[AArch64] PR target/65491: Classify V1TF vectors as AAPCS64 short vectors rather...
[official-gcc.git] / gcc / doc / md.texi
blob30d7775aba7d013aa233136ab67205c242eff313
1 @c Copyright (C) 1988-2015 Free Software Foundation, Inc.
2 @c This is part of the GCC manual.
3 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
5 @ifset INTERNALS
6 @node Machine Desc
7 @chapter Machine Descriptions
8 @cindex machine descriptions
10 A machine description has two parts: a file of instruction patterns
11 (@file{.md} file) and a C header file of macro definitions.
13 The @file{.md} file for a target machine contains a pattern for each
14 instruction that the target machine supports (or at least each instruction
15 that is worth telling the compiler about).  It may also contain comments.
16 A semicolon causes the rest of the line to be a comment, unless the semicolon
17 is inside a quoted string.
19 See the next chapter for information on the C header file.
21 @menu
22 * Overview::            How the machine description is used.
23 * Patterns::            How to write instruction patterns.
24 * Example::             An explained example of a @code{define_insn} pattern.
25 * RTL Template::        The RTL template defines what insns match a pattern.
26 * Output Template::     The output template says how to make assembler code
27                         from such an insn.
28 * Output Statement::    For more generality, write C code to output
29                         the assembler code.
30 * Predicates::          Controlling what kinds of operands can be used
31                         for an insn.
32 * Constraints::         Fine-tuning operand selection.
33 * Standard Names::      Names mark patterns to use for code generation.
34 * Pattern Ordering::    When the order of patterns makes a difference.
35 * Dependent Patterns::  Having one pattern may make you need another.
36 * Jump Patterns::       Special considerations for patterns for jump insns.
37 * Looping Patterns::    How to define patterns for special looping insns.
38 * Insn Canonicalizations::Canonicalization of Instructions
39 * Expander Definitions::Generating a sequence of several RTL insns
40                         for a standard operation.
41 * Insn Splitting::      Splitting Instructions into Multiple Instructions.
42 * Including Patterns::  Including Patterns in Machine Descriptions.
43 * Peephole Definitions::Defining machine-specific peephole optimizations.
44 * Insn Attributes::     Specifying the value of attributes for generated insns.
45 * Conditional Execution::Generating @code{define_insn} patterns for
46                          predication.
47 * Define Subst::        Generating @code{define_insn} and @code{define_expand}
48                         patterns from other patterns.
49 * Constant Definitions::Defining symbolic constants that can be used in the
50                         md file.
51 * Iterators::           Using iterators to generate patterns from a template.
52 @end menu
54 @node Overview
55 @section Overview of How the Machine Description is Used
57 There are three main conversions that happen in the compiler:
59 @enumerate
61 @item
62 The front end reads the source code and builds a parse tree.
64 @item
65 The parse tree is used to generate an RTL insn list based on named
66 instruction patterns.
68 @item
69 The insn list is matched against the RTL templates to produce assembler
70 code.
72 @end enumerate
74 For the generate pass, only the names of the insns matter, from either a
75 named @code{define_insn} or a @code{define_expand}.  The compiler will
76 choose the pattern with the right name and apply the operands according
77 to the documentation later in this chapter, without regard for the RTL
78 template or operand constraints.  Note that the names the compiler looks
79 for are hard-coded in the compiler---it will ignore unnamed patterns and
80 patterns with names it doesn't know about, but if you don't provide a
81 named pattern it needs, it will abort.
83 If a @code{define_insn} is used, the template given is inserted into the
84 insn list.  If a @code{define_expand} is used, one of three things
85 happens, based on the condition logic.  The condition logic may manually
86 create new insns for the insn list, say via @code{emit_insn()}, and
87 invoke @code{DONE}.  For certain named patterns, it may invoke @code{FAIL} to tell the
88 compiler to use an alternate way of performing that task.  If it invokes
89 neither @code{DONE} nor @code{FAIL}, the template given in the pattern
90 is inserted, as if the @code{define_expand} were a @code{define_insn}.
92 Once the insn list is generated, various optimization passes convert,
93 replace, and rearrange the insns in the insn list.  This is where the
94 @code{define_split} and @code{define_peephole} patterns get used, for
95 example.
97 Finally, the insn list's RTL is matched up with the RTL templates in the
98 @code{define_insn} patterns, and those patterns are used to emit the
99 final assembly code.  For this purpose, each named @code{define_insn}
100 acts like it's unnamed, since the names are ignored.
102 @node Patterns
103 @section Everything about Instruction Patterns
104 @cindex patterns
105 @cindex instruction patterns
107 @findex define_insn
108 A @code{define_insn} expression is used to define instruction patterns
109 to which insns may be matched.  A @code{define_insn} expression contains
110 an incomplete RTL expression, with pieces to be filled in later, operand
111 constraints that restrict how the pieces can be filled in, and an output
112 template or C code to generate the assembler output.
114 A @code{define_insn} is an RTL expression containing four or five operands:
116 @enumerate
117 @item
118 An optional name.  The presence of a name indicate that this instruction
119 pattern can perform a certain standard job for the RTL-generation
120 pass of the compiler.  This pass knows certain names and will use
121 the instruction patterns with those names, if the names are defined
122 in the machine description.
124 The absence of a name is indicated by writing an empty string
125 where the name should go.  Nameless instruction patterns are never
126 used for generating RTL code, but they may permit several simpler insns
127 to be combined later on.
129 Names that are not thus known and used in RTL-generation have no
130 effect; they are equivalent to no name at all.
132 For the purpose of debugging the compiler, you may also specify a
133 name beginning with the @samp{*} character.  Such a name is used only
134 for identifying the instruction in RTL dumps; it is equivalent to having
135 a nameless pattern for all other purposes.  Names beginning with the
136 @samp{*} character are not required to be unique.
138 @item
139 The @dfn{RTL template}: This is a vector of incomplete RTL expressions
140 which describe the semantics of the instruction (@pxref{RTL Template}).
141 It is incomplete because it may contain @code{match_operand},
142 @code{match_operator}, and @code{match_dup} expressions that stand for
143 operands of the instruction.
145 If the vector has multiple elements, the RTL template is treated as a
146 @code{parallel} expression.
148 @item
149 @cindex pattern conditions
150 @cindex conditions, in patterns
151 The condition: This is a string which contains a C expression.  When the
152 compiler attempts to match RTL against a pattern, the condition is
153 evaluated.  If the condition evaluates to @code{true}, the match is
154 permitted.  The condition may be an empty string, which is treated
155 as always @code{true}.
157 @cindex named patterns and conditions
158 For a named pattern, the condition may not depend on the data in the
159 insn being matched, but only the target-machine-type flags.  The compiler
160 needs to test these conditions during initialization in order to learn
161 exactly which named instructions are available in a particular run.
163 @findex operands
164 For nameless patterns, the condition is applied only when matching an
165 individual insn, and only after the insn has matched the pattern's
166 recognition template.  The insn's operands may be found in the vector
167 @code{operands}.
169 For an insn where the condition has once matched, it
170 cannot later be used to control register allocation by excluding
171 certain register or value combinations.
173 @item
174 The @dfn{output template} or @dfn{output statement}: This is either
175 a string, or a fragment of C code which returns a string.
177 When simple substitution isn't general enough, you can specify a piece
178 of C code to compute the output.  @xref{Output Statement}.
180 @item
181 The @dfn{insn attributes}: This is an optional vector containing the values of
182 attributes for insns matching this pattern (@pxref{Insn Attributes}).
183 @end enumerate
185 @node Example
186 @section Example of @code{define_insn}
187 @cindex @code{define_insn} example
189 Here is an example of an instruction pattern, taken from the machine
190 description for the 68000/68020.
192 @smallexample
193 (define_insn "tstsi"
194   [(set (cc0)
195         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
196   ""
197   "*
199   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
200     return \"tstl %0\";
201   return \"cmpl #0,%0\";
202 @}")
203 @end smallexample
205 @noindent
206 This can also be written using braced strings:
208 @smallexample
209 (define_insn "tstsi"
210   [(set (cc0)
211         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
212   ""
214   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
215     return "tstl %0";
216   return "cmpl #0,%0";
218 @end smallexample
220 This describes an instruction which sets the condition codes based on the
221 value of a general operand.  It has no condition, so any insn with an RTL
222 description of the form shown may be matched to this pattern.  The name
223 @samp{tstsi} means ``test a @code{SImode} value'' and tells the RTL
224 generation pass that, when it is necessary to test such a value, an insn
225 to do so can be constructed using this pattern.
227 The output control string is a piece of C code which chooses which
228 output template to return based on the kind of operand and the specific
229 type of CPU for which code is being generated.
231 @samp{"rm"} is an operand constraint.  Its meaning is explained below.
233 @node RTL Template
234 @section RTL Template
235 @cindex RTL insn template
236 @cindex generating insns
237 @cindex insns, generating
238 @cindex recognizing insns
239 @cindex insns, recognizing
241 The RTL template is used to define which insns match the particular pattern
242 and how to find their operands.  For named patterns, the RTL template also
243 says how to construct an insn from specified operands.
245 Construction involves substituting specified operands into a copy of the
246 template.  Matching involves determining the values that serve as the
247 operands in the insn being matched.  Both of these activities are
248 controlled by special expression types that direct matching and
249 substitution of the operands.
251 @table @code
252 @findex match_operand
253 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{predicate} @var{constraint})
254 This expression is a placeholder for operand number @var{n} of
255 the insn.  When constructing an insn, operand number @var{n}
256 will be substituted at this point.  When matching an insn, whatever
257 appears at this position in the insn will be taken as operand
258 number @var{n}; but it must satisfy @var{predicate} or this instruction
259 pattern will not match at all.
261 Operand numbers must be chosen consecutively counting from zero in
262 each instruction pattern.  There may be only one @code{match_operand}
263 expression in the pattern for each operand number.  Usually operands
264 are numbered in the order of appearance in @code{match_operand}
265 expressions.  In the case of a @code{define_expand}, any operand numbers
266 used only in @code{match_dup} expressions have higher values than all
267 other operand numbers.
269 @var{predicate} is a string that is the name of a function that
270 accepts two arguments, an expression and a machine mode.
271 @xref{Predicates}.  During matching, the function will be called with
272 the putative operand as the expression and @var{m} as the mode
273 argument (if @var{m} is not specified, @code{VOIDmode} will be used,
274 which normally causes @var{predicate} to accept any mode).  If it
275 returns zero, this instruction pattern fails to match.
276 @var{predicate} may be an empty string; then it means no test is to be
277 done on the operand, so anything which occurs in this position is
278 valid.
280 Most of the time, @var{predicate} will reject modes other than @var{m}---but
281 not always.  For example, the predicate @code{address_operand} uses
282 @var{m} as the mode of memory ref that the address should be valid for.
283 Many predicates accept @code{const_int} nodes even though their mode is
284 @code{VOIDmode}.
286 @var{constraint} controls reloading and the choice of the best register
287 class to use for a value, as explained later (@pxref{Constraints}).
288 If the constraint would be an empty string, it can be omitted.
290 People are often unclear on the difference between the constraint and the
291 predicate.  The predicate helps decide whether a given insn matches the
292 pattern.  The constraint plays no role in this decision; instead, it
293 controls various decisions in the case of an insn which does match.
295 @findex match_scratch
296 @item (match_scratch:@var{m} @var{n} @var{constraint})
297 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}
298 and indicates that operand must be a @code{scratch} or @code{reg}
299 expression.
301 When matching patterns, this is equivalent to
303 @smallexample
304 (match_operand:@var{m} @var{n} "scratch_operand" @var{constraint})
305 @end smallexample
307 but, when generating RTL, it produces a (@code{scratch}:@var{m})
308 expression.
310 If the last few expressions in a @code{parallel} are @code{clobber}
311 expressions whose operands are either a hard register or
312 @code{match_scratch}, the combiner can add or delete them when
313 necessary.  @xref{Side Effects}.
315 @findex match_dup
316 @item (match_dup @var{n})
317 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}.
318 It is used when the operand needs to appear more than once in the
319 insn.
321 In construction, @code{match_dup} acts just like @code{match_operand}:
322 the operand is substituted into the insn being constructed.  But in
323 matching, @code{match_dup} behaves differently.  It assumes that operand
324 number @var{n} has already been determined by a @code{match_operand}
325 appearing earlier in the recognition template, and it matches only an
326 identical-looking expression.
328 Note that @code{match_dup} should not be used to tell the compiler that
329 a particular register is being used for two operands (example:
330 @code{add} that adds one register to another; the second register is
331 both an input operand and the output operand).  Use a matching
332 constraint (@pxref{Simple Constraints}) for those.  @code{match_dup} is for the cases where one
333 operand is used in two places in the template, such as an instruction
334 that computes both a quotient and a remainder, where the opcode takes
335 two input operands but the RTL template has to refer to each of those
336 twice; once for the quotient pattern and once for the remainder pattern.
338 @findex match_operator
339 @item (match_operator:@var{m} @var{n} @var{predicate} [@var{operands}@dots{}])
340 This pattern is a kind of placeholder for a variable RTL expression
341 code.
343 When constructing an insn, it stands for an RTL expression whose
344 expression code is taken from that of operand @var{n}, and whose
345 operands are constructed from the patterns @var{operands}.
347 When matching an expression, it matches an expression if the function
348 @var{predicate} returns nonzero on that expression @emph{and} the
349 patterns @var{operands} match the operands of the expression.
351 Suppose that the function @code{commutative_operator} is defined as
352 follows, to match any expression whose operator is one of the
353 commutative arithmetic operators of RTL and whose mode is @var{mode}:
355 @smallexample
357 commutative_integer_operator (x, mode)
358      rtx x;
359      machine_mode mode;
361   enum rtx_code code = GET_CODE (x);
362   if (GET_MODE (x) != mode)
363     return 0;
364   return (GET_RTX_CLASS (code) == RTX_COMM_ARITH
365           || code == EQ || code == NE);
367 @end smallexample
369 Then the following pattern will match any RTL expression consisting
370 of a commutative operator applied to two general operands:
372 @smallexample
373 (match_operator:SI 3 "commutative_operator"
374   [(match_operand:SI 1 "general_operand" "g")
375    (match_operand:SI 2 "general_operand" "g")])
376 @end smallexample
378 Here the vector @code{[@var{operands}@dots{}]} contains two patterns
379 because the expressions to be matched all contain two operands.
381 When this pattern does match, the two operands of the commutative
382 operator are recorded as operands 1 and 2 of the insn.  (This is done
383 by the two instances of @code{match_operand}.)  Operand 3 of the insn
384 will be the entire commutative expression: use @code{GET_CODE
385 (operands[3])} to see which commutative operator was used.
387 The machine mode @var{m} of @code{match_operator} works like that of
388 @code{match_operand}: it is passed as the second argument to the
389 predicate function, and that function is solely responsible for
390 deciding whether the expression to be matched ``has'' that mode.
392 When constructing an insn, argument 3 of the gen-function will specify
393 the operation (i.e.@: the expression code) for the expression to be
394 made.  It should be an RTL expression, whose expression code is copied
395 into a new expression whose operands are arguments 1 and 2 of the
396 gen-function.  The subexpressions of argument 3 are not used;
397 only its expression code matters.
399 When @code{match_operator} is used in a pattern for matching an insn,
400 it usually best if the operand number of the @code{match_operator}
401 is higher than that of the actual operands of the insn.  This improves
402 register allocation because the register allocator often looks at
403 operands 1 and 2 of insns to see if it can do register tying.
405 There is no way to specify constraints in @code{match_operator}.  The
406 operand of the insn which corresponds to the @code{match_operator}
407 never has any constraints because it is never reloaded as a whole.
408 However, if parts of its @var{operands} are matched by
409 @code{match_operand} patterns, those parts may have constraints of
410 their own.
412 @findex match_op_dup
413 @item (match_op_dup:@var{m} @var{n}[@var{operands}@dots{}])
414 Like @code{match_dup}, except that it applies to operators instead of
415 operands.  When constructing an insn, operand number @var{n} will be
416 substituted at this point.  But in matching, @code{match_op_dup} behaves
417 differently.  It assumes that operand number @var{n} has already been
418 determined by a @code{match_operator} appearing earlier in the
419 recognition template, and it matches only an identical-looking
420 expression.
422 @findex match_parallel
423 @item (match_parallel @var{n} @var{predicate} [@var{subpat}@dots{}])
424 This pattern is a placeholder for an insn that consists of a
425 @code{parallel} expression with a variable number of elements.  This
426 expression should only appear at the top level of an insn pattern.
428 When constructing an insn, operand number @var{n} will be substituted at
429 this point.  When matching an insn, it matches if the body of the insn
430 is a @code{parallel} expression with at least as many elements as the
431 vector of @var{subpat} expressions in the @code{match_parallel}, if each
432 @var{subpat} matches the corresponding element of the @code{parallel},
433 @emph{and} the function @var{predicate} returns nonzero on the
434 @code{parallel} that is the body of the insn.  It is the responsibility
435 of the predicate to validate elements of the @code{parallel} beyond
436 those listed in the @code{match_parallel}.
438 A typical use of @code{match_parallel} is to match load and store
439 multiple expressions, which can contain a variable number of elements
440 in a @code{parallel}.  For example,
442 @smallexample
443 (define_insn ""
444   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
445      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
446            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
447       (use (reg:SI 179))
448       (clobber (reg:SI 179))])]
449   ""
450   "loadm 0,0,%1,%2")
451 @end smallexample
453 This example comes from @file{a29k.md}.  The function
454 @code{load_multiple_operation} is defined in @file{a29k.c} and checks
455 that subsequent elements in the @code{parallel} are the same as the
456 @code{set} in the pattern, except that they are referencing subsequent
457 registers and memory locations.
459 An insn that matches this pattern might look like:
461 @smallexample
462 (parallel
463  [(set (reg:SI 20) (mem:SI (reg:SI 100)))
464   (use (reg:SI 179))
465   (clobber (reg:SI 179))
466   (set (reg:SI 21)
467        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
468                         (const_int 4))))
469   (set (reg:SI 22)
470        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
471                         (const_int 8))))])
472 @end smallexample
474 @findex match_par_dup
475 @item (match_par_dup @var{n} [@var{subpat}@dots{}])
476 Like @code{match_op_dup}, but for @code{match_parallel} instead of
477 @code{match_operator}.
479 @end table
481 @node Output Template
482 @section Output Templates and Operand Substitution
483 @cindex output templates
484 @cindex operand substitution
486 @cindex @samp{%} in template
487 @cindex percent sign
488 The @dfn{output template} is a string which specifies how to output the
489 assembler code for an instruction pattern.  Most of the template is a
490 fixed string which is output literally.  The character @samp{%} is used
491 to specify where to substitute an operand; it can also be used to
492 identify places where different variants of the assembler require
493 different syntax.
495 In the simplest case, a @samp{%} followed by a digit @var{n} says to output
496 operand @var{n} at that point in the string.
498 @samp{%} followed by a letter and a digit says to output an operand in an
499 alternate fashion.  Four letters have standard, built-in meanings described
500 below.  The machine description macro @code{PRINT_OPERAND} can define
501 additional letters with nonstandard meanings.
503 @samp{%c@var{digit}} can be used to substitute an operand that is a
504 constant value without the syntax that normally indicates an immediate
505 operand.
507 @samp{%n@var{digit}} is like @samp{%c@var{digit}} except that the value of
508 the constant is negated before printing.
510 @samp{%a@var{digit}} can be used to substitute an operand as if it were a
511 memory reference, with the actual operand treated as the address.  This may
512 be useful when outputting a ``load address'' instruction, because often the
513 assembler syntax for such an instruction requires you to write the operand
514 as if it were a memory reference.
516 @samp{%l@var{digit}} is used to substitute a @code{label_ref} into a jump
517 instruction.
519 @samp{%=} outputs a number which is unique to each instruction in the
520 entire compilation.  This is useful for making local labels to be
521 referred to more than once in a single template that generates multiple
522 assembler instructions.
524 @samp{%} followed by a punctuation character specifies a substitution that
525 does not use an operand.  Only one case is standard: @samp{%%} outputs a
526 @samp{%} into the assembler code.  Other nonstandard cases can be
527 defined in the @code{PRINT_OPERAND} macro.  You must also define
528 which punctuation characters are valid with the
529 @code{PRINT_OPERAND_PUNCT_VALID_P} macro.
531 @cindex \
532 @cindex backslash
533 The template may generate multiple assembler instructions.  Write the text
534 for the instructions, with @samp{\;} between them.
536 @cindex matching operands
537 When the RTL contains two operands which are required by constraint to match
538 each other, the output template must refer only to the lower-numbered operand.
539 Matching operands are not always identical, and the rest of the compiler
540 arranges to put the proper RTL expression for printing into the lower-numbered
541 operand.
543 One use of nonstandard letters or punctuation following @samp{%} is to
544 distinguish between different assembler languages for the same machine; for
545 example, Motorola syntax versus MIT syntax for the 68000.  Motorola syntax
546 requires periods in most opcode names, while MIT syntax does not.  For
547 example, the opcode @samp{movel} in MIT syntax is @samp{move.l} in Motorola
548 syntax.  The same file of patterns is used for both kinds of output syntax,
549 but the character sequence @samp{%.} is used in each place where Motorola
550 syntax wants a period.  The @code{PRINT_OPERAND} macro for Motorola syntax
551 defines the sequence to output a period; the macro for MIT syntax defines
552 it to do nothing.
554 @cindex @code{#} in template
555 As a special case, a template consisting of the single character @code{#}
556 instructs the compiler to first split the insn, and then output the
557 resulting instructions separately.  This helps eliminate redundancy in the
558 output templates.   If you have a @code{define_insn} that needs to emit
559 multiple assembler instructions, and there is a matching @code{define_split}
560 already defined, then you can simply use @code{#} as the output template
561 instead of writing an output template that emits the multiple assembler
562 instructions.
564 If the macro @code{ASSEMBLER_DIALECT} is defined, you can use construct
565 of the form @samp{@{option0|option1|option2@}} in the templates.  These
566 describe multiple variants of assembler language syntax.
567 @xref{Instruction Output}.
569 @node Output Statement
570 @section C Statements for Assembler Output
571 @cindex output statements
572 @cindex C statements for assembler output
573 @cindex generating assembler output
575 Often a single fixed template string cannot produce correct and efficient
576 assembler code for all the cases that are recognized by a single
577 instruction pattern.  For example, the opcodes may depend on the kinds of
578 operands; or some unfortunate combinations of operands may require extra
579 machine instructions.
581 If the output control string starts with a @samp{@@}, then it is actually
582 a series of templates, each on a separate line.  (Blank lines and
583 leading spaces and tabs are ignored.)  The templates correspond to the
584 pattern's constraint alternatives (@pxref{Multi-Alternative}).  For example,
585 if a target machine has a two-address add instruction @samp{addr} to add
586 into a register and another @samp{addm} to add a register to memory, you
587 might write this pattern:
589 @smallexample
590 (define_insn "addsi3"
591   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
592         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0,0")
593                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "g,r")))]
594   ""
595   "@@
596    addr %2,%0
597    addm %2,%0")
598 @end smallexample
600 @cindex @code{*} in template
601 @cindex asterisk in template
602 If the output control string starts with a @samp{*}, then it is not an
603 output template but rather a piece of C program that should compute a
604 template.  It should execute a @code{return} statement to return the
605 template-string you want.  Most such templates use C string literals, which
606 require doublequote characters to delimit them.  To include these
607 doublequote characters in the string, prefix each one with @samp{\}.
609 If the output control string is written as a brace block instead of a
610 double-quoted string, it is automatically assumed to be C code.  In that
611 case, it is not necessary to put in a leading asterisk, or to escape the
612 doublequotes surrounding C string literals.
614 The operands may be found in the array @code{operands}, whose C data type
615 is @code{rtx []}.
617 It is very common to select different ways of generating assembler code
618 based on whether an immediate operand is within a certain range.  Be
619 careful when doing this, because the result of @code{INTVAL} is an
620 integer on the host machine.  If the host machine has more bits in an
621 @code{int} than the target machine has in the mode in which the constant
622 will be used, then some of the bits you get from @code{INTVAL} will be
623 superfluous.  For proper results, you must carefully disregard the
624 values of those bits.
626 @findex output_asm_insn
627 It is possible to output an assembler instruction and then go on to output
628 or compute more of them, using the subroutine @code{output_asm_insn}.  This
629 receives two arguments: a template-string and a vector of operands.  The
630 vector may be @code{operands}, or it may be another array of @code{rtx}
631 that you declare locally and initialize yourself.
633 @findex which_alternative
634 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
635 the appearance of the assembler code is determined mostly by which alternative
636 was matched.  When this is so, the C code can test the variable
637 @code{which_alternative}, which is the ordinal number of the alternative
638 that was actually satisfied (0 for the first, 1 for the second alternative,
639 etc.).
641 For example, suppose there are two opcodes for storing zero, @samp{clrreg}
642 for registers and @samp{clrmem} for memory locations.  Here is how
643 a pattern could use @code{which_alternative} to choose between them:
645 @smallexample
646 (define_insn ""
647   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
648         (const_int 0))]
649   ""
650   @{
651   return (which_alternative == 0
652           ? "clrreg %0" : "clrmem %0");
653   @})
654 @end smallexample
656 The example above, where the assembler code to generate was
657 @emph{solely} determined by the alternative, could also have been specified
658 as follows, having the output control string start with a @samp{@@}:
660 @smallexample
661 @group
662 (define_insn ""
663   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
664         (const_int 0))]
665   ""
666   "@@
667    clrreg %0
668    clrmem %0")
669 @end group
670 @end smallexample
672 If you just need a little bit of C code in one (or a few) alternatives,
673 you can use @samp{*} inside of a @samp{@@} multi-alternative template:
675 @smallexample
676 @group
677 (define_insn ""
678   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,<,m")
679         (const_int 0))]
680   ""
681   "@@
682    clrreg %0
683    * return stack_mem_p (operands[0]) ? \"push 0\" : \"clrmem %0\";
684    clrmem %0")
685 @end group
686 @end smallexample
688 @node Predicates
689 @section Predicates
690 @cindex predicates
691 @cindex operand predicates
692 @cindex operator predicates
694 A predicate determines whether a @code{match_operand} or
695 @code{match_operator} expression matches, and therefore whether the
696 surrounding instruction pattern will be used for that combination of
697 operands.  GCC has a number of machine-independent predicates, and you
698 can define machine-specific predicates as needed.  By convention,
699 predicates used with @code{match_operand} have names that end in
700 @samp{_operand}, and those used with @code{match_operator} have names
701 that end in @samp{_operator}.
703 All predicates are Boolean functions (in the mathematical sense) of
704 two arguments: the RTL expression that is being considered at that
705 position in the instruction pattern, and the machine mode that the
706 @code{match_operand} or @code{match_operator} specifies.  In this
707 section, the first argument is called @var{op} and the second argument
708 @var{mode}.  Predicates can be called from C as ordinary two-argument
709 functions; this can be useful in output templates or other
710 machine-specific code.
712 Operand predicates can allow operands that are not actually acceptable
713 to the hardware, as long as the constraints give reload the ability to
714 fix them up (@pxref{Constraints}).  However, GCC will usually generate
715 better code if the predicates specify the requirements of the machine
716 instructions as closely as possible.  Reload cannot fix up operands
717 that must be constants (``immediate operands''); you must use a
718 predicate that allows only constants, or else enforce the requirement
719 in the extra condition.
721 @cindex predicates and machine modes
722 @cindex normal predicates
723 @cindex special predicates
724 Most predicates handle their @var{mode} argument in a uniform manner.
725 If @var{mode} is @code{VOIDmode} (unspecified), then @var{op} can have
726 any mode.  If @var{mode} is anything else, then @var{op} must have the
727 same mode, unless @var{op} is a @code{CONST_INT} or integer
728 @code{CONST_DOUBLE}.  These RTL expressions always have
729 @code{VOIDmode}, so it would be counterproductive to check that their
730 mode matches.  Instead, predicates that accept @code{CONST_INT} and/or
731 integer @code{CONST_DOUBLE} check that the value stored in the
732 constant will fit in the requested mode.
734 Predicates with this behavior are called @dfn{normal}.
735 @command{genrecog} can optimize the instruction recognizer based on
736 knowledge of how normal predicates treat modes.  It can also diagnose
737 certain kinds of common errors in the use of normal predicates; for
738 instance, it is almost always an error to use a normal predicate
739 without specifying a mode.
741 Predicates that do something different with their @var{mode} argument
742 are called @dfn{special}.  The generic predicates
743 @code{address_operand} and @code{pmode_register_operand} are special
744 predicates.  @command{genrecog} does not do any optimizations or
745 diagnosis when special predicates are used.
747 @menu
748 * Machine-Independent Predicates::  Predicates available to all back ends.
749 * Defining Predicates::             How to write machine-specific predicate
750                                     functions.
751 @end menu
753 @node Machine-Independent Predicates
754 @subsection Machine-Independent Predicates
755 @cindex machine-independent predicates
756 @cindex generic predicates
758 These are the generic predicates available to all back ends.  They are
759 defined in @file{recog.c}.  The first category of predicates allow
760 only constant, or @dfn{immediate}, operands.
762 @defun immediate_operand
763 This predicate allows any sort of constant that fits in @var{mode}.
764 It is an appropriate choice for instructions that take operands that
765 must be constant.
766 @end defun
768 @defun const_int_operand
769 This predicate allows any @code{CONST_INT} expression that fits in
770 @var{mode}.  It is an appropriate choice for an immediate operand that
771 does not allow a symbol or label.
772 @end defun
774 @defun const_double_operand
775 This predicate accepts any @code{CONST_DOUBLE} expression that has
776 exactly @var{mode}.  If @var{mode} is @code{VOIDmode}, it will also
777 accept @code{CONST_INT}.  It is intended for immediate floating point
778 constants.
779 @end defun
781 @noindent
782 The second category of predicates allow only some kind of machine
783 register.
785 @defun register_operand
786 This predicate allows any @code{REG} or @code{SUBREG} expression that
787 is valid for @var{mode}.  It is often suitable for arithmetic
788 instruction operands on a RISC machine.
789 @end defun
791 @defun pmode_register_operand
792 This is a slight variant on @code{register_operand} which works around
793 a limitation in the machine-description reader.
795 @smallexample
796 (match_operand @var{n} "pmode_register_operand" @var{constraint})
797 @end smallexample
799 @noindent
800 means exactly what
802 @smallexample
803 (match_operand:P @var{n} "register_operand" @var{constraint})
804 @end smallexample
806 @noindent
807 would mean, if the machine-description reader accepted @samp{:P}
808 mode suffixes.  Unfortunately, it cannot, because @code{Pmode} is an
809 alias for some other mode, and might vary with machine-specific
810 options.  @xref{Misc}.
811 @end defun
813 @defun scratch_operand
814 This predicate allows hard registers and @code{SCRATCH} expressions,
815 but not pseudo-registers.  It is used internally by @code{match_scratch};
816 it should not be used directly.
817 @end defun
819 @noindent
820 The third category of predicates allow only some kind of memory reference.
822 @defun memory_operand
823 This predicate allows any valid reference to a quantity of mode
824 @var{mode} in memory, as determined by the weak form of
825 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS} (@pxref{Addressing Modes}).
826 @end defun
828 @defun address_operand
829 This predicate is a little unusual; it allows any operand that is a
830 valid expression for the @emph{address} of a quantity of mode
831 @var{mode}, again determined by the weak form of
832 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS}.  To first order, if
833 @samp{@w{(mem:@var{mode} (@var{exp}))}} is acceptable to
834 @code{memory_operand}, then @var{exp} is acceptable to
835 @code{address_operand}.  Note that @var{exp} does not necessarily have
836 the mode @var{mode}.
837 @end defun
839 @defun indirect_operand
840 This is a stricter form of @code{memory_operand} which allows only
841 memory references with a @code{general_operand} as the address
842 expression.  New uses of this predicate are discouraged, because
843 @code{general_operand} is very permissive, so it's hard to tell what
844 an @code{indirect_operand} does or does not allow.  If a target has
845 different requirements for memory operands for different instructions,
846 it is better to define target-specific predicates which enforce the
847 hardware's requirements explicitly.
848 @end defun
850 @defun push_operand
851 This predicate allows a memory reference suitable for pushing a value
852 onto the stack.  This will be a @code{MEM} which refers to
853 @code{stack_pointer_rtx}, with a side-effect in its address expression
854 (@pxref{Incdec}); which one is determined by the
855 @code{STACK_PUSH_CODE} macro (@pxref{Frame Layout}).
856 @end defun
858 @defun pop_operand
859 This predicate allows a memory reference suitable for popping a value
860 off the stack.  Again, this will be a @code{MEM} referring to
861 @code{stack_pointer_rtx}, with a side-effect in its address
862 expression.  However, this time @code{STACK_POP_CODE} is expected.
863 @end defun
865 @noindent
866 The fourth category of predicates allow some combination of the above
867 operands.
869 @defun nonmemory_operand
870 This predicate allows any immediate or register operand valid for @var{mode}.
871 @end defun
873 @defun nonimmediate_operand
874 This predicate allows any register or memory operand valid for @var{mode}.
875 @end defun
877 @defun general_operand
878 This predicate allows any immediate, register, or memory operand
879 valid for @var{mode}.
880 @end defun
882 @noindent
883 Finally, there are two generic operator predicates.
885 @defun comparison_operator
886 This predicate matches any expression which performs an arithmetic
887 comparison in @var{mode}; that is, @code{COMPARISON_P} is true for the
888 expression code.
889 @end defun
891 @defun ordered_comparison_operator
892 This predicate matches any expression which performs an arithmetic
893 comparison in @var{mode} and whose expression code is valid for integer
894 modes; that is, the expression code will be one of @code{eq}, @code{ne},
895 @code{lt}, @code{ltu}, @code{le}, @code{leu}, @code{gt}, @code{gtu},
896 @code{ge}, @code{geu}.
897 @end defun
899 @node Defining Predicates
900 @subsection Defining Machine-Specific Predicates
901 @cindex defining predicates
902 @findex define_predicate
903 @findex define_special_predicate
905 Many machines have requirements for their operands that cannot be
906 expressed precisely using the generic predicates.  You can define
907 additional predicates using @code{define_predicate} and
908 @code{define_special_predicate} expressions.  These expressions have
909 three operands:
911 @itemize @bullet
912 @item
913 The name of the predicate, as it will be referred to in
914 @code{match_operand} or @code{match_operator} expressions.
916 @item
917 An RTL expression which evaluates to true if the predicate allows the
918 operand @var{op}, false if it does not.  This expression can only use
919 the following RTL codes:
921 @table @code
922 @item MATCH_OPERAND
923 When written inside a predicate expression, a @code{MATCH_OPERAND}
924 expression evaluates to true if the predicate it names would allow
925 @var{op}.  The operand number and constraint are ignored.  Due to
926 limitations in @command{genrecog}, you can only refer to generic
927 predicates and predicates that have already been defined.
929 @item MATCH_CODE
930 This expression evaluates to true if @var{op} or a specified
931 subexpression of @var{op} has one of a given list of RTX codes.
933 The first operand of this expression is a string constant containing a
934 comma-separated list of RTX code names (in lower case).  These are the
935 codes for which the @code{MATCH_CODE} will be true.
937 The second operand is a string constant which indicates what
938 subexpression of @var{op} to examine.  If it is absent or the empty
939 string, @var{op} itself is examined.  Otherwise, the string constant
940 must be a sequence of digits and/or lowercase letters.  Each character
941 indicates a subexpression to extract from the current expression; for
942 the first character this is @var{op}, for the second and subsequent
943 characters it is the result of the previous character.  A digit
944 @var{n} extracts @samp{@w{XEXP (@var{e}, @var{n})}}; a letter @var{l}
945 extracts @samp{@w{XVECEXP (@var{e}, 0, @var{n})}} where @var{n} is the
946 alphabetic ordinal of @var{l} (0 for `a', 1 for 'b', and so on).  The
947 @code{MATCH_CODE} then examines the RTX code of the subexpression
948 extracted by the complete string.  It is not possible to extract
949 components of an @code{rtvec} that is not at position 0 within its RTX
950 object.
952 @item MATCH_TEST
953 This expression has one operand, a string constant containing a C
954 expression.  The predicate's arguments, @var{op} and @var{mode}, are
955 available with those names in the C expression.  The @code{MATCH_TEST}
956 evaluates to true if the C expression evaluates to a nonzero value.
957 @code{MATCH_TEST} expressions must not have side effects.
959 @item  AND
960 @itemx IOR
961 @itemx NOT
962 @itemx IF_THEN_ELSE
963 The basic @samp{MATCH_} expressions can be combined using these
964 logical operators, which have the semantics of the C operators
965 @samp{&&}, @samp{||}, @samp{!}, and @samp{@w{? :}} respectively.  As
966 in Common Lisp, you may give an @code{AND} or @code{IOR} expression an
967 arbitrary number of arguments; this has exactly the same effect as
968 writing a chain of two-argument @code{AND} or @code{IOR} expressions.
969 @end table
971 @item
972 An optional block of C code, which should execute
973 @samp{@w{return true}} if the predicate is found to match and
974 @samp{@w{return false}} if it does not.  It must not have any side
975 effects.  The predicate arguments, @var{op} and @var{mode}, are
976 available with those names.
978 If a code block is present in a predicate definition, then the RTL
979 expression must evaluate to true @emph{and} the code block must
980 execute @samp{@w{return true}} for the predicate to allow the operand.
981 The RTL expression is evaluated first; do not re-check anything in the
982 code block that was checked in the RTL expression.
983 @end itemize
985 The program @command{genrecog} scans @code{define_predicate} and
986 @code{define_special_predicate} expressions to determine which RTX
987 codes are possibly allowed.  You should always make this explicit in
988 the RTL predicate expression, using @code{MATCH_OPERAND} and
989 @code{MATCH_CODE}.
991 Here is an example of a simple predicate definition, from the IA64
992 machine description:
994 @smallexample
995 @group
996 ;; @r{True if @var{op} is a @code{SYMBOL_REF} which refers to the sdata section.}
997 (define_predicate "small_addr_symbolic_operand"
998   (and (match_code "symbol_ref")
999        (match_test "SYMBOL_REF_SMALL_ADDR_P (op)")))
1000 @end group
1001 @end smallexample
1003 @noindent
1004 And here is another, showing the use of the C block.
1006 @smallexample
1007 @group
1008 ;; @r{True if @var{op} is a register operand that is (or could be) a GR reg.}
1009 (define_predicate "gr_register_operand"
1010   (match_operand 0 "register_operand")
1012   unsigned int regno;
1013   if (GET_CODE (op) == SUBREG)
1014     op = SUBREG_REG (op);
1016   regno = REGNO (op);
1017   return (regno >= FIRST_PSEUDO_REGISTER || GENERAL_REGNO_P (regno));
1019 @end group
1020 @end smallexample
1022 Predicates written with @code{define_predicate} automatically include
1023 a test that @var{mode} is @code{VOIDmode}, or @var{op} has the same
1024 mode as @var{mode}, or @var{op} is a @code{CONST_INT} or
1025 @code{CONST_DOUBLE}.  They do @emph{not} check specifically for
1026 integer @code{CONST_DOUBLE}, nor do they test that the value of either
1027 kind of constant fits in the requested mode.  This is because
1028 target-specific predicates that take constants usually have to do more
1029 stringent value checks anyway.  If you need the exact same treatment
1030 of @code{CONST_INT} or @code{CONST_DOUBLE} that the generic predicates
1031 provide, use a @code{MATCH_OPERAND} subexpression to call
1032 @code{const_int_operand}, @code{const_double_operand}, or
1033 @code{immediate_operand}.
1035 Predicates written with @code{define_special_predicate} do not get any
1036 automatic mode checks, and are treated as having special mode handling
1037 by @command{genrecog}.
1039 The program @command{genpreds} is responsible for generating code to
1040 test predicates.  It also writes a header file containing function
1041 declarations for all machine-specific predicates.  It is not necessary
1042 to declare these predicates in @file{@var{cpu}-protos.h}.
1043 @end ifset
1045 @c Most of this node appears by itself (in a different place) even
1046 @c when the INTERNALS flag is clear.  Passages that require the internals
1047 @c manual's context are conditionalized to appear only in the internals manual.
1048 @ifset INTERNALS
1049 @node Constraints
1050 @section Operand Constraints
1051 @cindex operand constraints
1052 @cindex constraints
1054 Each @code{match_operand} in an instruction pattern can specify
1055 constraints for the operands allowed.  The constraints allow you to
1056 fine-tune matching within the set of operands allowed by the
1057 predicate.
1059 @end ifset
1060 @ifclear INTERNALS
1061 @node Constraints
1062 @section Constraints for @code{asm} Operands
1063 @cindex operand constraints, @code{asm}
1064 @cindex constraints, @code{asm}
1065 @cindex @code{asm} constraints
1067 Here are specific details on what constraint letters you can use with
1068 @code{asm} operands.
1069 @end ifclear
1070 Constraints can say whether
1071 an operand may be in a register, and which kinds of register; whether the
1072 operand can be a memory reference, and which kinds of address; whether the
1073 operand may be an immediate constant, and which possible values it may
1074 have.  Constraints can also require two operands to match.
1075 Side-effects aren't allowed in operands of inline @code{asm}, unless
1076 @samp{<} or @samp{>} constraints are used, because there is no guarantee
1077 that the side-effects will happen exactly once in an instruction that can update
1078 the addressing register.
1080 @ifset INTERNALS
1081 @menu
1082 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1083 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1084 * Class Preferences::   Constraints guide which hard register to put things in.
1085 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1086 * Machine Constraints:: Existing constraints for some particular machines.
1087 * Disable Insn Alternatives:: Disable insn alternatives using attributes.
1088 * Define Constraints::  How to define machine-specific constraints.
1089 * C Constraint Interface:: How to test constraints from C code.
1090 @end menu
1091 @end ifset
1093 @ifclear INTERNALS
1094 @menu
1095 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1096 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1097 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1098 * Machine Constraints:: Special constraints for some particular machines.
1099 @end menu
1100 @end ifclear
1102 @node Simple Constraints
1103 @subsection Simple Constraints
1104 @cindex simple constraints
1106 The simplest kind of constraint is a string full of letters, each of
1107 which describes one kind of operand that is permitted.  Here are
1108 the letters that are allowed:
1110 @table @asis
1111 @item whitespace
1112 Whitespace characters are ignored and can be inserted at any position
1113 except the first.  This enables each alternative for different operands to
1114 be visually aligned in the machine description even if they have different
1115 number of constraints and modifiers.
1117 @cindex @samp{m} in constraint
1118 @cindex memory references in constraints
1119 @item @samp{m}
1120 A memory operand is allowed, with any kind of address that the machine
1121 supports in general.
1122 Note that the letter used for the general memory constraint can be
1123 re-defined by a back end using the @code{TARGET_MEM_CONSTRAINT} macro.
1125 @cindex offsettable address
1126 @cindex @samp{o} in constraint
1127 @item @samp{o}
1128 A memory operand is allowed, but only if the address is
1129 @dfn{offsettable}.  This means that adding a small integer (actually,
1130 the width in bytes of the operand, as determined by its machine mode)
1131 may be added to the address and the result is also a valid memory
1132 address.
1134 @cindex autoincrement/decrement addressing
1135 For example, an address which is constant is offsettable; so is an
1136 address that is the sum of a register and a constant (as long as a
1137 slightly larger constant is also within the range of address-offsets
1138 supported by the machine); but an autoincrement or autodecrement
1139 address is not offsettable.  More complicated indirect/indexed
1140 addresses may or may not be offsettable depending on the other
1141 addressing modes that the machine supports.
1143 Note that in an output operand which can be matched by another
1144 operand, the constraint letter @samp{o} is valid only when accompanied
1145 by both @samp{<} (if the target machine has predecrement addressing)
1146 and @samp{>} (if the target machine has preincrement addressing).
1148 @cindex @samp{V} in constraint
1149 @item @samp{V}
1150 A memory operand that is not offsettable.  In other words, anything that
1151 would fit the @samp{m} constraint but not the @samp{o} constraint.
1153 @cindex @samp{<} in constraint
1154 @item @samp{<}
1155 A memory operand with autodecrement addressing (either predecrement or
1156 postdecrement) is allowed.  In inline @code{asm} this constraint is only
1157 allowed if the operand is used exactly once in an instruction that can
1158 handle the side-effects.  Not using an operand with @samp{<} in constraint
1159 string in the inline @code{asm} pattern at all or using it in multiple
1160 instructions isn't valid, because the side-effects wouldn't be performed
1161 or would be performed more than once.  Furthermore, on some targets
1162 the operand with @samp{<} in constraint string must be accompanied by
1163 special instruction suffixes like @code{%U0} instruction suffix on PowerPC
1164 or @code{%P0} on IA-64.
1166 @cindex @samp{>} in constraint
1167 @item @samp{>}
1168 A memory operand with autoincrement addressing (either preincrement or
1169 postincrement) is allowed.  In inline @code{asm} the same restrictions
1170 as for @samp{<} apply.
1172 @cindex @samp{r} in constraint
1173 @cindex registers in constraints
1174 @item @samp{r}
1175 A register operand is allowed provided that it is in a general
1176 register.
1178 @cindex constants in constraints
1179 @cindex @samp{i} in constraint
1180 @item @samp{i}
1181 An immediate integer operand (one with constant value) is allowed.
1182 This includes symbolic constants whose values will be known only at
1183 assembly time or later.
1185 @cindex @samp{n} in constraint
1186 @item @samp{n}
1187 An immediate integer operand with a known numeric value is allowed.
1188 Many systems cannot support assembly-time constants for operands less
1189 than a word wide.  Constraints for these operands should use @samp{n}
1190 rather than @samp{i}.
1192 @cindex @samp{I} in constraint
1193 @item @samp{I}, @samp{J}, @samp{K}, @dots{} @samp{P}
1194 Other letters in the range @samp{I} through @samp{P} may be defined in
1195 a machine-dependent fashion to permit immediate integer operands with
1196 explicit integer values in specified ranges.  For example, on the
1197 68000, @samp{I} is defined to stand for the range of values 1 to 8.
1198 This is the range permitted as a shift count in the shift
1199 instructions.
1201 @cindex @samp{E} in constraint
1202 @item @samp{E}
1203 An immediate floating operand (expression code @code{const_double}) is
1204 allowed, but only if the target floating point format is the same as
1205 that of the host machine (on which the compiler is running).
1207 @cindex @samp{F} in constraint
1208 @item @samp{F}
1209 An immediate floating operand (expression code @code{const_double} or
1210 @code{const_vector}) is allowed.
1212 @cindex @samp{G} in constraint
1213 @cindex @samp{H} in constraint
1214 @item @samp{G}, @samp{H}
1215 @samp{G} and @samp{H} may be defined in a machine-dependent fashion to
1216 permit immediate floating operands in particular ranges of values.
1218 @cindex @samp{s} in constraint
1219 @item @samp{s}
1220 An immediate integer operand whose value is not an explicit integer is
1221 allowed.
1223 This might appear strange; if an insn allows a constant operand with a
1224 value not known at compile time, it certainly must allow any known
1225 value.  So why use @samp{s} instead of @samp{i}?  Sometimes it allows
1226 better code to be generated.
1228 For example, on the 68000 in a fullword instruction it is possible to
1229 use an immediate operand; but if the immediate value is between @minus{}128
1230 and 127, better code results from loading the value into a register and
1231 using the register.  This is because the load into the register can be
1232 done with a @samp{moveq} instruction.  We arrange for this to happen
1233 by defining the letter @samp{K} to mean ``any integer outside the
1234 range @minus{}128 to 127'', and then specifying @samp{Ks} in the operand
1235 constraints.
1237 @cindex @samp{g} in constraint
1238 @item @samp{g}
1239 Any register, memory or immediate integer operand is allowed, except for
1240 registers that are not general registers.
1242 @cindex @samp{X} in constraint
1243 @item @samp{X}
1244 @ifset INTERNALS
1245 Any operand whatsoever is allowed, even if it does not satisfy
1246 @code{general_operand}.  This is normally used in the constraint of
1247 a @code{match_scratch} when certain alternatives will not actually
1248 require a scratch register.
1249 @end ifset
1250 @ifclear INTERNALS
1251 Any operand whatsoever is allowed.
1252 @end ifclear
1254 @cindex @samp{0} in constraint
1255 @cindex digits in constraint
1256 @item @samp{0}, @samp{1}, @samp{2}, @dots{} @samp{9}
1257 An operand that matches the specified operand number is allowed.  If a
1258 digit is used together with letters within the same alternative, the
1259 digit should come last.
1261 This number is allowed to be more than a single digit.  If multiple
1262 digits are encountered consecutively, they are interpreted as a single
1263 decimal integer.  There is scant chance for ambiguity, since to-date
1264 it has never been desirable that @samp{10} be interpreted as matching
1265 either operand 1 @emph{or} operand 0.  Should this be desired, one
1266 can use multiple alternatives instead.
1268 @cindex matching constraint
1269 @cindex constraint, matching
1270 This is called a @dfn{matching constraint} and what it really means is
1271 that the assembler has only a single operand that fills two roles
1272 @ifset INTERNALS
1273 considered separate in the RTL insn.  For example, an add insn has two
1274 input operands and one output operand in the RTL, but on most CISC
1275 @end ifset
1276 @ifclear INTERNALS
1277 which @code{asm} distinguishes.  For example, an add instruction uses
1278 two input operands and an output operand, but on most CISC
1279 @end ifclear
1280 machines an add instruction really has only two operands, one of them an
1281 input-output operand:
1283 @smallexample
1284 addl #35,r12
1285 @end smallexample
1287 Matching constraints are used in these circumstances.
1288 More precisely, the two operands that match must include one input-only
1289 operand and one output-only operand.  Moreover, the digit must be a
1290 smaller number than the number of the operand that uses it in the
1291 constraint.
1293 @ifset INTERNALS
1294 For operands to match in a particular case usually means that they
1295 are identical-looking RTL expressions.  But in a few special cases
1296 specific kinds of dissimilarity are allowed.  For example, @code{*x}
1297 as an input operand will match @code{*x++} as an output operand.
1298 For proper results in such cases, the output template should always
1299 use the output-operand's number when printing the operand.
1300 @end ifset
1302 @cindex load address instruction
1303 @cindex push address instruction
1304 @cindex address constraints
1305 @cindex @samp{p} in constraint
1306 @item @samp{p}
1307 An operand that is a valid memory address is allowed.  This is
1308 for ``load address'' and ``push address'' instructions.
1310 @findex address_operand
1311 @samp{p} in the constraint must be accompanied by @code{address_operand}
1312 as the predicate in the @code{match_operand}.  This predicate interprets
1313 the mode specified in the @code{match_operand} as the mode of the memory
1314 reference for which the address would be valid.
1316 @cindex other register constraints
1317 @cindex extensible constraints
1318 @item @var{other-letters}
1319 Other letters can be defined in machine-dependent fashion to stand for
1320 particular classes of registers or other arbitrary operand types.
1321 @samp{d}, @samp{a} and @samp{f} are defined on the 68000/68020 to stand
1322 for data, address and floating point registers.
1323 @end table
1325 @ifset INTERNALS
1326 In order to have valid assembler code, each operand must satisfy
1327 its constraint.  But a failure to do so does not prevent the pattern
1328 from applying to an insn.  Instead, it directs the compiler to modify
1329 the code so that the constraint will be satisfied.  Usually this is
1330 done by copying an operand into a register.
1332 Contrast, therefore, the two instruction patterns that follow:
1334 @smallexample
1335 (define_insn ""
1336   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1337         (plus:SI (match_dup 0)
1338                  (match_operand:SI 1 "general_operand" "r")))]
1339   ""
1340   "@dots{}")
1341 @end smallexample
1343 @noindent
1344 which has two operands, one of which must appear in two places, and
1346 @smallexample
1347 (define_insn ""
1348   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1349         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
1350                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "r")))]
1351   ""
1352   "@dots{}")
1353 @end smallexample
1355 @noindent
1356 which has three operands, two of which are required by a constraint to be
1357 identical.  If we are considering an insn of the form
1359 @smallexample
1360 (insn @var{n} @var{prev} @var{next}
1361   (set (reg:SI 3)
1362        (plus:SI (reg:SI 6) (reg:SI 109)))
1363   @dots{})
1364 @end smallexample
1366 @noindent
1367 the first pattern would not apply at all, because this insn does not
1368 contain two identical subexpressions in the right place.  The pattern would
1369 say, ``That does not look like an add instruction; try other patterns''.
1370 The second pattern would say, ``Yes, that's an add instruction, but there
1371 is something wrong with it''.  It would direct the reload pass of the
1372 compiler to generate additional insns to make the constraint true.  The
1373 results might look like this:
1375 @smallexample
1376 (insn @var{n2} @var{prev} @var{n}
1377   (set (reg:SI 3) (reg:SI 6))
1378   @dots{})
1380 (insn @var{n} @var{n2} @var{next}
1381   (set (reg:SI 3)
1382        (plus:SI (reg:SI 3) (reg:SI 109)))
1383   @dots{})
1384 @end smallexample
1386 It is up to you to make sure that each operand, in each pattern, has
1387 constraints that can handle any RTL expression that could be present for
1388 that operand.  (When multiple alternatives are in use, each pattern must,
1389 for each possible combination of operand expressions, have at least one
1390 alternative which can handle that combination of operands.)  The
1391 constraints don't need to @emph{allow} any possible operand---when this is
1392 the case, they do not constrain---but they must at least point the way to
1393 reloading any possible operand so that it will fit.
1395 @itemize @bullet
1396 @item
1397 If the constraint accepts whatever operands the predicate permits,
1398 there is no problem: reloading is never necessary for this operand.
1400 For example, an operand whose constraints permit everything except
1401 registers is safe provided its predicate rejects registers.
1403 An operand whose predicate accepts only constant values is safe
1404 provided its constraints include the letter @samp{i}.  If any possible
1405 constant value is accepted, then nothing less than @samp{i} will do;
1406 if the predicate is more selective, then the constraints may also be
1407 more selective.
1409 @item
1410 Any operand expression can be reloaded by copying it into a register.
1411 So if an operand's constraints allow some kind of register, it is
1412 certain to be safe.  It need not permit all classes of registers; the
1413 compiler knows how to copy a register into another register of the
1414 proper class in order to make an instruction valid.
1416 @cindex nonoffsettable memory reference
1417 @cindex memory reference, nonoffsettable
1418 @item
1419 A nonoffsettable memory reference can be reloaded by copying the
1420 address into a register.  So if the constraint uses the letter
1421 @samp{o}, all memory references are taken care of.
1423 @item
1424 A constant operand can be reloaded by allocating space in memory to
1425 hold it as preinitialized data.  Then the memory reference can be used
1426 in place of the constant.  So if the constraint uses the letters
1427 @samp{o} or @samp{m}, constant operands are not a problem.
1429 @item
1430 If the constraint permits a constant and a pseudo register used in an insn
1431 was not allocated to a hard register and is equivalent to a constant,
1432 the register will be replaced with the constant.  If the predicate does
1433 not permit a constant and the insn is re-recognized for some reason, the
1434 compiler will crash.  Thus the predicate must always recognize any
1435 objects allowed by the constraint.
1436 @end itemize
1438 If the operand's predicate can recognize registers, but the constraint does
1439 not permit them, it can make the compiler crash.  When this operand happens
1440 to be a register, the reload pass will be stymied, because it does not know
1441 how to copy a register temporarily into memory.
1443 If the predicate accepts a unary operator, the constraint applies to the
1444 operand.  For example, the MIPS processor at ISA level 3 supports an
1445 instruction which adds two registers in @code{SImode} to produce a
1446 @code{DImode} result, but only if the registers are correctly sign
1447 extended.  This predicate for the input operands accepts a
1448 @code{sign_extend} of an @code{SImode} register.  Write the constraint
1449 to indicate the type of register that is required for the operand of the
1450 @code{sign_extend}.
1451 @end ifset
1453 @node Multi-Alternative
1454 @subsection Multiple Alternative Constraints
1455 @cindex multiple alternative constraints
1457 Sometimes a single instruction has multiple alternative sets of possible
1458 operands.  For example, on the 68000, a logical-or instruction can combine
1459 register or an immediate value into memory, or it can combine any kind of
1460 operand into a register; but it cannot combine one memory location into
1461 another.
1463 These constraints are represented as multiple alternatives.  An alternative
1464 can be described by a series of letters for each operand.  The overall
1465 constraint for an operand is made from the letters for this operand
1466 from the first alternative, a comma, the letters for this operand from
1467 the second alternative, a comma, and so on until the last alternative.
1468 @ifset INTERNALS
1469 Here is how it is done for fullword logical-or on the 68000:
1471 @smallexample
1472 (define_insn "iorsi3"
1473   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=m,d")
1474         (ior:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "%0,0")
1475                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dKs,dmKs")))]
1476   @dots{})
1477 @end smallexample
1479 The first alternative has @samp{m} (memory) for operand 0, @samp{0} for
1480 operand 1 (meaning it must match operand 0), and @samp{dKs} for operand
1481 2.  The second alternative has @samp{d} (data register) for operand 0,
1482 @samp{0} for operand 1, and @samp{dmKs} for operand 2.  The @samp{=} and
1483 @samp{%} in the constraints apply to all the alternatives; their
1484 meaning is explained in the next section (@pxref{Class Preferences}).
1485 @end ifset
1487 @c FIXME Is this ? and ! stuff of use in asm()?  If not, hide unless INTERNAL
1488 If all the operands fit any one alternative, the instruction is valid.
1489 Otherwise, for each alternative, the compiler counts how many instructions
1490 must be added to copy the operands so that that alternative applies.
1491 The alternative requiring the least copying is chosen.  If two alternatives
1492 need the same amount of copying, the one that comes first is chosen.
1493 These choices can be altered with the @samp{?} and @samp{!} characters:
1495 @table @code
1496 @cindex @samp{?} in constraint
1497 @cindex question mark
1498 @item ?
1499 Disparage slightly the alternative that the @samp{?} appears in,
1500 as a choice when no alternative applies exactly.  The compiler regards
1501 this alternative as one unit more costly for each @samp{?} that appears
1502 in it.
1504 @cindex @samp{!} in constraint
1505 @cindex exclamation point
1506 @item !
1507 Disparage severely the alternative that the @samp{!} appears in.
1508 This alternative can still be used if it fits without reloading,
1509 but if reloading is needed, some other alternative will be used.
1511 @cindex @samp{^} in constraint
1512 @cindex caret
1513 @item ^
1514 This constraint is analogous to @samp{?} but it disparages slightly
1515 the alternative only if the operand with the @samp{^} needs a reload.
1517 @cindex @samp{$} in constraint
1518 @cindex dollar sign
1519 @item $
1520 This constraint is analogous to @samp{!} but it disparages severely
1521 the alternative only if the operand with the @samp{$} needs a reload.
1522 @end table
1524 @ifset INTERNALS
1525 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
1526 the appearance of the assembler code is determined mostly by which
1527 alternative was matched.  When this is so, the C code for writing the
1528 assembler code can use the variable @code{which_alternative}, which is
1529 the ordinal number of the alternative that was actually satisfied (0 for
1530 the first, 1 for the second alternative, etc.).  @xref{Output Statement}.
1531 @end ifset
1533 @ifset INTERNALS
1534 @node Class Preferences
1535 @subsection Register Class Preferences
1536 @cindex class preference constraints
1537 @cindex register class preference constraints
1539 @cindex voting between constraint alternatives
1540 The operand constraints have another function: they enable the compiler
1541 to decide which kind of hardware register a pseudo register is best
1542 allocated to.  The compiler examines the constraints that apply to the
1543 insns that use the pseudo register, looking for the machine-dependent
1544 letters such as @samp{d} and @samp{a} that specify classes of registers.
1545 The pseudo register is put in whichever class gets the most ``votes''.
1546 The constraint letters @samp{g} and @samp{r} also vote: they vote in
1547 favor of a general register.  The machine description says which registers
1548 are considered general.
1550 Of course, on some machines all registers are equivalent, and no register
1551 classes are defined.  Then none of this complexity is relevant.
1552 @end ifset
1554 @node Modifiers
1555 @subsection Constraint Modifier Characters
1556 @cindex modifiers in constraints
1557 @cindex constraint modifier characters
1559 @c prevent bad page break with this line
1560 Here are constraint modifier characters.
1562 @table @samp
1563 @cindex @samp{=} in constraint
1564 @item =
1565 Means that this operand is written to by this instruction:
1566 the previous value is discarded and replaced by new data.
1568 @cindex @samp{+} in constraint
1569 @item +
1570 Means that this operand is both read and written by the instruction.
1572 When the compiler fixes up the operands to satisfy the constraints,
1573 it needs to know which operands are read by the instruction and
1574 which are written by it.  @samp{=} identifies an operand which is only
1575 written; @samp{+} identifies an operand that is both read and written; all
1576 other operands are assumed to only be read.
1578 If you specify @samp{=} or @samp{+} in a constraint, you put it in the
1579 first character of the constraint string.
1581 @cindex @samp{&} in constraint
1582 @cindex earlyclobber operand
1583 @item &
1584 Means (in a particular alternative) that this operand is an
1585 @dfn{earlyclobber} operand, which is written before the instruction is
1586 finished using the input operands.  Therefore, this operand may not lie
1587 in a register that is read by the instruction or as part of any memory
1588 address.
1590 @samp{&} applies only to the alternative in which it is written.  In
1591 constraints with multiple alternatives, sometimes one alternative
1592 requires @samp{&} while others do not.  See, for example, the
1593 @samp{movdf} insn of the 68000.
1595 A operand which is read by the instruction can be tied to an earlyclobber
1596 operand if its only use as an input occurs before the early result is
1597 written.  Adding alternatives of this form often allows GCC to produce
1598 better code when only some of the read operands can be affected by the
1599 earlyclobber. See, for example, the @samp{mulsi3} insn of the ARM@.
1601 Furthermore, if the @dfn{earlyclobber} operand is also a read/write
1602 operand, then that operand is written only after it's used.
1604 @samp{&} does not obviate the need to write @samp{=} or @samp{+}.  As
1605 @dfn{earlyclobber} operands are always written, a read-only
1606 @dfn{earlyclobber} operand is ill-formed and will be rejected by the
1607 compiler.
1609 @cindex @samp{%} in constraint
1610 @item %
1611 Declares the instruction to be commutative for this operand and the
1612 following operand.  This means that the compiler may interchange the
1613 two operands if that is the cheapest way to make all operands fit the
1614 constraints.  @samp{%} applies to all alternatives and must appear as
1615 the first character in the constraint.  Only read-only operands can use
1616 @samp{%}.
1618 @ifset INTERNALS
1619 This is often used in patterns for addition instructions
1620 that really have only two operands: the result must go in one of the
1621 arguments.  Here for example, is how the 68000 halfword-add
1622 instruction is defined:
1624 @smallexample
1625 (define_insn "addhi3"
1626   [(set (match_operand:HI 0 "general_operand" "=m,r")
1627      (plus:HI (match_operand:HI 1 "general_operand" "%0,0")
1628               (match_operand:HI 2 "general_operand" "di,g")))]
1629   @dots{})
1630 @end smallexample
1631 @end ifset
1632 GCC can only handle one commutative pair in an asm; if you use more,
1633 the compiler may fail.  Note that you need not use the modifier if
1634 the two alternatives are strictly identical; this would only waste
1635 time in the reload pass.  The modifier is not operational after
1636 register allocation, so the result of @code{define_peephole2}
1637 and @code{define_split}s performed after reload cannot rely on
1638 @samp{%} to make the intended insn match.
1640 @cindex @samp{#} in constraint
1641 @item #
1642 Says that all following characters, up to the next comma, are to be
1643 ignored as a constraint.  They are significant only for choosing
1644 register preferences.
1646 @cindex @samp{*} in constraint
1647 @item *
1648 Says that the following character should be ignored when choosing
1649 register preferences.  @samp{*} has no effect on the meaning of the
1650 constraint as a constraint, and no effect on reloading.  For LRA
1651 @samp{*} additionally disparages slightly the alternative if the
1652 following character matches the operand.
1654 @ifset INTERNALS
1655 Here is an example: the 68000 has an instruction to sign-extend a
1656 halfword in a data register, and can also sign-extend a value by
1657 copying it into an address register.  While either kind of register is
1658 acceptable, the constraints on an address-register destination are
1659 less strict, so it is best if register allocation makes an address
1660 register its goal.  Therefore, @samp{*} is used so that the @samp{d}
1661 constraint letter (for data register) is ignored when computing
1662 register preferences.
1664 @smallexample
1665 (define_insn "extendhisi2"
1666   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=*d,a")
1667         (sign_extend:SI
1668          (match_operand:HI 1 "general_operand" "0,g")))]
1669   @dots{})
1670 @end smallexample
1671 @end ifset
1672 @end table
1674 @node Machine Constraints
1675 @subsection Constraints for Particular Machines
1676 @cindex machine specific constraints
1677 @cindex constraints, machine specific
1679 Whenever possible, you should use the general-purpose constraint letters
1680 in @code{asm} arguments, since they will convey meaning more readily to
1681 people reading your code.  Failing that, use the constraint letters
1682 that usually have very similar meanings across architectures.  The most
1683 commonly used constraints are @samp{m} and @samp{r} (for memory and
1684 general-purpose registers respectively; @pxref{Simple Constraints}), and
1685 @samp{I}, usually the letter indicating the most common
1686 immediate-constant format.
1688 Each architecture defines additional constraints.  These constraints
1689 are used by the compiler itself for instruction generation, as well as
1690 for @code{asm} statements; therefore, some of the constraints are not
1691 particularly useful for @code{asm}.  Here is a summary of some of the
1692 machine-dependent constraints available on some particular machines;
1693 it includes both constraints that are useful for @code{asm} and
1694 constraints that aren't.  The compiler source file mentioned in the
1695 table heading for each architecture is the definitive reference for
1696 the meanings of that architecture's constraints.
1698 @c Please keep this table alphabetized by target!
1699 @table @emph
1700 @item AArch64 family---@file{config/aarch64/constraints.md}
1701 @table @code
1702 @item k
1703 The stack pointer register (@code{SP})
1705 @item w
1706 Floating point or SIMD vector register
1708 @item I
1709 Integer constant that is valid as an immediate operand in an @code{ADD}
1710 instruction
1712 @item J
1713 Integer constant that is valid as an immediate operand in a @code{SUB}
1714 instruction (once negated)
1716 @item K
1717 Integer constant that can be used with a 32-bit logical instruction
1719 @item L
1720 Integer constant that can be used with a 64-bit logical instruction
1722 @item M
1723 Integer constant that is valid as an immediate operand in a 32-bit @code{MOV}
1724 pseudo instruction. The @code{MOV} may be assembled to one of several different
1725 machine instructions depending on the value
1727 @item N
1728 Integer constant that is valid as an immediate operand in a 64-bit @code{MOV}
1729 pseudo instruction
1731 @item S
1732 An absolute symbolic address or a label reference
1734 @item Y
1735 Floating point constant zero
1737 @item Z
1738 Integer constant zero
1740 @item Ush
1741 The high part (bits 12 and upwards) of the pc-relative address of a symbol
1742 within 4GB of the instruction
1744 @item Q
1745 A memory address which uses a single base register with no offset
1747 @item Ump
1748 A memory address suitable for a load/store pair instruction in SI, DI, SF and
1749 DF modes
1751 @end table
1754 @item ARC ---@file{config/arc/constraints.md}
1755 @table @code
1756 @item q
1757 Registers usable in ARCompact 16-bit instructions: @code{r0}-@code{r3},
1758 @code{r12}-@code{r15}.  This constraint can only match when the @option{-mq}
1759 option is in effect.
1761 @item e
1762 Registers usable as base-regs of memory addresses in ARCompact 16-bit memory
1763 instructions: @code{r0}-@code{r3}, @code{r12}-@code{r15}, @code{sp}.
1764 This constraint can only match when the @option{-mq}
1765 option is in effect.
1766 @item D
1767 ARC FPX (dpfp) 64-bit registers. @code{D0}, @code{D1}.
1769 @item I
1770 A signed 12-bit integer constant.
1772 @item Cal
1773 constant for arithmetic/logical operations.  This might be any constant
1774 that can be put into a long immediate by the assmbler or linker without
1775 involving a PIC relocation.
1777 @item K
1778 A 3-bit unsigned integer constant.
1780 @item L
1781 A 6-bit unsigned integer constant.
1783 @item CnL
1784 One's complement of a 6-bit unsigned integer constant.
1786 @item CmL
1787 Two's complement of a 6-bit unsigned integer constant.
1789 @item M
1790 A 5-bit unsigned integer constant.
1792 @item O
1793 A 7-bit unsigned integer constant.
1795 @item P
1796 A 8-bit unsigned integer constant.
1798 @item H
1799 Any const_double value.
1800 @end table
1802 @item ARM family---@file{config/arm/constraints.md}
1803 @table @code
1805 @item h
1806 In Thumb state, the core registers @code{r8}-@code{r15}.
1808 @item k
1809 The stack pointer register.
1811 @item l
1812 In Thumb State the core registers @code{r0}-@code{r7}.  In ARM state this
1813 is an alias for the @code{r} constraint.
1815 @item t
1816 VFP floating-point registers @code{s0}-@code{s31}.  Used for 32 bit values.
1818 @item w
1819 VFP floating-point registers @code{d0}-@code{d31} and the appropriate
1820 subset @code{d0}-@code{d15} based on command line options.
1821 Used for 64 bit values only.  Not valid for Thumb1.
1823 @item y
1824 The iWMMX co-processor registers.
1826 @item z
1827 The iWMMX GR registers.
1829 @item G
1830 The floating-point constant 0.0
1832 @item I
1833 Integer that is valid as an immediate operand in a data processing
1834 instruction.  That is, an integer in the range 0 to 255 rotated by a
1835 multiple of 2
1837 @item J
1838 Integer in the range @minus{}4095 to 4095
1840 @item K
1841 Integer that satisfies constraint @samp{I} when inverted (ones complement)
1843 @item L
1844 Integer that satisfies constraint @samp{I} when negated (twos complement)
1846 @item M
1847 Integer in the range 0 to 32
1849 @item Q
1850 A memory reference where the exact address is in a single register
1851 (`@samp{m}' is preferable for @code{asm} statements)
1853 @item R
1854 An item in the constant pool
1856 @item S
1857 A symbol in the text segment of the current file
1859 @item Uv
1860 A memory reference suitable for VFP load/store insns (reg+constant offset)
1862 @item Uy
1863 A memory reference suitable for iWMMXt load/store instructions.
1865 @item Uq
1866 A memory reference suitable for the ARMv4 ldrsb instruction.
1867 @end table
1869 @item AVR family---@file{config/avr/constraints.md}
1870 @table @code
1871 @item l
1872 Registers from r0 to r15
1874 @item a
1875 Registers from r16 to r23
1877 @item d
1878 Registers from r16 to r31
1880 @item w
1881 Registers from r24 to r31.  These registers can be used in @samp{adiw} command
1883 @item e
1884 Pointer register (r26--r31)
1886 @item b
1887 Base pointer register (r28--r31)
1889 @item q
1890 Stack pointer register (SPH:SPL)
1892 @item t
1893 Temporary register r0
1895 @item x
1896 Register pair X (r27:r26)
1898 @item y
1899 Register pair Y (r29:r28)
1901 @item z
1902 Register pair Z (r31:r30)
1904 @item I
1905 Constant greater than @minus{}1, less than 64
1907 @item J
1908 Constant greater than @minus{}64, less than 1
1910 @item K
1911 Constant integer 2
1913 @item L
1914 Constant integer 0
1916 @item M
1917 Constant that fits in 8 bits
1919 @item N
1920 Constant integer @minus{}1
1922 @item O
1923 Constant integer 8, 16, or 24
1925 @item P
1926 Constant integer 1
1928 @item G
1929 A floating point constant 0.0
1931 @item Q
1932 A memory address based on Y or Z pointer with displacement.
1933 @end table
1935 @item Blackfin family---@file{config/bfin/constraints.md}
1936 @table @code
1937 @item a
1938 P register
1940 @item d
1941 D register
1943 @item z
1944 A call clobbered P register.
1946 @item q@var{n}
1947 A single register.  If @var{n} is in the range 0 to 7, the corresponding D
1948 register.  If it is @code{A}, then the register P0.
1950 @item D
1951 Even-numbered D register
1953 @item W
1954 Odd-numbered D register
1956 @item e
1957 Accumulator register.
1959 @item A
1960 Even-numbered accumulator register.
1962 @item B
1963 Odd-numbered accumulator register.
1965 @item b
1966 I register
1968 @item v
1969 B register
1971 @item f
1972 M register
1974 @item c
1975 Registers used for circular buffering, i.e. I, B, or L registers.
1977 @item C
1978 The CC register.
1980 @item t
1981 LT0 or LT1.
1983 @item k
1984 LC0 or LC1.
1986 @item u
1987 LB0 or LB1.
1989 @item x
1990 Any D, P, B, M, I or L register.
1992 @item y
1993 Additional registers typically used only in prologues and epilogues: RETS,
1994 RETN, RETI, RETX, RETE, ASTAT, SEQSTAT and USP.
1996 @item w
1997 Any register except accumulators or CC.
1999 @item Ksh
2000 Signed 16 bit integer (in the range @minus{}32768 to 32767)
2002 @item Kuh
2003 Unsigned 16 bit integer (in the range 0 to 65535)
2005 @item Ks7
2006 Signed 7 bit integer (in the range @minus{}64 to 63)
2008 @item Ku7
2009 Unsigned 7 bit integer (in the range 0 to 127)
2011 @item Ku5
2012 Unsigned 5 bit integer (in the range 0 to 31)
2014 @item Ks4
2015 Signed 4 bit integer (in the range @minus{}8 to 7)
2017 @item Ks3
2018 Signed 3 bit integer (in the range @minus{}3 to 4)
2020 @item Ku3
2021 Unsigned 3 bit integer (in the range 0 to 7)
2023 @item P@var{n}
2024 Constant @var{n}, where @var{n} is a single-digit constant in the range 0 to 4.
2026 @item PA
2027 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2028 use with either accumulator.
2030 @item PB
2031 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2032 use only with accumulator A1.
2034 @item M1
2035 Constant 255.
2037 @item M2
2038 Constant 65535.
2040 @item J
2041 An integer constant with exactly a single bit set.
2043 @item L
2044 An integer constant with all bits set except exactly one.
2046 @item H
2048 @item Q
2049 Any SYMBOL_REF.
2050 @end table
2052 @item CR16 Architecture---@file{config/cr16/cr16.h}
2053 @table @code
2055 @item b
2056 Registers from r0 to r14 (registers without stack pointer)
2058 @item t
2059 Register from r0 to r11 (all 16-bit registers)
2061 @item p
2062 Register from r12 to r15 (all 32-bit registers)
2064 @item I
2065 Signed constant that fits in 4 bits
2067 @item J
2068 Signed constant that fits in 5 bits
2070 @item K
2071 Signed constant that fits in 6 bits
2073 @item L
2074 Unsigned constant that fits in 4 bits
2076 @item M
2077 Signed constant that fits in 32 bits
2079 @item N
2080 Check for 64 bits wide constants for add/sub instructions
2082 @item G
2083 Floating point constant that is legal for store immediate
2084 @end table
2086 @item Epiphany---@file{config/epiphany/constraints.md}
2087 @table @code
2088 @item U16
2089 An unsigned 16-bit constant.
2091 @item K
2092 An unsigned 5-bit constant.
2094 @item L
2095 A signed 11-bit constant.
2097 @item Cm1
2098 A signed 11-bit constant added to @minus{}1.
2099 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
2101 @item Cl1
2102 Left-shift of @minus{}1, i.e., a bit mask with a block of leading ones, the rest
2103 being a block of trailing zeroes.
2104 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
2106 @item Cr1
2107 Right-shift of @minus{}1, i.e., a bit mask with a trailing block of ones, the
2108 rest being zeroes.  Or to put it another way, one less than a power of two.
2109 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
2111 @item Cal
2112 Constant for arithmetic/logical operations.
2113 This is like @code{i}, except that for position independent code,
2114 no symbols / expressions needing relocations are allowed.
2116 @item Csy
2117 Symbolic constant for call/jump instruction.
2119 @item Rcs
2120 The register class usable in short insns.  This is a register class
2121 constraint, and can thus drive register allocation.
2122 This constraint won't match unless @option{-mprefer-short-insn-regs} is
2123 in effect.
2125 @item Rsc
2126 The the register class of registers that can be used to hold a
2127 sibcall call address.  I.e., a caller-saved register.
2129 @item Rct
2130 Core control register class.
2132 @item Rgs
2133 The register group usable in short insns.
2134 This constraint does not use a register class, so that it only
2135 passively matches suitable registers, and doesn't drive register allocation.
2137 @ifset INTERNALS
2138 @item Car
2139 Constant suitable for the addsi3_r pattern.  This is a valid offset
2140 For byte, halfword, or word addressing.
2141 @end ifset
2143 @item Rra
2144 Matches the return address if it can be replaced with the link register.
2146 @item Rcc
2147 Matches the integer condition code register.
2149 @item Sra
2150 Matches the return address if it is in a stack slot.
2152 @item Cfm
2153 Matches control register values to switch fp mode, which are encapsulated in
2154 @code{UNSPEC_FP_MODE}.
2155 @end table
2157 @item FRV---@file{config/frv/frv.h}
2158 @table @code
2159 @item a
2160 Register in the class @code{ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2162 @item b
2163 Register in the class @code{EVEN_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2165 @item c
2166 Register in the class @code{CC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3} and
2167 @code{icc0} to @code{icc3}).
2169 @item d
2170 Register in the class @code{GPR_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2172 @item e
2173 Register in the class @code{EVEN_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2174 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2175 mode larger than 4 bytes.
2177 @item f
2178 Register in the class @code{FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2180 @item h
2181 Register in the class @code{FEVEN_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2182 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2183 mode larger than 4 bytes.
2185 @item l
2186 Register in the class @code{LR_REG} (the @code{lr} register).
2188 @item q
2189 Register in the class @code{QUAD_REGS} (@code{gr2} to @code{gr63}).
2190 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2191 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2193 @item t
2194 Register in the class @code{ICC_REGS} (@code{icc0} to @code{icc3}).
2196 @item u
2197 Register in the class @code{FCC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3}).
2199 @item v
2200 Register in the class @code{ICR_REGS} (@code{cc4} to @code{cc7}).
2202 @item w
2203 Register in the class @code{FCR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc3}).
2205 @item x
2206 Register in the class @code{QUAD_FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2207 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2208 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2210 @item z
2211 Register in the class @code{SPR_REGS} (@code{lcr} and @code{lr}).
2213 @item A
2214 Register in the class @code{QUAD_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2216 @item B
2217 Register in the class @code{ACCG_REGS} (@code{accg0} to @code{accg7}).
2219 @item C
2220 Register in the class @code{CR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc7}).
2222 @item G
2223 Floating point constant zero
2225 @item I
2226 6-bit signed integer constant
2228 @item J
2229 10-bit signed integer constant
2231 @item L
2232 16-bit signed integer constant
2234 @item M
2235 16-bit unsigned integer constant
2237 @item N
2238 12-bit signed integer constant that is negative---i.e.@: in the
2239 range of @minus{}2048 to @minus{}1
2241 @item O
2242 Constant zero
2244 @item P
2245 12-bit signed integer constant that is greater than zero---i.e.@: in the
2246 range of 1 to 2047.
2248 @end table
2250 @item FT32---@file{config/ft32/constraints.md}
2251 @table @code
2252 @item A
2253 An absolute address
2255 @item B
2256 An offset address
2258 @item W
2259 A register indirect memory operand
2261 @item e
2262 An offset address.
2264 @item f
2265 An offset address.
2267 @item O
2268 The constant zero or one
2270 @item I
2271 A 16-bit signed constant (@minus{}32768 @dots{} 32767)
2273 @item w
2274 A bitfield mask suitable for bext or bins
2276 @item x
2277 An inverted bitfield mask suitable for bext or bins
2279 @item L
2280 A 16-bit unsigned constant, multiple of 4 (0 @dots{} 65532)
2282 @item S
2283 A 20-bit signed constant (@minus{}524288 @dots{} 524287)
2285 @item b
2286 A constant for a bitfield width (1 @dots{} 16)
2288 @item KA
2289 A 10-bit signed constant (@minus{}512 @dots{} 511)
2291 @end table
2293 @item Hewlett-Packard PA-RISC---@file{config/pa/pa.h}
2294 @table @code
2295 @item a
2296 General register 1
2298 @item f
2299 Floating point register
2301 @item q
2302 Shift amount register
2304 @item x
2305 Floating point register (deprecated)
2307 @item y
2308 Upper floating point register (32-bit), floating point register (64-bit)
2310 @item Z
2311 Any register
2313 @item I
2314 Signed 11-bit integer constant
2316 @item J
2317 Signed 14-bit integer constant
2319 @item K
2320 Integer constant that can be deposited with a @code{zdepi} instruction
2322 @item L
2323 Signed 5-bit integer constant
2325 @item M
2326 Integer constant 0
2328 @item N
2329 Integer constant that can be loaded with a @code{ldil} instruction
2331 @item O
2332 Integer constant whose value plus one is a power of 2
2334 @item P
2335 Integer constant that can be used for @code{and} operations in @code{depi}
2336 and @code{extru} instructions
2338 @item S
2339 Integer constant 31
2341 @item U
2342 Integer constant 63
2344 @item G
2345 Floating-point constant 0.0
2347 @item A
2348 A @code{lo_sum} data-linkage-table memory operand
2350 @item Q
2351 A memory operand that can be used as the destination operand of an
2352 integer store instruction
2354 @item R
2355 A scaled or unscaled indexed memory operand
2357 @item T
2358 A memory operand for floating-point loads and stores
2360 @item W
2361 A register indirect memory operand
2362 @end table
2364 @item Intel IA-64---@file{config/ia64/ia64.h}
2365 @table @code
2366 @item a
2367 General register @code{r0} to @code{r3} for @code{addl} instruction
2369 @item b
2370 Branch register
2372 @item c
2373 Predicate register (@samp{c} as in ``conditional'')
2375 @item d
2376 Application register residing in M-unit
2378 @item e
2379 Application register residing in I-unit
2381 @item f
2382 Floating-point register
2384 @item m
2385 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>},
2386 the operand can have postincrement and postdecrement which
2387 require printing with @samp{%Pn} on IA-64.
2389 @item G
2390 Floating-point constant 0.0 or 1.0
2392 @item I
2393 14-bit signed integer constant
2395 @item J
2396 22-bit signed integer constant
2398 @item K
2399 8-bit signed integer constant for logical instructions
2401 @item L
2402 8-bit adjusted signed integer constant for compare pseudo-ops
2404 @item M
2405 6-bit unsigned integer constant for shift counts
2407 @item N
2408 9-bit signed integer constant for load and store postincrements
2410 @item O
2411 The constant zero
2413 @item P
2414 0 or @minus{}1 for @code{dep} instruction
2416 @item Q
2417 Non-volatile memory for floating-point loads and stores
2419 @item R
2420 Integer constant in the range 1 to 4 for @code{shladd} instruction
2422 @item S
2423 Memory operand except postincrement and postdecrement.  This is
2424 now roughly the same as @samp{m} when not used together with @samp{<}
2425 or @samp{>}.
2426 @end table
2428 @item M32C---@file{config/m32c/m32c.c}
2429 @table @code
2430 @item Rsp
2431 @itemx Rfb
2432 @itemx Rsb
2433 @samp{$sp}, @samp{$fb}, @samp{$sb}.
2435 @item Rcr
2436 Any control register, when they're 16 bits wide (nothing if control
2437 registers are 24 bits wide)
2439 @item Rcl
2440 Any control register, when they're 24 bits wide.
2442 @item R0w
2443 @itemx R1w
2444 @itemx R2w
2445 @itemx R3w
2446 $r0, $r1, $r2, $r3.
2448 @item R02
2449 $r0 or $r2, or $r2r0 for 32 bit values.
2451 @item R13
2452 $r1 or $r3, or $r3r1 for 32 bit values.
2454 @item Rdi
2455 A register that can hold a 64 bit value.
2457 @item Rhl
2458 $r0 or $r1 (registers with addressable high/low bytes)
2460 @item R23
2461 $r2 or $r3
2463 @item Raa
2464 Address registers
2466 @item Raw
2467 Address registers when they're 16 bits wide.
2469 @item Ral
2470 Address registers when they're 24 bits wide.
2472 @item Rqi
2473 Registers that can hold QI values.
2475 @item Rad
2476 Registers that can be used with displacements ($a0, $a1, $sb).
2478 @item Rsi
2479 Registers that can hold 32 bit values.
2481 @item Rhi
2482 Registers that can hold 16 bit values.
2484 @item Rhc
2485 Registers chat can hold 16 bit values, including all control
2486 registers.
2488 @item Rra
2489 $r0 through R1, plus $a0 and $a1.
2491 @item Rfl
2492 The flags register.
2494 @item Rmm
2495 The memory-based pseudo-registers $mem0 through $mem15.
2497 @item Rpi
2498 Registers that can hold pointers (16 bit registers for r8c, m16c; 24
2499 bit registers for m32cm, m32c).
2501 @item Rpa
2502 Matches multiple registers in a PARALLEL to form a larger register.
2503 Used to match function return values.
2505 @item Is3
2506 @minus{}8 @dots{} 7
2508 @item IS1
2509 @minus{}128 @dots{} 127
2511 @item IS2
2512 @minus{}32768 @dots{} 32767
2514 @item IU2
2515 0 @dots{} 65535
2517 @item In4
2518 @minus{}8 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 8
2520 @item In5
2521 @minus{}16 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 16
2523 @item In6
2524 @minus{}32 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 32
2526 @item IM2
2527 @minus{}65536 @dots{} @minus{}1
2529 @item Ilb
2530 An 8 bit value with exactly one bit set.
2532 @item Ilw
2533 A 16 bit value with exactly one bit set.
2535 @item Sd
2536 The common src/dest memory addressing modes.
2538 @item Sa
2539 Memory addressed using $a0 or $a1.
2541 @item Si
2542 Memory addressed with immediate addresses.
2544 @item Ss
2545 Memory addressed using the stack pointer ($sp).
2547 @item Sf
2548 Memory addressed using the frame base register ($fb).
2550 @item Ss
2551 Memory addressed using the small base register ($sb).
2553 @item S1
2554 $r1h
2555 @end table
2557 @item MeP---@file{config/mep/constraints.md}
2558 @table @code
2560 @item a
2561 The $sp register.
2563 @item b
2564 The $tp register.
2566 @item c
2567 Any control register.
2569 @item d
2570 Either the $hi or the $lo register.
2572 @item em
2573 Coprocessor registers that can be directly loaded ($c0-$c15).
2575 @item ex
2576 Coprocessor registers that can be moved to each other.
2578 @item er
2579 Coprocessor registers that can be moved to core registers.
2581 @item h
2582 The $hi register.
2584 @item j
2585 The $rpc register.
2587 @item l
2588 The $lo register.
2590 @item t
2591 Registers which can be used in $tp-relative addressing.
2593 @item v
2594 The $gp register.
2596 @item x
2597 The coprocessor registers.
2599 @item y
2600 The coprocessor control registers.
2602 @item z
2603 The $0 register.
2605 @item A
2606 User-defined register set A.
2608 @item B
2609 User-defined register set B.
2611 @item C
2612 User-defined register set C.
2614 @item D
2615 User-defined register set D.
2617 @item I
2618 Offsets for $gp-rel addressing.
2620 @item J
2621 Constants that can be used directly with boolean insns.
2623 @item K
2624 Constants that can be moved directly to registers.
2626 @item L
2627 Small constants that can be added to registers.
2629 @item M
2630 Long shift counts.
2632 @item N
2633 Small constants that can be compared to registers.
2635 @item O
2636 Constants that can be loaded into the top half of registers.
2638 @item S
2639 Signed 8-bit immediates.
2641 @item T
2642 Symbols encoded for $tp-rel or $gp-rel addressing.
2644 @item U
2645 Non-constant addresses for loading/saving coprocessor registers.
2647 @item W
2648 The top half of a symbol's value.
2650 @item Y
2651 A register indirect address without offset.
2653 @item Z
2654 Symbolic references to the control bus.
2656 @end table
2658 @item MicroBlaze---@file{config/microblaze/constraints.md}
2659 @table @code
2660 @item d
2661 A general register (@code{r0} to @code{r31}).
2663 @item z
2664 A status register (@code{rmsr}, @code{$fcc1} to @code{$fcc7}).
2666 @end table
2668 @item MIPS---@file{config/mips/constraints.md}
2669 @table @code
2670 @item d
2671 An address register.  This is equivalent to @code{r} unless
2672 generating MIPS16 code.
2674 @item f
2675 A floating-point register (if available).
2677 @item h
2678 Formerly the @code{hi} register.  This constraint is no longer supported.
2680 @item l
2681 The @code{lo} register.  Use this register to store values that are
2682 no bigger than a word.
2684 @item x
2685 The concatenated @code{hi} and @code{lo} registers.  Use this register
2686 to store doubleword values.
2688 @item c
2689 A register suitable for use in an indirect jump.  This will always be
2690 @code{$25} for @option{-mabicalls}.
2692 @item v
2693 Register @code{$3}.  Do not use this constraint in new code;
2694 it is retained only for compatibility with glibc.
2696 @item y
2697 Equivalent to @code{r}; retained for backwards compatibility.
2699 @item z
2700 A floating-point condition code register.
2702 @item I
2703 A signed 16-bit constant (for arithmetic instructions).
2705 @item J
2706 Integer zero.
2708 @item K
2709 An unsigned 16-bit constant (for logic instructions).
2711 @item L
2712 A signed 32-bit constant in which the lower 16 bits are zero.
2713 Such constants can be loaded using @code{lui}.
2715 @item M
2716 A constant that cannot be loaded using @code{lui}, @code{addiu}
2717 or @code{ori}.
2719 @item N
2720 A constant in the range @minus{}65535 to @minus{}1 (inclusive).
2722 @item O
2723 A signed 15-bit constant.
2725 @item P
2726 A constant in the range 1 to 65535 (inclusive).
2728 @item G
2729 Floating-point zero.
2731 @item R
2732 An address that can be used in a non-macro load or store.
2734 @item ZC
2735 A memory operand whose address is formed by a base register and offset
2736 that is suitable for use in instructions with the same addressing mode
2737 as @code{ll} and @code{sc}.
2739 @item ZD
2740 An address suitable for a @code{prefetch} instruction, or for any other
2741 instruction with the same addressing mode as @code{prefetch}.
2742 @end table
2744 @item Motorola 680x0---@file{config/m68k/constraints.md}
2745 @table @code
2746 @item a
2747 Address register
2749 @item d
2750 Data register
2752 @item f
2753 68881 floating-point register, if available
2755 @item I
2756 Integer in the range 1 to 8
2758 @item J
2759 16-bit signed number
2761 @item K
2762 Signed number whose magnitude is greater than 0x80
2764 @item L
2765 Integer in the range @minus{}8 to @minus{}1
2767 @item M
2768 Signed number whose magnitude is greater than 0x100
2770 @item N
2771 Range 24 to 31, rotatert:SI 8 to 1 expressed as rotate
2773 @item O
2774 16 (for rotate using swap)
2776 @item P
2777 Range 8 to 15, rotatert:HI 8 to 1 expressed as rotate
2779 @item R
2780 Numbers that mov3q can handle
2782 @item G
2783 Floating point constant that is not a 68881 constant
2785 @item S
2786 Operands that satisfy 'm' when -mpcrel is in effect
2788 @item T
2789 Operands that satisfy 's' when -mpcrel is not in effect
2791 @item Q
2792 Address register indirect addressing mode
2794 @item U
2795 Register offset addressing
2797 @item W
2798 const_call_operand
2800 @item Cs
2801 symbol_ref or const
2803 @item Ci
2804 const_int
2806 @item C0
2807 const_int 0
2809 @item Cj
2810 Range of signed numbers that don't fit in 16 bits
2812 @item Cmvq
2813 Integers valid for mvq
2815 @item Capsw
2816 Integers valid for a moveq followed by a swap
2818 @item Cmvz
2819 Integers valid for mvz
2821 @item Cmvs
2822 Integers valid for mvs
2824 @item Ap
2825 push_operand
2827 @item Ac
2828 Non-register operands allowed in clr
2830 @end table
2832 @item Moxie---@file{config/moxie/constraints.md}
2833 @table @code
2834 @item A
2835 An absolute address
2837 @item B
2838 An offset address
2840 @item W
2841 A register indirect memory operand
2843 @item I
2844 A constant in the range of 0 to 255.
2846 @item N
2847 A constant in the range of 0 to @minus{}255.
2849 @end table
2851 @item MSP430--@file{config/msp430/constraints.md}
2852 @table @code
2854 @item R12
2855 Register R12.
2857 @item R13
2858 Register R13.
2860 @item K
2861 Integer constant 1.
2863 @item L
2864 Integer constant -1^20..1^19.
2866 @item M
2867 Integer constant 1-4.
2869 @item Ya
2870 Memory references which do not require an extended MOVX instruction.
2872 @item Yl
2873 Memory reference, labels only.
2875 @item Ys
2876 Memory reference, stack only.
2878 @end table
2880 @item NDS32---@file{config/nds32/constraints.md}
2881 @table @code
2882 @item w
2883 LOW register class $r0 to $r7 constraint for V3/V3M ISA.
2884 @item l
2885 LOW register class $r0 to $r7.
2886 @item d
2887 MIDDLE register class $r0 to $r11, $r16 to $r19.
2888 @item h
2889 HIGH register class $r12 to $r14, $r20 to $r31.
2890 @item t
2891 Temporary assist register $ta (i.e.@: $r15).
2892 @item k
2893 Stack register $sp.
2894 @item Iu03
2895 Unsigned immediate 3-bit value.
2896 @item In03
2897 Negative immediate 3-bit value in the range of @minus{}7--0.
2898 @item Iu04
2899 Unsigned immediate 4-bit value.
2900 @item Is05
2901 Signed immediate 5-bit value.
2902 @item Iu05
2903 Unsigned immediate 5-bit value.
2904 @item In05
2905 Negative immediate 5-bit value in the range of @minus{}31--0.
2906 @item Ip05
2907 Unsigned immediate 5-bit value for movpi45 instruction with range 16--47.
2908 @item Iu06
2909 Unsigned immediate 6-bit value constraint for addri36.sp instruction.
2910 @item Iu08
2911 Unsigned immediate 8-bit value.
2912 @item Iu09
2913 Unsigned immediate 9-bit value.
2914 @item Is10
2915 Signed immediate 10-bit value.
2916 @item Is11
2917 Signed immediate 11-bit value.
2918 @item Is15
2919 Signed immediate 15-bit value.
2920 @item Iu15
2921 Unsigned immediate 15-bit value.
2922 @item Ic15
2923 A constant which is not in the range of imm15u but ok for bclr instruction.
2924 @item Ie15
2925 A constant which is not in the range of imm15u but ok for bset instruction.
2926 @item It15
2927 A constant which is not in the range of imm15u but ok for btgl instruction.
2928 @item Ii15
2929 A constant whose compliment value is in the range of imm15u
2930 and ok for bitci instruction.
2931 @item Is16
2932 Signed immediate 16-bit value.
2933 @item Is17
2934 Signed immediate 17-bit value.
2935 @item Is19
2936 Signed immediate 19-bit value.
2937 @item Is20
2938 Signed immediate 20-bit value.
2939 @item Ihig
2940 The immediate value that can be simply set high 20-bit.
2941 @item Izeb
2942 The immediate value 0xff.
2943 @item Izeh
2944 The immediate value 0xffff.
2945 @item Ixls
2946 The immediate value 0x01.
2947 @item Ix11
2948 The immediate value 0x7ff.
2949 @item Ibms
2950 The immediate value with power of 2.
2951 @item Ifex
2952 The immediate value with power of 2 minus 1.
2953 @item U33
2954 Memory constraint for 333 format.
2955 @item U45
2956 Memory constraint for 45 format.
2957 @item U37
2958 Memory constraint for 37 format.
2959 @end table
2961 @item Nios II family---@file{config/nios2/constraints.md}
2962 @table @code
2964 @item I
2965 Integer that is valid as an immediate operand in an
2966 instruction taking a signed 16-bit number. Range
2967 @minus{}32768 to 32767.
2969 @item J
2970 Integer that is valid as an immediate operand in an
2971 instruction taking an unsigned 16-bit number. Range
2972 0 to 65535.
2974 @item K
2975 Integer that is valid as an immediate operand in an
2976 instruction taking only the upper 16-bits of a
2977 32-bit number. Range 32-bit numbers with the lower
2978 16-bits being 0.
2980 @item L
2981 Integer that is valid as an immediate operand for a 
2982 shift instruction. Range 0 to 31.
2984 @item M
2985 Integer that is valid as an immediate operand for
2986 only the value 0. Can be used in conjunction with
2987 the format modifier @code{z} to use @code{r0}
2988 instead of @code{0} in the assembly output.
2990 @item N
2991 Integer that is valid as an immediate operand for
2992 a custom instruction opcode. Range 0 to 255.
2994 @item S
2995 Matches immediates which are addresses in the small
2996 data section and therefore can be added to @code{gp}
2997 as a 16-bit immediate to re-create their 32-bit value.
2999 @ifset INTERNALS
3000 @item T
3001 A @code{const} wrapped @code{UNSPEC} expression,
3002 representing a supported PIC or TLS relocation.
3003 @end ifset
3005 @end table
3007 @item PDP-11---@file{config/pdp11/constraints.md}
3008 @table @code
3009 @item a
3010 Floating point registers AC0 through AC3.  These can be loaded from/to
3011 memory with a single instruction.
3013 @item d
3014 Odd numbered general registers (R1, R3, R5).  These are used for
3015 16-bit multiply operations.
3017 @item f
3018 Any of the floating point registers (AC0 through AC5).
3020 @item G
3021 Floating point constant 0.
3023 @item I
3024 An integer constant that fits in 16 bits.
3026 @item J
3027 An integer constant whose low order 16 bits are zero.
3029 @item K
3030 An integer constant that does not meet the constraints for codes
3031 @samp{I} or @samp{J}.
3033 @item L
3034 The integer constant 1.
3036 @item M
3037 The integer constant @minus{}1.
3039 @item N
3040 The integer constant 0.
3042 @item O
3043 Integer constants @minus{}4 through @minus{}1 and 1 through 4; shifts by these
3044 amounts are handled as multiple single-bit shifts rather than a single
3045 variable-length shift.
3047 @item Q
3048 A memory reference which requires an additional word (address or
3049 offset) after the opcode.
3051 @item R
3052 A memory reference that is encoded within the opcode.
3054 @end table
3056 @item PowerPC and IBM RS6000---@file{config/rs6000/constraints.md}
3057 @table @code
3058 @item b
3059 Address base register
3061 @item d
3062 Floating point register (containing 64-bit value)
3064 @item f
3065 Floating point register (containing 32-bit value)
3067 @item v
3068 Altivec vector register
3070 @item wa
3071 Any VSX register if the -mvsx option was used or NO_REGS.
3073 @item wd
3074 VSX vector register to hold vector double data or NO_REGS.
3076 @item wf
3077 VSX vector register to hold vector float data or NO_REGS.
3079 @item wg
3080 If @option{-mmfpgpr} was used, a floating point register or NO_REGS.
3082 @item wh
3083 Floating point register if direct moves are available, or NO_REGS.
3085 @item wi
3086 FP or VSX register to hold 64-bit integers for VSX insns or NO_REGS.
3088 @item wj
3089 FP or VSX register to hold 64-bit integers for direct moves or NO_REGS.
3091 @item wk
3092 FP or VSX register to hold 64-bit doubles for direct moves or NO_REGS.
3094 @item wl
3095 Floating point register if the LFIWAX instruction is enabled or NO_REGS.
3097 @item wm
3098 VSX register if direct move instructions are enabled, or NO_REGS.
3100 @item wn
3101 No register (NO_REGS).
3103 @item wr
3104 General purpose register if 64-bit instructions are enabled or NO_REGS.
3106 @item ws
3107 VSX vector register to hold scalar double values or NO_REGS.
3109 @item wt
3110 VSX vector register to hold 128 bit integer or NO_REGS.
3112 @item wu
3113 Altivec register to use for float/32-bit int loads/stores  or NO_REGS.
3115 @item wv
3116 Altivec register to use for double loads/stores  or NO_REGS.
3118 @item ww
3119 FP or VSX register to perform float operations under @option{-mvsx} or NO_REGS.
3121 @item wx
3122 Floating point register if the STFIWX instruction is enabled or NO_REGS.
3124 @item wy
3125 FP or VSX register to perform ISA 2.07 float ops or NO_REGS.
3127 @item wz
3128 Floating point register if the LFIWZX instruction is enabled or NO_REGS.
3130 @item wD
3131 Int constant that is the element number of the 64-bit scalar in a vector.
3133 @item wQ
3134 A memory address that will work with the @code{lq} and @code{stq}
3135 instructions.
3137 @item h
3138 @samp{MQ}, @samp{CTR}, or @samp{LINK} register
3140 @item q
3141 @samp{MQ} register
3143 @item c
3144 @samp{CTR} register
3146 @item l
3147 @samp{LINK} register
3149 @item x
3150 @samp{CR} register (condition register) number 0
3152 @item y
3153 @samp{CR} register (condition register)
3155 @item z
3156 @samp{XER[CA]} carry bit (part of the XER register)
3158 @item I
3159 Signed 16-bit constant
3161 @item J
3162 Unsigned 16-bit constant shifted left 16 bits (use @samp{L} instead for
3163 @code{SImode} constants)
3165 @item K
3166 Unsigned 16-bit constant
3168 @item L
3169 Signed 16-bit constant shifted left 16 bits
3171 @item M
3172 Constant larger than 31
3174 @item N
3175 Exact power of 2
3177 @item O
3178 Zero
3180 @item P
3181 Constant whose negation is a signed 16-bit constant
3183 @item G
3184 Floating point constant that can be loaded into a register with one
3185 instruction per word
3187 @item H
3188 Integer/Floating point constant that can be loaded into a register using
3189 three instructions
3191 @item m
3192 Memory operand.
3193 Normally, @code{m} does not allow addresses that update the base register.
3194 If @samp{<} or @samp{>} constraint is also used, they are allowed and
3195 therefore on PowerPC targets in that case it is only safe
3196 to use @samp{m<>} in an @code{asm} statement if that @code{asm} statement
3197 accesses the operand exactly once.  The @code{asm} statement must also
3198 use @samp{%U@var{<opno>}} as a placeholder for the ``update'' flag in the
3199 corresponding load or store instruction.  For example:
3201 @smallexample
3202 asm ("st%U0 %1,%0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
3203 @end smallexample
3205 is correct but:
3207 @smallexample
3208 asm ("st %1,%0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
3209 @end smallexample
3211 is not.
3213 @item es
3214 A ``stable'' memory operand; that is, one which does not include any
3215 automodification of the base register.  This used to be useful when
3216 @samp{m} allowed automodification of the base register, but as those are now only
3217 allowed when @samp{<} or @samp{>} is used, @samp{es} is basically the same
3218 as @samp{m} without @samp{<} and @samp{>}.
3220 @item Q
3221 Memory operand that is an offset from a register (it is usually better
3222 to use @samp{m} or @samp{es} in @code{asm} statements)
3224 @item Z
3225 Memory operand that is an indexed or indirect from a register (it is
3226 usually better to use @samp{m} or @samp{es} in @code{asm} statements)
3228 @item R
3229 AIX TOC entry
3231 @item a
3232 Address operand that is an indexed or indirect from a register (@samp{p} is
3233 preferable for @code{asm} statements)
3235 @item S
3236 Constant suitable as a 64-bit mask operand
3238 @item T
3239 Constant suitable as a 32-bit mask operand
3241 @item U
3242 System V Release 4 small data area reference
3244 @item t
3245 AND masks that can be performed by two rldic@{l, r@} instructions
3247 @item W
3248 Vector constant that does not require memory
3250 @item j
3251 Vector constant that is all zeros.
3253 @end table
3255 @item RL78---@file{config/rl78/constraints.md}
3256 @table @code
3258 @item Int3
3259 An integer constant in the range 1 @dots{} 7.
3260 @item Int8
3261 An integer constant in the range 0 @dots{} 255.
3262 @item J
3263 An integer constant in the range @minus{}255 @dots{} 0
3264 @item K
3265 The integer constant 1.
3266 @item L
3267 The integer constant -1.
3268 @item M
3269 The integer constant 0.
3270 @item N
3271 The integer constant 2.
3272 @item O
3273 The integer constant -2.
3274 @item P
3275 An integer constant in the range 1 @dots{} 15.
3276 @item Qbi
3277 The built-in compare types--eq, ne, gtu, ltu, geu, and leu.
3278 @item Qsc
3279 The synthetic compare types--gt, lt, ge, and le.
3280 @item Wab
3281 A memory reference with an absolute address.
3282 @item Wbc
3283 A memory reference using @code{BC} as a base register, with an optional offset.
3284 @item Wca
3285 A memory reference using @code{AX}, @code{BC}, @code{DE}, or @code{HL} for the address, for calls.
3286 @item Wcv
3287 A memory reference using any 16-bit register pair for the address, for calls.
3288 @item Wd2
3289 A memory reference using @code{DE} as a base register, with an optional offset.
3290 @item Wde
3291 A memory reference using @code{DE} as a base register, without any offset.
3292 @item Wfr
3293 Any memory reference to an address in the far address space.
3294 @item Wh1
3295 A memory reference using @code{HL} as a base register, with an optional one-byte offset.
3296 @item Whb
3297 A memory reference using @code{HL} as a base register, with @code{B} or @code{C} as the index register.
3298 @item Whl
3299 A memory reference using @code{HL} as a base register, without any offset.
3300 @item Ws1
3301 A memory reference using @code{SP} as a base register, with an optional one-byte offset.
3302 @item Y
3303 Any memory reference to an address in the near address space.
3304 @item A
3305 The @code{AX} register.
3306 @item B
3307 The @code{BC} register.
3308 @item D
3309 The @code{DE} register.
3310 @item R
3311 @code{A} through @code{L} registers.
3312 @item S
3313 The @code{SP} register.
3314 @item T
3315 The @code{HL} register.
3316 @item Z08W
3317 The 16-bit @code{R8} register.
3318 @item Z10W
3319 The 16-bit @code{R10} register.
3320 @item Zint
3321 The registers reserved for interrupts (@code{R24} to @code{R31}).
3322 @item a
3323 The @code{A} register.
3324 @item b
3325 The @code{B} register.
3326 @item c
3327 The @code{C} register.
3328 @item d
3329 The @code{D} register.
3330 @item e
3331 The @code{E} register.
3332 @item h
3333 The @code{H} register.
3334 @item l
3335 The @code{L} register.
3336 @item v
3337 The virtual registers.
3338 @item w
3339 The @code{PSW} register.
3340 @item x
3341 The @code{X} register.
3343 @end table
3345 @item RX---@file{config/rx/constraints.md}
3346 @table @code
3347 @item Q
3348 An address which does not involve register indirect addressing or
3349 pre/post increment/decrement addressing.
3351 @item Symbol
3352 A symbol reference.
3354 @item Int08
3355 A constant in the range @minus{}256 to 255, inclusive.
3357 @item Sint08
3358 A constant in the range @minus{}128 to 127, inclusive.
3360 @item Sint16
3361 A constant in the range @minus{}32768 to 32767, inclusive.
3363 @item Sint24
3364 A constant in the range @minus{}8388608 to 8388607, inclusive.
3366 @item Uint04
3367 A constant in the range 0 to 15, inclusive.
3369 @end table
3371 @item S/390 and zSeries---@file{config/s390/s390.h}
3372 @table @code
3373 @item a
3374 Address register (general purpose register except r0)
3376 @item c
3377 Condition code register
3379 @item d
3380 Data register (arbitrary general purpose register)
3382 @item f
3383 Floating-point register
3385 @item I
3386 Unsigned 8-bit constant (0--255)
3388 @item J
3389 Unsigned 12-bit constant (0--4095)
3391 @item K
3392 Signed 16-bit constant (@minus{}32768--32767)
3394 @item L
3395 Value appropriate as displacement.
3396 @table @code
3397 @item (0..4095)
3398 for short displacement
3399 @item (@minus{}524288..524287)
3400 for long displacement
3401 @end table
3403 @item M
3404 Constant integer with a value of 0x7fffffff.
3406 @item N
3407 Multiple letter constraint followed by 4 parameter letters.
3408 @table @code
3409 @item 0..9:
3410 number of the part counting from most to least significant
3411 @item H,Q:
3412 mode of the part
3413 @item D,S,H:
3414 mode of the containing operand
3415 @item 0,F:
3416 value of the other parts (F---all bits set)
3417 @end table
3418 The constraint matches if the specified part of a constant
3419 has a value different from its other parts.
3421 @item Q
3422 Memory reference without index register and with short displacement.
3424 @item R
3425 Memory reference with index register and short displacement.
3427 @item S
3428 Memory reference without index register but with long displacement.
3430 @item T
3431 Memory reference with index register and long displacement.
3433 @item U
3434 Pointer with short displacement.
3436 @item W
3437 Pointer with long displacement.
3439 @item Y
3440 Shift count operand.
3442 @end table
3444 @need 1000
3445 @item SPARC---@file{config/sparc/sparc.h}
3446 @table @code
3447 @item f
3448 Floating-point register on the SPARC-V8 architecture and
3449 lower floating-point register on the SPARC-V9 architecture.
3451 @item e
3452 Floating-point register.  It is equivalent to @samp{f} on the
3453 SPARC-V8 architecture and contains both lower and upper
3454 floating-point registers on the SPARC-V9 architecture.
3456 @item c
3457 Floating-point condition code register.
3459 @item d
3460 Lower floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9
3461 architecture when the Visual Instruction Set is available.
3463 @item b
3464 Floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9 architecture
3465 when the Visual Instruction Set is available.
3467 @item h
3468 64-bit global or out register for the SPARC-V8+ architecture.
3470 @item C
3471 The constant all-ones, for floating-point.
3473 @item A
3474 Signed 5-bit constant
3476 @item D
3477 A vector constant
3479 @item I
3480 Signed 13-bit constant
3482 @item J
3483 Zero
3485 @item K
3486 32-bit constant with the low 12 bits clear (a constant that can be
3487 loaded with the @code{sethi} instruction)
3489 @item L
3490 A constant in the range supported by @code{movcc} instructions (11-bit
3491 signed immediate)
3493 @item M
3494 A constant in the range supported by @code{movrcc} instructions (10-bit
3495 signed immediate)
3497 @item N
3498 Same as @samp{K}, except that it verifies that bits that are not in the
3499 lower 32-bit range are all zero.  Must be used instead of @samp{K} for
3500 modes wider than @code{SImode}
3502 @item O
3503 The constant 4096
3505 @item G
3506 Floating-point zero
3508 @item H
3509 Signed 13-bit constant, sign-extended to 32 or 64 bits
3511 @item P
3512 The constant -1
3514 @item Q
3515 Floating-point constant whose integral representation can
3516 be moved into an integer register using a single sethi
3517 instruction
3519 @item R
3520 Floating-point constant whose integral representation can
3521 be moved into an integer register using a single mov
3522 instruction
3524 @item S
3525 Floating-point constant whose integral representation can
3526 be moved into an integer register using a high/lo_sum
3527 instruction sequence
3529 @item T
3530 Memory address aligned to an 8-byte boundary
3532 @item U
3533 Even register
3535 @item W
3536 Memory address for @samp{e} constraint registers
3538 @item w
3539 Memory address with only a base register
3541 @item Y
3542 Vector zero
3544 @end table
3546 @item SPU---@file{config/spu/spu.h}
3547 @table @code
3548 @item a
3549 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.
3551 @item c
3552 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.
3554 @item d
3555 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 64 bit value.
3557 @item f
3558 An immediate which can be loaded with @code{fsmbi}.
3560 @item A
3561 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3563 @item B
3564 An immediate for most arithmetic instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3566 @item C
3567 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3569 @item D
3570 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 32 bit value.
3572 @item I
3573 A constant in the range [@minus{}64, 63] for shift/rotate instructions.
3575 @item J
3576 An unsigned 7-bit constant for conversion/nop/channel instructions.
3578 @item K
3579 A signed 10-bit constant for most arithmetic instructions.
3581 @item M
3582 A signed 16 bit immediate for @code{stop}.
3584 @item N
3585 An unsigned 16-bit constant for @code{iohl} and @code{fsmbi}.
3587 @item O
3588 An unsigned 7-bit constant whose 3 least significant bits are 0.
3590 @item P
3591 An unsigned 3-bit constant for 16-byte rotates and shifts
3593 @item R
3594 Call operand, reg, for indirect calls
3596 @item S
3597 Call operand, symbol, for relative calls.
3599 @item T
3600 Call operand, const_int, for absolute calls.
3602 @item U
3603 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is sign extended to 128 bit.
3605 @item W
3606 An immediate for shift and rotate instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3608 @item Y
3609 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is sign extended as a 128 bit.
3611 @item Z
3612 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is sign extended to 128 bit.
3614 @end table
3616 @item TI C6X family---@file{config/c6x/constraints.md}
3617 @table @code
3618 @item a
3619 Register file A (A0--A31).
3621 @item b
3622 Register file B (B0--B31).
3624 @item A
3625 Predicate registers in register file A (A0--A2 on C64X and
3626 higher, A1 and A2 otherwise).
3628 @item B
3629 Predicate registers in register file B (B0--B2).
3631 @item C
3632 A call-used register in register file B (B0--B9, B16--B31).
3634 @item Da
3635 Register file A, excluding predicate registers (A3--A31,
3636 plus A0 if not C64X or higher).
3638 @item Db
3639 Register file B, excluding predicate registers (B3--B31).
3641 @item Iu4
3642 Integer constant in the range 0 @dots{} 15.
3644 @item Iu5
3645 Integer constant in the range 0 @dots{} 31.
3647 @item In5
3648 Integer constant in the range @minus{}31 @dots{} 0.
3650 @item Is5
3651 Integer constant in the range @minus{}16 @dots{} 15.
3653 @item I5x
3654 Integer constant that can be the operand of an ADDA or a SUBA insn.
3656 @item IuB
3657 Integer constant in the range 0 @dots{} 65535.
3659 @item IsB
3660 Integer constant in the range @minus{}32768 @dots{} 32767.
3662 @item IsC
3663 Integer constant in the range @math{-2^{20}} @dots{} @math{2^{20} - 1}.
3665 @item Jc
3666 Integer constant that is a valid mask for the clr instruction.
3668 @item Js
3669 Integer constant that is a valid mask for the set instruction.
3671 @item Q
3672 Memory location with A base register.
3674 @item R
3675 Memory location with B base register.
3677 @ifset INTERNALS
3678 @item S0
3679 On C64x+ targets, a GP-relative small data reference.
3681 @item S1
3682 Any kind of @code{SYMBOL_REF}, for use in a call address.
3684 @item Si
3685 Any kind of immediate operand, unless it matches the S0 constraint.
3687 @item T
3688 Memory location with B base register, but not using a long offset.
3690 @item W
3691 A memory operand with an address that can't be used in an unaligned access.
3693 @end ifset
3694 @item Z
3695 Register B14 (aka DP).
3697 @end table
3699 @item TILE-Gx---@file{config/tilegx/constraints.md}
3700 @table @code
3701 @item R00
3702 @itemx R01
3703 @itemx R02
3704 @itemx R03
3705 @itemx R04
3706 @itemx R05
3707 @itemx R06
3708 @itemx R07
3709 @itemx R08
3710 @itemx R09
3711 @itemx R10
3712 Each of these represents a register constraint for an individual
3713 register, from r0 to r10.
3715 @item I
3716 Signed 8-bit integer constant.
3718 @item J
3719 Signed 16-bit integer constant.
3721 @item K
3722 Unsigned 16-bit integer constant.
3724 @item L
3725 Integer constant that fits in one signed byte when incremented by one
3726 (@minus{}129 @dots{} 126).
3728 @item m
3729 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>}, the
3730 operand can have postincrement which requires printing with @samp{%In}
3731 and @samp{%in} on TILE-Gx.  For example:
3733 @smallexample
3734 asm ("st_add %I0,%1,%i0" : "=m<>" (*mem) : "r" (val));
3735 @end smallexample
3737 @item M
3738 A bit mask suitable for the BFINS instruction.
3740 @item N
3741 Integer constant that is a byte tiled out eight times.
3743 @item O
3744 The integer zero constant.
3746 @item P
3747 Integer constant that is a sign-extended byte tiled out as four shorts.
3749 @item Q
3750 Integer constant that fits in one signed byte when incremented
3751 (@minus{}129 @dots{} 126), but excluding -1.
3753 @item S
3754 Integer constant that has all 1 bits consecutive and starting at bit 0.
3756 @item T
3757 A 16-bit fragment of a got, tls, or pc-relative reference.
3759 @item U
3760 Memory operand except postincrement.  This is roughly the same as
3761 @samp{m} when not used together with @samp{<} or @samp{>}.
3763 @item W
3764 An 8-element vector constant with identical elements.
3766 @item Y
3767 A 4-element vector constant with identical elements.
3769 @item Z0
3770 The integer constant 0xffffffff.
3772 @item Z1
3773 The integer constant 0xffffffff00000000.
3775 @end table
3777 @item TILEPro---@file{config/tilepro/constraints.md}
3778 @table @code
3779 @item R00
3780 @itemx R01
3781 @itemx R02
3782 @itemx R03
3783 @itemx R04
3784 @itemx R05
3785 @itemx R06
3786 @itemx R07
3787 @itemx R08
3788 @itemx R09
3789 @itemx R10
3790 Each of these represents a register constraint for an individual
3791 register, from r0 to r10.
3793 @item I
3794 Signed 8-bit integer constant.
3796 @item J
3797 Signed 16-bit integer constant.
3799 @item K
3800 Nonzero integer constant with low 16 bits zero.
3802 @item L
3803 Integer constant that fits in one signed byte when incremented by one
3804 (@minus{}129 @dots{} 126).
3806 @item m
3807 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>}, the
3808 operand can have postincrement which requires printing with @samp{%In}
3809 and @samp{%in} on TILEPro.  For example:
3811 @smallexample
3812 asm ("swadd %I0,%1,%i0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
3813 @end smallexample
3815 @item M
3816 A bit mask suitable for the MM instruction.
3818 @item N
3819 Integer constant that is a byte tiled out four times.
3821 @item O
3822 The integer zero constant.
3824 @item P
3825 Integer constant that is a sign-extended byte tiled out as two shorts.
3827 @item Q
3828 Integer constant that fits in one signed byte when incremented
3829 (@minus{}129 @dots{} 126), but excluding -1.
3831 @item T
3832 A symbolic operand, or a 16-bit fragment of a got, tls, or pc-relative
3833 reference.
3835 @item U
3836 Memory operand except postincrement.  This is roughly the same as
3837 @samp{m} when not used together with @samp{<} or @samp{>}.
3839 @item W
3840 A 4-element vector constant with identical elements.
3842 @item Y
3843 A 2-element vector constant with identical elements.
3845 @end table
3847 @item Visium---@file{config/visium/constraints.md}
3848 @table @code
3849 @item b
3850 EAM register @code{mdb}
3852 @item c
3853 EAM register @code{mdc}
3855 @item f
3856 Floating point register
3858 @ifset INTERNALS
3859 @item k
3860 Register for sibcall optimization
3861 @end ifset
3863 @item l
3864 General register, but not @code{r29}, @code{r30} and @code{r31}
3866 @item t
3867 Register @code{r1}
3869 @item u
3870 Register @code{r2}
3872 @item v
3873 Register @code{r3}
3875 @item G
3876 Floating-point constant 0.0
3878 @item J
3879 Integer constant in the range 0 .. 65535 (16-bit immediate)
3881 @item K
3882 Integer constant in the range 1 .. 31 (5-bit immediate)
3884 @item L
3885 Integer constant in the range @minus{}65535 .. @minus{}1 (16-bit negative immediate)
3887 @item M
3888 Integer constant @minus{}1
3890 @item O
3891 Integer constant 0
3893 @item P
3894 Integer constant 32
3895 @end table
3897 @item x86 family---@file{config/i386/constraints.md}
3898 @table @code
3899 @item R
3900 Legacy register---the eight integer registers available on all
3901 i386 processors (@code{a}, @code{b}, @code{c}, @code{d},
3902 @code{si}, @code{di}, @code{bp}, @code{sp}).
3904 @item q
3905 Any register accessible as @code{@var{r}l}.  In 32-bit mode, @code{a},
3906 @code{b}, @code{c}, and @code{d}; in 64-bit mode, any integer register.
3908 @item Q
3909 Any register accessible as @code{@var{r}h}: @code{a}, @code{b},
3910 @code{c}, and @code{d}.
3912 @ifset INTERNALS
3913 @item l
3914 Any register that can be used as the index in a base+index memory
3915 access: that is, any general register except the stack pointer.
3916 @end ifset
3918 @item a
3919 The @code{a} register.
3921 @item b
3922 The @code{b} register.
3924 @item c
3925 The @code{c} register.
3927 @item d
3928 The @code{d} register.
3930 @item S
3931 The @code{si} register.
3933 @item D
3934 The @code{di} register.
3936 @item A
3937 The @code{a} and @code{d} registers.  This class is used for instructions
3938 that return double word results in the @code{ax:dx} register pair.  Single
3939 word values will be allocated either in @code{ax} or @code{dx}.
3940 For example on i386 the following implements @code{rdtsc}:
3942 @smallexample
3943 unsigned long long rdtsc (void)
3945   unsigned long long tick;
3946   __asm__ __volatile__("rdtsc":"=A"(tick));
3947   return tick;
3949 @end smallexample
3951 This is not correct on x86-64 as it would allocate tick in either @code{ax}
3952 or @code{dx}.  You have to use the following variant instead:
3954 @smallexample
3955 unsigned long long rdtsc (void)
3957   unsigned int tickl, tickh;
3958   __asm__ __volatile__("rdtsc":"=a"(tickl),"=d"(tickh));
3959   return ((unsigned long long)tickh << 32)|tickl;
3961 @end smallexample
3964 @item f
3965 Any 80387 floating-point (stack) register.
3967 @item t
3968 Top of 80387 floating-point stack (@code{%st(0)}).
3970 @item u
3971 Second from top of 80387 floating-point stack (@code{%st(1)}).
3973 @item y
3974 Any MMX register.
3976 @item x
3977 Any SSE register.
3979 @item Yz
3980 First SSE register (@code{%xmm0}).
3982 @ifset INTERNALS
3983 @item Y2
3984 Any SSE register, when SSE2 is enabled.
3986 @item Yi
3987 Any SSE register, when SSE2 and inter-unit moves are enabled.
3989 @item Ym
3990 Any MMX register, when inter-unit moves are enabled.
3991 @end ifset
3993 @item I
3994 Integer constant in the range 0 @dots{} 31, for 32-bit shifts.
3996 @item J
3997 Integer constant in the range 0 @dots{} 63, for 64-bit shifts.
3999 @item K
4000 Signed 8-bit integer constant.
4002 @item L
4003 @code{0xFF} or @code{0xFFFF}, for andsi as a zero-extending move.
4005 @item M
4006 0, 1, 2, or 3 (shifts for the @code{lea} instruction).
4008 @item N
4009 Unsigned 8-bit integer constant (for @code{in} and @code{out}
4010 instructions).
4012 @ifset INTERNALS
4013 @item O
4014 Integer constant in the range 0 @dots{} 127, for 128-bit shifts.
4015 @end ifset
4017 @item G
4018 Standard 80387 floating point constant.
4020 @item C
4021 Standard SSE floating point constant.
4023 @item e
4024 32-bit signed integer constant, or a symbolic reference known
4025 to fit that range (for immediate operands in sign-extending x86-64
4026 instructions).
4028 @item Z
4029 32-bit unsigned integer constant, or a symbolic reference known
4030 to fit that range (for immediate operands in zero-extending x86-64
4031 instructions).
4033 @end table
4035 @item Xstormy16---@file{config/stormy16/stormy16.h}
4036 @table @code
4037 @item a
4038 Register r0.
4040 @item b
4041 Register r1.
4043 @item c
4044 Register r2.
4046 @item d
4047 Register r8.
4049 @item e
4050 Registers r0 through r7.
4052 @item t
4053 Registers r0 and r1.
4055 @item y
4056 The carry register.
4058 @item z
4059 Registers r8 and r9.
4061 @item I
4062 A constant between 0 and 3 inclusive.
4064 @item J
4065 A constant that has exactly one bit set.
4067 @item K
4068 A constant that has exactly one bit clear.
4070 @item L
4071 A constant between 0 and 255 inclusive.
4073 @item M
4074 A constant between @minus{}255 and 0 inclusive.
4076 @item N
4077 A constant between @minus{}3 and 0 inclusive.
4079 @item O
4080 A constant between 1 and 4 inclusive.
4082 @item P
4083 A constant between @minus{}4 and @minus{}1 inclusive.
4085 @item Q
4086 A memory reference that is a stack push.
4088 @item R
4089 A memory reference that is a stack pop.
4091 @item S
4092 A memory reference that refers to a constant address of known value.
4094 @item T
4095 The register indicated by Rx (not implemented yet).
4097 @item U
4098 A constant that is not between 2 and 15 inclusive.
4100 @item Z
4101 The constant 0.
4103 @end table
4105 @item Xtensa---@file{config/xtensa/constraints.md}
4106 @table @code
4107 @item a
4108 General-purpose 32-bit register
4110 @item b
4111 One-bit boolean register
4113 @item A
4114 MAC16 40-bit accumulator register
4116 @item I
4117 Signed 12-bit integer constant, for use in MOVI instructions
4119 @item J
4120 Signed 8-bit integer constant, for use in ADDI instructions
4122 @item K
4123 Integer constant valid for BccI instructions
4125 @item L
4126 Unsigned constant valid for BccUI instructions
4128 @end table
4130 @end table
4132 @ifset INTERNALS
4133 @node Disable Insn Alternatives
4134 @subsection Disable insn alternatives using the @code{enabled} attribute
4135 @cindex enabled
4137 There are three insn attributes that may be used to selectively disable
4138 instruction alternatives:
4140 @table @code
4141 @item enabled
4142 Says whether an alternative is available on the current subtarget.
4144 @item preferred_for_size
4145 Says whether an enabled alternative should be used in code that is
4146 optimized for size.
4148 @item preferred_for_speed
4149 Says whether an enabled alternative should be used in code that is
4150 optimized for speed.
4151 @end table
4153 All these attributes should use @code{(const_int 1)} to allow an alternative
4154 or @code{(const_int 0)} to disallow it.  The attributes must be a static
4155 property of the subtarget; they cannot for example depend on the
4156 current operands, on the current optimization level, on the location
4157 of the insn within the body of a loop, on whether register allocation
4158 has finished, or on the current compiler pass.
4160 The @code{enabled} attribute is a correctness property.  It tells GCC to act
4161 as though the disabled alternatives were never defined in the first place.
4162 This is useful when adding new instructions to an existing pattern in
4163 cases where the new instructions are only available for certain cpu
4164 architecture levels (typically mapped to the @code{-march=} command-line
4165 option).
4167 In contrast, the @code{preferred_for_size} and @code{preferred_for_speed}
4168 attributes are strong optimization hints rather than correctness properties.
4169 @code{preferred_for_size} tells GCC which alternatives to consider when
4170 adding or modifying an instruction that GCC wants to optimize for size.
4171 @code{preferred_for_speed} does the same thing for speed.  Note that things
4172 like code motion can lead to cases where code optimized for size uses
4173 alternatives that are not preferred for size, and similarly for speed.
4175 Although @code{define_insn}s can in principle specify the @code{enabled}
4176 attribute directly, it is often clearer to have subsiduary attributes
4177 for each architectural feature of interest.  The @code{define_insn}s
4178 can then use these subsiduary attributes to say which alternatives
4179 require which features.  The example below does this for @code{cpu_facility}.
4181 E.g. the following two patterns could easily be merged using the @code{enabled}
4182 attribute:
4184 @smallexample
4186 (define_insn "*movdi_old"
4187   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
4188         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d"))]
4189   "!TARGET_NEW"
4190   "lgr %0,%1")
4192 (define_insn "*movdi_new"
4193   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
4194         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
4195   "TARGET_NEW"
4196   "@@
4197    lgr  %0,%1
4198    ldgr %0,%1
4199    lgdr %0,%1")
4201 @end smallexample
4205 @smallexample
4207 (define_insn "*movdi_combined"
4208   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
4209         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
4210   ""
4211   "@@
4212    lgr  %0,%1
4213    ldgr %0,%1
4214    lgdr %0,%1"
4215   [(set_attr "cpu_facility" "*,new,new")])
4217 @end smallexample
4219 with the @code{enabled} attribute defined like this:
4221 @smallexample
4223 (define_attr "cpu_facility" "standard,new" (const_string "standard"))
4225 (define_attr "enabled" ""
4226   (cond [(eq_attr "cpu_facility" "standard") (const_int 1)
4227          (and (eq_attr "cpu_facility" "new")
4228               (ne (symbol_ref "TARGET_NEW") (const_int 0)))
4229          (const_int 1)]
4230         (const_int 0)))
4232 @end smallexample
4234 @end ifset
4236 @ifset INTERNALS
4237 @node Define Constraints
4238 @subsection Defining Machine-Specific Constraints
4239 @cindex defining constraints
4240 @cindex constraints, defining
4242 Machine-specific constraints fall into two categories: register and
4243 non-register constraints.  Within the latter category, constraints
4244 which allow subsets of all possible memory or address operands should
4245 be specially marked, to give @code{reload} more information.
4247 Machine-specific constraints can be given names of arbitrary length,
4248 but they must be entirely composed of letters, digits, underscores
4249 (@samp{_}), and angle brackets (@samp{< >}).  Like C identifiers, they
4250 must begin with a letter or underscore.
4252 In order to avoid ambiguity in operand constraint strings, no
4253 constraint can have a name that begins with any other constraint's
4254 name.  For example, if @code{x} is defined as a constraint name,
4255 @code{xy} may not be, and vice versa.  As a consequence of this rule,
4256 no constraint may begin with one of the generic constraint letters:
4257 @samp{E F V X g i m n o p r s}.
4259 Register constraints correspond directly to register classes.
4260 @xref{Register Classes}.  There is thus not much flexibility in their
4261 definitions.
4263 @deffn {MD Expression} define_register_constraint name regclass docstring
4264 All three arguments are string constants.
4265 @var{name} is the name of the constraint, as it will appear in
4266 @code{match_operand} expressions.  If @var{name} is a multi-letter
4267 constraint its length shall be the same for all constraints starting
4268 with the same letter.  @var{regclass} can be either the
4269 name of the corresponding register class (@pxref{Register Classes}),
4270 or a C expression which evaluates to the appropriate register class.
4271 If it is an expression, it must have no side effects, and it cannot
4272 look at the operand.  The usual use of expressions is to map some
4273 register constraints to @code{NO_REGS} when the register class
4274 is not available on a given subarchitecture.
4276 @var{docstring} is a sentence documenting the meaning of the
4277 constraint.  Docstrings are explained further below.
4278 @end deffn
4280 Non-register constraints are more like predicates: the constraint
4281 definition gives a Boolean expression which indicates whether the
4282 constraint matches.
4284 @deffn {MD Expression} define_constraint name docstring exp
4285 The @var{name} and @var{docstring} arguments are the same as for
4286 @code{define_register_constraint}, but note that the docstring comes
4287 immediately after the name for these expressions.  @var{exp} is an RTL
4288 expression, obeying the same rules as the RTL expressions in predicate
4289 definitions.  @xref{Defining Predicates}, for details.  If it
4290 evaluates true, the constraint matches; if it evaluates false, it
4291 doesn't. Constraint expressions should indicate which RTL codes they
4292 might match, just like predicate expressions.
4294 @code{match_test} C expressions have access to the
4295 following variables:
4297 @table @var
4298 @item op
4299 The RTL object defining the operand.
4300 @item mode
4301 The machine mode of @var{op}.
4302 @item ival
4303 @samp{INTVAL (@var{op})}, if @var{op} is a @code{const_int}.
4304 @item hval
4305 @samp{CONST_DOUBLE_HIGH (@var{op})}, if @var{op} is an integer
4306 @code{const_double}.
4307 @item lval
4308 @samp{CONST_DOUBLE_LOW (@var{op})}, if @var{op} is an integer
4309 @code{const_double}.
4310 @item rval
4311 @samp{CONST_DOUBLE_REAL_VALUE (@var{op})}, if @var{op} is a floating-point
4312 @code{const_double}.
4313 @end table
4315 The @var{*val} variables should only be used once another piece of the
4316 expression has verified that @var{op} is the appropriate kind of RTL
4317 object.
4318 @end deffn
4320 Most non-register constraints should be defined with
4321 @code{define_constraint}.  The remaining two definition expressions
4322 are only appropriate for constraints that should be handled specially
4323 by @code{reload} if they fail to match.
4325 @deffn {MD Expression} define_memory_constraint name docstring exp
4326 Use this expression for constraints that match a subset of all memory
4327 operands: that is, @code{reload} can make them match by converting the
4328 operand to the form @samp{@w{(mem (reg @var{X}))}}, where @var{X} is a
4329 base register (from the register class specified by
4330 @code{BASE_REG_CLASS}, @pxref{Register Classes}).
4332 For example, on the S/390, some instructions do not accept arbitrary
4333 memory references, but only those that do not make use of an index
4334 register.  The constraint letter @samp{Q} is defined to represent a
4335 memory address of this type.  If @samp{Q} is defined with
4336 @code{define_memory_constraint}, a @samp{Q} constraint can handle any
4337 memory operand, because @code{reload} knows it can simply copy the
4338 memory address into a base register if required.  This is analogous to
4339 the way an @samp{o} constraint can handle any memory operand.
4341 The syntax and semantics are otherwise identical to
4342 @code{define_constraint}.
4343 @end deffn
4345 @deffn {MD Expression} define_address_constraint name docstring exp
4346 Use this expression for constraints that match a subset of all address
4347 operands: that is, @code{reload} can make the constraint match by
4348 converting the operand to the form @samp{@w{(reg @var{X})}}, again
4349 with @var{X} a base register.
4351 Constraints defined with @code{define_address_constraint} can only be
4352 used with the @code{address_operand} predicate, or machine-specific
4353 predicates that work the same way.  They are treated analogously to
4354 the generic @samp{p} constraint.
4356 The syntax and semantics are otherwise identical to
4357 @code{define_constraint}.
4358 @end deffn
4360 For historical reasons, names beginning with the letters @samp{G H}
4361 are reserved for constraints that match only @code{const_double}s, and
4362 names beginning with the letters @samp{I J K L M N O P} are reserved
4363 for constraints that match only @code{const_int}s.  This may change in
4364 the future.  For the time being, constraints with these names must be
4365 written in a stylized form, so that @code{genpreds} can tell you did
4366 it correctly:
4368 @smallexample
4369 @group
4370 (define_constraint "[@var{GHIJKLMNOP}]@dots{}"
4371   "@var{doc}@dots{}"
4372   (and (match_code "const_int")  ; @r{@code{const_double} for G/H}
4373        @var{condition}@dots{}))            ; @r{usually a @code{match_test}}
4374 @end group
4375 @end smallexample
4376 @c the semicolons line up in the formatted manual
4378 It is fine to use names beginning with other letters for constraints
4379 that match @code{const_double}s or @code{const_int}s.
4381 Each docstring in a constraint definition should be one or more complete
4382 sentences, marked up in Texinfo format.  @emph{They are currently unused.}
4383 In the future they will be copied into the GCC manual, in @ref{Machine
4384 Constraints}, replacing the hand-maintained tables currently found in
4385 that section.  Also, in the future the compiler may use this to give
4386 more helpful diagnostics when poor choice of @code{asm} constraints
4387 causes a reload failure.
4389 If you put the pseudo-Texinfo directive @samp{@@internal} at the
4390 beginning of a docstring, then (in the future) it will appear only in
4391 the internals manual's version of the machine-specific constraint tables.
4392 Use this for constraints that should not appear in @code{asm} statements.
4394 @node C Constraint Interface
4395 @subsection Testing constraints from C
4396 @cindex testing constraints
4397 @cindex constraints, testing
4399 It is occasionally useful to test a constraint from C code rather than
4400 implicitly via the constraint string in a @code{match_operand}.  The
4401 generated file @file{tm_p.h} declares a few interfaces for working
4402 with constraints.  At present these are defined for all constraints
4403 except @code{g} (which is equivalent to @code{general_operand}).
4405 Some valid constraint names are not valid C identifiers, so there is a
4406 mangling scheme for referring to them from C@.  Constraint names that
4407 do not contain angle brackets or underscores are left unchanged.
4408 Underscores are doubled, each @samp{<} is replaced with @samp{_l}, and
4409 each @samp{>} with @samp{_g}.  Here are some examples:
4411 @c the @c's prevent double blank lines in the printed manual.
4412 @example
4413 @multitable {Original} {Mangled}
4414 @item @strong{Original} @tab @strong{Mangled}  @c
4415 @item @code{x}     @tab @code{x}       @c
4416 @item @code{P42x}  @tab @code{P42x}    @c
4417 @item @code{P4_x}  @tab @code{P4__x}   @c
4418 @item @code{P4>x}  @tab @code{P4_gx}   @c
4419 @item @code{P4>>}  @tab @code{P4_g_g}  @c
4420 @item @code{P4_g>} @tab @code{P4__g_g} @c
4421 @end multitable
4422 @end example
4424 Throughout this section, the variable @var{c} is either a constraint
4425 in the abstract sense, or a constant from @code{enum constraint_num};
4426 the variable @var{m} is a mangled constraint name (usually as part of
4427 a larger identifier).
4429 @deftp Enum constraint_num
4430 For each constraint except @code{g}, there is a corresponding
4431 enumeration constant: @samp{CONSTRAINT_} plus the mangled name of the
4432 constraint.  Functions that take an @code{enum constraint_num} as an
4433 argument expect one of these constants.
4434 @end deftp
4436 @deftypefun {inline bool} satisfies_constraint_@var{m} (rtx @var{exp})
4437 For each non-register constraint @var{m} except @code{g}, there is
4438 one of these functions; it returns @code{true} if @var{exp} satisfies the
4439 constraint.  These functions are only visible if @file{rtl.h} was included
4440 before @file{tm_p.h}.
4441 @end deftypefun
4443 @deftypefun bool constraint_satisfied_p (rtx @var{exp}, enum constraint_num @var{c})
4444 Like the @code{satisfies_constraint_@var{m}} functions, but the
4445 constraint to test is given as an argument, @var{c}.  If @var{c}
4446 specifies a register constraint, this function will always return
4447 @code{false}.
4448 @end deftypefun
4450 @deftypefun {enum reg_class} reg_class_for_constraint (enum constraint_num @var{c})
4451 Returns the register class associated with @var{c}.  If @var{c} is not
4452 a register constraint, or those registers are not available for the
4453 currently selected subtarget, returns @code{NO_REGS}.
4454 @end deftypefun
4456 Here is an example use of @code{satisfies_constraint_@var{m}}.  In
4457 peephole optimizations (@pxref{Peephole Definitions}), operand
4458 constraint strings are ignored, so if there are relevant constraints,
4459 they must be tested in the C condition.  In the example, the
4460 optimization is applied if operand 2 does @emph{not} satisfy the
4461 @samp{K} constraint.  (This is a simplified version of a peephole
4462 definition from the i386 machine description.)
4464 @smallexample
4465 (define_peephole2
4466   [(match_scratch:SI 3 "r")
4467    (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
4468         (mult:SI (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")
4469                  (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "")))]
4471   "!satisfies_constraint_K (operands[2])"
4473   [(set (match_dup 3) (match_dup 1))
4474    (set (match_dup 0) (mult:SI (match_dup 3) (match_dup 2)))]
4476   "")
4477 @end smallexample
4479 @node Standard Names
4480 @section Standard Pattern Names For Generation
4481 @cindex standard pattern names
4482 @cindex pattern names
4483 @cindex names, pattern
4485 Here is a table of the instruction names that are meaningful in the RTL
4486 generation pass of the compiler.  Giving one of these names to an
4487 instruction pattern tells the RTL generation pass that it can use the
4488 pattern to accomplish a certain task.
4490 @table @asis
4491 @cindex @code{mov@var{m}} instruction pattern
4492 @item @samp{mov@var{m}}
4493 Here @var{m} stands for a two-letter machine mode name, in lowercase.
4494 This instruction pattern moves data with that machine mode from operand
4495 1 to operand 0.  For example, @samp{movsi} moves full-word data.
4497 If operand 0 is a @code{subreg} with mode @var{m} of a register whose
4498 own mode is wider than @var{m}, the effect of this instruction is
4499 to store the specified value in the part of the register that corresponds
4500 to mode @var{m}.  Bits outside of @var{m}, but which are within the
4501 same target word as the @code{subreg} are undefined.  Bits which are
4502 outside the target word are left unchanged.
4504 This class of patterns is special in several ways.  First of all, each
4505 of these names up to and including full word size @emph{must} be defined,
4506 because there is no other way to copy a datum from one place to another.
4507 If there are patterns accepting operands in larger modes,
4508 @samp{mov@var{m}} must be defined for integer modes of those sizes.
4510 Second, these patterns are not used solely in the RTL generation pass.
4511 Even the reload pass can generate move insns to copy values from stack
4512 slots into temporary registers.  When it does so, one of the operands is
4513 a hard register and the other is an operand that can need to be reloaded
4514 into a register.
4516 @findex force_reg
4517 Therefore, when given such a pair of operands, the pattern must generate
4518 RTL which needs no reloading and needs no temporary registers---no
4519 registers other than the operands.  For example, if you support the
4520 pattern with a @code{define_expand}, then in such a case the
4521 @code{define_expand} mustn't call @code{force_reg} or any other such
4522 function which might generate new pseudo registers.
4524 This requirement exists even for subword modes on a RISC machine where
4525 fetching those modes from memory normally requires several insns and
4526 some temporary registers.
4528 @findex change_address
4529 During reload a memory reference with an invalid address may be passed
4530 as an operand.  Such an address will be replaced with a valid address
4531 later in the reload pass.  In this case, nothing may be done with the
4532 address except to use it as it stands.  If it is copied, it will not be
4533 replaced with a valid address.  No attempt should be made to make such
4534 an address into a valid address and no routine (such as
4535 @code{change_address}) that will do so may be called.  Note that
4536 @code{general_operand} will fail when applied to such an address.
4538 @findex reload_in_progress
4539 The global variable @code{reload_in_progress} (which must be explicitly
4540 declared if required) can be used to determine whether such special
4541 handling is required.
4543 The variety of operands that have reloads depends on the rest of the
4544 machine description, but typically on a RISC machine these can only be
4545 pseudo registers that did not get hard registers, while on other
4546 machines explicit memory references will get optional reloads.
4548 If a scratch register is required to move an object to or from memory,
4549 it can be allocated using @code{gen_reg_rtx} prior to life analysis.
4551 If there are cases which need scratch registers during or after reload,
4552 you must provide an appropriate secondary_reload target hook.
4554 @findex can_create_pseudo_p
4555 The macro @code{can_create_pseudo_p} can be used to determine if it
4556 is unsafe to create new pseudo registers.  If this variable is nonzero, then
4557 it is unsafe to call @code{gen_reg_rtx} to allocate a new pseudo.
4559 The constraints on a @samp{mov@var{m}} must permit moving any hard
4560 register to any other hard register provided that
4561 @code{HARD_REGNO_MODE_OK} permits mode @var{m} in both registers and
4562 @code{TARGET_REGISTER_MOVE_COST} applied to their classes returns a value
4563 of 2.
4565 It is obligatory to support floating point @samp{mov@var{m}}
4566 instructions into and out of any registers that can hold fixed point
4567 values, because unions and structures (which have modes @code{SImode} or
4568 @code{DImode}) can be in those registers and they may have floating
4569 point members.
4571 There may also be a need to support fixed point @samp{mov@var{m}}
4572 instructions in and out of floating point registers.  Unfortunately, I
4573 have forgotten why this was so, and I don't know whether it is still
4574 true.  If @code{HARD_REGNO_MODE_OK} rejects fixed point values in
4575 floating point registers, then the constraints of the fixed point
4576 @samp{mov@var{m}} instructions must be designed to avoid ever trying to
4577 reload into a floating point register.
4579 @cindex @code{reload_in} instruction pattern
4580 @cindex @code{reload_out} instruction pattern
4581 @item @samp{reload_in@var{m}}
4582 @itemx @samp{reload_out@var{m}}
4583 These named patterns have been obsoleted by the target hook
4584 @code{secondary_reload}.
4586 Like @samp{mov@var{m}}, but used when a scratch register is required to
4587 move between operand 0 and operand 1.  Operand 2 describes the scratch
4588 register.  See the discussion of the @code{SECONDARY_RELOAD_CLASS}
4589 macro in @pxref{Register Classes}.
4591 There are special restrictions on the form of the @code{match_operand}s
4592 used in these patterns.  First, only the predicate for the reload
4593 operand is examined, i.e., @code{reload_in} examines operand 1, but not
4594 the predicates for operand 0 or 2.  Second, there may be only one
4595 alternative in the constraints.  Third, only a single register class
4596 letter may be used for the constraint; subsequent constraint letters
4597 are ignored.  As a special exception, an empty constraint string
4598 matches the @code{ALL_REGS} register class.  This may relieve ports
4599 of the burden of defining an @code{ALL_REGS} constraint letter just
4600 for these patterns.
4602 @cindex @code{movstrict@var{m}} instruction pattern
4603 @item @samp{movstrict@var{m}}
4604 Like @samp{mov@var{m}} except that if operand 0 is a @code{subreg}
4605 with mode @var{m} of a register whose natural mode is wider,
4606 the @samp{movstrict@var{m}} instruction is guaranteed not to alter
4607 any of the register except the part which belongs to mode @var{m}.
4609 @cindex @code{movmisalign@var{m}} instruction pattern
4610 @item @samp{movmisalign@var{m}}
4611 This variant of a move pattern is designed to load or store a value
4612 from a memory address that is not naturally aligned for its mode.
4613 For a store, the memory will be in operand 0; for a load, the memory
4614 will be in operand 1.  The other operand is guaranteed not to be a
4615 memory, so that it's easy to tell whether this is a load or store.
4617 This pattern is used by the autovectorizer, and when expanding a
4618 @code{MISALIGNED_INDIRECT_REF} expression.
4620 @cindex @code{load_multiple} instruction pattern
4621 @item @samp{load_multiple}
4622 Load several consecutive memory locations into consecutive registers.
4623 Operand 0 is the first of the consecutive registers, operand 1
4624 is the first memory location, and operand 2 is a constant: the
4625 number of consecutive registers.
4627 Define this only if the target machine really has such an instruction;
4628 do not define this if the most efficient way of loading consecutive
4629 registers from memory is to do them one at a time.
4631 On some machines, there are restrictions as to which consecutive
4632 registers can be stored into memory, such as particular starting or
4633 ending register numbers or only a range of valid counts.  For those
4634 machines, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
4635 and make the pattern fail if the restrictions are not met.
4637 Write the generated insn as a @code{parallel} with elements being a
4638 @code{set} of one register from the appropriate memory location (you may
4639 also need @code{use} or @code{clobber} elements).  Use a
4640 @code{match_parallel} (@pxref{RTL Template}) to recognize the insn.  See
4641 @file{rs6000.md} for examples of the use of this insn pattern.
4643 @cindex @samp{store_multiple} instruction pattern
4644 @item @samp{store_multiple}
4645 Similar to @samp{load_multiple}, but store several consecutive registers
4646 into consecutive memory locations.  Operand 0 is the first of the
4647 consecutive memory locations, operand 1 is the first register, and
4648 operand 2 is a constant: the number of consecutive registers.
4650 @cindex @code{vec_load_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4651 @item @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}
4652 Perform an interleaved load of several vectors from memory operand 1
4653 into register operand 0.  Both operands have mode @var{m}.  The register
4654 operand is viewed as holding consecutive vectors of mode @var{n},
4655 while the memory operand is a flat array that contains the same number
4656 of elements.  The operation is equivalent to:
4658 @smallexample
4659 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4660 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4661   for (i = 0; i < c; i++)
4662     operand0[i][j] = operand1[j * c + i];
4663 @end smallexample
4665 For example, @samp{vec_load_lanestiv4hi} loads 8 16-bit values
4666 from memory into a register of mode @samp{TI}@.  The register
4667 contains two consecutive vectors of mode @samp{V4HI}@.
4669 This pattern can only be used if:
4670 @smallexample
4671 TARGET_ARRAY_MODE_SUPPORTED_P (@var{n}, @var{c})
4672 @end smallexample
4673 is true.  GCC assumes that, if a target supports this kind of
4674 instruction for some mode @var{n}, it also supports unaligned
4675 loads for vectors of mode @var{n}.
4677 @cindex @code{vec_store_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4678 @item @samp{vec_store_lanes@var{m}@var{n}}
4679 Equivalent to @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}, with the memory
4680 and register operands reversed.  That is, the instruction is
4681 equivalent to:
4683 @smallexample
4684 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4685 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4686   for (i = 0; i < c; i++)
4687     operand0[j * c + i] = operand1[i][j];
4688 @end smallexample
4690 for a memory operand 0 and register operand 1.
4692 @cindex @code{vec_set@var{m}} instruction pattern
4693 @item @samp{vec_set@var{m}}
4694 Set given field in the vector value.  Operand 0 is the vector to modify,
4695 operand 1 is new value of field and operand 2 specify the field index.
4697 @cindex @code{vec_extract@var{m}} instruction pattern
4698 @item @samp{vec_extract@var{m}}
4699 Extract given field from the vector value.  Operand 1 is the vector, operand 2
4700 specify field index and operand 0 place to store value into.
4702 @cindex @code{vec_init@var{m}} instruction pattern
4703 @item @samp{vec_init@var{m}}
4704 Initialize the vector to given values.  Operand 0 is the vector to initialize
4705 and operand 1 is parallel containing values for individual fields.
4707 @cindex @code{vcond@var{m}@var{n}} instruction pattern
4708 @item @samp{vcond@var{m}@var{n}}
4709 Output a conditional vector move.  Operand 0 is the destination to
4710 receive a combination of operand 1 and operand 2, which are of mode @var{m},
4711 dependent on the outcome of the predicate in operand 3 which is a
4712 vector comparison with operands of mode @var{n} in operands 4 and 5.  The
4713 modes @var{m} and @var{n} should have the same size.  Operand 0
4714 will be set to the value @var{op1} & @var{msk} | @var{op2} & ~@var{msk}
4715 where @var{msk} is computed by element-wise evaluation of the vector
4716 comparison with a truth value of all-ones and a false value of all-zeros.
4718 @cindex @code{vec_perm@var{m}} instruction pattern
4719 @item @samp{vec_perm@var{m}}
4720 Output a (variable) vector permutation.  Operand 0 is the destination
4721 to receive elements from operand 1 and operand 2, which are of mode
4722 @var{m}.  Operand 3 is the @dfn{selector}.  It is an integral mode
4723 vector of the same width and number of elements as mode @var{m}.
4725 The input elements are numbered from 0 in operand 1 through
4726 @math{2*@var{N}-1} in operand 2.  The elements of the selector must
4727 be computed modulo @math{2*@var{N}}.  Note that if
4728 @code{rtx_equal_p(operand1, operand2)}, this can be implemented
4729 with just operand 1 and selector elements modulo @var{N}.
4731 In order to make things easy for a number of targets, if there is no
4732 @samp{vec_perm} pattern for mode @var{m}, but there is for mode @var{q}
4733 where @var{q} is a vector of @code{QImode} of the same width as @var{m},
4734 the middle-end will lower the mode @var{m} @code{VEC_PERM_EXPR} to
4735 mode @var{q}.
4737 @cindex @code{vec_perm_const@var{m}} instruction pattern
4738 @item @samp{vec_perm_const@var{m}}
4739 Like @samp{vec_perm} except that the permutation is a compile-time
4740 constant.  That is, operand 3, the @dfn{selector}, is a @code{CONST_VECTOR}.
4742 Some targets cannot perform a permutation with a variable selector,
4743 but can efficiently perform a constant permutation.  Further, the
4744 target hook @code{vec_perm_ok} is queried to determine if the 
4745 specific constant permutation is available efficiently; the named
4746 pattern is never expanded without @code{vec_perm_ok} returning true.
4748 There is no need for a target to supply both @samp{vec_perm@var{m}}
4749 and @samp{vec_perm_const@var{m}} if the former can trivially implement
4750 the operation with, say, the vector constant loaded into a register.
4752 @cindex @code{push@var{m}1} instruction pattern
4753 @item @samp{push@var{m}1}
4754 Output a push instruction.  Operand 0 is value to push.  Used only when
4755 @code{PUSH_ROUNDING} is defined.  For historical reason, this pattern may be
4756 missing and in such case an @code{mov} expander is used instead, with a
4757 @code{MEM} expression forming the push operation.  The @code{mov} expander
4758 method is deprecated.
4760 @cindex @code{add@var{m}3} instruction pattern
4761 @item @samp{add@var{m}3}
4762 Add operand 2 and operand 1, storing the result in operand 0.  All operands
4763 must have mode @var{m}.  This can be used even on two-address machines, by
4764 means of constraints requiring operands 1 and 0 to be the same location.
4766 @cindex @code{addptr@var{m}3} instruction pattern
4767 @item @samp{addptr@var{m}3}
4768 Like @code{add@var{m}3} but is guaranteed to only be used for address
4769 calculations.  The expanded code is not allowed to clobber the
4770 condition code.  It only needs to be defined if @code{add@var{m}3}
4771 sets the condition code.  If adds used for address calculations and
4772 normal adds are not compatible it is required to expand a distinct
4773 pattern (e.g. using an unspec).  The pattern is used by LRA to emit
4774 address calculations.  @code{add@var{m}3} is used if
4775 @code{addptr@var{m}3} is not defined.
4777 @cindex @code{ssadd@var{m}3} instruction pattern
4778 @cindex @code{usadd@var{m}3} instruction pattern
4779 @cindex @code{sub@var{m}3} instruction pattern
4780 @cindex @code{sssub@var{m}3} instruction pattern
4781 @cindex @code{ussub@var{m}3} instruction pattern
4782 @cindex @code{mul@var{m}3} instruction pattern
4783 @cindex @code{ssmul@var{m}3} instruction pattern
4784 @cindex @code{usmul@var{m}3} instruction pattern
4785 @cindex @code{div@var{m}3} instruction pattern
4786 @cindex @code{ssdiv@var{m}3} instruction pattern
4787 @cindex @code{udiv@var{m}3} instruction pattern
4788 @cindex @code{usdiv@var{m}3} instruction pattern
4789 @cindex @code{mod@var{m}3} instruction pattern
4790 @cindex @code{umod@var{m}3} instruction pattern
4791 @cindex @code{umin@var{m}3} instruction pattern
4792 @cindex @code{umax@var{m}3} instruction pattern
4793 @cindex @code{and@var{m}3} instruction pattern
4794 @cindex @code{ior@var{m}3} instruction pattern
4795 @cindex @code{xor@var{m}3} instruction pattern
4796 @item @samp{ssadd@var{m}3}, @samp{usadd@var{m}3}
4797 @itemx @samp{sub@var{m}3}, @samp{sssub@var{m}3}, @samp{ussub@var{m}3}
4798 @itemx @samp{mul@var{m}3}, @samp{ssmul@var{m}3}, @samp{usmul@var{m}3}
4799 @itemx @samp{div@var{m}3}, @samp{ssdiv@var{m}3}
4800 @itemx @samp{udiv@var{m}3}, @samp{usdiv@var{m}3}
4801 @itemx @samp{mod@var{m}3}, @samp{umod@var{m}3}
4802 @itemx @samp{umin@var{m}3}, @samp{umax@var{m}3}
4803 @itemx @samp{and@var{m}3}, @samp{ior@var{m}3}, @samp{xor@var{m}3}
4804 Similar, for other arithmetic operations.
4806 @cindex @code{fma@var{m}4} instruction pattern
4807 @item @samp{fma@var{m}4}
4808 Multiply operand 2 and operand 1, then add operand 3, storing the
4809 result in operand 0 without doing an intermediate rounding step.  All
4810 operands must have mode @var{m}.  This pattern is used to implement
4811 the @code{fma}, @code{fmaf}, and @code{fmal} builtin functions from
4812 the ISO C99 standard.
4814 @cindex @code{fms@var{m}4} instruction pattern
4815 @item @samp{fms@var{m}4}
4816 Like @code{fma@var{m}4}, except operand 3 subtracted from the
4817 product instead of added to the product.  This is represented
4818 in the rtl as
4820 @smallexample
4821 (fma:@var{m} @var{op1} @var{op2} (neg:@var{m} @var{op3}))
4822 @end smallexample
4824 @cindex @code{fnma@var{m}4} instruction pattern
4825 @item @samp{fnma@var{m}4}
4826 Like @code{fma@var{m}4} except that the intermediate product
4827 is negated before being added to operand 3.  This is represented
4828 in the rtl as
4830 @smallexample
4831 (fma:@var{m} (neg:@var{m} @var{op1}) @var{op2} @var{op3})
4832 @end smallexample
4834 @cindex @code{fnms@var{m}4} instruction pattern
4835 @item @samp{fnms@var{m}4}
4836 Like @code{fms@var{m}4} except that the intermediate product
4837 is negated before subtracting operand 3.  This is represented
4838 in the rtl as
4840 @smallexample
4841 (fma:@var{m} (neg:@var{m} @var{op1}) @var{op2} (neg:@var{m} @var{op3}))
4842 @end smallexample
4844 @cindex @code{min@var{m}3} instruction pattern
4845 @cindex @code{max@var{m}3} instruction pattern
4846 @item @samp{smin@var{m}3}, @samp{smax@var{m}3}
4847 Signed minimum and maximum operations.  When used with floating point,
4848 if both operands are zeros, or if either operand is @code{NaN}, then
4849 it is unspecified which of the two operands is returned as the result.
4851 @cindex @code{reduc_smin_@var{m}} instruction pattern
4852 @cindex @code{reduc_smax_@var{m}} instruction pattern
4853 @item @samp{reduc_smin_@var{m}}, @samp{reduc_smax_@var{m}}
4854 Find the signed minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
4855 operand 1, and the result is stored in the least significant bits of
4856 operand 0 (also a vector). The output and input vector should have the same
4857 modes. These are legacy optabs, and platforms should prefer to implement
4858 @samp{reduc_smin_scal_@var{m}} and @samp{reduc_smax_scal_@var{m}}.
4860 @cindex @code{reduc_umin_@var{m}} instruction pattern
4861 @cindex @code{reduc_umax_@var{m}} instruction pattern
4862 @item @samp{reduc_umin_@var{m}}, @samp{reduc_umax_@var{m}}
4863 Find the unsigned minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
4864 operand 1, and the result is stored in the least significant bits of
4865 operand 0 (also a vector). The output and input vector should have the same
4866 modes. These are legacy optabs, and platforms should prefer to implement
4867 @samp{reduc_umin_scal_@var{m}} and @samp{reduc_umax_scal_@var{m}}.
4869 @cindex @code{reduc_splus_@var{m}} instruction pattern
4870 @cindex @code{reduc_uplus_@var{m}} instruction pattern
4871 @item @samp{reduc_splus_@var{m}}, @samp{reduc_uplus_@var{m}}
4872 Compute the sum of the signed/unsigned elements of a vector. The vector is
4873 operand 1, and the result is stored in the least significant bits of operand 0
4874 (also a vector). The output and input vector should have the same modes.
4875 These are legacy optabs, and platforms should prefer to implement
4876 @samp{reduc_plus_scal_@var{m}}.
4878 @cindex @code{reduc_smin_scal_@var{m}} instruction pattern
4879 @cindex @code{reduc_smax_scal_@var{m}} instruction pattern
4880 @item @samp{reduc_smin_scal_@var{m}}, @samp{reduc_smax_scal_@var{m}}
4881 Find the signed minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
4882 operand 1, and operand 0 is the scalar result, with mode equal to the mode of
4883 the elements of the input vector.
4885 @cindex @code{reduc_umin_scal_@var{m}} instruction pattern
4886 @cindex @code{reduc_umax_scal_@var{m}} instruction pattern
4887 @item @samp{reduc_umin_scal_@var{m}}, @samp{reduc_umax_scal_@var{m}}
4888 Find the unsigned minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
4889 operand 1, and operand 0 is the scalar result, with mode equal to the mode of
4890 the elements of the input vector.
4892 @cindex @code{reduc_plus_scal_@var{m}} instruction pattern
4893 @item @samp{reduc_plus_scal_@var{m}}
4894 Compute the sum of the elements of a vector. The vector is operand 1, and
4895 operand 0 is the scalar result, with mode equal to the mode of the elements of
4896 the input vector.
4898 @cindex @code{sdot_prod@var{m}} instruction pattern
4899 @item @samp{sdot_prod@var{m}}
4900 @cindex @code{udot_prod@var{m}} instruction pattern
4901 @itemx @samp{udot_prod@var{m}}
4902 Compute the sum of the products of two signed/unsigned elements.
4903 Operand 1 and operand 2 are of the same mode. Their product, which is of a
4904 wider mode, is computed and added to operand 3. Operand 3 is of a mode equal or
4905 wider than the mode of the product. The result is placed in operand 0, which
4906 is of the same mode as operand 3.
4908 @cindex @code{ssad@var{m}} instruction pattern
4909 @item @samp{ssad@var{m}}
4910 @cindex @code{usad@var{m}} instruction pattern
4911 @item @samp{usad@var{m}}
4912 Compute the sum of absolute differences of two signed/unsigned elements.
4913 Operand 1 and operand 2 are of the same mode. Their absolute difference, which
4914 is of a wider mode, is computed and added to operand 3. Operand 3 is of a mode
4915 equal or wider than the mode of the absolute difference. The result is placed
4916 in operand 0, which is of the same mode as operand 3.
4918 @cindex @code{ssum_widen@var{m3}} instruction pattern
4919 @item @samp{ssum_widen@var{m3}}
4920 @cindex @code{usum_widen@var{m3}} instruction pattern
4921 @itemx @samp{usum_widen@var{m3}}
4922 Operands 0 and 2 are of the same mode, which is wider than the mode of
4923 operand 1. Add operand 1 to operand 2 and place the widened result in
4924 operand 0. (This is used express accumulation of elements into an accumulator
4925 of a wider mode.)
4927 @cindex @code{vec_shr_@var{m}} instruction pattern
4928 @item @samp{vec_shr_@var{m}}
4929 Whole vector right shift in bits, i.e. towards element 0.
4930 Operand 1 is a vector to be shifted.
4931 Operand 2 is an integer shift amount in bits.
4932 Operand 0 is where the resulting shifted vector is stored.
4933 The output and input vectors should have the same modes.
4935 @cindex @code{vec_pack_trunc_@var{m}} instruction pattern
4936 @item @samp{vec_pack_trunc_@var{m}}
4937 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors. Operands 1 and 2
4938 are vectors of the same mode having N integral or floating point elements
4939 of size S@.  Operand 0 is the resulting vector in which 2*N elements of
4940 size N/2 are concatenated after narrowing them down using truncation.
4942 @cindex @code{vec_pack_ssat_@var{m}} instruction pattern
4943 @cindex @code{vec_pack_usat_@var{m}} instruction pattern
4944 @item @samp{vec_pack_ssat_@var{m}}, @samp{vec_pack_usat_@var{m}}
4945 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors.  Operands 1 and 2
4946 are vectors of the same mode having N integral elements of size S.
4947 Operand 0 is the resulting vector in which the elements of the two input
4948 vectors are concatenated after narrowing them down using signed/unsigned
4949 saturating arithmetic.
4951 @cindex @code{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}} instruction pattern
4952 @cindex @code{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}} instruction pattern
4953 @item @samp{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}}, @samp{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}}
4954 Narrow, convert to signed/unsigned integral type and merge the elements
4955 of two vectors.  Operands 1 and 2 are vectors of the same mode having N
4956 floating point elements of size S@.  Operand 0 is the resulting vector
4957 in which 2*N elements of size N/2 are concatenated.
4959 @cindex @code{vec_unpacks_hi_@var{m}} instruction pattern
4960 @cindex @code{vec_unpacks_lo_@var{m}} instruction pattern
4961 @item @samp{vec_unpacks_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_lo_@var{m}}
4962 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of signed
4963 integral or floating point elements.  The input vector (operand 1) has N
4964 elements of size S@.  Widen (promote) the high/low elements of the vector
4965 using signed or floating point extension and place the resulting N/2
4966 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
4968 @cindex @code{vec_unpacku_hi_@var{m}} instruction pattern
4969 @cindex @code{vec_unpacku_lo_@var{m}} instruction pattern
4970 @item @samp{vec_unpacku_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_lo_@var{m}}
4971 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of unsigned
4972 integral elements.  The input vector (operand 1) has N elements of size S.
4973 Widen (promote) the high/low elements of the vector using zero extension and
4974 place the resulting N/2 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
4976 @cindex @code{vec_unpacks_float_hi_@var{m}} instruction pattern
4977 @cindex @code{vec_unpacks_float_lo_@var{m}} instruction pattern
4978 @cindex @code{vec_unpacku_float_hi_@var{m}} instruction pattern
4979 @cindex @code{vec_unpacku_float_lo_@var{m}} instruction pattern
4980 @item @samp{vec_unpacks_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_float_lo_@var{m}}
4981 @itemx @samp{vec_unpacku_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_float_lo_@var{m}}
4982 Extract, convert to floating point type and widen the high/low part of a
4983 vector of signed/unsigned integral elements.  The input vector (operand 1)
4984 has N elements of size S@.  Convert the high/low elements of the vector using
4985 floating point conversion and place the resulting N/2 values of size 2*S in
4986 the output vector (operand 0).
4988 @cindex @code{vec_widen_umult_hi_@var{m}} instruction pattern
4989 @cindex @code{vec_widen_umult_lo_@var{m}} instruction pattern
4990 @cindex @code{vec_widen_smult_hi_@var{m}} instruction pattern
4991 @cindex @code{vec_widen_smult_lo_@var{m}} instruction pattern
4992 @cindex @code{vec_widen_umult_even_@var{m}} instruction pattern
4993 @cindex @code{vec_widen_umult_odd_@var{m}} instruction pattern
4994 @cindex @code{vec_widen_smult_even_@var{m}} instruction pattern
4995 @cindex @code{vec_widen_smult_odd_@var{m}} instruction pattern
4996 @item @samp{vec_widen_umult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_lo_@var{m}}
4997 @itemx @samp{vec_widen_smult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_lo_@var{m}}
4998 @itemx @samp{vec_widen_umult_even_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_odd_@var{m}}
4999 @itemx @samp{vec_widen_smult_even_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_odd_@var{m}}
5000 Signed/Unsigned widening multiplication.  The two inputs (operands 1 and 2)
5001 are vectors with N signed/unsigned elements of size S@.  Multiply the high/low
5002 or even/odd elements of the two vectors, and put the N/2 products of size 2*S
5003 in the output vector (operand 0). A target shouldn't implement even/odd pattern
5004 pair if it is less efficient than lo/hi one.
5006 @cindex @code{vec_widen_ushiftl_hi_@var{m}} instruction pattern
5007 @cindex @code{vec_widen_ushiftl_lo_@var{m}} instruction pattern
5008 @cindex @code{vec_widen_sshiftl_hi_@var{m}} instruction pattern
5009 @cindex @code{vec_widen_sshiftl_lo_@var{m}} instruction pattern
5010 @item @samp{vec_widen_ushiftl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_ushiftl_lo_@var{m}}
5011 @itemx @samp{vec_widen_sshiftl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_sshiftl_lo_@var{m}}
5012 Signed/Unsigned widening shift left.  The first input (operand 1) is a vector
5013 with N signed/unsigned elements of size S@.  Operand 2 is a constant.  Shift
5014 the high/low elements of operand 1, and put the N/2 results of size 2*S in the
5015 output vector (operand 0).
5017 @cindex @code{mulhisi3} instruction pattern
5018 @item @samp{mulhisi3}
5019 Multiply operands 1 and 2, which have mode @code{HImode}, and store
5020 a @code{SImode} product in operand 0.
5022 @cindex @code{mulqihi3} instruction pattern
5023 @cindex @code{mulsidi3} instruction pattern
5024 @item @samp{mulqihi3}, @samp{mulsidi3}
5025 Similar widening-multiplication instructions of other widths.
5027 @cindex @code{umulqihi3} instruction pattern
5028 @cindex @code{umulhisi3} instruction pattern
5029 @cindex @code{umulsidi3} instruction pattern
5030 @item @samp{umulqihi3}, @samp{umulhisi3}, @samp{umulsidi3}
5031 Similar widening-multiplication instructions that do unsigned
5032 multiplication.
5034 @cindex @code{usmulqihi3} instruction pattern
5035 @cindex @code{usmulhisi3} instruction pattern
5036 @cindex @code{usmulsidi3} instruction pattern
5037 @item @samp{usmulqihi3}, @samp{usmulhisi3}, @samp{usmulsidi3}
5038 Similar widening-multiplication instructions that interpret the first
5039 operand as unsigned and the second operand as signed, then do a signed
5040 multiplication.
5042 @cindex @code{smul@var{m}3_highpart} instruction pattern
5043 @item @samp{smul@var{m}3_highpart}
5044 Perform a signed multiplication of operands 1 and 2, which have mode
5045 @var{m}, and store the most significant half of the product in operand 0.
5046 The least significant half of the product is discarded.
5048 @cindex @code{umul@var{m}3_highpart} instruction pattern
5049 @item @samp{umul@var{m}3_highpart}
5050 Similar, but the multiplication is unsigned.
5052 @cindex @code{madd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5053 @item @samp{madd@var{m}@var{n}4}
5054 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, add
5055 operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
5056 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
5057 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
5058 the size of @var{m}.
5060 In other words, @code{madd@var{m}@var{n}4} is like
5061 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also adds operand 3.
5063 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
5065 @cindex @code{umadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5066 @item @samp{umadd@var{m}@var{n}4}
5067 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
5068 operands instead of sign-extending them.
5070 @cindex @code{ssmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5071 @item @samp{ssmadd@var{m}@var{n}4}
5072 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5073 signed-saturating.
5075 @cindex @code{usmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5076 @item @samp{usmadd@var{m}@var{n}4}
5077 Like @code{umadd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5078 unsigned-saturating.
5080 @cindex @code{msub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5081 @item @samp{msub@var{m}@var{n}4}
5082 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, subtract the
5083 result from operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
5084 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
5085 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
5086 the size of @var{m}.
5088 In other words, @code{msub@var{m}@var{n}4} is like
5089 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also subtracts the result
5090 from operand 3.
5092 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
5094 @cindex @code{umsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5095 @item @samp{umsub@var{m}@var{n}4}
5096 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
5097 operands instead of sign-extending them.
5099 @cindex @code{ssmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5100 @item @samp{ssmsub@var{m}@var{n}4}
5101 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5102 signed-saturating.
5104 @cindex @code{usmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5105 @item @samp{usmsub@var{m}@var{n}4}
5106 Like @code{umsub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5107 unsigned-saturating.
5109 @cindex @code{divmod@var{m}4} instruction pattern
5110 @item @samp{divmod@var{m}4}
5111 Signed division that produces both a quotient and a remainder.
5112 Operand 1 is divided by operand 2 to produce a quotient stored
5113 in operand 0 and a remainder stored in operand 3.
5115 For machines with an instruction that produces both a quotient and a
5116 remainder, provide a pattern for @samp{divmod@var{m}4} but do not
5117 provide patterns for @samp{div@var{m}3} and @samp{mod@var{m}3}.  This
5118 allows optimization in the relatively common case when both the quotient
5119 and remainder are computed.
5121 If an instruction that just produces a quotient or just a remainder
5122 exists and is more efficient than the instruction that produces both,
5123 write the output routine of @samp{divmod@var{m}4} to call
5124 @code{find_reg_note} and look for a @code{REG_UNUSED} note on the
5125 quotient or remainder and generate the appropriate instruction.
5127 @cindex @code{udivmod@var{m}4} instruction pattern
5128 @item @samp{udivmod@var{m}4}
5129 Similar, but does unsigned division.
5131 @anchor{shift patterns}
5132 @cindex @code{ashl@var{m}3} instruction pattern
5133 @cindex @code{ssashl@var{m}3} instruction pattern
5134 @cindex @code{usashl@var{m}3} instruction pattern
5135 @item @samp{ashl@var{m}3}, @samp{ssashl@var{m}3}, @samp{usashl@var{m}3}
5136 Arithmetic-shift operand 1 left by a number of bits specified by operand
5137 2, and store the result in operand 0.  Here @var{m} is the mode of
5138 operand 0 and operand 1; operand 2's mode is specified by the
5139 instruction pattern, and the compiler will convert the operand to that
5140 mode before generating the instruction.  The meaning of out-of-range shift
5141 counts can optionally be specified by @code{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.
5142 @xref{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.  Operand 2 is always a scalar type.
5144 @cindex @code{ashr@var{m}3} instruction pattern
5145 @cindex @code{lshr@var{m}3} instruction pattern
5146 @cindex @code{rotl@var{m}3} instruction pattern
5147 @cindex @code{rotr@var{m}3} instruction pattern
5148 @item @samp{ashr@var{m}3}, @samp{lshr@var{m}3}, @samp{rotl@var{m}3}, @samp{rotr@var{m}3}
5149 Other shift and rotate instructions, analogous to the
5150 @code{ashl@var{m}3} instructions.  Operand 2 is always a scalar type.
5152 @cindex @code{vashl@var{m}3} instruction pattern
5153 @cindex @code{vashr@var{m}3} instruction pattern
5154 @cindex @code{vlshr@var{m}3} instruction pattern
5155 @cindex @code{vrotl@var{m}3} instruction pattern
5156 @cindex @code{vrotr@var{m}3} instruction pattern
5157 @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}
5158 Vector shift and rotate instructions that take vectors as operand 2
5159 instead of a scalar type.
5161 @cindex @code{bswap@var{m}2} instruction pattern
5162 @item @samp{bswap@var{m}2}
5163 Reverse the order of bytes of operand 1 and store the result in operand 0.
5165 @cindex @code{neg@var{m}2} instruction pattern
5166 @cindex @code{ssneg@var{m}2} instruction pattern
5167 @cindex @code{usneg@var{m}2} instruction pattern
5168 @item @samp{neg@var{m}2}, @samp{ssneg@var{m}2}, @samp{usneg@var{m}2}
5169 Negate operand 1 and store the result in operand 0.
5171 @cindex @code{abs@var{m}2} instruction pattern
5172 @item @samp{abs@var{m}2}
5173 Store the absolute value of operand 1 into operand 0.
5175 @cindex @code{sqrt@var{m}2} instruction pattern
5176 @item @samp{sqrt@var{m}2}
5177 Store the square root of operand 1 into operand 0.
5179 The @code{sqrt} built-in function of C always uses the mode which
5180 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sqrtf}
5181 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5182 type @code{float}.
5184 @cindex @code{fmod@var{m}3} instruction pattern
5185 @item @samp{fmod@var{m}3}
5186 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
5187 operand 0, rounded towards zero to an integer.
5189 The @code{fmod} built-in function of C always uses the mode which
5190 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{fmodf}
5191 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5192 type @code{float}.
5194 @cindex @code{remainder@var{m}3} instruction pattern
5195 @item @samp{remainder@var{m}3}
5196 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
5197 operand 0, rounded to the nearest integer.
5199 The @code{remainder} built-in function of C always uses the mode
5200 which corresponds to the C data type @code{double} and the
5201 @code{remainderf} built-in function uses the mode which corresponds
5202 to the C data type @code{float}.
5204 @cindex @code{cos@var{m}2} instruction pattern
5205 @item @samp{cos@var{m}2}
5206 Store the cosine of operand 1 into operand 0.
5208 The @code{cos} built-in function of C always uses the mode which
5209 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{cosf}
5210 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5211 type @code{float}.
5213 @cindex @code{sin@var{m}2} instruction pattern
5214 @item @samp{sin@var{m}2}
5215 Store the sine of operand 1 into operand 0.
5217 The @code{sin} built-in function of C always uses the mode which
5218 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sinf}
5219 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5220 type @code{float}.
5222 @cindex @code{sincos@var{m}3} instruction pattern
5223 @item @samp{sincos@var{m}3}
5224 Store the cosine of operand 2 into operand 0 and the sine of
5225 operand 2 into operand 1.
5227 The @code{sin} and @code{cos} built-in functions of C always use the
5228 mode which corresponds to the C data type @code{double} and the
5229 @code{sinf} and @code{cosf} built-in function use the mode which
5230 corresponds to the C data type @code{float}.
5231 Targets that can calculate the sine and cosine simultaneously can
5232 implement this pattern as opposed to implementing individual
5233 @code{sin@var{m}2} and @code{cos@var{m}2} patterns.  The @code{sin}
5234 and @code{cos} built-in functions will then be expanded to the
5235 @code{sincos@var{m}3} pattern, with one of the output values
5236 left unused.
5238 @cindex @code{exp@var{m}2} instruction pattern
5239 @item @samp{exp@var{m}2}
5240 Store the exponential of operand 1 into operand 0.
5242 The @code{exp} built-in function of C always uses the mode which
5243 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{expf}
5244 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5245 type @code{float}.
5247 @cindex @code{log@var{m}2} instruction pattern
5248 @item @samp{log@var{m}2}
5249 Store the natural logarithm of operand 1 into operand 0.
5251 The @code{log} built-in function of C always uses the mode which
5252 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{logf}
5253 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5254 type @code{float}.
5256 @cindex @code{pow@var{m}3} instruction pattern
5257 @item @samp{pow@var{m}3}
5258 Store the value of operand 1 raised to the exponent operand 2
5259 into operand 0.
5261 The @code{pow} built-in function of C always uses the mode which
5262 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{powf}
5263 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5264 type @code{float}.
5266 @cindex @code{atan2@var{m}3} instruction pattern
5267 @item @samp{atan2@var{m}3}
5268 Store the arc tangent (inverse tangent) of operand 1 divided by
5269 operand 2 into operand 0, using the signs of both arguments to
5270 determine the quadrant of the result.
5272 The @code{atan2} built-in function of C always uses the mode which
5273 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{atan2f}
5274 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5275 type @code{float}.
5277 @cindex @code{floor@var{m}2} instruction pattern
5278 @item @samp{floor@var{m}2}
5279 Store the largest integral value not greater than argument.
5281 The @code{floor} built-in function of C always uses the mode which
5282 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{floorf}
5283 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5284 type @code{float}.
5286 @cindex @code{btrunc@var{m}2} instruction pattern
5287 @item @samp{btrunc@var{m}2}
5288 Store the argument rounded to integer towards zero.
5290 The @code{trunc} built-in function of C always uses the mode which
5291 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{truncf}
5292 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5293 type @code{float}.
5295 @cindex @code{round@var{m}2} instruction pattern
5296 @item @samp{round@var{m}2}
5297 Store the argument rounded to integer away from zero.
5299 The @code{round} built-in function of C always uses the mode which
5300 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{roundf}
5301 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5302 type @code{float}.
5304 @cindex @code{ceil@var{m}2} instruction pattern
5305 @item @samp{ceil@var{m}2}
5306 Store the argument rounded to integer away from zero.
5308 The @code{ceil} built-in function of C always uses the mode which
5309 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{ceilf}
5310 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5311 type @code{float}.
5313 @cindex @code{nearbyint@var{m}2} instruction pattern
5314 @item @samp{nearbyint@var{m}2}
5315 Store the argument rounded according to the default rounding mode
5317 The @code{nearbyint} built-in function of C always uses the mode which
5318 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{nearbyintf}
5319 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5320 type @code{float}.
5322 @cindex @code{rint@var{m}2} instruction pattern
5323 @item @samp{rint@var{m}2}
5324 Store the argument rounded according to the default rounding mode and
5325 raise the inexact exception when the result differs in value from
5326 the argument
5328 The @code{rint} built-in function of C always uses the mode which
5329 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{rintf}
5330 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5331 type @code{float}.
5333 @cindex @code{lrint@var{m}@var{n}2}
5334 @item @samp{lrint@var{m}@var{n}2}
5335 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5336 point mode @var{n} as a signed number according to the current
5337 rounding mode and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
5339 @cindex @code{lround@var{m}@var{n}2}
5340 @item @samp{lround@var{m}@var{n}2}
5341 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5342 point mode @var{n} as a signed number rounding to nearest and away
5343 from zero and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
5345 @cindex @code{lfloor@var{m}@var{n}2}
5346 @item @samp{lfloor@var{m}@var{n}2}
5347 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5348 point mode @var{n} as a signed number rounding down and store in
5349 operand 0 (which has mode @var{n}).
5351 @cindex @code{lceil@var{m}@var{n}2}
5352 @item @samp{lceil@var{m}@var{n}2}
5353 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5354 point mode @var{n} as a signed number rounding up and store in
5355 operand 0 (which has mode @var{n}).
5357 @cindex @code{copysign@var{m}3} instruction pattern
5358 @item @samp{copysign@var{m}3}
5359 Store a value with the magnitude of operand 1 and the sign of operand
5360 2 into operand 0.
5362 The @code{copysign} built-in function of C always uses the mode which
5363 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{copysignf}
5364 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5365 type @code{float}.
5367 @cindex @code{ffs@var{m}2} instruction pattern
5368 @item @samp{ffs@var{m}2}
5369 Store into operand 0 one plus the index of the least significant 1-bit
5370 of operand 1.  If operand 1 is zero, store zero.  @var{m} is the mode
5371 of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
5372 pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
5373 generating the instruction.
5375 The @code{ffs} built-in function of C always uses the mode which
5376 corresponds to the C data type @code{int}.
5378 @cindex @code{clrsb@var{m}2} instruction pattern
5379 @item @samp{clrsb@var{m}2}
5380 Count leading redundant sign bits.
5381 Store into operand 0 the number of redundant sign bits in operand 1, starting
5382 at the most significant bit position.
5383 A redundant sign bit is defined as any sign bit after the first. As such,
5384 this count will be one less than the count of leading sign bits.
5386 @cindex @code{clz@var{m}2} instruction pattern
5387 @item @samp{clz@var{m}2}
5388 Store into operand 0 the number of leading 0-bits in operand 1, starting
5389 at the most significant bit position.  If operand 1 is 0, the
5390 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
5391 the result is undefined or has a useful value.
5392 @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode is
5393 specified by the instruction pattern, and the compiler will convert the
5394 operand to that mode before generating the instruction.
5396 @cindex @code{ctz@var{m}2} instruction pattern
5397 @item @samp{ctz@var{m}2}
5398 Store into operand 0 the number of trailing 0-bits in operand 1, starting
5399 at the least significant bit position.  If operand 1 is 0, the
5400 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
5401 the result is undefined or has a useful value.
5402 @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode is
5403 specified by the instruction pattern, and the compiler will convert the
5404 operand to that mode before generating the instruction.
5406 @cindex @code{popcount@var{m}2} instruction pattern
5407 @item @samp{popcount@var{m}2}
5408 Store into operand 0 the number of 1-bits in operand 1.  @var{m} is the
5409 mode of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
5410 pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
5411 generating the instruction.
5413 @cindex @code{parity@var{m}2} instruction pattern
5414 @item @samp{parity@var{m}2}
5415 Store into operand 0 the parity of operand 1, i.e.@: the number of 1-bits
5416 in operand 1 modulo 2.  @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode
5417 is specified by the instruction pattern, and the compiler will convert
5418 the operand to that mode before generating the instruction.
5420 @cindex @code{one_cmpl@var{m}2} instruction pattern
5421 @item @samp{one_cmpl@var{m}2}
5422 Store the bitwise-complement of operand 1 into operand 0.
5424 @cindex @code{movmem@var{m}} instruction pattern
5425 @item @samp{movmem@var{m}}
5426 Block move instruction.  The destination and source blocks of memory
5427 are the first two operands, and both are @code{mem:BLK}s with an
5428 address in mode @code{Pmode}.
5430 The number of bytes to move is the third operand, in mode @var{m}.
5431 Usually, you specify @code{Pmode} for @var{m}.  However, if you can
5432 generate better code knowing the range of valid lengths is smaller than
5433 those representable in a full Pmode pointer, you should provide
5434 a pattern with a
5435 mode corresponding to the range of values you can handle efficiently
5436 (e.g., @code{QImode} for values in the range 0--127; note we avoid numbers
5437 that appear negative) and also a pattern with @code{Pmode}.
5439 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
5440 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
5441 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
5442 it may provide the value 4 for this operand.
5444 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
5445 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
5446 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
5447 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
5448 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
5450 Descriptions of multiple @code{movmem@var{m}} patterns can only be
5451 beneficial if the patterns for smaller modes have fewer restrictions
5452 on their first, second and fourth operands.  Note that the mode @var{m}
5453 in @code{movmem@var{m}} does not impose any restriction on the mode of
5454 individually moved data units in the block.
5456 These patterns need not give special consideration to the possibility
5457 that the source and destination strings might overlap.
5459 @cindex @code{movstr} instruction pattern
5460 @item @samp{movstr}
5461 String copy instruction, with @code{stpcpy} semantics.  Operand 0 is
5462 an output operand in mode @code{Pmode}.  The addresses of the
5463 destination and source strings are operands 1 and 2, and both are
5464 @code{mem:BLK}s with addresses in mode @code{Pmode}.  The execution of
5465 the expansion of this pattern should store in operand 0 the address in
5466 which the @code{NUL} terminator was stored in the destination string.
5468 This patern has also several optional operands that are same as in
5469 @code{setmem}.
5471 @cindex @code{setmem@var{m}} instruction pattern
5472 @item @samp{setmem@var{m}}
5473 Block set instruction.  The destination string is the first operand,
5474 given as a @code{mem:BLK} whose address is in mode @code{Pmode}.  The
5475 number of bytes to set is the second operand, in mode @var{m}.  The value to
5476 initialize the memory with is the third operand. Targets that only support the
5477 clearing of memory should reject any value that is not the constant 0.  See
5478 @samp{movmem@var{m}} for a discussion of the choice of mode.
5480 The fourth operand is the known alignment of the destination, in the form
5481 of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the compiler knows that the
5482 destination is word-aligned, it may provide the value 4 for this
5483 operand.
5485 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
5486 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
5487 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
5488 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
5489 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
5490 Operand 7 is the minimal size of the block and operand 8 is the
5491 maximal size of the block (NULL if it can not be represented as CONST_INT).
5492 Operand 9 is the probable maximal size (i.e. we can not rely on it for correctness,
5493 but it can be used for choosing proper code sequence for a given size).
5495 The use for multiple @code{setmem@var{m}} is as for @code{movmem@var{m}}.
5497 @cindex @code{cmpstrn@var{m}} instruction pattern
5498 @item @samp{cmpstrn@var{m}}
5499 String compare instruction, with five operands.  Operand 0 is the output;
5500 it has mode @var{m}.  The remaining four operands are like the operands
5501 of @samp{movmem@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
5502 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
5503 string.  The instruction is not allowed to prefetch more than one byte
5504 at a time since either string may end in the first byte and reading past
5505 that may access an invalid page or segment and cause a fault.  The
5506 comparison terminates early if the fetched bytes are different or if
5507 they are equal to zero.  The effect of the instruction is to store a
5508 value in operand 0 whose sign indicates the result of the comparison.
5510 @cindex @code{cmpstr@var{m}} instruction pattern
5511 @item @samp{cmpstr@var{m}}
5512 String compare instruction, without known maximum length.  Operand 0 is the
5513 output; it has mode @var{m}.  The second and third operand are the blocks of
5514 memory to be compared; both are @code{mem:BLK} with an address in mode
5515 @code{Pmode}.
5517 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
5518 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
5519 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
5520 it may provide the value 4 for this operand.
5522 The two memory blocks specified are compared byte by byte in lexicographic
5523 order starting at the beginning of each string.  The instruction is not allowed
5524 to prefetch more than one byte at a time since either string may end in the
5525 first byte and reading past that may access an invalid page or segment and
5526 cause a fault.  The comparison will terminate when the fetched bytes
5527 are different or if they are equal to zero.  The effect of the
5528 instruction is to store a value in operand 0 whose sign indicates the
5529 result of the comparison.
5531 @cindex @code{cmpmem@var{m}} instruction pattern
5532 @item @samp{cmpmem@var{m}}
5533 Block compare instruction, with five operands like the operands
5534 of @samp{cmpstr@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
5535 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
5536 block.  Unlike @samp{cmpstr@var{m}} the instruction can prefetch
5537 any bytes in the two memory blocks.  Also unlike @samp{cmpstr@var{m}}
5538 the comparison will not stop if both bytes are zero.  The effect of
5539 the instruction is to store a value in operand 0 whose sign indicates
5540 the result of the comparison.
5542 @cindex @code{strlen@var{m}} instruction pattern
5543 @item @samp{strlen@var{m}}
5544 Compute the length of a string, with three operands.
5545 Operand 0 is the result (of mode @var{m}), operand 1 is
5546 a @code{mem} referring to the first character of the string,
5547 operand 2 is the character to search for (normally zero),
5548 and operand 3 is a constant describing the known alignment
5549 of the beginning of the string.
5551 @cindex @code{float@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5552 @item @samp{float@var{m}@var{n}2}
5553 Convert signed integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m}) to
5554 floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
5555 @var{n}).
5557 @cindex @code{floatuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5558 @item @samp{floatuns@var{m}@var{n}2}
5559 Convert unsigned integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m})
5560 to floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
5561 @var{n}).
5563 @cindex @code{fix@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5564 @item @samp{fix@var{m}@var{n}2}
5565 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5566 point mode @var{n} as a signed number and store in operand 0 (which
5567 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when
5568 the value of operand 1 is an integer.
5570 If the machine description defines this pattern, it also needs to
5571 define the @code{ftrunc} pattern.
5573 @cindex @code{fixuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5574 @item @samp{fixuns@var{m}@var{n}2}
5575 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5576 point mode @var{n} as an unsigned number and store in operand 0 (which
5577 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when the
5578 value of operand 1 is an integer.
5580 @cindex @code{ftrunc@var{m}2} instruction pattern
5581 @item @samp{ftrunc@var{m}2}
5582 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to an
5583 integer value, still represented in floating point mode @var{m}, and
5584 store it in operand 0 (valid for floating point mode @var{m}).
5586 @cindex @code{fix_trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5587 @item @samp{fix_trunc@var{m}@var{n}2}
5588 Like @samp{fix@var{m}@var{n}2} but works for any floating point value
5589 of mode @var{m} by converting the value to an integer.
5591 @cindex @code{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5592 @item @samp{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2}
5593 Like @samp{fixuns@var{m}@var{n}2} but works for any floating point
5594 value of mode @var{m} by converting the value to an integer.
5596 @cindex @code{trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5597 @item @samp{trunc@var{m}@var{n}2}
5598 Truncate operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
5599 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
5600 point or both floating point.
5602 @cindex @code{extend@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5603 @item @samp{extend@var{m}@var{n}2}
5604 Sign-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
5605 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
5606 point or both floating point.
5608 @cindex @code{zero_extend@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5609 @item @samp{zero_extend@var{m}@var{n}2}
5610 Zero-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
5611 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
5612 point.
5614 @cindex @code{fract@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5615 @item @samp{fract@var{m}@var{n}2}
5616 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
5617 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
5618 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
5619 fixed-point to signed integer, floating-point to fixed-point,
5620 or fixed-point to floating-point.
5621 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
5623 @cindex @code{satfract@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5624 @item @samp{satfract@var{m}@var{n}2}
5625 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
5626 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
5627 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
5628 or floating-point to fixed-point.
5629 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
5630 results to the maximum or the minimum.
5632 @cindex @code{fractuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5633 @item @samp{fractuns@var{m}@var{n}2}
5634 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
5635 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
5636 could be unsigned integer to fixed-point, or
5637 fixed-point to unsigned integer.
5638 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
5640 @cindex @code{satfractuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5641 @item @samp{satfractuns@var{m}@var{n}2}
5642 Convert unsigned integer operand 1 of mode @var{m} to fixed-point mode
5643 @var{n} and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
5644 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
5645 results to the maximum or the minimum.
5647 @cindex @code{extv@var{m}} instruction pattern
5648 @item @samp{extv@var{m}}
5649 Extract a bit-field from register operand 1, sign-extend it, and store
5650 it in operand 0.  Operand 2 specifies the width of the field in bits
5651 and operand 3 the starting bit, which counts from the most significant
5652 bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN} is true and from the least significant bit
5653 otherwise.
5655 Operands 0 and 1 both have mode @var{m}.  Operands 2 and 3 have a
5656 target-specific mode.
5658 @cindex @code{extvmisalign@var{m}} instruction pattern
5659 @item @samp{extvmisalign@var{m}}
5660 Extract a bit-field from memory operand 1, sign extend it, and store
5661 it in operand 0.  Operand 2 specifies the width in bits and operand 3
5662 the starting bit.  The starting bit is always somewhere in the first byte of
5663 operand 1; it counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
5664 is true and from the least significant bit otherwise.
5666 Operand 0 has mode @var{m} while operand 1 has @code{BLK} mode.
5667 Operands 2 and 3 have a target-specific mode.
5669 The instruction must not read beyond the last byte of the bit-field.
5671 @cindex @code{extzv@var{m}} instruction pattern
5672 @item @samp{extzv@var{m}}
5673 Like @samp{extv@var{m}} except that the bit-field value is zero-extended.
5675 @cindex @code{extzvmisalign@var{m}} instruction pattern
5676 @item @samp{extzvmisalign@var{m}}
5677 Like @samp{extvmisalign@var{m}} except that the bit-field value is
5678 zero-extended.
5680 @cindex @code{insv@var{m}} instruction pattern
5681 @item @samp{insv@var{m}}
5682 Insert operand 3 into a bit-field of register operand 0.  Operand 1
5683 specifies the width of the field in bits and operand 2 the starting bit,
5684 which counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
5685 is true and from the least significant bit otherwise.
5687 Operands 0 and 3 both have mode @var{m}.  Operands 1 and 2 have a
5688 target-specific mode.
5690 @cindex @code{insvmisalign@var{m}} instruction pattern
5691 @item @samp{insvmisalign@var{m}}
5692 Insert operand 3 into a bit-field of memory operand 0.  Operand 1
5693 specifies the width of the field in bits and operand 2 the starting bit.
5694 The starting bit is always somewhere in the first byte of operand 0;
5695 it counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
5696 is true and from the least significant bit otherwise.
5698 Operand 3 has mode @var{m} while operand 0 has @code{BLK} mode.
5699 Operands 1 and 2 have a target-specific mode.
5701 The instruction must not read or write beyond the last byte of the bit-field.
5703 @cindex @code{extv} instruction pattern
5704 @item @samp{extv}
5705 Extract a bit-field from operand 1 (a register or memory operand), where
5706 operand 2 specifies the width in bits and operand 3 the starting bit,
5707 and store it in operand 0.  Operand 0 must have mode @code{word_mode}.
5708 Operand 1 may have mode @code{byte_mode} or @code{word_mode}; often
5709 @code{word_mode} is allowed only for registers.  Operands 2 and 3 must
5710 be valid for @code{word_mode}.
5712 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
5713 for operands 2 and 3 and the constant is never zero for operand 2.
5715 The bit-field value is sign-extended to a full word integer
5716 before it is stored in operand 0.
5718 This pattern is deprecated; please use @samp{extv@var{m}} and
5719 @code{extvmisalign@var{m}} instead.
5721 @cindex @code{extzv} instruction pattern
5722 @item @samp{extzv}
5723 Like @samp{extv} except that the bit-field value is zero-extended.
5725 This pattern is deprecated; please use @samp{extzv@var{m}} and
5726 @code{extzvmisalign@var{m}} instead.
5728 @cindex @code{insv} instruction pattern
5729 @item @samp{insv}
5730 Store operand 3 (which must be valid for @code{word_mode}) into a
5731 bit-field in operand 0, where operand 1 specifies the width in bits and
5732 operand 2 the starting bit.  Operand 0 may have mode @code{byte_mode} or
5733 @code{word_mode}; often @code{word_mode} is allowed only for registers.
5734 Operands 1 and 2 must be valid for @code{word_mode}.
5736 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
5737 for operands 1 and 2 and the constant is never zero for operand 1.
5739 This pattern is deprecated; please use @samp{insv@var{m}} and
5740 @code{insvmisalign@var{m}} instead.
5742 @cindex @code{mov@var{mode}cc} instruction pattern
5743 @item @samp{mov@var{mode}cc}
5744 Conditionally move operand 2 or operand 3 into operand 0 according to the
5745 comparison in operand 1.  If the comparison is true, operand 2 is moved
5746 into operand 0, otherwise operand 3 is moved.
5748 The mode of the operands being compared need not be the same as the operands
5749 being moved.  Some machines, sparc64 for example, have instructions that
5750 conditionally move an integer value based on the floating point condition
5751 codes and vice versa.
5753 If the machine does not have conditional move instructions, do not
5754 define these patterns.
5756 @cindex @code{add@var{mode}cc} instruction pattern
5757 @item @samp{add@var{mode}cc}
5758 Similar to @samp{mov@var{mode}cc} but for conditional addition.  Conditionally
5759 move operand 2 or (operands 2 + operand 3) into operand 0 according to the
5760 comparison in operand 1.  If the comparison is false, operand 2 is moved into
5761 operand 0, otherwise (operand 2 + operand 3) is moved.
5763 @cindex @code{cstore@var{mode}4} instruction pattern
5764 @item @samp{cstore@var{mode}4}
5765 Store zero or nonzero in operand 0 according to whether a comparison
5766 is true.  Operand 1 is a comparison operator.  Operand 2 and operand 3
5767 are the first and second operand of the comparison, respectively.
5768 You specify the mode that operand 0 must have when you write the
5769 @code{match_operand} expression.  The compiler automatically sees which
5770 mode you have used and supplies an operand of that mode.
5772 The value stored for a true condition must have 1 as its low bit, or
5773 else must be negative.  Otherwise the instruction is not suitable and
5774 you should omit it from the machine description.  You describe to the
5775 compiler exactly which value is stored by defining the macro
5776 @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}).  If a description cannot be
5777 found that can be used for all the possible comparison operators, you
5778 should pick one and use a @code{define_expand} to map all results
5779 onto the one you chose.
5781 These operations may @code{FAIL}, but should do so only in relatively
5782 uncommon cases; if they would @code{FAIL} for common cases involving
5783 integer comparisons, it is best to restrict the predicates to not
5784 allow these operands.  Likewise if a given comparison operator will
5785 always fail, independent of the operands (for floating-point modes, the
5786 @code{ordered_comparison_operator} predicate is often useful in this case).
5788 If this pattern is omitted, the compiler will generate a conditional
5789 branch---for example, it may copy a constant one to the target and branching
5790 around an assignment of zero to the target---or a libcall.  If the predicate
5791 for operand 1 only rejects some operators, it will also try reordering the
5792 operands and/or inverting the result value (e.g.@: by an exclusive OR).
5793 These possibilities could be cheaper or equivalent to the instructions
5794 used for the @samp{cstore@var{mode}4} pattern followed by those required
5795 to convert a positive result from @code{STORE_FLAG_VALUE} to 1; in this
5796 case, you can and should make operand 1's predicate reject some operators
5797 in the @samp{cstore@var{mode}4} pattern, or remove the pattern altogether
5798 from the machine description.
5800 @cindex @code{cbranch@var{mode}4} instruction pattern
5801 @item @samp{cbranch@var{mode}4}
5802 Conditional branch instruction combined with a compare instruction.
5803 Operand 0 is a comparison operator.  Operand 1 and operand 2 are the
5804 first and second operands of the comparison, respectively.  Operand 3
5805 is a @code{label_ref} that refers to the label to jump to.
5807 @cindex @code{jump} instruction pattern
5808 @item @samp{jump}
5809 A jump inside a function; an unconditional branch.  Operand 0 is the
5810 @code{label_ref} of the label to jump to.  This pattern name is mandatory
5811 on all machines.
5813 @cindex @code{call} instruction pattern
5814 @item @samp{call}
5815 Subroutine call instruction returning no value.  Operand 0 is the
5816 function to call; operand 1 is the number of bytes of arguments pushed
5817 as a @code{const_int}; operand 2 is the number of registers used as
5818 operands.
5820 On most machines, operand 2 is not actually stored into the RTL
5821 pattern.  It is supplied for the sake of some RISC machines which need
5822 to put this information into the assembler code; they can put it in
5823 the RTL instead of operand 1.
5825 Operand 0 should be a @code{mem} RTX whose address is the address of the
5826 function.  Note, however, that this address can be a @code{symbol_ref}
5827 expression even if it would not be a legitimate memory address on the
5828 target machine.  If it is also not a valid argument for a call
5829 instruction, the pattern for this operation should be a
5830 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) that places the
5831 address into a register and uses that register in the call instruction.
5833 @cindex @code{call_value} instruction pattern
5834 @item @samp{call_value}
5835 Subroutine call instruction returning a value.  Operand 0 is the hard
5836 register in which the value is returned.  There are three more
5837 operands, the same as the three operands of the @samp{call}
5838 instruction (but with numbers increased by one).
5840 Subroutines that return @code{BLKmode} objects use the @samp{call}
5841 insn.
5843 @cindex @code{call_pop} instruction pattern
5844 @cindex @code{call_value_pop} instruction pattern
5845 @item @samp{call_pop}, @samp{call_value_pop}
5846 Similar to @samp{call} and @samp{call_value}, except used if defined and
5847 if @code{RETURN_POPS_ARGS} is nonzero.  They should emit a @code{parallel}
5848 that contains both the function call and a @code{set} to indicate the
5849 adjustment made to the frame pointer.
5851 For machines where @code{RETURN_POPS_ARGS} can be nonzero, the use of these
5852 patterns increases the number of functions for which the frame pointer
5853 can be eliminated, if desired.
5855 @cindex @code{untyped_call} instruction pattern
5856 @item @samp{untyped_call}
5857 Subroutine call instruction returning a value of any type.  Operand 0 is
5858 the function to call; operand 1 is a memory location where the result of
5859 calling the function is to be stored; operand 2 is a @code{parallel}
5860 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
5861 the saving of a function return value into the result block.
5863 This instruction pattern should be defined to support
5864 @code{__builtin_apply} on machines where special instructions are needed
5865 to call a subroutine with arbitrary arguments or to save the value
5866 returned.  This instruction pattern is required on machines that have
5867 multiple registers that can hold a return value
5868 (i.e.@: @code{FUNCTION_VALUE_REGNO_P} is true for more than one register).
5870 @cindex @code{return} instruction pattern
5871 @item @samp{return}
5872 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
5873 defined only if a single instruction can do all the work of returning
5874 from a function.
5876 Like the @samp{mov@var{m}} patterns, this pattern is also used after the
5877 RTL generation phase.  In this case it is to support machines where
5878 multiple instructions are usually needed to return from a function, but
5879 some class of functions only requires one instruction to implement a
5880 return.  Normally, the applicable functions are those which do not need
5881 to save any registers or allocate stack space.
5883 It is valid for this pattern to expand to an instruction using
5884 @code{simple_return} if no epilogue is required.
5886 @cindex @code{simple_return} instruction pattern
5887 @item @samp{simple_return}
5888 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
5889 defined only if a single instruction can do all the work of returning
5890 from a function on a path where no epilogue is required.  This pattern
5891 is very similar to the @code{return} instruction pattern, but it is emitted
5892 only by the shrink-wrapping optimization on paths where the function
5893 prologue has not been executed, and a function return should occur without
5894 any of the effects of the epilogue.  Additional uses may be introduced on
5895 paths where both the prologue and the epilogue have executed.
5897 @findex reload_completed
5898 @findex leaf_function_p
5899 For such machines, the condition specified in this pattern should only
5900 be true when @code{reload_completed} is nonzero and the function's
5901 epilogue would only be a single instruction.  For machines with register
5902 windows, the routine @code{leaf_function_p} may be used to determine if
5903 a register window push is required.
5905 Machines that have conditional return instructions should define patterns
5906 such as
5908 @smallexample
5909 (define_insn ""
5910   [(set (pc)
5911         (if_then_else (match_operator
5912                          0 "comparison_operator"
5913                          [(cc0) (const_int 0)])
5914                       (return)
5915                       (pc)))]
5916   "@var{condition}"
5917   "@dots{}")
5918 @end smallexample
5920 where @var{condition} would normally be the same condition specified on the
5921 named @samp{return} pattern.
5923 @cindex @code{untyped_return} instruction pattern
5924 @item @samp{untyped_return}
5925 Untyped subroutine return instruction.  This instruction pattern should
5926 be defined to support @code{__builtin_return} on machines where special
5927 instructions are needed to return a value of any type.
5929 Operand 0 is a memory location where the result of calling a function
5930 with @code{__builtin_apply} is stored; operand 1 is a @code{parallel}
5931 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
5932 the restoring of a function return value from the result block.
5934 @cindex @code{nop} instruction pattern
5935 @item @samp{nop}
5936 No-op instruction.  This instruction pattern name should always be defined
5937 to output a no-op in assembler code.  @code{(const_int 0)} will do as an
5938 RTL pattern.
5940 @cindex @code{indirect_jump} instruction pattern
5941 @item @samp{indirect_jump}
5942 An instruction to jump to an address which is operand zero.
5943 This pattern name is mandatory on all machines.
5945 @cindex @code{casesi} instruction pattern
5946 @item @samp{casesi}
5947 Instruction to jump through a dispatch table, including bounds checking.
5948 This instruction takes five operands:
5950 @enumerate
5951 @item
5952 The index to dispatch on, which has mode @code{SImode}.
5954 @item
5955 The lower bound for indices in the table, an integer constant.
5957 @item
5958 The total range of indices in the table---the largest index
5959 minus the smallest one (both inclusive).
5961 @item
5962 A label that precedes the table itself.
5964 @item
5965 A label to jump to if the index has a value outside the bounds.
5966 @end enumerate
5968 The table is an @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} inside of a
5969 @code{jump_table_data}.  The number of elements in the table is one plus the
5970 difference between the upper bound and the lower bound.
5972 @cindex @code{tablejump} instruction pattern
5973 @item @samp{tablejump}
5974 Instruction to jump to a variable address.  This is a low-level
5975 capability which can be used to implement a dispatch table when there
5976 is no @samp{casesi} pattern.
5978 This pattern requires two operands: the address or offset, and a label
5979 which should immediately precede the jump table.  If the macro
5980 @code{CASE_VECTOR_PC_RELATIVE} evaluates to a nonzero value then the first
5981 operand is an offset which counts from the address of the table; otherwise,
5982 it is an absolute address to jump to.  In either case, the first operand has
5983 mode @code{Pmode}.
5985 The @samp{tablejump} insn is always the last insn before the jump
5986 table it uses.  Its assembler code normally has no need to use the
5987 second operand, but you should incorporate it in the RTL pattern so
5988 that the jump optimizer will not delete the table as unreachable code.
5991 @cindex @code{decrement_and_branch_until_zero} instruction pattern
5992 @item @samp{decrement_and_branch_until_zero}
5993 Conditional branch instruction that decrements a register and
5994 jumps if the register is nonzero.  Operand 0 is the register to
5995 decrement and test; operand 1 is the label to jump to if the
5996 register is nonzero.  @xref{Looping Patterns}.
5998 This optional instruction pattern is only used by the combiner,
5999 typically for loops reversed by the loop optimizer when strength
6000 reduction is enabled.
6002 @cindex @code{doloop_end} instruction pattern
6003 @item @samp{doloop_end}
6004 Conditional branch instruction that decrements a register and
6005 jumps if the register is nonzero.  Operand 0 is the register to
6006 decrement and test; operand 1 is the label to jump to if the
6007 register is nonzero.
6008 @xref{Looping Patterns}.
6010 This optional instruction pattern should be defined for machines with
6011 low-overhead looping instructions as the loop optimizer will try to
6012 modify suitable loops to utilize it.  The target hook
6013 @code{TARGET_CAN_USE_DOLOOP_P} controls the conditions under which
6014 low-overhead loops can be used.
6016 @cindex @code{doloop_begin} instruction pattern
6017 @item @samp{doloop_begin}
6018 Companion instruction to @code{doloop_end} required for machines that
6019 need to perform some initialization, such as loading a special counter
6020 register.  Operand 1 is the associated @code{doloop_end} pattern and
6021 operand 0 is the register that it decrements.
6023 If initialization insns do not always need to be emitted, use a
6024 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) and make it fail.
6026 @cindex @code{canonicalize_funcptr_for_compare} instruction pattern
6027 @item @samp{canonicalize_funcptr_for_compare}
6028 Canonicalize the function pointer in operand 1 and store the result
6029 into operand 0.
6031 Operand 0 is always a @code{reg} and has mode @code{Pmode}; operand 1
6032 may be a @code{reg}, @code{mem}, @code{symbol_ref}, @code{const_int}, etc
6033 and also has mode @code{Pmode}.
6035 Canonicalization of a function pointer usually involves computing
6036 the address of the function which would be called if the function
6037 pointer were used in an indirect call.
6039 Only define this pattern if function pointers on the target machine
6040 can have different values but still call the same function when
6041 used in an indirect call.
6043 @cindex @code{save_stack_block} instruction pattern
6044 @cindex @code{save_stack_function} instruction pattern
6045 @cindex @code{save_stack_nonlocal} instruction pattern
6046 @cindex @code{restore_stack_block} instruction pattern
6047 @cindex @code{restore_stack_function} instruction pattern
6048 @cindex @code{restore_stack_nonlocal} instruction pattern
6049 @item @samp{save_stack_block}
6050 @itemx @samp{save_stack_function}
6051 @itemx @samp{save_stack_nonlocal}
6052 @itemx @samp{restore_stack_block}
6053 @itemx @samp{restore_stack_function}
6054 @itemx @samp{restore_stack_nonlocal}
6055 Most machines save and restore the stack pointer by copying it to or
6056 from an object of mode @code{Pmode}.  Do not define these patterns on
6057 such machines.
6059 Some machines require special handling for stack pointer saves and
6060 restores.  On those machines, define the patterns corresponding to the
6061 non-standard cases by using a @code{define_expand} (@pxref{Expander
6062 Definitions}) that produces the required insns.  The three types of
6063 saves and restores are:
6065 @enumerate
6066 @item
6067 @samp{save_stack_block} saves the stack pointer at the start of a block
6068 that allocates a variable-sized object, and @samp{restore_stack_block}
6069 restores the stack pointer when the block is exited.
6071 @item
6072 @samp{save_stack_function} and @samp{restore_stack_function} do a
6073 similar job for the outermost block of a function and are used when the
6074 function allocates variable-sized objects or calls @code{alloca}.  Only
6075 the epilogue uses the restored stack pointer, allowing a simpler save or
6076 restore sequence on some machines.
6078 @item
6079 @samp{save_stack_nonlocal} is used in functions that contain labels
6080 branched to by nested functions.  It saves the stack pointer in such a
6081 way that the inner function can use @samp{restore_stack_nonlocal} to
6082 restore the stack pointer.  The compiler generates code to restore the
6083 frame and argument pointer registers, but some machines require saving
6084 and restoring additional data such as register window information or
6085 stack backchains.  Place insns in these patterns to save and restore any
6086 such required data.
6087 @end enumerate
6089 When saving the stack pointer, operand 0 is the save area and operand 1
6090 is the stack pointer.  The mode used to allocate the save area defaults
6091 to @code{Pmode} but you can override that choice by defining the
6092 @code{STACK_SAVEAREA_MODE} macro (@pxref{Storage Layout}).  You must
6093 specify an integral mode, or @code{VOIDmode} if no save area is needed
6094 for a particular type of save (either because no save is needed or
6095 because a machine-specific save area can be used).  Operand 0 is the
6096 stack pointer and operand 1 is the save area for restore operations.  If
6097 @samp{save_stack_block} is defined, operand 0 must not be
6098 @code{VOIDmode} since these saves can be arbitrarily nested.
6100 A save area is a @code{mem} that is at a constant offset from
6101 @code{virtual_stack_vars_rtx} when the stack pointer is saved for use by
6102 nonlocal gotos and a @code{reg} in the other two cases.
6104 @cindex @code{allocate_stack} instruction pattern
6105 @item @samp{allocate_stack}
6106 Subtract (or add if @code{STACK_GROWS_DOWNWARD} is undefined) operand 1 from
6107 the stack pointer to create space for dynamically allocated data.
6109 Store the resultant pointer to this space into operand 0.  If you
6110 are allocating space from the main stack, do this by emitting a
6111 move insn to copy @code{virtual_stack_dynamic_rtx} to operand 0.
6112 If you are allocating the space elsewhere, generate code to copy the
6113 location of the space to operand 0.  In the latter case, you must
6114 ensure this space gets freed when the corresponding space on the main
6115 stack is free.
6117 Do not define this pattern if all that must be done is the subtraction.
6118 Some machines require other operations such as stack probes or
6119 maintaining the back chain.  Define this pattern to emit those
6120 operations in addition to updating the stack pointer.
6122 @cindex @code{check_stack} instruction pattern
6123 @item @samp{check_stack}
6124 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) cannot be done on your system by
6125 probing the stack, define this pattern to perform the needed check and signal
6126 an error if the stack has overflowed.  The single operand is the address in
6127 the stack farthest from the current stack pointer that you need to validate.
6128 Normally, on platforms where this pattern is needed, you would obtain the
6129 stack limit from a global or thread-specific variable or register.
6131 @cindex @code{probe_stack_address} instruction pattern
6132 @item @samp{probe_stack_address}
6133 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) can be done on your system by
6134 probing the stack but without the need to actually access it, define this
6135 pattern and signal an error if the stack has overflowed.  The single operand
6136 is the memory address in the stack that needs to be probed.
6138 @cindex @code{probe_stack} instruction pattern
6139 @item @samp{probe_stack}
6140 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) can be done on your system by
6141 probing the stack but doing it with a ``store zero'' instruction is not valid
6142 or optimal, define this pattern to do the probing differently and signal an
6143 error if the stack has overflowed.  The single operand is the memory reference
6144 in the stack that needs to be probed.
6146 @cindex @code{nonlocal_goto} instruction pattern
6147 @item @samp{nonlocal_goto}
6148 Emit code to generate a non-local goto, e.g., a jump from one function
6149 to a label in an outer function.  This pattern has four arguments,
6150 each representing a value to be used in the jump.  The first
6151 argument is to be loaded into the frame pointer, the second is
6152 the address to branch to (code to dispatch to the actual label),
6153 the third is the address of a location where the stack is saved,
6154 and the last is the address of the label, to be placed in the
6155 location for the incoming static chain.
6157 On most machines you need not define this pattern, since GCC will
6158 already generate the correct code, which is to load the frame pointer
6159 and static chain, restore the stack (using the
6160 @samp{restore_stack_nonlocal} pattern, if defined), and jump indirectly
6161 to the dispatcher.  You need only define this pattern if this code will
6162 not work on your machine.
6164 @cindex @code{nonlocal_goto_receiver} instruction pattern
6165 @item @samp{nonlocal_goto_receiver}
6166 This pattern, if defined, contains code needed at the target of a
6167 nonlocal goto after the code already generated by GCC@.  You will not
6168 normally need to define this pattern.  A typical reason why you might
6169 need this pattern is if some value, such as a pointer to a global table,
6170 must be restored when the frame pointer is restored.  Note that a nonlocal
6171 goto only occurs within a unit-of-translation, so a global table pointer
6172 that is shared by all functions of a given module need not be restored.
6173 There are no arguments.
6175 @cindex @code{exception_receiver} instruction pattern
6176 @item @samp{exception_receiver}
6177 This pattern, if defined, contains code needed at the site of an
6178 exception handler that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
6179 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
6180 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
6181 table, must be restored after control flow is branched to the handler of
6182 an exception.  There are no arguments.
6184 @cindex @code{builtin_setjmp_setup} instruction pattern
6185 @item @samp{builtin_setjmp_setup}
6186 This pattern, if defined, contains additional code needed to initialize
6187 the @code{jmp_buf}.  You will not normally need to define this pattern.
6188 A typical reason why you might need this pattern is if some value, such
6189 as a pointer to a global table, must be restored.  Though it is
6190 preferred that the pointer value be recalculated if possible (given the
6191 address of a label for instance).  The single argument is a pointer to
6192 the @code{jmp_buf}.  Note that the buffer is five words long and that
6193 the first three are normally used by the generic mechanism.
6195 @cindex @code{builtin_setjmp_receiver} instruction pattern
6196 @item @samp{builtin_setjmp_receiver}
6197 This pattern, if defined, contains code needed at the site of a
6198 built-in setjmp that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
6199 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
6200 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
6201 table, must be restored.  It takes one argument, which is the label
6202 to which builtin_longjmp transferred control; this pattern may be emitted
6203 at a small offset from that label.
6205 @cindex @code{builtin_longjmp} instruction pattern
6206 @item @samp{builtin_longjmp}
6207 This pattern, if defined, performs the entire action of the longjmp.
6208 You will not normally need to define this pattern unless you also define
6209 @code{builtin_setjmp_setup}.  The single argument is a pointer to the
6210 @code{jmp_buf}.
6212 @cindex @code{eh_return} instruction pattern
6213 @item @samp{eh_return}
6214 This pattern, if defined, affects the way @code{__builtin_eh_return},
6215 and thence the call frame exception handling library routines, are
6216 built.  It is intended to handle non-trivial actions needed along
6217 the abnormal return path.
6219 The address of the exception handler to which the function should return
6220 is passed as operand to this pattern.  It will normally need to copied by
6221 the pattern to some special register or memory location.
6222 If the pattern needs to determine the location of the target call
6223 frame in order to do so, it may use @code{EH_RETURN_STACKADJ_RTX},
6224 if defined; it will have already been assigned.
6226 If this pattern is not defined, the default action will be to simply
6227 copy the return address to @code{EH_RETURN_HANDLER_RTX}.  Either
6228 that macro or this pattern needs to be defined if call frame exception
6229 handling is to be used.
6231 @cindex @code{prologue} instruction pattern
6232 @anchor{prologue instruction pattern}
6233 @item @samp{prologue}
6234 This pattern, if defined, emits RTL for entry to a function.  The function
6235 entry is responsible for setting up the stack frame, initializing the frame
6236 pointer register, saving callee saved registers, etc.
6238 Using a prologue pattern is generally preferred over defining
6239 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_PROLOGUE} to emit assembly code for the prologue.
6241 The @code{prologue} pattern is particularly useful for targets which perform
6242 instruction scheduling.
6244 @cindex @code{window_save} instruction pattern
6245 @anchor{window_save instruction pattern}
6246 @item @samp{window_save}
6247 This pattern, if defined, emits RTL for a register window save.  It should
6248 be defined if the target machine has register windows but the window events
6249 are decoupled from calls to subroutines.  The canonical example is the SPARC
6250 architecture.
6252 @cindex @code{epilogue} instruction pattern
6253 @anchor{epilogue instruction pattern}
6254 @item @samp{epilogue}
6255 This pattern emits RTL for exit from a function.  The function
6256 exit is responsible for deallocating the stack frame, restoring callee saved
6257 registers and emitting the return instruction.
6259 Using an epilogue pattern is generally preferred over defining
6260 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_EPILOGUE} to emit assembly code for the epilogue.
6262 The @code{epilogue} pattern is particularly useful for targets which perform
6263 instruction scheduling or which have delay slots for their return instruction.
6265 @cindex @code{sibcall_epilogue} instruction pattern
6266 @item @samp{sibcall_epilogue}
6267 This pattern, if defined, emits RTL for exit from a function without the final
6268 branch back to the calling function.  This pattern will be emitted before any
6269 sibling call (aka tail call) sites.
6271 The @code{sibcall_epilogue} pattern must not clobber any arguments used for
6272 parameter passing or any stack slots for arguments passed to the current
6273 function.
6275 @cindex @code{trap} instruction pattern
6276 @item @samp{trap}
6277 This pattern, if defined, signals an error, typically by causing some
6278 kind of signal to be raised.  Among other places, it is used by the Java
6279 front end to signal `invalid array index' exceptions.
6281 @cindex @code{ctrap@var{MM}4} instruction pattern
6282 @item @samp{ctrap@var{MM}4}
6283 Conditional trap instruction.  Operand 0 is a piece of RTL which
6284 performs a comparison, and operands 1 and 2 are the arms of the
6285 comparison.  Operand 3 is the trap code, an integer.
6287 A typical @code{ctrap} pattern looks like
6289 @smallexample
6290 (define_insn "ctrapsi4"
6291   [(trap_if (match_operator 0 "trap_operator"
6292              [(match_operand 1 "register_operand")
6293               (match_operand 2 "immediate_operand")])
6294             (match_operand 3 "const_int_operand" "i"))]
6295   ""
6296   "@dots{}")
6297 @end smallexample
6299 @cindex @code{prefetch} instruction pattern
6300 @item @samp{prefetch}
6301 This pattern, if defined, emits code for a non-faulting data prefetch
6302 instruction.  Operand 0 is the address of the memory to prefetch.  Operand 1
6303 is a constant 1 if the prefetch is preparing for a write to the memory
6304 address, or a constant 0 otherwise.  Operand 2 is the expected degree of
6305 temporal locality of the data and is a value between 0 and 3, inclusive; 0
6306 means that the data has no temporal locality, so it need not be left in the
6307 cache after the access; 3 means that the data has a high degree of temporal
6308 locality and should be left in all levels of cache possible;  1 and 2 mean,
6309 respectively, a low or moderate degree of temporal locality.
6311 Targets that do not support write prefetches or locality hints can ignore
6312 the values of operands 1 and 2.
6314 @cindex @code{blockage} instruction pattern
6315 @item @samp{blockage}
6316 This pattern defines a pseudo insn that prevents the instruction
6317 scheduler and other passes from moving instructions and using register
6318 equivalences across the boundary defined by the blockage insn.
6319 This needs to be an UNSPEC_VOLATILE pattern or a volatile ASM.
6321 @cindex @code{memory_barrier} instruction pattern
6322 @item @samp{memory_barrier}
6323 If the target memory model is not fully synchronous, then this pattern
6324 should be defined to an instruction that orders both loads and stores
6325 before the instruction with respect to loads and stores after the instruction.
6326 This pattern has no operands.
6328 @cindex @code{sync_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
6329 @item @samp{sync_compare_and_swap@var{mode}}
6330 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
6331 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
6332 performed.  Operand 2 is the ``old'' value to be compared against the
6333 current contents of the memory location.  Operand 3 is the ``new'' value
6334 to store in the memory if the compare succeeds.  Operand 0 is the result
6335 of the operation; it should contain the contents of the memory
6336 before the operation.  If the compare succeeds, this should obviously be
6337 a copy of operand 2.
6339 This pattern must show that both operand 0 and operand 1 are modified.
6341 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
6342 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
6343 operation and all memory operations after the atomic operation occur
6344 after the atomic operation.
6346 For targets where the success or failure of the compare-and-swap
6347 operation is available via the status flags, it is possible to
6348 avoid a separate compare operation and issue the subsequent
6349 branch or store-flag operation immediately after the compare-and-swap.
6350 To this end, GCC will look for a @code{MODE_CC} set in the
6351 output of @code{sync_compare_and_swap@var{mode}}; if the machine
6352 description includes such a set, the target should also define special
6353 @code{cbranchcc4} and/or @code{cstorecc4} instructions.  GCC will then
6354 be able to take the destination of the @code{MODE_CC} set and pass it
6355 to the @code{cbranchcc4} or @code{cstorecc4} pattern as the first
6356 operand of the comparison (the second will be @code{(const_int 0)}).
6358 For targets where the operating system may provide support for this
6359 operation via library calls, the @code{sync_compare_and_swap_optab}
6360 may be initialized to a function with the same interface as the
6361 @code{__sync_val_compare_and_swap_@var{n}} built-in.  If the entire
6362 set of @var{__sync} builtins are supported via library calls, the
6363 target can initialize all of the optabs at once with
6364 @code{init_sync_libfuncs}.
6365 For the purposes of C++11 @code{std::atomic::is_lock_free}, it is
6366 assumed that these library calls do @emph{not} use any kind of
6367 interruptable locking.
6369 @cindex @code{sync_add@var{mode}} instruction pattern
6370 @cindex @code{sync_sub@var{mode}} instruction pattern
6371 @cindex @code{sync_ior@var{mode}} instruction pattern
6372 @cindex @code{sync_and@var{mode}} instruction pattern
6373 @cindex @code{sync_xor@var{mode}} instruction pattern
6374 @cindex @code{sync_nand@var{mode}} instruction pattern
6375 @item @samp{sync_add@var{mode}}, @samp{sync_sub@var{mode}}
6376 @itemx @samp{sync_ior@var{mode}}, @samp{sync_and@var{mode}}
6377 @itemx @samp{sync_xor@var{mode}}, @samp{sync_nand@var{mode}}
6378 These patterns emit code for an atomic operation on memory.
6379 Operand 0 is the memory on which the atomic operation is performed.
6380 Operand 1 is the second operand to the binary operator.
6382 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
6383 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
6384 operation and all memory operations after the atomic operation occur
6385 after the atomic operation.
6387 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
6388 from a compare-and-swap operation, if defined.
6390 @cindex @code{sync_old_add@var{mode}} instruction pattern
6391 @cindex @code{sync_old_sub@var{mode}} instruction pattern
6392 @cindex @code{sync_old_ior@var{mode}} instruction pattern
6393 @cindex @code{sync_old_and@var{mode}} instruction pattern
6394 @cindex @code{sync_old_xor@var{mode}} instruction pattern
6395 @cindex @code{sync_old_nand@var{mode}} instruction pattern
6396 @item @samp{sync_old_add@var{mode}}, @samp{sync_old_sub@var{mode}}
6397 @itemx @samp{sync_old_ior@var{mode}}, @samp{sync_old_and@var{mode}}
6398 @itemx @samp{sync_old_xor@var{mode}}, @samp{sync_old_nand@var{mode}}
6399 These patterns emit code for an atomic operation on memory,
6400 and return the value that the memory contained before the operation.
6401 Operand 0 is the result value, operand 1 is the memory on which the
6402 atomic operation is performed, and operand 2 is the second operand
6403 to the binary operator.
6405 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
6406 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
6407 operation and all memory operations after the atomic operation occur
6408 after the atomic operation.
6410 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
6411 from a compare-and-swap operation, if defined.
6413 @cindex @code{sync_new_add@var{mode}} instruction pattern
6414 @cindex @code{sync_new_sub@var{mode}} instruction pattern
6415 @cindex @code{sync_new_ior@var{mode}} instruction pattern
6416 @cindex @code{sync_new_and@var{mode}} instruction pattern
6417 @cindex @code{sync_new_xor@var{mode}} instruction pattern
6418 @cindex @code{sync_new_nand@var{mode}} instruction pattern
6419 @item @samp{sync_new_add@var{mode}}, @samp{sync_new_sub@var{mode}}
6420 @itemx @samp{sync_new_ior@var{mode}}, @samp{sync_new_and@var{mode}}
6421 @itemx @samp{sync_new_xor@var{mode}}, @samp{sync_new_nand@var{mode}}
6422 These patterns are like their @code{sync_old_@var{op}} counterparts,
6423 except that they return the value that exists in the memory location
6424 after the operation, rather than before the operation.
6426 @cindex @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}} instruction pattern
6427 @item @samp{sync_lock_test_and_set@var{mode}}
6428 This pattern takes two forms, based on the capabilities of the target.
6429 In either case, operand 0 is the result of the operand, operand 1 is
6430 the memory on which the atomic operation is performed, and operand 2
6431 is the value to set in the lock.
6433 In the ideal case, this operation is an atomic exchange operation, in
6434 which the previous value in memory operand is copied into the result
6435 operand, and the value operand is stored in the memory operand.
6437 For less capable targets, any value operand that is not the constant 1
6438 should be rejected with @code{FAIL}.  In this case the target may use
6439 an atomic test-and-set bit operation.  The result operand should contain
6440 1 if the bit was previously set and 0 if the bit was previously clear.
6441 The true contents of the memory operand are implementation defined.
6443 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
6444 pattern as a whole acts as an acquire barrier, that is all memory
6445 operations after the pattern do not occur until the lock is acquired.
6447 If this pattern is not defined, the operation will be constructed from
6448 a compare-and-swap operation, if defined.
6450 @cindex @code{sync_lock_release@var{mode}} instruction pattern
6451 @item @samp{sync_lock_release@var{mode}}
6452 This pattern, if defined, releases a lock set by
6453 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}.  Operand 0 is the memory
6454 that contains the lock; operand 1 is the value to store in the lock.
6456 If the target doesn't implement full semantics for
6457 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}, any value operand which is not
6458 the constant 0 should be rejected with @code{FAIL}, and the true contents
6459 of the memory operand are implementation defined.
6461 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
6462 pattern as a whole acts as a release barrier, that is the lock is
6463 released only after all previous memory operations have completed.
6465 If this pattern is not defined, then a @code{memory_barrier} pattern
6466 will be emitted, followed by a store of the value to the memory operand.
6468 @cindex @code{atomic_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
6469 @item @samp{atomic_compare_and_swap@var{mode}} 
6470 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
6471 operation with memory model semantics.  Operand 2 is the memory on which
6472 the atomic operation is performed.  Operand 0 is an output operand which
6473 is set to true or false based on whether the operation succeeded.  Operand
6474 1 is an output operand which is set to the contents of the memory before
6475 the operation was attempted.  Operand 3 is the value that is expected to
6476 be in memory.  Operand 4 is the value to put in memory if the expected
6477 value is found there.  Operand 5 is set to 1 if this compare and swap is to
6478 be treated as a weak operation.  Operand 6 is the memory model to be used
6479 if the operation is a success.  Operand 7 is the memory model to be used
6480 if the operation fails.
6482 If memory referred to in operand 2 contains the value in operand 3, then
6483 operand 4 is stored in memory pointed to by operand 2 and fencing based on
6484 the memory model in operand 6 is issued.  
6486 If memory referred to in operand 2 does not contain the value in operand 3,
6487 then fencing based on the memory model in operand 7 is issued.
6489 If a target does not support weak compare-and-swap operations, or the port
6490 elects not to implement weak operations, the argument in operand 5 can be
6491 ignored.  Note a strong implementation must be provided.
6493 If this pattern is not provided, the @code{__atomic_compare_exchange}
6494 built-in functions will utilize the legacy @code{sync_compare_and_swap}
6495 pattern with an @code{__ATOMIC_SEQ_CST} memory model.
6497 @cindex @code{atomic_load@var{mode}} instruction pattern
6498 @item @samp{atomic_load@var{mode}}
6499 This pattern implements an atomic load operation with memory model
6500 semantics.  Operand 1 is the memory address being loaded from.  Operand 0
6501 is the result of the load.  Operand 2 is the memory model to be used for
6502 the load operation.
6504 If not present, the @code{__atomic_load} built-in function will either
6505 resort to a normal load with memory barriers, or a compare-and-swap
6506 operation if a normal load would not be atomic.
6508 @cindex @code{atomic_store@var{mode}} instruction pattern
6509 @item @samp{atomic_store@var{mode}}
6510 This pattern implements an atomic store operation with memory model
6511 semantics.  Operand 0 is the memory address being stored to.  Operand 1
6512 is the value to be written.  Operand 2 is the memory model to be used for
6513 the operation.
6515 If not present, the @code{__atomic_store} built-in function will attempt to
6516 perform a normal store and surround it with any required memory fences.  If
6517 the store would not be atomic, then an @code{__atomic_exchange} is
6518 attempted with the result being ignored.
6520 @cindex @code{atomic_exchange@var{mode}} instruction pattern
6521 @item @samp{atomic_exchange@var{mode}}
6522 This pattern implements an atomic exchange operation with memory model
6523 semantics.  Operand 1 is the memory location the operation is performed on.
6524 Operand 0 is an output operand which is set to the original value contained
6525 in the memory pointed to by operand 1.  Operand 2 is the value to be
6526 stored.  Operand 3 is the memory model to be used.
6528 If this pattern is not present, the built-in function
6529 @code{__atomic_exchange} will attempt to preform the operation with a
6530 compare and swap loop.
6532 @cindex @code{atomic_add@var{mode}} instruction pattern
6533 @cindex @code{atomic_sub@var{mode}} instruction pattern
6534 @cindex @code{atomic_or@var{mode}} instruction pattern
6535 @cindex @code{atomic_and@var{mode}} instruction pattern
6536 @cindex @code{atomic_xor@var{mode}} instruction pattern
6537 @cindex @code{atomic_nand@var{mode}} instruction pattern
6538 @item @samp{atomic_add@var{mode}}, @samp{atomic_sub@var{mode}}
6539 @itemx @samp{atomic_or@var{mode}}, @samp{atomic_and@var{mode}}
6540 @itemx @samp{atomic_xor@var{mode}}, @samp{atomic_nand@var{mode}}
6541 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
6542 model semantics. Operand 0 is the memory on which the atomic operation is
6543 performed.  Operand 1 is the second operand to the binary operator.
6544 Operand 2 is the memory model to be used by the operation.
6546 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
6547 @code{sync} patterns, or equivalent patterns which return a result.  If
6548 none of these are available a compare-and-swap loop will be used.
6550 @cindex @code{atomic_fetch_add@var{mode}} instruction pattern
6551 @cindex @code{atomic_fetch_sub@var{mode}} instruction pattern
6552 @cindex @code{atomic_fetch_or@var{mode}} instruction pattern
6553 @cindex @code{atomic_fetch_and@var{mode}} instruction pattern
6554 @cindex @code{atomic_fetch_xor@var{mode}} instruction pattern
6555 @cindex @code{atomic_fetch_nand@var{mode}} instruction pattern
6556 @item @samp{atomic_fetch_add@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_sub@var{mode}}
6557 @itemx @samp{atomic_fetch_or@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_and@var{mode}}
6558 @itemx @samp{atomic_fetch_xor@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_nand@var{mode}}
6559 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
6560 model semantics, and return the original value. Operand 0 is an output 
6561 operand which contains the value of the memory location before the 
6562 operation was performed.  Operand 1 is the memory on which the atomic 
6563 operation is performed.  Operand 2 is the second operand to the binary
6564 operator.  Operand 3 is the memory model to be used by the operation.
6566 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
6567 @code{sync} patterns.  If none of these are available a compare-and-swap
6568 loop will be used.
6570 @cindex @code{atomic_add_fetch@var{mode}} instruction pattern
6571 @cindex @code{atomic_sub_fetch@var{mode}} instruction pattern
6572 @cindex @code{atomic_or_fetch@var{mode}} instruction pattern
6573 @cindex @code{atomic_and_fetch@var{mode}} instruction pattern
6574 @cindex @code{atomic_xor_fetch@var{mode}} instruction pattern
6575 @cindex @code{atomic_nand_fetch@var{mode}} instruction pattern
6576 @item @samp{atomic_add_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_sub_fetch@var{mode}}
6577 @itemx @samp{atomic_or_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_and_fetch@var{mode}}
6578 @itemx @samp{atomic_xor_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_nand_fetch@var{mode}}
6579 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
6580 model semantics and return the result after the operation is performed.
6581 Operand 0 is an output operand which contains the value after the
6582 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
6583 performed.  Operand 2 is the second operand to the binary operator.
6584 Operand 3 is the memory model to be used by the operation.
6586 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
6587 @code{sync} patterns, or equivalent patterns which return the result before
6588 the operation followed by the arithmetic operation required to produce the
6589 result.  If none of these are available a compare-and-swap loop will be
6590 used.
6592 @cindex @code{atomic_test_and_set} instruction pattern
6593 @item @samp{atomic_test_and_set}
6594 This pattern emits code for @code{__builtin_atomic_test_and_set}.
6595 Operand 0 is an output operand which is set to true if the previous
6596 previous contents of the byte was "set", and false otherwise.  Operand 1
6597 is the @code{QImode} memory to be modified.  Operand 2 is the memory
6598 model to be used.
6600 The specific value that defines "set" is implementation defined, and
6601 is normally based on what is performed by the native atomic test and set
6602 instruction.
6604 @cindex @code{mem_thread_fence@var{mode}} instruction pattern
6605 @item @samp{mem_thread_fence@var{mode}}
6606 This pattern emits code required to implement a thread fence with
6607 memory model semantics.  Operand 0 is the memory model to be used.
6609 If this pattern is not specified, all memory models except
6610 @code{__ATOMIC_RELAXED} will result in issuing a @code{sync_synchronize}
6611 barrier pattern.
6613 @cindex @code{mem_signal_fence@var{mode}} instruction pattern
6614 @item @samp{mem_signal_fence@var{mode}}
6615 This pattern emits code required to implement a signal fence with
6616 memory model semantics.  Operand 0 is the memory model to be used.
6618 This pattern should impact the compiler optimizers the same way that
6619 mem_signal_fence does, but it does not need to issue any barrier
6620 instructions.
6622 If this pattern is not specified, all memory models except
6623 @code{__ATOMIC_RELAXED} will result in issuing a @code{sync_synchronize}
6624 barrier pattern.
6626 @cindex @code{get_thread_pointer@var{mode}} instruction pattern
6627 @cindex @code{set_thread_pointer@var{mode}} instruction pattern
6628 @item @samp{get_thread_pointer@var{mode}}
6629 @itemx @samp{set_thread_pointer@var{mode}}
6630 These patterns emit code that reads/sets the TLS thread pointer. Currently,
6631 these are only needed if the target needs to support the
6632 @code{__builtin_thread_pointer} and @code{__builtin_set_thread_pointer}
6633 builtins.
6635 The get/set patterns have a single output/input operand respectively,
6636 with @var{mode} intended to be @code{Pmode}.
6638 @cindex @code{stack_protect_set} instruction pattern
6639 @item @samp{stack_protect_set}
6640 This pattern, if defined, moves a @code{ptr_mode} value from the memory
6641 in operand 1 to the memory in operand 0 without leaving the value in
6642 a register afterward.  This is to avoid leaking the value some place
6643 that an attacker might use to rewrite the stack guard slot after
6644 having clobbered it.
6646 If this pattern is not defined, then a plain move pattern is generated.
6648 @cindex @code{stack_protect_test} instruction pattern
6649 @item @samp{stack_protect_test}
6650 This pattern, if defined, compares a @code{ptr_mode} value from the
6651 memory in operand 1 with the memory in operand 0 without leaving the
6652 value in a register afterward and branches to operand 2 if the values
6653 were equal.
6655 If this pattern is not defined, then a plain compare pattern and
6656 conditional branch pattern is used.
6658 @cindex @code{clear_cache} instruction pattern
6659 @item @samp{clear_cache}
6660 This pattern, if defined, flushes the instruction cache for a region of
6661 memory.  The region is bounded to by the Pmode pointers in operand 0
6662 inclusive and operand 1 exclusive.
6664 If this pattern is not defined, a call to the library function
6665 @code{__clear_cache} is used.
6667 @end table
6669 @end ifset
6670 @c Each of the following nodes are wrapped in separate
6671 @c "@ifset INTERNALS" to work around memory limits for the default
6672 @c configuration in older tetex distributions.  Known to not work:
6673 @c tetex-1.0.7, known to work: tetex-2.0.2.
6674 @ifset INTERNALS
6675 @node Pattern Ordering
6676 @section When the Order of Patterns Matters
6677 @cindex Pattern Ordering
6678 @cindex Ordering of Patterns
6680 Sometimes an insn can match more than one instruction pattern.  Then the
6681 pattern that appears first in the machine description is the one used.
6682 Therefore, more specific patterns (patterns that will match fewer things)
6683 and faster instructions (those that will produce better code when they
6684 do match) should usually go first in the description.
6686 In some cases the effect of ordering the patterns can be used to hide
6687 a pattern when it is not valid.  For example, the 68000 has an
6688 instruction for converting a fullword to floating point and another
6689 for converting a byte to floating point.  An instruction converting
6690 an integer to floating point could match either one.  We put the
6691 pattern to convert the fullword first to make sure that one will
6692 be used rather than the other.  (Otherwise a large integer might
6693 be generated as a single-byte immediate quantity, which would not work.)
6694 Instead of using this pattern ordering it would be possible to make the
6695 pattern for convert-a-byte smart enough to deal properly with any
6696 constant value.
6698 @end ifset
6699 @ifset INTERNALS
6700 @node Dependent Patterns
6701 @section Interdependence of Patterns
6702 @cindex Dependent Patterns
6703 @cindex Interdependence of Patterns
6705 In some cases machines support instructions identical except for the
6706 machine mode of one or more operands.  For example, there may be
6707 ``sign-extend halfword'' and ``sign-extend byte'' instructions whose
6708 patterns are
6710 @smallexample
6711 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
6712      (extend:SI (match_operand:HI 1 @dots{})))
6714 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
6715      (extend:SI (match_operand:QI 1 @dots{})))
6716 @end smallexample
6718 @noindent
6719 Constant integers do not specify a machine mode, so an instruction to
6720 extend a constant value could match either pattern.  The pattern it
6721 actually will match is the one that appears first in the file.  For correct
6722 results, this must be the one for the widest possible mode (@code{HImode},
6723 here).  If the pattern matches the @code{QImode} instruction, the results
6724 will be incorrect if the constant value does not actually fit that mode.
6726 Such instructions to extend constants are rarely generated because they are
6727 optimized away, but they do occasionally happen in nonoptimized
6728 compilations.
6730 If a constraint in a pattern allows a constant, the reload pass may
6731 replace a register with a constant permitted by the constraint in some
6732 cases.  Similarly for memory references.  Because of this substitution,
6733 you should not provide separate patterns for increment and decrement
6734 instructions.  Instead, they should be generated from the same pattern
6735 that supports register-register add insns by examining the operands and
6736 generating the appropriate machine instruction.
6738 @end ifset
6739 @ifset INTERNALS
6740 @node Jump Patterns
6741 @section Defining Jump Instruction Patterns
6742 @cindex jump instruction patterns
6743 @cindex defining jump instruction patterns
6745 GCC does not assume anything about how the machine realizes jumps.
6746 The machine description should define a single pattern, usually
6747 a @code{define_expand}, which expands to all the required insns.
6749 Usually, this would be a comparison insn to set the condition code
6750 and a separate branch insn testing the condition code and branching
6751 or not according to its value.  For many machines, however,
6752 separating compares and branches is limiting, which is why the
6753 more flexible approach with one @code{define_expand} is used in GCC.
6754 The machine description becomes clearer for architectures that
6755 have compare-and-branch instructions but no condition code.  It also
6756 works better when different sets of comparison operators are supported
6757 by different kinds of conditional branches (e.g. integer vs. floating-point),
6758 or by conditional branches with respect to conditional stores.
6760 Two separate insns are always used if the machine description represents
6761 a condition code register using the legacy RTL expression @code{(cc0)},
6762 and on most machines that use a separate condition code register
6763 (@pxref{Condition Code}).  For machines that use @code{(cc0)}, in
6764 fact, the set and use of the condition code must be separate and
6765 adjacent@footnote{@code{note} insns can separate them, though.}, thus
6766 allowing flags in @code{cc_status} to be used (@pxref{Condition Code}) and
6767 so that the comparison and branch insns could be located from each other
6768 by using the functions @code{prev_cc0_setter} and @code{next_cc0_user}.
6770 Even in this case having a single entry point for conditional branches
6771 is advantageous, because it handles equally well the case where a single
6772 comparison instruction records the results of both signed and unsigned
6773 comparison of the given operands (with the branch insns coming in distinct
6774 signed and unsigned flavors) as in the x86 or SPARC, and the case where
6775 there are distinct signed and unsigned compare instructions and only
6776 one set of conditional branch instructions as in the PowerPC.
6778 @end ifset
6779 @ifset INTERNALS
6780 @node Looping Patterns
6781 @section Defining Looping Instruction Patterns
6782 @cindex looping instruction patterns
6783 @cindex defining looping instruction patterns
6785 Some machines have special jump instructions that can be utilized to
6786 make loops more efficient.  A common example is the 68000 @samp{dbra}
6787 instruction which performs a decrement of a register and a branch if the
6788 result was greater than zero.  Other machines, in particular digital
6789 signal processors (DSPs), have special block repeat instructions to
6790 provide low-overhead loop support.  For example, the TI TMS320C3x/C4x
6791 DSPs have a block repeat instruction that loads special registers to
6792 mark the top and end of a loop and to count the number of loop
6793 iterations.  This avoids the need for fetching and executing a
6794 @samp{dbra}-like instruction and avoids pipeline stalls associated with
6795 the jump.
6797 GCC has three special named patterns to support low overhead looping.
6798 They are @samp{decrement_and_branch_until_zero}, @samp{doloop_begin},
6799 and @samp{doloop_end}.  The first pattern,
6800 @samp{decrement_and_branch_until_zero}, is not emitted during RTL
6801 generation but may be emitted during the instruction combination phase.
6802 This requires the assistance of the loop optimizer, using information
6803 collected during strength reduction, to reverse a loop to count down to
6804 zero.  Some targets also require the loop optimizer to add a
6805 @code{REG_NONNEG} note to indicate that the iteration count is always
6806 positive.  This is needed if the target performs a signed loop
6807 termination test.  For example, the 68000 uses a pattern similar to the
6808 following for its @code{dbra} instruction:
6810 @smallexample
6811 @group
6812 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
6813   [(set (pc)
6814         (if_then_else
6815           (ge (plus:SI (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
6816                        (const_int -1))
6817               (const_int 0))
6818           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
6819           (pc)))
6820    (set (match_dup 0)
6821         (plus:SI (match_dup 0)
6822                  (const_int -1)))]
6823   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
6824   "@dots{}")
6825 @end group
6826 @end smallexample
6828 Note that since the insn is both a jump insn and has an output, it must
6829 deal with its own reloads, hence the `m' constraints.  Also note that
6830 since this insn is generated by the instruction combination phase
6831 combining two sequential insns together into an implicit parallel insn,
6832 the iteration counter needs to be biased by the same amount as the
6833 decrement operation, in this case @minus{}1.  Note that the following similar
6834 pattern will not be matched by the combiner.
6836 @smallexample
6837 @group
6838 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
6839   [(set (pc)
6840         (if_then_else
6841           (ge (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
6842               (const_int 1))
6843           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
6844           (pc)))
6845    (set (match_dup 0)
6846         (plus:SI (match_dup 0)
6847                  (const_int -1)))]
6848   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
6849   "@dots{}")
6850 @end group
6851 @end smallexample
6853 The other two special looping patterns, @samp{doloop_begin} and
6854 @samp{doloop_end}, are emitted by the loop optimizer for certain
6855 well-behaved loops with a finite number of loop iterations using
6856 information collected during strength reduction.
6858 The @samp{doloop_end} pattern describes the actual looping instruction
6859 (or the implicit looping operation) and the @samp{doloop_begin} pattern
6860 is an optional companion pattern that can be used for initialization
6861 needed for some low-overhead looping instructions.
6863 Note that some machines require the actual looping instruction to be
6864 emitted at the top of the loop (e.g., the TMS320C3x/C4x DSPs).  Emitting
6865 the true RTL for a looping instruction at the top of the loop can cause
6866 problems with flow analysis.  So instead, a dummy @code{doloop} insn is
6867 emitted at the end of the loop.  The machine dependent reorg pass checks
6868 for the presence of this @code{doloop} insn and then searches back to
6869 the top of the loop, where it inserts the true looping insn (provided
6870 there are no instructions in the loop which would cause problems).  Any
6871 additional labels can be emitted at this point.  In addition, if the
6872 desired special iteration counter register was not allocated, this
6873 machine dependent reorg pass could emit a traditional compare and jump
6874 instruction pair.
6876 The essential difference between the
6877 @samp{decrement_and_branch_until_zero} and the @samp{doloop_end}
6878 patterns is that the loop optimizer allocates an additional pseudo
6879 register for the latter as an iteration counter.  This pseudo register
6880 cannot be used within the loop (i.e., general induction variables cannot
6881 be derived from it), however, in many cases the loop induction variable
6882 may become redundant and removed by the flow pass.
6885 @end ifset
6886 @ifset INTERNALS
6887 @node Insn Canonicalizations
6888 @section Canonicalization of Instructions
6889 @cindex canonicalization of instructions
6890 @cindex insn canonicalization
6892 There are often cases where multiple RTL expressions could represent an
6893 operation performed by a single machine instruction.  This situation is
6894 most commonly encountered with logical, branch, and multiply-accumulate
6895 instructions.  In such cases, the compiler attempts to convert these
6896 multiple RTL expressions into a single canonical form to reduce the
6897 number of insn patterns required.
6899 In addition to algebraic simplifications, following canonicalizations
6900 are performed:
6902 @itemize @bullet
6903 @item
6904 For commutative and comparison operators, a constant is always made the
6905 second operand.  If a machine only supports a constant as the second
6906 operand, only patterns that match a constant in the second operand need
6907 be supplied.
6909 @item
6910 For associative operators, a sequence of operators will always chain
6911 to the left; for instance, only the left operand of an integer @code{plus}
6912 can itself be a @code{plus}.  @code{and}, @code{ior}, @code{xor},
6913 @code{plus}, @code{mult}, @code{smin}, @code{smax}, @code{umin}, and
6914 @code{umax} are associative when applied to integers, and sometimes to
6915 floating-point.
6917 @item
6918 @cindex @code{neg}, canonicalization of
6919 @cindex @code{not}, canonicalization of
6920 @cindex @code{mult}, canonicalization of
6921 @cindex @code{plus}, canonicalization of
6922 @cindex @code{minus}, canonicalization of
6923 For these operators, if only one operand is a @code{neg}, @code{not},
6924 @code{mult}, @code{plus}, or @code{minus} expression, it will be the
6925 first operand.
6927 @item
6928 In combinations of @code{neg}, @code{mult}, @code{plus}, and
6929 @code{minus}, the @code{neg} operations (if any) will be moved inside
6930 the operations as far as possible.  For instance,
6931 @code{(neg (mult A B))} is canonicalized as @code{(mult (neg A) B)}, but
6932 @code{(plus (mult (neg B) C) A)} is canonicalized as
6933 @code{(minus A (mult B C))}.
6935 @cindex @code{compare}, canonicalization of
6936 @item
6937 For the @code{compare} operator, a constant is always the second operand
6938 if the first argument is a condition code register or @code{(cc0)}.
6940 @item
6941 An operand of @code{neg}, @code{not}, @code{mult}, @code{plus}, or
6942 @code{minus} is made the first operand under the same conditions as
6943 above.
6945 @item
6946 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{b})} is converted to
6947 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{a})}. Likewise with @code{geu} instead
6948 of @code{ltu}.
6950 @item
6951 @code{(minus @var{x} (const_int @var{n}))} is converted to
6952 @code{(plus @var{x} (const_int @var{-n}))}.
6954 @item
6955 Within address computations (i.e., inside @code{mem}), a left shift is
6956 converted into the appropriate multiplication by a power of two.
6958 @cindex @code{ior}, canonicalization of
6959 @cindex @code{and}, canonicalization of
6960 @cindex De Morgan's law
6961 @item
6962 De Morgan's Law is used to move bitwise negation inside a bitwise
6963 logical-and or logical-or operation.  If this results in only one
6964 operand being a @code{not} expression, it will be the first one.
6966 A machine that has an instruction that performs a bitwise logical-and of one
6967 operand with the bitwise negation of the other should specify the pattern
6968 for that instruction as
6970 @smallexample
6971 (define_insn ""
6972   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
6973         (and:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
6974                      (match_operand:@var{m} 2 @dots{})))]
6975   "@dots{}"
6976   "@dots{}")
6977 @end smallexample
6979 @noindent
6980 Similarly, a pattern for a ``NAND'' instruction should be written
6982 @smallexample
6983 (define_insn ""
6984   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
6985         (ior:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
6986                      (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 2 @dots{}))))]
6987   "@dots{}"
6988   "@dots{}")
6989 @end smallexample
6991 In both cases, it is not necessary to include patterns for the many
6992 logically equivalent RTL expressions.
6994 @cindex @code{xor}, canonicalization of
6995 @item
6996 The only possible RTL expressions involving both bitwise exclusive-or
6997 and bitwise negation are @code{(xor:@var{m} @var{x} @var{y})}
6998 and @code{(not:@var{m} (xor:@var{m} @var{x} @var{y}))}.
7000 @item
7001 The sum of three items, one of which is a constant, will only appear in
7002 the form
7004 @smallexample
7005 (plus:@var{m} (plus:@var{m} @var{x} @var{y}) @var{constant})
7006 @end smallexample
7008 @cindex @code{zero_extract}, canonicalization of
7009 @cindex @code{sign_extract}, canonicalization of
7010 @item
7011 Equality comparisons of a group of bits (usually a single bit) with zero
7012 will be written using @code{zero_extract} rather than the equivalent
7013 @code{and} or @code{sign_extract} operations.
7015 @cindex @code{mult}, canonicalization of
7016 @item
7017 @code{(sign_extend:@var{m1} (mult:@var{m2} (sign_extend:@var{m2} @var{x})
7018 (sign_extend:@var{m2} @var{y})))} is converted to @code{(mult:@var{m1}
7019 (sign_extend:@var{m1} @var{x}) (sign_extend:@var{m1} @var{y}))}, and likewise
7020 for @code{zero_extend}.
7022 @item
7023 @code{(sign_extend:@var{m1} (mult:@var{m2} (ashiftrt:@var{m2}
7024 @var{x} @var{s}) (sign_extend:@var{m2} @var{y})))} is converted
7025 to @code{(mult:@var{m1} (sign_extend:@var{m1} (ashiftrt:@var{m2}
7026 @var{x} @var{s})) (sign_extend:@var{m1} @var{y}))}, and likewise for
7027 patterns using @code{zero_extend} and @code{lshiftrt}.  If the second
7028 operand of @code{mult} is also a shift, then that is extended also.
7029 This transformation is only applied when it can be proven that the
7030 original operation had sufficient precision to prevent overflow.
7032 @end itemize
7034 Further canonicalization rules are defined in the function
7035 @code{commutative_operand_precedence} in @file{gcc/rtlanal.c}.
7037 @end ifset
7038 @ifset INTERNALS
7039 @node Expander Definitions
7040 @section Defining RTL Sequences for Code Generation
7041 @cindex expander definitions
7042 @cindex code generation RTL sequences
7043 @cindex defining RTL sequences for code generation
7045 On some target machines, some standard pattern names for RTL generation
7046 cannot be handled with single insn, but a sequence of RTL insns can
7047 represent them.  For these target machines, you can write a
7048 @code{define_expand} to specify how to generate the sequence of RTL@.
7050 @findex define_expand
7051 A @code{define_expand} is an RTL expression that looks almost like a
7052 @code{define_insn}; but, unlike the latter, a @code{define_expand} is used
7053 only for RTL generation and it can produce more than one RTL insn.
7055 A @code{define_expand} RTX has four operands:
7057 @itemize @bullet
7058 @item
7059 The name.  Each @code{define_expand} must have a name, since the only
7060 use for it is to refer to it by name.
7062 @item
7063 The RTL template.  This is a vector of RTL expressions representing
7064 a sequence of separate instructions.  Unlike @code{define_insn}, there
7065 is no implicit surrounding @code{PARALLEL}.
7067 @item
7068 The condition, a string containing a C expression.  This expression is
7069 used to express how the availability of this pattern depends on
7070 subclasses of target machine, selected by command-line options when GCC
7071 is run.  This is just like the condition of a @code{define_insn} that
7072 has a standard name.  Therefore, the condition (if present) may not
7073 depend on the data in the insn being matched, but only the
7074 target-machine-type flags.  The compiler needs to test these conditions
7075 during initialization in order to learn exactly which named instructions
7076 are available in a particular run.
7078 @item
7079 The preparation statements, a string containing zero or more C
7080 statements which are to be executed before RTL code is generated from
7081 the RTL template.
7083 Usually these statements prepare temporary registers for use as
7084 internal operands in the RTL template, but they can also generate RTL
7085 insns directly by calling routines such as @code{emit_insn}, etc.
7086 Any such insns precede the ones that come from the RTL template.
7088 @item
7089 Optionally, a vector containing the values of attributes. @xref{Insn
7090 Attributes}.
7091 @end itemize
7093 Every RTL insn emitted by a @code{define_expand} must match some
7094 @code{define_insn} in the machine description.  Otherwise, the compiler
7095 will crash when trying to generate code for the insn or trying to optimize
7098 The RTL template, in addition to controlling generation of RTL insns,
7099 also describes the operands that need to be specified when this pattern
7100 is used.  In particular, it gives a predicate for each operand.
7102 A true operand, which needs to be specified in order to generate RTL from
7103 the pattern, should be described with a @code{match_operand} in its first
7104 occurrence in the RTL template.  This enters information on the operand's
7105 predicate into the tables that record such things.  GCC uses the
7106 information to preload the operand into a register if that is required for
7107 valid RTL code.  If the operand is referred to more than once, subsequent
7108 references should use @code{match_dup}.
7110 The RTL template may also refer to internal ``operands'' which are
7111 temporary registers or labels used only within the sequence made by the
7112 @code{define_expand}.  Internal operands are substituted into the RTL
7113 template with @code{match_dup}, never with @code{match_operand}.  The
7114 values of the internal operands are not passed in as arguments by the
7115 compiler when it requests use of this pattern.  Instead, they are computed
7116 within the pattern, in the preparation statements.  These statements
7117 compute the values and store them into the appropriate elements of
7118 @code{operands} so that @code{match_dup} can find them.
7120 There are two special macros defined for use in the preparation statements:
7121 @code{DONE} and @code{FAIL}.  Use them with a following semicolon,
7122 as a statement.
7124 @table @code
7126 @findex DONE
7127 @item DONE
7128 Use the @code{DONE} macro to end RTL generation for the pattern.  The
7129 only RTL insns resulting from the pattern on this occasion will be
7130 those already emitted by explicit calls to @code{emit_insn} within the
7131 preparation statements; the RTL template will not be generated.
7133 @findex FAIL
7134 @item FAIL
7135 Make the pattern fail on this occasion.  When a pattern fails, it means
7136 that the pattern was not truly available.  The calling routines in the
7137 compiler will try other strategies for code generation using other patterns.
7139 Failure is currently supported only for binary (addition, multiplication,
7140 shifting, etc.) and bit-field (@code{extv}, @code{extzv}, and @code{insv})
7141 operations.
7142 @end table
7144 If the preparation falls through (invokes neither @code{DONE} nor
7145 @code{FAIL}), then the @code{define_expand} acts like a
7146 @code{define_insn} in that the RTL template is used to generate the
7147 insn.
7149 The RTL template is not used for matching, only for generating the
7150 initial insn list.  If the preparation statement always invokes
7151 @code{DONE} or @code{FAIL}, the RTL template may be reduced to a simple
7152 list of operands, such as this example:
7154 @smallexample
7155 @group
7156 (define_expand "addsi3"
7157   [(match_operand:SI 0 "register_operand" "")
7158    (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
7159    (match_operand:SI 2 "register_operand" "")]
7160 @end group
7161 @group
7162   ""
7163   "
7165   handle_add (operands[0], operands[1], operands[2]);
7166   DONE;
7167 @}")
7168 @end group
7169 @end smallexample
7171 Here is an example, the definition of left-shift for the SPUR chip:
7173 @smallexample
7174 @group
7175 (define_expand "ashlsi3"
7176   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
7177         (ashift:SI
7178 @end group
7179 @group
7180           (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
7181           (match_operand:SI 2 "nonmemory_operand" "")))]
7182   ""
7183   "
7184 @end group
7185 @end smallexample
7187 @smallexample
7188 @group
7190   if (GET_CODE (operands[2]) != CONST_INT
7191       || (unsigned) INTVAL (operands[2]) > 3)
7192     FAIL;
7193 @}")
7194 @end group
7195 @end smallexample
7197 @noindent
7198 This example uses @code{define_expand} so that it can generate an RTL insn
7199 for shifting when the shift-count is in the supported range of 0 to 3 but
7200 fail in other cases where machine insns aren't available.  When it fails,
7201 the compiler tries another strategy using different patterns (such as, a
7202 library call).
7204 If the compiler were able to handle nontrivial condition-strings in
7205 patterns with names, then it would be possible to use a
7206 @code{define_insn} in that case.  Here is another case (zero-extension
7207 on the 68000) which makes more use of the power of @code{define_expand}:
7209 @smallexample
7210 (define_expand "zero_extendhisi2"
7211   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "")
7212         (const_int 0))
7213    (set (strict_low_part
7214           (subreg:HI
7215             (match_dup 0)
7216             0))
7217         (match_operand:HI 1 "general_operand" ""))]
7218   ""
7219   "operands[1] = make_safe_from (operands[1], operands[0]);")
7220 @end smallexample
7222 @noindent
7223 @findex make_safe_from
7224 Here two RTL insns are generated, one to clear the entire output operand
7225 and the other to copy the input operand into its low half.  This sequence
7226 is incorrect if the input operand refers to [the old value of] the output
7227 operand, so the preparation statement makes sure this isn't so.  The
7228 function @code{make_safe_from} copies the @code{operands[1]} into a
7229 temporary register if it refers to @code{operands[0]}.  It does this
7230 by emitting another RTL insn.
7232 Finally, a third example shows the use of an internal operand.
7233 Zero-extension on the SPUR chip is done by @code{and}-ing the result
7234 against a halfword mask.  But this mask cannot be represented by a
7235 @code{const_int} because the constant value is too large to be legitimate
7236 on this machine.  So it must be copied into a register with
7237 @code{force_reg} and then the register used in the @code{and}.
7239 @smallexample
7240 (define_expand "zero_extendhisi2"
7241   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
7242         (and:SI (subreg:SI
7243                   (match_operand:HI 1 "register_operand" "")
7244                   0)
7245                 (match_dup 2)))]
7246   ""
7247   "operands[2]
7248      = force_reg (SImode, GEN_INT (65535)); ")
7249 @end smallexample
7251 @emph{Note:} If the @code{define_expand} is used to serve a
7252 standard binary or unary arithmetic operation or a bit-field operation,
7253 then the last insn it generates must not be a @code{code_label},
7254 @code{barrier} or @code{note}.  It must be an @code{insn},
7255 @code{jump_insn} or @code{call_insn}.  If you don't need a real insn
7256 at the end, emit an insn to copy the result of the operation into
7257 itself.  Such an insn will generate no code, but it can avoid problems
7258 in the compiler.
7260 @end ifset
7261 @ifset INTERNALS
7262 @node Insn Splitting
7263 @section Defining How to Split Instructions
7264 @cindex insn splitting
7265 @cindex instruction splitting
7266 @cindex splitting instructions
7268 There are two cases where you should specify how to split a pattern
7269 into multiple insns.  On machines that have instructions requiring
7270 delay slots (@pxref{Delay Slots}) or that have instructions whose
7271 output is not available for multiple cycles (@pxref{Processor pipeline
7272 description}), the compiler phases that optimize these cases need to
7273 be able to move insns into one-instruction delay slots.  However, some
7274 insns may generate more than one machine instruction.  These insns
7275 cannot be placed into a delay slot.
7277 Often you can rewrite the single insn as a list of individual insns,
7278 each corresponding to one machine instruction.  The disadvantage of
7279 doing so is that it will cause the compilation to be slower and require
7280 more space.  If the resulting insns are too complex, it may also
7281 suppress some optimizations.  The compiler splits the insn if there is a
7282 reason to believe that it might improve instruction or delay slot
7283 scheduling.
7285 The insn combiner phase also splits putative insns.  If three insns are
7286 merged into one insn with a complex expression that cannot be matched by
7287 some @code{define_insn} pattern, the combiner phase attempts to split
7288 the complex pattern into two insns that are recognized.  Usually it can
7289 break the complex pattern into two patterns by splitting out some
7290 subexpression.  However, in some other cases, such as performing an
7291 addition of a large constant in two insns on a RISC machine, the way to
7292 split the addition into two insns is machine-dependent.
7294 @findex define_split
7295 The @code{define_split} definition tells the compiler how to split a
7296 complex insn into several simpler insns.  It looks like this:
7298 @smallexample
7299 (define_split
7300   [@var{insn-pattern}]
7301   "@var{condition}"
7302   [@var{new-insn-pattern-1}
7303    @var{new-insn-pattern-2}
7304    @dots{}]
7305   "@var{preparation-statements}")
7306 @end smallexample
7308 @var{insn-pattern} is a pattern that needs to be split and
7309 @var{condition} is the final condition to be tested, as in a
7310 @code{define_insn}.  When an insn matching @var{insn-pattern} and
7311 satisfying @var{condition} is found, it is replaced in the insn list
7312 with the insns given by @var{new-insn-pattern-1},
7313 @var{new-insn-pattern-2}, etc.
7315 The @var{preparation-statements} are similar to those statements that
7316 are specified for @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
7317 and are executed before the new RTL is generated to prepare for the
7318 generated code or emit some insns whose pattern is not fixed.  Unlike
7319 those in @code{define_expand}, however, these statements must not
7320 generate any new pseudo-registers.  Once reload has completed, they also
7321 must not allocate any space in the stack frame.
7323 Patterns are matched against @var{insn-pattern} in two different
7324 circumstances.  If an insn needs to be split for delay slot scheduling
7325 or insn scheduling, the insn is already known to be valid, which means
7326 that it must have been matched by some @code{define_insn} and, if
7327 @code{reload_completed} is nonzero, is known to satisfy the constraints
7328 of that @code{define_insn}.  In that case, the new insn patterns must
7329 also be insns that are matched by some @code{define_insn} and, if
7330 @code{reload_completed} is nonzero, must also satisfy the constraints
7331 of those definitions.
7333 As an example of this usage of @code{define_split}, consider the following
7334 example from @file{a29k.md}, which splits a @code{sign_extend} from
7335 @code{HImode} to @code{SImode} into a pair of shift insns:
7337 @smallexample
7338 (define_split
7339   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
7340         (sign_extend:SI (match_operand:HI 1 "gen_reg_operand" "")))]
7341   ""
7342   [(set (match_dup 0)
7343         (ashift:SI (match_dup 1)
7344                    (const_int 16)))
7345    (set (match_dup 0)
7346         (ashiftrt:SI (match_dup 0)
7347                      (const_int 16)))]
7348   "
7349 @{ operands[1] = gen_lowpart (SImode, operands[1]); @}")
7350 @end smallexample
7352 When the combiner phase tries to split an insn pattern, it is always the
7353 case that the pattern is @emph{not} matched by any @code{define_insn}.
7354 The combiner pass first tries to split a single @code{set} expression
7355 and then the same @code{set} expression inside a @code{parallel}, but
7356 followed by a @code{clobber} of a pseudo-reg to use as a scratch
7357 register.  In these cases, the combiner expects exactly two new insn
7358 patterns to be generated.  It will verify that these patterns match some
7359 @code{define_insn} definitions, so you need not do this test in the
7360 @code{define_split} (of course, there is no point in writing a
7361 @code{define_split} that will never produce insns that match).
7363 Here is an example of this use of @code{define_split}, taken from
7364 @file{rs6000.md}:
7366 @smallexample
7367 (define_split
7368   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
7369         (plus:SI (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
7370                  (match_operand:SI 2 "non_add_cint_operand" "")))]
7371   ""
7372   [(set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 1) (match_dup 3)))
7373    (set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 0) (match_dup 4)))]
7376   int low = INTVAL (operands[2]) & 0xffff;
7377   int high = (unsigned) INTVAL (operands[2]) >> 16;
7379   if (low & 0x8000)
7380     high++, low |= 0xffff0000;
7382   operands[3] = GEN_INT (high << 16);
7383   operands[4] = GEN_INT (low);
7384 @}")
7385 @end smallexample
7387 Here the predicate @code{non_add_cint_operand} matches any
7388 @code{const_int} that is @emph{not} a valid operand of a single add
7389 insn.  The add with the smaller displacement is written so that it
7390 can be substituted into the address of a subsequent operation.
7392 An example that uses a scratch register, from the same file, generates
7393 an equality comparison of a register and a large constant:
7395 @smallexample
7396 (define_split
7397   [(set (match_operand:CC 0 "cc_reg_operand" "")
7398         (compare:CC (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
7399                     (match_operand:SI 2 "non_short_cint_operand" "")))
7400    (clobber (match_operand:SI 3 "gen_reg_operand" ""))]
7401   "find_single_use (operands[0], insn, 0)
7402    && (GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == EQ
7403        || GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == NE)"
7404   [(set (match_dup 3) (xor:SI (match_dup 1) (match_dup 4)))
7405    (set (match_dup 0) (compare:CC (match_dup 3) (match_dup 5)))]
7406   "
7408   /* @r{Get the constant we are comparing against, C, and see what it
7409      looks like sign-extended to 16 bits.  Then see what constant
7410      could be XOR'ed with C to get the sign-extended value.}  */
7412   int c = INTVAL (operands[2]);
7413   int sextc = (c << 16) >> 16;
7414   int xorv = c ^ sextc;
7416   operands[4] = GEN_INT (xorv);
7417   operands[5] = GEN_INT (sextc);
7418 @}")
7419 @end smallexample
7421 To avoid confusion, don't write a single @code{define_split} that
7422 accepts some insns that match some @code{define_insn} as well as some
7423 insns that don't.  Instead, write two separate @code{define_split}
7424 definitions, one for the insns that are valid and one for the insns that
7425 are not valid.
7427 The splitter is allowed to split jump instructions into sequence of
7428 jumps or create new jumps in while splitting non-jump instructions.  As
7429 the central flowgraph and branch prediction information needs to be updated,
7430 several restriction apply.
7432 Splitting of jump instruction into sequence that over by another jump
7433 instruction is always valid, as compiler expect identical behavior of new
7434 jump.  When new sequence contains multiple jump instructions or new labels,
7435 more assistance is needed.  Splitter is required to create only unconditional
7436 jumps, or simple conditional jump instructions.  Additionally it must attach a
7437 @code{REG_BR_PROB} note to each conditional jump.  A global variable
7438 @code{split_branch_probability} holds the probability of the original branch in case
7439 it was a simple conditional jump, @minus{}1 otherwise.  To simplify
7440 recomputing of edge frequencies, the new sequence is required to have only
7441 forward jumps to the newly created labels.
7443 @findex define_insn_and_split
7444 For the common case where the pattern of a define_split exactly matches the
7445 pattern of a define_insn, use @code{define_insn_and_split}.  It looks like
7446 this:
7448 @smallexample
7449 (define_insn_and_split
7450   [@var{insn-pattern}]
7451   "@var{condition}"
7452   "@var{output-template}"
7453   "@var{split-condition}"
7454   [@var{new-insn-pattern-1}
7455    @var{new-insn-pattern-2}
7456    @dots{}]
7457   "@var{preparation-statements}"
7458   [@var{insn-attributes}])
7460 @end smallexample
7462 @var{insn-pattern}, @var{condition}, @var{output-template}, and
7463 @var{insn-attributes} are used as in @code{define_insn}.  The
7464 @var{new-insn-pattern} vector and the @var{preparation-statements} are used as
7465 in a @code{define_split}.  The @var{split-condition} is also used as in
7466 @code{define_split}, with the additional behavior that if the condition starts
7467 with @samp{&&}, the condition used for the split will be the constructed as a
7468 logical ``and'' of the split condition with the insn condition.  For example,
7469 from i386.md:
7471 @smallexample
7472 (define_insn_and_split "zero_extendhisi2_and"
7473   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
7474      (zero_extend:SI (match_operand:HI 1 "register_operand" "0")))
7475    (clobber (reg:CC 17))]
7476   "TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size"
7477   "#"
7478   "&& reload_completed"
7479   [(parallel [(set (match_dup 0)
7480                    (and:SI (match_dup 0) (const_int 65535)))
7481               (clobber (reg:CC 17))])]
7482   ""
7483   [(set_attr "type" "alu1")])
7485 @end smallexample
7487 In this case, the actual split condition will be
7488 @samp{TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size && reload_completed}.
7490 The @code{define_insn_and_split} construction provides exactly the same
7491 functionality as two separate @code{define_insn} and @code{define_split}
7492 patterns.  It exists for compactness, and as a maintenance tool to prevent
7493 having to ensure the two patterns' templates match.
7495 @end ifset
7496 @ifset INTERNALS
7497 @node Including Patterns
7498 @section Including Patterns in Machine Descriptions.
7499 @cindex insn includes
7501 @findex include
7502 The @code{include} pattern tells the compiler tools where to
7503 look for patterns that are in files other than in the file
7504 @file{.md}.  This is used only at build time and there is no preprocessing allowed.
7506 It looks like:
7508 @smallexample
7510 (include
7511   @var{pathname})
7512 @end smallexample
7514 For example:
7516 @smallexample
7518 (include "filestuff")
7520 @end smallexample
7522 Where @var{pathname} is a string that specifies the location of the file,
7523 specifies the include file to be in @file{gcc/config/target/filestuff}.  The
7524 directory @file{gcc/config/target} is regarded as the default directory.
7527 Machine descriptions may be split up into smaller more manageable subsections
7528 and placed into subdirectories.
7530 By specifying:
7532 @smallexample
7534 (include "BOGUS/filestuff")
7536 @end smallexample
7538 the include file is specified to be in @file{gcc/config/@var{target}/BOGUS/filestuff}.
7540 Specifying an absolute path for the include file such as;
7541 @smallexample
7543 (include "/u2/BOGUS/filestuff")
7545 @end smallexample
7546 is permitted but is not encouraged.
7548 @subsection RTL Generation Tool Options for Directory Search
7549 @cindex directory options .md
7550 @cindex options, directory search
7551 @cindex search options
7553 The @option{-I@var{dir}} option specifies directories to search for machine descriptions.
7554 For example:
7556 @smallexample
7558 genrecog -I/p1/abc/proc1 -I/p2/abcd/pro2 target.md
7560 @end smallexample
7563 Add the directory @var{dir} to the head of the list of directories to be
7564 searched for header files.  This can be used to override a system machine definition
7565 file, substituting your own version, since these directories are
7566 searched before the default machine description file directories.  If you use more than
7567 one @option{-I} option, the directories are scanned in left-to-right
7568 order; the standard default directory come after.
7571 @end ifset
7572 @ifset INTERNALS
7573 @node Peephole Definitions
7574 @section Machine-Specific Peephole Optimizers
7575 @cindex peephole optimizer definitions
7576 @cindex defining peephole optimizers
7578 In addition to instruction patterns the @file{md} file may contain
7579 definitions of machine-specific peephole optimizations.
7581 The combiner does not notice certain peephole optimizations when the data
7582 flow in the program does not suggest that it should try them.  For example,
7583 sometimes two consecutive insns related in purpose can be combined even
7584 though the second one does not appear to use a register computed in the
7585 first one.  A machine-specific peephole optimizer can detect such
7586 opportunities.
7588 There are two forms of peephole definitions that may be used.  The
7589 original @code{define_peephole} is run at assembly output time to
7590 match insns and substitute assembly text.  Use of @code{define_peephole}
7591 is deprecated.
7593 A newer @code{define_peephole2} matches insns and substitutes new
7594 insns.  The @code{peephole2} pass is run after register allocation
7595 but before scheduling, which may result in much better code for
7596 targets that do scheduling.
7598 @menu
7599 * define_peephole::     RTL to Text Peephole Optimizers
7600 * define_peephole2::    RTL to RTL Peephole Optimizers
7601 @end menu
7603 @end ifset
7604 @ifset INTERNALS
7605 @node define_peephole
7606 @subsection RTL to Text Peephole Optimizers
7607 @findex define_peephole
7609 @need 1000
7610 A definition looks like this:
7612 @smallexample
7613 (define_peephole
7614   [@var{insn-pattern-1}
7615    @var{insn-pattern-2}
7616    @dots{}]
7617   "@var{condition}"
7618   "@var{template}"
7619   "@var{optional-insn-attributes}")
7620 @end smallexample
7622 @noindent
7623 The last string operand may be omitted if you are not using any
7624 machine-specific information in this machine description.  If present,
7625 it must obey the same rules as in a @code{define_insn}.
7627 In this skeleton, @var{insn-pattern-1} and so on are patterns to match
7628 consecutive insns.  The optimization applies to a sequence of insns when
7629 @var{insn-pattern-1} matches the first one, @var{insn-pattern-2} matches
7630 the next, and so on.
7632 Each of the insns matched by a peephole must also match a
7633 @code{define_insn}.  Peepholes are checked only at the last stage just
7634 before code generation, and only optionally.  Therefore, any insn which
7635 would match a peephole but no @code{define_insn} will cause a crash in code
7636 generation in an unoptimized compilation, or at various optimization
7637 stages.
7639 The operands of the insns are matched with @code{match_operands},
7640 @code{match_operator}, and @code{match_dup}, as usual.  What is not
7641 usual is that the operand numbers apply to all the insn patterns in the
7642 definition.  So, you can check for identical operands in two insns by
7643 using @code{match_operand} in one insn and @code{match_dup} in the
7644 other.
7646 The operand constraints used in @code{match_operand} patterns do not have
7647 any direct effect on the applicability of the peephole, but they will
7648 be validated afterward, so make sure your constraints are general enough
7649 to apply whenever the peephole matches.  If the peephole matches
7650 but the constraints are not satisfied, the compiler will crash.
7652 It is safe to omit constraints in all the operands of the peephole; or
7653 you can write constraints which serve as a double-check on the criteria
7654 previously tested.
7656 Once a sequence of insns matches the patterns, the @var{condition} is
7657 checked.  This is a C expression which makes the final decision whether to
7658 perform the optimization (we do so if the expression is nonzero).  If
7659 @var{condition} is omitted (in other words, the string is empty) then the
7660 optimization is applied to every sequence of insns that matches the
7661 patterns.
7663 The defined peephole optimizations are applied after register allocation
7664 is complete.  Therefore, the peephole definition can check which
7665 operands have ended up in which kinds of registers, just by looking at
7666 the operands.
7668 @findex prev_active_insn
7669 The way to refer to the operands in @var{condition} is to write
7670 @code{operands[@var{i}]} for operand number @var{i} (as matched by
7671 @code{(match_operand @var{i} @dots{})}).  Use the variable @code{insn}
7672 to refer to the last of the insns being matched; use
7673 @code{prev_active_insn} to find the preceding insns.
7675 @findex dead_or_set_p
7676 When optimizing computations with intermediate results, you can use
7677 @var{condition} to match only when the intermediate results are not used
7678 elsewhere.  Use the C expression @code{dead_or_set_p (@var{insn},
7679 @var{op})}, where @var{insn} is the insn in which you expect the value
7680 to be used for the last time (from the value of @code{insn}, together
7681 with use of @code{prev_nonnote_insn}), and @var{op} is the intermediate
7682 value (from @code{operands[@var{i}]}).
7684 Applying the optimization means replacing the sequence of insns with one
7685 new insn.  The @var{template} controls ultimate output of assembler code
7686 for this combined insn.  It works exactly like the template of a
7687 @code{define_insn}.  Operand numbers in this template are the same ones
7688 used in matching the original sequence of insns.
7690 The result of a defined peephole optimizer does not need to match any of
7691 the insn patterns in the machine description; it does not even have an
7692 opportunity to match them.  The peephole optimizer definition itself serves
7693 as the insn pattern to control how the insn is output.
7695 Defined peephole optimizers are run as assembler code is being output,
7696 so the insns they produce are never combined or rearranged in any way.
7698 Here is an example, taken from the 68000 machine description:
7700 @smallexample
7701 (define_peephole
7702   [(set (reg:SI 15) (plus:SI (reg:SI 15) (const_int 4)))
7703    (set (match_operand:DF 0 "register_operand" "=f")
7704         (match_operand:DF 1 "register_operand" "ad"))]
7705   "FP_REG_P (operands[0]) && ! FP_REG_P (operands[1])"
7707   rtx xoperands[2];
7708   xoperands[1] = gen_rtx_REG (SImode, REGNO (operands[1]) + 1);
7709 #ifdef MOTOROLA
7710   output_asm_insn ("move.l %1,(sp)", xoperands);
7711   output_asm_insn ("move.l %1,-(sp)", operands);
7712   return "fmove.d (sp)+,%0";
7713 #else
7714   output_asm_insn ("movel %1,sp@@", xoperands);
7715   output_asm_insn ("movel %1,sp@@-", operands);
7716   return "fmoved sp@@+,%0";
7717 #endif
7719 @end smallexample
7721 @need 1000
7722 The effect of this optimization is to change
7724 @smallexample
7725 @group
7726 jbsr _foobar
7727 addql #4,sp
7728 movel d1,sp@@-
7729 movel d0,sp@@-
7730 fmoved sp@@+,fp0
7731 @end group
7732 @end smallexample
7734 @noindent
7735 into
7737 @smallexample
7738 @group
7739 jbsr _foobar
7740 movel d1,sp@@
7741 movel d0,sp@@-
7742 fmoved sp@@+,fp0
7743 @end group
7744 @end smallexample
7746 @ignore
7747 @findex CC_REVERSED
7748 If a peephole matches a sequence including one or more jump insns, you must
7749 take account of the flags such as @code{CC_REVERSED} which specify that the
7750 condition codes are represented in an unusual manner.  The compiler
7751 automatically alters any ordinary conditional jumps which occur in such
7752 situations, but the compiler cannot alter jumps which have been replaced by
7753 peephole optimizations.  So it is up to you to alter the assembler code
7754 that the peephole produces.  Supply C code to write the assembler output,
7755 and in this C code check the condition code status flags and change the
7756 assembler code as appropriate.
7757 @end ignore
7759 @var{insn-pattern-1} and so on look @emph{almost} like the second
7760 operand of @code{define_insn}.  There is one important difference: the
7761 second operand of @code{define_insn} consists of one or more RTX's
7762 enclosed in square brackets.  Usually, there is only one: then the same
7763 action can be written as an element of a @code{define_peephole}.  But
7764 when there are multiple actions in a @code{define_insn}, they are
7765 implicitly enclosed in a @code{parallel}.  Then you must explicitly
7766 write the @code{parallel}, and the square brackets within it, in the
7767 @code{define_peephole}.  Thus, if an insn pattern looks like this,
7769 @smallexample
7770 (define_insn "divmodsi4"
7771   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
7772         (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
7773                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
7774    (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
7775         (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))]
7776   "TARGET_68020"
7777   "divsl%.l %2,%3:%0")
7778 @end smallexample
7780 @noindent
7781 then the way to mention this insn in a peephole is as follows:
7783 @smallexample
7784 (define_peephole
7785   [@dots{}
7786    (parallel
7787     [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
7788           (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
7789                   (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
7790      (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
7791           (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))])
7792    @dots{}]
7793   @dots{})
7794 @end smallexample
7796 @end ifset
7797 @ifset INTERNALS
7798 @node define_peephole2
7799 @subsection RTL to RTL Peephole Optimizers
7800 @findex define_peephole2
7802 The @code{define_peephole2} definition tells the compiler how to
7803 substitute one sequence of instructions for another sequence,
7804 what additional scratch registers may be needed and what their
7805 lifetimes must be.
7807 @smallexample
7808 (define_peephole2
7809   [@var{insn-pattern-1}
7810    @var{insn-pattern-2}
7811    @dots{}]
7812   "@var{condition}"
7813   [@var{new-insn-pattern-1}
7814    @var{new-insn-pattern-2}
7815    @dots{}]
7816   "@var{preparation-statements}")
7817 @end smallexample
7819 The definition is almost identical to @code{define_split}
7820 (@pxref{Insn Splitting}) except that the pattern to match is not a
7821 single instruction, but a sequence of instructions.
7823 It is possible to request additional scratch registers for use in the
7824 output template.  If appropriate registers are not free, the pattern
7825 will simply not match.
7827 @findex match_scratch
7828 @findex match_dup
7829 Scratch registers are requested with a @code{match_scratch} pattern at
7830 the top level of the input pattern.  The allocated register (initially) will
7831 be dead at the point requested within the original sequence.  If the scratch
7832 is used at more than a single point, a @code{match_dup} pattern at the
7833 top level of the input pattern marks the last position in the input sequence
7834 at which the register must be available.
7836 Here is an example from the IA-32 machine description:
7838 @smallexample
7839 (define_peephole2
7840   [(match_scratch:SI 2 "r")
7841    (parallel [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
7842                    (match_operator:SI 3 "arith_or_logical_operator"
7843                      [(match_dup 0)
7844                       (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")]))
7845               (clobber (reg:CC 17))])]
7846   "! optimize_size && ! TARGET_READ_MODIFY"
7847   [(set (match_dup 2) (match_dup 1))
7848    (parallel [(set (match_dup 0)
7849                    (match_op_dup 3 [(match_dup 0) (match_dup 2)]))
7850               (clobber (reg:CC 17))])]
7851   "")
7852 @end smallexample
7854 @noindent
7855 This pattern tries to split a load from its use in the hopes that we'll be
7856 able to schedule around the memory load latency.  It allocates a single
7857 @code{SImode} register of class @code{GENERAL_REGS} (@code{"r"}) that needs
7858 to be live only at the point just before the arithmetic.
7860 A real example requiring extended scratch lifetimes is harder to come by,
7861 so here's a silly made-up example:
7863 @smallexample
7864 (define_peephole2
7865   [(match_scratch:SI 4 "r")
7866    (set (match_operand:SI 0 "" "") (match_operand:SI 1 "" ""))
7867    (set (match_operand:SI 2 "" "") (match_dup 1))
7868    (match_dup 4)
7869    (set (match_operand:SI 3 "" "") (match_dup 1))]
7870   "/* @r{determine 1 does not overlap 0 and 2} */"
7871   [(set (match_dup 4) (match_dup 1))
7872    (set (match_dup 0) (match_dup 4))
7873    (set (match_dup 2) (match_dup 4))
7874    (set (match_dup 3) (match_dup 4))]
7875   "")
7876 @end smallexample
7878 @noindent
7879 If we had not added the @code{(match_dup 4)} in the middle of the input
7880 sequence, it might have been the case that the register we chose at the
7881 beginning of the sequence is killed by the first or second @code{set}.
7883 @end ifset
7884 @ifset INTERNALS
7885 @node Insn Attributes
7886 @section Instruction Attributes
7887 @cindex insn attributes
7888 @cindex instruction attributes
7890 In addition to describing the instruction supported by the target machine,
7891 the @file{md} file also defines a group of @dfn{attributes} and a set of
7892 values for each.  Every generated insn is assigned a value for each attribute.
7893 One possible attribute would be the effect that the insn has on the machine's
7894 condition code.  This attribute can then be used by @code{NOTICE_UPDATE_CC}
7895 to track the condition codes.
7897 @menu
7898 * Defining Attributes:: Specifying attributes and their values.
7899 * Expressions::         Valid expressions for attribute values.
7900 * Tagging Insns::       Assigning attribute values to insns.
7901 * Attr Example::        An example of assigning attributes.
7902 * Insn Lengths::        Computing the length of insns.
7903 * Constant Attributes:: Defining attributes that are constant.
7904 * Mnemonic Attribute::  Obtain the instruction mnemonic as attribute value.
7905 * Delay Slots::         Defining delay slots required for a machine.
7906 * Processor pipeline description:: Specifying information for insn scheduling.
7907 @end menu
7909 @end ifset
7910 @ifset INTERNALS
7911 @node Defining Attributes
7912 @subsection Defining Attributes and their Values
7913 @cindex defining attributes and their values
7914 @cindex attributes, defining
7916 @findex define_attr
7917 The @code{define_attr} expression is used to define each attribute required
7918 by the target machine.  It looks like:
7920 @smallexample
7921 (define_attr @var{name} @var{list-of-values} @var{default})
7922 @end smallexample
7924 @var{name} is a string specifying the name of the attribute being
7925 defined.  Some attributes are used in a special way by the rest of the
7926 compiler. The @code{enabled} attribute can be used to conditionally
7927 enable or disable insn alternatives (@pxref{Disable Insn
7928 Alternatives}). The @code{predicable} attribute, together with a
7929 suitable @code{define_cond_exec} (@pxref{Conditional Execution}), can
7930 be used to automatically generate conditional variants of instruction
7931 patterns. The @code{mnemonic} attribute can be used to check for the
7932 instruction mnemonic (@pxref{Mnemonic Attribute}).  The compiler
7933 internally uses the names @code{ce_enabled} and @code{nonce_enabled},
7934 so they should not be used elsewhere as alternative names.
7936 @var{list-of-values} is either a string that specifies a comma-separated
7937 list of values that can be assigned to the attribute, or a null string to
7938 indicate that the attribute takes numeric values.
7940 @var{default} is an attribute expression that gives the value of this
7941 attribute for insns that match patterns whose definition does not include
7942 an explicit value for this attribute.  @xref{Attr Example}, for more
7943 information on the handling of defaults.  @xref{Constant Attributes},
7944 for information on attributes that do not depend on any particular insn.
7946 @findex insn-attr.h
7947 For each defined attribute, a number of definitions are written to the
7948 @file{insn-attr.h} file.  For cases where an explicit set of values is
7949 specified for an attribute, the following are defined:
7951 @itemize @bullet
7952 @item
7953 A @samp{#define} is written for the symbol @samp{HAVE_ATTR_@var{name}}.
7955 @item
7956 An enumerated class is defined for @samp{attr_@var{name}} with
7957 elements of the form @samp{@var{upper-name}_@var{upper-value}} where
7958 the attribute name and value are first converted to uppercase.
7960 @item
7961 A function @samp{get_attr_@var{name}} is defined that is passed an insn and
7962 returns the attribute value for that insn.
7963 @end itemize
7965 For example, if the following is present in the @file{md} file:
7967 @smallexample
7968 (define_attr "type" "branch,fp,load,store,arith" @dots{})
7969 @end smallexample
7971 @noindent
7972 the following lines will be written to the file @file{insn-attr.h}.
7974 @smallexample
7975 #define HAVE_ATTR_type 1
7976 enum attr_type @{TYPE_BRANCH, TYPE_FP, TYPE_LOAD,
7977                  TYPE_STORE, TYPE_ARITH@};
7978 extern enum attr_type get_attr_type ();
7979 @end smallexample
7981 If the attribute takes numeric values, no @code{enum} type will be
7982 defined and the function to obtain the attribute's value will return
7983 @code{int}.
7985 There are attributes which are tied to a specific meaning.  These
7986 attributes are not free to use for other purposes:
7988 @table @code
7989 @item length
7990 The @code{length} attribute is used to calculate the length of emitted
7991 code chunks.  This is especially important when verifying branch
7992 distances. @xref{Insn Lengths}.
7994 @item enabled
7995 The @code{enabled} attribute can be defined to prevent certain
7996 alternatives of an insn definition from being used during code
7997 generation. @xref{Disable Insn Alternatives}.
7999 @item mnemonic
8000 The @code{mnemonic} attribute can be defined to implement instruction
8001 specific checks in e.g. the pipeline description.
8002 @xref{Mnemonic Attribute}.
8003 @end table
8005 For each of these special attributes, the corresponding
8006 @samp{HAVE_ATTR_@var{name}} @samp{#define} is also written when the
8007 attribute is not defined; in that case, it is defined as @samp{0}.
8009 @findex define_enum_attr
8010 @anchor{define_enum_attr}
8011 Another way of defining an attribute is to use:
8013 @smallexample
8014 (define_enum_attr "@var{attr}" "@var{enum}" @var{default})
8015 @end smallexample
8017 This works in just the same way as @code{define_attr}, except that
8018 the list of values is taken from a separate enumeration called
8019 @var{enum} (@pxref{define_enum}).  This form allows you to use
8020 the same list of values for several attributes without having to
8021 repeat the list each time.  For example:
8023 @smallexample
8024 (define_enum "processor" [
8025   model_a
8026   model_b
8027   @dots{}
8029 (define_enum_attr "arch" "processor"
8030   (const (symbol_ref "target_arch")))
8031 (define_enum_attr "tune" "processor"
8032   (const (symbol_ref "target_tune")))
8033 @end smallexample
8035 defines the same attributes as:
8037 @smallexample
8038 (define_attr "arch" "model_a,model_b,@dots{}"
8039   (const (symbol_ref "target_arch")))
8040 (define_attr "tune" "model_a,model_b,@dots{}"
8041   (const (symbol_ref "target_tune")))
8042 @end smallexample
8044 but without duplicating the processor list.  The second example defines two
8045 separate C enums (@code{attr_arch} and @code{attr_tune}) whereas the first
8046 defines a single C enum (@code{processor}).
8047 @end ifset
8048 @ifset INTERNALS
8049 @node Expressions
8050 @subsection Attribute Expressions
8051 @cindex attribute expressions
8053 RTL expressions used to define attributes use the codes described above
8054 plus a few specific to attribute definitions, to be discussed below.
8055 Attribute value expressions must have one of the following forms:
8057 @table @code
8058 @cindex @code{const_int} and attributes
8059 @item (const_int @var{i})
8060 The integer @var{i} specifies the value of a numeric attribute.  @var{i}
8061 must be non-negative.
8063 The value of a numeric attribute can be specified either with a
8064 @code{const_int}, or as an integer represented as a string in
8065 @code{const_string}, @code{eq_attr} (see below), @code{attr},
8066 @code{symbol_ref}, simple arithmetic expressions, and @code{set_attr}
8067 overrides on specific instructions (@pxref{Tagging Insns}).
8069 @cindex @code{const_string} and attributes
8070 @item (const_string @var{value})
8071 The string @var{value} specifies a constant attribute value.
8072 If @var{value} is specified as @samp{"*"}, it means that the default value of
8073 the attribute is to be used for the insn containing this expression.
8074 @samp{"*"} obviously cannot be used in the @var{default} expression
8075 of a @code{define_attr}.
8077 If the attribute whose value is being specified is numeric, @var{value}
8078 must be a string containing a non-negative integer (normally
8079 @code{const_int} would be used in this case).  Otherwise, it must
8080 contain one of the valid values for the attribute.
8082 @cindex @code{if_then_else} and attributes
8083 @item (if_then_else @var{test} @var{true-value} @var{false-value})
8084 @var{test} specifies an attribute test, whose format is defined below.
8085 The value of this expression is @var{true-value} if @var{test} is true,
8086 otherwise it is @var{false-value}.
8088 @cindex @code{cond} and attributes
8089 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @dots{}] @var{default})
8090 The first operand of this expression is a vector containing an even
8091 number of expressions and consisting of pairs of @var{test} and @var{value}
8092 expressions.  The value of the @code{cond} expression is that of the
8093 @var{value} corresponding to the first true @var{test} expression.  If
8094 none of the @var{test} expressions are true, the value of the @code{cond}
8095 expression is that of the @var{default} expression.
8096 @end table
8098 @var{test} expressions can have one of the following forms:
8100 @table @code
8101 @cindex @code{const_int} and attribute tests
8102 @item (const_int @var{i})
8103 This test is true if @var{i} is nonzero and false otherwise.
8105 @cindex @code{not} and attributes
8106 @cindex @code{ior} and attributes
8107 @cindex @code{and} and attributes
8108 @item (not @var{test})
8109 @itemx (ior @var{test1} @var{test2})
8110 @itemx (and @var{test1} @var{test2})
8111 These tests are true if the indicated logical function is true.
8113 @cindex @code{match_operand} and attributes
8114 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{pred} @var{constraints})
8115 This test is true if operand @var{n} of the insn whose attribute value
8116 is being determined has mode @var{m} (this part of the test is ignored
8117 if @var{m} is @code{VOIDmode}) and the function specified by the string
8118 @var{pred} returns a nonzero value when passed operand @var{n} and mode
8119 @var{m} (this part of the test is ignored if @var{pred} is the null
8120 string).
8122 The @var{constraints} operand is ignored and should be the null string.
8124 @cindex @code{match_test} and attributes
8125 @item (match_test @var{c-expr})
8126 The test is true if C expression @var{c-expr} is true.  In non-constant
8127 attributes, @var{c-expr} has access to the following variables:
8129 @table @var
8130 @item insn
8131 The rtl instruction under test.
8132 @item which_alternative
8133 The @code{define_insn} alternative that @var{insn} matches.
8134 @xref{Output Statement}.
8135 @item operands
8136 An array of @var{insn}'s rtl operands.
8137 @end table
8139 @var{c-expr} behaves like the condition in a C @code{if} statement,
8140 so there is no need to explicitly convert the expression into a boolean
8141 0 or 1 value.  For example, the following two tests are equivalent:
8143 @smallexample
8144 (match_test "x & 2")
8145 (match_test "(x & 2) != 0")
8146 @end smallexample
8148 @cindex @code{le} and attributes
8149 @cindex @code{leu} and attributes
8150 @cindex @code{lt} and attributes
8151 @cindex @code{gt} and attributes
8152 @cindex @code{gtu} and attributes
8153 @cindex @code{ge} and attributes
8154 @cindex @code{geu} and attributes
8155 @cindex @code{ne} and attributes
8156 @cindex @code{eq} and attributes
8157 @cindex @code{plus} and attributes
8158 @cindex @code{minus} and attributes
8159 @cindex @code{mult} and attributes
8160 @cindex @code{div} and attributes
8161 @cindex @code{mod} and attributes
8162 @cindex @code{abs} and attributes
8163 @cindex @code{neg} and attributes
8164 @cindex @code{ashift} and attributes
8165 @cindex @code{lshiftrt} and attributes
8166 @cindex @code{ashiftrt} and attributes
8167 @item (le @var{arith1} @var{arith2})
8168 @itemx (leu @var{arith1} @var{arith2})
8169 @itemx (lt @var{arith1} @var{arith2})
8170 @itemx (ltu @var{arith1} @var{arith2})
8171 @itemx (gt @var{arith1} @var{arith2})
8172 @itemx (gtu @var{arith1} @var{arith2})
8173 @itemx (ge @var{arith1} @var{arith2})
8174 @itemx (geu @var{arith1} @var{arith2})
8175 @itemx (ne @var{arith1} @var{arith2})
8176 @itemx (eq @var{arith1} @var{arith2})
8177 These tests are true if the indicated comparison of the two arithmetic
8178 expressions is true.  Arithmetic expressions are formed with
8179 @code{plus}, @code{minus}, @code{mult}, @code{div}, @code{mod},
8180 @code{abs}, @code{neg}, @code{and}, @code{ior}, @code{xor}, @code{not},
8181 @code{ashift}, @code{lshiftrt}, and @code{ashiftrt} expressions.
8183 @findex get_attr
8184 @code{const_int} and @code{symbol_ref} are always valid terms (@pxref{Insn
8185 Lengths},for additional forms).  @code{symbol_ref} is a string
8186 denoting a C expression that yields an @code{int} when evaluated by the
8187 @samp{get_attr_@dots{}} routine.  It should normally be a global
8188 variable.
8190 @findex eq_attr
8191 @item (eq_attr @var{name} @var{value})
8192 @var{name} is a string specifying the name of an attribute.
8194 @var{value} is a string that is either a valid value for attribute
8195 @var{name}, a comma-separated list of values, or @samp{!} followed by a
8196 value or list.  If @var{value} does not begin with a @samp{!}, this
8197 test is true if the value of the @var{name} attribute of the current
8198 insn is in the list specified by @var{value}.  If @var{value} begins
8199 with a @samp{!}, this test is true if the attribute's value is
8200 @emph{not} in the specified list.
8202 For example,
8204 @smallexample
8205 (eq_attr "type" "load,store")
8206 @end smallexample
8208 @noindent
8209 is equivalent to
8211 @smallexample
8212 (ior (eq_attr "type" "load") (eq_attr "type" "store"))
8213 @end smallexample
8215 If @var{name} specifies an attribute of @samp{alternative}, it refers to the
8216 value of the compiler variable @code{which_alternative}
8217 (@pxref{Output Statement}) and the values must be small integers.  For
8218 example,
8220 @smallexample
8221 (eq_attr "alternative" "2,3")
8222 @end smallexample
8224 @noindent
8225 is equivalent to
8227 @smallexample
8228 (ior (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 2))
8229      (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 3)))
8230 @end smallexample
8232 Note that, for most attributes, an @code{eq_attr} test is simplified in cases
8233 where the value of the attribute being tested is known for all insns matching
8234 a particular pattern.  This is by far the most common case.
8236 @findex attr_flag
8237 @item (attr_flag @var{name})
8238 The value of an @code{attr_flag} expression is true if the flag
8239 specified by @var{name} is true for the @code{insn} currently being
8240 scheduled.
8242 @var{name} is a string specifying one of a fixed set of flags to test.
8243 Test the flags @code{forward} and @code{backward} to determine the
8244 direction of a conditional branch.
8246 This example describes a conditional branch delay slot which
8247 can be nullified for forward branches that are taken (annul-true) or
8248 for backward branches which are not taken (annul-false).
8250 @smallexample
8251 (define_delay (eq_attr "type" "cbranch")
8252   [(eq_attr "in_branch_delay" "true")
8253    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
8254         (attr_flag "forward"))
8255    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
8256         (attr_flag "backward"))])
8257 @end smallexample
8259 The @code{forward} and @code{backward} flags are false if the current
8260 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
8262 @code{attr_flag} is only used during delay slot scheduling and has no
8263 meaning to other passes of the compiler.
8265 @findex attr
8266 @item (attr @var{name})
8267 The value of another attribute is returned.  This is most useful
8268 for numeric attributes, as @code{eq_attr} and @code{attr_flag}
8269 produce more efficient code for non-numeric attributes.
8270 @end table
8272 @end ifset
8273 @ifset INTERNALS
8274 @node Tagging Insns
8275 @subsection Assigning Attribute Values to Insns
8276 @cindex tagging insns
8277 @cindex assigning attribute values to insns
8279 The value assigned to an attribute of an insn is primarily determined by
8280 which pattern is matched by that insn (or which @code{define_peephole}
8281 generated it).  Every @code{define_insn} and @code{define_peephole} can
8282 have an optional last argument to specify the values of attributes for
8283 matching insns.  The value of any attribute not specified in a particular
8284 insn is set to the default value for that attribute, as specified in its
8285 @code{define_attr}.  Extensive use of default values for attributes
8286 permits the specification of the values for only one or two attributes
8287 in the definition of most insn patterns, as seen in the example in the
8288 next section.
8290 The optional last argument of @code{define_insn} and
8291 @code{define_peephole} is a vector of expressions, each of which defines
8292 the value for a single attribute.  The most general way of assigning an
8293 attribute's value is to use a @code{set} expression whose first operand is an
8294 @code{attr} expression giving the name of the attribute being set.  The
8295 second operand of the @code{set} is an attribute expression
8296 (@pxref{Expressions}) giving the value of the attribute.
8298 When the attribute value depends on the @samp{alternative} attribute
8299 (i.e., which is the applicable alternative in the constraint of the
8300 insn), the @code{set_attr_alternative} expression can be used.  It
8301 allows the specification of a vector of attribute expressions, one for
8302 each alternative.
8304 @findex set_attr
8305 When the generality of arbitrary attribute expressions is not required,
8306 the simpler @code{set_attr} expression can be used, which allows
8307 specifying a string giving either a single attribute value or a list
8308 of attribute values, one for each alternative.
8310 The form of each of the above specifications is shown below.  In each case,
8311 @var{name} is a string specifying the attribute to be set.
8313 @table @code
8314 @item (set_attr @var{name} @var{value-string})
8315 @var{value-string} is either a string giving the desired attribute value,
8316 or a string containing a comma-separated list giving the values for
8317 succeeding alternatives.  The number of elements must match the number
8318 of alternatives in the constraint of the insn pattern.
8320 Note that it may be useful to specify @samp{*} for some alternative, in
8321 which case the attribute will assume its default value for insns matching
8322 that alternative.
8324 @findex set_attr_alternative
8325 @item (set_attr_alternative @var{name} [@var{value1} @var{value2} @dots{}])
8326 Depending on the alternative of the insn, the value will be one of the
8327 specified values.  This is a shorthand for using a @code{cond} with
8328 tests on the @samp{alternative} attribute.
8330 @findex attr
8331 @item (set (attr @var{name}) @var{value})
8332 The first operand of this @code{set} must be the special RTL expression
8333 @code{attr}, whose sole operand is a string giving the name of the
8334 attribute being set.  @var{value} is the value of the attribute.
8335 @end table
8337 The following shows three different ways of representing the same
8338 attribute value specification:
8340 @smallexample
8341 (set_attr "type" "load,store,arith")
8343 (set_attr_alternative "type"
8344                       [(const_string "load") (const_string "store")
8345                        (const_string "arith")])
8347 (set (attr "type")
8348      (cond [(eq_attr "alternative" "1") (const_string "load")
8349             (eq_attr "alternative" "2") (const_string "store")]
8350            (const_string "arith")))
8351 @end smallexample
8353 @need 1000
8354 @findex define_asm_attributes
8355 The @code{define_asm_attributes} expression provides a mechanism to
8356 specify the attributes assigned to insns produced from an @code{asm}
8357 statement.  It has the form:
8359 @smallexample
8360 (define_asm_attributes [@var{attr-sets}])
8361 @end smallexample
8363 @noindent
8364 where @var{attr-sets} is specified the same as for both the
8365 @code{define_insn} and the @code{define_peephole} expressions.
8367 These values will typically be the ``worst case'' attribute values.  For
8368 example, they might indicate that the condition code will be clobbered.
8370 A specification for a @code{length} attribute is handled specially.  The
8371 way to compute the length of an @code{asm} insn is to multiply the
8372 length specified in the expression @code{define_asm_attributes} by the
8373 number of machine instructions specified in the @code{asm} statement,
8374 determined by counting the number of semicolons and newlines in the
8375 string.  Therefore, the value of the @code{length} attribute specified
8376 in a @code{define_asm_attributes} should be the maximum possible length
8377 of a single machine instruction.
8379 @end ifset
8380 @ifset INTERNALS
8381 @node Attr Example
8382 @subsection Example of Attribute Specifications
8383 @cindex attribute specifications example
8384 @cindex attribute specifications
8386 The judicious use of defaulting is important in the efficient use of
8387 insn attributes.  Typically, insns are divided into @dfn{types} and an
8388 attribute, customarily called @code{type}, is used to represent this
8389 value.  This attribute is normally used only to define the default value
8390 for other attributes.  An example will clarify this usage.
8392 Assume we have a RISC machine with a condition code and in which only
8393 full-word operations are performed in registers.  Let us assume that we
8394 can divide all insns into loads, stores, (integer) arithmetic
8395 operations, floating point operations, and branches.
8397 Here we will concern ourselves with determining the effect of an insn on
8398 the condition code and will limit ourselves to the following possible
8399 effects:  The condition code can be set unpredictably (clobbered), not
8400 be changed, be set to agree with the results of the operation, or only
8401 changed if the item previously set into the condition code has been
8402 modified.
8404 Here is part of a sample @file{md} file for such a machine:
8406 @smallexample
8407 (define_attr "type" "load,store,arith,fp,branch" (const_string "arith"))
8409 (define_attr "cc" "clobber,unchanged,set,change0"
8410              (cond [(eq_attr "type" "load")
8411                         (const_string "change0")
8412                     (eq_attr "type" "store,branch")
8413                         (const_string "unchanged")
8414                     (eq_attr "type" "arith")
8415                         (if_then_else (match_operand:SI 0 "" "")
8416                                       (const_string "set")
8417                                       (const_string "clobber"))]
8418                    (const_string "clobber")))
8420 (define_insn ""
8421   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,r,m")
8422         (match_operand:SI 1 "general_operand" "r,m,r"))]
8423   ""
8424   "@@
8425    move %0,%1
8426    load %0,%1
8427    store %0,%1"
8428   [(set_attr "type" "arith,load,store")])
8429 @end smallexample
8431 Note that we assume in the above example that arithmetic operations
8432 performed on quantities smaller than a machine word clobber the condition
8433 code since they will set the condition code to a value corresponding to the
8434 full-word result.
8436 @end ifset
8437 @ifset INTERNALS
8438 @node Insn Lengths
8439 @subsection Computing the Length of an Insn
8440 @cindex insn lengths, computing
8441 @cindex computing the length of an insn
8443 For many machines, multiple types of branch instructions are provided, each
8444 for different length branch displacements.  In most cases, the assembler
8445 will choose the correct instruction to use.  However, when the assembler
8446 cannot do so, GCC can when a special attribute, the @code{length}
8447 attribute, is defined.  This attribute must be defined to have numeric
8448 values by specifying a null string in its @code{define_attr}.
8450 In the case of the @code{length} attribute, two additional forms of
8451 arithmetic terms are allowed in test expressions:
8453 @table @code
8454 @cindex @code{match_dup} and attributes
8455 @item (match_dup @var{n})
8456 This refers to the address of operand @var{n} of the current insn, which
8457 must be a @code{label_ref}.
8459 @cindex @code{pc} and attributes
8460 @item (pc)
8461 For non-branch instructions and backward branch instructions, this refers
8462 to the address of the current insn.  But for forward branch instructions,
8463 this refers to the address of the next insn, because the length of the
8464 current insn is to be computed.
8465 @end table
8467 @cindex @code{addr_vec}, length of
8468 @cindex @code{addr_diff_vec}, length of
8469 For normal insns, the length will be determined by value of the
8470 @code{length} attribute.  In the case of @code{addr_vec} and
8471 @code{addr_diff_vec} insn patterns, the length is computed as
8472 the number of vectors multiplied by the size of each vector.
8474 Lengths are measured in addressable storage units (bytes).
8476 Note that it is possible to call functions via the @code{symbol_ref}
8477 mechanism to compute the length of an insn.  However, if you use this
8478 mechanism you must provide dummy clauses to express the maximum length
8479 without using the function call.  You can an example of this in the
8480 @code{pa} machine description for the @code{call_symref} pattern.
8482 The following macros can be used to refine the length computation:
8484 @table @code
8485 @findex ADJUST_INSN_LENGTH
8486 @item ADJUST_INSN_LENGTH (@var{insn}, @var{length})
8487 If defined, modifies the length assigned to instruction @var{insn} as a
8488 function of the context in which it is used.  @var{length} is an lvalue
8489 that contains the initially computed length of the insn and should be
8490 updated with the correct length of the insn.
8492 This macro will normally not be required.  A case in which it is
8493 required is the ROMP@.  On this machine, the size of an @code{addr_vec}
8494 insn must be increased by two to compensate for the fact that alignment
8495 may be required.
8496 @end table
8498 @findex get_attr_length
8499 The routine that returns @code{get_attr_length} (the value of the
8500 @code{length} attribute) can be used by the output routine to
8501 determine the form of the branch instruction to be written, as the
8502 example below illustrates.
8504 As an example of the specification of variable-length branches, consider
8505 the IBM 360.  If we adopt the convention that a register will be set to
8506 the starting address of a function, we can jump to labels within 4k of
8507 the start using a four-byte instruction.  Otherwise, we need a six-byte
8508 sequence to load the address from memory and then branch to it.
8510 On such a machine, a pattern for a branch instruction might be specified
8511 as follows:
8513 @smallexample
8514 (define_insn "jump"
8515   [(set (pc)
8516         (label_ref (match_operand 0 "" "")))]
8517   ""
8519    return (get_attr_length (insn) == 4
8520            ? "b %l0" : "l r15,=a(%l0); br r15");
8522   [(set (attr "length")
8523         (if_then_else (lt (match_dup 0) (const_int 4096))
8524                       (const_int 4)
8525                       (const_int 6)))])
8526 @end smallexample
8528 @end ifset
8529 @ifset INTERNALS
8530 @node Constant Attributes
8531 @subsection Constant Attributes
8532 @cindex constant attributes
8534 A special form of @code{define_attr}, where the expression for the
8535 default value is a @code{const} expression, indicates an attribute that
8536 is constant for a given run of the compiler.  Constant attributes may be
8537 used to specify which variety of processor is used.  For example,
8539 @smallexample
8540 (define_attr "cpu" "m88100,m88110,m88000"
8541  (const
8542   (cond [(symbol_ref "TARGET_88100") (const_string "m88100")
8543          (symbol_ref "TARGET_88110") (const_string "m88110")]
8544         (const_string "m88000"))))
8546 (define_attr "memory" "fast,slow"
8547  (const
8548   (if_then_else (symbol_ref "TARGET_FAST_MEM")
8549                 (const_string "fast")
8550                 (const_string "slow"))))
8551 @end smallexample
8553 The routine generated for constant attributes has no parameters as it
8554 does not depend on any particular insn.  RTL expressions used to define
8555 the value of a constant attribute may use the @code{symbol_ref} form,
8556 but may not use either the @code{match_operand} form or @code{eq_attr}
8557 forms involving insn attributes.
8559 @end ifset
8560 @ifset INTERNALS
8561 @node Mnemonic Attribute
8562 @subsection Mnemonic Attribute
8563 @cindex mnemonic attribute
8565 The @code{mnemonic} attribute is a string type attribute holding the
8566 instruction mnemonic for an insn alternative.  The attribute values
8567 will automatically be generated by the machine description parser if
8568 there is an attribute definition in the md file:
8570 @smallexample
8571 (define_attr "mnemonic" "unknown" (const_string "unknown"))
8572 @end smallexample
8574 The default value can be freely chosen as long as it does not collide
8575 with any of the instruction mnemonics.  This value will be used
8576 whenever the machine description parser is not able to determine the
8577 mnemonic string.  This might be the case for output templates
8578 containing more than a single instruction as in
8579 @code{"mvcle\t%0,%1,0\;jo\t.-4"}.
8581 The @code{mnemonic} attribute set is not generated automatically if the
8582 instruction string is generated via C code.
8584 An existing @code{mnemonic} attribute set in an insn definition will not
8585 be overriden by the md file parser.  That way it is possible to
8586 manually set the instruction mnemonics for the cases where the md file
8587 parser fails to determine it automatically.
8589 The @code{mnemonic} attribute is useful for dealing with instruction
8590 specific properties in the pipeline description without defining
8591 additional insn attributes.
8593 @smallexample
8594 (define_attr "ooo_expanded" ""
8595   (cond [(eq_attr "mnemonic" "dlr,dsgr,d,dsgf,stam,dsgfr,dlgr")
8596          (const_int 1)]
8597         (const_int 0)))
8598 @end smallexample
8600 @end ifset
8601 @ifset INTERNALS
8602 @node Delay Slots
8603 @subsection Delay Slot Scheduling
8604 @cindex delay slots, defining
8606 The insn attribute mechanism can be used to specify the requirements for
8607 delay slots, if any, on a target machine.  An instruction is said to
8608 require a @dfn{delay slot} if some instructions that are physically
8609 after the instruction are executed as if they were located before it.
8610 Classic examples are branch and call instructions, which often execute
8611 the following instruction before the branch or call is performed.
8613 On some machines, conditional branch instructions can optionally
8614 @dfn{annul} instructions in the delay slot.  This means that the
8615 instruction will not be executed for certain branch outcomes.  Both
8616 instructions that annul if the branch is true and instructions that
8617 annul if the branch is false are supported.
8619 Delay slot scheduling differs from instruction scheduling in that
8620 determining whether an instruction needs a delay slot is dependent only
8621 on the type of instruction being generated, not on data flow between the
8622 instructions.  See the next section for a discussion of data-dependent
8623 instruction scheduling.
8625 @findex define_delay
8626 The requirement of an insn needing one or more delay slots is indicated
8627 via the @code{define_delay} expression.  It has the following form:
8629 @smallexample
8630 (define_delay @var{test}
8631               [@var{delay-1} @var{annul-true-1} @var{annul-false-1}
8632                @var{delay-2} @var{annul-true-2} @var{annul-false-2}
8633                @dots{}])
8634 @end smallexample
8636 @var{test} is an attribute test that indicates whether this
8637 @code{define_delay} applies to a particular insn.  If so, the number of
8638 required delay slots is determined by the length of the vector specified
8639 as the second argument.  An insn placed in delay slot @var{n} must
8640 satisfy attribute test @var{delay-n}.  @var{annul-true-n} is an
8641 attribute test that specifies which insns may be annulled if the branch
8642 is true.  Similarly, @var{annul-false-n} specifies which insns in the
8643 delay slot may be annulled if the branch is false.  If annulling is not
8644 supported for that delay slot, @code{(nil)} should be coded.
8646 For example, in the common case where branch and call insns require
8647 a single delay slot, which may contain any insn other than a branch or
8648 call, the following would be placed in the @file{md} file:
8650 @smallexample
8651 (define_delay (eq_attr "type" "branch,call")
8652               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
8653 @end smallexample
8655 Multiple @code{define_delay} expressions may be specified.  In this
8656 case, each such expression specifies different delay slot requirements
8657 and there must be no insn for which tests in two @code{define_delay}
8658 expressions are both true.
8660 For example, if we have a machine that requires one delay slot for branches
8661 but two for calls,  no delay slot can contain a branch or call insn,
8662 and any valid insn in the delay slot for the branch can be annulled if the
8663 branch is true, we might represent this as follows:
8665 @smallexample
8666 (define_delay (eq_attr "type" "branch")
8667    [(eq_attr "type" "!branch,call")
8668     (eq_attr "type" "!branch,call")
8669     (nil)])
8671 (define_delay (eq_attr "type" "call")
8672               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)
8673                (eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
8674 @end smallexample
8675 @c the above is *still* too long.  --mew 4feb93
8677 @end ifset
8678 @ifset INTERNALS
8679 @node Processor pipeline description
8680 @subsection Specifying processor pipeline description
8681 @cindex processor pipeline description
8682 @cindex processor functional units
8683 @cindex instruction latency time
8684 @cindex interlock delays
8685 @cindex data dependence delays
8686 @cindex reservation delays
8687 @cindex pipeline hazard recognizer
8688 @cindex automaton based pipeline description
8689 @cindex regular expressions
8690 @cindex deterministic finite state automaton
8691 @cindex automaton based scheduler
8692 @cindex RISC
8693 @cindex VLIW
8695 To achieve better performance, most modern processors
8696 (super-pipelined, superscalar @acronym{RISC}, and @acronym{VLIW}
8697 processors) have many @dfn{functional units} on which several
8698 instructions can be executed simultaneously.  An instruction starts
8699 execution if its issue conditions are satisfied.  If not, the
8700 instruction is stalled until its conditions are satisfied.  Such
8701 @dfn{interlock (pipeline) delay} causes interruption of the fetching
8702 of successor instructions (or demands nop instructions, e.g.@: for some
8703 MIPS processors).
8705 There are two major kinds of interlock delays in modern processors.
8706 The first one is a data dependence delay determining @dfn{instruction
8707 latency time}.  The instruction execution is not started until all
8708 source data have been evaluated by prior instructions (there are more
8709 complex cases when the instruction execution starts even when the data
8710 are not available but will be ready in given time after the
8711 instruction execution start).  Taking the data dependence delays into
8712 account is simple.  The data dependence (true, output, and
8713 anti-dependence) delay between two instructions is given by a
8714 constant.  In most cases this approach is adequate.  The second kind
8715 of interlock delays is a reservation delay.  The reservation delay
8716 means that two instructions under execution will be in need of shared
8717 processors resources, i.e.@: buses, internal registers, and/or
8718 functional units, which are reserved for some time.  Taking this kind
8719 of delay into account is complex especially for modern @acronym{RISC}
8720 processors.
8722 The task of exploiting more processor parallelism is solved by an
8723 instruction scheduler.  For a better solution to this problem, the
8724 instruction scheduler has to have an adequate description of the
8725 processor parallelism (or @dfn{pipeline description}).  GCC
8726 machine descriptions describe processor parallelism and functional
8727 unit reservations for groups of instructions with the aid of
8728 @dfn{regular expressions}.
8730 The GCC instruction scheduler uses a @dfn{pipeline hazard recognizer} to
8731 figure out the possibility of the instruction issue by the processor
8732 on a given simulated processor cycle.  The pipeline hazard recognizer is
8733 automatically generated from the processor pipeline description.  The
8734 pipeline hazard recognizer generated from the machine description
8735 is based on a deterministic finite state automaton (@acronym{DFA}):
8736 the instruction issue is possible if there is a transition from one
8737 automaton state to another one.  This algorithm is very fast, and
8738 furthermore, its speed is not dependent on processor
8739 complexity@footnote{However, the size of the automaton depends on
8740 processor complexity.  To limit this effect, machine descriptions
8741 can split orthogonal parts of the machine description among several
8742 automata: but then, since each of these must be stepped independently,
8743 this does cause a small decrease in the algorithm's performance.}.
8745 @cindex automaton based pipeline description
8746 The rest of this section describes the directives that constitute
8747 an automaton-based processor pipeline description.  The order of
8748 these constructions within the machine description file is not
8749 important.
8751 @findex define_automaton
8752 @cindex pipeline hazard recognizer
8753 The following optional construction describes names of automata
8754 generated and used for the pipeline hazards recognition.  Sometimes
8755 the generated finite state automaton used by the pipeline hazard
8756 recognizer is large.  If we use more than one automaton and bind functional
8757 units to the automata, the total size of the automata is usually
8758 less than the size of the single automaton.  If there is no one such
8759 construction, only one finite state automaton is generated.
8761 @smallexample
8762 (define_automaton @var{automata-names})
8763 @end smallexample
8765 @var{automata-names} is a string giving names of the automata.  The
8766 names are separated by commas.  All the automata should have unique names.
8767 The automaton name is used in the constructions @code{define_cpu_unit} and
8768 @code{define_query_cpu_unit}.
8770 @findex define_cpu_unit
8771 @cindex processor functional units
8772 Each processor functional unit used in the description of instruction
8773 reservations should be described by the following construction.
8775 @smallexample
8776 (define_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
8777 @end smallexample
8779 @var{unit-names} is a string giving the names of the functional units
8780 separated by commas.  Don't use name @samp{nothing}, it is reserved
8781 for other goals.
8783 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
8784 which the unit is bound.  The automaton should be described in
8785 construction @code{define_automaton}.  You should give
8786 @dfn{automaton-name}, if there is a defined automaton.
8788 The assignment of units to automata are constrained by the uses of the
8789 units in insn reservations.  The most important constraint is: if a
8790 unit reservation is present on a particular cycle of an alternative
8791 for an insn reservation, then some unit from the same automaton must
8792 be present on the same cycle for the other alternatives of the insn
8793 reservation.  The rest of the constraints are mentioned in the
8794 description of the subsequent constructions.
8796 @findex define_query_cpu_unit
8797 @cindex querying function unit reservations
8798 The following construction describes CPU functional units analogously
8799 to @code{define_cpu_unit}.  The reservation of such units can be
8800 queried for an automaton state.  The instruction scheduler never
8801 queries reservation of functional units for given automaton state.  So
8802 as a rule, you don't need this construction.  This construction could
8803 be used for future code generation goals (e.g.@: to generate
8804 @acronym{VLIW} insn templates).
8806 @smallexample
8807 (define_query_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
8808 @end smallexample
8810 @var{unit-names} is a string giving names of the functional units
8811 separated by commas.
8813 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
8814 which the unit is bound.
8816 @findex define_insn_reservation
8817 @cindex instruction latency time
8818 @cindex regular expressions
8819 @cindex data bypass
8820 The following construction is the major one to describe pipeline
8821 characteristics of an instruction.
8823 @smallexample
8824 (define_insn_reservation @var{insn-name} @var{default_latency}
8825                          @var{condition} @var{regexp})
8826 @end smallexample
8828 @var{default_latency} is a number giving latency time of the
8829 instruction.  There is an important difference between the old
8830 description and the automaton based pipeline description.  The latency
8831 time is used for all dependencies when we use the old description.  In
8832 the automaton based pipeline description, the given latency time is only
8833 used for true dependencies.  The cost of anti-dependencies is always
8834 zero and the cost of output dependencies is the difference between
8835 latency times of the producing and consuming insns (if the difference
8836 is negative, the cost is considered to be zero).  You can always
8837 change the default costs for any description by using the target hook
8838 @code{TARGET_SCHED_ADJUST_COST} (@pxref{Scheduling}).
8840 @var{insn-name} is a string giving the internal name of the insn.  The
8841 internal names are used in constructions @code{define_bypass} and in
8842 the automaton description file generated for debugging.  The internal
8843 name has nothing in common with the names in @code{define_insn}.  It is a
8844 good practice to use insn classes described in the processor manual.
8846 @var{condition} defines what RTL insns are described by this
8847 construction.  You should remember that you will be in trouble if
8848 @var{condition} for two or more different
8849 @code{define_insn_reservation} constructions is TRUE for an insn.  In
8850 this case what reservation will be used for the insn is not defined.
8851 Such cases are not checked during generation of the pipeline hazards
8852 recognizer because in general recognizing that two conditions may have
8853 the same value is quite difficult (especially if the conditions
8854 contain @code{symbol_ref}).  It is also not checked during the
8855 pipeline hazard recognizer work because it would slow down the
8856 recognizer considerably.
8858 @var{regexp} is a string describing the reservation of the cpu's functional
8859 units by the instruction.  The reservations are described by a regular
8860 expression according to the following syntax:
8862 @smallexample
8863        regexp = regexp "," oneof
8864               | oneof
8866        oneof = oneof "|" allof
8867              | allof
8869        allof = allof "+" repeat
8870              | repeat
8872        repeat = element "*" number
8873               | element
8875        element = cpu_function_unit_name
8876                | reservation_name
8877                | result_name
8878                | "nothing"
8879                | "(" regexp ")"
8880 @end smallexample
8882 @itemize @bullet
8883 @item
8884 @samp{,} is used for describing the start of the next cycle in
8885 the reservation.
8887 @item
8888 @samp{|} is used for describing a reservation described by the first
8889 regular expression @strong{or} a reservation described by the second
8890 regular expression @strong{or} etc.
8892 @item
8893 @samp{+} is used for describing a reservation described by the first
8894 regular expression @strong{and} a reservation described by the
8895 second regular expression @strong{and} etc.
8897 @item
8898 @samp{*} is used for convenience and simply means a sequence in which
8899 the regular expression are repeated @var{number} times with cycle
8900 advancing (see @samp{,}).
8902 @item
8903 @samp{cpu_function_unit_name} denotes reservation of the named
8904 functional unit.
8906 @item
8907 @samp{reservation_name} --- see description of construction
8908 @samp{define_reservation}.
8910 @item
8911 @samp{nothing} denotes no unit reservations.
8912 @end itemize
8914 @findex define_reservation
8915 Sometimes unit reservations for different insns contain common parts.
8916 In such case, you can simplify the pipeline description by describing
8917 the common part by the following construction
8919 @smallexample
8920 (define_reservation @var{reservation-name} @var{regexp})
8921 @end smallexample
8923 @var{reservation-name} is a string giving name of @var{regexp}.
8924 Functional unit names and reservation names are in the same name
8925 space.  So the reservation names should be different from the
8926 functional unit names and can not be the reserved name @samp{nothing}.
8928 @findex define_bypass
8929 @cindex instruction latency time
8930 @cindex data bypass
8931 The following construction is used to describe exceptions in the
8932 latency time for given instruction pair.  This is so called bypasses.
8934 @smallexample
8935 (define_bypass @var{number} @var{out_insn_names} @var{in_insn_names}
8936                [@var{guard}])
8937 @end smallexample
8939 @var{number} defines when the result generated by the instructions
8940 given in string @var{out_insn_names} will be ready for the
8941 instructions given in string @var{in_insn_names}.  Each of these
8942 strings is a comma-separated list of filename-style globs and
8943 they refer to the names of @code{define_insn_reservation}s.
8944 For example:
8945 @smallexample
8946 (define_bypass 1 "cpu1_load_*, cpu1_store_*" "cpu1_load_*")
8947 @end smallexample
8948 defines a bypass between instructions that start with
8949 @samp{cpu1_load_} or @samp{cpu1_store_} and those that start with
8950 @samp{cpu1_load_}.
8952 @var{guard} is an optional string giving the name of a C function which
8953 defines an additional guard for the bypass.  The function will get the
8954 two insns as parameters.  If the function returns zero the bypass will
8955 be ignored for this case.  The additional guard is necessary to
8956 recognize complicated bypasses, e.g.@: when the consumer is only an address
8957 of insn @samp{store} (not a stored value).
8959 If there are more one bypass with the same output and input insns, the
8960 chosen bypass is the first bypass with a guard in description whose
8961 guard function returns nonzero.  If there is no such bypass, then
8962 bypass without the guard function is chosen.
8964 @findex exclusion_set
8965 @findex presence_set
8966 @findex final_presence_set
8967 @findex absence_set
8968 @findex final_absence_set
8969 @cindex VLIW
8970 @cindex RISC
8971 The following five constructions are usually used to describe
8972 @acronym{VLIW} processors, or more precisely, to describe a placement
8973 of small instructions into @acronym{VLIW} instruction slots.  They
8974 can be used for @acronym{RISC} processors, too.
8976 @smallexample
8977 (exclusion_set @var{unit-names} @var{unit-names})
8978 (presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
8979 (final_presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
8980 (absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
8981 (final_absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
8982 @end smallexample
8984 @var{unit-names} is a string giving names of functional units
8985 separated by commas.
8987 @var{patterns} is a string giving patterns of functional units
8988 separated by comma.  Currently pattern is one unit or units
8989 separated by white-spaces.
8991 The first construction (@samp{exclusion_set}) means that each
8992 functional unit in the first string can not be reserved simultaneously
8993 with a unit whose name is in the second string and vice versa.  For
8994 example, the construction is useful for describing processors
8995 (e.g.@: some SPARC processors) with a fully pipelined floating point
8996 functional unit which can execute simultaneously only single floating
8997 point insns or only double floating point insns.
8999 The second construction (@samp{presence_set}) means that each
9000 functional unit in the first string can not be reserved unless at
9001 least one of pattern of units whose names are in the second string is
9002 reserved.  This is an asymmetric relation.  For example, it is useful
9003 for description that @acronym{VLIW} @samp{slot1} is reserved after
9004 @samp{slot0} reservation.  We could describe it by the following
9005 construction
9007 @smallexample
9008 (presence_set "slot1" "slot0")
9009 @end smallexample
9011 Or @samp{slot1} is reserved only after @samp{slot0} and unit @samp{b0}
9012 reservation.  In this case we could write
9014 @smallexample
9015 (presence_set "slot1" "slot0 b0")
9016 @end smallexample
9018 The third construction (@samp{final_presence_set}) is analogous to
9019 @samp{presence_set}.  The difference between them is when checking is
9020 done.  When an instruction is issued in given automaton state
9021 reflecting all current and planned unit reservations, the automaton
9022 state is changed.  The first state is a source state, the second one
9023 is a result state.  Checking for @samp{presence_set} is done on the
9024 source state reservation, checking for @samp{final_presence_set} is
9025 done on the result reservation.  This construction is useful to
9026 describe a reservation which is actually two subsequent reservations.
9027 For example, if we use
9029 @smallexample
9030 (presence_set "slot1" "slot0")
9031 @end smallexample
9033 the following insn will be never issued (because @samp{slot1} requires
9034 @samp{slot0} which is absent in the source state).
9036 @smallexample
9037 (define_reservation "insn_and_nop" "slot0 + slot1")
9038 @end smallexample
9040 but it can be issued if we use analogous @samp{final_presence_set}.
9042 The forth construction (@samp{absence_set}) means that each functional
9043 unit in the first string can be reserved only if each pattern of units
9044 whose names are in the second string is not reserved.  This is an
9045 asymmetric relation (actually @samp{exclusion_set} is analogous to
9046 this one but it is symmetric).  For example it might be useful in a
9047 @acronym{VLIW} description to say that @samp{slot0} cannot be reserved
9048 after either @samp{slot1} or @samp{slot2} have been reserved.  This
9049 can be described as:
9051 @smallexample
9052 (absence_set "slot0" "slot1, slot2")
9053 @end smallexample
9055 Or @samp{slot2} can not be reserved if @samp{slot0} and unit @samp{b0}
9056 are reserved or @samp{slot1} and unit @samp{b1} are reserved.  In
9057 this case we could write
9059 @smallexample
9060 (absence_set "slot2" "slot0 b0, slot1 b1")
9061 @end smallexample
9063 All functional units mentioned in a set should belong to the same
9064 automaton.
9066 The last construction (@samp{final_absence_set}) is analogous to
9067 @samp{absence_set} but checking is done on the result (state)
9068 reservation.  See comments for @samp{final_presence_set}.
9070 @findex automata_option
9071 @cindex deterministic finite state automaton
9072 @cindex nondeterministic finite state automaton
9073 @cindex finite state automaton minimization
9074 You can control the generator of the pipeline hazard recognizer with
9075 the following construction.
9077 @smallexample
9078 (automata_option @var{options})
9079 @end smallexample
9081 @var{options} is a string giving options which affect the generated
9082 code.  Currently there are the following options:
9084 @itemize @bullet
9085 @item
9086 @dfn{no-minimization} makes no minimization of the automaton.  This is
9087 only worth to do when we are debugging the description and need to
9088 look more accurately at reservations of states.
9090 @item
9091 @dfn{time} means printing time statistics about the generation of
9092 automata.
9094 @item
9095 @dfn{stats} means printing statistics about the generated automata
9096 such as the number of DFA states, NDFA states and arcs.
9098 @item
9099 @dfn{v} means a generation of the file describing the result automata.
9100 The file has suffix @samp{.dfa} and can be used for the description
9101 verification and debugging.
9103 @item
9104 @dfn{w} means a generation of warning instead of error for
9105 non-critical errors.
9107 @item
9108 @dfn{no-comb-vect} prevents the automaton generator from generating
9109 two data structures and comparing them for space efficiency.  Using
9110 a comb vector to represent transitions may be better, but it can be
9111 very expensive to construct.  This option is useful if the build
9112 process spends an unacceptably long time in genautomata.
9114 @item
9115 @dfn{ndfa} makes nondeterministic finite state automata.  This affects
9116 the treatment of operator @samp{|} in the regular expressions.  The
9117 usual treatment of the operator is to try the first alternative and,
9118 if the reservation is not possible, the second alternative.  The
9119 nondeterministic treatment means trying all alternatives, some of them
9120 may be rejected by reservations in the subsequent insns.
9122 @item
9123 @dfn{collapse-ndfa} modifies the behaviour of the generator when
9124 producing an automaton.  An additional state transition to collapse a
9125 nondeterministic @acronym{NDFA} state to a deterministic @acronym{DFA}
9126 state is generated.  It can be triggered by passing @code{const0_rtx} to
9127 state_transition.  In such an automaton, cycle advance transitions are
9128 available only for these collapsed states.  This option is useful for
9129 ports that want to use the @code{ndfa} option, but also want to use
9130 @code{define_query_cpu_unit} to assign units to insns issued in a cycle.
9132 @item
9133 @dfn{progress} means output of a progress bar showing how many states
9134 were generated so far for automaton being processed.  This is useful
9135 during debugging a @acronym{DFA} description.  If you see too many
9136 generated states, you could interrupt the generator of the pipeline
9137 hazard recognizer and try to figure out a reason for generation of the
9138 huge automaton.
9139 @end itemize
9141 As an example, consider a superscalar @acronym{RISC} machine which can
9142 issue three insns (two integer insns and one floating point insn) on
9143 the cycle but can finish only two insns.  To describe this, we define
9144 the following functional units.
9146 @smallexample
9147 (define_cpu_unit "i0_pipeline, i1_pipeline, f_pipeline")
9148 (define_cpu_unit "port0, port1")
9149 @end smallexample
9151 All simple integer insns can be executed in any integer pipeline and
9152 their result is ready in two cycles.  The simple integer insns are
9153 issued into the first pipeline unless it is reserved, otherwise they
9154 are issued into the second pipeline.  Integer division and
9155 multiplication insns can be executed only in the second integer
9156 pipeline and their results are ready correspondingly in 8 and 4
9157 cycles.  The integer division is not pipelined, i.e.@: the subsequent
9158 integer division insn can not be issued until the current division
9159 insn finished.  Floating point insns are fully pipelined and their
9160 results are ready in 3 cycles.  Where the result of a floating point
9161 insn is used by an integer insn, an additional delay of one cycle is
9162 incurred.  To describe all of this we could specify
9164 @smallexample
9165 (define_cpu_unit "div")
9167 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
9168                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), (port0 | port1)")
9170 (define_insn_reservation "mult" 4 (eq_attr "type" "mult")
9171                          "i1_pipeline, nothing*2, (port0 | port1)")
9173 (define_insn_reservation "div" 8 (eq_attr "type" "div")
9174                          "i1_pipeline, div*7, div + (port0 | port1)")
9176 (define_insn_reservation "float" 3 (eq_attr "type" "float")
9177                          "f_pipeline, nothing, (port0 | port1))
9179 (define_bypass 4 "float" "simple,mult,div")
9180 @end smallexample
9182 To simplify the description we could describe the following reservation
9184 @smallexample
9185 (define_reservation "finish" "port0|port1")
9186 @end smallexample
9188 and use it in all @code{define_insn_reservation} as in the following
9189 construction
9191 @smallexample
9192 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
9193                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), finish")
9194 @end smallexample
9197 @end ifset
9198 @ifset INTERNALS
9199 @node Conditional Execution
9200 @section Conditional Execution
9201 @cindex conditional execution
9202 @cindex predication
9204 A number of architectures provide for some form of conditional
9205 execution, or predication.  The hallmark of this feature is the
9206 ability to nullify most of the instructions in the instruction set.
9207 When the instruction set is large and not entirely symmetric, it
9208 can be quite tedious to describe these forms directly in the
9209 @file{.md} file.  An alternative is the @code{define_cond_exec} template.
9211 @findex define_cond_exec
9212 @smallexample
9213 (define_cond_exec
9214   [@var{predicate-pattern}]
9215   "@var{condition}"
9216   "@var{output-template}"
9217   "@var{optional-insn-attribues}")
9218 @end smallexample
9220 @var{predicate-pattern} is the condition that must be true for the
9221 insn to be executed at runtime and should match a relational operator.
9222 One can use @code{match_operator} to match several relational operators
9223 at once.  Any @code{match_operand} operands must have no more than one
9224 alternative.
9226 @var{condition} is a C expression that must be true for the generated
9227 pattern to match.
9229 @findex current_insn_predicate
9230 @var{output-template} is a string similar to the @code{define_insn}
9231 output template (@pxref{Output Template}), except that the @samp{*}
9232 and @samp{@@} special cases do not apply.  This is only useful if the
9233 assembly text for the predicate is a simple prefix to the main insn.
9234 In order to handle the general case, there is a global variable
9235 @code{current_insn_predicate} that will contain the entire predicate
9236 if the current insn is predicated, and will otherwise be @code{NULL}.
9238 @var{optional-insn-attributes} is an optional vector of attributes that gets
9239 appended to the insn attributes of the produced cond_exec rtx. It can
9240 be used to add some distinguishing attribute to cond_exec rtxs produced
9241 that way. An example usage would be to use this attribute in conjunction
9242 with attributes on the main pattern to disable particular alternatives under
9243 certain conditions.
9245 When @code{define_cond_exec} is used, an implicit reference to
9246 the @code{predicable} instruction attribute is made.
9247 @xref{Insn Attributes}.  This attribute must be a boolean (i.e.@: have
9248 exactly two elements in its @var{list-of-values}), with the possible
9249 values being @code{no} and @code{yes}.  The default and all uses in
9250 the insns must be a simple constant, not a complex expressions.  It
9251 may, however, depend on the alternative, by using a comma-separated
9252 list of values.  If that is the case, the port should also define an
9253 @code{enabled} attribute (@pxref{Disable Insn Alternatives}), which
9254 should also allow only @code{no} and @code{yes} as its values.
9256 For each @code{define_insn} for which the @code{predicable}
9257 attribute is true, a new @code{define_insn} pattern will be
9258 generated that matches a predicated version of the instruction.
9259 For example,
9261 @smallexample
9262 (define_insn "addsi"
9263   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
9264         (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9265                  (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9266   "@var{test1}"
9267   "add %2,%1,%0")
9269 (define_cond_exec
9270   [(ne (match_operand:CC 0 "register_operand" "c")
9271        (const_int 0))]
9272   "@var{test2}"
9273   "(%0)")
9274 @end smallexample
9276 @noindent
9277 generates a new pattern
9279 @smallexample
9280 (define_insn ""
9281   [(cond_exec
9282      (ne (match_operand:CC 3 "register_operand" "c") (const_int 0))
9283      (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
9284           (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9285                    (match_operand:SI 2 "register_operand" "r"))))]
9286   "(@var{test2}) && (@var{test1})"
9287   "(%3) add %2,%1,%0")
9288 @end smallexample
9290 @end ifset
9291 @ifset INTERNALS
9292 @node Define Subst
9293 @section RTL Templates Transformations
9294 @cindex define_subst
9296 For some hardware architectures there are common cases when the RTL
9297 templates for the instructions can be derived from the other RTL
9298 templates using simple transformations.  E.g., @file{i386.md} contains
9299 an RTL template for the ordinary @code{sub} instruction---
9300 @code{*subsi_1}, and for the @code{sub} instruction with subsequent
9301 zero-extension---@code{*subsi_1_zext}.  Such cases can be easily
9302 implemented by a single meta-template capable of generating a modified
9303 case based on the initial one:
9305 @findex define_subst
9306 @smallexample
9307 (define_subst "@var{name}"
9308   [@var{input-template}]
9309   "@var{condition}"
9310   [@var{output-template}])
9311 @end smallexample
9312 @var{input-template} is a pattern describing the source RTL template,
9313 which will be transformed.
9315 @var{condition} is a C expression that is conjunct with the condition
9316 from the input-template to generate a condition to be used in the
9317 output-template.
9319 @var{output-template} is a pattern that will be used in the resulting
9320 template.
9322 @code{define_subst} mechanism is tightly coupled with the notion of the
9323 subst attribute (@pxref{Subst Iterators}).  The use of
9324 @code{define_subst} is triggered by a reference to a subst attribute in
9325 the transforming RTL template.  This reference initiates duplication of
9326 the source RTL template and substitution of the attributes with their
9327 values.  The source RTL template is left unchanged, while the copy is
9328 transformed by @code{define_subst}.  This transformation can fail in the
9329 case when the source RTL template is not matched against the
9330 input-template of the @code{define_subst}.  In such case the copy is
9331 deleted.
9333 @code{define_subst} can be used only in @code{define_insn} and
9334 @code{define_expand}, it cannot be used in other expressions (e.g. in
9335 @code{define_insn_and_split}).
9337 @menu
9338 * Define Subst Example::            Example of @code{define_subst} work.
9339 * Define Subst Pattern Matching::   Process of template comparison.
9340 * Define Subst Output Template::    Generation of output template.
9341 @end menu
9343 @node Define Subst Example
9344 @subsection @code{define_subst} Example
9345 @cindex define_subst
9347 To illustrate how @code{define_subst} works, let us examine a simple
9348 template transformation.
9350 Suppose there are two kinds of instructions: one that touches flags and
9351 the other that does not.  The instructions of the second type could be
9352 generated with the following @code{define_subst}:
9354 @smallexample
9355 (define_subst "add_clobber_subst"
9356   [(set (match_operand:SI 0 "" "")
9357         (match_operand:SI 1 "" ""))]
9358   ""
9359   [(set (match_dup 0)
9360         (match_dup 1))
9361    (clobber (reg:CC FLAGS_REG))]
9362 @end smallexample
9364 This @code{define_subst} can be applied to any RTL pattern containing
9365 @code{set} of mode SI and generates a copy with clobber when it is
9366 applied.
9368 Assume there is an RTL template for a @code{max} instruction to be used
9369 in @code{define_subst} mentioned above:
9371 @smallexample
9372 (define_insn "maxsi"
9373   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9374         (max:SI
9375           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9376           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9377   ""
9378   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9379  [@dots{}])
9380 @end smallexample
9382 To mark the RTL template for @code{define_subst} application,
9383 subst-attributes are used.  They should be declared in advance:
9385 @smallexample
9386 (define_subst_attr "add_clobber_name" "add_clobber_subst" "_noclobber" "_clobber")
9387 @end smallexample
9389 Here @samp{add_clobber_name} is the attribute name,
9390 @samp{add_clobber_subst} is the name of the corresponding
9391 @code{define_subst}, the third argument (@samp{_noclobber}) is the
9392 attribute value that would be substituted into the unchanged version of
9393 the source RTL template, and the last argument (@samp{_clobber}) is the
9394 value that would be substituted into the second, transformed,
9395 version of the RTL template.
9397 Once the subst-attribute has been defined, it should be used in RTL
9398 templates which need to be processed by the @code{define_subst}.  So,
9399 the original RTL template should be changed:
9401 @smallexample
9402 (define_insn "maxsi<add_clobber_name>"
9403   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9404         (max:SI
9405           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9406           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9407   ""
9408   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9409  [@dots{}])
9410 @end smallexample
9412 The result of the @code{define_subst} usage would look like the following:
9414 @smallexample
9415 (define_insn "maxsi_noclobber"
9416   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9417         (max:SI
9418           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9419           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9420   ""
9421   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9422  [@dots{}])
9423 (define_insn "maxsi_clobber"
9424   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9425         (max:SI
9426           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9427           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))
9428    (clobber (reg:CC FLAGS_REG))]
9429   ""
9430   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9431  [@dots{}])
9432 @end smallexample
9434 @node Define Subst Pattern Matching
9435 @subsection Pattern Matching in @code{define_subst}
9436 @cindex define_subst
9438 All expressions, allowed in @code{define_insn} or @code{define_expand},
9439 are allowed in the input-template of @code{define_subst}, except
9440 @code{match_par_dup}, @code{match_scratch}, @code{match_parallel}. The
9441 meanings of expressions in the input-template were changed:
9443 @code{match_operand} matches any expression (possibly, a subtree in
9444 RTL-template), if modes of the @code{match_operand} and this expression
9445 are the same, or mode of the @code{match_operand} is @code{VOIDmode}, or
9446 this expression is @code{match_dup}, @code{match_op_dup}.  If the
9447 expression is @code{match_operand} too, and predicate of
9448 @code{match_operand} from the input pattern is not empty, then the
9449 predicates are compared.  That can be used for more accurate filtering
9450 of accepted RTL-templates.
9452 @code{match_operator} matches common operators (like @code{plus},
9453 @code{minus}), @code{unspec}, @code{unspec_volatile} operators and
9454 @code{match_operator}s from the original pattern if the modes match and
9455 @code{match_operator} from the input pattern has the same number of
9456 operands as the operator from the original pattern.
9458 @node Define Subst Output Template
9459 @subsection Generation of output template in @code{define_subst}
9460 @cindex define_subst
9462 If all necessary checks for @code{define_subst} application pass, a new
9463 RTL-pattern, based on the output-template, is created to replace the old
9464 template.  Like in input-patterns, meanings of some RTL expressions are
9465 changed when they are used in output-patterns of a @code{define_subst}.
9466 Thus, @code{match_dup} is used for copying the whole expression from the
9467 original pattern, which matched corresponding @code{match_operand} from
9468 the input pattern.
9470 @code{match_dup N} is used in the output template to be replaced with
9471 the expression from the original pattern, which matched
9472 @code{match_operand N} from the input pattern.  As a consequence,
9473 @code{match_dup} cannot be used to point to @code{match_operand}s from
9474 the output pattern, it should always refer to a @code{match_operand}
9475 from the input pattern.
9477 In the output template one can refer to the expressions from the
9478 original pattern and create new ones.  For instance, some operands could
9479 be added by means of standard @code{match_operand}.
9481 After replacing @code{match_dup} with some RTL-subtree from the original
9482 pattern, it could happen that several @code{match_operand}s in the
9483 output pattern have the same indexes.  It is unknown, how many and what
9484 indexes would be used in the expression which would replace
9485 @code{match_dup}, so such conflicts in indexes are inevitable.  To
9486 overcome this issue, @code{match_operands} and @code{match_operators},
9487 which were introduced into the output pattern, are renumerated when all
9488 @code{match_dup}s are replaced.
9490 Number of alternatives in @code{match_operand}s introduced into the
9491 output template @code{M} could differ from the number of alternatives in
9492 the original pattern @code{N}, so in the resultant pattern there would
9493 be @code{N*M} alternatives.  Thus, constraints from the original pattern
9494 would be duplicated @code{N} times, constraints from the output pattern
9495 would be duplicated @code{M} times, producing all possible combinations.
9496 @end ifset
9498 @ifset INTERNALS
9499 @node Constant Definitions
9500 @section Constant Definitions
9501 @cindex constant definitions
9502 @findex define_constants
9504 Using literal constants inside instruction patterns reduces legibility and
9505 can be a maintenance problem.
9507 To overcome this problem, you may use the @code{define_constants}
9508 expression.  It contains a vector of name-value pairs.  From that
9509 point on, wherever any of the names appears in the MD file, it is as
9510 if the corresponding value had been written instead.  You may use
9511 @code{define_constants} multiple times; each appearance adds more
9512 constants to the table.  It is an error to redefine a constant with
9513 a different value.
9515 To come back to the a29k load multiple example, instead of
9517 @smallexample
9518 (define_insn ""
9519   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
9520      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
9521            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
9522       (use (reg:SI 179))
9523       (clobber (reg:SI 179))])]
9524   ""
9525   "loadm 0,0,%1,%2")
9526 @end smallexample
9528 You could write:
9530 @smallexample
9531 (define_constants [
9532     (R_BP 177)
9533     (R_FC 178)
9534     (R_CR 179)
9535     (R_Q  180)
9538 (define_insn ""
9539   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
9540      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
9541            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
9542       (use (reg:SI R_CR))
9543       (clobber (reg:SI R_CR))])]
9544   ""
9545   "loadm 0,0,%1,%2")
9546 @end smallexample
9548 The constants that are defined with a define_constant are also output
9549 in the insn-codes.h header file as #defines.
9551 @cindex enumerations
9552 @findex define_c_enum
9553 You can also use the machine description file to define enumerations.
9554 Like the constants defined by @code{define_constant}, these enumerations
9555 are visible to both the machine description file and the main C code.
9557 The syntax is as follows:
9559 @smallexample
9560 (define_c_enum "@var{name}" [
9561   @var{value0}
9562   @var{value1}
9563   @dots{}
9564   @var{valuen}
9566 @end smallexample
9568 This definition causes the equivalent of the following C code to appear
9569 in @file{insn-constants.h}:
9571 @smallexample
9572 enum @var{name} @{
9573   @var{value0} = 0,
9574   @var{value1} = 1,
9575   @dots{}
9576   @var{valuen} = @var{n}
9578 #define NUM_@var{cname}_VALUES (@var{n} + 1)
9579 @end smallexample
9581 where @var{cname} is the capitalized form of @var{name}.
9582 It also makes each @var{valuei} available in the machine description
9583 file, just as if it had been declared with:
9585 @smallexample
9586 (define_constants [(@var{valuei} @var{i})])
9587 @end smallexample
9589 Each @var{valuei} is usually an upper-case identifier and usually
9590 begins with @var{cname}.
9592 You can split the enumeration definition into as many statements as
9593 you like.  The above example is directly equivalent to:
9595 @smallexample
9596 (define_c_enum "@var{name}" [@var{value0}])
9597 (define_c_enum "@var{name}" [@var{value1}])
9598 @dots{}
9599 (define_c_enum "@var{name}" [@var{valuen}])
9600 @end smallexample
9602 Splitting the enumeration helps to improve the modularity of each
9603 individual @code{.md} file.  For example, if a port defines its
9604 synchronization instructions in a separate @file{sync.md} file,
9605 it is convenient to define all synchronization-specific enumeration
9606 values in @file{sync.md} rather than in the main @file{.md} file.
9608 Some enumeration names have special significance to GCC:
9610 @table @code
9611 @item unspecv
9612 @findex unspec_volatile
9613 If an enumeration called @code{unspecv} is defined, GCC will use it
9614 when printing out @code{unspec_volatile} expressions.  For example:
9616 @smallexample
9617 (define_c_enum "unspecv" [
9618   UNSPECV_BLOCKAGE
9620 @end smallexample
9622 causes GCC to print @samp{(unspec_volatile @dots{} 0)} as:
9624 @smallexample
9625 (unspec_volatile ... UNSPECV_BLOCKAGE)
9626 @end smallexample
9628 @item unspec
9629 @findex unspec
9630 If an enumeration called @code{unspec} is defined, GCC will use
9631 it when printing out @code{unspec} expressions.  GCC will also use
9632 it when printing out @code{unspec_volatile} expressions unless an
9633 @code{unspecv} enumeration is also defined.  You can therefore
9634 decide whether to keep separate enumerations for volatile and
9635 non-volatile expressions or whether to use the same enumeration
9636 for both.
9637 @end table
9639 @findex define_enum
9640 @anchor{define_enum}
9641 Another way of defining an enumeration is to use @code{define_enum}:
9643 @smallexample
9644 (define_enum "@var{name}" [
9645   @var{value0}
9646   @var{value1}
9647   @dots{}
9648   @var{valuen}
9650 @end smallexample
9652 This directive implies:
9654 @smallexample
9655 (define_c_enum "@var{name}" [
9656   @var{cname}_@var{cvalue0}
9657   @var{cname}_@var{cvalue1}
9658   @dots{}
9659   @var{cname}_@var{cvaluen}
9661 @end smallexample
9663 @findex define_enum_attr
9664 where @var{cvaluei} is the capitalized form of @var{valuei}.
9665 However, unlike @code{define_c_enum}, the enumerations defined
9666 by @code{define_enum} can be used in attribute specifications
9667 (@pxref{define_enum_attr}).
9668 @end ifset
9669 @ifset INTERNALS
9670 @node Iterators
9671 @section Iterators
9672 @cindex iterators in @file{.md} files
9674 Ports often need to define similar patterns for more than one machine
9675 mode or for more than one rtx code.  GCC provides some simple iterator
9676 facilities to make this process easier.
9678 @menu
9679 * Mode Iterators::         Generating variations of patterns for different modes.
9680 * Code Iterators::         Doing the same for codes.
9681 * Int Iterators::          Doing the same for integers.
9682 * Subst Iterators::        Generating variations of patterns for define_subst.
9683 @end menu
9685 @node Mode Iterators
9686 @subsection Mode Iterators
9687 @cindex mode iterators in @file{.md} files
9689 Ports often need to define similar patterns for two or more different modes.
9690 For example:
9692 @itemize @bullet
9693 @item
9694 If a processor has hardware support for both single and double
9695 floating-point arithmetic, the @code{SFmode} patterns tend to be
9696 very similar to the @code{DFmode} ones.
9698 @item
9699 If a port uses @code{SImode} pointers in one configuration and
9700 @code{DImode} pointers in another, it will usually have very similar
9701 @code{SImode} and @code{DImode} patterns for manipulating pointers.
9702 @end itemize
9704 Mode iterators allow several patterns to be instantiated from one
9705 @file{.md} file template.  They can be used with any type of
9706 rtx-based construct, such as a @code{define_insn},
9707 @code{define_split}, or @code{define_peephole2}.
9709 @menu
9710 * Defining Mode Iterators:: Defining a new mode iterator.
9711 * Substitutions::           Combining mode iterators with substitutions
9712 * Examples::                Examples
9713 @end menu
9715 @node Defining Mode Iterators
9716 @subsubsection Defining Mode Iterators
9717 @findex define_mode_iterator
9719 The syntax for defining a mode iterator is:
9721 @smallexample
9722 (define_mode_iterator @var{name} [(@var{mode1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{moden} "@var{condn}")])
9723 @end smallexample
9725 This allows subsequent @file{.md} file constructs to use the mode suffix
9726 @code{:@var{name}}.  Every construct that does so will be expanded
9727 @var{n} times, once with every use of @code{:@var{name}} replaced by
9728 @code{:@var{mode1}}, once with every use replaced by @code{:@var{mode2}},
9729 and so on.  In the expansion for a particular @var{modei}, every
9730 C condition will also require that @var{condi} be true.
9732 For example:
9734 @smallexample
9735 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
9736 @end smallexample
9738 defines a new mode suffix @code{:P}.  Every construct that uses
9739 @code{:P} will be expanded twice, once with every @code{:P} replaced
9740 by @code{:SI} and once with every @code{:P} replaced by @code{:DI}.
9741 The @code{:SI} version will only apply if @code{Pmode == SImode} and
9742 the @code{:DI} version will only apply if @code{Pmode == DImode}.
9744 As with other @file{.md} conditions, an empty string is treated
9745 as ``always true''.  @code{(@var{mode} "")} can also be abbreviated
9746 to @code{@var{mode}}.  For example:
9748 @smallexample
9749 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
9750 @end smallexample
9752 means that the @code{:DI} expansion only applies if @code{TARGET_64BIT}
9753 but that the @code{:SI} expansion has no such constraint.
9755 Iterators are applied in the order they are defined.  This can be
9756 significant if two iterators are used in a construct that requires
9757 substitutions.  @xref{Substitutions}.
9759 @node Substitutions
9760 @subsubsection Substitution in Mode Iterators
9761 @findex define_mode_attr
9763 If an @file{.md} file construct uses mode iterators, each version of the
9764 construct will often need slightly different strings or modes.  For
9765 example:
9767 @itemize @bullet
9768 @item
9769 When a @code{define_expand} defines several @code{add@var{m}3} patterns
9770 (@pxref{Standard Names}), each expander will need to use the
9771 appropriate mode name for @var{m}.
9773 @item
9774 When a @code{define_insn} defines several instruction patterns,
9775 each instruction will often use a different assembler mnemonic.
9777 @item
9778 When a @code{define_insn} requires operands with different modes,
9779 using an iterator for one of the operand modes usually requires a specific
9780 mode for the other operand(s).
9781 @end itemize
9783 GCC supports such variations through a system of ``mode attributes''.
9784 There are two standard attributes: @code{mode}, which is the name of
9785 the mode in lower case, and @code{MODE}, which is the same thing in
9786 upper case.  You can define other attributes using:
9788 @smallexample
9789 (define_mode_attr @var{name} [(@var{mode1} "@var{value1}") @dots{} (@var{moden} "@var{valuen}")])
9790 @end smallexample
9792 where @var{name} is the name of the attribute and @var{valuei}
9793 is the value associated with @var{modei}.
9795 When GCC replaces some @var{:iterator} with @var{:mode}, it will scan
9796 each string and mode in the pattern for sequences of the form
9797 @code{<@var{iterator}:@var{attr}>}, where @var{attr} is the name of a
9798 mode attribute.  If the attribute is defined for @var{mode}, the whole
9799 @code{<@dots{}>} sequence will be replaced by the appropriate attribute
9800 value.
9802 For example, suppose an @file{.md} file has:
9804 @smallexample
9805 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
9806 (define_mode_attr load [(SI "lw") (DI "ld")])
9807 @end smallexample
9809 If one of the patterns that uses @code{:P} contains the string
9810 @code{"<P:load>\t%0,%1"}, the @code{SI} version of that pattern
9811 will use @code{"lw\t%0,%1"} and the @code{DI} version will use
9812 @code{"ld\t%0,%1"}.
9814 Here is an example of using an attribute for a mode:
9816 @smallexample
9817 (define_mode_iterator LONG [SI DI])
9818 (define_mode_attr SHORT [(SI "HI") (DI "SI")])
9819 (define_insn @dots{}
9820   (sign_extend:LONG (match_operand:<LONG:SHORT> @dots{})) @dots{})
9821 @end smallexample
9823 The @code{@var{iterator}:} prefix may be omitted, in which case the
9824 substitution will be attempted for every iterator expansion.
9826 @node Examples
9827 @subsubsection Mode Iterator Examples
9829 Here is an example from the MIPS port.  It defines the following
9830 modes and attributes (among others):
9832 @smallexample
9833 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
9834 (define_mode_attr d [(SI "") (DI "d")])
9835 @end smallexample
9837 and uses the following template to define both @code{subsi3}
9838 and @code{subdi3}:
9840 @smallexample
9841 (define_insn "sub<mode>3"
9842   [(set (match_operand:GPR 0 "register_operand" "=d")
9843         (minus:GPR (match_operand:GPR 1 "register_operand" "d")
9844                    (match_operand:GPR 2 "register_operand" "d")))]
9845   ""
9846   "<d>subu\t%0,%1,%2"
9847   [(set_attr "type" "arith")
9848    (set_attr "mode" "<MODE>")])
9849 @end smallexample
9851 This is exactly equivalent to:
9853 @smallexample
9854 (define_insn "subsi3"
9855   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=d")
9856         (minus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "d")
9857                   (match_operand:SI 2 "register_operand" "d")))]
9858   ""
9859   "subu\t%0,%1,%2"
9860   [(set_attr "type" "arith")
9861    (set_attr "mode" "SI")])
9863 (define_insn "subdi3"
9864   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
9865         (minus:DI (match_operand:DI 1 "register_operand" "d")
9866                   (match_operand:DI 2 "register_operand" "d")))]
9867   ""
9868   "dsubu\t%0,%1,%2"
9869   [(set_attr "type" "arith")
9870    (set_attr "mode" "DI")])
9871 @end smallexample
9873 @node Code Iterators
9874 @subsection Code Iterators
9875 @cindex code iterators in @file{.md} files
9876 @findex define_code_iterator
9877 @findex define_code_attr
9879 Code iterators operate in a similar way to mode iterators.  @xref{Mode Iterators}.
9881 The construct:
9883 @smallexample
9884 (define_code_iterator @var{name} [(@var{code1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{coden} "@var{condn}")])
9885 @end smallexample
9887 defines a pseudo rtx code @var{name} that can be instantiated as
9888 @var{codei} if condition @var{condi} is true.  Each @var{codei}
9889 must have the same rtx format.  @xref{RTL Classes}.
9891 As with mode iterators, each pattern that uses @var{name} will be
9892 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
9893 @var{code1}, once with all uses replaced by @var{code2}, and so on.
9894 @xref{Defining Mode Iterators}.
9896 It is possible to define attributes for codes as well as for modes.
9897 There are two standard code attributes: @code{code}, the name of the
9898 code in lower case, and @code{CODE}, the name of the code in upper case.
9899 Other attributes are defined using:
9901 @smallexample
9902 (define_code_attr @var{name} [(@var{code1} "@var{value1}") @dots{} (@var{coden} "@var{valuen}")])
9903 @end smallexample
9905 Here's an example of code iterators in action, taken from the MIPS port:
9907 @smallexample
9908 (define_code_iterator any_cond [unordered ordered unlt unge uneq ltgt unle ungt
9909                                 eq ne gt ge lt le gtu geu ltu leu])
9911 (define_expand "b<code>"
9912   [(set (pc)
9913         (if_then_else (any_cond:CC (cc0)
9914                                    (const_int 0))
9915                       (label_ref (match_operand 0 ""))
9916                       (pc)))]
9917   ""
9919   gen_conditional_branch (operands, <CODE>);
9920   DONE;
9922 @end smallexample
9924 This is equivalent to:
9926 @smallexample
9927 (define_expand "bunordered"
9928   [(set (pc)
9929         (if_then_else (unordered:CC (cc0)
9930                                     (const_int 0))
9931                       (label_ref (match_operand 0 ""))
9932                       (pc)))]
9933   ""
9935   gen_conditional_branch (operands, UNORDERED);
9936   DONE;
9939 (define_expand "bordered"
9940   [(set (pc)
9941         (if_then_else (ordered:CC (cc0)
9942                                   (const_int 0))
9943                       (label_ref (match_operand 0 ""))
9944                       (pc)))]
9945   ""
9947   gen_conditional_branch (operands, ORDERED);
9948   DONE;
9951 @dots{}
9952 @end smallexample
9954 @node Int Iterators
9955 @subsection Int Iterators
9956 @cindex int iterators in @file{.md} files
9957 @findex define_int_iterator
9958 @findex define_int_attr
9960 Int iterators operate in a similar way to code iterators.  @xref{Code Iterators}.
9962 The construct:
9964 @smallexample
9965 (define_int_iterator @var{name} [(@var{int1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{intn} "@var{condn}")])
9966 @end smallexample
9968 defines a pseudo integer constant @var{name} that can be instantiated as
9969 @var{inti} if condition @var{condi} is true.  Each @var{int}
9970 must have the same rtx format.  @xref{RTL Classes}. Int iterators can appear
9971 in only those rtx fields that have 'i' as the specifier. This means that
9972 each @var{int} has to be a constant defined using define_constant or
9973 define_c_enum.
9975 As with mode and code iterators, each pattern that uses @var{name} will be
9976 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
9977 @var{int1}, once with all uses replaced by @var{int2}, and so on.
9978 @xref{Defining Mode Iterators}.
9980 It is possible to define attributes for ints as well as for codes and modes.
9981 Attributes are defined using:
9983 @smallexample
9984 (define_int_attr @var{name} [(@var{int1} "@var{value1}") @dots{} (@var{intn} "@var{valuen}")])
9985 @end smallexample
9987 Here's an example of int iterators in action, taken from the ARM port:
9989 @smallexample
9990 (define_int_iterator QABSNEG [UNSPEC_VQABS UNSPEC_VQNEG])
9992 (define_int_attr absneg [(UNSPEC_VQABS "abs") (UNSPEC_VQNEG "neg")])
9994 (define_insn "neon_vq<absneg><mode>"
9995   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
9996         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
9997                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
9998                       QABSNEG))]
9999   "TARGET_NEON"
10000   "vq<absneg>.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
10001   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
10004 @end smallexample
10006 This is equivalent to:
10008 @smallexample
10009 (define_insn "neon_vqabs<mode>"
10010   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
10011         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
10012                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
10013                       UNSPEC_VQABS))]
10014   "TARGET_NEON"
10015   "vqabs.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
10016   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
10019 (define_insn "neon_vqneg<mode>"
10020   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
10021         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
10022                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
10023                       UNSPEC_VQNEG))]
10024   "TARGET_NEON"
10025   "vqneg.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
10026   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
10029 @end smallexample
10031 @node Subst Iterators
10032 @subsection Subst Iterators
10033 @cindex subst iterators in @file{.md} files
10034 @findex define_subst
10035 @findex define_subst_attr
10037 Subst iterators are special type of iterators with the following
10038 restrictions: they could not be declared explicitly, they always have
10039 only two values, and they do not have explicit dedicated name.
10040 Subst-iterators are triggered only when corresponding subst-attribute is
10041 used in RTL-pattern.
10043 Subst iterators transform templates in the following way: the templates
10044 are duplicated, the subst-attributes in these templates are replaced
10045 with the corresponding values, and a new attribute is implicitly added
10046 to the given @code{define_insn}/@code{define_expand}.  The name of the
10047 added attribute matches the name of @code{define_subst}.  Such
10048 attributes are declared implicitly, and it is not allowed to have a
10049 @code{define_attr} named as a @code{define_subst}.
10051 Each subst iterator is linked to a @code{define_subst}.  It is declared
10052 implicitly by the first appearance of the corresponding
10053 @code{define_subst_attr}, and it is not allowed to define it explicitly.
10055 Declarations of subst-attributes have the following syntax:
10057 @findex define_subst_attr
10058 @smallexample
10059 (define_subst_attr "@var{name}"
10060   "@var{subst-name}"
10061   "@var{no-subst-value}"
10062   "@var{subst-applied-value}")
10063 @end smallexample
10065 @var{name} is a string with which the given subst-attribute could be
10066 referred to.
10068 @var{subst-name} shows which @code{define_subst} should be applied to an
10069 RTL-template if the given subst-attribute is present in the
10070 RTL-template.
10072 @var{no-subst-value} is a value with which subst-attribute would be
10073 replaced in the first copy of the original RTL-template.
10075 @var{subst-applied-value} is a value with which subst-attribute would be
10076 replaced in the second copy of the original RTL-template.
10078 @end ifset