these special attributes, the corresponding
9525 @samp{HAVE_ATTR_@var{name}} @samp{#define} is also written when the
9526 attribute is not defined; in that case, it is defined as @samp{0}.
9528 @findex define_enum_attr
9529 @anchor{define_enum_attr}
9530 Another way of defining an attribute is to use:
9532 @smallexample
9533 (define_enum_attr "@var{attr}" "@var{enum}" @var{default})
9534 @end smallexample
9536 This works in just the same way as @code{define_attr}, except that
9537 the list of values is taken from a separate enumeration called
9538 @var{enum} (@pxref{define_enum}).  This form allows you to use
9539 the same list of values for several attributes without having to
9540 repeat the list each time.  For example:
9542 @smallexample
9543 (define_enum "processor" [
9544   model_a
9545   model_b
9546   @dots{}
9548 (define_enum_attr "arch" "processor"
9549   (const (symbol_ref "target_arch")))
9550 (define_enum_attr "tune" "processor"
9551   (const (symbol_ref "target_tune")))
9552 @end smallexample
9554 defines the same attributes as:
9556 @smallexample
9557 (define_attr "arch" "model_a,model_b,@dots{}"
9558   (const (symbol_ref "target_arch")))
9559 (define_attr "tune" "model_a,model_b,@dots{}"
9560   (const (symbol_ref "target_tune")))
9561 @end smallexample
9563 but without duplicating the processor list.  The second example defines two
9564 separate C enums (@code{attr_arch} and @code{attr_tune}) whereas the first
9565 defines a single C enum (@code{processor}).
9566 @end ifset
9567 @ifset INTERNALS
9568 @node Expressions
9569 @subsection Attribute Expressions
9570 @cindex attribute expressions
9572 RTL expressions used to define attributes use the codes described above
9573 plus a few specific to attribute definitions, to be discussed below.
9574 Attribute value expressions must have one of the following forms:
9576 @table @code
9577 @cindex @code{const_int} and attributes
9578 @item (const_int @var{i})
9579 The integer @var{i} specifies the value of a numeric attribute.  @var{i}
9580 must be non-negative.
9582 The value of a numeric attribute can be specified either with a
9583 @code{const_int}, or as an integer represented as a string in
9584 @code{const_string}, @code{eq_attr} (see below), @code{attr},
9585 @code{symbol_ref}, simple arithmetic expressions, and @code{set_attr}
9586 overrides on specific instructions (@pxref{Tagging Insns}).
9588 @cindex @code{const_string} and attributes
9589 @item (const_string @var{value})
9590 The string @var{value} specifies a constant attribute value.
9591 If @var{value} is specified as @samp{"*"}, it means that the default value of
9592 the attribute is to be used for the insn containing this expression.
9593 @samp{"*"} obviously cannot be used in the @var{default} expression
9594 of a @code{define_attr}.
9596 If the attribute whose value is being specified is numeric, @var{value}
9597 must be a string containing a non-negative integer (normally
9598 @code{const_int} would be used in this case).  Otherwise, it must
9599 contain one of the valid values for the attribute.
9601 @cindex @code{if_then_else} and attributes
9602 @item (if_then_else @var{test} @var{true-value} @var{false-value})
9603 @var{test} specifies an attribute test, whose format is defined below.
9604 The value of this expression is @var{true-value} if @var{test} is true,
9605 otherwise it is @var{false-value}.
9607 @cindex @code{cond} and attributes
9608 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @dots{}] @var{default})
9609 The first operand of this expression is a vector containing an even
9610 number of expressions and consisting of pairs of @var{test} and @var{value}
9611 expressions.  The value of the @code{cond} expression is that of the
9612 @var{value} corresponding to the first true @var{test} expression.  If
9613 none of the @var{test} expressions are true, the value of the @code{cond}
9614 expression is that of the @var{default} expression.
9615 @end table
9617 @var{test} expressions can have one of the following forms:
9619 @table @code
9620 @cindex @code{const_int} and attribute tests
9621 @item (const_int @var{i})
9622 This test is true if @var{i} is nonzero and false otherwise.
9624 @cindex @code{not} and attributes
9625 @cindex @code{ior} and attributes
9626 @cindex @code{and} and attributes
9627 @item (not @var{test})
9628 @itemx (ior @var{test1} @var{test2})
9629 @itemx (and @var{test1} @var{test2})
9630 These tests are true if the indicated logical function is true.
9632 @cindex @code{match_operand} and attributes
9633 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{pred} @var{constraints})
9634 This test is true if operand @var{n} of the insn whose attribute value
9635 is being determined has mode @var{m} (this part of the test is ignored
9636 if @var{m} is @code{VOIDmode}) and the function specified by the string
9637 @var{pred} returns a nonzero value when passed operand @var{n} and mode
9638 @var{m} (this part of the test is ignored if @var{pred} is the null
9639 string).
9641 The @var{constraints} operand is ignored and should be the null string.
9643 @cindex @code{match_test} and attributes
9644 @item (match_test @var{c-expr})
9645 The test is true if C expression @var{c-expr} is true.  In non-constant
9646 attributes, @var{c-expr} has access to the following variables:
9648 @table @var
9649 @item insn
9650 The rtl instruction under test.
9651 @item which_alternative
9652 The @code{define_insn} alternative that @var{insn} matches.
9653 @xref{Output Statement}.
9654 @item operands
9655 An array of @var{insn}'s rtl operands.
9656 @end table
9658 @var{c-expr} behaves like the condition in a C @code{if} statement,
9659 so there is no need to explicitly convert the expression into a boolean
9660 0 or 1 value.  For example, the following two tests are equivalent:
9662 @smallexample
9663 (match_test "x & 2")
9664 (match_test "(x & 2) != 0")
9665 @end smallexample
9667 @cindex @code{le} and attributes
9668 @cindex @code{leu} and attributes
9669 @cindex @code{lt} and attributes
9670 @cindex @code{gt} and attributes
9671 @cindex @code{gtu} and attributes
9672 @cindex @code{ge} and attributes
9673 @cindex @code{geu} and attributes
9674 @cindex @code{ne} and attributes
9675 @cindex @code{eq} and attributes
9676 @cindex @code{plus} and attributes
9677 @cindex @code{minus} and attributes
9678 @cindex @code{mult} and attributes
9679 @cindex @code{div} and attributes
9680 @cindex @code{mod} and attributes
9681 @cindex @code{abs} and attributes
9682 @cindex @code{neg} and attributes
9683 @cindex @code{ashift} and attributes
9684 @cindex @code{lshiftrt} and attributes
9685 @cindex @code{ashiftrt} and attributes
9686 @item (le @var{arith1} @var{arith2})
9687 @itemx (leu @var{arith1} @var{arith2})
9688 @itemx (lt @var{arith1} @var{arith2})
9689 @itemx (ltu @var{arith1} @var{arith2})
9690 @itemx (gt @var{arith1} @var{arith2})
9691 @itemx (gtu @var{arith1} @var{arith2})
9692 @itemx (ge @var{arith1} @var{arith2})
9693 @itemx (geu @var{arith1} @var{arith2})
9694 @itemx (ne @var{arith1} @var{arith2})
9695 @itemx (eq @var{arith1} @var{arith2})
9696 These tests are true if the indicated comparison of the two arithmetic
9697 expressions is true.  Arithmetic expressions are formed with
9698 @code{plus}, @code{minus}, @code{mult}, @code{div}, @code{mod},
9699 @code{abs}, @code{neg}, @code{and}, @code{ior}, @code{xor}, @code{not},
9700 @code{ashift}, @code{lshiftrt}, and @code{ashiftrt} expressions.
9702 @findex get_attr
9703 @code{const_int} and @code{symbol_ref} are always valid terms (@pxref{Insn
9704 Lengths},for additional forms).  @code{symbol_ref} is a string
9705 denoting a C expression that yields an @code{int} when evaluated by the
9706 @samp{get_attr_@dots{}} routine.  It should normally be a global
9707 variable.
9709 @findex eq_attr
9710 @item (eq_attr @var{name} @var{value})
9711 @var{name} is a string specifying the name of an attribute.
9713 @var{value} is a string that is either a valid value for attribute
9714 @var{name}, a comma-separated list of values, or @samp{!} followed by a
9715 value or list.  If @var{value} does not begin with a @samp{!}, this
9716 test is true if the value of the @var{name} attribute of the current
9717 insn is in the list specified by @var{value}.  If @var{value} begins
9718 with a @samp{!}, this test is true if the attribute's value is
9719 @emph{not} in the specified list.
9721 For example,
9723 @smallexample
9724 (eq_attr "type" "load,store")
9725 @end smallexample
9727 @noindent
9728 is equivalent to
9730 @smallexample
9731 (ior (eq_attr "type" "load") (eq_attr "type" "store"))
9732 @end smallexample
9734 If @var{name} specifies an attribute of @samp{alternative}, it refers to the
9735 value of the compiler variable @code{which_alternative}
9736 (@pxref{Output Statement}) and the values must be small integers.  For
9737 example,
9739 @smallexample
9740 (eq_attr "alternative" "2,3")
9741 @end smallexample
9743 @noindent
9744 is equivalent to
9746 @smallexample
9747 (ior (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 2))
9748      (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 3)))
9749 @end smallexample
9751 Note that, for most attributes, an @code{eq_attr} test is simplified in cases
9752 where the value of the attribute being tested is known for all insns matching
9753 a particular pattern.  This is by far the most common case.
9755 @findex attr_flag
9756 @item (attr_flag @var{name})
9757 The value of an @code{attr_flag} expression is true if the flag
9758 specified by @var{name} is true for the @code{insn} currently being
9759 scheduled.
9761 @var{name} is a string specifying one of a fixed set of flags to test.
9762 Test the flags @code{forward} and @code{backward} to determine the
9763 direction of a conditional branch.
9765 This example describes a conditional branch delay slot which
9766 can be nullified for forward branches that are taken (annul-true) or
9767 for backward branches which are not taken (annul-false).
9769 @smallexample
9770 (define_delay (eq_attr "type" "cbranch")
9771   [(eq_attr "in_branch_delay" "true")
9772    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
9773         (attr_flag "forward"))
9774    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
9775         (attr_flag "backward"))])
9776 @end smallexample
9778 The @code{forward} and @code{backward} flags are false if the current
9779 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
9781 @code{attr_flag} is only used during delay slot scheduling and has no
9782 meaning to other passes of the compiler.
9784 @findex attr
9785 @item (attr @var{name})
9786 The value of another attribute is returned.  This is most useful
9787 for numeric attributes, as @code{eq_attr} and @code{attr_flag}
9788 produce more efficient code for non-numeric attributes.
9789 @end table
9791 @end ifset
9792 @ifset INTERNALS
9793 @node Tagging Insns
9794 @subsection Assigning Attribute Values to Insns
9795 @cindex tagging insns
9796 @cindex assigning attribute values to insns
9798 The value assigned to an attribute of an insn is primarily determined by
9799 which pattern is matched by that insn (or which @code{define_peephole}
9800 generated it).  Every @code{define_insn} and @code{define_peephole} can
9801 have an optional last argument to specify the values of attributes for
9802 matching insns.  The value of any attribute not specified in a particular
9803 insn is set to the default value for that attribute, as specified in its
9804 @code{define_attr}.  Extensive use of default values for attributes
9805 permits the specification of the values for only one or two attributes
9806 in the definition of most insn patterns, as seen in the example in the
9807 next section.
9809 The optional last argument of @code{define_insn} and
9810 @code{define_peephole} is a vector of expressions, each of which defines
9811 the value for a single attribute.  The most general way of assigning an
9812 attribute's value is to use a @code{set} expression whose first operand is an
9813 @code{attr} expression giving the name of the attribute being set.  The
9814 second operand of the @code{set} is an attribute expression
9815 (@pxref{Expressions}) giving the value of the attribute.
9817 When the attribute value depends on the @samp{alternative} attribute
9818 (i.e., which is the applicable alternative in the constraint of the
9819 insn), the @code{set_attr_alternative} expression can be used.  It
9820 allows the specification of a vector of attribute expressions, one for
9821 each alternative.
9823 @findex set_attr
9824 When the generality of arbitrary attribute expressions is not required,
9825 the simpler @code{set_attr} expression can be used, which allows
9826 specifying a string giving either a single attribute value or a list
9827 of attribute values, one for each alternative.
9829 The form of each of the above specifications is shown below.  In each case,
9830 @var{name} is a string specifying the attribute to be set.
9832 @table @code
9833 @item (set_attr @var{name} @var{value-string})
9834 @var{value-string} is either a string giving the desired attribute value,
9835 or a string containing a comma-separated list giving the values for
9836 succeeding alternatives.  The number of elements must match the number
9837 of alternatives in the constraint of the insn pattern.
9839 Note that it may be useful to specify @samp{*} for some alternative, in
9840 which case the attribute will assume its default value for insns matching
9841 that alternative.
9843 @findex set_attr_alternative
9844 @item (set_attr_alternative @var{name} [@var{value1} @var{value2} @dots{}])
9845 Depending on the alternative of the insn, the value will be one of the
9846 specified values.  This is a shorthand for using a @code{cond} with
9847 tests on the @samp{alternative} attribute.
9849 @findex attr
9850 @item (set (attr @var{name}) @var{value})
9851 The first operand of this @code{set} must be the special RTL expression
9852 @code{attr}, whose sole operand is a string giving the name of the
9853 attribute being set.  @var{value} is the value of the attribute.
9854 @end table
9856 The following shows three different ways of representing the same
9857 attribute value specification:
9859 @smallexample
9860 (set_attr "type" "load,store,arith")
9862 (set_attr_alternative "type"
9863                       [(const_string "load") (const_string "store")
9864                        (const_string "arith")])
9866 (set (attr "type")
9867      (cond [(eq_attr "alternative" "1") (const_string "load")
9868             (eq_attr "alternative" "2") (const_string "store")]
9869            (const_string "arith")))
9870 @end smallexample
9872 @need 1000
9873 @findex define_asm_attributes
9874 The @code{define_asm_attributes} expression provides a mechanism to
9875 specify the attributes assigned to insns produced from an @code{asm}
9876 statement.  It has the form:
9878 @smallexample
9879 (define_asm_attributes [@var{attr-sets}])
9880 @end smallexample
9882 @noindent
9883 where @var{attr-sets} is specified the same as for both the
9884 @code{define_insn} and the @code{define_peephole} expressions.
9886 These values will typically be the ``worst case'' attribute values.  For
9887 example, they might indicate that the condition code will be clobbered.
9889 A specification for a @code{length} attribute is handled specially.  The
9890 way to compute the length of an @code{asm} insn is to multiply the
9891 length specified in the expression @code{define_asm_attributes} by the
9892 number of machine instructions specified in the @code{asm} statement,
9893 determined by counting the number of semicolons and newlines in the
9894 string.  Therefore, the value of the @code{length} attribute specified
9895 in a @code{define_asm_attributes} should be the maximum possible length
9896 of a single machine instruction.
9898 @end ifset
9899 @ifset INTERNALS
9900 @node Attr Example
9901 @subsection Example of Attribute Specifications
9902 @cindex attribute specifications example
9903 @cindex attribute specifications
9905 The judicious use of defaulting is important in the efficient use of
9906 insn attributes.  Typically, insns are divided into @dfn{types} and an
9907 attribute, customarily called @code{type}, is used to represent this
9908 value.  This attribute is normally used only to define the default value
9909 for other attributes.  An example will clarify this usage.
9911 Assume we have a RISC machine with a condition code and in which only
9912 full-word operations are performed in registers.  Let us assume that we
9913 can divide all insns into loads, stores, (integer) arithmetic
9914 operations, floating point operations, and branches.
9916 Here we will concern ourselves with determining the effect of an insn on
9917 the condition code and will limit ourselves to the following possible
9918 effects:  The condition code can be set unpredictably (clobbered), not
9919 be changed, be set to agree with the results of the operation, or only
9920 changed if the item previously set into the condition code has been
9921 modified.
9923 Here is part of a sample @file{md} file for such a machine:
9925 @smallexample
9926 (define_attr "type" "load,store,arith,fp,branch" (const_string "arith"))
9928 (define_attr "cc" "clobber,unchanged,set,change0"
9929              (cond [(eq_attr "type" "load")
9930                         (const_string "change0")
9931                     (eq_attr "type" "store,branch")
9932                         (const_string "unchanged")
9933                     (eq_attr "type" "arith")
9934                         (if_then_else (match_operand:SI 0 "" "")
9935                                       (const_string "set")
9936                                       (const_string "clobber"))]
9937                    (const_string "clobber")))
9939 (define_insn ""
9940   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,r,m")
9941         (match_operand:SI 1 "general_operand" "r,m,r"))]
9942   ""
9943   "@@
9944    move %0,%1
9945    load %0,%1
9946    store %0,%1"
9947   [(set_attr "type" "arith,load,store")])
9948 @end smallexample
9950 Note that we assume in the above example that arithmetic operations
9951 performed on quantities smaller than a machine word clobber the condition
9952 code since they will set the condition code to a value corresponding to the
9953 full-word result.
9955 @end ifset
9956 @ifset INTERNALS
9957 @node Insn Lengths
9958 @subsection Computing the Length of an Insn
9959 @cindex insn lengths, computing
9960 @cindex computing the length of an insn
9962 For many machines, multiple types of branch instructions are provided, each
9963 for different length branch displacements.  In most cases, the assembler
9964 will choose the correct instruction to use.  However, when the assembler
9965 cannot do so, GCC can when a special attribute, the @code{length}
9966 attribute, is defined.  This attribute must be defined to have numeric
9967 values by specifying a null string in its @code{define_attr}.
9969 In the case of the @code{length} attribute, two additional forms of
9970 arithmetic terms are allowed in test expressions:
9972 @table @code
9973 @cindex @code{match_dup} and attributes
9974 @item (match_dup @var{n})
9975 This refers to the address of operand @var{n} of the current insn, which
9976 must be a @code{label_ref}.
9978 @cindex @code{pc} and attributes
9979 @item (pc)
9980 For non-branch instructions and backward branch instructions, this refers
9981 to the address of the current insn.  But for forward branch instructions,
9982 this refers to the address of the next insn, because the length of the
9983 current insn is to be computed.
9984 @end table
9986 @cindex @code{addr_vec}, length of
9987 @cindex @code{addr_diff_vec}, length of
9988 For normal insns, the length will be determined by value of the
9989 @code{length} attribute.  In the case of @code{addr_vec} and
9990 @code{addr_diff_vec} insn patterns, the length is computed as
9991 the number of vectors multiplied by the size of each vector.
9993 Lengths are measured in addressable storage units (bytes).
9995 Note that it is possible to call functions via the @code{symbol_ref}
9996 mechanism to compute the length of an insn.  However, if you use this
9997 mechanism you must provide dummy clauses to express the maximum length
9998 without using the function call.  You can see an example of this in the
9999 @code{pa} machine description for the @code{call_symref} pattern.
10001 The following macros can be used to refine the length computation:
10003 @table @code
10004 @findex ADJUST_INSN_LENGTH
10005 @item ADJUST_INSN_LENGTH (@var{insn}, @var{length})
10006 If defined, modifies the length assigned to instruction @var{insn} as a
10007 function of the context in which it is used.  @var{length} is an lvalue
10008 that contains the initially computed length of the insn and should be
10009 updated with the correct length of the insn.
10011 This macro will normally not be required.  A case in which it is
10012 required is the ROMP@.  On this machine, the size of an @code{addr_vec}
10013 insn must be increased by two to compensate for the fact that alignment
10014 may be required.
10015 @end table
10017 @findex get_attr_length
10018 The routine that returns @code{get_attr_length} (the value of the
10019 @code{length} attribute) can be used by the output routine to
10020 determine the form of the branch instruction to be written, as the
10021 example below illustrates.
10023 As an example of the specification of variable-length branches, consider
10024 the IBM 360.  If we adopt the convention that a register will be set to
10025 the starting address of a function, we can jump to labels within 4k of
10026 the start using a four-byte instruction.  Otherwise, we need a six-byte
10027 sequence to load the address from memory and then branch to it.
10029 On such a machine, a pattern for a branch instruction might be specified
10030 as follows:
10032 @smallexample
10033 (define_insn "jump"
10034   [(set (pc)
10035         (label_ref (match_operand 0 "" "")))]
10036   ""
10038    return (get_attr_length (insn) == 4
10039            ? "b %l0" : "l r15,=a(%l0); br r15");
10041   [(set (attr "length")
10042         (if_then_else (lt (match_dup 0) (const_int 4096))
10043                       (const_int 4)
10044                       (const_int 6)))])
10045 @end smallexample
10047 @end ifset
10048 @ifset INTERNALS
10049 @node Constant Attributes
10050 @subsection Constant Attributes
10051 @cindex constant attributes
10053 A special form of @code{define_attr}, where the expression for the
10054 default value is a @code{const} expression, indicates an attribute that
10055 is constant for a given run of the compiler.  Constant attributes may be
10056 used to specify which variety of processor is used.  For example,
10058 @smallexample
10059 (define_attr "cpu" "m88100,m88110,m88000"
10060  (const
10061   (cond [(symbol_ref "TARGET_88100") (const_string "m88100")
10062          (symbol_ref "TARGET_88110") (const_string "m88110")]
10063         (const_string "m88000"))))
10065 (define_attr "memory" "fast,slow"
10066  (const
10067   (if_then_else (symbol_ref "TARGET_FAST_MEM")
10068                 (const_string "fast")
10069                 (const_string "slow"))))
10070 @end smallexample
10072 The routine generated for constant attributes has no parameters as it
10073 does not depend on any particular insn.  RTL expressions used to define
10074 the value of a constant attribute may use the @code{symbol_ref} form,
10075 but may not use either the @code{match_operand} form or @code{eq_attr}
10076 forms involving insn attributes.
10078 @end ifset
10079 @ifset INTERNALS
10080 @node Mnemonic Attribute
10081 @subsection Mnemonic Attribute
10082 @cindex mnemonic attribute
10084 The @code{mnemonic} attribute is a string type attribute holding the
10085 instruction mnemonic for an insn alternative.  The attribute values
10086 will automatically be generated by the machine description parser if
10087 there is an attribute definition in the md file:
10089 @smallexample
10090 (define_attr "mnemonic" "unknown" (const_string "unknown"))
10091 @end smallexample
10093 The default value can be freely chosen as long as it does not collide
10094 with any of the instruction mnemonics.  This value will be used
10095 whenever the machine description parser is not able to determine the
10096 mnemonic string.  This might be the case for output templates
10097 containing more than a single instruction as in
10098 @code{"mvcle\t%0,%1,0\;jo\t.-4"}.
10100 The @code{mnemonic} attribute set is not generated automatically if the
10101 instruction string is generated via C code.
10103 An existing @code{mnemonic} attribute set in an insn definition will not
10104 be overriden by the md file parser.  That way it is possible to
10105 manually set the instruction mnemonics for the cases where the md file
10106 parser fails to determine it automatically.
10108 The @code{mnemonic} attribute is useful for dealing with instruction
10109 specific properties in the pipeline description without defining
10110 additional insn attributes.
10112 @smallexample
10113 (define_attr "ooo_expanded" ""
10114   (cond [(eq_attr "mnemonic" "dlr,dsgr,d,dsgf,stam,dsgfr,dlgr")
10115          (const_int 1)]
10116         (const_int 0)))
10117 @end smallexample
10119 @end ifset
10120 @ifset INTERNALS
10121 @node Delay Slots
10122 @subsection Delay Slot Scheduling
10123 @cindex delay slots, defining
10125 The insn attribute mechanism can be used to specify the requirements for
10126 delay slots, if any, on a target machine.  An instruction is said to
10127 require a @dfn{delay slot} if some instructions that are physically
10128 after the instruction are executed as if they were located before it.
10129 Classic examples are branch and call instructions, which often execute
10130 the following instruction before the branch or call is performed.
10132 On some machines, conditional branch instructions can optionally
10133 @dfn{annul} instructions in the delay slot.  This means that the
10134 instruction will not be executed for certain branch outcomes.  Both
10135 instructions that annul if the branch is true and instructions that
10136 annul if the branch is false are supported.
10138 Delay slot scheduling differs from instruction scheduling in that
10139 determining whether an instruction needs a delay slot is dependent only
10140 on the type of instruction being generated, not on data flow between the
10141 instructions.  See the next section for a discussion of data-dependent
10142 instruction scheduling.
10144 @findex define_delay
10145 The requirement of an insn needing one or more delay slots is indicated
10146 via the @code{define_delay} expression.  It has the following form:
10148 @smallexample
10149 (define_delay @var{test}
10150               [@var{delay-1} @var{annul-true-1} @var{annul-false-1}
10151                @var{delay-2} @var{annul-true-2} @var{annul-false-2}
10152                @dots{}])
10153 @end smallexample
10155 @var{test} is an attribute test that indicates whether this
10156 @code{define_delay} applies to a particular insn.  If so, the number of
10157 required delay slots is determined by the length of the vector specified
10158 as the second argument.  An insn placed in delay slot @var{n} must
10159 satisfy attribute test @var{delay-n}.  @var{annul-true-n} is an
10160 attribute test that specifies which insns may be annulled if the branch
10161 is true.  Similarly, @var{annul-false-n} specifies which insns in the
10162 delay slot may be annulled if the branch is false.  If annulling is not
10163 supported for that delay slot, @code{(nil)} should be coded.
10165 For example, in the common case where branch and call insns require
10166 a single delay slot, which may contain any insn other than a branch or
10167 call, the following would be placed in the @file{md} file:
10169 @smallexample
10170 (define_delay (eq_attr "type" "branch,call")
10171               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
10172 @end smallexample
10174 Multiple @code{define_delay} expressions may be specified.  In this
10175 case, each such expression specifies different delay slot requirements
10176 and there must be no insn for which tests in two @code{define_delay}
10177 expressions are both true.
10179 For example, if we have a machine that requires one delay slot for branches
10180 but two for calls,  no delay slot can contain a branch or call insn,
10181 and any valid insn in the delay slot for the branch can be annulled if the
10182 branch is true, we might represent this as follows:
10184 @smallexample
10185 (define_delay (eq_attr "type" "branch")
10186    [(eq_attr "type" "!branch,call")
10187     (eq_attr "type" "!branch,call")
10188     (nil)])
10190 (define_delay (eq_attr "type" "call")
10191               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)
10192                (eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
10193 @end smallexample
10194 @c the above is *still* too long.  --mew 4feb93
10196 @end ifset
10197 @ifset INTERNALS
10198 @node Processor pipeline description
10199 @subsection Specifying processor pipeline description
10200 @cindex processor pipeline description
10201 @cindex processor functional units
10202 @cindex instruction latency time
10203 @cindex interlock delays
10204 @cindex data dependence delays
10205 @cindex reservation delays
10206 @cindex pipeline hazard recognizer
10207 @cindex automaton based pipeline description
10208 @cindex regular expressions
10209 @cindex deterministic finite state automaton
10210 @cindex automaton based scheduler
10211 @cindex RISC
10212 @cindex VLIW
10214 To achieve better performance, most modern processors
10215 (super-pipelined, superscalar @acronym{RISC}, and @acronym{VLIW}
10216 processors) have many @dfn{functional units} on which several
10217 instructions can be executed simultaneously.  An instruction starts
10218 execution if its issue conditions are satisfied.  If not, the
10219 instruction is stalled until its conditions are satisfied.  Such
10220 @dfn{interlock (pipeline) delay} causes interruption of the fetching
10221 of successor instructions (or demands nop instructions, e.g.@: for some
10222 MIPS processors).
10224 There are two major kinds of interlock delays in modern processors.
10225 The first one is a data dependence delay determining @dfn{instruction
10226 latency time}.  The instruction execution is not started until all
10227 source data have been evaluated by prior instructions (there are more
10228 complex cases when the instruction execution starts even when the data
10229 are not available but will be ready in given time after the
10230 instruction execution start).  Taking the data dependence delays into
10231 account is simple.  The data dependence (true, output, and
10232 anti-dependence) delay between two instructions is given by a
10233 constant.  In most cases this approach is adequate.  The second kind
10234 of interlock delays is a reservation delay.  The reservation delay
10235 means that two instructions under execution will be in need of shared
10236 processors resources, i.e.@: buses, internal registers, and/or
10237 functional units, which are reserved for some time.  Taking this kind
10238 of delay into account is complex especially for modern @acronym{RISC}
10239 processors.
10241 The task of exploiting more processor parallelism is solved by an
10242 instruction scheduler.  For a better solution to this problem, the
10243 instruction scheduler has to have an adequate description of the
10244 processor parallelism (or @dfn{pipeline description}).  GCC
10245 machine descriptions describe processor parallelism and functional
10246 unit reservations for groups of instructions with the aid of
10247 @dfn{regular expressions}.
10249 The GCC instruction scheduler uses a @dfn{pipeline hazard recognizer} to
10250 figure out the possibility of the instruction issue by the processor
10251 on a given simulated processor cycle.  The pipeline hazard recognizer is
10252 automatically generated from the processor pipeline description.  The
10253 pipeline hazard recognizer generated from the machine description
10254 is based on a deterministic finite state automaton (@acronym{DFA}):
10255 the instruction issue is possible if there is a transition from one
10256 automaton state to another one.  This algorithm is very fast, and
10257 furthermore, its speed is not dependent on processor
10258 complexity@footnote{However, the size of the automaton depends on
10259 processor complexity.  To limit this effect, machine descriptions
10260 can split orthogonal parts of the machine description among several
10261 automata: but then, since each of these must be stepped independently,
10262 this does cause a small decrease in the algorithm's performance.}.
10264 @cindex automaton based pipeline description
10265 The rest of this section describes the directives that constitute
10266 an automaton-based processor pipeline description.  The order of
10267 these constructions within the machine description file is not
10268 important.
10270 @findex define_automaton
10271 @cindex pipeline hazard recognizer
10272 The following optional construction describes names of automata
10273 generated and used for the pipeline hazards recognition.  Sometimes
10274 the generated finite state automaton used by the pipeline hazard
10275 recognizer is large.  If we use more than one automaton and bind functional
10276 units to the automata, the total size of the automata is usually
10277 less than the size of the single automaton.  If there is no one such
10278 construction, only one finite state automaton is generated.
10280 @smallexample
10281 (define_automaton @var{automata-names})
10282 @end smallexample
10284 @var{automata-names} is a string giving names of the automata.  The
10285 names are separated by commas.  All the automata should have unique names.
10286 The automaton name is used in the constructions @code{define_cpu_unit} and
10287 @code{define_query_cpu_unit}.
10289 @findex define_cpu_unit
10290 @cindex processor functional units
10291 Each processor functional unit used in the description of instruction
10292 reservations should be described by the following construction.
10294 @smallexample
10295 (define_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
10296 @end smallexample
10298 @var{unit-names} is a string giving the names of the functional units
10299 separated by commas.  Don't use name @samp{nothing}, it is reserved
10300 for other goals.
10302 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
10303 which the unit is bound.  The automaton should be described in
10304 construction @code{define_automaton}.  You should give
10305 @dfn{automaton-name}, if there is a defined automaton.
10307 The assignment of units to automata are constrained by the uses of the
10308 units in insn reservations.  The most important constraint is: if a
10309 unit reservation is present on a particular cycle of an alternative
10310 for an insn reservation, then some unit from the same automaton must
10311 be present on the same cycle for the other alternatives of the insn
10312 reservation.  The rest of the constraints are mentioned in the
10313 description of the subsequent constructions.
10315 @findex define_query_cpu_unit
10316 @cindex querying function unit reservations
10317 The following construction describes CPU functional units analogously
10318 to @code{define_cpu_unit}.  The reservation of such units can be
10319 queried for an automaton state.  The instruction scheduler never
10320 queries reservation of functional units for given automaton state.  So
10321 as a rule, you don't need this construction.  This construction could
10322 be used for future code generation goals (e.g.@: to generate
10323 @acronym{VLIW} insn templates).
10325 @smallexample
10326 (define_query_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
10327 @end smallexample
10329 @var{unit-names} is a string giving names of the functional units
10330 separated by commas.
10332 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
10333 which the unit is bound.
10335 @findex define_insn_reservation
10336 @cindex instruction latency time
10337 @cindex regular expressions
10338 @cindex data bypass
10339 The following construction is the major one to describe pipeline
10340 characteristics of an instruction.
10342 @smallexample
10343 (define_insn_reservation @var{insn-name} @var{default_latency}
10344                          @var{condition} @var{regexp})
10345 @end smallexample
10347 @var{default_latency} is a number giving latency time of the
10348 instruction.  There is an important difference between the old
10349 description and the automaton based pipeline description.  The latency
10350 time is used for all dependencies when we use the old description.  In
10351 the automaton based pipeline description, the given latency time is only
10352 used for true dependencies.  The cost of anti-dependencies is always
10353 zero and the cost of output dependencies is the difference between
10354 latency times of the producing and consuming insns (if the difference
10355 is negative, the cost is considered to be zero).  You can always
10356 change the default costs for any description by using the target hook
10357 @code{TARGET_SCHED_ADJUST_COST} (@pxref{Scheduling}).
10359 @var{insn-name} is a string giving the internal name of the insn.  The
10360 internal names are used in constructions @code{define_bypass} and in
10361 the automaton description file generated for debugging.  The internal
10362 name has nothing in common with the names in @code{define_insn}.  It is a
10363 good practice to use insn classes described in the processor manual.
10365 @var{condition} defines what RTL insns are described by this
10366 construction.  You should remember that you will be in trouble if
10367 @var{condition} for two or more different
10368 @code{define_insn_reservation} constructions is TRUE for an insn.  In
10369 this case what reservation will be used for the insn is not defined.
10370 Such cases are not checked during generation of the pipeline hazards
10371 recognizer because in general recognizing that two conditions may have
10372 the same value is quite difficult (especially if the conditions
10373 contain @code{symbol_ref}).  It is also not checked during the
10374 pipeline hazard recognizer work because it would slow down the
10375 recognizer considerably.
10377 @var{regexp} is a string describing the reservation of the cpu's functional
10378 units by the instruction.  The reservations are described by a regular
10379 expression according to the following syntax:
10381 @smallexample
10382        regexp = regexp "," oneof
10383               | oneof
10385        oneof = oneof "|" allof
10386              | allof
10388        allof = allof "+" repeat
10389              | repeat
10391        repeat = element "*" number
10392               | element
10394        element = cpu_function_unit_name
10395                | reservation_name
10396                | result_name
10397                | "nothing"
10398                | "(" regexp ")"
10399 @end smallexample
10401 @itemize @bullet
10402 @item
10403 @samp{,} is used for describing the start of the next cycle in
10404 the reservation.
10406 @item
10407 @samp{|} is used for describing a reservation described by the first
10408 regular expression @strong{or} a reservation described by the second
10409 regular expression @strong{or} etc.
10411 @item
10412 @samp{+} is used for describing a reservation described by the first
10413 regular expression @strong{and} a reservation described by the
10414 second regular expression @strong{and} etc.
10416 @item
10417 @samp{*} is used for convenience and simply means a sequence in which
10418 the regular expression are repeated @var{number} times with cycle
10419 advancing (see @samp{,}).
10421 @item
10422 @samp{cpu_function_unit_name} denotes reservation of the named
10423 functional unit.
10425 @item
10426 @samp{reservation_name} --- see description of construction
10427 @samp{define_reservation}.
10429 @item
10430 @samp{nothing} denotes no unit reservations.
10431 @end itemize
10433 @findex define_reservation
10434 Sometimes unit reservations for different insns contain common parts.
10435 In such case, you can simplify the pipeline description by describing
10436 the common part by the following construction
10438 @smallexample
10439 (define_reservation @var{reservation-name} @var{regexp})
10440 @end smallexample
10442 @var{reservation-name} is a string giving name of @var{regexp}.
10443 Functional unit names and reservation names are in the same name
10444 space.  So the reservation names should be different from the
10445 functional unit names and cannot be the reserved name @samp{nothing}.
10447 @findex define_bypass
10448 @cindex instruction latency time
10449 @cindex data bypass
10450 The following construction is used to describe exceptions in the
10451 latency time for given instruction pair.  This is so called bypasses.
10453 @smallexample
10454 (define_bypass @var{number} @var{out_insn_names} @var{in_insn_names}
10455                [@var{guard}])
10456 @end smallexample
10458 @var{number} defines when the result generated by the instructions
10459 given in string @var{out_insn_names} will be ready for the
10460 instructions given in string @var{in_insn_names}.  Each of these
10461 strings is a comma-separated list of filename-style globs and
10462 they refer to the names of @code{define_insn_reservation}s.
10463 For example:
10464 @smallexample
10465 (define_bypass 1 "cpu1_load_*, cpu1_store_*" "cpu1_load_*")
10466 @end smallexample
10467 defines a bypass between instructions that start with
10468 @samp{cpu1_load_} or @samp{cpu1_store_} and those that start with
10469 @samp{cpu1_load_}.
10471 @var{guard} is an optional string giving the name of a C function which
10472 defines an additional guard for the bypass.  The function will get the
10473 two insns as parameters.  If the function returns zero the bypass will
10474 be ignored for this case.  The additional guard is necessary to
10475 recognize complicated bypasses, e.g.@: when the consumer is only an address
10476 of insn @samp{store} (not a stored value).
10478 If there are more one bypass with the same output and input insns, the
10479 chosen bypass is the first bypass with a guard in description whose
10480 guard function returns nonzero.  If there is no such bypass, then
10481 bypass without the guard function is chosen.
10483 @findex exclusion_set
10484 @findex presence_set
10485 @findex final_presence_set
10486 @findex absence_set
10487 @findex final_absence_set
10488 @cindex VLIW
10489 @cindex RISC
10490 The following five constructions are usually used to describe
10491 @acronym{VLIW} processors, or more precisely, to describe a placement
10492 of small instructions into @acronym{VLIW} instruction slots.  They
10493 can be used for @acronym{RISC} processors, too.
10495 @smallexample
10496 (exclusion_set @var{unit-names} @var{unit-names})
10497 (presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
10498 (final_presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
10499 (absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
10500 (final_absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
10501 @end smallexample
10503 @var{unit-names} is a string giving names of functional units
10504 separated by commas.
10506 @var{patterns} is a string giving patterns of functional units
10507 separated by comma.  Currently pattern is one unit or units
10508 separated by white-spaces.
10510 The first construction (@samp{exclusion_set}) means that each
10511 functional unit in the first string cannot be reserved simultaneously
10512 with a unit whose name is in the second string and vice versa.  For
10513 example, the construction is useful for describing processors
10514 (e.g.@: some SPARC processors) with a fully pipelined floating point
10515 functional unit which can execute simultaneously only single floating
10516 point insns or only double floating point insns.
10518 The second construction (@samp{presence_set}) means that each
10519 functional unit in the first string cannot be reserved unless at
10520 least one of pattern of units whose names are in the second string is
10521 reserved.  This is an asymmetric relation.  For example, it is useful
10522 for description that @acronym{VLIW} @samp{slot1} is reserved after
10523 @samp{slot0} reservation.  We could describe it by the following
10524 construction
10526 @smallexample
10527 (presence_set "slot1" "slot0")
10528 @end smallexample
10530 Or @samp{slot1} is reserved only after @samp{slot0} and unit @samp{b0}
10531 reservation.  In this case we could write
10533 @smallexample
10534 (presence_set "slot1" "slot0 b0")
10535 @end smallexample
10537 The third construction (@samp{final_presence_set}) is analogous to
10538 @samp{presence_set}.  The difference between them is when checking is
10539 done.  When an instruction is issued in given automaton state
10540 reflecting all current and planned unit reservations, the automaton
10541 state is changed.  The first state is a source state, the second one
10542 is a result state.  Checking for @samp{presence_set} is done on the
10543 source state reservation, checking for @samp{final_presence_set} is
10544 done on the result reservation.  This construction is useful to
10545 describe a reservation which is actually two subsequent reservations.
10546 For example, if we use
10548 @smallexample
10549 (presence_set "slot1" "slot0")
10550 @end smallexample
10552 the following insn will be never issued (because @samp{slot1} requires
10553 @samp{slot0} which is absent in the source state).
10555 @smallexample
10556 (define_reservation "insn_and_nop" "slot0 + slot1")
10557 @end smallexample
10559 but it can be issued if we use analogous @samp{final_presence_set}.
10561 The forth construction (@samp{absence_set}) means that each functional
10562 unit in the first string can be reserved only if each pattern of units
10563 whose names are in the second string is not reserved.  This is an
10564 asymmetric relation (actually @samp{exclusion_set} is analogous to
10565 this one but it is symmetric).  For example it might be useful in a
10566 @acronym{VLIW} description to say that @samp{slot0} cannot be reserved
10567 after either @samp{slot1} or @samp{slot2} have been reserved.  This
10568 can be described as:
10570 @smallexample
10571 (absence_set "slot0" "slot1, slot2")
10572 @end smallexample
10574 Or @samp{slot2} cannot be reserved if @samp{slot0} and unit @samp{b0}
10575 are reserved or @samp{slot1} and unit @samp{b1} are reserved.  In
10576 this case we could write
10578 @smallexample
10579 (absence_set "slot2" "slot0 b0, slot1 b1")
10580 @end smallexample
10582 All functional units mentioned in a set should belong to the same
10583 automaton.
10585 The last construction (@samp{final_absence_set}) is analogous to
10586 @samp{absence_set} but checking is done on the result (state)
10587 reservation.  See comments for @samp{final_presence_set}.
10589 @findex automata_option
10590 @cindex deterministic finite state automaton
10591 @cindex nondeterministic finite state automaton
10592 @cindex finite state automaton minimization
10593 You can control the generator of the pipeline hazard recognizer with
10594 the following construction.
10596 @smallexample
10597 (automata_option @var{options})
10598 @end smallexample
10600 @var{options} is a string giving options which affect the generated
10601 code.  Currently there are the following options:
10603 @itemize @bullet
10604 @item
10605 @dfn{no-minimization} makes no minimization of the automaton.  This is
10606 only worth to do when we are debugging the description and need to
10607 look more accurately at reservations of states.
10609 @item
10610 @dfn{time} means printing time statistics about the generation of
10611 automata.
10613 @item
10614 @dfn{stats} means printing statistics about the generated automata
10615 such as the number of DFA states, NDFA states and arcs.
10617 @item
10618 @dfn{v} means a generation of the file describing the result automata.
10619 The file has suffix @samp{.dfa} and can be used for the description
10620 verification and debugging.
10622 @item
10623 @dfn{w} means a generation of warning instead of error for
10624 non-critical errors.
10626 @item
10627 @dfn{no-comb-vect} prevents the automaton generator from generating
10628 two data structures and comparing them for space efficiency.  Using
10629 a comb vector to represent transitions may be better, but it can be
10630 very expensive to construct.  This option is useful if the build
10631 process spends an unacceptably long time in genautomata.
10633 @item
10634 @dfn{ndfa} makes nondeterministic finite state automata.  This affects
10635 the treatment of operator @samp{|} in the regular expressions.  The
10636 usual treatment of the operator is to try the first alternative and,
10637 if the reservation is not possible, the second alternative.  The
10638 nondeterministic treatment means trying all alternatives, some of them
10639 may be rejected by reservations in the subsequent insns.
10641 @item
10642 @dfn{collapse-ndfa} modifies the behavior of the generator when
10643 producing an automaton.  An additional state transition to collapse a
10644 nondeterministic @acronym{NDFA} state to a deterministic @acronym{DFA}
10645 state is generated.  It can be triggered by passing @code{const0_rtx} to
10646 state_transition.  In such an automaton, cycle advance transitions are
10647 available only for these collapsed states.  This option is useful for
10648 ports that want to use the @code{ndfa} option, but also want to use
10649 @code{define_query_cpu_unit} to assign units to insns issued in a cycle.
10651 @item
10652 @dfn{progress} means output of a progress bar showing how many states
10653 were generated so far for automaton being processed.  This is useful
10654 during debugging a @acronym{DFA} description.  If you see too many
10655 generated states, you could interrupt the generator of the pipeline
10656 hazard recognizer and try to figure out a reason for generation of the
10657 huge automaton.
10658 @end itemize
10660 As an example, consider a superscalar @acronym{RISC} machine which can
10661 issue three insns (two integer insns and one floating point insn) on
10662 the cycle but can finish only two insns.  To describe this, we define
10663 the following functional units.
10665 @smallexample
10666 (define_cpu_unit "i0_pipeline, i1_pipeline, f_pipeline")
10667 (define_cpu_unit "port0, port1")
10668 @end smallexample
10670 All simple integer insns can be executed in any integer pipeline and
10671 their result is ready in two cycles.  The simple integer insns are
10672 issued into the first pipeline unless it is reserved, otherwise they
10673 are issued into the second pipeline.  Integer division and
10674 multiplication insns can be executed only in the second integer
10675 pipeline and their results are ready correspondingly in 9 and 4
10676 cycles.  The integer division is not pipelined, i.e.@: the subsequent
10677 integer division insn cannot be issued until the current division
10678 insn finished.  Floating point insns are fully pipelined and their
10679 results are ready in 3 cycles.  Where the result of a floating point
10680 insn is used by an integer insn, an additional delay of one cycle is
10681 incurred.  To describe all of this we could specify
10683 @smallexample
10684 (define_cpu_unit "div")
10686 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
10687                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), (port0 | port1)")
10689 (define_insn_reservation "mult" 4 (eq_attr "type" "mult")
10690                          "i1_pipeline, nothing*2, (port0 | port1)")
10692 (define_insn_reservation "div" 9 (eq_attr "type" "div")
10693                          "i1_pipeline, div*7, div + (port0 | port1)")
10695 (define_insn_reservation "float" 3 (eq_attr "type" "float")
10696                          "f_pipeline, nothing, (port0 | port1))
10698 (define_bypass 4 "float" "simple,mult,div")
10699 @end smallexample
10701 To simplify the description we could describe the following reservation
10703 @smallexample
10704 (define_reservation "finish" "port0|port1")
10705 @end smallexample
10707 and use it in all @code{define_insn_reservation} as in the following
10708 construction
10710 @smallexample
10711 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
10712                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), finish")
10713 @end smallexample
10716 @end ifset
10717 @ifset INTERNALS
10718 @node Conditional Execution
10719 @section Conditional Execution
10720 @cindex conditional execution
10721 @cindex predication
10723 A number of architectures provide for some form of conditional
10724 execution, or predication.  The hallmark of this feature is the
10725 ability to nullify most of the instructions in the instruction set.
10726 When the instruction set is large and not entirely symmetric, it
10727 can be quite tedious to describe these forms directly in the
10728 @file{.md} file.  An alternative is the @code{define_cond_exec} template.
10730 @findex define_cond_exec
10731 @smallexample
10732 (define_cond_exec
10733   [@var{predicate-pattern}]
10734   "@var{condition}"
10735   "@var{output-template}"
10736   "@var{optional-insn-attribues}")
10737 @end smallexample
10739 @var{predicate-pattern} is the condition that must be true for the
10740 insn to be executed at runtime and should match a relational operator.
10741 One can use @code{match_operator} to match several relational operators
10742 at once.  Any @code{match_operand} operands must have no more than one
10743 alternative.
10745 @var{condition} is a C expression that must be true for the generated
10746 pattern to match.
10748 @findex current_insn_predicate
10749 @var{output-template} is a string similar to the @code{define_insn}
10750 output template (@pxref{Output Template}), except that the @samp{*}
10751 and @samp{@@} special cases do not apply.  This is only useful if the
10752 assembly text for the predicate is a simple prefix to the main insn.
10753 In order to handle the general case, there is a global variable
10754 @code{current_insn_predicate} that will contain the entire predicate
10755 if the current insn is predicated, and will otherwise be @code{NULL}.
10757 @var{optional-insn-attributes} is an optional vector of attributes that gets
10758 appended to the insn attributes of the produced cond_exec rtx. It can
10759 be used to add some distinguishing attribute to cond_exec rtxs produced
10760 that way. An example usage would be to use this attribute in conjunction
10761 with attributes on the main pattern to disable particular alternatives under
10762 certain conditions.
10764 When @code{define_cond_exec} is used, an implicit reference to
10765 the @code{predicable} instruction attribute is made.
10766 @xref{Insn Attributes}.  This attribute must be a boolean (i.e.@: have
10767 exactly two elements in its @var{list-of-values}), with the possible
10768 values being @code{no} and @code{yes}.  The default and all uses in
10769 the insns must be a simple constant, not a complex expressions.  It
10770 may, however, depend on the alternative, by using a comma-separated
10771 list of values.  If that is the case, the port should also define an
10772 @code{enabled} attribute (@pxref{Disable Insn Alternatives}), which
10773 should also allow only @code{no} and @code{yes} as its values.
10775 For each @code{define_insn} for which the @code{predicable}
10776 attribute is true, a new @code{define_insn} pattern will be
10777 generated that matches a predicated version of the instruction.
10778 For example,
10780 @smallexample
10781 (define_insn "addsi"
10782   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
10783         (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
10784                  (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
10785   "@var{test1}"
10786   "add %2,%1,%0")
10788 (define_cond_exec
10789   [(ne (match_operand:CC 0 "register_operand" "c")
10790        (const_int 0))]
10791   "@var{test2}"
10792   "(%0)")
10793 @end smallexample
10795 @noindent
10796 generates a new pattern
10798 @smallexample
10799 (define_insn ""
10800   [(cond_exec
10801      (ne (match_operand:CC 3 "register_operand" "c") (const_int 0))
10802      (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
10803           (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
10804                    (match_operand:SI 2 "register_operand" "r"))))]
10805   "(@var{test2}) && (@var{test1})"
10806   "(%3) add %2,%1,%0")
10807 @end smallexample
10809 @end ifset
10810 @ifset INTERNALS
10811 @node Define Subst
10812 @section RTL Templates Transformations
10813 @cindex define_subst
10815 For some hardware architectures there are common cases when the RTL
10816 templates for the instructions can be derived from the other RTL
10817 templates using simple transformations.  E.g., @file{i386.md} contains
10818 an RTL template for the ordinary @code{sub} instruction---
10819 @code{*subsi_1}, and for the @code{sub} instruction with subsequent
10820 zero-extension---@code{*subsi_1_zext}.  Such cases can be easily
10821 implemented by a single meta-template capable of generating a modified
10822 case based on the initial one:
10824 @findex define_subst
10825 @smallexample
10826 (define_subst "@var{name}"
10827   [@var{input-template}]
10828   "@var{condition}"
10829   [@var{output-template}])
10830 @end smallexample
10831 @var{input-template} is a pattern describing the source RTL template,
10832 which will be transformed.
10834 @var{condition} is a C expression that is conjunct with the condition
10835 from the input-template to generate a condition to be used in the
10836 output-template.
10838 @var{output-template} is a pattern that will be used in the resulting
10839 template.
10841 @code{define_subst} mechanism is tightly coupled with the notion of the
10842 subst attribute (@pxref{Subst Iterators}).  The use of
10843 @code{define_subst} is triggered by a reference to a subst attribute in
10844 the transforming RTL template.  This reference initiates duplication of
10845 the source RTL template and substitution of the attributes with their
10846 values.  The source RTL template is left unchanged, while the copy is
10847 transformed by @code{define_subst}.  This transformation can fail in the
10848 case when the source RTL template is not matched against the
10849 input-template of the @code{define_subst}.  In such case the copy is
10850 deleted.
10852 @code{define_subst} can be used only in @code{define_insn} and
10853 @code{define_expand}, it cannot be used in other expressions (e.g.@: in
10854 @code{define_insn_and_split}).
10856 @menu
10857 * Define Subst Example::            Example of @code{define_subst} work.
10858 * Define Subst Pattern Matching::   Process of template comparison.
10859 * Define Subst Output Template::    Generation of output template.
10860 @end menu
10862 @node Define Subst Example
10863 @subsection @code{define_subst} Example
10864 @cindex define_subst
10866 To illustrate how @code{define_subst} works, let us examine a simple
10867 template transformation.
10869 Suppose there are two kinds of instructions: one that touches flags and
10870 the other that does not.  The instructions of the second type could be
10871 generated with the following @code{define_subst}:
10873 @smallexample
10874 (define_subst "add_clobber_subst"
10875   [(set (match_operand:SI 0 "" "")
10876         (match_operand:SI 1 "" ""))]
10877   ""
10878   [(set (match_dup 0)
10879         (match_dup 1))
10880    (clobber (reg:CC FLAGS_REG))])
10881 @end smallexample
10883 This @code{define_subst} can be applied to any RTL pattern containing
10884 @code{set} of mode SI and generates a copy with clobber when it is
10885 applied.
10887 Assume there is an RTL template for a @code{max} instruction to be used
10888 in @code{define_subst} mentioned above:
10890 @smallexample
10891 (define_insn "maxsi"
10892   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
10893         (max:SI
10894           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
10895           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
10896   ""
10897   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
10898  [@dots{}])
10899 @end smallexample
10901 To mark the RTL template for @code{define_subst} application,
10902 subst-attributes are used.  They should be declared in advance:
10904 @smallexample
10905 (define_subst_attr "add_clobber_name" "add_clobber_subst" "_noclobber" "_clobber")
10906 @end smallexample
10908 Here @samp{add_clobber_name} is the attribute name,
10909 @samp{add_clobber_subst} is the name of the corresponding
10910 @code{define_subst}, the third argument (@samp{_noclobber}) is the
10911 attribute value that would be substituted into the unchanged version of
10912 the source RTL template, and the last argument (@samp{_clobber}) is the
10913 value that would be substituted into the second, transformed,
10914 version of the RTL template.
10916 Once the subst-attribute has been defined, it should be used in RTL
10917 templates which need to be processed by the @code{define_subst}.  So,
10918 the original RTL template should be changed:
10920 @smallexample
10921 (define_insn "maxsi<add_clobber_name>"
10922   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
10923         (max:SI
10924           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
10925           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
10926   ""
10927   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
10928  [@dots{}])
10929 @end smallexample
10931 The result of the @code{define_subst} usage would look like the following:
10933 @smallexample
10934 (define_insn "maxsi_noclobber"
10935   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
10936         (max:SI
10937           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
10938           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
10939   ""
10940   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
10941  [@dots{}])
10942 (define_insn "maxsi_clobber"
10943   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
10944         (max:SI
10945           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
10946           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))
10947    (clobber (reg:CC FLAGS_REG))]
10948   ""
10949   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
10950  [@dots{}])
10951 @end smallexample
10953 @node Define Subst Pattern Matching
10954 @subsection Pattern Matching in @code{define_subst}
10955 @cindex define_subst
10957 All expressions, allowed in @code{define_insn} or @code{define_expand},
10958 are allowed in the input-template of @code{define_subst}, except
10959 @code{match_par_dup}, @code{match_scratch}, @code{match_parallel}. The
10960 meanings of expressions in the input-template were changed:
10962 @code{match_operand} matches any expression (possibly, a subtree in
10963 RTL-template), if modes of the @code{match_operand} and this expression
10964 are the same, or mode of the @code{match_operand} is @code{VOIDmode}, or
10965 this expression is @code{match_dup}, @code{match_op_dup}.  If the
10966 expression is @code{match_operand} too, and predicate of
10967 @code{match_operand} from the input pattern is not empty, then the
10968 predicates are compared.  That can be used for more accurate filtering
10969 of accepted RTL-templates.
10971 @code{match_operator} matches common operators (like @code{plus},
10972 @code{minus}), @code{unspec}, @code{unspec_volatile} operators and
10973 @code{match_operator}s from the original pattern if the modes match and
10974 @code{match_operator} from the input pattern has the same number of
10975 operands as the operator from the original pattern.
10977 @node Define Subst Output Template
10978 @subsection Generation of output template in @code{define_subst}
10979 @cindex define_subst
10981 If all necessary checks for @code{define_subst} application pass, a new
10982 RTL-pattern, based on the output-template, is created to replace the old
10983 template.  Like in input-patterns, meanings of some RTL expressions are
10984 changed when they are used in output-patterns of a @code{define_subst}.
10985 Thus, @code{match_dup} is used for copying the whole expression from the
10986 original pattern, which matched corresponding @code{match_operand} from
10987 the input pattern.
10989 @code{match_dup N} is used in the output template to be replaced with
10990 the expression from the original pattern, which matched
10991 @code{match_operand N} from the input pattern.  As a consequence,
10992 @code{match_dup} cannot be used to point to @code{match_operand}s from
10993 the output pattern, it should always refer to a @code{match_operand}
10994 from the input pattern.  If a @code{match_dup N} occurs more than once
10995 in the output template, its first occurrence is replaced with the
10996 expression from the original pattern, and the subsequent expressions
10997 are replaced with @code{match_dup N}, i.e., a reference to the first
10998 expression.
11000 In the output template one can refer to the expressions from the
11001 original pattern and create new ones.  For instance, some operands could
11002 be added by means of standard @code{match_operand}.
11004 After replacing @code{match_dup} with some RTL-subtree from the original
11005 pattern, it could happen that several @code{match_operand}s in the
11006 output pattern have the same indexes.  It is unknown, how many and what
11007 indexes would be used in the expression which would replace
11008 @code{match_dup}, so such conflicts in indexes are inevitable.  To
11009 overcome this issue, @code{match_operands} and @code{match_operators},
11010 which were introduced into the output pattern, are renumerated when all
11011 @code{match_dup}s are replaced.
11013 Number of alternatives in @code{match_operand}s introduced into the
11014 output template @code{M} could differ from the number of alternatives in
11015 the original pattern @code{N}, so in the resultant pattern there would
11016 be @code{N*M} alternatives.  Thus, constraints from the original pattern
11017 would be duplicated @code{N} times, constraints from the output pattern
11018 would be duplicated @code{M} times, producing all possible combinations.
11019 @end ifset
11021 @ifset INTERNALS
11022 @node Constant Definitions
11023 @section Constant Definitions
11024 @cindex constant definitions
11025 @findex define_constants
11027 Using literal constants inside instruction patterns reduces legibility and
11028 can be a maintenance problem.
11030 To overcome this problem, you may use the @code{define_constants}
11031 expression.  It contains a vector of name-value pairs.  From that
11032 point on, wherever any of the names appears in the MD file, it is as
11033 if the corresponding value had been written instead.  You may use
11034 @code{define_constants} multiple times; each appearance adds more
11035 constants to the table.  It is an error to redefine a constant with
11036 a different value.
11038 To come back to the a29k load multiple example, instead of
11040 @smallexample
11041 (define_insn ""
11042   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
11043      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
11044            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
11045       (use (reg:SI 179))
11046       (clobber (reg:SI 179))])]
11047   ""
11048   "loadm 0,0,%1,%2")
11049 @end smallexample
11051 You could write:
11053 @smallexample
11054 (define_constants [
11055     (R_BP 177)
11056     (R_FC 178)
11057     (R_CR 179)
11058     (R_Q  180)
11061 (define_insn ""
11062   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
11063      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
11064            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
11065       (use (reg:SI R_CR))
11066       (clobber (reg:SI R_CR))])]
11067   ""
11068   "loadm 0,0,%1,%2")
11069 @end smallexample
11071 The constants that are defined with a define_constant are also output
11072 in the insn-codes.h header file as #defines.
11074 @cindex enumerations
11075 @findex define_c_enum
11076 You can also use the machine description file to define enumerations.
11077 Like the constants defined by @code{define_constant}, these enumerations
11078 are visible to both the machine description file and the main C code.
11080 The syntax is as follows:
11082 @smallexample
11083 (define_c_enum "@var{name}" [
11084   @var{value0}
11085   @var{value1}
11086   (@var{value32} 32)
11087   @var{value33}
11088   @dots{}
11089   @var{valuen}
11091 @end smallexample
11093 This definition causes the equivalent of the following C code to appear
11094 in @file{insn-constants.h}:
11096 @smallexample
11097 enum @var{name} @{
11098   @var{value0} = 0,
11099   @var{value1} = 1,
11100   @var{value32} = 32,
11101   @var{value33} = 33,
11102   @dots{}
11103   @var{valuen} = @var{n}
11105 #define NUM_@var{cname}_VALUES (@var{n} + 1)
11106 @end smallexample
11108 where @var{cname} is the capitalized form of @var{name}.
11109 It also makes each @var{valuei} available in the machine description
11110 file, just as if it had been declared with:
11112 @smallexample
11113 (define_constants [(@var{valuei} @var{i})])
11114 @end smallexample
11116 Each @var{valuei} is usually an upper-case identifier and usually
11117 begins with @var{cname}.
11119 You can split the enumeration definition into as many statements as
11120 you like.  The above example is directly equivalent to:
11122 @smallexample
11123 (define_c_enum "@var{name}" [@var{value0}])
11124 (define_c_enum "@var{name}" [@var{value1}])
11125 @dots{}
11126 (define_c_enum "@var{name}" [@var{valuen}])
11127 @end smallexample
11129 Splitting the enumeration helps to improve the modularity of each
11130 individual @code{.md} file.  For example, if a port defines its
11131 synchronization instructions in a separate @file{sync.md} file,
11132 it is convenient to define all synchronization-specific enumeration
11133 values in @file{sync.md} rather than in the main @file{.md} file.
11135 Some enumeration names have special significance to GCC:
11137 @table @code
11138 @item unspecv
11139 @findex unspec_volatile
11140 If an enumeration called @code{unspecv} is defined, GCC will use it
11141 when printing out @code{unspec_volatile} expressions.  For example:
11143 @smallexample
11144 (define_c_enum "unspecv" [
11145   UNSPECV_BLOCKAGE
11147 @end smallexample
11149 causes GCC to print @samp{(unspec_volatile @dots{} 0)} as:
11151 @smallexample
11152 (unspec_volatile ... UNSPECV_BLOCKAGE)
11153 @end smallexample
11155 @item unspec
11156 @findex unspec
11157 If an enumeration called @code{unspec} is defined, GCC will use
11158 it when printing out @code{unspec} expressions.  GCC will also use
11159 it when printing out @code{unspec_volatile} expressions unless an
11160 @code{unspecv} enumeration is also defined.  You can therefore
11161 decide whether to keep separate enumerations for volatile and
11162 non-volatile expressions or whether to use the same enumeration
11163 for both.
11164 @end table
11166 @findex define_enum
11167 @anchor{define_enum}
11168 Another way of defining an enumeration is to use @code{define_enum}:
11170 @smallexample
11171 (define_enum "@var{name}" [
11172   @var{value0}
11173   @var{value1}
11174   @dots{}
11175   @var{valuen}
11177 @end smallexample
11179 This directive implies:
11181 @smallexample
11182 (define_c_enum "@var{name}" [
11183   @var{cname}_@var{cvalue0}
11184   @var{cname}_@var{cvalue1}
11185   @dots{}
11186   @var{cname}_@var{cvaluen}
11188 @end smallexample
11190 @findex define_enum_attr
11191 where @var{cvaluei} is the capitalized form of @var{valuei}.
11192 However, unlike @code{define_c_enum}, the enumerations defined
11193 by @code{define_enum} can be used in attribute specifications
11194 (@pxref{define_enum_attr}).
11195 @end ifset
11196 @ifset INTERNALS
11197 @node Iterators
11198 @section Iterators
11199 @cindex iterators in @file{.md} files
11201 Ports often need to define similar patterns for more than one machine
11202 mode or for more than one rtx code.  GCC provides some simple iterator
11203 facilities to make this process easier.
11205 @menu
11206 * Mode Iterators::         Generating variations of patterns for different modes.
11207 * Code Iterators::         Doing the same for codes.
11208 * Int Iterators::          Doing the same for integers.
11209 * Subst Iterators::        Generating variations of patterns for define_subst.
11210 * Parameterized Names::    Specifying iterator values in C++ code.
11211 @end menu
11213 @node Mode Iterators
11214 @subsection Mode Iterators
11215 @cindex mode iterators in @file{.md} files
11217 Ports often need to define similar patterns for two or more different modes.
11218 For example:
11220 @itemize @bullet
11221 @item
11222 If a processor has hardware support for both single and double
11223 floating-point arithmetic, the @code{SFmode} patterns tend to be
11224 very similar to the @code{DFmode} ones.
11226 @item
11227 If a port uses @code{SImode} pointers in one configuration and
11228 @code{DImode} pointers in another, it will usually have very similar
11229 @code{SImode} and @code{DImode} patterns for manipulating pointers.
11230 @end itemize
11232 Mode iterators allow several patterns to be instantiated from one
11233 @file{.md} file template.  They can be used with any type of
11234 rtx-based construct, such as a @code{define_insn},
11235 @code{define_split}, or @code{define_peephole2}.
11237 @menu
11238 * Defining Mode Iterators:: Defining a new mode iterator.
11239 * Substitutions::           Combining mode iterators with substitutions
11240 * Examples::                Examples
11241 @end menu
11243 @node Defining Mode Iterators
11244 @subsubsection Defining Mode Iterators
11245 @findex define_mode_iterator
11247 The syntax for defining a mode iterator is:
11249 @smallexample
11250 (define_mode_iterator @var{name} [(@var{mode1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{moden} "@var{condn}")])
11251 @end smallexample
11253 This allows subsequent @file{.md} file constructs to use the mode suffix
11254 @code{:@var{name}}.  Every construct that does so will be expanded
11255 @var{n} times, once with every use of @code{:@var{name}} replaced by
11256 @code{:@var{mode1}}, once with every use replaced by @code{:@var{mode2}},
11257 and so on.  In the expansion for a particular @var{modei}, every
11258 C condition will also require that @var{condi} be true.
11260 For example:
11262 @smallexample
11263 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
11264 @end smallexample
11266 defines a new mode suffix @code{:P}.  Every construct that uses
11267 @code{:P} will be expanded twice, once with every @code{:P} replaced
11268 by @code{:SI} and once with every @code{:P} replaced by @code{:DI}.
11269 The @code{:SI} version will only apply if @code{Pmode == SImode} and
11270 the @code{:DI} version will only apply if @code{Pmode == DImode}.
11272 As with other @file{.md} conditions, an empty string is treated
11273 as ``always true''.  @code{(@var{mode} "")} can also be abbreviated
11274 to @code{@var{mode}}.  For example:
11276 @smallexample
11277 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
11278 @end smallexample
11280 means that the @code{:DI} expansion only applies if @code{TARGET_64BIT}
11281 but that the @code{:SI} expansion has no such constraint.
11283 Iterators are applied in the order they are defined.  This can be
11284 significant if two iterators are used in a construct that requires
11285 substitutions.  @xref{Substitutions}.
11287 @node Substitutions
11288 @subsubsection Substitution in Mode Iterators
11289 @findex define_mode_attr
11291 If an @file{.md} file construct uses mode iterators, each version of the
11292 construct will often need slightly different strings or modes.  For
11293 example:
11295 @itemize @bullet
11296 @item
11297 When a @code{define_expand} defines several @code{add@var{m}3} patterns
11298 (@pxref{Standard Names}), each expander will need to use the
11299 appropriate mode name for @var{m}.
11301 @item
11302 When a @code{define_insn} defines several instruction patterns,
11303 each instruction will often use a different assembler mnemonic.
11305 @item
11306 When a @code{define_insn} requires operands with different modes,
11307 using an iterator for one of the operand modes usually requires a specific
11308 mode for the other operand(s).
11309 @end itemize
11311 GCC supports such variations through a system of ``mode attributes''.
11312 There are two standard attributes: @code{mode}, which is the name of
11313 the mode in lower case, and @code{MODE}, which is the same thing in
11314 upper case.  You can define other attributes using:
11316 @smallexample
11317 (define_mode_attr @var{name} [(@var{mode1} "@var{value1}") @dots{} (@var{moden} "@var{valuen}")])
11318 @end smallexample
11320 where @var{name} is the name of the attribute and @var{valuei}
11321 is the value associated with @var{modei}.
11323 When GCC replaces some @var{:iterator} with @var{:mode}, it will scan
11324 each string and mode in the pattern for sequences of the form
11325 @code{<@var{iterator}:@var{attr}>}, where @var{attr} is the name of a
11326 mode attribute.  If the attribute is defined for @var{mode}, the whole
11327 @code{<@dots{}>} sequence will be replaced by the appropriate attribute
11328 value.
11330 For example, suppose an @file{.md} file has:
11332 @smallexample
11333 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
11334 (define_mode_attr load [(SI "lw") (DI "ld")])
11335 @end smallexample
11337 If one of the patterns that uses @code{:P} contains the string
11338 @code{"<P:load>\t%0,%1"}, the @code{SI} version of that pattern
11339 will use @code{"lw\t%0,%1"} and the @code{DI} version will use
11340 @code{"ld\t%0,%1"}.
11342 Here is an example of using an attribute for a mode:
11344 @smallexample
11345 (define_mode_iterator LONG [SI DI])
11346 (define_mode_attr SHORT [(SI "HI") (DI "SI")])
11347 (define_insn @dots{}
11348   (sign_extend:LONG (match_operand:<LONG:SHORT> @dots{})) @dots{})
11349 @end smallexample
11351 The @code{@var{iterator}:} prefix may be omitted, in which case the
11352 substitution will be attempted for every iterator expansion.
11354 @node Examples
11355 @subsubsection Mode Iterator Examples
11357 Here is an example from the MIPS port.  It defines the following
11358 modes and attributes (among others):
11360 @smallexample
11361 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
11362 (define_mode_attr d [(SI "") (DI "d")])
11363 @end smallexample
11365 and uses the following template to define both @code{subsi3}
11366 and @code{subdi3}:
11368 @smallexample
11369 (define_insn "sub<mode>3"
11370   [(set (match_operand:GPR 0 "register_operand" "=d")
11371         (minus:GPR (match_operand:GPR 1 "register_operand" "d")
11372                    (match_operand:GPR 2 "register_operand" "d")))]
11373   ""
11374   "<d>subu\t%0,%1,%2"
11375   [(set_attr "type" "arith")
11376    (set_attr "mode" "<MODE>")])
11377 @end smallexample
11379 This is exactly equivalent to:
11381 @smallexample
11382 (define_insn "subsi3"
11383   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=d")
11384         (minus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "d")
11385                   (match_operand:SI 2 "register_operand" "d")))]
11386   ""
11387   "subu\t%0,%1,%2"
11388   [(set_attr "type" "arith")
11389    (set_attr "mode" "SI")])
11391 (define_insn "subdi3"
11392   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
11393         (minus:DI (match_operand:DI 1 "register_operand" "d")
11394                   (match_operand:DI 2 "register_operand" "d")))]
11395   ""
11396   "dsubu\t%0,%1,%2"
11397   [(set_attr "type" "arith")
11398    (set_attr "mode" "DI")])
11399 @end smallexample
11401 @node Code Iterators
11402 @subsection Code Iterators
11403 @cindex code iterators in @file{.md} files
11404 @findex define_code_iterator
11405 @findex define_code_attr
11407 Code iterators operate in a similar way to mode iterators.  @xref{Mode Iterators}.
11409 The construct:
11411 @smallexample
11412 (define_code_iterator @var{name} [(@var{code1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{coden} "@var{condn}")])
11413 @end smallexample
11415 defines a pseudo rtx code @var{name} that can be instantiated as
11416 @var{codei} if condition @var{condi} is true.  Each @var{codei}
11417 must have the same rtx format.  @xref{RTL Classes}.
11419 As with mode iterators, each pattern that uses @var{name} will be
11420 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
11421 @var{code1}, once with all uses replaced by @var{code2}, and so on.
11422 @xref{Defining Mode Iterators}.
11424 It is possible to define attributes for codes as well as for modes.
11425 There are two standard code attributes: @code{code}, the name of the
11426 code in lower case, and @code{CODE}, the name of the code in upper case.
11427 Other attributes are defined using:
11429 @smallexample
11430 (define_code_attr @var{name} [(@var{code1} "@var{value1}") @dots{} (@var{coden} "@var{valuen}")])
11431 @end smallexample
11433 Instruction patterns can use code attributes as rtx codes, which can be
11434 useful if two sets of codes act in tandem.  For example, the following
11435 @code{define_insn} defines two patterns, one calculating a signed absolute
11436 difference and another calculating an unsigned absolute difference:
11438 @smallexample
11439 (define_code_iterator any_max [smax umax])
11440 (define_code_attr paired_min [(smax "smin") (umax "umin")])
11441 (define_insn @dots{}
11442   [(set (match_operand:SI 0 @dots{})
11443         (minus:SI (any_max:SI (match_operand:SI 1 @dots{})
11444                               (match_operand:SI 2 @dots{}))
11445                   (<paired_min>:SI (match_dup 1) (match_dup 2))))]
11446   @dots{})
11447 @end smallexample
11449 The signed version of the instruction uses @code{smax} and @code{smin}
11450 while the unsigned version uses @code{umax} and @code{umin}.  There
11451 are no versions that pair @code{smax} with @code{umin} or @code{umax}
11452 with @code{smin}.
11454 Here's an example of code iterators in action, taken from the MIPS port:
11456 @smallexample
11457 (define_code_iterator any_cond [unordered ordered unlt unge uneq ltgt unle ungt
11458                                 eq ne gt ge lt le gtu geu ltu leu])
11460 (define_expand "b<code>"
11461   [(set (pc)
11462         (if_then_else (any_cond:CC (cc0)
11463                                    (const_int 0))
11464                       (label_ref (match_operand 0 ""))
11465                       (pc)))]
11466   ""
11468   gen_conditional_branch (operands, <CODE>);
11469   DONE;
11471 @end smallexample
11473 This is equivalent to:
11475 @smallexample
11476 (define_expand "bunordered"
11477   [(set (pc)
11478         (if_then_else (unordered:CC (cc0)
11479                                     (const_int 0))
11480                       (label_ref (match_operand 0 ""))
11481                       (pc)))]
11482   ""
11484   gen_conditional_branch (operands, UNORDERED);
11485   DONE;
11488 (define_expand "bordered"
11489   [(set (pc)
11490         (if_then_else (ordered:CC (cc0)
11491                                   (const_int 0))
11492                       (label_ref (match_operand 0 ""))
11493                       (pc)))]
11494   ""
11496   gen_conditional_branch (operands, ORDERED);
11497   DONE;
11500 @dots{}
11501 @end smallexample
11503 @node Int Iterators
11504 @subsection Int Iterators
11505 @cindex int iterators in @file{.md} files
11506 @findex define_int_iterator
11507 @findex define_int_attr
11509 Int iterators operate in a similar way to code iterators.  @xref{Code Iterators}.
11511 The construct:
11513 @smallexample
11514 (define_int_iterator @var{name} [(@var{int1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{intn} "@var{condn}")])
11515 @end smallexample
11517 defines a pseudo integer constant @var{name} that can be instantiated as
11518 @var{inti} if condition @var{condi} is true.  Each @var{int} must have the
11519 same rtx format.  @xref{RTL Classes}.  Int iterators can appear in only
11520 those rtx fields that have 'i', 'n', 'w', or 'p' as the specifier.  This
11521 means that each @var{int} has to be a constant defined using define_constant
11522 or define_c_enum.
11524 As with mode and code iterators, each pattern that uses @var{name} will be
11525 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
11526 @var{int1}, once with all uses replaced by @var{int2}, and so on.
11527 @xref{Defining Mode Iterators}.
11529 It is possible to define attributes for ints as well as for codes and modes.
11530 Attributes are defined using:
11532 @smallexample
11533 (define_int_attr @var{name} [(@var{int1} "@var{value1}") @dots{} (@var{intn} "@var{valuen}")])
11534 @end smallexample
11536 Here's an example of int iterators in action, taken from the ARM port:
11538 @smallexample
11539 (define_int_iterator QABSNEG [UNSPEC_VQABS UNSPEC_VQNEG])
11541 (define_int_attr absneg [(UNSPEC_VQABS "abs") (UNSPEC_VQNEG "neg")])
11543 (define_insn "neon_vq<absneg><mode>"
11544   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
11545         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
11546                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
11547                       QABSNEG))]
11548   "TARGET_NEON"
11549   "vq<absneg>.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
11550   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
11553 @end smallexample
11555 This is equivalent to:
11557 @smallexample
11558 (define_insn "neon_vqabs<mode>"
11559   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
11560         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
11561                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
11562                       UNSPEC_VQABS))]
11563   "TARGET_NEON"
11564   "vqabs.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
11565   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
11568 (define_insn "neon_vqneg<mode>"
11569   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
11570         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
11571                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
11572                       UNSPEC_VQNEG))]
11573   "TARGET_NEON"
11574   "vqneg.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
11575   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
11578 @end smallexample
11580 @node Subst Iterators
11581 @subsection Subst Iterators
11582 @cindex subst iterators in @file{.md} files
11583 @findex define_subst
11584 @findex define_subst_attr
11586 Subst iterators are special type of iterators with the following
11587 restrictions: they could not be declared explicitly, they always have
11588 only two values, and they do not have explicit dedicated name.
11589 Subst-iterators are triggered only when corresponding subst-attribute is
11590 used in RTL-pattern.
11592 Subst iterators transform templates in the following way: the templates
11593 are duplicated, the subst-attributes in these templates are replaced
11594 with the corresponding values, and a new attribute is implicitly added
11595 to the given @code{define_insn}/@code{define_expand}.  The name of the
11596 added attribute matches the name of @code{define_subst}.  Such
11597 attributes are declared implicitly, and it is not allowed to have a
11598 @code{define_attr} named as a @code{define_subst}.
11600 Each subst iterator is linked to a @code{define_subst}.  It is declared
11601 implicitly by the first appearance of the corresponding
11602 @code{define_subst_attr}, and it is not allowed to define it explicitly.
11604 Declarations of subst-attributes have the following syntax:
11606 @findex define_subst_attr
11607 @smallexample
11608 (define_subst_attr "@var{name}"
11609   "@var{subst-name}"
11610   "@var{no-subst-value}"
11611   "@var{subst-applied-value}")
11612 @end smallexample
11614 @var{name} is a string with which the given subst-attribute could be
11615 referred to.
11617 @var{subst-name} shows which @code{define_subst} should be applied to an
11618 RTL-template if the given subst-attribute is present in the
11619 RTL-template.
11621 @var{no-subst-value} is a value with which subst-attribute would be
11622 replaced in the first copy of the original RTL-template.
11624 @var{subst-applied-value} is a value with which subst-attribute would be
11625 replaced in the second copy of the original RTL-template.
11627 @node Parameterized Names
11628 @subsection Parameterized Names
11629 @cindex @samp{@@} in instruction pattern names
11630 Ports sometimes need to apply iterators using C++ code, in order to
11631 get the code or RTL pattern for a specific instruction.  For example,
11632 suppose we have the @samp{neon_vq<absneg><mode>} pattern given above:
11634 @smallexample
11635 (define_int_iterator QABSNEG [UNSPEC_VQABS UNSPEC_VQNEG])
11637 (define_int_attr absneg [(UNSPEC_VQABS "abs") (UNSPEC_VQNEG "neg")])
11639 (define_insn "neon_vq<absneg><mode>"
11640   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
11641         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
11642                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
11643                       QABSNEG))]
11644   @dots{}
11646 @end smallexample
11648 A port might need to generate this pattern for a variable
11649 @samp{QABSNEG} value and a variable @samp{VDQIW} mode.  There are two
11650 ways of doing this.  The first is to build the rtx for the pattern
11651 directly from C++ code; this is a valid technique and avoids any risk
11652 of combinatorial explosion.  The second is to prefix the instruction
11653 name with the special character @samp{@@}, which tells GCC to generate
11654 the four additional functions below.  In each case, @var{name} is the
11655 name of the instruction without the leading @samp{@@} character,
11656 without the @samp{<@dots{}>} placeholders, and with any underscore
11657 before a @samp{<@dots{}>} placeholder removed if keeping it would
11658 lead to a double or trailing underscore.
11660 @table @samp
11661 @item insn_code maybe_code_for_@var{name} (@var{i1}, @var{i2}, @dots{})
11662 See whether replacing the first @samp{<@dots{}>} placeholder with
11663 iterator value @var{i1}, the second with iterator value @var{i2}, and
11664 so on, gives a valid instruction.  Return its code if so, otherwise
11665 return @code{CODE_FOR_nothing}.
11667 @item insn_code code_for_@var{name} (@var{i1}, @var{i2}, @dots{})
11668 Same, but abort the compiler if the requested instruction does not exist.
11670 @item rtx maybe_gen_@var{name} (@var{i1}, @var{i2}, @dots{}, @var{op0}, @var{op1}, @dots{})
11671 Check for a valid instruction in the same way as
11672 @code{maybe_code_for_@var{name}}.  If the instruction exists,
11673 generate an instance of it using the operand values given by @var{op0},
11674 @var{op1}, and so on, otherwise return null.
11676 @item rtx gen_@var{name} (@var{i1}, @var{i2}, @dots{}, @var{op0}, @var{op1}, @dots{})
11677 Same, but abort the compiler if the requested instruction does not exist,
11678 or if the instruction generator invoked the @code{FAIL} macro.
11679 @end table
11681 For example, changing the pattern above to:
11683 @smallexample
11684 (define_insn "@@neon_vq<absneg><mode>"
11685   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
11686         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
11687                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
11688                       QABSNEG))]
11689   @dots{}
11691 @end smallexample
11693 would define the same patterns as before, but in addition would generate
11694 the four functions below:
11696 @smallexample
11697 insn_code maybe_code_for_neon_vq (int, machine_mode);
11698 insn_code code_for_neon_vq (int, machine_mode);
11699 rtx maybe_gen_neon_vq (int, machine_mode, rtx, rtx, rtx);
11700 rtx gen_neon_vq (int, machine_mode, rtx, rtx, rtx);
11701 @end smallexample
11703 Calling @samp{code_for_neon_vq (UNSPEC_VQABS, V8QImode)}
11704 would then give @code{CODE_FOR_neon_vqabsv8qi}.
11706 It is possible to have multiple @samp{@@} patterns with the same
11707 name and same types of iterator.  For example:
11709 @smallexample
11710 (define_insn "@@some_arithmetic_op<mode>"
11711   [(set (match_operand:INTEGER_MODES 0 "register_operand") @dots{})]
11712   @dots{}
11715 (define_insn "@@some_arithmetic_op<mode>"
11716   [(set (match_operand:FLOAT_MODES 0 "register_operand") @dots{})]
11717   @dots{}
11719 @end smallexample
11721 would produce a single set of functions that handles both
11722 @code{INTEGER_MODES} and @code{FLOAT_MODES}.
11724 It is also possible for these @samp{@@} patterns to have different
11725 numbers of operands from each other.  For example, patterns with
11726 a binary rtl code might take three operands (one output and two inputs)
11727 while patterns with a ternary rtl code might take four operands (one
11728 output and three inputs).  This combination would produce separate
11729 @samp{maybe_gen_@var{name}} and @samp{gen_@var{name}} functions for
11730 each operand count, but it would still produce a single
11731 @samp{maybe_code_for_@var{name}} and a single @samp{code_for_@var{name}}.
11733 @end ifset