Update 'Q' constraint documentation.
[official-gcc.git] / gcc / doc / md.texi
blobcc4a2927a1de42c18dd3ad5adc4b98ebf8260c8e
1 @c Copyright (C) 1988-2020 Free Software Foundation, Inc.
2 @c This is part of the GCC manual.
3 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
5 @ifset INTERNALS
6 @node Machine Desc
7 @chapter Machine Descriptions
8 @cindex machine descriptions
10 A machine description has two parts: a file of instruction patterns
11 (@file{.md} file) and a C header file of macro definitions.
13 The @file{.md} file for a target machine contains a pattern for each
14 instruction that the target machine supports (or at least each instruction
15 that is worth telling the compiler about).  It may also contain comments.
16 A semicolon causes the rest of the line to be a comment, unless the semicolon
17 is inside a quoted string.
19 See the next chapter for information on the C header file.
21 @menu
22 * Overview::            How the machine description is used.
23 * Patterns::            How to write instruction patterns.
24 * Example::             An explained example of a @code{define_insn} pattern.
25 * RTL Template::        The RTL template defines what insns match a pattern.
26 * Output Template::     The output template says how to make assembler code
27                         from such an insn.
28 * Output Statement::    For more generality, write C code to output
29                         the assembler code.
30 * Predicates::          Controlling what kinds of operands can be used
31                         for an insn.
32 * Constraints::         Fine-tuning operand selection.
33 * Standard Names::      Names mark patterns to use for code generation.
34 * Pattern Ordering::    When the order of patterns makes a difference.
35 * Dependent Patterns::  Having one pattern may make you need another.
36 * Jump Patterns::       Special considerations for patterns for jump insns.
37 * Looping Patterns::    How to define patterns for special looping insns.
38 * Insn Canonicalizations::Canonicalization of Instructions
39 * Expander Definitions::Generating a sequence of several RTL insns
40                         for a standard operation.
41 * Insn Splitting::      Splitting Instructions into Multiple Instructions.
42 * Including Patterns::  Including Patterns in Machine Descriptions.
43 * Peephole Definitions::Defining machine-specific peephole optimizations.
44 * Insn Attributes::     Specifying the value of attributes for generated insns.
45 * Conditional Execution::Generating @code{define_insn} patterns for
46                          predication.
47 * Define Subst::        Generating @code{define_insn} and @code{define_expand}
48                         patterns from other patterns.
49 * Constant Definitions::Defining symbolic constants that can be used in the
50                         md file.
51 * Iterators::           Using iterators to generate patterns from a template.
52 @end menu
54 @node Overview
55 @section Overview of How the Machine Description is Used
57 There are three main conversions that happen in the compiler:
59 @enumerate
61 @item
62 The front end reads the source code and builds a parse tree.
64 @item
65 The parse tree is used to generate an RTL insn list based on named
66 instruction patterns.
68 @item
69 The insn list is matched against the RTL templates to produce assembler
70 code.
72 @end enumerate
74 For the generate pass, only the names of the insns matter, from either a
75 named @code{define_insn} or a @code{define_expand}.  The compiler will
76 choose the pattern with the right name and apply the operands according
77 to the documentation later in this chapter, without regard for the RTL
78 template or operand constraints.  Note that the names the compiler looks
79 for are hard-coded in the compiler---it will ignore unnamed patterns and
80 patterns with names it doesn't know about, but if you don't provide a
81 named pattern it needs, it will abort.
83 If a @code{define_insn} is used, the template given is inserted into the
84 insn list.  If a @code{define_expand} is used, one of three things
85 happens, based on the condition logic.  The condition logic may manually
86 create new insns for the insn list, say via @code{emit_insn()}, and
87 invoke @code{DONE}.  For certain named patterns, it may invoke @code{FAIL} to tell the
88 compiler to use an alternate way of performing that task.  If it invokes
89 neither @code{DONE} nor @code{FAIL}, the template given in the pattern
90 is inserted, as if the @code{define_expand} were a @code{define_insn}.
92 Once the insn list is generated, various optimization passes convert,
93 replace, and rearrange the insns in the insn list.  This is where the
94 @code{define_split} and @code{define_peephole} patterns get used, for
95 example.
97 Finally, the insn list's RTL is matched up with the RTL templates in the
98 @code{define_insn} patterns, and those patterns are used to emit the
99 final assembly code.  For this purpose, each named @code{define_insn}
100 acts like it's unnamed, since the names are ignored.
102 @node Patterns
103 @section Everything about Instruction Patterns
104 @cindex patterns
105 @cindex instruction patterns
107 @findex define_insn
108 A @code{define_insn} expression is used to define instruction patterns
109 to which insns may be matched.  A @code{define_insn} expression contains
110 an incomplete RTL expression, with pieces to be filled in later, operand
111 constraints that restrict how the pieces can be filled in, and an output
112 template or C code to generate the assembler output.
114 A @code{define_insn} is an RTL expression containing four or five operands:
116 @enumerate
117 @item
118 An optional name @var{n}.  When a name is present, the compiler
119 automically generates a C++ function @samp{gen_@var{n}} that takes
120 the operands of the instruction as arguments and returns the instruction's
121 rtx pattern.  The compiler also assigns the instruction a unique code
122 @samp{CODE_FOR_@var{n}}, with all such codes belonging to an enum
123 called @code{insn_code}.
125 These names serve one of two purposes.  The first is to indicate that the
126 instruction performs a certain standard job for the RTL-generation
127 pass of the compiler, such as a move, an addition, or a conditional
128 jump.  The second is to help the target generate certain target-specific
129 operations, such as when implementing target-specific intrinsic functions.
131 It is better to prefix target-specific names with the name of the
132 target, to avoid any clash with current or future standard names.
134 The absence of a name is indicated by writing an empty string
135 where the name should go.  Nameless instruction patterns are never
136 used for generating RTL code, but they may permit several simpler insns
137 to be combined later on.
139 For the purpose of debugging the compiler, you may also specify a
140 name beginning with the @samp{*} character.  Such a name is used only
141 for identifying the instruction in RTL dumps; it is equivalent to having
142 a nameless pattern for all other purposes.  Names beginning with the
143 @samp{*} character are not required to be unique.
145 The name may also have the form @samp{@@@var{n}}.  This has the same
146 effect as a name @samp{@var{n}}, but in addition tells the compiler to
147 generate further helper functions; see @ref{Parameterized Names} for details.
149 @item
150 The @dfn{RTL template}: This is a vector of incomplete RTL expressions
151 which describe the semantics of the instruction (@pxref{RTL Template}).
152 It is incomplete because it may contain @code{match_operand},
153 @code{match_operator}, and @code{match_dup} expressions that stand for
154 operands of the instruction.
156 If the vector has multiple elements, the RTL template is treated as a
157 @code{parallel} expression.
159 @item
160 @cindex pattern conditions
161 @cindex conditions, in patterns
162 The condition: This is a string which contains a C expression.  When the
163 compiler attempts to match RTL against a pattern, the condition is
164 evaluated.  If the condition evaluates to @code{true}, the match is
165 permitted.  The condition may be an empty string, which is treated
166 as always @code{true}.
168 @cindex named patterns and conditions
169 For a named pattern, the condition may not depend on the data in the
170 insn being matched, but only the target-machine-type flags.  The compiler
171 needs to test these conditions during initialization in order to learn
172 exactly which named instructions are available in a particular run.
174 @findex operands
175 For nameless patterns, the condition is applied only when matching an
176 individual insn, and only after the insn has matched the pattern's
177 recognition template.  The insn's operands may be found in the vector
178 @code{operands}.
180 An instruction condition cannot become more restrictive as compilation
181 progresses.  If the condition accepts a particular RTL instruction at
182 one stage of compilation, it must continue to accept that instruction
183 until the final pass.  For example, @samp{!reload_completed} and
184 @samp{can_create_pseudo_p ()} are both invalid instruction conditions,
185 because they are true during the earlier RTL passes and false during
186 the later ones.  For the same reason, if a condition accepts an
187 instruction before register allocation, it cannot later try to control
188 register allocation by excluding certain register or value combinations.
190 Although a condition cannot become more restrictive as compilation
191 progresses, the condition for a nameless pattern @emph{can} become
192 more permissive.  For example, a nameless instruction can require
193 @samp{reload_completed} to be true, in which case it only matches
194 after register allocation.
196 @item
197 The @dfn{output template} or @dfn{output statement}: This is either
198 a string, or a fragment of C code which returns a string.
200 When simple substitution isn't general enough, you can specify a piece
201 of C code to compute the output.  @xref{Output Statement}.
203 @item
204 The @dfn{insn attributes}: This is an optional vector containing the values of
205 attributes for insns matching this pattern (@pxref{Insn Attributes}).
206 @end enumerate
208 @node Example
209 @section Example of @code{define_insn}
210 @cindex @code{define_insn} example
212 Here is an example of an instruction pattern, taken from the machine
213 description for the 68000/68020.
215 @smallexample
216 (define_insn "tstsi"
217   [(set (cc0)
218         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
219   ""
220   "*
222   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
223     return \"tstl %0\";
224   return \"cmpl #0,%0\";
225 @}")
226 @end smallexample
228 @noindent
229 This can also be written using braced strings:
231 @smallexample
232 (define_insn "tstsi"
233   [(set (cc0)
234         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
235   ""
237   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
238     return "tstl %0";
239   return "cmpl #0,%0";
241 @end smallexample
243 This describes an instruction which sets the condition codes based on the
244 value of a general operand.  It has no condition, so any insn with an RTL
245 description of the form shown may be matched to this pattern.  The name
246 @samp{tstsi} means ``test a @code{SImode} value'' and tells the RTL
247 generation pass that, when it is necessary to test such a value, an insn
248 to do so can be constructed using this pattern.
250 The output control string is a piece of C code which chooses which
251 output template to return based on the kind of operand and the specific
252 type of CPU for which code is being generated.
254 @samp{"rm"} is an operand constraint.  Its meaning is explained below.
256 @node RTL Template
257 @section RTL Template
258 @cindex RTL insn template
259 @cindex generating insns
260 @cindex insns, generating
261 @cindex recognizing insns
262 @cindex insns, recognizing
264 The RTL template is used to define which insns match the particular pattern
265 and how to find their operands.  For named patterns, the RTL template also
266 says how to construct an insn from specified operands.
268 Construction involves substituting specified operands into a copy of the
269 template.  Matching involves determining the values that serve as the
270 operands in the insn being matched.  Both of these activities are
271 controlled by special expression types that direct matching and
272 substitution of the operands.
274 @table @code
275 @findex match_operand
276 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{predicate} @var{constraint})
277 This expression is a placeholder for operand number @var{n} of
278 the insn.  When constructing an insn, operand number @var{n}
279 will be substituted at this point.  When matching an insn, whatever
280 appears at this position in the insn will be taken as operand
281 number @var{n}; but it must satisfy @var{predicate} or this instruction
282 pattern will not match at all.
284 Operand numbers must be chosen consecutively counting from zero in
285 each instruction pattern.  There may be only one @code{match_operand}
286 expression in the pattern for each operand number.  Usually operands
287 are numbered in the order of appearance in @code{match_operand}
288 expressions.  In the case of a @code{define_expand}, any operand numbers
289 used only in @code{match_dup} expressions have higher values than all
290 other operand numbers.
292 @var{predicate} is a string that is the name of a function that
293 accepts two arguments, an expression and a machine mode.
294 @xref{Predicates}.  During matching, the function will be called with
295 the putative operand as the expression and @var{m} as the mode
296 argument (if @var{m} is not specified, @code{VOIDmode} will be used,
297 which normally causes @var{predicate} to accept any mode).  If it
298 returns zero, this instruction pattern fails to match.
299 @var{predicate} may be an empty string; then it means no test is to be
300 done on the operand, so anything which occurs in this position is
301 valid.
303 Most of the time, @var{predicate} will reject modes other than @var{m}---but
304 not always.  For example, the predicate @code{address_operand} uses
305 @var{m} as the mode of memory ref that the address should be valid for.
306 Many predicates accept @code{const_int} nodes even though their mode is
307 @code{VOIDmode}.
309 @var{constraint} controls reloading and the choice of the best register
310 class to use for a value, as explained later (@pxref{Constraints}).
311 If the constraint would be an empty string, it can be omitted.
313 People are often unclear on the difference between the constraint and the
314 predicate.  The predicate helps decide whether a given insn matches the
315 pattern.  The constraint plays no role in this decision; instead, it
316 controls various decisions in the case of an insn which does match.
318 @findex match_scratch
319 @item (match_scratch:@var{m} @var{n} @var{constraint})
320 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}
321 and indicates that operand must be a @code{scratch} or @code{reg}
322 expression.
324 When matching patterns, this is equivalent to
326 @smallexample
327 (match_operand:@var{m} @var{n} "scratch_operand" @var{constraint})
328 @end smallexample
330 but, when generating RTL, it produces a (@code{scratch}:@var{m})
331 expression.
333 If the last few expressions in a @code{parallel} are @code{clobber}
334 expressions whose operands are either a hard register or
335 @code{match_scratch}, the combiner can add or delete them when
336 necessary.  @xref{Side Effects}.
338 @findex match_dup
339 @item (match_dup @var{n})
340 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}.
341 It is used when the operand needs to appear more than once in the
342 insn.
344 In construction, @code{match_dup} acts just like @code{match_operand}:
345 the operand is substituted into the insn being constructed.  But in
346 matching, @code{match_dup} behaves differently.  It assumes that operand
347 number @var{n} has already been determined by a @code{match_operand}
348 appearing earlier in the recognition template, and it matches only an
349 identical-looking expression.
351 Note that @code{match_dup} should not be used to tell the compiler that
352 a particular register is being used for two operands (example:
353 @code{add} that adds one register to another; the second register is
354 both an input operand and the output operand).  Use a matching
355 constraint (@pxref{Simple Constraints}) for those.  @code{match_dup} is for the cases where one
356 operand is used in two places in the template, such as an instruction
357 that computes both a quotient and a remainder, where the opcode takes
358 two input operands but the RTL template has to refer to each of those
359 twice; once for the quotient pattern and once for the remainder pattern.
361 @findex match_operator
362 @item (match_operator:@var{m} @var{n} @var{predicate} [@var{operands}@dots{}])
363 This pattern is a kind of placeholder for a variable RTL expression
364 code.
366 When constructing an insn, it stands for an RTL expression whose
367 expression code is taken from that of operand @var{n}, and whose
368 operands are constructed from the patterns @var{operands}.
370 When matching an expression, it matches an expression if the function
371 @var{predicate} returns nonzero on that expression @emph{and} the
372 patterns @var{operands} match the operands of the expression.
374 Suppose that the function @code{commutative_operator} is defined as
375 follows, to match any expression whose operator is one of the
376 commutative arithmetic operators of RTL and whose mode is @var{mode}:
378 @smallexample
380 commutative_integer_operator (x, mode)
381      rtx x;
382      machine_mode mode;
384   enum rtx_code code = GET_CODE (x);
385   if (GET_MODE (x) != mode)
386     return 0;
387   return (GET_RTX_CLASS (code) == RTX_COMM_ARITH
388           || code == EQ || code == NE);
390 @end smallexample
392 Then the following pattern will match any RTL expression consisting
393 of a commutative operator applied to two general operands:
395 @smallexample
396 (match_operator:SI 3 "commutative_operator"
397   [(match_operand:SI 1 "general_operand" "g")
398    (match_operand:SI 2 "general_operand" "g")])
399 @end smallexample
401 Here the vector @code{[@var{operands}@dots{}]} contains two patterns
402 because the expressions to be matched all contain two operands.
404 When this pattern does match, the two operands of the commutative
405 operator are recorded as operands 1 and 2 of the insn.  (This is done
406 by the two instances of @code{match_operand}.)  Operand 3 of the insn
407 will be the entire commutative expression: use @code{GET_CODE
408 (operands[3])} to see which commutative operator was used.
410 The machine mode @var{m} of @code{match_operator} works like that of
411 @code{match_operand}: it is passed as the second argument to the
412 predicate function, and that function is solely responsible for
413 deciding whether the expression to be matched ``has'' that mode.
415 When constructing an insn, argument 3 of the gen-function will specify
416 the operation (i.e.@: the expression code) for the expression to be
417 made.  It should be an RTL expression, whose expression code is copied
418 into a new expression whose operands are arguments 1 and 2 of the
419 gen-function.  The subexpressions of argument 3 are not used;
420 only its expression code matters.
422 When @code{match_operator} is used in a pattern for matching an insn,
423 it usually best if the operand number of the @code{match_operator}
424 is higher than that of the actual operands of the insn.  This improves
425 register allocation because the register allocator often looks at
426 operands 1 and 2 of insns to see if it can do register tying.
428 There is no way to specify constraints in @code{match_operator}.  The
429 operand of the insn which corresponds to the @code{match_operator}
430 never has any constraints because it is never reloaded as a whole.
431 However, if parts of its @var{operands} are matched by
432 @code{match_operand} patterns, those parts may have constraints of
433 their own.
435 @findex match_op_dup
436 @item (match_op_dup:@var{m} @var{n}[@var{operands}@dots{}])
437 Like @code{match_dup}, except that it applies to operators instead of
438 operands.  When constructing an insn, operand number @var{n} will be
439 substituted at this point.  But in matching, @code{match_op_dup} behaves
440 differently.  It assumes that operand number @var{n} has already been
441 determined by a @code{match_operator} appearing earlier in the
442 recognition template, and it matches only an identical-looking
443 expression.
445 @findex match_parallel
446 @item (match_parallel @var{n} @var{predicate} [@var{subpat}@dots{}])
447 This pattern is a placeholder for an insn that consists of a
448 @code{parallel} expression with a variable number of elements.  This
449 expression should only appear at the top level of an insn pattern.
451 When constructing an insn, operand number @var{n} will be substituted at
452 this point.  When matching an insn, it matches if the body of the insn
453 is a @code{parallel} expression with at least as many elements as the
454 vector of @var{subpat} expressions in the @code{match_parallel}, if each
455 @var{subpat} matches the corresponding element of the @code{parallel},
456 @emph{and} the function @var{predicate} returns nonzero on the
457 @code{parallel} that is the body of the insn.  It is the responsibility
458 of the predicate to validate elements of the @code{parallel} beyond
459 those listed in the @code{match_parallel}.
461 A typical use of @code{match_parallel} is to match load and store
462 multiple expressions, which can contain a variable number of elements
463 in a @code{parallel}.  For example,
465 @smallexample
466 (define_insn ""
467   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
468      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
469            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
470       (use (reg:SI 179))
471       (clobber (reg:SI 179))])]
472   ""
473   "loadm 0,0,%1,%2")
474 @end smallexample
476 This example comes from @file{a29k.md}.  The function
477 @code{load_multiple_operation} is defined in @file{a29k.c} and checks
478 that subsequent elements in the @code{parallel} are the same as the
479 @code{set} in the pattern, except that they are referencing subsequent
480 registers and memory locations.
482 An insn that matches this pattern might look like:
484 @smallexample
485 (parallel
486  [(set (reg:SI 20) (mem:SI (reg:SI 100)))
487   (use (reg:SI 179))
488   (clobber (reg:SI 179))
489   (set (reg:SI 21)
490        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
491                         (const_int 4))))
492   (set (reg:SI 22)
493        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
494                         (const_int 8))))])
495 @end smallexample
497 @findex match_par_dup
498 @item (match_par_dup @var{n} [@var{subpat}@dots{}])
499 Like @code{match_op_dup}, but for @code{match_parallel} instead of
500 @code{match_operator}.
502 @end table
504 @node Output Template
505 @section Output Templates and Operand Substitution
506 @cindex output templates
507 @cindex operand substitution
509 @cindex @samp{%} in template
510 @cindex percent sign
511 The @dfn{output template} is a string which specifies how to output the
512 assembler code for an instruction pattern.  Most of the template is a
513 fixed string which is output literally.  The character @samp{%} is used
514 to specify where to substitute an operand; it can also be used to
515 identify places where different variants of the assembler require
516 different syntax.
518 In the simplest case, a @samp{%} followed by a digit @var{n} says to output
519 operand @var{n} at that point in the string.
521 @samp{%} followed by a letter and a digit says to output an operand in an
522 alternate fashion.  Four letters have standard, built-in meanings described
523 below.  The machine description macro @code{PRINT_OPERAND} can define
524 additional letters with nonstandard meanings.
526 @samp{%c@var{digit}} can be used to substitute an operand that is a
527 constant value without the syntax that normally indicates an immediate
528 operand.
530 @samp{%n@var{digit}} is like @samp{%c@var{digit}} except that the value of
531 the constant is negated before printing.
533 @samp{%a@var{digit}} can be used to substitute an operand as if it were a
534 memory reference, with the actual operand treated as the address.  This may
535 be useful when outputting a ``load address'' instruction, because often the
536 assembler syntax for such an instruction requires you to write the operand
537 as if it were a memory reference.
539 @samp{%l@var{digit}} is used to substitute a @code{label_ref} into a jump
540 instruction.
542 @samp{%=} outputs a number which is unique to each instruction in the
543 entire compilation.  This is useful for making local labels to be
544 referred to more than once in a single template that generates multiple
545 assembler instructions.
547 @samp{%} followed by a punctuation character specifies a substitution that
548 does not use an operand.  Only one case is standard: @samp{%%} outputs a
549 @samp{%} into the assembler code.  Other nonstandard cases can be
550 defined in the @code{PRINT_OPERAND} macro.  You must also define
551 which punctuation characters are valid with the
552 @code{PRINT_OPERAND_PUNCT_VALID_P} macro.
554 @cindex \
555 @cindex backslash
556 The template may generate multiple assembler instructions.  Write the text
557 for the instructions, with @samp{\;} between them.
559 @cindex matching operands
560 When the RTL contains two operands which are required by constraint to match
561 each other, the output template must refer only to the lower-numbered operand.
562 Matching operands are not always identical, and the rest of the compiler
563 arranges to put the proper RTL expression for printing into the lower-numbered
564 operand.
566 One use of nonstandard letters or punctuation following @samp{%} is to
567 distinguish between different assembler languages for the same machine; for
568 example, Motorola syntax versus MIT syntax for the 68000.  Motorola syntax
569 requires periods in most opcode names, while MIT syntax does not.  For
570 example, the opcode @samp{movel} in MIT syntax is @samp{move.l} in Motorola
571 syntax.  The same file of patterns is used for both kinds of output syntax,
572 but the character sequence @samp{%.} is used in each place where Motorola
573 syntax wants a period.  The @code{PRINT_OPERAND} macro for Motorola syntax
574 defines the sequence to output a period; the macro for MIT syntax defines
575 it to do nothing.
577 @cindex @code{#} in template
578 As a special case, a template consisting of the single character @code{#}
579 instructs the compiler to first split the insn, and then output the
580 resulting instructions separately.  This helps eliminate redundancy in the
581 output templates.   If you have a @code{define_insn} that needs to emit
582 multiple assembler instructions, and there is a matching @code{define_split}
583 already defined, then you can simply use @code{#} as the output template
584 instead of writing an output template that emits the multiple assembler
585 instructions.
587 Note that @code{#} only has an effect while generating assembly code;
588 it does not affect whether a split occurs earlier.  An associated
589 @code{define_split} must exist and it must be suitable for use after
590 register allocation.
592 If the macro @code{ASSEMBLER_DIALECT} is defined, you can use construct
593 of the form @samp{@{option0|option1|option2@}} in the templates.  These
594 describe multiple variants of assembler language syntax.
595 @xref{Instruction Output}.
597 @node Output Statement
598 @section C Statements for Assembler Output
599 @cindex output statements
600 @cindex C statements for assembler output
601 @cindex generating assembler output
603 Often a single fixed template string cannot produce correct and efficient
604 assembler code for all the cases that are recognized by a single
605 instruction pattern.  For example, the opcodes may depend on the kinds of
606 operands; or some unfortunate combinations of operands may require extra
607 machine instructions.
609 If the output control string starts with a @samp{@@}, then it is actually
610 a series of templates, each on a separate line.  (Blank lines and
611 leading spaces and tabs are ignored.)  The templates correspond to the
612 pattern's constraint alternatives (@pxref{Multi-Alternative}).  For example,
613 if a target machine has a two-address add instruction @samp{addr} to add
614 into a register and another @samp{addm} to add a register to memory, you
615 might write this pattern:
617 @smallexample
618 (define_insn "addsi3"
619   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
620         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0,0")
621                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "g,r")))]
622   ""
623   "@@
624    addr %2,%0
625    addm %2,%0")
626 @end smallexample
628 @cindex @code{*} in template
629 @cindex asterisk in template
630 If the output control string starts with a @samp{*}, then it is not an
631 output template but rather a piece of C program that should compute a
632 template.  It should execute a @code{return} statement to return the
633 template-string you want.  Most such templates use C string literals, which
634 require doublequote characters to delimit them.  To include these
635 doublequote characters in the string, prefix each one with @samp{\}.
637 If the output control string is written as a brace block instead of a
638 double-quoted string, it is automatically assumed to be C code.  In that
639 case, it is not necessary to put in a leading asterisk, or to escape the
640 doublequotes surrounding C string literals.
642 The operands may be found in the array @code{operands}, whose C data type
643 is @code{rtx []}.
645 It is very common to select different ways of generating assembler code
646 based on whether an immediate operand is within a certain range.  Be
647 careful when doing this, because the result of @code{INTVAL} is an
648 integer on the host machine.  If the host machine has more bits in an
649 @code{int} than the target machine has in the mode in which the constant
650 will be used, then some of the bits you get from @code{INTVAL} will be
651 superfluous.  For proper results, you must carefully disregard the
652 values of those bits.
654 @findex output_asm_insn
655 It is possible to output an assembler instruction and then go on to output
656 or compute more of them, using the subroutine @code{output_asm_insn}.  This
657 receives two arguments: a template-string and a vector of operands.  The
658 vector may be @code{operands}, or it may be another array of @code{rtx}
659 that you declare locally and initialize yourself.
661 @findex which_alternative
662 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
663 the appearance of the assembler code is determined mostly by which alternative
664 was matched.  When this is so, the C code can test the variable
665 @code{which_alternative}, which is the ordinal number of the alternative
666 that was actually satisfied (0 for the first, 1 for the second alternative,
667 etc.).
669 For example, suppose there are two opcodes for storing zero, @samp{clrreg}
670 for registers and @samp{clrmem} for memory locations.  Here is how
671 a pattern could use @code{which_alternative} to choose between them:
673 @smallexample
674 (define_insn ""
675   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
676         (const_int 0))]
677   ""
678   @{
679   return (which_alternative == 0
680           ? "clrreg %0" : "clrmem %0");
681   @})
682 @end smallexample
684 The example above, where the assembler code to generate was
685 @emph{solely} determined by the alternative, could also have been specified
686 as follows, having the output control string start with a @samp{@@}:
688 @smallexample
689 @group
690 (define_insn ""
691   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
692         (const_int 0))]
693   ""
694   "@@
695    clrreg %0
696    clrmem %0")
697 @end group
698 @end smallexample
700 If you just need a little bit of C code in one (or a few) alternatives,
701 you can use @samp{*} inside of a @samp{@@} multi-alternative template:
703 @smallexample
704 @group
705 (define_insn ""
706   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,<,m")
707         (const_int 0))]
708   ""
709   "@@
710    clrreg %0
711    * return stack_mem_p (operands[0]) ? \"push 0\" : \"clrmem %0\";
712    clrmem %0")
713 @end group
714 @end smallexample
716 @node Predicates
717 @section Predicates
718 @cindex predicates
719 @cindex operand predicates
720 @cindex operator predicates
722 A predicate determines whether a @code{match_operand} or
723 @code{match_operator} expression matches, and therefore whether the
724 surrounding instruction pattern will be used for that combination of
725 operands.  GCC has a number of machine-independent predicates, and you
726 can define machine-specific predicates as needed.  By convention,
727 predicates used with @code{match_operand} have names that end in
728 @samp{_operand}, and those used with @code{match_operator} have names
729 that end in @samp{_operator}.
731 All predicates are boolean functions (in the mathematical sense) of
732 two arguments: the RTL expression that is being considered at that
733 position in the instruction pattern, and the machine mode that the
734 @code{match_operand} or @code{match_operator} specifies.  In this
735 section, the first argument is called @var{op} and the second argument
736 @var{mode}.  Predicates can be called from C as ordinary two-argument
737 functions; this can be useful in output templates or other
738 machine-specific code.
740 Operand predicates can allow operands that are not actually acceptable
741 to the hardware, as long as the constraints give reload the ability to
742 fix them up (@pxref{Constraints}).  However, GCC will usually generate
743 better code if the predicates specify the requirements of the machine
744 instructions as closely as possible.  Reload cannot fix up operands
745 that must be constants (``immediate operands''); you must use a
746 predicate that allows only constants, or else enforce the requirement
747 in the extra condition.
749 @cindex predicates and machine modes
750 @cindex normal predicates
751 @cindex special predicates
752 Most predicates handle their @var{mode} argument in a uniform manner.
753 If @var{mode} is @code{VOIDmode} (unspecified), then @var{op} can have
754 any mode.  If @var{mode} is anything else, then @var{op} must have the
755 same mode, unless @var{op} is a @code{CONST_INT} or integer
756 @code{CONST_DOUBLE}.  These RTL expressions always have
757 @code{VOIDmode}, so it would be counterproductive to check that their
758 mode matches.  Instead, predicates that accept @code{CONST_INT} and/or
759 integer @code{CONST_DOUBLE} check that the value stored in the
760 constant will fit in the requested mode.
762 Predicates with this behavior are called @dfn{normal}.
763 @command{genrecog} can optimize the instruction recognizer based on
764 knowledge of how normal predicates treat modes.  It can also diagnose
765 certain kinds of common errors in the use of normal predicates; for
766 instance, it is almost always an error to use a normal predicate
767 without specifying a mode.
769 Predicates that do something different with their @var{mode} argument
770 are called @dfn{special}.  The generic predicates
771 @code{address_operand} and @code{pmode_register_operand} are special
772 predicates.  @command{genrecog} does not do any optimizations or
773 diagnosis when special predicates are used.
775 @menu
776 * Machine-Independent Predicates::  Predicates available to all back ends.
777 * Defining Predicates::             How to write machine-specific predicate
778                                     functions.
779 @end menu
781 @node Machine-Independent Predicates
782 @subsection Machine-Independent Predicates
783 @cindex machine-independent predicates
784 @cindex generic predicates
786 These are the generic predicates available to all back ends.  They are
787 defined in @file{recog.c}.  The first category of predicates allow
788 only constant, or @dfn{immediate}, operands.
790 @defun immediate_operand
791 This predicate allows any sort of constant that fits in @var{mode}.
792 It is an appropriate choice for instructions that take operands that
793 must be constant.
794 @end defun
796 @defun const_int_operand
797 This predicate allows any @code{CONST_INT} expression that fits in
798 @var{mode}.  It is an appropriate choice for an immediate operand that
799 does not allow a symbol or label.
800 @end defun
802 @defun const_double_operand
803 This predicate accepts any @code{CONST_DOUBLE} expression that has
804 exactly @var{mode}.  If @var{mode} is @code{VOIDmode}, it will also
805 accept @code{CONST_INT}.  It is intended for immediate floating point
806 constants.
807 @end defun
809 @noindent
810 The second category of predicates allow only some kind of machine
811 register.
813 @defun register_operand
814 This predicate allows any @code{REG} or @code{SUBREG} expression that
815 is valid for @var{mode}.  It is often suitable for arithmetic
816 instruction operands on a RISC machine.
817 @end defun
819 @defun pmode_register_operand
820 This is a slight variant on @code{register_operand} which works around
821 a limitation in the machine-description reader.
823 @smallexample
824 (match_operand @var{n} "pmode_register_operand" @var{constraint})
825 @end smallexample
827 @noindent
828 means exactly what
830 @smallexample
831 (match_operand:P @var{n} "register_operand" @var{constraint})
832 @end smallexample
834 @noindent
835 would mean, if the machine-description reader accepted @samp{:P}
836 mode suffixes.  Unfortunately, it cannot, because @code{Pmode} is an
837 alias for some other mode, and might vary with machine-specific
838 options.  @xref{Misc}.
839 @end defun
841 @defun scratch_operand
842 This predicate allows hard registers and @code{SCRATCH} expressions,
843 but not pseudo-registers.  It is used internally by @code{match_scratch};
844 it should not be used directly.
845 @end defun
847 @noindent
848 The third category of predicates allow only some kind of memory reference.
850 @defun memory_operand
851 This predicate allows any valid reference to a quantity of mode
852 @var{mode} in memory, as determined by the weak form of
853 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS} (@pxref{Addressing Modes}).
854 @end defun
856 @defun address_operand
857 This predicate is a little unusual; it allows any operand that is a
858 valid expression for the @emph{address} of a quantity of mode
859 @var{mode}, again determined by the weak form of
860 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS}.  To first order, if
861 @samp{@w{(mem:@var{mode} (@var{exp}))}} is acceptable to
862 @code{memory_operand}, then @var{exp} is acceptable to
863 @code{address_operand}.  Note that @var{exp} does not necessarily have
864 the mode @var{mode}.
865 @end defun
867 @defun indirect_operand
868 This is a stricter form of @code{memory_operand} which allows only
869 memory references with a @code{general_operand} as the address
870 expression.  New uses of this predicate are discouraged, because
871 @code{general_operand} is very permissive, so it's hard to tell what
872 an @code{indirect_operand} does or does not allow.  If a target has
873 different requirements for memory operands for different instructions,
874 it is better to define target-specific predicates which enforce the
875 hardware's requirements explicitly.
876 @end defun
878 @defun push_operand
879 This predicate allows a memory reference suitable for pushing a value
880 onto the stack.  This will be a @code{MEM} which refers to
881 @code{stack_pointer_rtx}, with a side effect in its address expression
882 (@pxref{Incdec}); which one is determined by the
883 @code{STACK_PUSH_CODE} macro (@pxref{Frame Layout}).
884 @end defun
886 @defun pop_operand
887 This predicate allows a memory reference suitable for popping a value
888 off the stack.  Again, this will be a @code{MEM} referring to
889 @code{stack_pointer_rtx}, with a side effect in its address
890 expression.  However, this time @code{STACK_POP_CODE} is expected.
891 @end defun
893 @noindent
894 The fourth category of predicates allow some combination of the above
895 operands.
897 @defun nonmemory_operand
898 This predicate allows any immediate or register operand valid for @var{mode}.
899 @end defun
901 @defun nonimmediate_operand
902 This predicate allows any register or memory operand valid for @var{mode}.
903 @end defun
905 @defun general_operand
906 This predicate allows any immediate, register, or memory operand
907 valid for @var{mode}.
908 @end defun
910 @noindent
911 Finally, there are two generic operator predicates.
913 @defun comparison_operator
914 This predicate matches any expression which performs an arithmetic
915 comparison in @var{mode}; that is, @code{COMPARISON_P} is true for the
916 expression code.
917 @end defun
919 @defun ordered_comparison_operator
920 This predicate matches any expression which performs an arithmetic
921 comparison in @var{mode} and whose expression code is valid for integer
922 modes; that is, the expression code will be one of @code{eq}, @code{ne},
923 @code{lt}, @code{ltu}, @code{le}, @code{leu}, @code{gt}, @code{gtu},
924 @code{ge}, @code{geu}.
925 @end defun
927 @node Defining Predicates
928 @subsection Defining Machine-Specific Predicates
929 @cindex defining predicates
930 @findex define_predicate
931 @findex define_special_predicate
933 Many machines have requirements for their operands that cannot be
934 expressed precisely using the generic predicates.  You can define
935 additional predicates using @code{define_predicate} and
936 @code{define_special_predicate} expressions.  These expressions have
937 three operands:
939 @itemize @bullet
940 @item
941 The name of the predicate, as it will be referred to in
942 @code{match_operand} or @code{match_operator} expressions.
944 @item
945 An RTL expression which evaluates to true if the predicate allows the
946 operand @var{op}, false if it does not.  This expression can only use
947 the following RTL codes:
949 @table @code
950 @item MATCH_OPERAND
951 When written inside a predicate expression, a @code{MATCH_OPERAND}
952 expression evaluates to true if the predicate it names would allow
953 @var{op}.  The operand number and constraint are ignored.  Due to
954 limitations in @command{genrecog}, you can only refer to generic
955 predicates and predicates that have already been defined.
957 @item MATCH_CODE
958 This expression evaluates to true if @var{op} or a specified
959 subexpression of @var{op} has one of a given list of RTX codes.
961 The first operand of this expression is a string constant containing a
962 comma-separated list of RTX code names (in lower case).  These are the
963 codes for which the @code{MATCH_CODE} will be true.
965 The second operand is a string constant which indicates what
966 subexpression of @var{op} to examine.  If it is absent or the empty
967 string, @var{op} itself is examined.  Otherwise, the string constant
968 must be a sequence of digits and/or lowercase letters.  Each character
969 indicates a subexpression to extract from the current expression; for
970 the first character this is @var{op}, for the second and subsequent
971 characters it is the result of the previous character.  A digit
972 @var{n} extracts @samp{@w{XEXP (@var{e}, @var{n})}}; a letter @var{l}
973 extracts @samp{@w{XVECEXP (@var{e}, 0, @var{n})}} where @var{n} is the
974 alphabetic ordinal of @var{l} (0 for `a', 1 for 'b', and so on).  The
975 @code{MATCH_CODE} then examines the RTX code of the subexpression
976 extracted by the complete string.  It is not possible to extract
977 components of an @code{rtvec} that is not at position 0 within its RTX
978 object.
980 @item MATCH_TEST
981 This expression has one operand, a string constant containing a C
982 expression.  The predicate's arguments, @var{op} and @var{mode}, are
983 available with those names in the C expression.  The @code{MATCH_TEST}
984 evaluates to true if the C expression evaluates to a nonzero value.
985 @code{MATCH_TEST} expressions must not have side effects.
987 @item  AND
988 @itemx IOR
989 @itemx NOT
990 @itemx IF_THEN_ELSE
991 The basic @samp{MATCH_} expressions can be combined using these
992 logical operators, which have the semantics of the C operators
993 @samp{&&}, @samp{||}, @samp{!}, and @samp{@w{? :}} respectively.  As
994 in Common Lisp, you may give an @code{AND} or @code{IOR} expression an
995 arbitrary number of arguments; this has exactly the same effect as
996 writing a chain of two-argument @code{AND} or @code{IOR} expressions.
997 @end table
999 @item
1000 An optional block of C code, which should execute
1001 @samp{@w{return true}} if the predicate is found to match and
1002 @samp{@w{return false}} if it does not.  It must not have any side
1003 effects.  The predicate arguments, @var{op} and @var{mode}, are
1004 available with those names.
1006 If a code block is present in a predicate definition, then the RTL
1007 expression must evaluate to true @emph{and} the code block must
1008 execute @samp{@w{return true}} for the predicate to allow the operand.
1009 The RTL expression is evaluated first; do not re-check anything in the
1010 code block that was checked in the RTL expression.
1011 @end itemize
1013 The program @command{genrecog} scans @code{define_predicate} and
1014 @code{define_special_predicate} expressions to determine which RTX
1015 codes are possibly allowed.  You should always make this explicit in
1016 the RTL predicate expression, using @code{MATCH_OPERAND} and
1017 @code{MATCH_CODE}.
1019 Here is an example of a simple predicate definition, from the IA64
1020 machine description:
1022 @smallexample
1023 @group
1024 ;; @r{True if @var{op} is a @code{SYMBOL_REF} which refers to the sdata section.}
1025 (define_predicate "small_addr_symbolic_operand"
1026   (and (match_code "symbol_ref")
1027        (match_test "SYMBOL_REF_SMALL_ADDR_P (op)")))
1028 @end group
1029 @end smallexample
1031 @noindent
1032 And here is another, showing the use of the C block.
1034 @smallexample
1035 @group
1036 ;; @r{True if @var{op} is a register operand that is (or could be) a GR reg.}
1037 (define_predicate "gr_register_operand"
1038   (match_operand 0 "register_operand")
1040   unsigned int regno;
1041   if (GET_CODE (op) == SUBREG)
1042     op = SUBREG_REG (op);
1044   regno = REGNO (op);
1045   return (regno >= FIRST_PSEUDO_REGISTER || GENERAL_REGNO_P (regno));
1047 @end group
1048 @end smallexample
1050 Predicates written with @code{define_predicate} automatically include
1051 a test that @var{mode} is @code{VOIDmode}, or @var{op} has the same
1052 mode as @var{mode}, or @var{op} is a @code{CONST_INT} or
1053 @code{CONST_DOUBLE}.  They do @emph{not} check specifically for
1054 integer @code{CONST_DOUBLE}, nor do they test that the value of either
1055 kind of constant fits in the requested mode.  This is because
1056 target-specific predicates that take constants usually have to do more
1057 stringent value checks anyway.  If you need the exact same treatment
1058 of @code{CONST_INT} or @code{CONST_DOUBLE} that the generic predicates
1059 provide, use a @code{MATCH_OPERAND} subexpression to call
1060 @code{const_int_operand}, @code{const_double_operand}, or
1061 @code{immediate_operand}.
1063 Predicates written with @code{define_special_predicate} do not get any
1064 automatic mode checks, and are treated as having special mode handling
1065 by @command{genrecog}.
1067 The program @command{genpreds} is responsible for generating code to
1068 test predicates.  It also writes a header file containing function
1069 declarations for all machine-specific predicates.  It is not necessary
1070 to declare these predicates in @file{@var{cpu}-protos.h}.
1071 @end ifset
1073 @c Most of this node appears by itself (in a different place) even
1074 @c when the INTERNALS flag is clear.  Passages that require the internals
1075 @c manual's context are conditionalized to appear only in the internals manual.
1076 @ifset INTERNALS
1077 @node Constraints
1078 @section Operand Constraints
1079 @cindex operand constraints
1080 @cindex constraints
1082 Each @code{match_operand} in an instruction pattern can specify
1083 constraints for the operands allowed.  The constraints allow you to
1084 fine-tune matching within the set of operands allowed by the
1085 predicate.
1087 @end ifset
1088 @ifclear INTERNALS
1089 @node Constraints
1090 @section Constraints for @code{asm} Operands
1091 @cindex operand constraints, @code{asm}
1092 @cindex constraints, @code{asm}
1093 @cindex @code{asm} constraints
1095 Here are specific details on what constraint letters you can use with
1096 @code{asm} operands.
1097 @end ifclear
1098 Constraints can say whether
1099 an operand may be in a register, and which kinds of register; whether the
1100 operand can be a memory reference, and which kinds of address; whether the
1101 operand may be an immediate constant, and which possible values it may
1102 have.  Constraints can also require two operands to match.
1103 Side-effects aren't allowed in operands of inline @code{asm}, unless
1104 @samp{<} or @samp{>} constraints are used, because there is no guarantee
1105 that the side effects will happen exactly once in an instruction that can update
1106 the addressing register.
1108 @ifset INTERNALS
1109 @menu
1110 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1111 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1112 * Class Preferences::   Constraints guide which hard register to put things in.
1113 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1114 * Machine Constraints:: Existing constraints for some particular machines.
1115 * Disable Insn Alternatives:: Disable insn alternatives using attributes.
1116 * Define Constraints::  How to define machine-specific constraints.
1117 * C Constraint Interface:: How to test constraints from C code.
1118 @end menu
1119 @end ifset
1121 @ifclear INTERNALS
1122 @menu
1123 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1124 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1125 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1126 * Machine Constraints:: Special constraints for some particular machines.
1127 @end menu
1128 @end ifclear
1130 @node Simple Constraints
1131 @subsection Simple Constraints
1132 @cindex simple constraints
1134 The simplest kind of constraint is a string full of letters, each of
1135 which describes one kind of operand that is permitted.  Here are
1136 the letters that are allowed:
1138 @table @asis
1139 @item whitespace
1140 Whitespace characters are ignored and can be inserted at any position
1141 except the first.  This enables each alternative for different operands to
1142 be visually aligned in the machine description even if they have different
1143 number of constraints and modifiers.
1145 @cindex @samp{m} in constraint
1146 @cindex memory references in constraints
1147 @item @samp{m}
1148 A memory operand is allowed, with any kind of address that the machine
1149 supports in general.
1150 Note that the letter used for the general memory constraint can be
1151 re-defined by a back end using the @code{TARGET_MEM_CONSTRAINT} macro.
1153 @cindex offsettable address
1154 @cindex @samp{o} in constraint
1155 @item @samp{o}
1156 A memory operand is allowed, but only if the address is
1157 @dfn{offsettable}.  This means that adding a small integer (actually,
1158 the width in bytes of the operand, as determined by its machine mode)
1159 may be added to the address and the result is also a valid memory
1160 address.
1162 @cindex autoincrement/decrement addressing
1163 For example, an address which is constant is offsettable; so is an
1164 address that is the sum of a register and a constant (as long as a
1165 slightly larger constant is also within the range of address-offsets
1166 supported by the machine); but an autoincrement or autodecrement
1167 address is not offsettable.  More complicated indirect/indexed
1168 addresses may or may not be offsettable depending on the other
1169 addressing modes that the machine supports.
1171 Note that in an output operand which can be matched by another
1172 operand, the constraint letter @samp{o} is valid only when accompanied
1173 by both @samp{<} (if the target machine has predecrement addressing)
1174 and @samp{>} (if the target machine has preincrement addressing).
1176 @cindex @samp{V} in constraint
1177 @item @samp{V}
1178 A memory operand that is not offsettable.  In other words, anything that
1179 would fit the @samp{m} constraint but not the @samp{o} constraint.
1181 @cindex @samp{<} in constraint
1182 @item @samp{<}
1183 A memory operand with autodecrement addressing (either predecrement or
1184 postdecrement) is allowed.  In inline @code{asm} this constraint is only
1185 allowed if the operand is used exactly once in an instruction that can
1186 handle the side effects.  Not using an operand with @samp{<} in constraint
1187 string in the inline @code{asm} pattern at all or using it in multiple
1188 instructions isn't valid, because the side effects wouldn't be performed
1189 or would be performed more than once.  Furthermore, on some targets
1190 the operand with @samp{<} in constraint string must be accompanied by
1191 special instruction suffixes like @code{%U0} instruction suffix on PowerPC
1192 or @code{%P0} on IA-64.
1194 @cindex @samp{>} in constraint
1195 @item @samp{>}
1196 A memory operand with autoincrement addressing (either preincrement or
1197 postincrement) is allowed.  In inline @code{asm} the same restrictions
1198 as for @samp{<} apply.
1200 @cindex @samp{r} in constraint
1201 @cindex registers in constraints
1202 @item @samp{r}
1203 A register operand is allowed provided that it is in a general
1204 register.
1206 @cindex constants in constraints
1207 @cindex @samp{i} in constraint
1208 @item @samp{i}
1209 An immediate integer operand (one with constant value) is allowed.
1210 This includes symbolic constants whose values will be known only at
1211 assembly time or later.
1213 @cindex @samp{n} in constraint
1214 @item @samp{n}
1215 An immediate integer operand with a known numeric value is allowed.
1216 Many systems cannot support assembly-time constants for operands less
1217 than a word wide.  Constraints for these operands should use @samp{n}
1218 rather than @samp{i}.
1220 @cindex @samp{I} in constraint
1221 @item @samp{I}, @samp{J}, @samp{K}, @dots{} @samp{P}
1222 Other letters in the range @samp{I} through @samp{P} may be defined in
1223 a machine-dependent fashion to permit immediate integer operands with
1224 explicit integer values in specified ranges.  For example, on the
1225 68000, @samp{I} is defined to stand for the range of values 1 to 8.
1226 This is the range permitted as a shift count in the shift
1227 instructions.
1229 @cindex @samp{E} in constraint
1230 @item @samp{E}
1231 An immediate floating operand (expression code @code{const_double}) is
1232 allowed, but only if the target floating point format is the same as
1233 that of the host machine (on which the compiler is running).
1235 @cindex @samp{F} in constraint
1236 @item @samp{F}
1237 An immediate floating operand (expression code @code{const_double} or
1238 @code{const_vector}) is allowed.
1240 @cindex @samp{G} in constraint
1241 @cindex @samp{H} in constraint
1242 @item @samp{G}, @samp{H}
1243 @samp{G} and @samp{H} may be defined in a machine-dependent fashion to
1244 permit immediate floating operands in particular ranges of values.
1246 @cindex @samp{s} in constraint
1247 @item @samp{s}
1248 An immediate integer operand whose value is not an explicit integer is
1249 allowed.
1251 This might appear strange; if an insn allows a constant operand with a
1252 value not known at compile time, it certainly must allow any known
1253 value.  So why use @samp{s} instead of @samp{i}?  Sometimes it allows
1254 better code to be generated.
1256 For example, on the 68000 in a fullword instruction it is possible to
1257 use an immediate operand; but if the immediate value is between @minus{}128
1258 and 127, better code results from loading the value into a register and
1259 using the register.  This is because the load into the register can be
1260 done with a @samp{moveq} instruction.  We arrange for this to happen
1261 by defining the letter @samp{K} to mean ``any integer outside the
1262 range @minus{}128 to 127'', and then specifying @samp{Ks} in the operand
1263 constraints.
1265 @cindex @samp{g} in constraint
1266 @item @samp{g}
1267 Any register, memory or immediate integer operand is allowed, except for
1268 registers that are not general registers.
1270 @cindex @samp{X} in constraint
1271 @item @samp{X}
1272 @ifset INTERNALS
1273 Any operand whatsoever is allowed, even if it does not satisfy
1274 @code{general_operand}.  This is normally used in the constraint of
1275 a @code{match_scratch} when certain alternatives will not actually
1276 require a scratch register.
1277 @end ifset
1278 @ifclear INTERNALS
1279 Any operand whatsoever is allowed.
1280 @end ifclear
1282 @cindex @samp{0} in constraint
1283 @cindex digits in constraint
1284 @item @samp{0}, @samp{1}, @samp{2}, @dots{} @samp{9}
1285 An operand that matches the specified operand number is allowed.  If a
1286 digit is used together with letters within the same alternative, the
1287 digit should come last.
1289 This number is allowed to be more than a single digit.  If multiple
1290 digits are encountered consecutively, they are interpreted as a single
1291 decimal integer.  There is scant chance for ambiguity, since to-date
1292 it has never been desirable that @samp{10} be interpreted as matching
1293 either operand 1 @emph{or} operand 0.  Should this be desired, one
1294 can use multiple alternatives instead.
1296 @cindex matching constraint
1297 @cindex constraint, matching
1298 This is called a @dfn{matching constraint} and what it really means is
1299 that the assembler has only a single operand that fills two roles
1300 @ifset INTERNALS
1301 considered separate in the RTL insn.  For example, an add insn has two
1302 input operands and one output operand in the RTL, but on most CISC
1303 @end ifset
1304 @ifclear INTERNALS
1305 which @code{asm} distinguishes.  For example, an add instruction uses
1306 two input operands and an output operand, but on most CISC
1307 @end ifclear
1308 machines an add instruction really has only two operands, one of them an
1309 input-output operand:
1311 @smallexample
1312 addl #35,r12
1313 @end smallexample
1315 Matching constraints are used in these circumstances.
1316 More precisely, the two operands that match must include one input-only
1317 operand and one output-only operand.  Moreover, the digit must be a
1318 smaller number than the number of the operand that uses it in the
1319 constraint.
1321 @ifset INTERNALS
1322 For operands to match in a particular case usually means that they
1323 are identical-looking RTL expressions.  But in a few special cases
1324 specific kinds of dissimilarity are allowed.  For example, @code{*x}
1325 as an input operand will match @code{*x++} as an output operand.
1326 For proper results in such cases, the output template should always
1327 use the output-operand's number when printing the operand.
1328 @end ifset
1330 @cindex load address instruction
1331 @cindex push address instruction
1332 @cindex address constraints
1333 @cindex @samp{p} in constraint
1334 @item @samp{p}
1335 An operand that is a valid memory address is allowed.  This is
1336 for ``load address'' and ``push address'' instructions.
1338 @findex address_operand
1339 @samp{p} in the constraint must be accompanied by @code{address_operand}
1340 as the predicate in the @code{match_operand}.  This predicate interprets
1341 the mode specified in the @code{match_operand} as the mode of the memory
1342 reference for which the address would be valid.
1344 @cindex other register constraints
1345 @cindex extensible constraints
1346 @item @var{other-letters}
1347 Other letters can be defined in machine-dependent fashion to stand for
1348 particular classes of registers or other arbitrary operand types.
1349 @samp{d}, @samp{a} and @samp{f} are defined on the 68000/68020 to stand
1350 for data, address and floating point registers.
1351 @end table
1353 @ifset INTERNALS
1354 In order to have valid assembler code, each operand must satisfy
1355 its constraint.  But a failure to do so does not prevent the pattern
1356 from applying to an insn.  Instead, it directs the compiler to modify
1357 the code so that the constraint will be satisfied.  Usually this is
1358 done by copying an operand into a register.
1360 Contrast, therefore, the two instruction patterns that follow:
1362 @smallexample
1363 (define_insn ""
1364   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1365         (plus:SI (match_dup 0)
1366                  (match_operand:SI 1 "general_operand" "r")))]
1367   ""
1368   "@dots{}")
1369 @end smallexample
1371 @noindent
1372 which has two operands, one of which must appear in two places, and
1374 @smallexample
1375 (define_insn ""
1376   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1377         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
1378                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "r")))]
1379   ""
1380   "@dots{}")
1381 @end smallexample
1383 @noindent
1384 which has three operands, two of which are required by a constraint to be
1385 identical.  If we are considering an insn of the form
1387 @smallexample
1388 (insn @var{n} @var{prev} @var{next}
1389   (set (reg:SI 3)
1390        (plus:SI (reg:SI 6) (reg:SI 109)))
1391   @dots{})
1392 @end smallexample
1394 @noindent
1395 the first pattern would not apply at all, because this insn does not
1396 contain two identical subexpressions in the right place.  The pattern would
1397 say, ``That does not look like an add instruction; try other patterns''.
1398 The second pattern would say, ``Yes, that's an add instruction, but there
1399 is something wrong with it''.  It would direct the reload pass of the
1400 compiler to generate additional insns to make the constraint true.  The
1401 results might look like this:
1403 @smallexample
1404 (insn @var{n2} @var{prev} @var{n}
1405   (set (reg:SI 3) (reg:SI 6))
1406   @dots{})
1408 (insn @var{n} @var{n2} @var{next}
1409   (set (reg:SI 3)
1410        (plus:SI (reg:SI 3) (reg:SI 109)))
1411   @dots{})
1412 @end smallexample
1414 It is up to you to make sure that each operand, in each pattern, has
1415 constraints that can handle any RTL expression that could be present for
1416 that operand.  (When multiple alternatives are in use, each pattern must,
1417 for each possible combination of operand expressions, have at least one
1418 alternative which can handle that combination of operands.)  The
1419 constraints don't need to @emph{allow} any possible operand---when this is
1420 the case, they do not constrain---but they must at least point the way to
1421 reloading any possible operand so that it will fit.
1423 @itemize @bullet
1424 @item
1425 If the constraint accepts whatever operands the predicate permits,
1426 there is no problem: reloading is never necessary for this operand.
1428 For example, an operand whose constraints permit everything except
1429 registers is safe provided its predicate rejects registers.
1431 An operand whose predicate accepts only constant values is safe
1432 provided its constraints include the letter @samp{i}.  If any possible
1433 constant value is accepted, then nothing less than @samp{i} will do;
1434 if the predicate is more selective, then the constraints may also be
1435 more selective.
1437 @item
1438 Any operand expression can be reloaded by copying it into a register.
1439 So if an operand's constraints allow some kind of register, it is
1440 certain to be safe.  It need not permit all classes of registers; the
1441 compiler knows how to copy a register into another register of the
1442 proper class in order to make an instruction valid.
1444 @cindex nonoffsettable memory reference
1445 @cindex memory reference, nonoffsettable
1446 @item
1447 A nonoffsettable memory reference can be reloaded by copying the
1448 address into a register.  So if the constraint uses the letter
1449 @samp{o}, all memory references are taken care of.
1451 @item
1452 A constant operand can be reloaded by allocating space in memory to
1453 hold it as preinitialized data.  Then the memory reference can be used
1454 in place of the constant.  So if the constraint uses the letters
1455 @samp{o} or @samp{m}, constant operands are not a problem.
1457 @item
1458 If the constraint permits a constant and a pseudo register used in an insn
1459 was not allocated to a hard register and is equivalent to a constant,
1460 the register will be replaced with the constant.  If the predicate does
1461 not permit a constant and the insn is re-recognized for some reason, the
1462 compiler will crash.  Thus the predicate must always recognize any
1463 objects allowed by the constraint.
1464 @end itemize
1466 If the operand's predicate can recognize registers, but the constraint does
1467 not permit them, it can make the compiler crash.  When this operand happens
1468 to be a register, the reload pass will be stymied, because it does not know
1469 how to copy a register temporarily into memory.
1471 If the predicate accepts a unary operator, the constraint applies to the
1472 operand.  For example, the MIPS processor at ISA level 3 supports an
1473 instruction which adds two registers in @code{SImode} to produce a
1474 @code{DImode} result, but only if the registers are correctly sign
1475 extended.  This predicate for the input operands accepts a
1476 @code{sign_extend} of an @code{SImode} register.  Write the constraint
1477 to indicate the type of register that is required for the operand of the
1478 @code{sign_extend}.
1479 @end ifset
1481 @node Multi-Alternative
1482 @subsection Multiple Alternative Constraints
1483 @cindex multiple alternative constraints
1485 Sometimes a single instruction has multiple alternative sets of possible
1486 operands.  For example, on the 68000, a logical-or instruction can combine
1487 register or an immediate value into memory, or it can combine any kind of
1488 operand into a register; but it cannot combine one memory location into
1489 another.
1491 These constraints are represented as multiple alternatives.  An alternative
1492 can be described by a series of letters for each operand.  The overall
1493 constraint for an operand is made from the letters for this operand
1494 from the first alternative, a comma, the letters for this operand from
1495 the second alternative, a comma, and so on until the last alternative.
1496 All operands for a single instruction must have the same number of 
1497 alternatives.
1498 @ifset INTERNALS
1499 Here is how it is done for fullword logical-or on the 68000:
1501 @smallexample
1502 (define_insn "iorsi3"
1503   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=m,d")
1504         (ior:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "%0,0")
1505                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dKs,dmKs")))]
1506   @dots{})
1507 @end smallexample
1509 The first alternative has @samp{m} (memory) for operand 0, @samp{0} for
1510 operand 1 (meaning it must match operand 0), and @samp{dKs} for operand
1511 2.  The second alternative has @samp{d} (data register) for operand 0,
1512 @samp{0} for operand 1, and @samp{dmKs} for operand 2.  The @samp{=} and
1513 @samp{%} in the constraints apply to all the alternatives; their
1514 meaning is explained in the next section (@pxref{Class Preferences}).
1516 If all the operands fit any one alternative, the instruction is valid.
1517 Otherwise, for each alternative, the compiler counts how many instructions
1518 must be added to copy the operands so that that alternative applies.
1519 The alternative requiring the least copying is chosen.  If two alternatives
1520 need the same amount of copying, the one that comes first is chosen.
1521 These choices can be altered with the @samp{?} and @samp{!} characters:
1523 @table @code
1524 @cindex @samp{?} in constraint
1525 @cindex question mark
1526 @item ?
1527 Disparage slightly the alternative that the @samp{?} appears in,
1528 as a choice when no alternative applies exactly.  The compiler regards
1529 this alternative as one unit more costly for each @samp{?} that appears
1530 in it.
1532 @cindex @samp{!} in constraint
1533 @cindex exclamation point
1534 @item !
1535 Disparage severely the alternative that the @samp{!} appears in.
1536 This alternative can still be used if it fits without reloading,
1537 but if reloading is needed, some other alternative will be used.
1539 @cindex @samp{^} in constraint
1540 @cindex caret
1541 @item ^
1542 This constraint is analogous to @samp{?} but it disparages slightly
1543 the alternative only if the operand with the @samp{^} needs a reload.
1545 @cindex @samp{$} in constraint
1546 @cindex dollar sign
1547 @item $
1548 This constraint is analogous to @samp{!} but it disparages severely
1549 the alternative only if the operand with the @samp{$} needs a reload.
1550 @end table
1552 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
1553 the appearance of the assembler code is determined mostly by which
1554 alternative was matched.  When this is so, the C code for writing the
1555 assembler code can use the variable @code{which_alternative}, which is
1556 the ordinal number of the alternative that was actually satisfied (0 for
1557 the first, 1 for the second alternative, etc.).  @xref{Output Statement}.
1558 @end ifset
1559 @ifclear INTERNALS
1561 So the first alternative for the 68000's logical-or could be written as 
1562 @code{"+m" (output) : "ir" (input)}.  The second could be @code{"+r" 
1563 (output): "irm" (input)}.  However, the fact that two memory locations 
1564 cannot be used in a single instruction prevents simply using @code{"+rm" 
1565 (output) : "irm" (input)}.  Using multi-alternatives, this might be 
1566 written as @code{"+m,r" (output) : "ir,irm" (input)}.  This describes
1567 all the available alternatives to the compiler, allowing it to choose 
1568 the most efficient one for the current conditions.
1570 There is no way within the template to determine which alternative was 
1571 chosen.  However you may be able to wrap your @code{asm} statements with 
1572 builtins such as @code{__builtin_constant_p} to achieve the desired results.
1573 @end ifclear
1575 @ifset INTERNALS
1576 @node Class Preferences
1577 @subsection Register Class Preferences
1578 @cindex class preference constraints
1579 @cindex register class preference constraints
1581 @cindex voting between constraint alternatives
1582 The operand constraints have another function: they enable the compiler
1583 to decide which kind of hardware register a pseudo register is best
1584 allocated to.  The compiler examines the constraints that apply to the
1585 insns that use the pseudo register, looking for the machine-dependent
1586 letters such as @samp{d} and @samp{a} that specify classes of registers.
1587 The pseudo register is put in whichever class gets the most ``votes''.
1588 The constraint letters @samp{g} and @samp{r} also vote: they vote in
1589 favor of a general register.  The machine description says which registers
1590 are considered general.
1592 Of course, on some machines all registers are equivalent, and no register
1593 classes are defined.  Then none of this complexity is relevant.
1594 @end ifset
1596 @node Modifiers
1597 @subsection Constraint Modifier Characters
1598 @cindex modifiers in constraints
1599 @cindex constraint modifier characters
1601 @c prevent bad page break with this line
1602 Here are constraint modifier characters.
1604 @table @samp
1605 @cindex @samp{=} in constraint
1606 @item =
1607 Means that this operand is written to by this instruction:
1608 the previous value is discarded and replaced by new data.
1610 @cindex @samp{+} in constraint
1611 @item +
1612 Means that this operand is both read and written by the instruction.
1614 When the compiler fixes up the operands to satisfy the constraints,
1615 it needs to know which operands are read by the instruction and
1616 which are written by it.  @samp{=} identifies an operand which is only
1617 written; @samp{+} identifies an operand that is both read and written; all
1618 other operands are assumed to only be read.
1620 If you specify @samp{=} or @samp{+} in a constraint, you put it in the
1621 first character of the constraint string.
1623 @cindex @samp{&} in constraint
1624 @cindex earlyclobber operand
1625 @item &
1626 Means (in a particular alternative) that this operand is an
1627 @dfn{earlyclobber} operand, which is written before the instruction is
1628 finished using the input operands.  Therefore, this operand may not lie
1629 in a register that is read by the instruction or as part of any memory
1630 address.
1632 @samp{&} applies only to the alternative in which it is written.  In
1633 constraints with multiple alternatives, sometimes one alternative
1634 requires @samp{&} while others do not.  See, for example, the
1635 @samp{movdf} insn of the 68000.
1637 A operand which is read by the instruction can be tied to an earlyclobber
1638 operand if its only use as an input occurs before the early result is
1639 written.  Adding alternatives of this form often allows GCC to produce
1640 better code when only some of the read operands can be affected by the
1641 earlyclobber. See, for example, the @samp{mulsi3} insn of the ARM@.
1643 Furthermore, if the @dfn{earlyclobber} operand is also a read/write
1644 operand, then that operand is written only after it's used.
1646 @samp{&} does not obviate the need to write @samp{=} or @samp{+}.  As
1647 @dfn{earlyclobber} operands are always written, a read-only
1648 @dfn{earlyclobber} operand is ill-formed and will be rejected by the
1649 compiler.
1651 @cindex @samp{%} in constraint
1652 @item %
1653 Declares the instruction to be commutative for this operand and the
1654 following operand.  This means that the compiler may interchange the
1655 two operands if that is the cheapest way to make all operands fit the
1656 constraints.  @samp{%} applies to all alternatives and must appear as
1657 the first character in the constraint.  Only read-only operands can use
1658 @samp{%}.
1660 @ifset INTERNALS
1661 This is often used in patterns for addition instructions
1662 that really have only two operands: the result must go in one of the
1663 arguments.  Here for example, is how the 68000 halfword-add
1664 instruction is defined:
1666 @smallexample
1667 (define_insn "addhi3"
1668   [(set (match_operand:HI 0 "general_operand" "=m,r")
1669      (plus:HI (match_operand:HI 1 "general_operand" "%0,0")
1670               (match_operand:HI 2 "general_operand" "di,g")))]
1671   @dots{})
1672 @end smallexample
1673 @end ifset
1674 GCC can only handle one commutative pair in an asm; if you use more,
1675 the compiler may fail.  Note that you need not use the modifier if
1676 the two alternatives are strictly identical; this would only waste
1677 time in the reload pass.
1678 @ifset INTERNALS
1679 The modifier is not operational after
1680 register allocation, so the result of @code{define_peephole2}
1681 and @code{define_split}s performed after reload cannot rely on
1682 @samp{%} to make the intended insn match.
1684 @cindex @samp{#} in constraint
1685 @item #
1686 Says that all following characters, up to the next comma, are to be
1687 ignored as a constraint.  They are significant only for choosing
1688 register preferences.
1690 @cindex @samp{*} in constraint
1691 @item *
1692 Says that the following character should be ignored when choosing
1693 register preferences.  @samp{*} has no effect on the meaning of the
1694 constraint as a constraint, and no effect on reloading.  For LRA
1695 @samp{*} additionally disparages slightly the alternative if the
1696 following character matches the operand.
1698 Here is an example: the 68000 has an instruction to sign-extend a
1699 halfword in a data register, and can also sign-extend a value by
1700 copying it into an address register.  While either kind of register is
1701 acceptable, the constraints on an address-register destination are
1702 less strict, so it is best if register allocation makes an address
1703 register its goal.  Therefore, @samp{*} is used so that the @samp{d}
1704 constraint letter (for data register) is ignored when computing
1705 register preferences.
1707 @smallexample
1708 (define_insn "extendhisi2"
1709   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=*d,a")
1710         (sign_extend:SI
1711          (match_operand:HI 1 "general_operand" "0,g")))]
1712   @dots{})
1713 @end smallexample
1714 @end ifset
1715 @end table
1717 @node Machine Constraints
1718 @subsection Constraints for Particular Machines
1719 @cindex machine specific constraints
1720 @cindex constraints, machine specific
1722 Whenever possible, you should use the general-purpose constraint letters
1723 in @code{asm} arguments, since they will convey meaning more readily to
1724 people reading your code.  Failing that, use the constraint letters
1725 that usually have very similar meanings across architectures.  The most
1726 commonly used constraints are @samp{m} and @samp{r} (for memory and
1727 general-purpose registers respectively; @pxref{Simple Constraints}), and
1728 @samp{I}, usually the letter indicating the most common
1729 immediate-constant format.
1731 Each architecture defines additional constraints.  These constraints
1732 are used by the compiler itself for instruction generation, as well as
1733 for @code{asm} statements; therefore, some of the constraints are not
1734 particularly useful for @code{asm}.  Here is a summary of some of the
1735 machine-dependent constraints available on some particular machines;
1736 it includes both constraints that are useful for @code{asm} and
1737 constraints that aren't.  The compiler source file mentioned in the
1738 table heading for each architecture is the definitive reference for
1739 the meanings of that architecture's constraints.
1741 @c Please keep this table alphabetized by target!
1742 @table @emph
1743 @item AArch64 family---@file{config/aarch64/constraints.md}
1744 @table @code
1745 @item k
1746 The stack pointer register (@code{SP})
1748 @item w
1749 Floating point register, Advanced SIMD vector register or SVE vector register
1751 @item x
1752 Like @code{w}, but restricted to registers 0 to 15 inclusive.
1754 @item y
1755 Like @code{w}, but restricted to registers 0 to 7 inclusive.
1757 @item Upl
1758 One of the low eight SVE predicate registers (@code{P0} to @code{P7})
1760 @item Upa
1761 Any of the SVE predicate registers (@code{P0} to @code{P15})
1763 @item I
1764 Integer constant that is valid as an immediate operand in an @code{ADD}
1765 instruction
1767 @item J
1768 Integer constant that is valid as an immediate operand in a @code{SUB}
1769 instruction (once negated)
1771 @item K
1772 Integer constant that can be used with a 32-bit logical instruction
1774 @item L
1775 Integer constant that can be used with a 64-bit logical instruction
1777 @item M
1778 Integer constant that is valid as an immediate operand in a 32-bit @code{MOV}
1779 pseudo instruction. The @code{MOV} may be assembled to one of several different
1780 machine instructions depending on the value
1782 @item N
1783 Integer constant that is valid as an immediate operand in a 64-bit @code{MOV}
1784 pseudo instruction
1786 @item S
1787 An absolute symbolic address or a label reference
1789 @item Y
1790 Floating point constant zero
1792 @item Z
1793 Integer constant zero
1795 @item Ush
1796 The high part (bits 12 and upwards) of the pc-relative address of a symbol
1797 within 4GB of the instruction
1799 @item Q
1800 A memory address which uses a single base register with no offset
1802 @item Ump
1803 A memory address suitable for a load/store pair instruction in SI, DI, SF and
1804 DF modes
1806 @end table
1809 @item AMD GCN ---@file{config/gcn/constraints.md}
1810 @table @code
1811 @item I
1812 Immediate integer in the range @minus{}16 to 64
1814 @item J
1815 Immediate 16-bit signed integer
1817 @item Kf
1818 Immediate constant @minus{}1
1820 @item L
1821 Immediate 15-bit unsigned integer
1823 @item A
1824 Immediate constant that can be inlined in an instruction encoding: integer
1825 @minus{}16..64, or float 0.0, +/@minus{}0.5, +/@minus{}1.0, +/@minus{}2.0,
1826 +/@minus{}4.0, 1.0/(2.0*PI)
1828 @item B
1829 Immediate 32-bit signed integer that can be attached to an instruction encoding
1831 @item C
1832 Immediate 32-bit integer in range @minus{}16..4294967295 (i.e. 32-bit unsigned
1833 integer or @samp{A} constraint)
1835 @item DA
1836 Immediate 64-bit constant that can be split into two @samp{A} constants
1838 @item DB
1839 Immediate 64-bit constant that can be split into two @samp{B} constants
1841 @item U
1842 Any @code{unspec}
1844 @item Y
1845 Any @code{symbol_ref} or @code{label_ref}
1847 @item v
1848 VGPR register
1850 @item Sg
1851 SGPR register
1853 @item SD
1854 SGPR registers valid for instruction destinations, including VCC, M0 and EXEC
1856 @item SS
1857 SGPR registers valid for instruction sources, including VCC, M0, EXEC and SCC
1859 @item Sm
1860 SGPR registers valid as a source for scalar memory instructions (excludes M0
1861 and EXEC)
1863 @item Sv
1864 SGPR registers valid as a source or destination for vector instructions
1865 (excludes EXEC)
1867 @item ca
1868 All condition registers: SCC, VCCZ, EXECZ
1870 @item cs
1871 Scalar condition register: SCC
1873 @item cV
1874 Vector condition register: VCC, VCC_LO, VCC_HI
1876 @item e
1877 EXEC register (EXEC_LO and EXEC_HI)
1879 @item RB
1880 Memory operand with address space suitable for @code{buffer_*} instructions
1882 @item RF
1883 Memory operand with address space suitable for @code{flat_*} instructions
1885 @item RS
1886 Memory operand with address space suitable for @code{s_*} instructions
1888 @item RL
1889 Memory operand with address space suitable for @code{ds_*} LDS instructions
1891 @item RG
1892 Memory operand with address space suitable for @code{ds_*} GDS instructions
1894 @item RD
1895 Memory operand with address space suitable for any @code{ds_*} instructions
1897 @item RM
1898 Memory operand with address space suitable for @code{global_*} instructions
1900 @end table
1903 @item ARC ---@file{config/arc/constraints.md}
1904 @table @code
1905 @item q
1906 Registers usable in ARCompact 16-bit instructions: @code{r0}-@code{r3},
1907 @code{r12}-@code{r15}.  This constraint can only match when the @option{-mq}
1908 option is in effect.
1910 @item e
1911 Registers usable as base-regs of memory addresses in ARCompact 16-bit memory
1912 instructions: @code{r0}-@code{r3}, @code{r12}-@code{r15}, @code{sp}.
1913 This constraint can only match when the @option{-mq}
1914 option is in effect.
1915 @item D
1916 ARC FPX (dpfp) 64-bit registers. @code{D0}, @code{D1}.
1918 @item I
1919 A signed 12-bit integer constant.
1921 @item Cal
1922 constant for arithmetic/logical operations.  This might be any constant
1923 that can be put into a long immediate by the assmbler or linker without
1924 involving a PIC relocation.
1926 @item K
1927 A 3-bit unsigned integer constant.
1929 @item L
1930 A 6-bit unsigned integer constant.
1932 @item CnL
1933 One's complement of a 6-bit unsigned integer constant.
1935 @item CmL
1936 Two's complement of a 6-bit unsigned integer constant.
1938 @item M
1939 A 5-bit unsigned integer constant.
1941 @item O
1942 A 7-bit unsigned integer constant.
1944 @item P
1945 A 8-bit unsigned integer constant.
1947 @item H
1948 Any const_double value.
1949 @end table
1951 @item ARM family---@file{config/arm/constraints.md}
1952 @table @code
1954 @item h
1955 In Thumb state, the core registers @code{r8}-@code{r15}.
1957 @item k
1958 The stack pointer register.
1960 @item l
1961 In Thumb State the core registers @code{r0}-@code{r7}.  In ARM state this
1962 is an alias for the @code{r} constraint.
1964 @item t
1965 VFP floating-point registers @code{s0}-@code{s31}.  Used for 32 bit values.
1967 @item w
1968 VFP floating-point registers @code{d0}-@code{d31} and the appropriate
1969 subset @code{d0}-@code{d15} based on command line options.
1970 Used for 64 bit values only.  Not valid for Thumb1.
1972 @item y
1973 The iWMMX co-processor registers.
1975 @item z
1976 The iWMMX GR registers.
1978 @item G
1979 The floating-point constant 0.0
1981 @item I
1982 Integer that is valid as an immediate operand in a data processing
1983 instruction.  That is, an integer in the range 0 to 255 rotated by a
1984 multiple of 2
1986 @item J
1987 Integer in the range @minus{}4095 to 4095
1989 @item K
1990 Integer that satisfies constraint @samp{I} when inverted (ones complement)
1992 @item L
1993 Integer that satisfies constraint @samp{I} when negated (twos complement)
1995 @item M
1996 Integer in the range 0 to 32
1998 @item Q
1999 A memory reference where the exact address is in a single register
2000 (`@samp{m}' is preferable for @code{asm} statements)
2002 @item R
2003 An item in the constant pool
2005 @item S
2006 A symbol in the text segment of the current file
2008 @item Uv
2009 A memory reference suitable for VFP load/store insns (reg+constant offset)
2011 @item Uy
2012 A memory reference suitable for iWMMXt load/store instructions.
2014 @item Uq
2015 A memory reference suitable for the ARMv4 ldrsb instruction.
2016 @end table
2018 @item AVR family---@file{config/avr/constraints.md}
2019 @table @code
2020 @item l
2021 Registers from r0 to r15
2023 @item a
2024 Registers from r16 to r23
2026 @item d
2027 Registers from r16 to r31
2029 @item w
2030 Registers from r24 to r31.  These registers can be used in @samp{adiw} command
2032 @item e
2033 Pointer register (r26--r31)
2035 @item b
2036 Base pointer register (r28--r31)
2038 @item q
2039 Stack pointer register (SPH:SPL)
2041 @item t
2042 Temporary register r0
2044 @item x
2045 Register pair X (r27:r26)
2047 @item y
2048 Register pair Y (r29:r28)
2050 @item z
2051 Register pair Z (r31:r30)
2053 @item I
2054 Constant greater than @minus{}1, less than 64
2056 @item J
2057 Constant greater than @minus{}64, less than 1
2059 @item K
2060 Constant integer 2
2062 @item L
2063 Constant integer 0
2065 @item M
2066 Constant that fits in 8 bits
2068 @item N
2069 Constant integer @minus{}1
2071 @item O
2072 Constant integer 8, 16, or 24
2074 @item P
2075 Constant integer 1
2077 @item G
2078 A floating point constant 0.0
2080 @item Q
2081 A memory address based on Y or Z pointer with displacement.
2082 @end table
2084 @item Blackfin family---@file{config/bfin/constraints.md}
2085 @table @code
2086 @item a
2087 P register
2089 @item d
2090 D register
2092 @item z
2093 A call clobbered P register.
2095 @item q@var{n}
2096 A single register.  If @var{n} is in the range 0 to 7, the corresponding D
2097 register.  If it is @code{A}, then the register P0.
2099 @item D
2100 Even-numbered D register
2102 @item W
2103 Odd-numbered D register
2105 @item e
2106 Accumulator register.
2108 @item A
2109 Even-numbered accumulator register.
2111 @item B
2112 Odd-numbered accumulator register.
2114 @item b
2115 I register
2117 @item v
2118 B register
2120 @item f
2121 M register
2123 @item c
2124 Registers used for circular buffering, i.e.@: I, B, or L registers.
2126 @item C
2127 The CC register.
2129 @item t
2130 LT0 or LT1.
2132 @item k
2133 LC0 or LC1.
2135 @item u
2136 LB0 or LB1.
2138 @item x
2139 Any D, P, B, M, I or L register.
2141 @item y
2142 Additional registers typically used only in prologues and epilogues: RETS,
2143 RETN, RETI, RETX, RETE, ASTAT, SEQSTAT and USP.
2145 @item w
2146 Any register except accumulators or CC.
2148 @item Ksh
2149 Signed 16 bit integer (in the range @minus{}32768 to 32767)
2151 @item Kuh
2152 Unsigned 16 bit integer (in the range 0 to 65535)
2154 @item Ks7
2155 Signed 7 bit integer (in the range @minus{}64 to 63)
2157 @item Ku7
2158 Unsigned 7 bit integer (in the range 0 to 127)
2160 @item Ku5
2161 Unsigned 5 bit integer (in the range 0 to 31)
2163 @item Ks4
2164 Signed 4 bit integer (in the range @minus{}8 to 7)
2166 @item Ks3
2167 Signed 3 bit integer (in the range @minus{}3 to 4)
2169 @item Ku3
2170 Unsigned 3 bit integer (in the range 0 to 7)
2172 @item P@var{n}
2173 Constant @var{n}, where @var{n} is a single-digit constant in the range 0 to 4.
2175 @item PA
2176 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2177 use with either accumulator.
2179 @item PB
2180 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2181 use only with accumulator A1.
2183 @item M1
2184 Constant 255.
2186 @item M2
2187 Constant 65535.
2189 @item J
2190 An integer constant with exactly a single bit set.
2192 @item L
2193 An integer constant with all bits set except exactly one.
2195 @item H
2197 @item Q
2198 Any SYMBOL_REF.
2199 @end table
2201 @item CR16 Architecture---@file{config/cr16/cr16.h}
2202 @table @code
2204 @item b
2205 Registers from r0 to r14 (registers without stack pointer)
2207 @item t
2208 Register from r0 to r11 (all 16-bit registers)
2210 @item p
2211 Register from r12 to r15 (all 32-bit registers)
2213 @item I
2214 Signed constant that fits in 4 bits
2216 @item J
2217 Signed constant that fits in 5 bits
2219 @item K
2220 Signed constant that fits in 6 bits
2222 @item L
2223 Unsigned constant that fits in 4 bits
2225 @item M
2226 Signed constant that fits in 32 bits
2228 @item N
2229 Check for 64 bits wide constants for add/sub instructions
2231 @item G
2232 Floating point constant that is legal for store immediate
2233 @end table
2235 @item C-SKY---@file{config/csky/constraints.md}
2236 @table @code
2238 @item a
2239 The mini registers r0 - r7.
2241 @item b
2242 The low registers r0 - r15.
2244 @item c
2245 C register.
2247 @item y
2248 HI and LO registers.
2250 @item l
2251 LO register.
2253 @item h
2254 HI register.
2256 @item v
2257 Vector registers.
2259 @item z
2260 Stack pointer register (SP).
2261 @end table
2263 @ifset INTERNALS
2264 The C-SKY back end supports a large set of additional constraints
2265 that are only useful for instruction selection or splitting rather
2266 than inline asm, such as constraints representing constant integer
2267 ranges accepted by particular instruction encodings.
2268 Refer to the source code for details.
2269 @end ifset
2271 @item Epiphany---@file{config/epiphany/constraints.md}
2272 @table @code
2273 @item U16
2274 An unsigned 16-bit constant.
2276 @item K
2277 An unsigned 5-bit constant.
2279 @item L
2280 A signed 11-bit constant.
2282 @item Cm1
2283 A signed 11-bit constant added to @minus{}1.
2284 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
2286 @item Cl1
2287 Left-shift of @minus{}1, i.e., a bit mask with a block of leading ones, the rest
2288 being a block of trailing zeroes.
2289 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
2291 @item Cr1
2292 Right-shift of @minus{}1, i.e., a bit mask with a trailing block of ones, the
2293 rest being zeroes.  Or to put it another way, one less than a power of two.
2294 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
2296 @item Cal
2297 Constant for arithmetic/logical operations.
2298 This is like @code{i}, except that for position independent code,
2299 no symbols / expressions needing relocations are allowed.
2301 @item Csy
2302 Symbolic constant for call/jump instruction.
2304 @item Rcs
2305 The register class usable in short insns.  This is a register class
2306 constraint, and can thus drive register allocation.
2307 This constraint won't match unless @option{-mprefer-short-insn-regs} is
2308 in effect.
2310 @item Rsc
2311 The the register class of registers that can be used to hold a
2312 sibcall call address.  I.e., a caller-saved register.
2314 @item Rct
2315 Core control register class.
2317 @item Rgs
2318 The register group usable in short insns.
2319 This constraint does not use a register class, so that it only
2320 passively matches suitable registers, and doesn't drive register allocation.
2322 @ifset INTERNALS
2323 @item Car
2324 Constant suitable for the addsi3_r pattern.  This is a valid offset
2325 For byte, halfword, or word addressing.
2326 @end ifset
2328 @item Rra
2329 Matches the return address if it can be replaced with the link register.
2331 @item Rcc
2332 Matches the integer condition code register.
2334 @item Sra
2335 Matches the return address if it is in a stack slot.
2337 @item Cfm
2338 Matches control register values to switch fp mode, which are encapsulated in
2339 @code{UNSPEC_FP_MODE}.
2340 @end table
2342 @item FRV---@file{config/frv/frv.h}
2343 @table @code
2344 @item a
2345 Register in the class @code{ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2347 @item b
2348 Register in the class @code{EVEN_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2350 @item c
2351 Register in the class @code{CC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3} and
2352 @code{icc0} to @code{icc3}).
2354 @item d
2355 Register in the class @code{GPR_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2357 @item e
2358 Register in the class @code{EVEN_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2359 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2360 mode larger than 4 bytes.
2362 @item f
2363 Register in the class @code{FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2365 @item h
2366 Register in the class @code{FEVEN_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2367 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2368 mode larger than 4 bytes.
2370 @item l
2371 Register in the class @code{LR_REG} (the @code{lr} register).
2373 @item q
2374 Register in the class @code{QUAD_REGS} (@code{gr2} to @code{gr63}).
2375 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2376 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2378 @item t
2379 Register in the class @code{ICC_REGS} (@code{icc0} to @code{icc3}).
2381 @item u
2382 Register in the class @code{FCC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3}).
2384 @item v
2385 Register in the class @code{ICR_REGS} (@code{cc4} to @code{cc7}).
2387 @item w
2388 Register in the class @code{FCR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc3}).
2390 @item x
2391 Register in the class @code{QUAD_FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2392 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2393 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2395 @item z
2396 Register in the class @code{SPR_REGS} (@code{lcr} and @code{lr}).
2398 @item A
2399 Register in the class @code{QUAD_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2401 @item B
2402 Register in the class @code{ACCG_REGS} (@code{accg0} to @code{accg7}).
2404 @item C
2405 Register in the class @code{CR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc7}).
2407 @item G
2408 Floating point constant zero
2410 @item I
2411 6-bit signed integer constant
2413 @item J
2414 10-bit signed integer constant
2416 @item L
2417 16-bit signed integer constant
2419 @item M
2420 16-bit unsigned integer constant
2422 @item N
2423 12-bit signed integer constant that is negative---i.e.@: in the
2424 range of @minus{}2048 to @minus{}1
2426 @item O
2427 Constant zero
2429 @item P
2430 12-bit signed integer constant that is greater than zero---i.e.@: in the
2431 range of 1 to 2047.
2433 @end table
2435 @item FT32---@file{config/ft32/constraints.md}
2436 @table @code
2437 @item A
2438 An absolute address
2440 @item B
2441 An offset address
2443 @item W
2444 A register indirect memory operand
2446 @item e
2447 An offset address.
2449 @item f
2450 An offset address.
2452 @item O
2453 The constant zero or one
2455 @item I
2456 A 16-bit signed constant (@minus{}32768 @dots{} 32767)
2458 @item w
2459 A bitfield mask suitable for bext or bins
2461 @item x
2462 An inverted bitfield mask suitable for bext or bins
2464 @item L
2465 A 16-bit unsigned constant, multiple of 4 (0 @dots{} 65532)
2467 @item S
2468 A 20-bit signed constant (@minus{}524288 @dots{} 524287)
2470 @item b
2471 A constant for a bitfield width (1 @dots{} 16)
2473 @item KA
2474 A 10-bit signed constant (@minus{}512 @dots{} 511)
2476 @end table
2478 @item Hewlett-Packard PA-RISC---@file{config/pa/pa.h}
2479 @table @code
2480 @item a
2481 General register 1
2483 @item f
2484 Floating point register
2486 @item q
2487 Shift amount register
2489 @item x
2490 Floating point register (deprecated)
2492 @item y
2493 Upper floating point register (32-bit), floating point register (64-bit)
2495 @item Z
2496 Any register
2498 @item I
2499 Signed 11-bit integer constant
2501 @item J
2502 Signed 14-bit integer constant
2504 @item K
2505 Integer constant that can be deposited with a @code{zdepi} instruction
2507 @item L
2508 Signed 5-bit integer constant
2510 @item M
2511 Integer constant 0
2513 @item N
2514 Integer constant that can be loaded with a @code{ldil} instruction
2516 @item O
2517 Integer constant whose value plus one is a power of 2
2519 @item P
2520 Integer constant that can be used for @code{and} operations in @code{depi}
2521 and @code{extru} instructions
2523 @item S
2524 Integer constant 31
2526 @item U
2527 Integer constant 63
2529 @item G
2530 Floating-point constant 0.0
2532 @item A
2533 A @code{lo_sum} data-linkage-table memory operand
2535 @item Q
2536 A memory operand that can be used as the destination operand of an
2537 integer store instruction
2539 @item R
2540 A scaled or unscaled indexed memory operand
2542 @item T
2543 A memory operand for floating-point loads and stores
2545 @item W
2546 A register indirect memory operand
2547 @end table
2549 @item Intel IA-64---@file{config/ia64/ia64.h}
2550 @table @code
2551 @item a
2552 General register @code{r0} to @code{r3} for @code{addl} instruction
2554 @item b
2555 Branch register
2557 @item c
2558 Predicate register (@samp{c} as in ``conditional'')
2560 @item d
2561 Application register residing in M-unit
2563 @item e
2564 Application register residing in I-unit
2566 @item f
2567 Floating-point register
2569 @item m
2570 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>},
2571 the operand can have postincrement and postdecrement which
2572 require printing with @samp{%Pn} on IA-64.
2574 @item G
2575 Floating-point constant 0.0 or 1.0
2577 @item I
2578 14-bit signed integer constant
2580 @item J
2581 22-bit signed integer constant
2583 @item K
2584 8-bit signed integer constant for logical instructions
2586 @item L
2587 8-bit adjusted signed integer constant for compare pseudo-ops
2589 @item M
2590 6-bit unsigned integer constant for shift counts
2592 @item N
2593 9-bit signed integer constant for load and store postincrements
2595 @item O
2596 The constant zero
2598 @item P
2599 0 or @minus{}1 for @code{dep} instruction
2601 @item Q
2602 Non-volatile memory for floating-point loads and stores
2604 @item R
2605 Integer constant in the range 1 to 4 for @code{shladd} instruction
2607 @item S
2608 Memory operand except postincrement and postdecrement.  This is
2609 now roughly the same as @samp{m} when not used together with @samp{<}
2610 or @samp{>}.
2611 @end table
2613 @item M32C---@file{config/m32c/m32c.c}
2614 @table @code
2615 @item Rsp
2616 @itemx Rfb
2617 @itemx Rsb
2618 @samp{$sp}, @samp{$fb}, @samp{$sb}.
2620 @item Rcr
2621 Any control register, when they're 16 bits wide (nothing if control
2622 registers are 24 bits wide)
2624 @item Rcl
2625 Any control register, when they're 24 bits wide.
2627 @item R0w
2628 @itemx R1w
2629 @itemx R2w
2630 @itemx R3w
2631 $r0, $r1, $r2, $r3.
2633 @item R02
2634 $r0 or $r2, or $r2r0 for 32 bit values.
2636 @item R13
2637 $r1 or $r3, or $r3r1 for 32 bit values.
2639 @item Rdi
2640 A register that can hold a 64 bit value.
2642 @item Rhl
2643 $r0 or $r1 (registers with addressable high/low bytes)
2645 @item R23
2646 $r2 or $r3
2648 @item Raa
2649 Address registers
2651 @item Raw
2652 Address registers when they're 16 bits wide.
2654 @item Ral
2655 Address registers when they're 24 bits wide.
2657 @item Rqi
2658 Registers that can hold QI values.
2660 @item Rad
2661 Registers that can be used with displacements ($a0, $a1, $sb).
2663 @item Rsi
2664 Registers that can hold 32 bit values.
2666 @item Rhi
2667 Registers that can hold 16 bit values.
2669 @item Rhc
2670 Registers chat can hold 16 bit values, including all control
2671 registers.
2673 @item Rra
2674 $r0 through R1, plus $a0 and $a1.
2676 @item Rfl
2677 The flags register.
2679 @item Rmm
2680 The memory-based pseudo-registers $mem0 through $mem15.
2682 @item Rpi
2683 Registers that can hold pointers (16 bit registers for r8c, m16c; 24
2684 bit registers for m32cm, m32c).
2686 @item Rpa
2687 Matches multiple registers in a PARALLEL to form a larger register.
2688 Used to match function return values.
2690 @item Is3
2691 @minus{}8 @dots{} 7
2693 @item IS1
2694 @minus{}128 @dots{} 127
2696 @item IS2
2697 @minus{}32768 @dots{} 32767
2699 @item IU2
2700 0 @dots{} 65535
2702 @item In4
2703 @minus{}8 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 8
2705 @item In5
2706 @minus{}16 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 16
2708 @item In6
2709 @minus{}32 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 32
2711 @item IM2
2712 @minus{}65536 @dots{} @minus{}1
2714 @item Ilb
2715 An 8 bit value with exactly one bit set.
2717 @item Ilw
2718 A 16 bit value with exactly one bit set.
2720 @item Sd
2721 The common src/dest memory addressing modes.
2723 @item Sa
2724 Memory addressed using $a0 or $a1.
2726 @item Si
2727 Memory addressed with immediate addresses.
2729 @item Ss
2730 Memory addressed using the stack pointer ($sp).
2732 @item Sf
2733 Memory addressed using the frame base register ($fb).
2735 @item Ss
2736 Memory addressed using the small base register ($sb).
2738 @item S1
2739 $r1h
2740 @end table
2742 @item MicroBlaze---@file{config/microblaze/constraints.md}
2743 @table @code
2744 @item d
2745 A general register (@code{r0} to @code{r31}).
2747 @item z
2748 A status register (@code{rmsr}, @code{$fcc1} to @code{$fcc7}).
2750 @end table
2752 @item MIPS---@file{config/mips/constraints.md}
2753 @table @code
2754 @item d
2755 A general-purpose register.  This is equivalent to @code{r} unless
2756 generating MIPS16 code, in which case the MIPS16 register set is used.
2758 @item f
2759 A floating-point register (if available).
2761 @item h
2762 Formerly the @code{hi} register.  This constraint is no longer supported.
2764 @item l
2765 The @code{lo} register.  Use this register to store values that are
2766 no bigger than a word.
2768 @item x
2769 The concatenated @code{hi} and @code{lo} registers.  Use this register
2770 to store doubleword values.
2772 @item c
2773 A register suitable for use in an indirect jump.  This will always be
2774 @code{$25} for @option{-mabicalls}.
2776 @item v
2777 Register @code{$3}.  Do not use this constraint in new code;
2778 it is retained only for compatibility with glibc.
2780 @item y
2781 Equivalent to @code{r}; retained for backwards compatibility.
2783 @item z
2784 A floating-point condition code register.
2786 @item I
2787 A signed 16-bit constant (for arithmetic instructions).
2789 @item J
2790 Integer zero.
2792 @item K
2793 An unsigned 16-bit constant (for logic instructions).
2795 @item L
2796 A signed 32-bit constant in which the lower 16 bits are zero.
2797 Such constants can be loaded using @code{lui}.
2799 @item M
2800 A constant that cannot be loaded using @code{lui}, @code{addiu}
2801 or @code{ori}.
2803 @item N
2804 A constant in the range @minus{}65535 to @minus{}1 (inclusive).
2806 @item O
2807 A signed 15-bit constant.
2809 @item P
2810 A constant in the range 1 to 65535 (inclusive).
2812 @item G
2813 Floating-point zero.
2815 @item R
2816 An address that can be used in a non-macro load or store.
2818 @item ZC
2819 A memory operand whose address is formed by a base register and offset
2820 that is suitable for use in instructions with the same addressing mode
2821 as @code{ll} and @code{sc}.
2823 @item ZD
2824 An address suitable for a @code{prefetch} instruction, or for any other
2825 instruction with the same addressing mode as @code{prefetch}.
2826 @end table
2828 @item Motorola 680x0---@file{config/m68k/constraints.md}
2829 @table @code
2830 @item a
2831 Address register
2833 @item d
2834 Data register
2836 @item f
2837 68881 floating-point register, if available
2839 @item I
2840 Integer in the range 1 to 8
2842 @item J
2843 16-bit signed number
2845 @item K
2846 Signed number whose magnitude is greater than 0x80
2848 @item L
2849 Integer in the range @minus{}8 to @minus{}1
2851 @item M
2852 Signed number whose magnitude is greater than 0x100
2854 @item N
2855 Range 24 to 31, rotatert:SI 8 to 1 expressed as rotate
2857 @item O
2858 16 (for rotate using swap)
2860 @item P
2861 Range 8 to 15, rotatert:HI 8 to 1 expressed as rotate
2863 @item R
2864 Numbers that mov3q can handle
2866 @item G
2867 Floating point constant that is not a 68881 constant
2869 @item S
2870 Operands that satisfy 'm' when -mpcrel is in effect
2872 @item T
2873 Operands that satisfy 's' when -mpcrel is not in effect
2875 @item Q
2876 Address register indirect addressing mode
2878 @item U
2879 Register offset addressing
2881 @item W
2882 const_call_operand
2884 @item Cs
2885 symbol_ref or const
2887 @item Ci
2888 const_int
2890 @item C0
2891 const_int 0
2893 @item Cj
2894 Range of signed numbers that don't fit in 16 bits
2896 @item Cmvq
2897 Integers valid for mvq
2899 @item Capsw
2900 Integers valid for a moveq followed by a swap
2902 @item Cmvz
2903 Integers valid for mvz
2905 @item Cmvs
2906 Integers valid for mvs
2908 @item Ap
2909 push_operand
2911 @item Ac
2912 Non-register operands allowed in clr
2914 @end table
2916 @item Moxie---@file{config/moxie/constraints.md}
2917 @table @code
2918 @item A
2919 An absolute address
2921 @item B
2922 An offset address
2924 @item W
2925 A register indirect memory operand
2927 @item I
2928 A constant in the range of 0 to 255.
2930 @item N
2931 A constant in the range of 0 to @minus{}255.
2933 @end table
2935 @item MSP430--@file{config/msp430/constraints.md}
2936 @table @code
2938 @item R12
2939 Register R12.
2941 @item R13
2942 Register R13.
2944 @item K
2945 Integer constant 1.
2947 @item L
2948 Integer constant -1^20..1^19.
2950 @item M
2951 Integer constant 1-4.
2953 @item Ya
2954 Memory references which do not require an extended MOVX instruction.
2956 @item Yl
2957 Memory reference, labels only.
2959 @item Ys
2960 Memory reference, stack only.
2962 @end table
2964 @item NDS32---@file{config/nds32/constraints.md}
2965 @table @code
2966 @item w
2967 LOW register class $r0 to $r7 constraint for V3/V3M ISA.
2968 @item l
2969 LOW register class $r0 to $r7.
2970 @item d
2971 MIDDLE register class $r0 to $r11, $r16 to $r19.
2972 @item h
2973 HIGH register class $r12 to $r14, $r20 to $r31.
2974 @item t
2975 Temporary assist register $ta (i.e.@: $r15).
2976 @item k
2977 Stack register $sp.
2978 @item Iu03
2979 Unsigned immediate 3-bit value.
2980 @item In03
2981 Negative immediate 3-bit value in the range of @minus{}7--0.
2982 @item Iu04
2983 Unsigned immediate 4-bit value.
2984 @item Is05
2985 Signed immediate 5-bit value.
2986 @item Iu05
2987 Unsigned immediate 5-bit value.
2988 @item In05
2989 Negative immediate 5-bit value in the range of @minus{}31--0.
2990 @item Ip05
2991 Unsigned immediate 5-bit value for movpi45 instruction with range 16--47.
2992 @item Iu06
2993 Unsigned immediate 6-bit value constraint for addri36.sp instruction.
2994 @item Iu08
2995 Unsigned immediate 8-bit value.
2996 @item Iu09
2997 Unsigned immediate 9-bit value.
2998 @item Is10
2999 Signed immediate 10-bit value.
3000 @item Is11
3001 Signed immediate 11-bit value.
3002 @item Is15
3003 Signed immediate 15-bit value.
3004 @item Iu15
3005 Unsigned immediate 15-bit value.
3006 @item Ic15
3007 A constant which is not in the range of imm15u but ok for bclr instruction.
3008 @item Ie15
3009 A constant which is not in the range of imm15u but ok for bset instruction.
3010 @item It15
3011 A constant which is not in the range of imm15u but ok for btgl instruction.
3012 @item Ii15
3013 A constant whose compliment value is in the range of imm15u
3014 and ok for bitci instruction.
3015 @item Is16
3016 Signed immediate 16-bit value.
3017 @item Is17
3018 Signed immediate 17-bit value.
3019 @item Is19
3020 Signed immediate 19-bit value.
3021 @item Is20
3022 Signed immediate 20-bit value.
3023 @item Ihig
3024 The immediate value that can be simply set high 20-bit.
3025 @item Izeb
3026 The immediate value 0xff.
3027 @item Izeh
3028 The immediate value 0xffff.
3029 @item Ixls
3030 The immediate value 0x01.
3031 @item Ix11
3032 The immediate value 0x7ff.
3033 @item Ibms
3034 The immediate value with power of 2.
3035 @item Ifex
3036 The immediate value with power of 2 minus 1.
3037 @item U33
3038 Memory constraint for 333 format.
3039 @item U45
3040 Memory constraint for 45 format.
3041 @item U37
3042 Memory constraint for 37 format.
3043 @end table
3045 @item Nios II family---@file{config/nios2/constraints.md}
3046 @table @code
3048 @item I
3049 Integer that is valid as an immediate operand in an
3050 instruction taking a signed 16-bit number. Range
3051 @minus{}32768 to 32767.
3053 @item J
3054 Integer that is valid as an immediate operand in an
3055 instruction taking an unsigned 16-bit number. Range
3056 0 to 65535.
3058 @item K
3059 Integer that is valid as an immediate operand in an
3060 instruction taking only the upper 16-bits of a
3061 32-bit number. Range 32-bit numbers with the lower
3062 16-bits being 0.
3064 @item L
3065 Integer that is valid as an immediate operand for a 
3066 shift instruction. Range 0 to 31.
3068 @item M
3069 Integer that is valid as an immediate operand for
3070 only the value 0. Can be used in conjunction with
3071 the format modifier @code{z} to use @code{r0}
3072 instead of @code{0} in the assembly output.
3074 @item N
3075 Integer that is valid as an immediate operand for
3076 a custom instruction opcode. Range 0 to 255.
3078 @item P
3079 An immediate operand for R2 andchi/andci instructions. 
3081 @item S
3082 Matches immediates which are addresses in the small
3083 data section and therefore can be added to @code{gp}
3084 as a 16-bit immediate to re-create their 32-bit value.
3086 @item U
3087 Matches constants suitable as an operand for the rdprs and
3088 cache instructions.
3090 @item v
3091 A memory operand suitable for Nios II R2 load/store
3092 exclusive instructions.
3094 @item w
3095 A memory operand suitable for load/store IO and cache
3096 instructions.
3098 @ifset INTERNALS
3099 @item T
3100 A @code{const} wrapped @code{UNSPEC} expression,
3101 representing a supported PIC or TLS relocation.
3102 @end ifset
3104 @end table
3106 @item OpenRISC---@file{config/or1k/constraints.md}
3107 @table @code
3108 @item I
3109 Integer that is valid as an immediate operand in an
3110 instruction taking a signed 16-bit number. Range
3111 @minus{}32768 to 32767.
3113 @item K
3114 Integer that is valid as an immediate operand in an
3115 instruction taking an unsigned 16-bit number. Range
3116 0 to 65535.
3118 @item M
3119 Signed 16-bit constant shifted left 16 bits. (Used with @code{l.movhi})
3121 @item O
3122 Zero
3124 @ifset INTERNALS
3125 @item c
3126 Register usable for sibcalls.
3127 @end ifset
3129 @end table
3131 @item PDP-11---@file{config/pdp11/constraints.md}
3132 @table @code
3133 @item a
3134 Floating point registers AC0 through AC3.  These can be loaded from/to
3135 memory with a single instruction.
3137 @item d
3138 Odd numbered general registers (R1, R3, R5).  These are used for
3139 16-bit multiply operations.
3141 @item D
3142 A memory reference that is encoded within the opcode, but not
3143 auto-increment or auto-decrement.
3145 @item f
3146 Any of the floating point registers (AC0 through AC5).
3148 @item G
3149 Floating point constant 0.
3151 @item h
3152 Floating point registers AC4 and AC5.  These cannot be loaded from/to
3153 memory with a single instruction.
3155 @item I
3156 An integer constant that fits in 16 bits.
3158 @item J
3159 An integer constant whose low order 16 bits are zero.
3161 @item K
3162 An integer constant that does not meet the constraints for codes
3163 @samp{I} or @samp{J}.
3165 @item L
3166 The integer constant 1.
3168 @item M
3169 The integer constant @minus{}1.
3171 @item N
3172 The integer constant 0.
3174 @item O
3175 Integer constants 0 through 3; shifts by these
3176 amounts are handled as multiple single-bit shifts rather than a single
3177 variable-length shift.
3179 @item Q
3180 A memory reference which requires an additional word (address or
3181 offset) after the opcode.
3183 @item R
3184 A memory reference that is encoded within the opcode.
3186 @end table
3188 @item PowerPC and IBM RS6000---@file{config/rs6000/constraints.md}
3189 @table @code
3190 @item b
3191 Address base register
3193 @item d
3194 Floating point register (containing 64-bit value)
3196 @item f
3197 Floating point register (containing 32-bit value)
3199 @item v
3200 Altivec vector register
3202 @item wa
3203 Any VSX register if the @option{-mvsx} option was used or NO_REGS.
3205 When using the register constraint @code{wa}
3206 that takes VSX registers, you must use @code{%x<n>} in the template so
3207 that the correct register is used.  Otherwise the register number
3208 output in the assembly file will be incorrect if an Altivec register
3209 is an operand of a VSX instruction that expects VSX register
3210 numbering.
3212 @smallexample
3213 asm ("xvadddp %x0,%x1,%x2"
3214      : "=wa" (v1)
3215      : "wa" (v2), "wa" (v3));
3216 @end smallexample
3218 @noindent
3219 is correct, but:
3221 @smallexample
3222 asm ("xvadddp %0,%1,%2" 
3223      : "=wa" (v1) 
3224      : "wa" (v2), "wa" (v3));
3225 @end smallexample
3227 @noindent
3228 is not correct.
3230 If an instruction only takes Altivec registers, you do not want to use
3231 @code{%x<n>}.
3233 @smallexample
3234 asm ("xsaddqp %0,%1,%2"
3235      : "=v" (v1)
3236      : "v" (v2), "v" (v3));
3237 @end smallexample
3239 @noindent
3240 is correct because the @code{xsaddqp} instruction only takes Altivec
3241 registers, while:
3243 @smallexample
3244 asm ("xsaddqp %x0,%x1,%x2" 
3245      : "=v" (v1) 
3246      : "v" (v2), "v" (v3));
3247 @end smallexample
3249 @noindent
3250 is incorrect.
3252 @item we
3253 VSX register if the @option{-mcpu=power9} and @option{-m64} options
3254 were used or NO_REGS.
3256 @item wn
3257 No register (NO_REGS).
3259 @item wr
3260 General purpose register if 64-bit instructions are enabled or NO_REGS.
3262 @item wx
3263 Floating point register if the STFIWX instruction is enabled or NO_REGS.
3265 @item wA
3266 Address base register if 64-bit instructions are enabled or NO_REGS.
3268 @item wB
3269 Signed 5-bit constant integer that can be loaded into an altivec register.
3271 @item wD
3272 Int constant that is the element number of the 64-bit scalar in a vector.
3274 @item wE
3275 Vector constant that can be loaded with the XXSPLTIB instruction.
3277 @item wF
3278 Memory operand suitable for power8 GPR load fusion
3280 @item wG
3281 Memory operand suitable for TOC fusion memory references.
3283 @item wL
3284 Int constant that is the element number that the MFVSRLD instruction.
3285 targets.
3287 @item wM
3288 Match vector constant with all 1's if the XXLORC instruction is available.
3290 @item wO
3291 A memory operand suitable for the ISA 3.0 vector d-form instructions.
3293 @item wQ
3294 A memory address that will work with the @code{lq} and @code{stq}
3295 instructions.
3297 @item wS
3298 Vector constant that can be loaded with XXSPLTIB & sign extension.
3300 @item h
3301 @samp{VRSAVE}, @samp{CTR}, or @samp{LINK} register
3303 @item c
3304 @samp{CTR} register
3306 @item l
3307 @samp{LINK} register
3309 @item x
3310 @samp{CR} register (condition register) number 0
3312 @item y
3313 @samp{CR} register (condition register)
3315 @item z
3316 @samp{XER[CA]} carry bit (part of the XER register)
3318 @item I
3319 Signed 16-bit constant
3321 @item J
3322 Unsigned 16-bit constant shifted left 16 bits (use @samp{L} instead for
3323 @code{SImode} constants)
3325 @item K
3326 Unsigned 16-bit constant
3328 @item L
3329 Signed 16-bit constant shifted left 16 bits
3331 @item M
3332 Constant larger than 31
3334 @item N
3335 Exact power of 2
3337 @item O
3338 Zero
3340 @item P
3341 Constant whose negation is a signed 16-bit constant
3343 @item eI
3344 Signed 34-bit integer constant if prefixed instructions are supported.
3346 @item G
3347 Floating point constant that can be loaded into a register with one
3348 instruction per word
3350 @item H
3351 Integer/Floating point constant that can be loaded into a register using
3352 three instructions
3354 @item m
3355 Memory operand.
3356 Normally, @code{m} does not allow addresses that update the base register.
3357 If @samp{<} or @samp{>} constraint is also used, they are allowed and
3358 therefore on PowerPC targets in that case it is only safe
3359 to use @samp{m<>} in an @code{asm} statement if that @code{asm} statement
3360 accesses the operand exactly once.  The @code{asm} statement must also
3361 use @samp{%U@var{<opno>}} as a placeholder for the ``update'' flag in the
3362 corresponding load or store instruction.  For example:
3364 @smallexample
3365 asm ("st%U0 %1,%0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
3366 @end smallexample
3368 is correct but:
3370 @smallexample
3371 asm ("st %1,%0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
3372 @end smallexample
3374 is not.
3376 @item es
3377 A ``stable'' memory operand; that is, one which does not include any
3378 automodification of the base register.  This used to be useful when
3379 @samp{m} allowed automodification of the base register, but as those are now only
3380 allowed when @samp{<} or @samp{>} is used, @samp{es} is basically the same
3381 as @samp{m} without @samp{<} and @samp{>}.
3383 @item Q
3384 A memory operand addressed by just a base register.
3386 @item Z
3387 Memory operand that is an indexed or indirect from a register (it is
3388 usually better to use @samp{m} or @samp{es} in @code{asm} statements)
3390 @item R
3391 AIX TOC entry
3393 @item a
3394 Address operand that is an indexed or indirect from a register (@samp{p} is
3395 preferable for @code{asm} statements)
3397 @item U
3398 System V Release 4 small data area reference
3400 @item W
3401 Vector constant that does not require memory
3403 @item j
3404 Vector constant that is all zeros.
3406 @end table
3408 @item PRU---@file{config/pru/constraints.md}
3409 @table @code
3410 @item I
3411 An unsigned 8-bit integer constant.
3413 @item J
3414 An unsigned 16-bit integer constant.
3416 @item L
3417 An unsigned 5-bit integer constant (for shift counts).
3419 @item T
3420 A text segment (program memory) constant label.
3422 @item Z
3423 Integer constant zero.
3425 @end table
3427 @item RL78---@file{config/rl78/constraints.md}
3428 @table @code
3430 @item Int3
3431 An integer constant in the range 1 @dots{} 7.
3432 @item Int8
3433 An integer constant in the range 0 @dots{} 255.
3434 @item J
3435 An integer constant in the range @minus{}255 @dots{} 0
3436 @item K
3437 The integer constant 1.
3438 @item L
3439 The integer constant -1.
3440 @item M
3441 The integer constant 0.
3442 @item N
3443 The integer constant 2.
3444 @item O
3445 The integer constant -2.
3446 @item P
3447 An integer constant in the range 1 @dots{} 15.
3448 @item Qbi
3449 The built-in compare types--eq, ne, gtu, ltu, geu, and leu.
3450 @item Qsc
3451 The synthetic compare types--gt, lt, ge, and le.
3452 @item Wab
3453 A memory reference with an absolute address.
3454 @item Wbc
3455 A memory reference using @code{BC} as a base register, with an optional offset.
3456 @item Wca
3457 A memory reference using @code{AX}, @code{BC}, @code{DE}, or @code{HL} for the address, for calls.
3458 @item Wcv
3459 A memory reference using any 16-bit register pair for the address, for calls.
3460 @item Wd2
3461 A memory reference using @code{DE} as a base register, with an optional offset.
3462 @item Wde
3463 A memory reference using @code{DE} as a base register, without any offset.
3464 @item Wfr
3465 Any memory reference to an address in the far address space.
3466 @item Wh1
3467 A memory reference using @code{HL} as a base register, with an optional one-byte offset.
3468 @item Whb
3469 A memory reference using @code{HL} as a base register, with @code{B} or @code{C} as the index register.
3470 @item Whl
3471 A memory reference using @code{HL} as a base register, without any offset.
3472 @item Ws1
3473 A memory reference using @code{SP} as a base register, with an optional one-byte offset.
3474 @item Y
3475 Any memory reference to an address in the near address space.
3476 @item A
3477 The @code{AX} register.
3478 @item B
3479 The @code{BC} register.
3480 @item D
3481 The @code{DE} register.
3482 @item R
3483 @code{A} through @code{L} registers.
3484 @item S
3485 The @code{SP} register.
3486 @item T
3487 The @code{HL} register.
3488 @item Z08W
3489 The 16-bit @code{R8} register.
3490 @item Z10W
3491 The 16-bit @code{R10} register.
3492 @item Zint
3493 The registers reserved for interrupts (@code{R24} to @code{R31}).
3494 @item a
3495 The @code{A} register.
3496 @item b
3497 The @code{B} register.
3498 @item c
3499 The @code{C} register.
3500 @item d
3501 The @code{D} register.
3502 @item e
3503 The @code{E} register.
3504 @item h
3505 The @code{H} register.
3506 @item l
3507 The @code{L} register.
3508 @item v
3509 The virtual registers.
3510 @item w
3511 The @code{PSW} register.
3512 @item x
3513 The @code{X} register.
3515 @end table
3517 @item RISC-V---@file{config/riscv/constraints.md}
3518 @table @code
3520 @item f
3521 A floating-point register (if availiable).
3523 @item I
3524 An I-type 12-bit signed immediate.
3526 @item J
3527 Integer zero.
3529 @item K
3530 A 5-bit unsigned immediate for CSR access instructions.
3532 @item A
3533 An address that is held in a general-purpose register.
3535 @end table
3537 @item RX---@file{config/rx/constraints.md}
3538 @table @code
3539 @item Q
3540 An address which does not involve register indirect addressing or
3541 pre/post increment/decrement addressing.
3543 @item Symbol
3544 A symbol reference.
3546 @item Int08
3547 A constant in the range @minus{}256 to 255, inclusive.
3549 @item Sint08
3550 A constant in the range @minus{}128 to 127, inclusive.
3552 @item Sint16
3553 A constant in the range @minus{}32768 to 32767, inclusive.
3555 @item Sint24
3556 A constant in the range @minus{}8388608 to 8388607, inclusive.
3558 @item Uint04
3559 A constant in the range 0 to 15, inclusive.
3561 @end table
3563 @item S/390 and zSeries---@file{config/s390/s390.h}
3564 @table @code
3565 @item a
3566 Address register (general purpose register except r0)
3568 @item c
3569 Condition code register
3571 @item d
3572 Data register (arbitrary general purpose register)
3574 @item f
3575 Floating-point register
3577 @item I
3578 Unsigned 8-bit constant (0--255)
3580 @item J
3581 Unsigned 12-bit constant (0--4095)
3583 @item K
3584 Signed 16-bit constant (@minus{}32768--32767)
3586 @item L
3587 Value appropriate as displacement.
3588 @table @code
3589 @item (0..4095)
3590 for short displacement
3591 @item (@minus{}524288..524287)
3592 for long displacement
3593 @end table
3595 @item M
3596 Constant integer with a value of 0x7fffffff.
3598 @item N
3599 Multiple letter constraint followed by 4 parameter letters.
3600 @table @code
3601 @item 0..9:
3602 number of the part counting from most to least significant
3603 @item H,Q:
3604 mode of the part
3605 @item D,S,H:
3606 mode of the containing operand
3607 @item 0,F:
3608 value of the other parts (F---all bits set)
3609 @end table
3610 The constraint matches if the specified part of a constant
3611 has a value different from its other parts.
3613 @item Q
3614 Memory reference without index register and with short displacement.
3616 @item R
3617 Memory reference with index register and short displacement.
3619 @item S
3620 Memory reference without index register but with long displacement.
3622 @item T
3623 Memory reference with index register and long displacement.
3625 @item U
3626 Pointer with short displacement.
3628 @item W
3629 Pointer with long displacement.
3631 @item Y
3632 Shift count operand.
3634 @end table
3636 @need 1000
3637 @item SPARC---@file{config/sparc/sparc.h}
3638 @table @code
3639 @item f
3640 Floating-point register on the SPARC-V8 architecture and
3641 lower floating-point register on the SPARC-V9 architecture.
3643 @item e
3644 Floating-point register.  It is equivalent to @samp{f} on the
3645 SPARC-V8 architecture and contains both lower and upper
3646 floating-point registers on the SPARC-V9 architecture.
3648 @item c
3649 Floating-point condition code register.
3651 @item d
3652 Lower floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9
3653 architecture when the Visual Instruction Set is available.
3655 @item b
3656 Floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9 architecture
3657 when the Visual Instruction Set is available.
3659 @item h
3660 64-bit global or out register for the SPARC-V8+ architecture.
3662 @item C
3663 The constant all-ones, for floating-point.
3665 @item A
3666 Signed 5-bit constant
3668 @item D
3669 A vector constant
3671 @item I
3672 Signed 13-bit constant
3674 @item J
3675 Zero
3677 @item K
3678 32-bit constant with the low 12 bits clear (a constant that can be
3679 loaded with the @code{sethi} instruction)
3681 @item L
3682 A constant in the range supported by @code{movcc} instructions (11-bit
3683 signed immediate)
3685 @item M
3686 A constant in the range supported by @code{movrcc} instructions (10-bit
3687 signed immediate)
3689 @item N
3690 Same as @samp{K}, except that it verifies that bits that are not in the
3691 lower 32-bit range are all zero.  Must be used instead of @samp{K} for
3692 modes wider than @code{SImode}
3694 @item O
3695 The constant 4096
3697 @item G
3698 Floating-point zero
3700 @item H
3701 Signed 13-bit constant, sign-extended to 32 or 64 bits
3703 @item P
3704 The constant -1
3706 @item Q
3707 Floating-point constant whose integral representation can
3708 be moved into an integer register using a single sethi
3709 instruction
3711 @item R
3712 Floating-point constant whose integral representation can
3713 be moved into an integer register using a single mov
3714 instruction
3716 @item S
3717 Floating-point constant whose integral representation can
3718 be moved into an integer register using a high/lo_sum
3719 instruction sequence
3721 @item T
3722 Memory address aligned to an 8-byte boundary
3724 @item U
3725 Even register
3727 @item W
3728 Memory address for @samp{e} constraint registers
3730 @item w
3731 Memory address with only a base register
3733 @item Y
3734 Vector zero
3736 @end table
3738 @item TI C6X family---@file{config/c6x/constraints.md}
3739 @table @code
3740 @item a
3741 Register file A (A0--A31).
3743 @item b
3744 Register file B (B0--B31).
3746 @item A
3747 Predicate registers in register file A (A0--A2 on C64X and
3748 higher, A1 and A2 otherwise).
3750 @item B
3751 Predicate registers in register file B (B0--B2).
3753 @item C
3754 A call-used register in register file B (B0--B9, B16--B31).
3756 @item Da
3757 Register file A, excluding predicate registers (A3--A31,
3758 plus A0 if not C64X or higher).
3760 @item Db
3761 Register file B, excluding predicate registers (B3--B31).
3763 @item Iu4
3764 Integer constant in the range 0 @dots{} 15.
3766 @item Iu5
3767 Integer constant in the range 0 @dots{} 31.
3769 @item In5
3770 Integer constant in the range @minus{}31 @dots{} 0.
3772 @item Is5
3773 Integer constant in the range @minus{}16 @dots{} 15.
3775 @item I5x
3776 Integer constant that can be the operand of an ADDA or a SUBA insn.
3778 @item IuB
3779 Integer constant in the range 0 @dots{} 65535.
3781 @item IsB
3782 Integer constant in the range @minus{}32768 @dots{} 32767.
3784 @item IsC
3785 Integer constant in the range @math{-2^{20}} @dots{} @math{2^{20} - 1}.
3787 @item Jc
3788 Integer constant that is a valid mask for the clr instruction.
3790 @item Js
3791 Integer constant that is a valid mask for the set instruction.
3793 @item Q
3794 Memory location with A base register.
3796 @item R
3797 Memory location with B base register.
3799 @ifset INTERNALS
3800 @item S0
3801 On C64x+ targets, a GP-relative small data reference.
3803 @item S1
3804 Any kind of @code{SYMBOL_REF}, for use in a call address.
3806 @item Si
3807 Any kind of immediate operand, unless it matches the S0 constraint.
3809 @item T
3810 Memory location with B base register, but not using a long offset.
3812 @item W
3813 A memory operand with an address that cannot be used in an unaligned access.
3815 @end ifset
3816 @item Z
3817 Register B14 (aka DP).
3819 @end table
3821 @item TILE-Gx---@file{config/tilegx/constraints.md}
3822 @table @code
3823 @item R00
3824 @itemx R01
3825 @itemx R02
3826 @itemx R03
3827 @itemx R04
3828 @itemx R05
3829 @itemx R06
3830 @itemx R07
3831 @itemx R08
3832 @itemx R09
3833 @itemx R10
3834 Each of these represents a register constraint for an individual
3835 register, from r0 to r10.
3837 @item I
3838 Signed 8-bit integer constant.
3840 @item J
3841 Signed 16-bit integer constant.
3843 @item K
3844 Unsigned 16-bit integer constant.
3846 @item L
3847 Integer constant that fits in one signed byte when incremented by one
3848 (@minus{}129 @dots{} 126).
3850 @item m
3851 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>}, the
3852 operand can have postincrement which requires printing with @samp{%In}
3853 and @samp{%in} on TILE-Gx.  For example:
3855 @smallexample
3856 asm ("st_add %I0,%1,%i0" : "=m<>" (*mem) : "r" (val));
3857 @end smallexample
3859 @item M
3860 A bit mask suitable for the BFINS instruction.
3862 @item N
3863 Integer constant that is a byte tiled out eight times.
3865 @item O
3866 The integer zero constant.
3868 @item P
3869 Integer constant that is a sign-extended byte tiled out as four shorts.
3871 @item Q
3872 Integer constant that fits in one signed byte when incremented
3873 (@minus{}129 @dots{} 126), but excluding -1.
3875 @item S
3876 Integer constant that has all 1 bits consecutive and starting at bit 0.
3878 @item T
3879 A 16-bit fragment of a got, tls, or pc-relative reference.
3881 @item U
3882 Memory operand except postincrement.  This is roughly the same as
3883 @samp{m} when not used together with @samp{<} or @samp{>}.
3885 @item W
3886 An 8-element vector constant with identical elements.
3888 @item Y
3889 A 4-element vector constant with identical elements.
3891 @item Z0
3892 The integer constant 0xffffffff.
3894 @item Z1
3895 The integer constant 0xffffffff00000000.
3897 @end table
3899 @item TILEPro---@file{config/tilepro/constraints.md}
3900 @table @code
3901 @item R00
3902 @itemx R01
3903 @itemx R02
3904 @itemx R03
3905 @itemx R04
3906 @itemx R05
3907 @itemx R06
3908 @itemx R07
3909 @itemx R08
3910 @itemx R09
3911 @itemx R10
3912 Each of these represents a register constraint for an individual
3913 register, from r0 to r10.
3915 @item I
3916 Signed 8-bit integer constant.
3918 @item J
3919 Signed 16-bit integer constant.
3921 @item K
3922 Nonzero integer constant with low 16 bits zero.
3924 @item L
3925 Integer constant that fits in one signed byte when incremented by one
3926 (@minus{}129 @dots{} 126).
3928 @item m
3929 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>}, the
3930 operand can have postincrement which requires printing with @samp{%In}
3931 and @samp{%in} on TILEPro.  For example:
3933 @smallexample
3934 asm ("swadd %I0,%1,%i0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
3935 @end smallexample
3937 @item M
3938 A bit mask suitable for the MM instruction.
3940 @item N
3941 Integer constant that is a byte tiled out four times.
3943 @item O
3944 The integer zero constant.
3946 @item P
3947 Integer constant that is a sign-extended byte tiled out as two shorts.
3949 @item Q
3950 Integer constant that fits in one signed byte when incremented
3951 (@minus{}129 @dots{} 126), but excluding -1.
3953 @item T
3954 A symbolic operand, or a 16-bit fragment of a got, tls, or pc-relative
3955 reference.
3957 @item U
3958 Memory operand except postincrement.  This is roughly the same as
3959 @samp{m} when not used together with @samp{<} or @samp{>}.
3961 @item W
3962 A 4-element vector constant with identical elements.
3964 @item Y
3965 A 2-element vector constant with identical elements.
3967 @end table
3969 @item Visium---@file{config/visium/constraints.md}
3970 @table @code
3971 @item b
3972 EAM register @code{mdb}
3974 @item c
3975 EAM register @code{mdc}
3977 @item f
3978 Floating point register
3980 @ifset INTERNALS
3981 @item k
3982 Register for sibcall optimization
3983 @end ifset
3985 @item l
3986 General register, but not @code{r29}, @code{r30} and @code{r31}
3988 @item t
3989 Register @code{r1}
3991 @item u
3992 Register @code{r2}
3994 @item v
3995 Register @code{r3}
3997 @item G
3998 Floating-point constant 0.0
4000 @item J
4001 Integer constant in the range 0 .. 65535 (16-bit immediate)
4003 @item K
4004 Integer constant in the range 1 .. 31 (5-bit immediate)
4006 @item L
4007 Integer constant in the range @minus{}65535 .. @minus{}1 (16-bit negative immediate)
4009 @item M
4010 Integer constant @minus{}1
4012 @item O
4013 Integer constant 0
4015 @item P
4016 Integer constant 32
4017 @end table
4019 @item x86 family---@file{config/i386/constraints.md}
4020 @table @code
4021 @item R
4022 Legacy register---the eight integer registers available on all
4023 i386 processors (@code{a}, @code{b}, @code{c}, @code{d},
4024 @code{si}, @code{di}, @code{bp}, @code{sp}).
4026 @item q
4027 Any register accessible as @code{@var{r}l}.  In 32-bit mode, @code{a},
4028 @code{b}, @code{c}, and @code{d}; in 64-bit mode, any integer register.
4030 @item Q
4031 Any register accessible as @code{@var{r}h}: @code{a}, @code{b},
4032 @code{c}, and @code{d}.
4034 @ifset INTERNALS
4035 @item l
4036 Any register that can be used as the index in a base+index memory
4037 access: that is, any general register except the stack pointer.
4038 @end ifset
4040 @item a
4041 The @code{a} register.
4043 @item b
4044 The @code{b} register.
4046 @item c
4047 The @code{c} register.
4049 @item d
4050 The @code{d} register.
4052 @item S
4053 The @code{si} register.
4055 @item D
4056 The @code{di} register.
4058 @item A
4059 The @code{a} and @code{d} registers.  This class is used for instructions
4060 that return double word results in the @code{ax:dx} register pair.  Single
4061 word values will be allocated either in @code{ax} or @code{dx}.
4062 For example on i386 the following implements @code{rdtsc}:
4064 @smallexample
4065 unsigned long long rdtsc (void)
4067   unsigned long long tick;
4068   __asm__ __volatile__("rdtsc":"=A"(tick));
4069   return tick;
4071 @end smallexample
4073 This is not correct on x86-64 as it would allocate tick in either @code{ax}
4074 or @code{dx}.  You have to use the following variant instead:
4076 @smallexample
4077 unsigned long long rdtsc (void)
4079   unsigned int tickl, tickh;
4080   __asm__ __volatile__("rdtsc":"=a"(tickl),"=d"(tickh));
4081   return ((unsigned long long)tickh << 32)|tickl;
4083 @end smallexample
4085 @item U
4086 The call-clobbered integer registers.
4088 @item f
4089 Any 80387 floating-point (stack) register.
4091 @item t
4092 Top of 80387 floating-point stack (@code{%st(0)}).
4094 @item u
4095 Second from top of 80387 floating-point stack (@code{%st(1)}).
4097 @ifset INTERNALS
4098 @item Yk
4099 Any mask register that can be used as a predicate, i.e.@: @code{k1-k7}.
4101 @item k
4102 Any mask register.
4103 @end ifset
4105 @item y
4106 Any MMX register.
4108 @item x
4109 Any SSE register.
4111 @item v
4112 Any EVEX encodable SSE register (@code{%xmm0-%xmm31}).
4114 @ifset INTERNALS
4115 @item w
4116 Any bound register.
4117 @end ifset
4119 @item Yz
4120 First SSE register (@code{%xmm0}).
4122 @ifset INTERNALS
4123 @item Yi
4124 Any SSE register, when SSE2 and inter-unit moves are enabled.
4126 @item Yj
4127 Any SSE register, when SSE2 and inter-unit moves from vector registers are enabled.
4129 @item Ym
4130 Any MMX register, when inter-unit moves are enabled.
4132 @item Yn
4133 Any MMX register, when inter-unit moves from vector registers are enabled.
4135 @item Yp
4136 Any integer register when @code{TARGET_PARTIAL_REG_STALL} is disabled.
4138 @item Ya
4139 Any integer register when zero extensions with @code{AND} are disabled.
4141 @item Yb
4142 Any register that can be used as the GOT base when calling@*
4143 @code{___tls_get_addr}: that is, any general register except @code{a}
4144 and @code{sp} registers, for @option{-fno-plt} if linker supports it.
4145 Otherwise, @code{b} register.
4147 @item Yf
4148 Any x87 register when 80387 floating-point arithmetic is enabled.
4150 @item Yr
4151 Lower SSE register when avoiding REX prefix and all SSE registers otherwise.
4153 @item Yv
4154 For AVX512VL, any EVEX-encodable SSE register (@code{%xmm0-%xmm31}),
4155 otherwise any SSE register.
4157 @item Yh
4158 Any EVEX-encodable SSE register, that has number factor of four.
4160 @item Bf
4161 Flags register operand.
4163 @item Bg
4164 GOT memory operand.
4166 @item Bm
4167 Vector memory operand.
4169 @item Bc
4170 Constant memory operand.
4172 @item Bn
4173 Memory operand without REX prefix.
4175 @item Bs
4176 Sibcall memory operand.
4178 @item Bw
4179 Call memory operand.
4181 @item Bz
4182 Constant call address operand.
4184 @item BC
4185 SSE constant -1 operand.
4186 @end ifset
4188 @item I
4189 Integer constant in the range 0 @dots{} 31, for 32-bit shifts.
4191 @item J
4192 Integer constant in the range 0 @dots{} 63, for 64-bit shifts.
4194 @item K
4195 Signed 8-bit integer constant.
4197 @item L
4198 @code{0xFF} or @code{0xFFFF}, for andsi as a zero-extending move.
4200 @item M
4201 0, 1, 2, or 3 (shifts for the @code{lea} instruction).
4203 @item N
4204 Unsigned 8-bit integer constant (for @code{in} and @code{out}
4205 instructions).
4207 @ifset INTERNALS
4208 @item O
4209 Integer constant in the range 0 @dots{} 127, for 128-bit shifts.
4210 @end ifset
4212 @item G
4213 Standard 80387 floating point constant.
4215 @item C
4216 SSE constant zero operand.
4218 @item e
4219 32-bit signed integer constant, or a symbolic reference known
4220 to fit that range (for immediate operands in sign-extending x86-64
4221 instructions).
4223 @item We
4224 32-bit signed integer constant, or a symbolic reference known
4225 to fit that range (for sign-extending conversion operations that
4226 require non-@code{VOIDmode} immediate operands).
4228 @item Wz
4229 32-bit unsigned integer constant, or a symbolic reference known
4230 to fit that range (for zero-extending conversion operations that
4231 require non-@code{VOIDmode} immediate operands).
4233 @item Wd
4234 128-bit integer constant where both the high and low 64-bit word
4235 satisfy the @code{e} constraint.
4237 @item Z
4238 32-bit unsigned integer constant, or a symbolic reference known
4239 to fit that range (for immediate operands in zero-extending x86-64
4240 instructions).
4242 @item Tv
4243 VSIB address operand.
4245 @item Ts
4246 Address operand without segment register.
4248 @end table
4250 @item Xstormy16---@file{config/stormy16/stormy16.h}
4251 @table @code
4252 @item a
4253 Register r0.
4255 @item b
4256 Register r1.
4258 @item c
4259 Register r2.
4261 @item d
4262 Register r8.
4264 @item e
4265 Registers r0 through r7.
4267 @item t
4268 Registers r0 and r1.
4270 @item y
4271 The carry register.
4273 @item z
4274 Registers r8 and r9.
4276 @item I
4277 A constant between 0 and 3 inclusive.
4279 @item J
4280 A constant that has exactly one bit set.
4282 @item K
4283 A constant that has exactly one bit clear.
4285 @item L
4286 A constant between 0 and 255 inclusive.
4288 @item M
4289 A constant between @minus{}255 and 0 inclusive.
4291 @item N
4292 A constant between @minus{}3 and 0 inclusive.
4294 @item O
4295 A constant between 1 and 4 inclusive.
4297 @item P
4298 A constant between @minus{}4 and @minus{}1 inclusive.
4300 @item Q
4301 A memory reference that is a stack push.
4303 @item R
4304 A memory reference that is a stack pop.
4306 @item S
4307 A memory reference that refers to a constant address of known value.
4309 @item T
4310 The register indicated by Rx (not implemented yet).
4312 @item U
4313 A constant that is not between 2 and 15 inclusive.
4315 @item Z
4316 The constant 0.
4318 @end table
4320 @item Xtensa---@file{config/xtensa/constraints.md}
4321 @table @code
4322 @item a
4323 General-purpose 32-bit register
4325 @item b
4326 One-bit boolean register
4328 @item A
4329 MAC16 40-bit accumulator register
4331 @item I
4332 Signed 12-bit integer constant, for use in MOVI instructions
4334 @item J
4335 Signed 8-bit integer constant, for use in ADDI instructions
4337 @item K
4338 Integer constant valid for BccI instructions
4340 @item L
4341 Unsigned constant valid for BccUI instructions
4343 @end table
4345 @end table
4347 @ifset INTERNALS
4348 @node Disable Insn Alternatives
4349 @subsection Disable insn alternatives using the @code{enabled} attribute
4350 @cindex enabled
4352 There are three insn attributes that may be used to selectively disable
4353 instruction alternatives:
4355 @table @code
4356 @item enabled
4357 Says whether an alternative is available on the current subtarget.
4359 @item preferred_for_size
4360 Says whether an enabled alternative should be used in code that is
4361 optimized for size.
4363 @item preferred_for_speed
4364 Says whether an enabled alternative should be used in code that is
4365 optimized for speed.
4366 @end table
4368 All these attributes should use @code{(const_int 1)} to allow an alternative
4369 or @code{(const_int 0)} to disallow it.  The attributes must be a static
4370 property of the subtarget; they cannot for example depend on the
4371 current operands, on the current optimization level, on the location
4372 of the insn within the body of a loop, on whether register allocation
4373 has finished, or on the current compiler pass.
4375 The @code{enabled} attribute is a correctness property.  It tells GCC to act
4376 as though the disabled alternatives were never defined in the first place.
4377 This is useful when adding new instructions to an existing pattern in
4378 cases where the new instructions are only available for certain cpu
4379 architecture levels (typically mapped to the @code{-march=} command-line
4380 option).
4382 In contrast, the @code{preferred_for_size} and @code{preferred_for_speed}
4383 attributes are strong optimization hints rather than correctness properties.
4384 @code{preferred_for_size} tells GCC which alternatives to consider when
4385 adding or modifying an instruction that GCC wants to optimize for size.
4386 @code{preferred_for_speed} does the same thing for speed.  Note that things
4387 like code motion can lead to cases where code optimized for size uses
4388 alternatives that are not preferred for size, and similarly for speed.
4390 Although @code{define_insn}s can in principle specify the @code{enabled}
4391 attribute directly, it is often clearer to have subsiduary attributes
4392 for each architectural feature of interest.  The @code{define_insn}s
4393 can then use these subsiduary attributes to say which alternatives
4394 require which features.  The example below does this for @code{cpu_facility}.
4396 E.g. the following two patterns could easily be merged using the @code{enabled}
4397 attribute:
4399 @smallexample
4401 (define_insn "*movdi_old"
4402   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
4403         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d"))]
4404   "!TARGET_NEW"
4405   "lgr %0,%1")
4407 (define_insn "*movdi_new"
4408   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
4409         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
4410   "TARGET_NEW"
4411   "@@
4412    lgr  %0,%1
4413    ldgr %0,%1
4414    lgdr %0,%1")
4416 @end smallexample
4420 @smallexample
4422 (define_insn "*movdi_combined"
4423   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
4424         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
4425   ""
4426   "@@
4427    lgr  %0,%1
4428    ldgr %0,%1
4429    lgdr %0,%1"
4430   [(set_attr "cpu_facility" "*,new,new")])
4432 @end smallexample
4434 with the @code{enabled} attribute defined like this:
4436 @smallexample
4438 (define_attr "cpu_facility" "standard,new" (const_string "standard"))
4440 (define_attr "enabled" ""
4441   (cond [(eq_attr "cpu_facility" "standard") (const_int 1)
4442          (and (eq_attr "cpu_facility" "new")
4443               (ne (symbol_ref "TARGET_NEW") (const_int 0)))
4444          (const_int 1)]
4445         (const_int 0)))
4447 @end smallexample
4449 @end ifset
4451 @ifset INTERNALS
4452 @node Define Constraints
4453 @subsection Defining Machine-Specific Constraints
4454 @cindex defining constraints
4455 @cindex constraints, defining
4457 Machine-specific constraints fall into two categories: register and
4458 non-register constraints.  Within the latter category, constraints
4459 which allow subsets of all possible memory or address operands should
4460 be specially marked, to give @code{reload} more information.
4462 Machine-specific constraints can be given names of arbitrary length,
4463 but they must be entirely composed of letters, digits, underscores
4464 (@samp{_}), and angle brackets (@samp{< >}).  Like C identifiers, they
4465 must begin with a letter or underscore.
4467 In order to avoid ambiguity in operand constraint strings, no
4468 constraint can have a name that begins with any other constraint's
4469 name.  For example, if @code{x} is defined as a constraint name,
4470 @code{xy} may not be, and vice versa.  As a consequence of this rule,
4471 no constraint may begin with one of the generic constraint letters:
4472 @samp{E F V X g i m n o p r s}.
4474 Register constraints correspond directly to register classes.
4475 @xref{Register Classes}.  There is thus not much flexibility in their
4476 definitions.
4478 @deffn {MD Expression} define_register_constraint name regclass docstring
4479 All three arguments are string constants.
4480 @var{name} is the name of the constraint, as it will appear in
4481 @code{match_operand} expressions.  If @var{name} is a multi-letter
4482 constraint its length shall be the same for all constraints starting
4483 with the same letter.  @var{regclass} can be either the
4484 name of the corresponding register class (@pxref{Register Classes}),
4485 or a C expression which evaluates to the appropriate register class.
4486 If it is an expression, it must have no side effects, and it cannot
4487 look at the operand.  The usual use of expressions is to map some
4488 register constraints to @code{NO_REGS} when the register class
4489 is not available on a given subarchitecture.
4491 @var{docstring} is a sentence documenting the meaning of the
4492 constraint.  Docstrings are explained further below.
4493 @end deffn
4495 Non-register constraints are more like predicates: the constraint
4496 definition gives a boolean expression which indicates whether the
4497 constraint matches.
4499 @deffn {MD Expression} define_constraint name docstring exp
4500 The @var{name} and @var{docstring} arguments are the same as for
4501 @code{define_register_constraint}, but note that the docstring comes
4502 immediately after the name for these expressions.  @var{exp} is an RTL
4503 expression, obeying the same rules as the RTL expressions in predicate
4504 definitions.  @xref{Defining Predicates}, for details.  If it
4505 evaluates true, the constraint matches; if it evaluates false, it
4506 doesn't. Constraint expressions should indicate which RTL codes they
4507 might match, just like predicate expressions.
4509 @code{match_test} C expressions have access to the
4510 following variables:
4512 @table @var
4513 @item op
4514 The RTL object defining the operand.
4515 @item mode
4516 The machine mode of @var{op}.
4517 @item ival
4518 @samp{INTVAL (@var{op})}, if @var{op} is a @code{const_int}.
4519 @item hval
4520 @samp{CONST_DOUBLE_HIGH (@var{op})}, if @var{op} is an integer
4521 @code{const_double}.
4522 @item lval
4523 @samp{CONST_DOUBLE_LOW (@var{op})}, if @var{op} is an integer
4524 @code{const_double}.
4525 @item rval
4526 @samp{CONST_DOUBLE_REAL_VALUE (@var{op})}, if @var{op} is a floating-point
4527 @code{const_double}.
4528 @end table
4530 The @var{*val} variables should only be used once another piece of the
4531 expression has verified that @var{op} is the appropriate kind of RTL
4532 object.
4533 @end deffn
4535 Most non-register constraints should be defined with
4536 @code{define_constraint}.  The remaining two definition expressions
4537 are only appropriate for constraints that should be handled specially
4538 by @code{reload} if they fail to match.
4540 @deffn {MD Expression} define_memory_constraint name docstring exp
4541 Use this expression for constraints that match a subset of all memory
4542 operands: that is, @code{reload} can make them match by converting the
4543 operand to the form @samp{@w{(mem (reg @var{X}))}}, where @var{X} is a
4544 base register (from the register class specified by
4545 @code{BASE_REG_CLASS}, @pxref{Register Classes}).
4547 For example, on the S/390, some instructions do not accept arbitrary
4548 memory references, but only those that do not make use of an index
4549 register.  The constraint letter @samp{Q} is defined to represent a
4550 memory address of this type.  If @samp{Q} is defined with
4551 @code{define_memory_constraint}, a @samp{Q} constraint can handle any
4552 memory operand, because @code{reload} knows it can simply copy the
4553 memory address into a base register if required.  This is analogous to
4554 the way an @samp{o} constraint can handle any memory operand.
4556 The syntax and semantics are otherwise identical to
4557 @code{define_constraint}.
4558 @end deffn
4560 @deffn {MD Expression} define_special_memory_constraint name docstring exp
4561 Use this expression for constraints that match a subset of all memory
4562 operands: that is, @code{reload} cannot make them match by reloading
4563 the address as it is described for @code{define_memory_constraint} or
4564 such address reload is undesirable with the performance point of view.
4566 For example, @code{define_special_memory_constraint} can be useful if
4567 specifically aligned memory is necessary or desirable for some insn
4568 operand.
4570 The syntax and semantics are otherwise identical to
4571 @code{define_constraint}.
4572 @end deffn
4574 @deffn {MD Expression} define_address_constraint name docstring exp
4575 Use this expression for constraints that match a subset of all address
4576 operands: that is, @code{reload} can make the constraint match by
4577 converting the operand to the form @samp{@w{(reg @var{X})}}, again
4578 with @var{X} a base register.
4580 Constraints defined with @code{define_address_constraint} can only be
4581 used with the @code{address_operand} predicate, or machine-specific
4582 predicates that work the same way.  They are treated analogously to
4583 the generic @samp{p} constraint.
4585 The syntax and semantics are otherwise identical to
4586 @code{define_constraint}.
4587 @end deffn
4589 For historical reasons, names beginning with the letters @samp{G H}
4590 are reserved for constraints that match only @code{const_double}s, and
4591 names beginning with the letters @samp{I J K L M N O P} are reserved
4592 for constraints that match only @code{const_int}s.  This may change in
4593 the future.  For the time being, constraints with these names must be
4594 written in a stylized form, so that @code{genpreds} can tell you did
4595 it correctly:
4597 @smallexample
4598 @group
4599 (define_constraint "[@var{GHIJKLMNOP}]@dots{}"
4600   "@var{doc}@dots{}"
4601   (and (match_code "const_int")  ; @r{@code{const_double} for G/H}
4602        @var{condition}@dots{}))            ; @r{usually a @code{match_test}}
4603 @end group
4604 @end smallexample
4605 @c the semicolons line up in the formatted manual
4607 It is fine to use names beginning with other letters for constraints
4608 that match @code{const_double}s or @code{const_int}s.
4610 Each docstring in a constraint definition should be one or more complete
4611 sentences, marked up in Texinfo format.  @emph{They are currently unused.}
4612 In the future they will be copied into the GCC manual, in @ref{Machine
4613 Constraints}, replacing the hand-maintained tables currently found in
4614 that section.  Also, in the future the compiler may use this to give
4615 more helpful diagnostics when poor choice of @code{asm} constraints
4616 causes a reload failure.
4618 If you put the pseudo-Texinfo directive @samp{@@internal} at the
4619 beginning of a docstring, then (in the future) it will appear only in
4620 the internals manual's version of the machine-specific constraint tables.
4621 Use this for constraints that should not appear in @code{asm} statements.
4623 @node C Constraint Interface
4624 @subsection Testing constraints from C
4625 @cindex testing constraints
4626 @cindex constraints, testing
4628 It is occasionally useful to test a constraint from C code rather than
4629 implicitly via the constraint string in a @code{match_operand}.  The
4630 generated file @file{tm_p.h} declares a few interfaces for working
4631 with constraints.  At present these are defined for all constraints
4632 except @code{g} (which is equivalent to @code{general_operand}).
4634 Some valid constraint names are not valid C identifiers, so there is a
4635 mangling scheme for referring to them from C@.  Constraint names that
4636 do not contain angle brackets or underscores are left unchanged.
4637 Underscores are doubled, each @samp{<} is replaced with @samp{_l}, and
4638 each @samp{>} with @samp{_g}.  Here are some examples:
4640 @c the @c's prevent double blank lines in the printed manual.
4641 @example
4642 @multitable {Original} {Mangled}
4643 @item @strong{Original} @tab @strong{Mangled}  @c
4644 @item @code{x}     @tab @code{x}       @c
4645 @item @code{P42x}  @tab @code{P42x}    @c
4646 @item @code{P4_x}  @tab @code{P4__x}   @c
4647 @item @code{P4>x}  @tab @code{P4_gx}   @c
4648 @item @code{P4>>}  @tab @code{P4_g_g}  @c
4649 @item @code{P4_g>} @tab @code{P4__g_g} @c
4650 @end multitable
4651 @end example
4653 Throughout this section, the variable @var{c} is either a constraint
4654 in the abstract sense, or a constant from @code{enum constraint_num};
4655 the variable @var{m} is a mangled constraint name (usually as part of
4656 a larger identifier).
4658 @deftp Enum constraint_num
4659 For each constraint except @code{g}, there is a corresponding
4660 enumeration constant: @samp{CONSTRAINT_} plus the mangled name of the
4661 constraint.  Functions that take an @code{enum constraint_num} as an
4662 argument expect one of these constants.
4663 @end deftp
4665 @deftypefun {inline bool} satisfies_constraint_@var{m} (rtx @var{exp})
4666 For each non-register constraint @var{m} except @code{g}, there is
4667 one of these functions; it returns @code{true} if @var{exp} satisfies the
4668 constraint.  These functions are only visible if @file{rtl.h} was included
4669 before @file{tm_p.h}.
4670 @end deftypefun
4672 @deftypefun bool constraint_satisfied_p (rtx @var{exp}, enum constraint_num @var{c})
4673 Like the @code{satisfies_constraint_@var{m}} functions, but the
4674 constraint to test is given as an argument, @var{c}.  If @var{c}
4675 specifies a register constraint, this function will always return
4676 @code{false}.
4677 @end deftypefun
4679 @deftypefun {enum reg_class} reg_class_for_constraint (enum constraint_num @var{c})
4680 Returns the register class associated with @var{c}.  If @var{c} is not
4681 a register constraint, or those registers are not available for the
4682 currently selected subtarget, returns @code{NO_REGS}.
4683 @end deftypefun
4685 Here is an example use of @code{satisfies_constraint_@var{m}}.  In
4686 peephole optimizations (@pxref{Peephole Definitions}), operand
4687 constraint strings are ignored, so if there are relevant constraints,
4688 they must be tested in the C condition.  In the example, the
4689 optimization is applied if operand 2 does @emph{not} satisfy the
4690 @samp{K} constraint.  (This is a simplified version of a peephole
4691 definition from the i386 machine description.)
4693 @smallexample
4694 (define_peephole2
4695   [(match_scratch:SI 3 "r")
4696    (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
4697         (mult:SI (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")
4698                  (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "")))]
4700   "!satisfies_constraint_K (operands[2])"
4702   [(set (match_dup 3) (match_dup 1))
4703    (set (match_dup 0) (mult:SI (match_dup 3) (match_dup 2)))]
4705   "")
4706 @end smallexample
4708 @node Standard Names
4709 @section Standard Pattern Names For Generation
4710 @cindex standard pattern names
4711 @cindex pattern names
4712 @cindex names, pattern
4714 Here is a table of the instruction names that are meaningful in the RTL
4715 generation pass of the compiler.  Giving one of these names to an
4716 instruction pattern tells the RTL generation pass that it can use the
4717 pattern to accomplish a certain task.
4719 @table @asis
4720 @cindex @code{mov@var{m}} instruction pattern
4721 @item @samp{mov@var{m}}
4722 Here @var{m} stands for a two-letter machine mode name, in lowercase.
4723 This instruction pattern moves data with that machine mode from operand
4724 1 to operand 0.  For example, @samp{movsi} moves full-word data.
4726 If operand 0 is a @code{subreg} with mode @var{m} of a register whose
4727 own mode is wider than @var{m}, the effect of this instruction is
4728 to store the specified value in the part of the register that corresponds
4729 to mode @var{m}.  Bits outside of @var{m}, but which are within the
4730 same target word as the @code{subreg} are undefined.  Bits which are
4731 outside the target word are left unchanged.
4733 This class of patterns is special in several ways.  First of all, each
4734 of these names up to and including full word size @emph{must} be defined,
4735 because there is no other way to copy a datum from one place to another.
4736 If there are patterns accepting operands in larger modes,
4737 @samp{mov@var{m}} must be defined for integer modes of those sizes.
4739 Second, these patterns are not used solely in the RTL generation pass.
4740 Even the reload pass can generate move insns to copy values from stack
4741 slots into temporary registers.  When it does so, one of the operands is
4742 a hard register and the other is an operand that can need to be reloaded
4743 into a register.
4745 @findex force_reg
4746 Therefore, when given such a pair of operands, the pattern must generate
4747 RTL which needs no reloading and needs no temporary registers---no
4748 registers other than the operands.  For example, if you support the
4749 pattern with a @code{define_expand}, then in such a case the
4750 @code{define_expand} mustn't call @code{force_reg} or any other such
4751 function which might generate new pseudo registers.
4753 This requirement exists even for subword modes on a RISC machine where
4754 fetching those modes from memory normally requires several insns and
4755 some temporary registers.
4757 @findex change_address
4758 During reload a memory reference with an invalid address may be passed
4759 as an operand.  Such an address will be replaced with a valid address
4760 later in the reload pass.  In this case, nothing may be done with the
4761 address except to use it as it stands.  If it is copied, it will not be
4762 replaced with a valid address.  No attempt should be made to make such
4763 an address into a valid address and no routine (such as
4764 @code{change_address}) that will do so may be called.  Note that
4765 @code{general_operand} will fail when applied to such an address.
4767 @findex reload_in_progress
4768 The global variable @code{reload_in_progress} (which must be explicitly
4769 declared if required) can be used to determine whether such special
4770 handling is required.
4772 The variety of operands that have reloads depends on the rest of the
4773 machine description, but typically on a RISC machine these can only be
4774 pseudo registers that did not get hard registers, while on other
4775 machines explicit memory references will get optional reloads.
4777 If a scratch register is required to move an object to or from memory,
4778 it can be allocated using @code{gen_reg_rtx} prior to life analysis.
4780 If there are cases which need scratch registers during or after reload,
4781 you must provide an appropriate secondary_reload target hook.
4783 @findex can_create_pseudo_p
4784 The macro @code{can_create_pseudo_p} can be used to determine if it
4785 is unsafe to create new pseudo registers.  If this variable is nonzero, then
4786 it is unsafe to call @code{gen_reg_rtx} to allocate a new pseudo.
4788 The constraints on a @samp{mov@var{m}} must permit moving any hard
4789 register to any other hard register provided that
4790 @code{TARGET_HARD_REGNO_MODE_OK} permits mode @var{m} in both registers and
4791 @code{TARGET_REGISTER_MOVE_COST} applied to their classes returns a value
4792 of 2.
4794 It is obligatory to support floating point @samp{mov@var{m}}
4795 instructions into and out of any registers that can hold fixed point
4796 values, because unions and structures (which have modes @code{SImode} or
4797 @code{DImode}) can be in those registers and they may have floating
4798 point members.
4800 There may also be a need to support fixed point @samp{mov@var{m}}
4801 instructions in and out of floating point registers.  Unfortunately, I
4802 have forgotten why this was so, and I don't know whether it is still
4803 true.  If @code{TARGET_HARD_REGNO_MODE_OK} rejects fixed point values in
4804 floating point registers, then the constraints of the fixed point
4805 @samp{mov@var{m}} instructions must be designed to avoid ever trying to
4806 reload into a floating point register.
4808 @cindex @code{reload_in} instruction pattern
4809 @cindex @code{reload_out} instruction pattern
4810 @item @samp{reload_in@var{m}}
4811 @itemx @samp{reload_out@var{m}}
4812 These named patterns have been obsoleted by the target hook
4813 @code{secondary_reload}.
4815 Like @samp{mov@var{m}}, but used when a scratch register is required to
4816 move between operand 0 and operand 1.  Operand 2 describes the scratch
4817 register.  See the discussion of the @code{SECONDARY_RELOAD_CLASS}
4818 macro in @pxref{Register Classes}.
4820 There are special restrictions on the form of the @code{match_operand}s
4821 used in these patterns.  First, only the predicate for the reload
4822 operand is examined, i.e., @code{reload_in} examines operand 1, but not
4823 the predicates for operand 0 or 2.  Second, there may be only one
4824 alternative in the constraints.  Third, only a single register class
4825 letter may be used for the constraint; subsequent constraint letters
4826 are ignored.  As a special exception, an empty constraint string
4827 matches the @code{ALL_REGS} register class.  This may relieve ports
4828 of the burden of defining an @code{ALL_REGS} constraint letter just
4829 for these patterns.
4831 @cindex @code{movstrict@var{m}} instruction pattern
4832 @item @samp{movstrict@var{m}}
4833 Like @samp{mov@var{m}} except that if operand 0 is a @code{subreg}
4834 with mode @var{m} of a register whose natural mode is wider,
4835 the @samp{movstrict@var{m}} instruction is guaranteed not to alter
4836 any of the register except the part which belongs to mode @var{m}.
4838 @cindex @code{movmisalign@var{m}} instruction pattern
4839 @item @samp{movmisalign@var{m}}
4840 This variant of a move pattern is designed to load or store a value
4841 from a memory address that is not naturally aligned for its mode.
4842 For a store, the memory will be in operand 0; for a load, the memory
4843 will be in operand 1.  The other operand is guaranteed not to be a
4844 memory, so that it's easy to tell whether this is a load or store.
4846 This pattern is used by the autovectorizer, and when expanding a
4847 @code{MISALIGNED_INDIRECT_REF} expression.
4849 @cindex @code{load_multiple} instruction pattern
4850 @item @samp{load_multiple}
4851 Load several consecutive memory locations into consecutive registers.
4852 Operand 0 is the first of the consecutive registers, operand 1
4853 is the first memory location, and operand 2 is a constant: the
4854 number of consecutive registers.
4856 Define this only if the target machine really has such an instruction;
4857 do not define this if the most efficient way of loading consecutive
4858 registers from memory is to do them one at a time.
4860 On some machines, there are restrictions as to which consecutive
4861 registers can be stored into memory, such as particular starting or
4862 ending register numbers or only a range of valid counts.  For those
4863 machines, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
4864 and make the pattern fail if the restrictions are not met.
4866 Write the generated insn as a @code{parallel} with elements being a
4867 @code{set} of one register from the appropriate memory location (you may
4868 also need @code{use} or @code{clobber} elements).  Use a
4869 @code{match_parallel} (@pxref{RTL Template}) to recognize the insn.  See
4870 @file{rs6000.md} for examples of the use of this insn pattern.
4872 @cindex @samp{store_multiple} instruction pattern
4873 @item @samp{store_multiple}
4874 Similar to @samp{load_multiple}, but store several consecutive registers
4875 into consecutive memory locations.  Operand 0 is the first of the
4876 consecutive memory locations, operand 1 is the first register, and
4877 operand 2 is a constant: the number of consecutive registers.
4879 @cindex @code{vec_load_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4880 @item @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}
4881 Perform an interleaved load of several vectors from memory operand 1
4882 into register operand 0.  Both operands have mode @var{m}.  The register
4883 operand is viewed as holding consecutive vectors of mode @var{n},
4884 while the memory operand is a flat array that contains the same number
4885 of elements.  The operation is equivalent to:
4887 @smallexample
4888 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4889 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4890   for (i = 0; i < c; i++)
4891     operand0[i][j] = operand1[j * c + i];
4892 @end smallexample
4894 For example, @samp{vec_load_lanestiv4hi} loads 8 16-bit values
4895 from memory into a register of mode @samp{TI}@.  The register
4896 contains two consecutive vectors of mode @samp{V4HI}@.
4898 This pattern can only be used if:
4899 @smallexample
4900 TARGET_ARRAY_MODE_SUPPORTED_P (@var{n}, @var{c})
4901 @end smallexample
4902 is true.  GCC assumes that, if a target supports this kind of
4903 instruction for some mode @var{n}, it also supports unaligned
4904 loads for vectors of mode @var{n}.
4906 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
4908 @cindex @code{vec_mask_load_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4909 @item @samp{vec_mask_load_lanes@var{m}@var{n}}
4910 Like @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}, but takes an additional
4911 mask operand (operand 2) that specifies which elements of the destination
4912 vectors should be loaded.  Other elements of the destination
4913 vectors are set to zero.  The operation is equivalent to:
4915 @smallexample
4916 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4917 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4918   if (operand2[j])
4919     for (i = 0; i < c; i++)
4920       operand0[i][j] = operand1[j * c + i];
4921   else
4922     for (i = 0; i < c; i++)
4923       operand0[i][j] = 0;
4924 @end smallexample
4926 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
4928 @cindex @code{vec_store_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4929 @item @samp{vec_store_lanes@var{m}@var{n}}
4930 Equivalent to @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}, with the memory
4931 and register operands reversed.  That is, the instruction is
4932 equivalent to:
4934 @smallexample
4935 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4936 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4937   for (i = 0; i < c; i++)
4938     operand0[j * c + i] = operand1[i][j];
4939 @end smallexample
4941 for a memory operand 0 and register operand 1.
4943 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
4945 @cindex @code{vec_mask_store_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4946 @item @samp{vec_mask_store_lanes@var{m}@var{n}}
4947 Like @samp{vec_store_lanes@var{m}@var{n}}, but takes an additional
4948 mask operand (operand 2) that specifies which elements of the source
4949 vectors should be stored.  The operation is equivalent to:
4951 @smallexample
4952 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4953 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4954   if (operand2[j])
4955     for (i = 0; i < c; i++)
4956       operand0[j * c + i] = operand1[i][j];
4957 @end smallexample
4959 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
4961 @cindex @code{gather_load@var{m}@var{n}} instruction pattern
4962 @item @samp{gather_load@var{m}@var{n}}
4963 Load several separate memory locations into a vector of mode @var{m}.
4964 Operand 1 is a scalar base address and operand 2 is a vector of mode @var{n}
4965 containing offsets from that base.  Operand 0 is a destination vector with
4966 the same number of elements as @var{n}.  For each element index @var{i}:
4968 @itemize @bullet
4969 @item
4970 extend the offset element @var{i} to address width, using zero
4971 extension if operand 3 is 1 and sign extension if operand 3 is zero;
4972 @item
4973 multiply the extended offset by operand 4;
4974 @item
4975 add the result to the base; and
4976 @item
4977 load the value at that address into element @var{i} of operand 0.
4978 @end itemize
4980 The value of operand 3 does not matter if the offsets are already
4981 address width.
4983 @cindex @code{mask_gather_load@var{m}@var{n}} instruction pattern
4984 @item @samp{mask_gather_load@var{m}@var{n}}
4985 Like @samp{gather_load@var{m}@var{n}}, but takes an extra mask operand as
4986 operand 5.  Bit @var{i} of the mask is set if element @var{i}
4987 of the result should be loaded from memory and clear if element @var{i}
4988 of the result should be set to zero.
4990 @cindex @code{scatter_store@var{m}@var{n}} instruction pattern
4991 @item @samp{scatter_store@var{m}@var{n}}
4992 Store a vector of mode @var{m} into several distinct memory locations.
4993 Operand 0 is a scalar base address and operand 1 is a vector of mode
4994 @var{n} containing offsets from that base.  Operand 4 is the vector of
4995 values that should be stored, which has the same number of elements as
4996 @var{n}.  For each element index @var{i}:
4998 @itemize @bullet
4999 @item
5000 extend the offset element @var{i} to address width, using zero
5001 extension if operand 2 is 1 and sign extension if operand 2 is zero;
5002 @item
5003 multiply the extended offset by operand 3;
5004 @item
5005 add the result to the base; and
5006 @item
5007 store element @var{i} of operand 4 to that address.
5008 @end itemize
5010 The value of operand 2 does not matter if the offsets are already
5011 address width.
5013 @cindex @code{mask_scatter_store@var{m}@var{n}} instruction pattern
5014 @item @samp{mask_scatter_store@var{m}@var{n}}
5015 Like @samp{scatter_store@var{m}@var{n}}, but takes an extra mask operand as
5016 operand 5.  Bit @var{i} of the mask is set if element @var{i}
5017 of the result should be stored to memory.
5019 @cindex @code{vec_set@var{m}} instruction pattern
5020 @item @samp{vec_set@var{m}}
5021 Set given field in the vector value.  Operand 0 is the vector to modify,
5022 operand 1 is new value of field and operand 2 specify the field index.
5024 @cindex @code{vec_extract@var{m}@var{n}} instruction pattern
5025 @item @samp{vec_extract@var{m}@var{n}}
5026 Extract given field from the vector value.  Operand 1 is the vector, operand 2
5027 specify field index and operand 0 place to store value into.  The
5028 @var{n} mode is the mode of the field or vector of fields that should be
5029 extracted, should be either element mode of the vector mode @var{m}, or
5030 a vector mode with the same element mode and smaller number of elements.
5031 If @var{n} is a vector mode, the index is counted in units of that mode.
5033 @cindex @code{vec_init@var{m}@var{n}} instruction pattern
5034 @item @samp{vec_init@var{m}@var{n}}
5035 Initialize the vector to given values.  Operand 0 is the vector to initialize
5036 and operand 1 is parallel containing values for individual fields.  The
5037 @var{n} mode is the mode of the elements, should be either element mode of
5038 the vector mode @var{m}, or a vector mode with the same element mode and
5039 smaller number of elements.
5041 @cindex @code{vec_duplicate@var{m}} instruction pattern
5042 @item @samp{vec_duplicate@var{m}}
5043 Initialize vector output operand 0 so that each element has the value given
5044 by scalar input operand 1.  The vector has mode @var{m} and the scalar has
5045 the mode appropriate for one element of @var{m}.
5047 This pattern only handles duplicates of non-constant inputs.  Constant
5048 vectors go through the @code{mov@var{m}} pattern instead.
5050 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5052 @cindex @code{vec_series@var{m}} instruction pattern
5053 @item @samp{vec_series@var{m}}
5054 Initialize vector output operand 0 so that element @var{i} is equal to
5055 operand 1 plus @var{i} times operand 2.  In other words, create a linear
5056 series whose base value is operand 1 and whose step is operand 2.
5058 The vector output has mode @var{m} and the scalar inputs have the mode
5059 appropriate for one element of @var{m}.  This pattern is not used for
5060 floating-point vectors, in order to avoid having to specify the
5061 rounding behavior for @var{i} > 1.
5063 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5065 @cindex @code{while_ult@var{m}@var{n}} instruction pattern
5066 @item @code{while_ult@var{m}@var{n}}
5067 Set operand 0 to a mask that is true while incrementing operand 1
5068 gives a value that is less than operand 2.  Operand 0 has mode @var{n}
5069 and operands 1 and 2 are scalar integers of mode @var{m}.
5070 The operation is equivalent to:
5072 @smallexample
5073 operand0[0] = operand1 < operand2;
5074 for (i = 1; i < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); i++)
5075   operand0[i] = operand0[i - 1] && (operand1 + i < operand2);
5076 @end smallexample
5078 @cindex @code{check_raw_ptrs@var{m}} instruction pattern
5079 @item @samp{check_raw_ptrs@var{m}}
5080 Check whether, given two pointers @var{a} and @var{b} and a length @var{len},
5081 a write of @var{len} bytes at @var{a} followed by a read of @var{len} bytes
5082 at @var{b} can be split into interleaved byte accesses
5083 @samp{@var{a}[0], @var{b}[0], @var{a}[1], @var{b}[1], @dots{}}
5084 without affecting the dependencies between the bytes.  Set operand 0
5085 to true if the split is possible and false otherwise.
5087 Operands 1, 2 and 3 provide the values of @var{a}, @var{b} and @var{len}
5088 respectively.  Operand 4 is a constant integer that provides the known
5089 common alignment of @var{a} and @var{b}.  All inputs have mode @var{m}.
5091 This split is possible if:
5093 @smallexample
5094 @var{a} == @var{b} || @var{a} + @var{len} <= @var{b} || @var{b} + @var{len} <= @var{a}
5095 @end smallexample
5097 You should only define this pattern if the target has a way of accelerating
5098 the test without having to do the individual comparisons.
5100 @cindex @code{check_war_ptrs@var{m}} instruction pattern
5101 @item @samp{check_war_ptrs@var{m}}
5102 Like @samp{check_raw_ptrs@var{m}}, but with the read and write swapped round.
5103 The split is possible in this case if:
5105 @smallexample
5106 @var{b} <= @var{a} || @var{a} + @var{len} <= @var{b}
5107 @end smallexample
5109 @cindex @code{vec_cmp@var{m}@var{n}} instruction pattern
5110 @item @samp{vec_cmp@var{m}@var{n}}
5111 Output a vector comparison.  Operand 0 of mode @var{n} is the destination for
5112 predicate in operand 1 which is a signed vector comparison with operands of
5113 mode @var{m} in operands 2 and 3.  Predicate is computed by element-wise
5114 evaluation of the vector comparison with a truth value of all-ones and a false
5115 value of all-zeros.
5117 @cindex @code{vec_cmpu@var{m}@var{n}} instruction pattern
5118 @item @samp{vec_cmpu@var{m}@var{n}}
5119 Similar to @code{vec_cmp@var{m}@var{n}} but perform unsigned vector comparison.
5121 @cindex @code{vec_cmpeq@var{m}@var{n}} instruction pattern
5122 @item @samp{vec_cmpeq@var{m}@var{n}}
5123 Similar to @code{vec_cmp@var{m}@var{n}} but perform equality or non-equality
5124 vector comparison only.  If @code{vec_cmp@var{m}@var{n}}
5125 or @code{vec_cmpu@var{m}@var{n}} instruction pattern is supported,
5126 it will be preferred over @code{vec_cmpeq@var{m}@var{n}}, so there is
5127 no need to define this instruction pattern if the others are supported.
5129 @cindex @code{vcond@var{m}@var{n}} instruction pattern
5130 @item @samp{vcond@var{m}@var{n}}
5131 Output a conditional vector move.  Operand 0 is the destination to
5132 receive a combination of operand 1 and operand 2, which are of mode @var{m},
5133 dependent on the outcome of the predicate in operand 3 which is a signed
5134 vector comparison with operands of mode @var{n} in operands 4 and 5.  The
5135 modes @var{m} and @var{n} should have the same size.  Operand 0
5136 will be set to the value @var{op1} & @var{msk} | @var{op2} & ~@var{msk}
5137 where @var{msk} is computed by element-wise evaluation of the vector
5138 comparison with a truth value of all-ones and a false value of all-zeros.
5140 @cindex @code{vcondu@var{m}@var{n}} instruction pattern
5141 @item @samp{vcondu@var{m}@var{n}}
5142 Similar to @code{vcond@var{m}@var{n}} but performs unsigned vector
5143 comparison.
5145 @cindex @code{vcondeq@var{m}@var{n}} instruction pattern
5146 @item @samp{vcondeq@var{m}@var{n}}
5147 Similar to @code{vcond@var{m}@var{n}} but performs equality or
5148 non-equality vector comparison only.  If @code{vcond@var{m}@var{n}}
5149 or @code{vcondu@var{m}@var{n}} instruction pattern is supported,
5150 it will be preferred over @code{vcondeq@var{m}@var{n}}, so there is
5151 no need to define this instruction pattern if the others are supported.
5153 @cindex @code{vcond_mask_@var{m}@var{n}} instruction pattern
5154 @item @samp{vcond_mask_@var{m}@var{n}}
5155 Similar to @code{vcond@var{m}@var{n}} but operand 3 holds a pre-computed
5156 result of vector comparison.
5158 @cindex @code{maskload@var{m}@var{n}} instruction pattern
5159 @item @samp{maskload@var{m}@var{n}}
5160 Perform a masked load of vector from memory operand 1 of mode @var{m}
5161 into register operand 0.  Mask is provided in register operand 2 of
5162 mode @var{n}.
5164 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5166 @cindex @code{maskstore@var{m}@var{n}} instruction pattern
5167 @item @samp{maskstore@var{m}@var{n}}
5168 Perform a masked store of vector from register operand 1 of mode @var{m}
5169 into memory operand 0.  Mask is provided in register operand 2 of
5170 mode @var{n}.
5172 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5174 @cindex @code{vec_perm@var{m}} instruction pattern
5175 @item @samp{vec_perm@var{m}}
5176 Output a (variable) vector permutation.  Operand 0 is the destination
5177 to receive elements from operand 1 and operand 2, which are of mode
5178 @var{m}.  Operand 3 is the @dfn{selector}.  It is an integral mode
5179 vector of the same width and number of elements as mode @var{m}.
5181 The input elements are numbered from 0 in operand 1 through
5182 @math{2*@var{N}-1} in operand 2.  The elements of the selector must
5183 be computed modulo @math{2*@var{N}}.  Note that if
5184 @code{rtx_equal_p(operand1, operand2)}, this can be implemented
5185 with just operand 1 and selector elements modulo @var{N}.
5187 In order to make things easy for a number of targets, if there is no
5188 @samp{vec_perm} pattern for mode @var{m}, but there is for mode @var{q}
5189 where @var{q} is a vector of @code{QImode} of the same width as @var{m},
5190 the middle-end will lower the mode @var{m} @code{VEC_PERM_EXPR} to
5191 mode @var{q}.
5193 See also @code{TARGET_VECTORIZER_VEC_PERM_CONST}, which performs
5194 the analogous operation for constant selectors.
5196 @cindex @code{push@var{m}1} instruction pattern
5197 @item @samp{push@var{m}1}
5198 Output a push instruction.  Operand 0 is value to push.  Used only when
5199 @code{PUSH_ROUNDING} is defined.  For historical reason, this pattern may be
5200 missing and in such case an @code{mov} expander is used instead, with a
5201 @code{MEM} expression forming the push operation.  The @code{mov} expander
5202 method is deprecated.
5204 @cindex @code{add@var{m}3} instruction pattern
5205 @item @samp{add@var{m}3}
5206 Add operand 2 and operand 1, storing the result in operand 0.  All operands
5207 must have mode @var{m}.  This can be used even on two-address machines, by
5208 means of constraints requiring operands 1 and 0 to be the same location.
5210 @cindex @code{ssadd@var{m}3} instruction pattern
5211 @cindex @code{usadd@var{m}3} instruction pattern
5212 @cindex @code{sub@var{m}3} instruction pattern
5213 @cindex @code{sssub@var{m}3} instruction pattern
5214 @cindex @code{ussub@var{m}3} instruction pattern
5215 @cindex @code{mul@var{m}3} instruction pattern
5216 @cindex @code{ssmul@var{m}3} instruction pattern
5217 @cindex @code{usmul@var{m}3} instruction pattern
5218 @cindex @code{div@var{m}3} instruction pattern
5219 @cindex @code{ssdiv@var{m}3} instruction pattern
5220 @cindex @code{udiv@var{m}3} instruction pattern
5221 @cindex @code{usdiv@var{m}3} instruction pattern
5222 @cindex @code{mod@var{m}3} instruction pattern
5223 @cindex @code{umod@var{m}3} instruction pattern
5224 @cindex @code{umin@var{m}3} instruction pattern
5225 @cindex @code{umax@var{m}3} instruction pattern
5226 @cindex @code{and@var{m}3} instruction pattern
5227 @cindex @code{ior@var{m}3} instruction pattern
5228 @cindex @code{xor@var{m}3} instruction pattern
5229 @item @samp{ssadd@var{m}3}, @samp{usadd@var{m}3}
5230 @itemx @samp{sub@var{m}3}, @samp{sssub@var{m}3}, @samp{ussub@var{m}3}
5231 @itemx @samp{mul@var{m}3}, @samp{ssmul@var{m}3}, @samp{usmul@var{m}3}
5232 @itemx @samp{div@var{m}3}, @samp{ssdiv@var{m}3}
5233 @itemx @samp{udiv@var{m}3}, @samp{usdiv@var{m}3}
5234 @itemx @samp{mod@var{m}3}, @samp{umod@var{m}3}
5235 @itemx @samp{umin@var{m}3}, @samp{umax@var{m}3}
5236 @itemx @samp{and@var{m}3}, @samp{ior@var{m}3}, @samp{xor@var{m}3}
5237 Similar, for other arithmetic operations.
5239 @cindex @code{addv@var{m}4} instruction pattern
5240 @item @samp{addv@var{m}4}
5241 Like @code{add@var{m}3} but takes a @code{code_label} as operand 3 and
5242 emits code to jump to it if signed overflow occurs during the addition.
5243 This pattern is used to implement the built-in functions performing
5244 signed integer addition with overflow checking.
5246 @cindex @code{subv@var{m}4} instruction pattern
5247 @cindex @code{mulv@var{m}4} instruction pattern
5248 @item @samp{subv@var{m}4}, @samp{mulv@var{m}4}
5249 Similar, for other signed arithmetic operations.
5251 @cindex @code{uaddv@var{m}4} instruction pattern
5252 @item @samp{uaddv@var{m}4}
5253 Like @code{addv@var{m}4} but for unsigned addition.  That is to
5254 say, the operation is the same as signed addition but the jump
5255 is taken only on unsigned overflow.
5257 @cindex @code{usubv@var{m}4} instruction pattern
5258 @cindex @code{umulv@var{m}4} instruction pattern
5259 @item @samp{usubv@var{m}4}, @samp{umulv@var{m}4}
5260 Similar, for other unsigned arithmetic operations.
5262 @cindex @code{addptr@var{m}3} instruction pattern
5263 @item @samp{addptr@var{m}3}
5264 Like @code{add@var{m}3} but is guaranteed to only be used for address
5265 calculations.  The expanded code is not allowed to clobber the
5266 condition code.  It only needs to be defined if @code{add@var{m}3}
5267 sets the condition code.  If adds used for address calculations and
5268 normal adds are not compatible it is required to expand a distinct
5269 pattern (e.g.@: using an unspec).  The pattern is used by LRA to emit
5270 address calculations.  @code{add@var{m}3} is used if
5271 @code{addptr@var{m}3} is not defined.
5273 @cindex @code{fma@var{m}4} instruction pattern
5274 @item @samp{fma@var{m}4}
5275 Multiply operand 2 and operand 1, then add operand 3, storing the
5276 result in operand 0 without doing an intermediate rounding step.  All
5277 operands must have mode @var{m}.  This pattern is used to implement
5278 the @code{fma}, @code{fmaf}, and @code{fmal} builtin functions from
5279 the ISO C99 standard.
5281 @cindex @code{fms@var{m}4} instruction pattern
5282 @item @samp{fms@var{m}4}
5283 Like @code{fma@var{m}4}, except operand 3 subtracted from the
5284 product instead of added to the product.  This is represented
5285 in the rtl as
5287 @smallexample
5288 (fma:@var{m} @var{op1} @var{op2} (neg:@var{m} @var{op3}))
5289 @end smallexample
5291 @cindex @code{fnma@var{m}4} instruction pattern
5292 @item @samp{fnma@var{m}4}
5293 Like @code{fma@var{m}4} except that the intermediate product
5294 is negated before being added to operand 3.  This is represented
5295 in the rtl as
5297 @smallexample
5298 (fma:@var{m} (neg:@var{m} @var{op1}) @var{op2} @var{op3})
5299 @end smallexample
5301 @cindex @code{fnms@var{m}4} instruction pattern
5302 @item @samp{fnms@var{m}4}
5303 Like @code{fms@var{m}4} except that the intermediate product
5304 is negated before subtracting operand 3.  This is represented
5305 in the rtl as
5307 @smallexample
5308 (fma:@var{m} (neg:@var{m} @var{op1}) @var{op2} (neg:@var{m} @var{op3}))
5309 @end smallexample
5311 @cindex @code{min@var{m}3} instruction pattern
5312 @cindex @code{max@var{m}3} instruction pattern
5313 @item @samp{smin@var{m}3}, @samp{smax@var{m}3}
5314 Signed minimum and maximum operations.  When used with floating point,
5315 if both operands are zeros, or if either operand is @code{NaN}, then
5316 it is unspecified which of the two operands is returned as the result.
5318 @cindex @code{fmin@var{m}3} instruction pattern
5319 @cindex @code{fmax@var{m}3} instruction pattern
5320 @item @samp{fmin@var{m}3}, @samp{fmax@var{m}3}
5321 IEEE-conformant minimum and maximum operations.  If one operand is a quiet
5322 @code{NaN}, then the other operand is returned.  If both operands are quiet
5323 @code{NaN}, then a quiet @code{NaN} is returned.  In the case when gcc supports
5324 signaling @code{NaN} (-fsignaling-nans) an invalid floating point exception is
5325 raised and a quiet @code{NaN} is returned.
5327 All operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5328 floating-point mode.  These patterns are not allowed to @code{FAIL}.
5330 @cindex @code{reduc_smin_scal_@var{m}} instruction pattern
5331 @cindex @code{reduc_smax_scal_@var{m}} instruction pattern
5332 @item @samp{reduc_smin_scal_@var{m}}, @samp{reduc_smax_scal_@var{m}}
5333 Find the signed minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
5334 operand 1, and operand 0 is the scalar result, with mode equal to the mode of
5335 the elements of the input vector.
5337 @cindex @code{reduc_umin_scal_@var{m}} instruction pattern
5338 @cindex @code{reduc_umax_scal_@var{m}} instruction pattern
5339 @item @samp{reduc_umin_scal_@var{m}}, @samp{reduc_umax_scal_@var{m}}
5340 Find the unsigned minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
5341 operand 1, and operand 0 is the scalar result, with mode equal to the mode of
5342 the elements of the input vector.
5344 @cindex @code{reduc_plus_scal_@var{m}} instruction pattern
5345 @item @samp{reduc_plus_scal_@var{m}}
5346 Compute the sum of the elements of a vector. The vector is operand 1, and
5347 operand 0 is the scalar result, with mode equal to the mode of the elements of
5348 the input vector.
5350 @cindex @code{reduc_and_scal_@var{m}} instruction pattern
5351 @item @samp{reduc_and_scal_@var{m}}
5352 @cindex @code{reduc_ior_scal_@var{m}} instruction pattern
5353 @itemx @samp{reduc_ior_scal_@var{m}}
5354 @cindex @code{reduc_xor_scal_@var{m}} instruction pattern
5355 @itemx @samp{reduc_xor_scal_@var{m}}
5356 Compute the bitwise @code{AND}/@code{IOR}/@code{XOR} reduction of the elements
5357 of a vector of mode @var{m}.  Operand 1 is the vector input and operand 0
5358 is the scalar result.  The mode of the scalar result is the same as one
5359 element of @var{m}.
5361 @cindex @code{extract_last_@var{m}} instruction pattern
5362 @item @code{extract_last_@var{m}}
5363 Find the last set bit in mask operand 1 and extract the associated element
5364 of vector operand 2.  Store the result in scalar operand 0.  Operand 2
5365 has vector mode @var{m} while operand 0 has the mode appropriate for one
5366 element of @var{m}.  Operand 1 has the usual mask mode for vectors of mode
5367 @var{m}; see @code{TARGET_VECTORIZE_GET_MASK_MODE}.
5369 @cindex @code{fold_extract_last_@var{m}} instruction pattern
5370 @item @code{fold_extract_last_@var{m}}
5371 If any bits of mask operand 2 are set, find the last set bit, extract
5372 the associated element from vector operand 3, and store the result
5373 in operand 0.  Store operand 1 in operand 0 otherwise.  Operand 3
5374 has mode @var{m} and operands 0 and 1 have the mode appropriate for
5375 one element of @var{m}.  Operand 2 has the usual mask mode for vectors
5376 of mode @var{m}; see @code{TARGET_VECTORIZE_GET_MASK_MODE}.
5378 @cindex @code{fold_left_plus_@var{m}} instruction pattern
5379 @item @code{fold_left_plus_@var{m}}
5380 Take scalar operand 1 and successively add each element from vector
5381 operand 2.  Store the result in scalar operand 0.  The vector has
5382 mode @var{m} and the scalars have the mode appropriate for one
5383 element of @var{m}.  The operation is strictly in-order: there is
5384 no reassociation.
5386 @cindex @code{mask_fold_left_plus_@var{m}} instruction pattern
5387 @item @code{mask_fold_left_plus_@var{m}}
5388 Like @samp{fold_left_plus_@var{m}}, but takes an additional mask operand
5389 (operand 3) that specifies which elements of the source vector should be added.
5391 @cindex @code{sdot_prod@var{m}} instruction pattern
5392 @item @samp{sdot_prod@var{m}}
5393 @cindex @code{udot_prod@var{m}} instruction pattern
5394 @itemx @samp{udot_prod@var{m}}
5395 Compute the sum of the products of two signed/unsigned elements.
5396 Operand 1 and operand 2 are of the same mode. Their product, which is of a
5397 wider mode, is computed and added to operand 3. Operand 3 is of a mode equal or
5398 wider than the mode of the product. The result is placed in operand 0, which
5399 is of the same mode as operand 3.
5401 @cindex @code{ssad@var{m}} instruction pattern
5402 @item @samp{ssad@var{m}}
5403 @cindex @code{usad@var{m}} instruction pattern
5404 @item @samp{usad@var{m}}
5405 Compute the sum of absolute differences of two signed/unsigned elements.
5406 Operand 1 and operand 2 are of the same mode. Their absolute difference, which
5407 is of a wider mode, is computed and added to operand 3. Operand 3 is of a mode
5408 equal or wider than the mode of the absolute difference. The result is placed
5409 in operand 0, which is of the same mode as operand 3.
5411 @cindex @code{widen_ssum@var{m3}} instruction pattern
5412 @item @samp{widen_ssum@var{m3}}
5413 @cindex @code{widen_usum@var{m3}} instruction pattern
5414 @itemx @samp{widen_usum@var{m3}}
5415 Operands 0 and 2 are of the same mode, which is wider than the mode of
5416 operand 1. Add operand 1 to operand 2 and place the widened result in
5417 operand 0. (This is used express accumulation of elements into an accumulator
5418 of a wider mode.)
5420 @cindex @code{smulhs@var{m3}} instruction pattern
5421 @item @samp{smulhs@var{m3}}
5422 @cindex @code{umulhs@var{m3}} instruction pattern
5423 @itemx @samp{umulhs@var{m3}}
5424 Signed/unsigned multiply high with scale. This is equivalent to the C code:
5425 @smallexample
5426 narrow op0, op1, op2;
5427 @dots{}
5428 op0 = (narrow) (((wide) op1 * (wide) op2) >> (N / 2 - 1));
5429 @end smallexample
5430 where the sign of @samp{narrow} determines whether this is a signed
5431 or unsigned operation, and @var{N} is the size of @samp{wide} in bits.
5433 @cindex @code{smulhrs@var{m3}} instruction pattern
5434 @item @samp{smulhrs@var{m3}}
5435 @cindex @code{umulhrs@var{m3}} instruction pattern
5436 @itemx @samp{umulhrs@var{m3}}
5437 Signed/unsigned multiply high with round and scale. This is
5438 equivalent to the C code:
5439 @smallexample
5440 narrow op0, op1, op2;
5441 @dots{}
5442 op0 = (narrow) (((((wide) op1 * (wide) op2) >> (N / 2 - 2)) + 1) >> 1);
5443 @end smallexample
5444 where the sign of @samp{narrow} determines whether this is a signed
5445 or unsigned operation, and @var{N} is the size of @samp{wide} in bits.
5447 @cindex @code{sdiv_pow2@var{m3}} instruction pattern
5448 @item @samp{sdiv_pow2@var{m3}}
5449 @cindex @code{sdiv_pow2@var{m3}} instruction pattern
5450 @itemx @samp{sdiv_pow2@var{m3}}
5451 Signed division by power-of-2 immediate. Equivalent to:
5452 @smallexample
5453 signed op0, op1;
5454 @dots{}
5455 op0 = op1 / (1 << imm);
5456 @end smallexample
5458 @cindex @code{vec_shl_insert_@var{m}} instruction pattern
5459 @item @samp{vec_shl_insert_@var{m}}
5460 Shift the elements in vector input operand 1 left one element (i.e.@:
5461 away from element 0) and fill the vacated element 0 with the scalar
5462 in operand 2.  Store the result in vector output operand 0.  Operands
5463 0 and 1 have mode @var{m} and operand 2 has the mode appropriate for
5464 one element of @var{m}.
5466 @cindex @code{vec_shl_@var{m}} instruction pattern
5467 @item @samp{vec_shl_@var{m}}
5468 Whole vector left shift in bits, i.e.@: away from element 0.
5469 Operand 1 is a vector to be shifted.
5470 Operand 2 is an integer shift amount in bits.
5471 Operand 0 is where the resulting shifted vector is stored.
5472 The output and input vectors should have the same modes.
5474 @cindex @code{vec_shr_@var{m}} instruction pattern
5475 @item @samp{vec_shr_@var{m}}
5476 Whole vector right shift in bits, i.e.@: towards element 0.
5477 Operand 1 is a vector to be shifted.
5478 Operand 2 is an integer shift amount in bits.
5479 Operand 0 is where the resulting shifted vector is stored.
5480 The output and input vectors should have the same modes.
5482 @cindex @code{vec_pack_trunc_@var{m}} instruction pattern
5483 @item @samp{vec_pack_trunc_@var{m}}
5484 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors. Operands 1 and 2
5485 are vectors of the same mode having N integral or floating point elements
5486 of size S@.  Operand 0 is the resulting vector in which 2*N elements of
5487 size S/2 are concatenated after narrowing them down using truncation.
5489 @cindex @code{vec_pack_sbool_trunc_@var{m}} instruction pattern
5490 @item @samp{vec_pack_sbool_trunc_@var{m}}
5491 Narrow and merge the elements of two vectors.  Operands 1 and 2 are vectors
5492 of the same type having N boolean elements.  Operand 0 is the resulting
5493 vector in which 2*N elements are concatenated.  The last operand (operand 3)
5494 is the number of elements in the output vector 2*N as a @code{CONST_INT}.
5495 This instruction pattern is used when all the vector input and output
5496 operands have the same scalar mode @var{m} and thus using
5497 @code{vec_pack_trunc_@var{m}} would be ambiguous.
5499 @cindex @code{vec_pack_ssat_@var{m}} instruction pattern
5500 @cindex @code{vec_pack_usat_@var{m}} instruction pattern
5501 @item @samp{vec_pack_ssat_@var{m}}, @samp{vec_pack_usat_@var{m}}
5502 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors.  Operands 1 and 2
5503 are vectors of the same mode having N integral elements of size S.
5504 Operand 0 is the resulting vector in which the elements of the two input
5505 vectors are concatenated after narrowing them down using signed/unsigned
5506 saturating arithmetic.
5508 @cindex @code{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}} instruction pattern
5509 @cindex @code{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}} instruction pattern
5510 @item @samp{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}}, @samp{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}}
5511 Narrow, convert to signed/unsigned integral type and merge the elements
5512 of two vectors.  Operands 1 and 2 are vectors of the same mode having N
5513 floating point elements of size S@.  Operand 0 is the resulting vector
5514 in which 2*N elements of size S/2 are concatenated.
5516 @cindex @code{vec_packs_float_@var{m}} instruction pattern
5517 @cindex @code{vec_packu_float_@var{m}} instruction pattern
5518 @item @samp{vec_packs_float_@var{m}}, @samp{vec_packu_float_@var{m}}
5519 Narrow, convert to floating point type and merge the elements
5520 of two vectors.  Operands 1 and 2 are vectors of the same mode having N
5521 signed/unsigned integral elements of size S@.  Operand 0 is the resulting vector
5522 in which 2*N elements of size S/2 are concatenated.
5524 @cindex @code{vec_unpacks_hi_@var{m}} instruction pattern
5525 @cindex @code{vec_unpacks_lo_@var{m}} instruction pattern
5526 @item @samp{vec_unpacks_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_lo_@var{m}}
5527 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of signed
5528 integral or floating point elements.  The input vector (operand 1) has N
5529 elements of size S@.  Widen (promote) the high/low elements of the vector
5530 using signed or floating point extension and place the resulting N/2
5531 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
5533 @cindex @code{vec_unpacku_hi_@var{m}} instruction pattern
5534 @cindex @code{vec_unpacku_lo_@var{m}} instruction pattern
5535 @item @samp{vec_unpacku_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_lo_@var{m}}
5536 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of unsigned
5537 integral elements.  The input vector (operand 1) has N elements of size S.
5538 Widen (promote) the high/low elements of the vector using zero extension and
5539 place the resulting N/2 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
5541 @cindex @code{vec_unpacks_sbool_hi_@var{m}} instruction pattern
5542 @cindex @code{vec_unpacks_sbool_lo_@var{m}} instruction pattern
5543 @item @samp{vec_unpacks_sbool_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_sbool_lo_@var{m}}
5544 Extract the high/low part of a vector of boolean elements that have scalar
5545 mode @var{m}.  The input vector (operand 1) has N elements, the output
5546 vector (operand 0) has N/2 elements.  The last operand (operand 2) is the
5547 number of elements of the input vector N as a @code{CONST_INT}.  These
5548 patterns are used if both the input and output vectors have the same scalar
5549 mode @var{m} and thus using @code{vec_unpacks_hi_@var{m}} or
5550 @code{vec_unpacks_lo_@var{m}} would be ambiguous.
5552 @cindex @code{vec_unpacks_float_hi_@var{m}} instruction pattern
5553 @cindex @code{vec_unpacks_float_lo_@var{m}} instruction pattern
5554 @cindex @code{vec_unpacku_float_hi_@var{m}} instruction pattern
5555 @cindex @code{vec_unpacku_float_lo_@var{m}} instruction pattern
5556 @item @samp{vec_unpacks_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_float_lo_@var{m}}
5557 @itemx @samp{vec_unpacku_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_float_lo_@var{m}}
5558 Extract, convert to floating point type and widen the high/low part of a
5559 vector of signed/unsigned integral elements.  The input vector (operand 1)
5560 has N elements of size S@.  Convert the high/low elements of the vector using
5561 floating point conversion and place the resulting N/2 values of size 2*S in
5562 the output vector (operand 0).
5564 @cindex @code{vec_unpack_sfix_trunc_hi_@var{m}} instruction pattern
5565 @cindex @code{vec_unpack_sfix_trunc_lo_@var{m}} instruction pattern
5566 @cindex @code{vec_unpack_ufix_trunc_hi_@var{m}} instruction pattern
5567 @cindex @code{vec_unpack_ufix_trunc_lo_@var{m}} instruction pattern
5568 @item @samp{vec_unpack_sfix_trunc_hi_@var{m}},
5569 @itemx @samp{vec_unpack_sfix_trunc_lo_@var{m}}
5570 @itemx @samp{vec_unpack_ufix_trunc_hi_@var{m}}
5571 @itemx @samp{vec_unpack_ufix_trunc_lo_@var{m}}
5572 Extract, convert to signed/unsigned integer type and widen the high/low part of a
5573 vector of floating point elements.  The input vector (operand 1)
5574 has N elements of size S@.  Convert the high/low elements of the vector
5575 to integers and place the resulting N/2 values of size 2*S in
5576 the output vector (operand 0).
5578 @cindex @code{vec_widen_umult_hi_@var{m}} instruction pattern
5579 @cindex @code{vec_widen_umult_lo_@var{m}} instruction pattern
5580 @cindex @code{vec_widen_smult_hi_@var{m}} instruction pattern
5581 @cindex @code{vec_widen_smult_lo_@var{m}} instruction pattern
5582 @cindex @code{vec_widen_umult_even_@var{m}} instruction pattern
5583 @cindex @code{vec_widen_umult_odd_@var{m}} instruction pattern
5584 @cindex @code{vec_widen_smult_even_@var{m}} instruction pattern
5585 @cindex @code{vec_widen_smult_odd_@var{m}} instruction pattern
5586 @item @samp{vec_widen_umult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_lo_@var{m}}
5587 @itemx @samp{vec_widen_smult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_lo_@var{m}}
5588 @itemx @samp{vec_widen_umult_even_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_odd_@var{m}}
5589 @itemx @samp{vec_widen_smult_even_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_odd_@var{m}}
5590 Signed/Unsigned widening multiplication.  The two inputs (operands 1 and 2)
5591 are vectors with N signed/unsigned elements of size S@.  Multiply the high/low
5592 or even/odd elements of the two vectors, and put the N/2 products of size 2*S
5593 in the output vector (operand 0). A target shouldn't implement even/odd pattern
5594 pair if it is less efficient than lo/hi one.
5596 @cindex @code{vec_widen_ushiftl_hi_@var{m}} instruction pattern
5597 @cindex @code{vec_widen_ushiftl_lo_@var{m}} instruction pattern
5598 @cindex @code{vec_widen_sshiftl_hi_@var{m}} instruction pattern
5599 @cindex @code{vec_widen_sshiftl_lo_@var{m}} instruction pattern
5600 @item @samp{vec_widen_ushiftl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_ushiftl_lo_@var{m}}
5601 @itemx @samp{vec_widen_sshiftl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_sshiftl_lo_@var{m}}
5602 Signed/Unsigned widening shift left.  The first input (operand 1) is a vector
5603 with N signed/unsigned elements of size S@.  Operand 2 is a constant.  Shift
5604 the high/low elements of operand 1, and put the N/2 results of size 2*S in the
5605 output vector (operand 0).
5607 @cindex @code{mulhisi3} instruction pattern
5608 @item @samp{mulhisi3}
5609 Multiply operands 1 and 2, which have mode @code{HImode}, and store
5610 a @code{SImode} product in operand 0.
5612 @cindex @code{mulqihi3} instruction pattern
5613 @cindex @code{mulsidi3} instruction pattern
5614 @item @samp{mulqihi3}, @samp{mulsidi3}
5615 Similar widening-multiplication instructions of other widths.
5617 @cindex @code{umulqihi3} instruction pattern
5618 @cindex @code{umulhisi3} instruction pattern
5619 @cindex @code{umulsidi3} instruction pattern
5620 @item @samp{umulqihi3}, @samp{umulhisi3}, @samp{umulsidi3}
5621 Similar widening-multiplication instructions that do unsigned
5622 multiplication.
5624 @cindex @code{usmulqihi3} instruction pattern
5625 @cindex @code{usmulhisi3} instruction pattern
5626 @cindex @code{usmulsidi3} instruction pattern
5627 @item @samp{usmulqihi3}, @samp{usmulhisi3}, @samp{usmulsidi3}
5628 Similar widening-multiplication instructions that interpret the first
5629 operand as unsigned and the second operand as signed, then do a signed
5630 multiplication.
5632 @cindex @code{smul@var{m}3_highpart} instruction pattern
5633 @item @samp{smul@var{m}3_highpart}
5634 Perform a signed multiplication of operands 1 and 2, which have mode
5635 @var{m}, and store the most significant half of the product in operand 0.
5636 The least significant half of the product is discarded.
5638 @cindex @code{umul@var{m}3_highpart} instruction pattern
5639 @item @samp{umul@var{m}3_highpart}
5640 Similar, but the multiplication is unsigned.
5642 @cindex @code{madd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5643 @item @samp{madd@var{m}@var{n}4}
5644 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, add
5645 operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
5646 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
5647 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
5648 the size of @var{m}.
5650 In other words, @code{madd@var{m}@var{n}4} is like
5651 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also adds operand 3.
5653 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
5655 @cindex @code{umadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5656 @item @samp{umadd@var{m}@var{n}4}
5657 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
5658 operands instead of sign-extending them.
5660 @cindex @code{ssmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5661 @item @samp{ssmadd@var{m}@var{n}4}
5662 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5663 signed-saturating.
5665 @cindex @code{usmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5666 @item @samp{usmadd@var{m}@var{n}4}
5667 Like @code{umadd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5668 unsigned-saturating.
5670 @cindex @code{msub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5671 @item @samp{msub@var{m}@var{n}4}
5672 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, subtract the
5673 result from operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
5674 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
5675 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
5676 the size of @var{m}.
5678 In other words, @code{msub@var{m}@var{n}4} is like
5679 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also subtracts the result
5680 from operand 3.
5682 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
5684 @cindex @code{umsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5685 @item @samp{umsub@var{m}@var{n}4}
5686 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
5687 operands instead of sign-extending them.
5689 @cindex @code{ssmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5690 @item @samp{ssmsub@var{m}@var{n}4}
5691 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5692 signed-saturating.
5694 @cindex @code{usmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5695 @item @samp{usmsub@var{m}@var{n}4}
5696 Like @code{umsub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5697 unsigned-saturating.
5699 @cindex @code{divmod@var{m}4} instruction pattern
5700 @item @samp{divmod@var{m}4}
5701 Signed division that produces both a quotient and a remainder.
5702 Operand 1 is divided by operand 2 to produce a quotient stored
5703 in operand 0 and a remainder stored in operand 3.
5705 For machines with an instruction that produces both a quotient and a
5706 remainder, provide a pattern for @samp{divmod@var{m}4} but do not
5707 provide patterns for @samp{div@var{m}3} and @samp{mod@var{m}3}.  This
5708 allows optimization in the relatively common case when both the quotient
5709 and remainder are computed.
5711 If an instruction that just produces a quotient or just a remainder
5712 exists and is more efficient than the instruction that produces both,
5713 write the output routine of @samp{divmod@var{m}4} to call
5714 @code{find_reg_note} and look for a @code{REG_UNUSED} note on the
5715 quotient or remainder and generate the appropriate instruction.
5717 @cindex @code{udivmod@var{m}4} instruction pattern
5718 @item @samp{udivmod@var{m}4}
5719 Similar, but does unsigned division.
5721 @anchor{shift patterns}
5722 @cindex @code{ashl@var{m}3} instruction pattern
5723 @cindex @code{ssashl@var{m}3} instruction pattern
5724 @cindex @code{usashl@var{m}3} instruction pattern
5725 @item @samp{ashl@var{m}3}, @samp{ssashl@var{m}3}, @samp{usashl@var{m}3}
5726 Arithmetic-shift operand 1 left by a number of bits specified by operand
5727 2, and store the result in operand 0.  Here @var{m} is the mode of
5728 operand 0 and operand 1; operand 2's mode is specified by the
5729 instruction pattern, and the compiler will convert the operand to that
5730 mode before generating the instruction.  The shift or rotate expander
5731 or instruction pattern should explicitly specify the mode of the operand 2,
5732 it should never be @code{VOIDmode}.  The meaning of out-of-range shift
5733 counts can optionally be specified by @code{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.
5734 @xref{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.  Operand 2 is always a scalar type.
5736 @cindex @code{ashr@var{m}3} instruction pattern
5737 @cindex @code{lshr@var{m}3} instruction pattern
5738 @cindex @code{rotl@var{m}3} instruction pattern
5739 @cindex @code{rotr@var{m}3} instruction pattern
5740 @item @samp{ashr@var{m}3}, @samp{lshr@var{m}3}, @samp{rotl@var{m}3}, @samp{rotr@var{m}3}
5741 Other shift and rotate instructions, analogous to the
5742 @code{ashl@var{m}3} instructions.  Operand 2 is always a scalar type.
5744 @cindex @code{vashl@var{m}3} instruction pattern
5745 @cindex @code{vashr@var{m}3} instruction pattern
5746 @cindex @code{vlshr@var{m}3} instruction pattern
5747 @cindex @code{vrotl@var{m}3} instruction pattern
5748 @cindex @code{vrotr@var{m}3} instruction pattern
5749 @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}
5750 Vector shift and rotate instructions that take vectors as operand 2
5751 instead of a scalar type.
5753 @cindex @code{avg@var{m}3_floor} instruction pattern
5754 @cindex @code{uavg@var{m}3_floor} instruction pattern
5755 @item @samp{avg@var{m}3_floor}
5756 @itemx @samp{uavg@var{m}3_floor}
5757 Signed and unsigned average instructions.  These instructions add
5758 operands 1 and 2 without truncation, divide the result by 2,
5759 round towards -Inf, and store the result in operand 0.  This is
5760 equivalent to the C code:
5761 @smallexample
5762 narrow op0, op1, op2;
5763 @dots{}
5764 op0 = (narrow) (((wide) op1 + (wide) op2) >> 1);
5765 @end smallexample
5766 where the sign of @samp{narrow} determines whether this is a signed
5767 or unsigned operation.
5769 @cindex @code{avg@var{m}3_ceil} instruction pattern
5770 @cindex @code{uavg@var{m}3_ceil} instruction pattern
5771 @item @samp{avg@var{m}3_ceil}
5772 @itemx @samp{uavg@var{m}3_ceil}
5773 Like @samp{avg@var{m}3_floor} and @samp{uavg@var{m}3_floor}, but round
5774 towards +Inf.  This is equivalent to the C code:
5775 @smallexample
5776 narrow op0, op1, op2;
5777 @dots{}
5778 op0 = (narrow) (((wide) op1 + (wide) op2 + 1) >> 1);
5779 @end smallexample
5781 @cindex @code{bswap@var{m}2} instruction pattern
5782 @item @samp{bswap@var{m}2}
5783 Reverse the order of bytes of operand 1 and store the result in operand 0.
5785 @cindex @code{neg@var{m}2} instruction pattern
5786 @cindex @code{ssneg@var{m}2} instruction pattern
5787 @cindex @code{usneg@var{m}2} instruction pattern
5788 @item @samp{neg@var{m}2}, @samp{ssneg@var{m}2}, @samp{usneg@var{m}2}
5789 Negate operand 1 and store the result in operand 0.
5791 @cindex @code{negv@var{m}3} instruction pattern
5792 @item @samp{negv@var{m}3}
5793 Like @code{neg@var{m}2} but takes a @code{code_label} as operand 2 and
5794 emits code to jump to it if signed overflow occurs during the negation.
5796 @cindex @code{abs@var{m}2} instruction pattern
5797 @item @samp{abs@var{m}2}
5798 Store the absolute value of operand 1 into operand 0.
5800 @cindex @code{sqrt@var{m}2} instruction pattern
5801 @item @samp{sqrt@var{m}2}
5802 Store the square root of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5803 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5805 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5807 @cindex @code{rsqrt@var{m}2} instruction pattern
5808 @item @samp{rsqrt@var{m}2}
5809 Store the reciprocal of the square root of operand 1 into operand 0.
5810 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5811 floating-point mode.
5813 On most architectures this pattern is only approximate, so either
5814 its C condition or the @code{TARGET_OPTAB_SUPPORTED_P} hook should
5815 check for the appropriate math flags.  (Using the C condition is
5816 more direct, but using @code{TARGET_OPTAB_SUPPORTED_P} can be useful
5817 if a target-specific built-in also uses the @samp{rsqrt@var{m}2}
5818 pattern.)
5820 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5822 @cindex @code{fmod@var{m}3} instruction pattern
5823 @item @samp{fmod@var{m}3}
5824 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
5825 operand 0, rounded towards zero to an integer.  All operands have
5826 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5828 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5830 @cindex @code{remainder@var{m}3} instruction pattern
5831 @item @samp{remainder@var{m}3}
5832 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
5833 operand 0, rounded to the nearest integer.  All operands have
5834 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5836 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5838 @cindex @code{scalb@var{m}3} instruction pattern
5839 @item @samp{scalb@var{m}3}
5840 Raise @code{FLT_RADIX} to the power of operand 2, multiply it by
5841 operand 1, and store the result in operand 0.  All operands have
5842 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5844 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5846 @cindex @code{ldexp@var{m}3} instruction pattern
5847 @item @samp{ldexp@var{m}3}
5848 Raise 2 to the power of operand 2, multiply it by operand 1, and store
5849 the result in operand 0.  Operands 0 and 1 have mode @var{m}, which is
5850 a scalar or vector floating-point mode.  Operand 2's mode has
5851 the same number of elements as @var{m} and each element is wide
5852 enough to store an @code{int}.  The integers are signed.
5854 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5856 @cindex @code{cos@var{m}2} instruction pattern
5857 @item @samp{cos@var{m}2}
5858 Store the cosine of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5859 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5861 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5863 @cindex @code{sin@var{m}2} instruction pattern
5864 @item @samp{sin@var{m}2}
5865 Store the sine of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5866 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5868 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5870 @cindex @code{sincos@var{m}3} instruction pattern
5871 @item @samp{sincos@var{m}3}
5872 Store the cosine of operand 2 into operand 0 and the sine of
5873 operand 2 into operand 1.  All operands have mode @var{m},
5874 which is a scalar or vector floating-point mode.
5876 Targets that can calculate the sine and cosine simultaneously can
5877 implement this pattern as opposed to implementing individual
5878 @code{sin@var{m}2} and @code{cos@var{m}2} patterns.  The @code{sin}
5879 and @code{cos} built-in functions will then be expanded to the
5880 @code{sincos@var{m}3} pattern, with one of the output values
5881 left unused.
5883 @cindex @code{tan@var{m}2} instruction pattern
5884 @item @samp{tan@var{m}2}
5885 Store the tangent of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5886 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5888 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5890 @cindex @code{asin@var{m}2} instruction pattern
5891 @item @samp{asin@var{m}2}
5892 Store the arc sine of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5893 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5895 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5897 @cindex @code{acos@var{m}2} instruction pattern
5898 @item @samp{acos@var{m}2}
5899 Store the arc cosine of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5900 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5902 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5904 @cindex @code{atan@var{m}2} instruction pattern
5905 @item @samp{atan@var{m}2}
5906 Store the arc tangent of operand 1 into operand 0.  Both operands have
5907 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5909 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5911 @cindex @code{exp@var{m}2} instruction pattern
5912 @item @samp{exp@var{m}2}
5913 Raise e (the base of natural logarithms) to the power of operand 1
5914 and store the result in operand 0.  Both operands have mode @var{m},
5915 which is a scalar or vector floating-point mode.
5917 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5919 @cindex @code{expm1@var{m}2} instruction pattern
5920 @item @samp{expm1@var{m}2}
5921 Raise e (the base of natural logarithms) to the power of operand 1,
5922 subtract 1, and store the result in operand 0.  Both operands have
5923 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5925 For inputs close to zero, the pattern is expected to be more
5926 accurate than a separate @code{exp@var{m}2} and @code{sub@var{m}3}
5927 would be.
5929 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5931 @cindex @code{exp10@var{m}2} instruction pattern
5932 @item @samp{exp10@var{m}2}
5933 Raise 10 to the power of operand 1 and store the result in operand 0.
5934 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5935 floating-point mode.
5937 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5939 @cindex @code{exp2@var{m}2} instruction pattern
5940 @item @samp{exp2@var{m}2}
5941 Raise 2 to the power of operand 1 and store the result in operand 0.
5942 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5943 floating-point mode.
5945 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5947 @cindex @code{log@var{m}2} instruction pattern
5948 @item @samp{log@var{m}2}
5949 Store the natural logarithm of operand 1 into operand 0.  Both operands
5950 have mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5952 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5954 @cindex @code{log1p@var{m}2} instruction pattern
5955 @item @samp{log1p@var{m}2}
5956 Add 1 to operand 1, compute the natural logarithm, and store
5957 the result in operand 0.  Both operands have mode @var{m}, which is
5958 a scalar or vector floating-point mode.
5960 For inputs close to zero, the pattern is expected to be more
5961 accurate than a separate @code{add@var{m}3} and @code{log@var{m}2}
5962 would be.
5964 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5966 @cindex @code{log10@var{m}2} instruction pattern
5967 @item @samp{log10@var{m}2}
5968 Store the base-10 logarithm of operand 1 into operand 0.  Both operands
5969 have mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5971 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5973 @cindex @code{log2@var{m}2} instruction pattern
5974 @item @samp{log2@var{m}2}
5975 Store the base-2 logarithm of operand 1 into operand 0.  Both operands
5976 have mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
5978 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5980 @cindex @code{logb@var{m}2} instruction pattern
5981 @item @samp{logb@var{m}2}
5982 Store the base-@code{FLT_RADIX} logarithm of operand 1 into operand 0.
5983 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5984 floating-point mode.
5986 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5988 @cindex @code{significand@var{m}2} instruction pattern
5989 @item @samp{significand@var{m}2}
5990 Store the significand of floating-point operand 1 in operand 0.
5991 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
5992 floating-point mode.
5994 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
5996 @cindex @code{pow@var{m}3} instruction pattern
5997 @item @samp{pow@var{m}3}
5998 Store the value of operand 1 raised to the exponent operand 2
5999 into operand 0.  All operands have mode @var{m}, which is a scalar
6000 or vector floating-point mode.
6002 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6004 @cindex @code{atan2@var{m}3} instruction pattern
6005 @item @samp{atan2@var{m}3}
6006 Store the arc tangent (inverse tangent) of operand 1 divided by
6007 operand 2 into operand 0, using the signs of both arguments to
6008 determine the quadrant of the result.  All operands have mode
6009 @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
6011 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6013 @cindex @code{floor@var{m}2} instruction pattern
6014 @item @samp{floor@var{m}2}
6015 Store the largest integral value not greater than operand 1 in operand 0.
6016 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
6017 floating-point mode.  If @option{-ffp-int-builtin-inexact} is in
6018 effect, the ``inexact'' exception may be raised for noninteger
6019 operands; otherwise, it may not.
6021 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6023 @cindex @code{btrunc@var{m}2} instruction pattern
6024 @item @samp{btrunc@var{m}2}
6025 Round operand 1 to an integer, towards zero, and store the result in
6026 operand 0.  Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or
6027 vector floating-point mode.  If @option{-ffp-int-builtin-inexact} is
6028 in effect, the ``inexact'' exception may be raised for noninteger
6029 operands; otherwise, it may not.
6031 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6033 @cindex @code{round@var{m}2} instruction pattern
6034 @item @samp{round@var{m}2}
6035 Round operand 1 to the nearest integer, rounding away from zero in the
6036 event of a tie, and store the result in operand 0.  Both operands have
6037 mode @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.  If
6038 @option{-ffp-int-builtin-inexact} is in effect, the ``inexact''
6039 exception may be raised for noninteger operands; otherwise, it may
6040 not.
6042 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6044 @cindex @code{ceil@var{m}2} instruction pattern
6045 @item @samp{ceil@var{m}2}
6046 Store the smallest integral value not less than operand 1 in operand 0.
6047 Both operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
6048 floating-point mode.  If @option{-ffp-int-builtin-inexact} is in
6049 effect, the ``inexact'' exception may be raised for noninteger
6050 operands; otherwise, it may not.
6052 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6054 @cindex @code{nearbyint@var{m}2} instruction pattern
6055 @item @samp{nearbyint@var{m}2}
6056 Round operand 1 to an integer, using the current rounding mode, and
6057 store the result in operand 0.  Do not raise an inexact condition when
6058 the result is different from the argument.  Both operands have mode
6059 @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
6061 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6063 @cindex @code{rint@var{m}2} instruction pattern
6064 @item @samp{rint@var{m}2}
6065 Round operand 1 to an integer, using the current rounding mode, and
6066 store the result in operand 0.  Raise an inexact condition when
6067 the result is different from the argument.  Both operands have mode
6068 @var{m}, which is a scalar or vector floating-point mode.
6070 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6072 @cindex @code{lrint@var{m}@var{n}2}
6073 @item @samp{lrint@var{m}@var{n}2}
6074 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
6075 point mode @var{n} as a signed number according to the current
6076 rounding mode and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
6078 @cindex @code{lround@var{m}@var{n}2}
6079 @item @samp{lround@var{m}@var{n}2}
6080 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
6081 point mode @var{n} as a signed number rounding to nearest and away
6082 from zero and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
6084 @cindex @code{lfloor@var{m}@var{n}2}
6085 @item @samp{lfloor@var{m}@var{n}2}
6086 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
6087 point mode @var{n} as a signed number rounding down and store in
6088 operand 0 (which has mode @var{n}).
6090 @cindex @code{lceil@var{m}@var{n}2}
6091 @item @samp{lceil@var{m}@var{n}2}
6092 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
6093 point mode @var{n} as a signed number rounding up and store in
6094 operand 0 (which has mode @var{n}).
6096 @cindex @code{copysign@var{m}3} instruction pattern
6097 @item @samp{copysign@var{m}3}
6098 Store a value with the magnitude of operand 1 and the sign of operand
6099 2 into operand 0.  All operands have mode @var{m}, which is a scalar or
6100 vector floating-point mode.
6102 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6104 @cindex @code{xorsign@var{m}3} instruction pattern
6105 @item @samp{xorsign@var{m}3}
6106 Equivalent to @samp{op0 = op1 * copysign (1.0, op2)}: store a value with
6107 the magnitude of operand 1 and the sign of operand 2 into operand 0.
6108 All operands have mode @var{m}, which is a scalar or vector
6109 floating-point mode.
6111 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6113 @cindex @code{ffs@var{m}2} instruction pattern
6114 @item @samp{ffs@var{m}2}
6115 Store into operand 0 one plus the index of the least significant 1-bit
6116 of operand 1.  If operand 1 is zero, store zero.
6118 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
6119 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
6120 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
6121 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
6122 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
6123 operands must have mode @var{m}.
6125 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6127 @cindex @code{clrsb@var{m}2} instruction pattern
6128 @item @samp{clrsb@var{m}2}
6129 Count leading redundant sign bits.
6130 Store into operand 0 the number of redundant sign bits in operand 1, starting
6131 at the most significant bit position.
6132 A redundant sign bit is defined as any sign bit after the first. As such,
6133 this count will be one less than the count of leading sign bits.
6135 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
6136 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
6137 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
6138 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
6139 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
6140 operands must have mode @var{m}.
6142 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6144 @cindex @code{clz@var{m}2} instruction pattern
6145 @item @samp{clz@var{m}2}
6146 Store into operand 0 the number of leading 0-bits in operand 1, starting
6147 at the most significant bit position.  If operand 1 is 0, the
6148 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
6149 the result is undefined or has a useful value.
6151 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
6152 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
6153 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
6154 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
6155 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
6156 operands must have mode @var{m}.
6158 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6160 @cindex @code{ctz@var{m}2} instruction pattern
6161 @item @samp{ctz@var{m}2}
6162 Store into operand 0 the number of trailing 0-bits in operand 1, starting
6163 at the least significant bit position.  If operand 1 is 0, the
6164 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
6165 the result is undefined or has a useful value.
6167 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
6168 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
6169 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
6170 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
6171 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
6172 operands must have mode @var{m}.
6174 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6176 @cindex @code{popcount@var{m}2} instruction pattern
6177 @item @samp{popcount@var{m}2}
6178 Store into operand 0 the number of 1-bits in operand 1.
6180 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
6181 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
6182 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
6183 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
6184 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
6185 operands must have mode @var{m}.
6187 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6189 @cindex @code{parity@var{m}2} instruction pattern
6190 @item @samp{parity@var{m}2}
6191 Store into operand 0 the parity of operand 1, i.e.@: the number of 1-bits
6192 in operand 1 modulo 2.
6194 @var{m} is either a scalar or vector integer mode.  When it is a scalar,
6195 operand 1 has mode @var{m} but operand 0 can have whatever scalar
6196 integer mode is suitable for the target.  The compiler will insert
6197 conversion instructions as necessary (typically to convert the result
6198 to the same width as @code{int}).  When @var{m} is a vector, both
6199 operands must have mode @var{m}.
6201 This pattern is not allowed to @code{FAIL}.
6203 @cindex @code{one_cmpl@var{m}2} instruction pattern
6204 @item @samp{one_cmpl@var{m}2}
6205 Store the bitwise-complement of operand 1 into operand 0.
6207 @cindex @code{cpymem@var{m}} instruction pattern
6208 @item @samp{cpymem@var{m}}
6209 Block copy instruction.  The destination and source blocks of memory
6210 are the first two operands, and both are @code{mem:BLK}s with an
6211 address in mode @code{Pmode}.
6213 The number of bytes to copy is the third operand, in mode @var{m}.
6214 Usually, you specify @code{Pmode} for @var{m}.  However, if you can
6215 generate better code knowing the range of valid lengths is smaller than
6216 those representable in a full Pmode pointer, you should provide
6217 a pattern with a
6218 mode corresponding to the range of values you can handle efficiently
6219 (e.g., @code{QImode} for values in the range 0--127; note we avoid numbers
6220 that appear negative) and also a pattern with @code{Pmode}.
6222 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
6223 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
6224 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
6225 it may provide the value 4 for this operand.
6227 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
6228 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
6229 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
6230 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
6231 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
6233 Descriptions of multiple @code{cpymem@var{m}} patterns can only be
6234 beneficial if the patterns for smaller modes have fewer restrictions
6235 on their first, second and fourth operands.  Note that the mode @var{m}
6236 in @code{cpymem@var{m}} does not impose any restriction on the mode of
6237 individually copied data units in the block.
6239 The @code{cpymem@var{m}} patterns need not give special consideration
6240 to the possibility that the source and destination strings might
6241 overlap. These patterns are used to do inline expansion of
6242 @code{__builtin_memcpy}.
6244 @cindex @code{movmem@var{m}} instruction pattern
6245 @item @samp{movmem@var{m}}
6246 Block move instruction.  The destination and source blocks of memory
6247 are the first two operands, and both are @code{mem:BLK}s with an
6248 address in mode @code{Pmode}.
6250 The number of bytes to copy is the third operand, in mode @var{m}.
6251 Usually, you specify @code{Pmode} for @var{m}.  However, if you can
6252 generate better code knowing the range of valid lengths is smaller than
6253 those representable in a full Pmode pointer, you should provide
6254 a pattern with a
6255 mode corresponding to the range of values you can handle efficiently
6256 (e.g., @code{QImode} for values in the range 0--127; note we avoid numbers
6257 that appear negative) and also a pattern with @code{Pmode}.
6259 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
6260 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
6261 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
6262 it may provide the value 4 for this operand.
6264 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
6265 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
6266 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
6267 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
6268 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
6270 Descriptions of multiple @code{movmem@var{m}} patterns can only be
6271 beneficial if the patterns for smaller modes have fewer restrictions
6272 on their first, second and fourth operands.  Note that the mode @var{m}
6273 in @code{movmem@var{m}} does not impose any restriction on the mode of
6274 individually copied data units in the block.
6276 The @code{movmem@var{m}} patterns must correctly handle the case where
6277 the source and destination strings overlap. These patterns are used to
6278 do inline expansion of @code{__builtin_memmove}.
6280 @cindex @code{movstr} instruction pattern
6281 @item @samp{movstr}
6282 String copy instruction, with @code{stpcpy} semantics.  Operand 0 is
6283 an output operand in mode @code{Pmode}.  The addresses of the
6284 destination and source strings are operands 1 and 2, and both are
6285 @code{mem:BLK}s with addresses in mode @code{Pmode}.  The execution of
6286 the expansion of this pattern should store in operand 0 the address in
6287 which the @code{NUL} terminator was stored in the destination string.
6289 This pattern has also several optional operands that are same as in
6290 @code{setmem}.
6292 @cindex @code{setmem@var{m}} instruction pattern
6293 @item @samp{setmem@var{m}}
6294 Block set instruction.  The destination string is the first operand,
6295 given as a @code{mem:BLK} whose address is in mode @code{Pmode}.  The
6296 number of bytes to set is the second operand, in mode @var{m}.  The value to
6297 initialize the memory with is the third operand. Targets that only support the
6298 clearing of memory should reject any value that is not the constant 0.  See
6299 @samp{cpymem@var{m}} for a discussion of the choice of mode.
6301 The fourth operand is the known alignment of the destination, in the form
6302 of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the compiler knows that the
6303 destination is word-aligned, it may provide the value 4 for this
6304 operand.
6306 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
6307 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
6308 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
6309 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
6310 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
6311 Operand 7 is the minimal size of the block and operand 8 is the
6312 maximal size of the block (NULL if it cannot be represented as CONST_INT).
6313 Operand 9 is the probable maximal size (i.e.@: we cannot rely on it for
6314 correctness, but it can be used for choosing proper code sequence for a
6315 given size).
6317 The use for multiple @code{setmem@var{m}} is as for @code{cpymem@var{m}}.
6319 @cindex @code{cmpstrn@var{m}} instruction pattern
6320 @item @samp{cmpstrn@var{m}}
6321 String compare instruction, with five operands.  Operand 0 is the output;
6322 it has mode @var{m}.  The remaining four operands are like the operands
6323 of @samp{cpymem@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
6324 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
6325 string.  The instruction is not allowed to prefetch more than one byte
6326 at a time since either string may end in the first byte and reading past
6327 that may access an invalid page or segment and cause a fault.  The
6328 comparison terminates early if the fetched bytes are different or if
6329 they are equal to zero.  The effect of the instruction is to store a
6330 value in operand 0 whose sign indicates the result of the comparison.
6332 @cindex @code{cmpstr@var{m}} instruction pattern
6333 @item @samp{cmpstr@var{m}}
6334 String compare instruction, without known maximum length.  Operand 0 is the
6335 output; it has mode @var{m}.  The second and third operand are the blocks of
6336 memory to be compared; both are @code{mem:BLK} with an address in mode
6337 @code{Pmode}.
6339 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
6340 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
6341 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
6342 it may provide the value 4 for this operand.
6344 The two memory blocks specified are compared byte by byte in lexicographic
6345 order starting at the beginning of each string.  The instruction is not allowed
6346 to prefetch more than one byte at a time since either string may end in the
6347 first byte and reading past that may access an invalid page or segment and
6348 cause a fault.  The comparison will terminate when the fetched bytes
6349 are different or if they are equal to zero.  The effect of the
6350 instruction is to store a value in operand 0 whose sign indicates the
6351 result of the comparison.
6353 @cindex @code{cmpmem@var{m}} instruction pattern
6354 @item @samp{cmpmem@var{m}}
6355 Block compare instruction, with five operands like the operands
6356 of @samp{cmpstr@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
6357 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
6358 block.  Unlike @samp{cmpstr@var{m}} the instruction can prefetch
6359 any bytes in the two memory blocks.  Also unlike @samp{cmpstr@var{m}}
6360 the comparison will not stop if both bytes are zero.  The effect of
6361 the instruction is to store a value in operand 0 whose sign indicates
6362 the result of the comparison.
6364 @cindex @code{strlen@var{m}} instruction pattern
6365 @item @samp{strlen@var{m}}
6366 Compute the length of a string, with three operands.
6367 Operand 0 is the result (of mode @var{m}), operand 1 is
6368 a @code{mem} referring to the first character of the string,
6369 operand 2 is the character to search for (normally zero),
6370 and operand 3 is a constant describing the known alignment
6371 of the beginning of the string.
6373 @cindex @code{float@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6374 @item @samp{float@var{m}@var{n}2}
6375 Convert signed integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m}) to
6376 floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
6377 @var{n}).
6379 @cindex @code{floatuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6380 @item @samp{floatuns@var{m}@var{n}2}
6381 Convert unsigned integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m})
6382 to floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
6383 @var{n}).
6385 @cindex @code{fix@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6386 @item @samp{fix@var{m}@var{n}2}
6387 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
6388 point mode @var{n} as a signed number and store in operand 0 (which
6389 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when
6390 the value of operand 1 is an integer.
6392 If the machine description defines this pattern, it also needs to
6393 define the @code{ftrunc} pattern.
6395 @cindex @code{fixuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6396 @item @samp{fixuns@var{m}@var{n}2}
6397 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
6398 point mode @var{n} as an unsigned number and store in operand 0 (which
6399 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when the
6400 value of operand 1 is an integer.
6402 @cindex @code{ftrunc@var{m}2} instruction pattern
6403 @item @samp{ftrunc@var{m}2}
6404 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to an
6405 integer value, still represented in floating point mode @var{m}, and
6406 store it in operand 0 (valid for floating point mode @var{m}).
6408 @cindex @code{fix_trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6409 @item @samp{fix_trunc@var{m}@var{n}2}
6410 Like @samp{fix@var{m}@var{n}2} but works for any floating point value
6411 of mode @var{m} by converting the value to an integer.
6413 @cindex @code{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6414 @item @samp{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2}
6415 Like @samp{fixuns@var{m}@var{n}2} but works for any floating point
6416 value of mode @var{m} by converting the value to an integer.
6418 @cindex @code{trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6419 @item @samp{trunc@var{m}@var{n}2}
6420 Truncate operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
6421 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
6422 point or both floating point.
6424 @cindex @code{extend@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6425 @item @samp{extend@var{m}@var{n}2}
6426 Sign-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
6427 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
6428 point or both floating point.
6430 @cindex @code{zero_extend@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6431 @item @samp{zero_extend@var{m}@var{n}2}
6432 Zero-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
6433 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
6434 point.
6436 @cindex @code{fract@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6437 @item @samp{fract@var{m}@var{n}2}
6438 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
6439 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
6440 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
6441 fixed-point to signed integer, floating-point to fixed-point,
6442 or fixed-point to floating-point.
6443 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
6445 @cindex @code{satfract@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6446 @item @samp{satfract@var{m}@var{n}2}
6447 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
6448 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
6449 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
6450 or floating-point to fixed-point.
6451 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
6452 results to the maximum or the minimum.
6454 @cindex @code{fractuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6455 @item @samp{fractuns@var{m}@var{n}2}
6456 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
6457 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
6458 could be unsigned integer to fixed-point, or
6459 fixed-point to unsigned integer.
6460 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
6462 @cindex @code{satfractuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
6463 @item @samp{satfractuns@var{m}@var{n}2}
6464 Convert unsigned integer operand 1 of mode @var{m} to fixed-point mode
6465 @var{n} and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
6466 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
6467 results to the maximum or the minimum.
6469 @cindex @code{extv@var{m}} instruction pattern
6470 @item @samp{extv@var{m}}
6471 Extract a bit-field from register operand 1, sign-extend it, and store
6472 it in operand 0.  Operand 2 specifies the width of the field in bits
6473 and operand 3 the starting bit, which counts from the most significant
6474 bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN} is true and from the least significant bit
6475 otherwise.
6477 Operands 0 and 1 both have mode @var{m}.  Operands 2 and 3 have a
6478 target-specific mode.
6480 @cindex @code{extvmisalign@var{m}} instruction pattern
6481 @item @samp{extvmisalign@var{m}}
6482 Extract a bit-field from memory operand 1, sign extend it, and store
6483 it in operand 0.  Operand 2 specifies the width in bits and operand 3
6484 the starting bit.  The starting bit is always somewhere in the first byte of
6485 operand 1; it counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
6486 is true and from the least significant bit otherwise.
6488 Operand 0 has mode @var{m} while operand 1 has @code{BLK} mode.
6489 Operands 2 and 3 have a target-specific mode.
6491 The instruction must not read beyond the last byte of the bit-field.
6493 @cindex @code{extzv@var{m}} instruction pattern
6494 @item @samp{extzv@var{m}}
6495 Like @samp{extv@var{m}} except that the bit-field value is zero-extended.
6497 @cindex @code{extzvmisalign@var{m}} instruction pattern
6498 @item @samp{extzvmisalign@var{m}}
6499 Like @samp{extvmisalign@var{m}} except that the bit-field value is
6500 zero-extended.
6502 @cindex @code{insv@var{m}} instruction pattern
6503 @item @samp{insv@var{m}}
6504 Insert operand 3 into a bit-field of register operand 0.  Operand 1
6505 specifies the width of the field in bits and operand 2 the starting bit,
6506 which counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
6507 is true and from the least significant bit otherwise.
6509 Operands 0 and 3 both have mode @var{m}.  Operands 1 and 2 have a
6510 target-specific mode.
6512 @cindex @code{insvmisalign@var{m}} instruction pattern
6513 @item @samp{insvmisalign@var{m}}
6514 Insert operand 3 into a bit-field of memory operand 0.  Operand 1
6515 specifies the width of the field in bits and operand 2 the starting bit.
6516 The starting bit is always somewhere in the first byte of operand 0;
6517 it counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
6518 is true and from the least significant bit otherwise.
6520 Operand 3 has mode @var{m} while operand 0 has @code{BLK} mode.
6521 Operands 1 and 2 have a target-specific mode.
6523 The instruction must not read or write beyond the last byte of the bit-field.
6525 @cindex @code{extv} instruction pattern
6526 @item @samp{extv}
6527 Extract a bit-field from operand 1 (a register or memory operand), where
6528 operand 2 specifies the width in bits and operand 3 the starting bit,
6529 and store it in operand 0.  Operand 0 must have mode @code{word_mode}.
6530 Operand 1 may have mode @code{byte_mode} or @code{word_mode}; often
6531 @code{word_mode} is allowed only for registers.  Operands 2 and 3 must
6532 be valid for @code{word_mode}.
6534 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
6535 for operands 2 and 3 and the constant is never zero for operand 2.
6537 The bit-field value is sign-extended to a full word integer
6538 before it is stored in operand 0.
6540 This pattern is deprecated; please use @samp{extv@var{m}} and
6541 @code{extvmisalign@var{m}} instead.
6543 @cindex @code{extzv} instruction pattern
6544 @item @samp{extzv}
6545 Like @samp{extv} except that the bit-field value is zero-extended.
6547 This pattern is deprecated; please use @samp{extzv@var{m}} and
6548 @code{extzvmisalign@var{m}} instead.
6550 @cindex @code{insv} instruction pattern
6551 @item @samp{insv}
6552 Store operand 3 (which must be valid for @code{word_mode}) into a
6553 bit-field in operand 0, where operand 1 specifies the width in bits and
6554 operand 2 the starting bit.  Operand 0 may have mode @code{byte_mode} or
6555 @code{word_mode}; often @code{word_mode} is allowed only for registers.
6556 Operands 1 and 2 must be valid for @code{word_mode}.
6558 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
6559 for operands 1 and 2 and the constant is never zero for operand 1.
6561 This pattern is deprecated; please use @samp{insv@var{m}} and
6562 @code{insvmisalign@var{m}} instead.
6564 @cindex @code{mov@var{mode}cc} instruction pattern
6565 @item @samp{mov@var{mode}cc}
6566 Conditionally move operand 2 or operand 3 into operand 0 according to the
6567 comparison in operand 1.  If the comparison is true, operand 2 is moved
6568 into operand 0, otherwise operand 3 is moved.
6570 The mode of the operands being compared need not be the same as the operands
6571 being moved.  Some machines, sparc64 for example, have instructions that
6572 conditionally move an integer value based on the floating point condition
6573 codes and vice versa.
6575 If the machine does not have conditional move instructions, do not
6576 define these patterns.
6578 @cindex @code{add@var{mode}cc} instruction pattern
6579 @item @samp{add@var{mode}cc}
6580 Similar to @samp{mov@var{mode}cc} but for conditional addition.  Conditionally
6581 move operand 2 or (operands 2 + operand 3) into operand 0 according to the
6582 comparison in operand 1.  If the comparison is false, operand 2 is moved into
6583 operand 0, otherwise (operand 2 + operand 3) is moved.
6585 @cindex @code{cond_add@var{mode}} instruction pattern
6586 @cindex @code{cond_sub@var{mode}} instruction pattern
6587 @cindex @code{cond_mul@var{mode}} instruction pattern
6588 @cindex @code{cond_div@var{mode}} instruction pattern
6589 @cindex @code{cond_udiv@var{mode}} instruction pattern
6590 @cindex @code{cond_mod@var{mode}} instruction pattern
6591 @cindex @code{cond_umod@var{mode}} instruction pattern
6592 @cindex @code{cond_and@var{mode}} instruction pattern
6593 @cindex @code{cond_ior@var{mode}} instruction pattern
6594 @cindex @code{cond_xor@var{mode}} instruction pattern
6595 @cindex @code{cond_smin@var{mode}} instruction pattern
6596 @cindex @code{cond_smax@var{mode}} instruction pattern
6597 @cindex @code{cond_umin@var{mode}} instruction pattern
6598 @cindex @code{cond_umax@var{mode}} instruction pattern
6599 @item @samp{cond_add@var{mode}}
6600 @itemx @samp{cond_sub@var{mode}}
6601 @itemx @samp{cond_mul@var{mode}}
6602 @itemx @samp{cond_div@var{mode}}
6603 @itemx @samp{cond_udiv@var{mode}}
6604 @itemx @samp{cond_mod@var{mode}}
6605 @itemx @samp{cond_umod@var{mode}}
6606 @itemx @samp{cond_and@var{mode}}
6607 @itemx @samp{cond_ior@var{mode}}
6608 @itemx @samp{cond_xor@var{mode}}
6609 @itemx @samp{cond_smin@var{mode}}
6610 @itemx @samp{cond_smax@var{mode}}
6611 @itemx @samp{cond_umin@var{mode}}
6612 @itemx @samp{cond_umax@var{mode}}
6613 When operand 1 is true, perform an operation on operands 2 and 3 and
6614 store the result in operand 0, otherwise store operand 4 in operand 0.
6615 The operation works elementwise if the operands are vectors.
6617 The scalar case is equivalent to:
6619 @smallexample
6620 op0 = op1 ? op2 @var{op} op3 : op4;
6621 @end smallexample
6623 while the vector case is equivalent to:
6625 @smallexample
6626 for (i = 0; i < GET_MODE_NUNITS (@var{m}); i++)
6627   op0[i] = op1[i] ? op2[i] @var{op} op3[i] : op4[i];
6628 @end smallexample
6630 where, for example, @var{op} is @code{+} for @samp{cond_add@var{mode}}.
6632 When defined for floating-point modes, the contents of @samp{op3[i]}
6633 are not interpreted if @samp{op1[i]} is false, just like they would not
6634 be in a normal C @samp{?:} condition.
6636 Operands 0, 2, 3 and 4 all have mode @var{m}.  Operand 1 is a scalar
6637 integer if @var{m} is scalar, otherwise it has the mode returned by
6638 @code{TARGET_VECTORIZE_GET_MASK_MODE}.
6640 @cindex @code{cond_fma@var{mode}} instruction pattern
6641 @cindex @code{cond_fms@var{mode}} instruction pattern
6642 @cindex @code{cond_fnma@var{mode}} instruction pattern
6643 @cindex @code{cond_fnms@var{mode}} instruction pattern
6644 @item @samp{cond_fma@var{mode}}
6645 @itemx @samp{cond_fms@var{mode}}
6646 @itemx @samp{cond_fnma@var{mode}}
6647 @itemx @samp{cond_fnms@var{mode}}
6648 Like @samp{cond_add@var{m}}, except that the conditional operation
6649 takes 3 operands rather than two.  For example, the vector form of
6650 @samp{cond_fma@var{mode}} is equivalent to:
6652 @smallexample
6653 for (i = 0; i < GET_MODE_NUNITS (@var{m}); i++)
6654   op0[i] = op1[i] ? fma (op2[i], op3[i], op4[i]) : op5[i];
6655 @end smallexample
6657 @cindex @code{neg@var{mode}cc} instruction pattern
6658 @item @samp{neg@var{mode}cc}
6659 Similar to @samp{mov@var{mode}cc} but for conditional negation.  Conditionally
6660 move the negation of operand 2 or the unchanged operand 3 into operand 0
6661 according to the comparison in operand 1.  If the comparison is true, the negation
6662 of operand 2 is moved into operand 0, otherwise operand 3 is moved.
6664 @cindex @code{not@var{mode}cc} instruction pattern
6665 @item @samp{not@var{mode}cc}
6666 Similar to @samp{neg@var{mode}cc} but for conditional complement.
6667 Conditionally move the bitwise complement of operand 2 or the unchanged
6668 operand 3 into operand 0 according to the comparison in operand 1.
6669 If the comparison is true, the complement of operand 2 is moved into
6670 operand 0, otherwise operand 3 is moved.
6672 @cindex @code{cstore@var{mode}4} instruction pattern
6673 @item @samp{cstore@var{mode}4}
6674 Store zero or nonzero in operand 0 according to whether a comparison
6675 is true.  Operand 1 is a comparison operator.  Operand 2 and operand 3
6676 are the first and second operand of the comparison, respectively.
6677 You specify the mode that operand 0 must have when you write the
6678 @code{match_operand} expression.  The compiler automatically sees which
6679 mode you have used and supplies an operand of that mode.
6681 The value stored for a true condition must have 1 as its low bit, or
6682 else must be negative.  Otherwise the instruction is not suitable and
6683 you should omit it from the machine description.  You describe to the
6684 compiler exactly which value is stored by defining the macro
6685 @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}).  If a description cannot be
6686 found that can be used for all the possible comparison operators, you
6687 should pick one and use a @code{define_expand} to map all results
6688 onto the one you chose.
6690 These operations may @code{FAIL}, but should do so only in relatively
6691 uncommon cases; if they would @code{FAIL} for common cases involving
6692 integer comparisons, it is best to restrict the predicates to not
6693 allow these operands.  Likewise if a given comparison operator will
6694 always fail, independent of the operands (for floating-point modes, the
6695 @code{ordered_comparison_operator} predicate is often useful in this case).
6697 If this pattern is omitted, the compiler will generate a conditional
6698 branch---for example, it may copy a constant one to the target and branching
6699 around an assignment of zero to the target---or a libcall.  If the predicate
6700 for operand 1 only rejects some operators, it will also try reordering the
6701 operands and/or inverting the result value (e.g.@: by an exclusive OR).
6702 These possibilities could be cheaper or equivalent to the instructions
6703 used for the @samp{cstore@var{mode}4} pattern followed by those required
6704 to convert a positive result from @code{STORE_FLAG_VALUE} to 1; in this
6705 case, you can and should make operand 1's predicate reject some operators
6706 in the @samp{cstore@var{mode}4} pattern, or remove the pattern altogether
6707 from the machine description.
6709 @cindex @code{cbranch@var{mode}4} instruction pattern
6710 @item @samp{cbranch@var{mode}4}
6711 Conditional branch instruction combined with a compare instruction.
6712 Operand 0 is a comparison operator.  Operand 1 and operand 2 are the
6713 first and second operands of the comparison, respectively.  Operand 3
6714 is the @code{code_label} to jump to.
6716 @cindex @code{jump} instruction pattern
6717 @item @samp{jump}
6718 A jump inside a function; an unconditional branch.  Operand 0 is the
6719 @code{code_label} to jump to.  This pattern name is mandatory on all
6720 machines.
6722 @cindex @code{call} instruction pattern
6723 @item @samp{call}
6724 Subroutine call instruction returning no value.  Operand 0 is the
6725 function to call; operand 1 is the number of bytes of arguments pushed
6726 as a @code{const_int}; operand 2 is the number of registers used as
6727 operands.
6729 On most machines, operand 2 is not actually stored into the RTL
6730 pattern.  It is supplied for the sake of some RISC machines which need
6731 to put this information into the assembler code; they can put it in
6732 the RTL instead of operand 1.
6734 Operand 0 should be a @code{mem} RTX whose address is the address of the
6735 function.  Note, however, that this address can be a @code{symbol_ref}
6736 expression even if it would not be a legitimate memory address on the
6737 target machine.  If it is also not a valid argument for a call
6738 instruction, the pattern for this operation should be a
6739 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) that places the
6740 address into a register and uses that register in the call instruction.
6742 @cindex @code{call_value} instruction pattern
6743 @item @samp{call_value}
6744 Subroutine call instruction returning a value.  Operand 0 is the hard
6745 register in which the value is returned.  There are three more
6746 operands, the same as the three operands of the @samp{call}
6747 instruction (but with numbers increased by one).
6749 Subroutines that return @code{BLKmode} objects use the @samp{call}
6750 insn.
6752 @cindex @code{call_pop} instruction pattern
6753 @cindex @code{call_value_pop} instruction pattern
6754 @item @samp{call_pop}, @samp{call_value_pop}
6755 Similar to @samp{call} and @samp{call_value}, except used if defined and
6756 if @code{RETURN_POPS_ARGS} is nonzero.  They should emit a @code{parallel}
6757 that contains both the function call and a @code{set} to indicate the
6758 adjustment made to the frame pointer.
6760 For machines where @code{RETURN_POPS_ARGS} can be nonzero, the use of these
6761 patterns increases the number of functions for which the frame pointer
6762 can be eliminated, if desired.
6764 @cindex @code{untyped_call} instruction pattern
6765 @item @samp{untyped_call}
6766 Subroutine call instruction returning a value of any type.  Operand 0 is
6767 the function to call; operand 1 is a memory location where the result of
6768 calling the function is to be stored; operand 2 is a @code{parallel}
6769 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
6770 the saving of a function return value into the result block.
6772 This instruction pattern should be defined to support
6773 @code{__builtin_apply} on machines where special instructions are needed
6774 to call a subroutine with arbitrary arguments or to save the value
6775 returned.  This instruction pattern is required on machines that have
6776 multiple registers that can hold a return value
6777 (i.e.@: @code{FUNCTION_VALUE_REGNO_P} is true for more than one register).
6779 @cindex @code{return} instruction pattern
6780 @item @samp{return}
6781 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
6782 defined only if a single instruction can do all the work of returning
6783 from a function.
6785 Like the @samp{mov@var{m}} patterns, this pattern is also used after the
6786 RTL generation phase.  In this case it is to support machines where
6787 multiple instructions are usually needed to return from a function, but
6788 some class of functions only requires one instruction to implement a
6789 return.  Normally, the applicable functions are those which do not need
6790 to save any registers or allocate stack space.
6792 It is valid for this pattern to expand to an instruction using
6793 @code{simple_return} if no epilogue is required.
6795 @cindex @code{simple_return} instruction pattern
6796 @item @samp{simple_return}
6797 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
6798 defined only if a single instruction can do all the work of returning
6799 from a function on a path where no epilogue is required.  This pattern
6800 is very similar to the @code{return} instruction pattern, but it is emitted
6801 only by the shrink-wrapping optimization on paths where the function
6802 prologue has not been executed, and a function return should occur without
6803 any of the effects of the epilogue.  Additional uses may be introduced on
6804 paths where both the prologue and the epilogue have executed.
6806 @findex reload_completed
6807 @findex leaf_function_p
6808 For such machines, the condition specified in this pattern should only
6809 be true when @code{reload_completed} is nonzero and the function's
6810 epilogue would only be a single instruction.  For machines with register
6811 windows, the routine @code{leaf_function_p} may be used to determine if
6812 a register window push is required.
6814 Machines that have conditional return instructions should define patterns
6815 such as
6817 @smallexample
6818 (define_insn ""
6819   [(set (pc)
6820         (if_then_else (match_operator
6821                          0 "comparison_operator"
6822                          [(cc0) (const_int 0)])
6823                       (return)
6824                       (pc)))]
6825   "@var{condition}"
6826   "@dots{}")
6827 @end smallexample
6829 where @var{condition} would normally be the same condition specified on the
6830 named @samp{return} pattern.
6832 @cindex @code{untyped_return} instruction pattern
6833 @item @samp{untyped_return}
6834 Untyped subroutine return instruction.  This instruction pattern should
6835 be defined to support @code{__builtin_return} on machines where special
6836 instructions are needed to return a value of any type.
6838 Operand 0 is a memory location where the result of calling a function
6839 with @code{__builtin_apply} is stored; operand 1 is a @code{parallel}
6840 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
6841 the restoring of a function return value from the result block.
6843 @cindex @code{nop} instruction pattern
6844 @item @samp{nop}
6845 No-op instruction.  This instruction pattern name should always be defined
6846 to output a no-op in assembler code.  @code{(const_int 0)} will do as an
6847 RTL pattern.
6849 @cindex @code{indirect_jump} instruction pattern
6850 @item @samp{indirect_jump}
6851 An instruction to jump to an address which is operand zero.
6852 This pattern name is mandatory on all machines.
6854 @cindex @code{casesi} instruction pattern
6855 @item @samp{casesi}
6856 Instruction to jump through a dispatch table, including bounds checking.
6857 This instruction takes five operands:
6859 @enumerate
6860 @item
6861 The index to dispatch on, which has mode @code{SImode}.
6863 @item
6864 The lower bound for indices in the table, an integer constant.
6866 @item
6867 The total range of indices in the table---the largest index
6868 minus the smallest one (both inclusive).
6870 @item
6871 A label that precedes the table itself.
6873 @item
6874 A label to jump to if the index has a value outside the bounds.
6875 @end enumerate
6877 The table is an @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} inside of a
6878 @code{jump_table_data}.  The number of elements in the table is one plus the
6879 difference between the upper bound and the lower bound.
6881 @cindex @code{tablejump} instruction pattern
6882 @item @samp{tablejump}
6883 Instruction to jump to a variable address.  This is a low-level
6884 capability which can be used to implement a dispatch table when there
6885 is no @samp{casesi} pattern.
6887 This pattern requires two operands: the address or offset, and a label
6888 which should immediately precede the jump table.  If the macro
6889 @code{CASE_VECTOR_PC_RELATIVE} evaluates to a nonzero value then the first
6890 operand is an offset which counts from the address of the table; otherwise,
6891 it is an absolute address to jump to.  In either case, the first operand has
6892 mode @code{Pmode}.
6894 The @samp{tablejump} insn is always the last insn before the jump
6895 table it uses.  Its assembler code normally has no need to use the
6896 second operand, but you should incorporate it in the RTL pattern so
6897 that the jump optimizer will not delete the table as unreachable code.
6900 @cindex @code{doloop_end} instruction pattern
6901 @item @samp{doloop_end}
6902 Conditional branch instruction that decrements a register and
6903 jumps if the register is nonzero.  Operand 0 is the register to
6904 decrement and test; operand 1 is the label to jump to if the
6905 register is nonzero.
6906 @xref{Looping Patterns}.
6908 This optional instruction pattern should be defined for machines with
6909 low-overhead looping instructions as the loop optimizer will try to
6910 modify suitable loops to utilize it.  The target hook
6911 @code{TARGET_CAN_USE_DOLOOP_P} controls the conditions under which
6912 low-overhead loops can be used.
6914 @cindex @code{doloop_begin} instruction pattern
6915 @item @samp{doloop_begin}
6916 Companion instruction to @code{doloop_end} required for machines that
6917 need to perform some initialization, such as loading a special counter
6918 register.  Operand 1 is the associated @code{doloop_end} pattern and
6919 operand 0 is the register that it decrements.
6921 If initialization insns do not always need to be emitted, use a
6922 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) and make it fail.
6924 @cindex @code{canonicalize_funcptr_for_compare} instruction pattern
6925 @item @samp{canonicalize_funcptr_for_compare}
6926 Canonicalize the function pointer in operand 1 and store the result
6927 into operand 0.
6929 Operand 0 is always a @code{reg} and has mode @code{Pmode}; operand 1
6930 may be a @code{reg}, @code{mem}, @code{symbol_ref}, @code{const_int}, etc
6931 and also has mode @code{Pmode}.
6933 Canonicalization of a function pointer usually involves computing
6934 the address of the function which would be called if the function
6935 pointer were used in an indirect call.
6937 Only define this pattern if function pointers on the target machine
6938 can have different values but still call the same function when
6939 used in an indirect call.
6941 @cindex @code{save_stack_block} instruction pattern
6942 @cindex @code{save_stack_function} instruction pattern
6943 @cindex @code{save_stack_nonlocal} instruction pattern
6944 @cindex @code{restore_stack_block} instruction pattern
6945 @cindex @code{restore_stack_function} instruction pattern
6946 @cindex @code{restore_stack_nonlocal} instruction pattern
6947 @item @samp{save_stack_block}
6948 @itemx @samp{save_stack_function}
6949 @itemx @samp{save_stack_nonlocal}
6950 @itemx @samp{restore_stack_block}
6951 @itemx @samp{restore_stack_function}
6952 @itemx @samp{restore_stack_nonlocal}
6953 Most machines save and restore the stack pointer by copying it to or
6954 from an object of mode @code{Pmode}.  Do not define these patterns on
6955 such machines.
6957 Some machines require special handling for stack pointer saves and
6958 restores.  On those machines, define the patterns corresponding to the
6959 non-standard cases by using a @code{define_expand} (@pxref{Expander
6960 Definitions}) that produces the required insns.  The three types of
6961 saves and restores are:
6963 @enumerate
6964 @item
6965 @samp{save_stack_block} saves the stack pointer at the start of a block
6966 that allocates a variable-sized object, and @samp{restore_stack_block}
6967 restores the stack pointer when the block is exited.
6969 @item
6970 @samp{save_stack_function} and @samp{restore_stack_function} do a
6971 similar job for the outermost block of a function and are used when the
6972 function allocates variable-sized objects or calls @code{alloca}.  Only
6973 the epilogue uses the restored stack pointer, allowing a simpler save or
6974 restore sequence on some machines.
6976 @item
6977 @samp{save_stack_nonlocal} is used in functions that contain labels
6978 branched to by nested functions.  It saves the stack pointer in such a
6979 way that the inner function can use @samp{restore_stack_nonlocal} to
6980 restore the stack pointer.  The compiler generates code to restore the
6981 frame and argument pointer registers, but some machines require saving
6982 and restoring additional data such as register window information or
6983 stack backchains.  Place insns in these patterns to save and restore any
6984 such required data.
6985 @end enumerate
6987 When saving the stack pointer, operand 0 is the save area and operand 1
6988 is the stack pointer.  The mode used to allocate the save area defaults
6989 to @code{Pmode} but you can override that choice by defining the
6990 @code{STACK_SAVEAREA_MODE} macro (@pxref{Storage Layout}).  You must
6991 specify an integral mode, or @code{VOIDmode} if no save area is needed
6992 for a particular type of save (either because no save is needed or
6993 because a machine-specific save area can be used).  Operand 0 is the
6994 stack pointer and operand 1 is the save area for restore operations.  If
6995 @samp{save_stack_block} is defined, operand 0 must not be
6996 @code{VOIDmode} since these saves can be arbitrarily nested.
6998 A save area is a @code{mem} that is at a constant offset from
6999 @code{virtual_stack_vars_rtx} when the stack pointer is saved for use by
7000 nonlocal gotos and a @code{reg} in the other two cases.
7002 @cindex @code{allocate_stack} instruction pattern
7003 @item @samp{allocate_stack}
7004 Subtract (or add if @code{STACK_GROWS_DOWNWARD} is undefined) operand 1 from
7005 the stack pointer to create space for dynamically allocated data.
7007 Store the resultant pointer to this space into operand 0.  If you
7008 are allocating space from the main stack, do this by emitting a
7009 move insn to copy @code{virtual_stack_dynamic_rtx} to operand 0.
7010 If you are allocating the space elsewhere, generate code to copy the
7011 location of the space to operand 0.  In the latter case, you must
7012 ensure this space gets freed when the corresponding space on the main
7013 stack is free.
7015 Do not define this pattern if all that must be done is the subtraction.
7016 Some machines require other operations such as stack probes or
7017 maintaining the back chain.  Define this pattern to emit those
7018 operations in addition to updating the stack pointer.
7020 @cindex @code{check_stack} instruction pattern
7021 @item @samp{check_stack}
7022 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) cannot be done on your system by
7023 probing the stack, define this pattern to perform the needed check and signal
7024 an error if the stack has overflowed.  The single operand is the address in
7025 the stack farthest from the current stack pointer that you need to validate.
7026 Normally, on platforms where this pattern is needed, you would obtain the
7027 stack limit from a global or thread-specific variable or register.
7029 @cindex @code{probe_stack_address} instruction pattern
7030 @item @samp{probe_stack_address}
7031 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) can be done on your system by
7032 probing the stack but without the need to actually access it, define this
7033 pattern and signal an error if the stack has overflowed.  The single operand
7034 is the memory address in the stack that needs to be probed.
7036 @cindex @code{probe_stack} instruction pattern
7037 @item @samp{probe_stack}
7038 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) can be done on your system by
7039 probing the stack but doing it with a ``store zero'' instruction is not valid
7040 or optimal, define this pattern to do the probing differently and signal an
7041 error if the stack has overflowed.  The single operand is the memory reference
7042 in the stack that needs to be probed.
7044 @cindex @code{nonlocal_goto} instruction pattern
7045 @item @samp{nonlocal_goto}
7046 Emit code to generate a non-local goto, e.g., a jump from one function
7047 to a label in an outer function.  This pattern has four arguments,
7048 each representing a value to be used in the jump.  The first
7049 argument is to be loaded into the frame pointer, the second is
7050 the address to branch to (code to dispatch to the actual label),
7051 the third is the address of a location where the stack is saved,
7052 and the last is the address of the label, to be placed in the
7053 location for the incoming static chain.
7055 On most machines you need not define this pattern, since GCC will
7056 already generate the correct code, which is to load the frame pointer
7057 and static chain, restore the stack (using the
7058 @samp{restore_stack_nonlocal} pattern, if defined), and jump indirectly
7059 to the dispatcher.  You need only define this pattern if this code will
7060 not work on your machine.
7062 @cindex @code{nonlocal_goto_receiver} instruction pattern
7063 @item @samp{nonlocal_goto_receiver}
7064 This pattern, if defined, contains code needed at the target of a
7065 nonlocal goto after the code already generated by GCC@.  You will not
7066 normally need to define this pattern.  A typical reason why you might
7067 need this pattern is if some value, such as a pointer to a global table,
7068 must be restored when the frame pointer is restored.  Note that a nonlocal
7069 goto only occurs within a unit-of-translation, so a global table pointer
7070 that is shared by all functions of a given module need not be restored.
7071 There are no arguments.
7073 @cindex @code{exception_receiver} instruction pattern
7074 @item @samp{exception_receiver}
7075 This pattern, if defined, contains code needed at the site of an
7076 exception handler that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
7077 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
7078 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
7079 table, must be restored after control flow is branched to the handler of
7080 an exception.  There are no arguments.
7082 @cindex @code{builtin_setjmp_setup} instruction pattern
7083 @item @samp{builtin_setjmp_setup}
7084 This pattern, if defined, contains additional code needed to initialize
7085 the @code{jmp_buf}.  You will not normally need to define this pattern.
7086 A typical reason why you might need this pattern is if some value, such
7087 as a pointer to a global table, must be restored.  Though it is
7088 preferred that the pointer value be recalculated if possible (given the
7089 address of a label for instance).  The single argument is a pointer to
7090 the @code{jmp_buf}.  Note that the buffer is five words long and that
7091 the first three are normally used by the generic mechanism.
7093 @cindex @code{builtin_setjmp_receiver} instruction pattern
7094 @item @samp{builtin_setjmp_receiver}
7095 This pattern, if defined, contains code needed at the site of a
7096 built-in setjmp that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
7097 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
7098 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
7099 table, must be restored.  It takes one argument, which is the label
7100 to which builtin_longjmp transferred control; this pattern may be emitted
7101 at a small offset from that label.
7103 @cindex @code{builtin_longjmp} instruction pattern
7104 @item @samp{builtin_longjmp}
7105 This pattern, if defined, performs the entire action of the longjmp.
7106 You will not normally need to define this pattern unless you also define
7107 @code{builtin_setjmp_setup}.  The single argument is a pointer to the
7108 @code{jmp_buf}.
7110 @cindex @code{eh_return} instruction pattern
7111 @item @samp{eh_return}
7112 This pattern, if defined, affects the way @code{__builtin_eh_return},
7113 and thence the call frame exception handling library routines, are
7114 built.  It is intended to handle non-trivial actions needed along
7115 the abnormal return path.
7117 The address of the exception handler to which the function should return
7118 is passed as operand to this pattern.  It will normally need to copied by
7119 the pattern to some special register or memory location.
7120 If the pattern needs to determine the location of the target call
7121 frame in order to do so, it may use @code{EH_RETURN_STACKADJ_RTX},
7122 if defined; it will have already been assigned.
7124 If this pattern is not defined, the default action will be to simply
7125 copy the return address to @code{EH_RETURN_HANDLER_RTX}.  Either
7126 that macro or this pattern needs to be defined if call frame exception
7127 handling is to be used.
7129 @cindex @code{prologue} instruction pattern
7130 @anchor{prologue instruction pattern}
7131 @item @samp{prologue}
7132 This pattern, if defined, emits RTL for entry to a function.  The function
7133 entry is responsible for setting up the stack frame, initializing the frame
7134 pointer register, saving callee saved registers, etc.
7136 Using a prologue pattern is generally preferred over defining
7137 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_PROLOGUE} to emit assembly code for the prologue.
7139 The @code{prologue} pattern is particularly useful for targets which perform
7140 instruction scheduling.
7142 @cindex @code{window_save} instruction pattern
7143 @anchor{window_save instruction pattern}
7144 @item @samp{window_save}
7145 This pattern, if defined, emits RTL for a register window save.  It should
7146 be defined if the target machine has register windows but the window events
7147 are decoupled from calls to subroutines.  The canonical example is the SPARC
7148 architecture.
7150 @cindex @code{epilogue} instruction pattern
7151 @anchor{epilogue instruction pattern}
7152 @item @samp{epilogue}
7153 This pattern emits RTL for exit from a function.  The function
7154 exit is responsible for deallocating the stack frame, restoring callee saved
7155 registers and emitting the return instruction.
7157 Using an epilogue pattern is generally preferred over defining
7158 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_EPILOGUE} to emit assembly code for the epilogue.
7160 The @code{epilogue} pattern is particularly useful for targets which perform
7161 instruction scheduling or which have delay slots for their return instruction.
7163 @cindex @code{sibcall_epilogue} instruction pattern
7164 @item @samp{sibcall_epilogue}
7165 This pattern, if defined, emits RTL for exit from a function without the final
7166 branch back to the calling function.  This pattern will be emitted before any
7167 sibling call (aka tail call) sites.
7169 The @code{sibcall_epilogue} pattern must not clobber any arguments used for
7170 parameter passing or any stack slots for arguments passed to the current
7171 function.
7173 @cindex @code{trap} instruction pattern
7174 @item @samp{trap}
7175 This pattern, if defined, signals an error, typically by causing some
7176 kind of signal to be raised.
7178 @cindex @code{ctrap@var{MM}4} instruction pattern
7179 @item @samp{ctrap@var{MM}4}
7180 Conditional trap instruction.  Operand 0 is a piece of RTL which
7181 performs a comparison, and operands 1 and 2 are the arms of the
7182 comparison.  Operand 3 is the trap code, an integer.
7184 A typical @code{ctrap} pattern looks like
7186 @smallexample
7187 (define_insn "ctrapsi4"
7188   [(trap_if (match_operator 0 "trap_operator"
7189              [(match_operand 1 "register_operand")
7190               (match_operand 2 "immediate_operand")])
7191             (match_operand 3 "const_int_operand" "i"))]
7192   ""
7193   "@dots{}")
7194 @end smallexample
7196 @cindex @code{prefetch} instruction pattern
7197 @item @samp{prefetch}
7198 This pattern, if defined, emits code for a non-faulting data prefetch
7199 instruction.  Operand 0 is the address of the memory to prefetch.  Operand 1
7200 is a constant 1 if the prefetch is preparing for a write to the memory
7201 address, or a constant 0 otherwise.  Operand 2 is the expected degree of
7202 temporal locality of the data and is a value between 0 and 3, inclusive; 0
7203 means that the data has no temporal locality, so it need not be left in the
7204 cache after the access; 3 means that the data has a high degree of temporal
7205 locality and should be left in all levels of cache possible;  1 and 2 mean,
7206 respectively, a low or moderate degree of temporal locality.
7208 Targets that do not support write prefetches or locality hints can ignore
7209 the values of operands 1 and 2.
7211 @cindex @code{blockage} instruction pattern
7212 @item @samp{blockage}
7213 This pattern defines a pseudo insn that prevents the instruction
7214 scheduler and other passes from moving instructions and using register
7215 equivalences across the boundary defined by the blockage insn.
7216 This needs to be an UNSPEC_VOLATILE pattern or a volatile ASM.
7218 @cindex @code{memory_blockage} instruction pattern
7219 @item @samp{memory_blockage}
7220 This pattern, if defined, represents a compiler memory barrier, and will be
7221 placed at points across which RTL passes may not propagate memory accesses.
7222 This instruction needs to read and write volatile BLKmode memory.  It does
7223 not need to generate any machine instruction.  If this pattern is not defined,
7224 the compiler falls back to emitting an instruction corresponding
7225 to @code{asm volatile ("" ::: "memory")}.
7227 @cindex @code{memory_barrier} instruction pattern
7228 @item @samp{memory_barrier}
7229 If the target memory model is not fully synchronous, then this pattern
7230 should be defined to an instruction that orders both loads and stores
7231 before the instruction with respect to loads and stores after the instruction.
7232 This pattern has no operands.
7234 @cindex @code{speculation_barrier} instruction pattern
7235 @item @samp{speculation_barrier}
7236 If the target can support speculative execution, then this pattern should
7237 be defined to an instruction that will block subsequent execution until
7238 any prior speculation conditions has been resolved.  The pattern must also
7239 ensure that the compiler cannot move memory operations past the barrier,
7240 so it needs to be an UNSPEC_VOLATILE pattern.  The pattern has no
7241 operands.
7243 If this pattern is not defined then the default expansion of
7244 @code{__builtin_speculation_safe_value} will emit a warning.  You can
7245 suppress this warning by defining this pattern with a final condition
7246 of @code{0} (zero), which tells the compiler that a speculation
7247 barrier is not needed for this target.
7249 @cindex @code{sync_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
7250 @item @samp{sync_compare_and_swap@var{mode}}
7251 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
7252 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
7253 performed.  Operand 2 is the ``old'' value to be compared against the
7254 current contents of the memory location.  Operand 3 is the ``new'' value
7255 to store in the memory if the compare succeeds.  Operand 0 is the result
7256 of the operation; it should contain the contents of the memory
7257 before the operation.  If the compare succeeds, this should obviously be
7258 a copy of operand 2.
7260 This pattern must show that both operand 0 and operand 1 are modified.
7262 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
7263 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
7264 operation and all memory operations after the atomic operation occur
7265 after the atomic operation.
7267 For targets where the success or failure of the compare-and-swap
7268 operation is available via the status flags, it is possible to
7269 avoid a separate compare operation and issue the subsequent
7270 branch or store-flag operation immediately after the compare-and-swap.
7271 To this end, GCC will look for a @code{MODE_CC} set in the
7272 output of @code{sync_compare_and_swap@var{mode}}; if the machine
7273 description includes such a set, the target should also define special
7274 @code{cbranchcc4} and/or @code{cstorecc4} instructions.  GCC will then
7275 be able to take the destination of the @code{MODE_CC} set and pass it
7276 to the @code{cbranchcc4} or @code{cstorecc4} pattern as the first
7277 operand of the comparison (the second will be @code{(const_int 0)}).
7279 For targets where the operating system may provide support for this
7280 operation via library calls, the @code{sync_compare_and_swap_optab}
7281 may be initialized to a function with the same interface as the
7282 @code{__sync_val_compare_and_swap_@var{n}} built-in.  If the entire
7283 set of @var{__sync} builtins are supported via library calls, the
7284 target can initialize all of the optabs at once with
7285 @code{init_sync_libfuncs}.
7286 For the purposes of C++11 @code{std::atomic::is_lock_free}, it is
7287 assumed that these library calls do @emph{not} use any kind of
7288 interruptable locking.
7290 @cindex @code{sync_add@var{mode}} instruction pattern
7291 @cindex @code{sync_sub@var{mode}} instruction pattern
7292 @cindex @code{sync_ior@var{mode}} instruction pattern
7293 @cindex @code{sync_and@var{mode}} instruction pattern
7294 @cindex @code{sync_xor@var{mode}} instruction pattern
7295 @cindex @code{sync_nand@var{mode}} instruction pattern
7296 @item @samp{sync_add@var{mode}}, @samp{sync_sub@var{mode}}
7297 @itemx @samp{sync_ior@var{mode}}, @samp{sync_and@var{mode}}
7298 @itemx @samp{sync_xor@var{mode}}, @samp{sync_nand@var{mode}}
7299 These patterns emit code for an atomic operation on memory.
7300 Operand 0 is the memory on which the atomic operation is performed.
7301 Operand 1 is the second operand to the binary operator.
7303 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
7304 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
7305 operation and all memory operations after the atomic operation occur
7306 after the atomic operation.
7308 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
7309 from a compare-and-swap operation, if defined.
7311 @cindex @code{sync_old_add@var{mode}} instruction pattern
7312 @cindex @code{sync_old_sub@var{mode}} instruction pattern
7313 @cindex @code{sync_old_ior@var{mode}} instruction pattern
7314 @cindex @code{sync_old_and@var{mode}} instruction pattern
7315 @cindex @code{sync_old_xor@var{mode}} instruction pattern
7316 @cindex @code{sync_old_nand@var{mode}} instruction pattern
7317 @item @samp{sync_old_add@var{mode}}, @samp{sync_old_sub@var{mode}}
7318 @itemx @samp{sync_old_ior@var{mode}}, @samp{sync_old_and@var{mode}}
7319 @itemx @samp{sync_old_xor@var{mode}}, @samp{sync_old_nand@var{mode}}
7320 These patterns emit code for an atomic operation on memory,
7321 and return the value that the memory contained before the operation.
7322 Operand 0 is the result value, operand 1 is the memory on which the
7323 atomic operation is performed, and operand 2 is the second operand
7324 to the binary operator.
7326 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
7327 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
7328 operation and all memory operations after the atomic operation occur
7329 after the atomic operation.
7331 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
7332 from a compare-and-swap operation, if defined.
7334 @cindex @code{sync_new_add@var{mode}} instruction pattern
7335 @cindex @code{sync_new_sub@var{mode}} instruction pattern
7336 @cindex @code{sync_new_ior@var{mode}} instruction pattern
7337 @cindex @code{sync_new_and@var{mode}} instruction pattern
7338 @cindex @code{sync_new_xor@var{mode}} instruction pattern
7339 @cindex @code{sync_new_nand@var{mode}} instruction pattern
7340 @item @samp{sync_new_add@var{mode}}, @samp{sync_new_sub@var{mode}}
7341 @itemx @samp{sync_new_ior@var{mode}}, @samp{sync_new_and@var{mode}}
7342 @itemx @samp{sync_new_xor@var{mode}}, @samp{sync_new_nand@var{mode}}
7343 These patterns are like their @code{sync_old_@var{op}} counterparts,
7344 except that they return the value that exists in the memory location
7345 after the operation, rather than before the operation.
7347 @cindex @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}} instruction pattern
7348 @item @samp{sync_lock_test_and_set@var{mode}}
7349 This pattern takes two forms, based on the capabilities of the target.
7350 In either case, operand 0 is the result of the operand, operand 1 is
7351 the memory on which the atomic operation is performed, and operand 2
7352 is the value to set in the lock.
7354 In the ideal case, this operation is an atomic exchange operation, in
7355 which the previous value in memory operand is copied into the result
7356 operand, and the value operand is stored in the memory operand.
7358 For less capable targets, any value operand that is not the constant 1
7359 should be rejected with @code{FAIL}.  In this case the target may use
7360 an atomic test-and-set bit operation.  The result operand should contain
7361 1 if the bit was previously set and 0 if the bit was previously clear.
7362 The true contents of the memory operand are implementation defined.
7364 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
7365 pattern as a whole acts as an acquire barrier, that is all memory
7366 operations after the pattern do not occur until the lock is acquired.
7368 If this pattern is not defined, the operation will be constructed from
7369 a compare-and-swap operation, if defined.
7371 @cindex @code{sync_lock_release@var{mode}} instruction pattern
7372 @item @samp{sync_lock_release@var{mode}}
7373 This pattern, if defined, releases a lock set by
7374 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}.  Operand 0 is the memory
7375 that contains the lock; operand 1 is the value to store in the lock.
7377 If the target doesn't implement full semantics for
7378 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}, any value operand which is not
7379 the constant 0 should be rejected with @code{FAIL}, and the true contents
7380 of the memory operand are implementation defined.
7382 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
7383 pattern as a whole acts as a release barrier, that is the lock is
7384 released only after all previous memory operations have completed.
7386 If this pattern is not defined, then a @code{memory_barrier} pattern
7387 will be emitted, followed by a store of the value to the memory operand.
7389 @cindex @code{atomic_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
7390 @item @samp{atomic_compare_and_swap@var{mode}} 
7391 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
7392 operation with memory model semantics.  Operand 2 is the memory on which
7393 the atomic operation is performed.  Operand 0 is an output operand which
7394 is set to true or false based on whether the operation succeeded.  Operand
7395 1 is an output operand which is set to the contents of the memory before
7396 the operation was attempted.  Operand 3 is the value that is expected to
7397 be in memory.  Operand 4 is the value to put in memory if the expected
7398 value is found there.  Operand 5 is set to 1 if this compare and swap is to
7399 be treated as a weak operation.  Operand 6 is the memory model to be used
7400 if the operation is a success.  Operand 7 is the memory model to be used
7401 if the operation fails.
7403 If memory referred to in operand 2 contains the value in operand 3, then
7404 operand 4 is stored in memory pointed to by operand 2 and fencing based on
7405 the memory model in operand 6 is issued.  
7407 If memory referred to in operand 2 does not contain the value in operand 3,
7408 then fencing based on the memory model in operand 7 is issued.
7410 If a target does not support weak compare-and-swap operations, or the port
7411 elects not to implement weak operations, the argument in operand 5 can be
7412 ignored.  Note a strong implementation must be provided.
7414 If this pattern is not provided, the @code{__atomic_compare_exchange}
7415 built-in functions will utilize the legacy @code{sync_compare_and_swap}
7416 pattern with an @code{__ATOMIC_SEQ_CST} memory model.
7418 @cindex @code{atomic_load@var{mode}} instruction pattern
7419 @item @samp{atomic_load@var{mode}}
7420 This pattern implements an atomic load operation with memory model
7421 semantics.  Operand 1 is the memory address being loaded from.  Operand 0
7422 is the result of the load.  Operand 2 is the memory model to be used for
7423 the load operation.
7425 If not present, the @code{__atomic_load} built-in function will either
7426 resort to a normal load with memory barriers, or a compare-and-swap
7427 operation if a normal load would not be atomic.
7429 @cindex @code{atomic_store@var{mode}} instruction pattern
7430 @item @samp{atomic_store@var{mode}}
7431 This pattern implements an atomic store operation with memory model
7432 semantics.  Operand 0 is the memory address being stored to.  Operand 1
7433 is the value to be written.  Operand 2 is the memory model to be used for
7434 the operation.
7436 If not present, the @code{__atomic_store} built-in function will attempt to
7437 perform a normal store and surround it with any required memory fences.  If
7438 the store would not be atomic, then an @code{__atomic_exchange} is
7439 attempted with the result being ignored.
7441 @cindex @code{atomic_exchange@var{mode}} instruction pattern
7442 @item @samp{atomic_exchange@var{mode}}
7443 This pattern implements an atomic exchange operation with memory model
7444 semantics.  Operand 1 is the memory location the operation is performed on.
7445 Operand 0 is an output operand which is set to the original value contained
7446 in the memory pointed to by operand 1.  Operand 2 is the value to be
7447 stored.  Operand 3 is the memory model to be used.
7449 If this pattern is not present, the built-in function
7450 @code{__atomic_exchange} will attempt to preform the operation with a
7451 compare and swap loop.
7453 @cindex @code{atomic_add@var{mode}} instruction pattern
7454 @cindex @code{atomic_sub@var{mode}} instruction pattern
7455 @cindex @code{atomic_or@var{mode}} instruction pattern
7456 @cindex @code{atomic_and@var{mode}} instruction pattern
7457 @cindex @code{atomic_xor@var{mode}} instruction pattern
7458 @cindex @code{atomic_nand@var{mode}} instruction pattern
7459 @item @samp{atomic_add@var{mode}}, @samp{atomic_sub@var{mode}}
7460 @itemx @samp{atomic_or@var{mode}}, @samp{atomic_and@var{mode}}
7461 @itemx @samp{atomic_xor@var{mode}}, @samp{atomic_nand@var{mode}}
7462 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
7463 model semantics. Operand 0 is the memory on which the atomic operation is
7464 performed.  Operand 1 is the second operand to the binary operator.
7465 Operand 2 is the memory model to be used by the operation.
7467 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
7468 @code{sync} patterns, or equivalent patterns which return a result.  If
7469 none of these are available a compare-and-swap loop will be used.
7471 @cindex @code{atomic_fetch_add@var{mode}} instruction pattern
7472 @cindex @code{atomic_fetch_sub@var{mode}} instruction pattern
7473 @cindex @code{atomic_fetch_or@var{mode}} instruction pattern
7474 @cindex @code{atomic_fetch_and@var{mode}} instruction pattern
7475 @cindex @code{atomic_fetch_xor@var{mode}} instruction pattern
7476 @cindex @code{atomic_fetch_nand@var{mode}} instruction pattern
7477 @item @samp{atomic_fetch_add@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_sub@var{mode}}
7478 @itemx @samp{atomic_fetch_or@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_and@var{mode}}
7479 @itemx @samp{atomic_fetch_xor@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_nand@var{mode}}
7480 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
7481 model semantics, and return the original value. Operand 0 is an output 
7482 operand which contains the value of the memory location before the 
7483 operation was performed.  Operand 1 is the memory on which the atomic 
7484 operation is performed.  Operand 2 is the second operand to the binary
7485 operator.  Operand 3 is the memory model to be used by the operation.
7487 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
7488 @code{sync} patterns.  If none of these are available a compare-and-swap
7489 loop will be used.
7491 @cindex @code{atomic_add_fetch@var{mode}} instruction pattern
7492 @cindex @code{atomic_sub_fetch@var{mode}} instruction pattern
7493 @cindex @code{atomic_or_fetch@var{mode}} instruction pattern
7494 @cindex @code{atomic_and_fetch@var{mode}} instruction pattern
7495 @cindex @code{atomic_xor_fetch@var{mode}} instruction pattern
7496 @cindex @code{atomic_nand_fetch@var{mode}} instruction pattern
7497 @item @samp{atomic_add_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_sub_fetch@var{mode}}
7498 @itemx @samp{atomic_or_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_and_fetch@var{mode}}
7499 @itemx @samp{atomic_xor_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_nand_fetch@var{mode}}
7500 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
7501 model semantics and return the result after the operation is performed.
7502 Operand 0 is an output operand which contains the value after the
7503 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
7504 performed.  Operand 2 is the second operand to the binary operator.
7505 Operand 3 is the memory model to be used by the operation.
7507 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
7508 @code{sync} patterns, or equivalent patterns which return the result before
7509 the operation followed by the arithmetic operation required to produce the
7510 result.  If none of these are available a compare-and-swap loop will be
7511 used.
7513 @cindex @code{atomic_test_and_set} instruction pattern
7514 @item @samp{atomic_test_and_set}
7515 This pattern emits code for @code{__builtin_atomic_test_and_set}.
7516 Operand 0 is an output operand which is set to true if the previous
7517 previous contents of the byte was "set", and false otherwise.  Operand 1
7518 is the @code{QImode} memory to be modified.  Operand 2 is the memory
7519 model to be used.
7521 The specific value that defines "set" is implementation defined, and
7522 is normally based on what is performed by the native atomic test and set
7523 instruction.
7525 @cindex @code{atomic_bit_test_and_set@var{mode}} instruction pattern
7526 @cindex @code{atomic_bit_test_and_complement@var{mode}} instruction pattern
7527 @cindex @code{atomic_bit_test_and_reset@var{mode}} instruction pattern
7528 @item @samp{atomic_bit_test_and_set@var{mode}}
7529 @itemx @samp{atomic_bit_test_and_complement@var{mode}}
7530 @itemx @samp{atomic_bit_test_and_reset@var{mode}}
7531 These patterns emit code for an atomic bitwise operation on memory with memory
7532 model semantics, and return the original value of the specified bit.
7533 Operand 0 is an output operand which contains the value of the specified bit
7534 from the memory location before the operation was performed.  Operand 1 is the
7535 memory on which the atomic operation is performed.  Operand 2 is the bit within
7536 the operand, starting with least significant bit.  Operand 3 is the memory model
7537 to be used by the operation.  Operand 4 is a flag - it is @code{const1_rtx}
7538 if operand 0 should contain the original value of the specified bit in the
7539 least significant bit of the operand, and @code{const0_rtx} if the bit should
7540 be in its original position in the operand.
7541 @code{atomic_bit_test_and_set@var{mode}} atomically sets the specified bit after
7542 remembering its original value, @code{atomic_bit_test_and_complement@var{mode}}
7543 inverts the specified bit and @code{atomic_bit_test_and_reset@var{mode}} clears
7544 the specified bit.
7546 If these patterns are not defined, attempts will be made to use
7547 @code{atomic_fetch_or@var{mode}}, @code{atomic_fetch_xor@var{mode}} or
7548 @code{atomic_fetch_and@var{mode}} instruction patterns, or their @code{sync}
7549 counterparts.  If none of these are available a compare-and-swap
7550 loop will be used.
7552 @cindex @code{mem_thread_fence} instruction pattern
7553 @item @samp{mem_thread_fence}
7554 This pattern emits code required to implement a thread fence with
7555 memory model semantics.  Operand 0 is the memory model to be used.
7557 For the @code{__ATOMIC_RELAXED} model no instructions need to be issued
7558 and this expansion is not invoked.
7560 The compiler always emits a compiler memory barrier regardless of what
7561 expanding this pattern produced.
7563 If this pattern is not defined, the compiler falls back to expanding the
7564 @code{memory_barrier} pattern, then to emitting @code{__sync_synchronize}
7565 library call, and finally to just placing a compiler memory barrier.
7567 @cindex @code{get_thread_pointer@var{mode}} instruction pattern
7568 @cindex @code{set_thread_pointer@var{mode}} instruction pattern
7569 @item @samp{get_thread_pointer@var{mode}}
7570 @itemx @samp{set_thread_pointer@var{mode}}
7571 These patterns emit code that reads/sets the TLS thread pointer. Currently,
7572 these are only needed if the target needs to support the
7573 @code{__builtin_thread_pointer} and @code{__builtin_set_thread_pointer}
7574 builtins.
7576 The get/set patterns have a single output/input operand respectively,
7577 with @var{mode} intended to be @code{Pmode}.
7579 @cindex @code{stack_protect_combined_set} instruction pattern
7580 @item @samp{stack_protect_combined_set}
7581 This pattern, if defined, moves a @code{ptr_mode} value from an address
7582 whose declaration RTX is given in operand 1 to the memory in operand 0
7583 without leaving the value in a register afterward.  If several
7584 instructions are needed by the target to perform the operation (eg. to
7585 load the address from a GOT entry then load the @code{ptr_mode} value
7586 and finally store it), it is the backend's responsibility to ensure no
7587 intermediate result gets spilled.  This is to avoid leaking the value
7588 some place that an attacker might use to rewrite the stack guard slot
7589 after having clobbered it.
7591 If this pattern is not defined, then the address declaration is
7592 expanded first in the standard way and a @code{stack_protect_set}
7593 pattern is then generated to move the value from that address to the
7594 address in operand 0.
7596 @cindex @code{stack_protect_set} instruction pattern
7597 @item @samp{stack_protect_set}
7598 This pattern, if defined, moves a @code{ptr_mode} value from the valid
7599 memory location in operand 1 to the memory in operand 0 without leaving
7600 the value in a register afterward.  This is to avoid leaking the value
7601 some place that an attacker might use to rewrite the stack guard slot
7602 after having clobbered it.
7604 Note: on targets where the addressing modes do not allow to load
7605 directly from stack guard address, the address is expanded in a standard
7606 way first which could cause some spills.
7608 If this pattern is not defined, then a plain move pattern is generated.
7610 @cindex @code{stack_protect_combined_test} instruction pattern
7611 @item @samp{stack_protect_combined_test}
7612 This pattern, if defined, compares a @code{ptr_mode} value from an
7613 address whose declaration RTX is given in operand 1 with the memory in
7614 operand 0 without leaving the value in a register afterward and
7615 branches to operand 2 if the values were equal.  If several
7616 instructions are needed by the target to perform the operation (eg. to
7617 load the address from a GOT entry then load the @code{ptr_mode} value
7618 and finally store it), it is the backend's responsibility to ensure no
7619 intermediate result gets spilled.  This is to avoid leaking the value
7620 some place that an attacker might use to rewrite the stack guard slot
7621 after having clobbered it.
7623 If this pattern is not defined, then the address declaration is
7624 expanded first in the standard way and a @code{stack_protect_test}
7625 pattern is then generated to compare the value from that address to the
7626 value at the memory in operand 0.
7628 @cindex @code{stack_protect_test} instruction pattern
7629 @item @samp{stack_protect_test}
7630 This pattern, if defined, compares a @code{ptr_mode} value from the
7631 valid memory location in operand 1 with the memory in operand 0 without
7632 leaving the value in a register afterward and branches to operand 2 if
7633 the values were equal.
7635 If this pattern is not defined, then a plain compare pattern and
7636 conditional branch pattern is used.
7638 @cindex @code{clear_cache} instruction pattern
7639 @item @samp{clear_cache}
7640 This pattern, if defined, flushes the instruction cache for a region of
7641 memory.  The region is bounded to by the Pmode pointers in operand 0
7642 inclusive and operand 1 exclusive.
7644 If this pattern is not defined, a call to the library function
7645 @code{__clear_cache} is used.
7647 @end table
7649 @end ifset
7650 @c Each of the following nodes are wrapped in separate
7651 @c "@ifset INTERNALS" to work around memory limits for the default
7652 @c configuration in older tetex distributions.  Known to not work:
7653 @c tetex-1.0.7, known to work: tetex-2.0.2.
7654 @ifset INTERNALS
7655 @node Pattern Ordering
7656 @section When the Order of Patterns Matters
7657 @cindex Pattern Ordering
7658 @cindex Ordering of Patterns
7660 Sometimes an insn can match more than one instruction pattern.  Then the
7661 pattern that appears first in the machine description is the one used.
7662 Therefore, more specific patterns (patterns that will match fewer things)
7663 and faster instructions (those that will produce better code when they
7664 do match) should usually go first in the description.
7666 In some cases the effect of ordering the patterns can be used to hide
7667 a pattern when it is not valid.  For example, the 68000 has an
7668 instruction for converting a fullword to floating point and another
7669 for converting a byte to floating point.  An instruction converting
7670 an integer to floating point could match either one.  We put the
7671 pattern to convert the fullword first to make sure that one will
7672 be used rather than the other.  (Otherwise a large integer might
7673 be generated as a single-byte immediate quantity, which would not work.)
7674 Instead of using this pattern ordering it would be possible to make the
7675 pattern for convert-a-byte smart enough to deal properly with any
7676 constant value.
7678 @end ifset
7679 @ifset INTERNALS
7680 @node Dependent Patterns
7681 @section Interdependence of Patterns
7682 @cindex Dependent Patterns
7683 @cindex Interdependence of Patterns
7685 In some cases machines support instructions identical except for the
7686 machine mode of one or more operands.  For example, there may be
7687 ``sign-extend halfword'' and ``sign-extend byte'' instructions whose
7688 patterns are
7690 @smallexample
7691 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
7692      (extend:SI (match_operand:HI 1 @dots{})))
7694 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
7695      (extend:SI (match_operand:QI 1 @dots{})))
7696 @end smallexample
7698 @noindent
7699 Constant integers do not specify a machine mode, so an instruction to
7700 extend a constant value could match either pattern.  The pattern it
7701 actually will match is the one that appears first in the file.  For correct
7702 results, this must be the one for the widest possible mode (@code{HImode},
7703 here).  If the pattern matches the @code{QImode} instruction, the results
7704 will be incorrect if the constant value does not actually fit that mode.
7706 Such instructions to extend constants are rarely generated because they are
7707 optimized away, but they do occasionally happen in nonoptimized
7708 compilations.
7710 If a constraint in a pattern allows a constant, the reload pass may
7711 replace a register with a constant permitted by the constraint in some
7712 cases.  Similarly for memory references.  Because of this substitution,
7713 you should not provide separate patterns for increment and decrement
7714 instructions.  Instead, they should be generated from the same pattern
7715 that supports register-register add insns by examining the operands and
7716 generating the appropriate machine instruction.
7718 @end ifset
7719 @ifset INTERNALS
7720 @node Jump Patterns
7721 @section Defining Jump Instruction Patterns
7722 @cindex jump instruction patterns
7723 @cindex defining jump instruction patterns
7725 GCC does not assume anything about how the machine realizes jumps.
7726 The machine description should define a single pattern, usually
7727 a @code{define_expand}, which expands to all the required insns.
7729 Usually, this would be a comparison insn to set the condition code
7730 and a separate branch insn testing the condition code and branching
7731 or not according to its value.  For many machines, however,
7732 separating compares and branches is limiting, which is why the
7733 more flexible approach with one @code{define_expand} is used in GCC.
7734 The machine description becomes clearer for architectures that
7735 have compare-and-branch instructions but no condition code.  It also
7736 works better when different sets of comparison operators are supported
7737 by different kinds of conditional branches (e.g.@: integer vs.@:
7738 floating-point), or by conditional branches with respect to conditional stores.
7740 Two separate insns are always used if the machine description represents
7741 a condition code register using the legacy RTL expression @code{(cc0)},
7742 and on most machines that use a separate condition code register
7743 (@pxref{Condition Code}).  For machines that use @code{(cc0)}, in
7744 fact, the set and use of the condition code must be separate and
7745 adjacent@footnote{@code{note} insns can separate them, though.}, thus
7746 allowing flags in @code{cc_status} to be used (@pxref{Condition Code}) and
7747 so that the comparison and branch insns could be located from each other
7748 by using the functions @code{prev_cc0_setter} and @code{next_cc0_user}.
7750 Even in this case having a single entry point for conditional branches
7751 is advantageous, because it handles equally well the case where a single
7752 comparison instruction records the results of both signed and unsigned
7753 comparison of the given operands (with the branch insns coming in distinct
7754 signed and unsigned flavors) as in the x86 or SPARC, and the case where
7755 there are distinct signed and unsigned compare instructions and only
7756 one set of conditional branch instructions as in the PowerPC.
7758 @end ifset
7759 @ifset INTERNALS
7760 @node Looping Patterns
7761 @section Defining Looping Instruction Patterns
7762 @cindex looping instruction patterns
7763 @cindex defining looping instruction patterns
7765 Some machines have special jump instructions that can be utilized to
7766 make loops more efficient.  A common example is the 68000 @samp{dbra}
7767 instruction which performs a decrement of a register and a branch if the
7768 result was greater than zero.  Other machines, in particular digital
7769 signal processors (DSPs), have special block repeat instructions to
7770 provide low-overhead loop support.  For example, the TI TMS320C3x/C4x
7771 DSPs have a block repeat instruction that loads special registers to
7772 mark the top and end of a loop and to count the number of loop
7773 iterations.  This avoids the need for fetching and executing a
7774 @samp{dbra}-like instruction and avoids pipeline stalls associated with
7775 the jump.
7777 GCC has two special named patterns to support low overhead looping.
7778 They are @samp{doloop_begin} and @samp{doloop_end}.  These are emitted
7779 by the loop optimizer for certain well-behaved loops with a finite
7780 number of loop iterations using information collected during strength
7781 reduction.
7783 The @samp{doloop_end} pattern describes the actual looping instruction
7784 (or the implicit looping operation) and the @samp{doloop_begin} pattern
7785 is an optional companion pattern that can be used for initialization
7786 needed for some low-overhead looping instructions.
7788 Note that some machines require the actual looping instruction to be
7789 emitted at the top of the loop (e.g., the TMS320C3x/C4x DSPs).  Emitting
7790 the true RTL for a looping instruction at the top of the loop can cause
7791 problems with flow analysis.  So instead, a dummy @code{doloop} insn is
7792 emitted at the end of the loop.  The machine dependent reorg pass checks
7793 for the presence of this @code{doloop} insn and then searches back to
7794 the top of the loop, where it inserts the true looping insn (provided
7795 there are no instructions in the loop which would cause problems).  Any
7796 additional labels can be emitted at this point.  In addition, if the
7797 desired special iteration counter register was not allocated, this
7798 machine dependent reorg pass could emit a traditional compare and jump
7799 instruction pair.
7801 For the @samp{doloop_end} pattern, the loop optimizer allocates an
7802 additional pseudo register as an iteration counter.  This pseudo
7803 register cannot be used within the loop (i.e., general induction
7804 variables cannot be derived from it), however, in many cases the loop
7805 induction variable may become redundant and removed by the flow pass.
7807 The @samp{doloop_end} pattern must have a specific structure to be
7808 handled correctly by GCC.  The example below is taken (slightly
7809 simplified) from the PDP-11 target:
7811 @smallexample
7812 @group
7813 (define_expand "doloop_end"
7814   [(parallel [(set (pc)
7815                    (if_then_else
7816                     (ne (match_operand:HI 0 "nonimmediate_operand" "+r,!m")
7817                         (const_int 1))
7818                     (label_ref (match_operand 1 "" ""))
7819                     (pc)))
7820               (set (match_dup 0)
7821                    (plus:HI (match_dup 0)
7822                          (const_int -1)))])]
7823   ""
7824   "@{
7825     if (GET_MODE (operands[0]) != HImode)
7826       FAIL;
7827   @}")
7829 (define_insn "doloop_end_insn"
7830   [(set (pc)
7831         (if_then_else
7832          (ne (match_operand:HI 0 "nonimmediate_operand" "+r,!m")
7833              (const_int 1))
7834          (label_ref (match_operand 1 "" ""))
7835          (pc)))
7836    (set (match_dup 0)
7837         (plus:HI (match_dup 0)
7838               (const_int -1)))]
7839   ""
7840   
7841   @{
7842     if (which_alternative == 0)
7843       return "sob %0,%l1";
7845     /* emulate sob */
7846     output_asm_insn ("dec %0", operands);
7847     return "bne %l1";
7848   @})
7849 @end group
7850 @end smallexample
7852 The first part of the pattern describes the branch condition.  GCC
7853 supports three cases for the way the target machine handles the loop
7854 counter:
7855 @itemize @bullet
7856 @item Loop terminates when the loop register decrements to zero.  This
7857 is represented by a @code{ne} comparison of the register (its old value)
7858 with constant 1 (as in the example above).
7859 @item Loop terminates when the loop register decrements to @minus{}1.
7860 This is represented by a @code{ne} comparison of the register with
7861 constant zero.
7862 @item Loop terminates when the loop register decrements to a negative
7863 value.  This is represented by a @code{ge} comparison of the register
7864 with constant zero.  For this case, GCC will attach a @code{REG_NONNEG}
7865 note to the @code{doloop_end} insn if it can determine that the register
7866 will be non-negative.
7867 @end itemize
7869 Since the @code{doloop_end} insn is a jump insn that also has an output,
7870 the reload pass does not handle the output operand.  Therefore, the
7871 constraint must allow for that operand to be in memory rather than a
7872 register.  In the example shown above, that is handled (in the
7873 @code{doloop_end_insn} pattern) by using a loop instruction sequence
7874 that can handle memory operands when the memory alternative appears.
7876 GCC does not check the mode of the loop register operand when generating
7877 the @code{doloop_end} pattern.  If the pattern is only valid for some
7878 modes but not others, the pattern should be a @code{define_expand}
7879 pattern that checks the operand mode in the preparation code, and issues
7880 @code{FAIL} if an unsupported mode is found.  The example above does
7881 this, since the machine instruction to be used only exists for
7882 @code{HImode}.
7884 If the @code{doloop_end} pattern is a @code{define_expand}, there must
7885 also be a @code{define_insn} or @code{define_insn_and_split} matching
7886 the generated pattern.  Otherwise, the compiler will fail during loop
7887 optimization.
7889 @end ifset
7890 @ifset INTERNALS
7891 @node Insn Canonicalizations
7892 @section Canonicalization of Instructions
7893 @cindex canonicalization of instructions
7894 @cindex insn canonicalization
7896 There are often cases where multiple RTL expressions could represent an
7897 operation performed by a single machine instruction.  This situation is
7898 most commonly encountered with logical, branch, and multiply-accumulate
7899 instructions.  In such cases, the compiler attempts to convert these
7900 multiple RTL expressions into a single canonical form to reduce the
7901 number of insn patterns required.
7903 In addition to algebraic simplifications, following canonicalizations
7904 are performed:
7906 @itemize @bullet
7907 @item
7908 For commutative and comparison operators, a constant is always made the
7909 second operand.  If a machine only supports a constant as the second
7910 operand, only patterns that match a constant in the second operand need
7911 be supplied.
7913 @item
7914 For associative operators, a sequence of operators will always chain
7915 to the left; for instance, only the left operand of an integer @code{plus}
7916 can itself be a @code{plus}.  @code{and}, @code{ior}, @code{xor},
7917 @code{plus}, @code{mult}, @code{smin}, @code{smax}, @code{umin}, and
7918 @code{umax} are associative when applied to integers, and sometimes to
7919 floating-point.
7921 @item
7922 @cindex @code{neg}, canonicalization of
7923 @cindex @code{not}, canonicalization of
7924 @cindex @code{mult}, canonicalization of
7925 @cindex @code{plus}, canonicalization of
7926 @cindex @code{minus}, canonicalization of
7927 For these operators, if only one operand is a @code{neg}, @code{not},
7928 @code{mult}, @code{plus}, or @code{minus} expression, it will be the
7929 first operand.
7931 @item
7932 In combinations of @code{neg}, @code{mult}, @code{plus}, and
7933 @code{minus}, the @code{neg} operations (if any) will be moved inside
7934 the operations as far as possible.  For instance,
7935 @code{(neg (mult A B))} is canonicalized as @code{(mult (neg A) B)}, but
7936 @code{(plus (mult (neg B) C) A)} is canonicalized as
7937 @code{(minus A (mult B C))}.
7939 @cindex @code{compare}, canonicalization of
7940 @item
7941 For the @code{compare} operator, a constant is always the second operand
7942 if the first argument is a condition code register or @code{(cc0)}.
7944 @item
7945 For instructions that inherently set a condition code register, the
7946 @code{compare} operator is always written as the first RTL expression of
7947 the @code{parallel} instruction pattern.  For example,
7949 @smallexample
7950 (define_insn ""
7951   [(set (reg:CCZ FLAGS_REG)
7952         (compare:CCZ
7953           (plus:SI
7954             (match_operand:SI 1 "register_operand" "%r")
7955             (match_operand:SI 2 "register_operand" "r"))
7956           (const_int 0)))
7957    (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
7958         (plus:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))]
7959   ""
7960   "addl %0, %1, %2")
7961 @end smallexample
7963 @item
7964 An operand of @code{neg}, @code{not}, @code{mult}, @code{plus}, or
7965 @code{minus} is made the first operand under the same conditions as
7966 above.
7968 @item
7969 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{b})} is converted to
7970 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{a})}. Likewise with @code{geu} instead
7971 of @code{ltu}.
7973 @item
7974 @code{(minus @var{x} (const_int @var{n}))} is converted to
7975 @code{(plus @var{x} (const_int @var{-n}))}.
7977 @item
7978 Within address computations (i.e., inside @code{mem}), a left shift is
7979 converted into the appropriate multiplication by a power of two.
7981 @cindex @code{ior}, canonicalization of
7982 @cindex @code{and}, canonicalization of
7983 @cindex De Morgan's law
7984 @item
7985 De Morgan's Law is used to move bitwise negation inside a bitwise
7986 logical-and or logical-or operation.  If this results in only one
7987 operand being a @code{not} expression, it will be the first one.
7989 A machine that has an instruction that performs a bitwise logical-and of one
7990 operand with the bitwise negation of the other should specify the pattern
7991 for that instruction as
7993 @smallexample
7994 (define_insn ""
7995   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
7996         (and:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
7997                      (match_operand:@var{m} 2 @dots{})))]
7998   "@dots{}"
7999   "@dots{}")
8000 @end smallexample
8002 @noindent
8003 Similarly, a pattern for a ``NAND'' instruction should be written
8005 @smallexample
8006 (define_insn ""
8007   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
8008         (ior:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
8009                      (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 2 @dots{}))))]
8010   "@dots{}"
8011   "@dots{}")
8012 @end smallexample
8014 In both cases, it is not necessary to include patterns for the many
8015 logically equivalent RTL expressions.
8017 @cindex @code{xor}, canonicalization of
8018 @item
8019 The only possible RTL expressions involving both bitwise exclusive-or
8020 and bitwise negation are @code{(xor:@var{m} @var{x} @var{y})}
8021 and @code{(not:@var{m} (xor:@var{m} @var{x} @var{y}))}.
8023 @item
8024 The sum of three items, one of which is a constant, will only appear in
8025 the form
8027 @smallexample
8028 (plus:@var{m} (plus:@var{m} @var{x} @var{y}) @var{constant})
8029 @end smallexample
8031 @cindex @code{zero_extract}, canonicalization of
8032 @cindex @code{sign_extract}, canonicalization of
8033 @item
8034 Equality comparisons of a group of bits (usually a single bit) with zero
8035 will be written using @code{zero_extract} rather than the equivalent
8036 @code{and} or @code{sign_extract} operations.
8038 @cindex @code{mult}, canonicalization of
8039 @item
8040 @code{(sign_extend:@var{m1} (mult:@var{m2} (sign_extend:@var{m2} @var{x})
8041 (sign_extend:@var{m2} @var{y})))} is converted to @code{(mult:@var{m1}
8042 (sign_extend:@var{m1} @var{x}) (sign_extend:@var{m1} @var{y}))}, and likewise
8043 for @code{zero_extend}.
8045 @item
8046 @code{(sign_extend:@var{m1} (mult:@var{m2} (ashiftrt:@var{m2}
8047 @var{x} @var{s}) (sign_extend:@var{m2} @var{y})))} is converted
8048 to @code{(mult:@var{m1} (sign_extend:@var{m1} (ashiftrt:@var{m2}
8049 @var{x} @var{s})) (sign_extend:@var{m1} @var{y}))}, and likewise for
8050 patterns using @code{zero_extend} and @code{lshiftrt}.  If the second
8051 operand of @code{mult} is also a shift, then that is extended also.
8052 This transformation is only applied when it can be proven that the
8053 original operation had sufficient precision to prevent overflow.
8055 @end itemize
8057 Further canonicalization rules are defined in the function
8058 @code{commutative_operand_precedence} in @file{gcc/rtlanal.c}.
8060 @end ifset
8061 @ifset INTERNALS
8062 @node Expander Definitions
8063 @section Defining RTL Sequences for Code Generation
8064 @cindex expander definitions
8065 @cindex code generation RTL sequences
8066 @cindex defining RTL sequences for code generation
8068 On some target machines, some standard pattern names for RTL generation
8069 cannot be handled with single insn, but a sequence of RTL insns can
8070 represent them.  For these target machines, you can write a
8071 @code{define_expand} to specify how to generate the sequence of RTL@.
8073 @findex define_expand
8074 A @code{define_expand} is an RTL expression that looks almost like a
8075 @code{define_insn}; but, unlike the latter, a @code{define_expand} is used
8076 only for RTL generation and it can produce more than one RTL insn.
8078 A @code{define_expand} RTX has four operands:
8080 @itemize @bullet
8081 @item
8082 The name.  Each @code{define_expand} must have a name, since the only
8083 use for it is to refer to it by name.
8085 @item
8086 The RTL template.  This is a vector of RTL expressions representing
8087 a sequence of separate instructions.  Unlike @code{define_insn}, there
8088 is no implicit surrounding @code{PARALLEL}.
8090 @item
8091 The condition, a string containing a C expression.  This expression is
8092 used to express how the availability of this pattern depends on
8093 subclasses of target machine, selected by command-line options when GCC
8094 is run.  This is just like the condition of a @code{define_insn} that
8095 has a standard name.  Therefore, the condition (if present) may not
8096 depend on the data in the insn being matched, but only the
8097 target-machine-type flags.  The compiler needs to test these conditions
8098 during initialization in order to learn exactly which named instructions
8099 are available in a particular run.
8101 @item
8102 The preparation statements, a string containing zero or more C
8103 statements which are to be executed before RTL code is generated from
8104 the RTL template.
8106 Usually these statements prepare temporary registers for use as
8107 internal operands in the RTL template, but they can also generate RTL
8108 insns directly by calling routines such as @code{emit_insn}, etc.
8109 Any such insns precede the ones that come from the RTL template.
8111 @item
8112 Optionally, a vector containing the values of attributes. @xref{Insn
8113 Attributes}.
8114 @end itemize
8116 Every RTL insn emitted by a @code{define_expand} must match some
8117 @code{define_insn} in the machine description.  Otherwise, the compiler
8118 will crash when trying to generate code for the insn or trying to optimize
8121 The RTL template, in addition to controlling generation of RTL insns,
8122 also describes the operands that need to be specified when this pattern
8123 is used.  In particular, it gives a predicate for each operand.
8125 A true operand, which needs to be specified in order to generate RTL from
8126 the pattern, should be described with a @code{match_operand} in its first
8127 occurrence in the RTL template.  This enters information on the operand's
8128 predicate into the tables that record such things.  GCC uses the
8129 information to preload the operand into a register if that is required for
8130 valid RTL code.  If the operand is referred to more than once, subsequent
8131 references should use @code{match_dup}.
8133 The RTL template may also refer to internal ``operands'' which are
8134 temporary registers or labels used only within the sequence made by the
8135 @code{define_expand}.  Internal operands are substituted into the RTL
8136 template with @code{match_dup}, never with @code{match_operand}.  The
8137 values of the internal operands are not passed in as arguments by the
8138 compiler when it requests use of this pattern.  Instead, they are computed
8139 within the pattern, in the preparation statements.  These statements
8140 compute the values and store them into the appropriate elements of
8141 @code{operands} so that @code{match_dup} can find them.
8143 There are two special macros defined for use in the preparation statements:
8144 @code{DONE} and @code{FAIL}.  Use them with a following semicolon,
8145 as a statement.
8147 @table @code
8149 @findex DONE
8150 @item DONE
8151 Use the @code{DONE} macro to end RTL generation for the pattern.  The
8152 only RTL insns resulting from the pattern on this occasion will be
8153 those already emitted by explicit calls to @code{emit_insn} within the
8154 preparation statements; the RTL template will not be generated.
8156 @findex FAIL
8157 @item FAIL
8158 Make the pattern fail on this occasion.  When a pattern fails, it means
8159 that the pattern was not truly available.  The calling routines in the
8160 compiler will try other strategies for code generation using other patterns.
8162 Failure is currently supported only for binary (addition, multiplication,
8163 shifting, etc.) and bit-field (@code{extv}, @code{extzv}, and @code{insv})
8164 operations.
8165 @end table
8167 If the preparation falls through (invokes neither @code{DONE} nor
8168 @code{FAIL}), then the @code{define_expand} acts like a
8169 @code{define_insn} in that the RTL template is used to generate the
8170 insn.
8172 The RTL template is not used for matching, only for generating the
8173 initial insn list.  If the preparation statement always invokes
8174 @code{DONE} or @code{FAIL}, the RTL template may be reduced to a simple
8175 list of operands, such as this example:
8177 @smallexample
8178 @group
8179 (define_expand "addsi3"
8180   [(match_operand:SI 0 "register_operand" "")
8181    (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
8182    (match_operand:SI 2 "register_operand" "")]
8183 @end group
8184 @group
8185   ""
8186   "
8188   handle_add (operands[0], operands[1], operands[2]);
8189   DONE;
8190 @}")
8191 @end group
8192 @end smallexample
8194 Here is an example, the definition of left-shift for the SPUR chip:
8196 @smallexample
8197 @group
8198 (define_expand "ashlsi3"
8199   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
8200         (ashift:SI
8201 @end group
8202 @group
8203           (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
8204           (match_operand:SI 2 "nonmemory_operand" "")))]
8205   ""
8206   "
8207 @end group
8208 @end smallexample
8210 @smallexample
8211 @group
8213   if (GET_CODE (operands[2]) != CONST_INT
8214       || (unsigned) INTVAL (operands[2]) > 3)
8215     FAIL;
8216 @}")
8217 @end group
8218 @end smallexample
8220 @noindent
8221 This example uses @code{define_expand} so that it can generate an RTL insn
8222 for shifting when the shift-count is in the supported range of 0 to 3 but
8223 fail in other cases where machine insns aren't available.  When it fails,
8224 the compiler tries another strategy using different patterns (such as, a
8225 library call).
8227 If the compiler were able to handle nontrivial condition-strings in
8228 patterns with names, then it would be possible to use a
8229 @code{define_insn} in that case.  Here is another case (zero-extension
8230 on the 68000) which makes more use of the power of @code{define_expand}:
8232 @smallexample
8233 (define_expand "zero_extendhisi2"
8234   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "")
8235         (const_int 0))
8236    (set (strict_low_part
8237           (subreg:HI
8238             (match_dup 0)
8239             0))
8240         (match_operand:HI 1 "general_operand" ""))]
8241   ""
8242   "operands[1] = make_safe_from (operands[1], operands[0]);")
8243 @end smallexample
8245 @noindent
8246 @findex make_safe_from
8247 Here two RTL insns are generated, one to clear the entire output operand
8248 and the other to copy the input operand into its low half.  This sequence
8249 is incorrect if the input operand refers to [the old value of] the output
8250 operand, so the preparation statement makes sure this isn't so.  The
8251 function @code{make_safe_from} copies the @code{operands[1]} into a
8252 temporary register if it refers to @code{operands[0]}.  It does this
8253 by emitting another RTL insn.
8255 Finally, a third example shows the use of an internal operand.
8256 Zero-extension on the SPUR chip is done by @code{and}-ing the result
8257 against a halfword mask.  But this mask cannot be represented by a
8258 @code{const_int} because the constant value is too large to be legitimate
8259 on this machine.  So it must be copied into a register with
8260 @code{force_reg} and then the register used in the @code{and}.
8262 @smallexample
8263 (define_expand "zero_extendhisi2"
8264   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
8265         (and:SI (subreg:SI
8266                   (match_operand:HI 1 "register_operand" "")
8267                   0)
8268                 (match_dup 2)))]
8269   ""
8270   "operands[2]
8271      = force_reg (SImode, GEN_INT (65535)); ")
8272 @end smallexample
8274 @emph{Note:} If the @code{define_expand} is used to serve a
8275 standard binary or unary arithmetic operation or a bit-field operation,
8276 then the last insn it generates must not be a @code{code_label},
8277 @code{barrier} or @code{note}.  It must be an @code{insn},
8278 @code{jump_insn} or @code{call_insn}.  If you don't need a real insn
8279 at the end, emit an insn to copy the result of the operation into
8280 itself.  Such an insn will generate no code, but it can avoid problems
8281 in the compiler.
8283 @end ifset
8284 @ifset INTERNALS
8285 @node Insn Splitting
8286 @section Defining How to Split Instructions
8287 @cindex insn splitting
8288 @cindex instruction splitting
8289 @cindex splitting instructions
8291 There are two cases where you should specify how to split a pattern
8292 into multiple insns.  On machines that have instructions requiring
8293 delay slots (@pxref{Delay Slots}) or that have instructions whose
8294 output is not available for multiple cycles (@pxref{Processor pipeline
8295 description}), the compiler phases that optimize these cases need to
8296 be able to move insns into one-instruction delay slots.  However, some
8297 insns may generate more than one machine instruction.  These insns
8298 cannot be placed into a delay slot.
8300 Often you can rewrite the single insn as a list of individual insns,
8301 each corresponding to one machine instruction.  The disadvantage of
8302 doing so is that it will cause the compilation to be slower and require
8303 more space.  If the resulting insns are too complex, it may also
8304 suppress some optimizations.  The compiler splits the insn if there is a
8305 reason to believe that it might improve instruction or delay slot
8306 scheduling.
8308 The insn combiner phase also splits putative insns.  If three insns are
8309 merged into one insn with a complex expression that cannot be matched by
8310 some @code{define_insn} pattern, the combiner phase attempts to split
8311 the complex pattern into two insns that are recognized.  Usually it can
8312 break the complex pattern into two patterns by splitting out some
8313 subexpression.  However, in some other cases, such as performing an
8314 addition of a large constant in two insns on a RISC machine, the way to
8315 split the addition into two insns is machine-dependent.
8317 @findex define_split
8318 The @code{define_split} definition tells the compiler how to split a
8319 complex insn into several simpler insns.  It looks like this:
8321 @smallexample
8322 (define_split
8323   [@var{insn-pattern}]
8324   "@var{condition}"
8325   [@var{new-insn-pattern-1}
8326    @var{new-insn-pattern-2}
8327    @dots{}]
8328   "@var{preparation-statements}")
8329 @end smallexample
8331 @var{insn-pattern} is a pattern that needs to be split and
8332 @var{condition} is the final condition to be tested, as in a
8333 @code{define_insn}.  When an insn matching @var{insn-pattern} and
8334 satisfying @var{condition} is found, it is replaced in the insn list
8335 with the insns given by @var{new-insn-pattern-1},
8336 @var{new-insn-pattern-2}, etc.
8338 The @var{preparation-statements} are similar to those statements that
8339 are specified for @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
8340 and are executed before the new RTL is generated to prepare for the
8341 generated code or emit some insns whose pattern is not fixed.  Unlike
8342 those in @code{define_expand}, however, these statements must not
8343 generate any new pseudo-registers.  Once reload has completed, they also
8344 must not allocate any space in the stack frame.
8346 There are two special macros defined for use in the preparation statements:
8347 @code{DONE} and @code{FAIL}.  Use them with a following semicolon,
8348 as a statement.
8350 @table @code
8352 @findex DONE
8353 @item DONE
8354 Use the @code{DONE} macro to end RTL generation for the splitter.  The
8355 only RTL insns generated as replacement for the matched input insn will
8356 be those already emitted by explicit calls to @code{emit_insn} within
8357 the preparation statements; the replacement pattern is not used.
8359 @findex FAIL
8360 @item FAIL
8361 Make the @code{define_split} fail on this occasion.  When a @code{define_split}
8362 fails, it means that the splitter was not truly available for the inputs
8363 it was given, and the input insn will not be split.
8364 @end table
8366 If the preparation falls through (invokes neither @code{DONE} nor
8367 @code{FAIL}), then the @code{define_split} uses the replacement
8368 template.
8370 Patterns are matched against @var{insn-pattern} in two different
8371 circumstances.  If an insn needs to be split for delay slot scheduling
8372 or insn scheduling, the insn is already known to be valid, which means
8373 that it must have been matched by some @code{define_insn} and, if
8374 @code{reload_completed} is nonzero, is known to satisfy the constraints
8375 of that @code{define_insn}.  In that case, the new insn patterns must
8376 also be insns that are matched by some @code{define_insn} and, if
8377 @code{reload_completed} is nonzero, must also satisfy the constraints
8378 of those definitions.
8380 As an example of this usage of @code{define_split}, consider the following
8381 example from @file{a29k.md}, which splits a @code{sign_extend} from
8382 @code{HImode} to @code{SImode} into a pair of shift insns:
8384 @smallexample
8385 (define_split
8386   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
8387         (sign_extend:SI (match_operand:HI 1 "gen_reg_operand" "")))]
8388   ""
8389   [(set (match_dup 0)
8390         (ashift:SI (match_dup 1)
8391                    (const_int 16)))
8392    (set (match_dup 0)
8393         (ashiftrt:SI (match_dup 0)
8394                      (const_int 16)))]
8395   "
8396 @{ operands[1] = gen_lowpart (SImode, operands[1]); @}")
8397 @end smallexample
8399 When the combiner phase tries to split an insn pattern, it is always the
8400 case that the pattern is @emph{not} matched by any @code{define_insn}.
8401 The combiner pass first tries to split a single @code{set} expression
8402 and then the same @code{set} expression inside a @code{parallel}, but
8403 followed by a @code{clobber} of a pseudo-reg to use as a scratch
8404 register.  In these cases, the combiner expects exactly one or two new insn
8405 patterns to be generated.  It will verify that these patterns match some
8406 @code{define_insn} definitions, so you need not do this test in the
8407 @code{define_split} (of course, there is no point in writing a
8408 @code{define_split} that will never produce insns that match).
8410 Here is an example of this use of @code{define_split}, taken from
8411 @file{rs6000.md}:
8413 @smallexample
8414 (define_split
8415   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
8416         (plus:SI (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
8417                  (match_operand:SI 2 "non_add_cint_operand" "")))]
8418   ""
8419   [(set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 1) (match_dup 3)))
8420    (set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 0) (match_dup 4)))]
8423   int low = INTVAL (operands[2]) & 0xffff;
8424   int high = (unsigned) INTVAL (operands[2]) >> 16;
8426   if (low & 0x8000)
8427     high++, low |= 0xffff0000;
8429   operands[3] = GEN_INT (high << 16);
8430   operands[4] = GEN_INT (low);
8431 @}")
8432 @end smallexample
8434 Here the predicate @code{non_add_cint_operand} matches any
8435 @code{const_int} that is @emph{not} a valid operand of a single add
8436 insn.  The add with the smaller displacement is written so that it
8437 can be substituted into the address of a subsequent operation.
8439 An example that uses a scratch register, from the same file, generates
8440 an equality comparison of a register and a large constant:
8442 @smallexample
8443 (define_split
8444   [(set (match_operand:CC 0 "cc_reg_operand" "")
8445         (compare:CC (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
8446                     (match_operand:SI 2 "non_short_cint_operand" "")))
8447    (clobber (match_operand:SI 3 "gen_reg_operand" ""))]
8448   "find_single_use (operands[0], insn, 0)
8449    && (GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == EQ
8450        || GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == NE)"
8451   [(set (match_dup 3) (xor:SI (match_dup 1) (match_dup 4)))
8452    (set (match_dup 0) (compare:CC (match_dup 3) (match_dup 5)))]
8453   "
8455   /* @r{Get the constant we are comparing against, C, and see what it
8456      looks like sign-extended to 16 bits.  Then see what constant
8457      could be XOR'ed with C to get the sign-extended value.}  */
8459   int c = INTVAL (operands[2]);
8460   int sextc = (c << 16) >> 16;
8461   int xorv = c ^ sextc;
8463   operands[4] = GEN_INT (xorv);
8464   operands[5] = GEN_INT (sextc);
8465 @}")
8466 @end smallexample
8468 To avoid confusion, don't write a single @code{define_split} that
8469 accepts some insns that match some @code{define_insn} as well as some
8470 insns that don't.  Instead, write two separate @code{define_split}
8471 definitions, one for the insns that are valid and one for the insns that
8472 are not valid.
8474 The splitter is allowed to split jump instructions into sequence of
8475 jumps or create new jumps in while splitting non-jump instructions.  As
8476 the control flow graph and branch prediction information needs to be updated,
8477 several restriction apply.
8479 Splitting of jump instruction into sequence that over by another jump
8480 instruction is always valid, as compiler expect identical behavior of new
8481 jump.  When new sequence contains multiple jump instructions or new labels,
8482 more assistance is needed.  Splitter is required to create only unconditional
8483 jumps, or simple conditional jump instructions.  Additionally it must attach a
8484 @code{REG_BR_PROB} note to each conditional jump.  A global variable
8485 @code{split_branch_probability} holds the probability of the original branch in case
8486 it was a simple conditional jump, @minus{}1 otherwise.  To simplify
8487 recomputing of edge frequencies, the new sequence is required to have only
8488 forward jumps to the newly created labels.
8490 @findex define_insn_and_split
8491 For the common case where the pattern of a define_split exactly matches the
8492 pattern of a define_insn, use @code{define_insn_and_split}.  It looks like
8493 this:
8495 @smallexample
8496 (define_insn_and_split
8497   [@var{insn-pattern}]
8498   "@var{condition}"
8499   "@var{output-template}"
8500   "@var{split-condition}"
8501   [@var{new-insn-pattern-1}
8502    @var{new-insn-pattern-2}
8503    @dots{}]
8504   "@var{preparation-statements}"
8505   [@var{insn-attributes}])
8507 @end smallexample
8509 @var{insn-pattern}, @var{condition}, @var{output-template}, and
8510 @var{insn-attributes} are used as in @code{define_insn}.  The
8511 @var{new-insn-pattern} vector and the @var{preparation-statements} are used as
8512 in a @code{define_split}.  The @var{split-condition} is also used as in
8513 @code{define_split}, with the additional behavior that if the condition starts
8514 with @samp{&&}, the condition used for the split will be the constructed as a
8515 logical ``and'' of the split condition with the insn condition.  For example,
8516 from i386.md:
8518 @smallexample
8519 (define_insn_and_split "zero_extendhisi2_and"
8520   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
8521      (zero_extend:SI (match_operand:HI 1 "register_operand" "0")))
8522    (clobber (reg:CC 17))]
8523   "TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size"
8524   "#"
8525   "&& reload_completed"
8526   [(parallel [(set (match_dup 0)
8527                    (and:SI (match_dup 0) (const_int 65535)))
8528               (clobber (reg:CC 17))])]
8529   ""
8530   [(set_attr "type" "alu1")])
8532 @end smallexample
8534 In this case, the actual split condition will be
8535 @samp{TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size && reload_completed}.
8537 The @code{define_insn_and_split} construction provides exactly the same
8538 functionality as two separate @code{define_insn} and @code{define_split}
8539 patterns.  It exists for compactness, and as a maintenance tool to prevent
8540 having to ensure the two patterns' templates match.
8542 @findex define_insn_and_rewrite
8543 It is sometimes useful to have a @code{define_insn_and_split}
8544 that replaces specific operands of an instruction but leaves the
8545 rest of the instruction pattern unchanged.  You can do this directly
8546 with a @code{define_insn_and_split}, but it requires a
8547 @var{new-insn-pattern-1} that repeats most of the original @var{insn-pattern}.
8548 There is also the complication that an implicit @code{parallel} in
8549 @var{insn-pattern} must become an explicit @code{parallel} in
8550 @var{new-insn-pattern-1}, which is easy to overlook.
8551 A simpler alternative is to use @code{define_insn_and_rewrite}, which
8552 is a form of @code{define_insn_and_split} that automatically generates
8553 @var{new-insn-pattern-1} by replacing each @code{match_operand}
8554 in @var{insn-pattern} with a corresponding @code{match_dup}, and each
8555 @code{match_operator} in the pattern with a corresponding @code{match_op_dup}.
8556 The arguments are otherwise identical to @code{define_insn_and_split}:
8558 @smallexample
8559 (define_insn_and_rewrite
8560   [@var{insn-pattern}]
8561   "@var{condition}"
8562   "@var{output-template}"
8563   "@var{split-condition}"
8564   "@var{preparation-statements}"
8565   [@var{insn-attributes}])
8566 @end smallexample
8568 The @code{match_dup}s and @code{match_op_dup}s in the new
8569 instruction pattern use any new operand values that the
8570 @var{preparation-statements} store in the @code{operands} array,
8571 as for a normal @code{define_insn_and_split}.  @var{preparation-statements}
8572 can also emit additional instructions before the new instruction.
8573 They can even emit an entirely different sequence of instructions and
8574 use @code{DONE} to avoid emitting a new form of the original
8575 instruction.
8577 The split in a @code{define_insn_and_rewrite} is only intended
8578 to apply to existing instructions that match @var{insn-pattern}.
8579 @var{split-condition} must therefore start with @code{&&},
8580 so that the split condition applies on top of @var{condition}.
8582 Here is an example from the AArch64 SVE port, in which operand 1 is
8583 known to be equivalent to an all-true constant and isn't used by the
8584 output template:
8586 @smallexample
8587 (define_insn_and_rewrite "*while_ult<GPI:mode><PRED_ALL:mode>_cc"
8588   [(set (reg:CC CC_REGNUM)
8589         (compare:CC
8590           (unspec:SI [(match_operand:PRED_ALL 1)
8591                       (unspec:PRED_ALL
8592                         [(match_operand:GPI 2 "aarch64_reg_or_zero" "rZ")
8593                          (match_operand:GPI 3 "aarch64_reg_or_zero" "rZ")]
8594                         UNSPEC_WHILE_LO)]
8595                      UNSPEC_PTEST_PTRUE)
8596           (const_int 0)))
8597    (set (match_operand:PRED_ALL 0 "register_operand" "=Upa")
8598         (unspec:PRED_ALL [(match_dup 2)
8599                           (match_dup 3)]
8600                          UNSPEC_WHILE_LO))]
8601   "TARGET_SVE"
8602   "whilelo\t%0.<PRED_ALL:Vetype>, %<w>2, %<w>3"
8603   ;; Force the compiler to drop the unused predicate operand, so that we
8604   ;; don't have an unnecessary PTRUE.
8605   "&& !CONSTANT_P (operands[1])"
8606   @{
8607     operands[1] = CONSTM1_RTX (<MODE>mode);
8608   @}
8610 @end smallexample
8612 The splitter in this case simply replaces operand 1 with the constant
8613 value that it is known to have.  The equivalent @code{define_insn_and_split}
8614 would be:
8616 @smallexample
8617 (define_insn_and_split "*while_ult<GPI:mode><PRED_ALL:mode>_cc"
8618   [(set (reg:CC CC_REGNUM)
8619         (compare:CC
8620           (unspec:SI [(match_operand:PRED_ALL 1)
8621                       (unspec:PRED_ALL
8622                         [(match_operand:GPI 2 "aarch64_reg_or_zero" "rZ")
8623                          (match_operand:GPI 3 "aarch64_reg_or_zero" "rZ")]
8624                         UNSPEC_WHILE_LO)]
8625                      UNSPEC_PTEST_PTRUE)
8626           (const_int 0)))
8627    (set (match_operand:PRED_ALL 0 "register_operand" "=Upa")
8628         (unspec:PRED_ALL [(match_dup 2)
8629                           (match_dup 3)]
8630                          UNSPEC_WHILE_LO))]
8631   "TARGET_SVE"
8632   "whilelo\t%0.<PRED_ALL:Vetype>, %<w>2, %<w>3"
8633   ;; Force the compiler to drop the unused predicate operand, so that we
8634   ;; don't have an unnecessary PTRUE.
8635   "&& !CONSTANT_P (operands[1])"
8636   [(parallel
8637      [(set (reg:CC CC_REGNUM)
8638            (compare:CC
8639              (unspec:SI [(match_dup 1)
8640                          (unspec:PRED_ALL [(match_dup 2)
8641                                            (match_dup 3)]
8642                                           UNSPEC_WHILE_LO)]
8643                         UNSPEC_PTEST_PTRUE)
8644              (const_int 0)))
8645       (set (match_dup 0)
8646            (unspec:PRED_ALL [(match_dup 2)
8647                              (match_dup 3)]
8648                             UNSPEC_WHILE_LO))])]
8649   @{
8650     operands[1] = CONSTM1_RTX (<MODE>mode);
8651   @}
8653 @end smallexample
8655 @end ifset
8656 @ifset INTERNALS
8657 @node Including Patterns
8658 @section Including Patterns in Machine Descriptions.
8659 @cindex insn includes
8661 @findex include
8662 The @code{include} pattern tells the compiler tools where to
8663 look for patterns that are in files other than in the file
8664 @file{.md}.  This is used only at build time and there is no preprocessing allowed.
8666 It looks like:
8668 @smallexample
8670 (include
8671   @var{pathname})
8672 @end smallexample
8674 For example:
8676 @smallexample
8678 (include "filestuff")
8680 @end smallexample
8682 Where @var{pathname} is a string that specifies the location of the file,
8683 specifies the include file to be in @file{gcc/config/target/filestuff}.  The
8684 directory @file{gcc/config/target} is regarded as the default directory.
8687 Machine descriptions may be split up into smaller more manageable subsections
8688 and placed into subdirectories.
8690 By specifying:
8692 @smallexample
8694 (include "BOGUS/filestuff")
8696 @end smallexample
8698 the include file is specified to be in @file{gcc/config/@var{target}/BOGUS/filestuff}.
8700 Specifying an absolute path for the include file such as;
8701 @smallexample
8703 (include "/u2/BOGUS/filestuff")
8705 @end smallexample
8706 is permitted but is not encouraged.
8708 @subsection RTL Generation Tool Options for Directory Search
8709 @cindex directory options .md
8710 @cindex options, directory search
8711 @cindex search options
8713 The @option{-I@var{dir}} option specifies directories to search for machine descriptions.
8714 For example:
8716 @smallexample
8718 genrecog -I/p1/abc/proc1 -I/p2/abcd/pro2 target.md
8720 @end smallexample
8723 Add the directory @var{dir} to the head of the list of directories to be
8724 searched for header files.  This can be used to override a system machine definition
8725 file, substituting your own version, since these directories are
8726 searched before the default machine description file directories.  If you use more than
8727 one @option{-I} option, the directories are scanned in left-to-right
8728 order; the standard default directory come after.
8731 @end ifset
8732 @ifset INTERNALS
8733 @node Peephole Definitions
8734 @section Machine-Specific Peephole Optimizers
8735 @cindex peephole optimizer definitions
8736 @cindex defining peephole optimizers
8738 In addition to instruction patterns the @file{md} file may contain
8739 definitions of machine-specific peephole optimizations.
8741 The combiner does not notice certain peephole optimizations when the data
8742 flow in the program does not suggest that it should try them.  For example,
8743 sometimes two consecutive insns related in purpose can be combined even
8744 though the second one does not appear to use a register computed in the
8745 first one.  A machine-specific peephole optimizer can detect such
8746 opportunities.
8748 There are two forms of peephole definitions that may be used.  The
8749 original @code{define_peephole} is run at assembly output time to
8750 match insns and substitute assembly text.  Use of @code{define_peephole}
8751 is deprecated.
8753 A newer @code{define_peephole2} matches insns and substitutes new
8754 insns.  The @code{peephole2} pass is run after register allocation
8755 but before scheduling, which may result in much better code for
8756 targets that do scheduling.
8758 @menu
8759 * define_peephole::     RTL to Text Peephole Optimizers
8760 * define_peephole2::    RTL to RTL Peephole Optimizers
8761 @end menu
8763 @end ifset
8764 @ifset INTERNALS
8765 @node define_peephole
8766 @subsection RTL to Text Peephole Optimizers
8767 @findex define_peephole
8769 @need 1000
8770 A definition looks like this:
8772 @smallexample
8773 (define_peephole
8774   [@var{insn-pattern-1}
8775    @var{insn-pattern-2}
8776    @dots{}]
8777   "@var{condition}"
8778   "@var{template}"
8779   "@var{optional-insn-attributes}")
8780 @end smallexample
8782 @noindent
8783 The last string operand may be omitted if you are not using any
8784 machine-specific information in this machine description.  If present,
8785 it must obey the same rules as in a @code{define_insn}.
8787 In this skeleton, @var{insn-pattern-1} and so on are patterns to match
8788 consecutive insns.  The optimization applies to a sequence of insns when
8789 @var{insn-pattern-1} matches the first one, @var{insn-pattern-2} matches
8790 the next, and so on.
8792 Each of the insns matched by a peephole must also match a
8793 @code{define_insn}.  Peepholes are checked only at the last stage just
8794 before code generation, and only optionally.  Therefore, any insn which
8795 would match a peephole but no @code{define_insn} will cause a crash in code
8796 generation in an unoptimized compilation, or at various optimization
8797 stages.
8799 The operands of the insns are matched with @code{match_operands},
8800 @code{match_operator}, and @code{match_dup}, as usual.  What is not
8801 usual is that the operand numbers apply to all the insn patterns in the
8802 definition.  So, you can check for identical operands in two insns by
8803 using @code{match_operand} in one insn and @code{match_dup} in the
8804 other.
8806 The operand constraints used in @code{match_operand} patterns do not have
8807 any direct effect on the applicability of the peephole, but they will
8808 be validated afterward, so make sure your constraints are general enough
8809 to apply whenever the peephole matches.  If the peephole matches
8810 but the constraints are not satisfied, the compiler will crash.
8812 It is safe to omit constraints in all the operands of the peephole; or
8813 you can write constraints which serve as a double-check on the criteria
8814 previously tested.
8816 Once a sequence of insns matches the patterns, the @var{condition} is
8817 checked.  This is a C expression which makes the final decision whether to
8818 perform the optimization (we do so if the expression is nonzero).  If
8819 @var{condition} is omitted (in other words, the string is empty) then the
8820 optimization is applied to every sequence of insns that matches the
8821 patterns.
8823 The defined peephole optimizations are applied after register allocation
8824 is complete.  Therefore, the peephole definition can check which
8825 operands have ended up in which kinds of registers, just by looking at
8826 the operands.
8828 @findex prev_active_insn
8829 The way to refer to the operands in @var{condition} is to write
8830 @code{operands[@var{i}]} for operand number @var{i} (as matched by
8831 @code{(match_operand @var{i} @dots{})}).  Use the variable @code{insn}
8832 to refer to the last of the insns being matched; use
8833 @code{prev_active_insn} to find the preceding insns.
8835 @findex dead_or_set_p
8836 When optimizing computations with intermediate results, you can use
8837 @var{condition} to match only when the intermediate results are not used
8838 elsewhere.  Use the C expression @code{dead_or_set_p (@var{insn},
8839 @var{op})}, where @var{insn} is the insn in which you expect the value
8840 to be used for the last time (from the value of @code{insn}, together
8841 with use of @code{prev_nonnote_insn}), and @var{op} is the intermediate
8842 value (from @code{operands[@var{i}]}).
8844 Applying the optimization means replacing the sequence of insns with one
8845 new insn.  The @var{template} controls ultimate output of assembler code
8846 for this combined insn.  It works exactly like the template of a
8847 @code{define_insn}.  Operand numbers in this template are the same ones
8848 used in matching the original sequence of insns.
8850 The result of a defined peephole optimizer does not need to match any of
8851 the insn patterns in the machine description; it does not even have an
8852 opportunity to match them.  The peephole optimizer definition itself serves
8853 as the insn pattern to control how the insn is output.
8855 Defined peephole optimizers are run as assembler code is being output,
8856 so the insns they produce are never combined or rearranged in any way.
8858 Here is an example, taken from the 68000 machine description:
8860 @smallexample
8861 (define_peephole
8862   [(set (reg:SI 15) (plus:SI (reg:SI 15) (const_int 4)))
8863    (set (match_operand:DF 0 "register_operand" "=f")
8864         (match_operand:DF 1 "register_operand" "ad"))]
8865   "FP_REG_P (operands[0]) && ! FP_REG_P (operands[1])"
8867   rtx xoperands[2];
8868   xoperands[1] = gen_rtx_REG (SImode, REGNO (operands[1]) + 1);
8869 #ifdef MOTOROLA
8870   output_asm_insn ("move.l %1,(sp)", xoperands);
8871   output_asm_insn ("move.l %1,-(sp)", operands);
8872   return "fmove.d (sp)+,%0";
8873 #else
8874   output_asm_insn ("movel %1,sp@@", xoperands);
8875   output_asm_insn ("movel %1,sp@@-", operands);
8876   return "fmoved sp@@+,%0";
8877 #endif
8879 @end smallexample
8881 @need 1000
8882 The effect of this optimization is to change
8884 @smallexample
8885 @group
8886 jbsr _foobar
8887 addql #4,sp
8888 movel d1,sp@@-
8889 movel d0,sp@@-
8890 fmoved sp@@+,fp0
8891 @end group
8892 @end smallexample
8894 @noindent
8895 into
8897 @smallexample
8898 @group
8899 jbsr _foobar
8900 movel d1,sp@@
8901 movel d0,sp@@-
8902 fmoved sp@@+,fp0
8903 @end group
8904 @end smallexample
8906 @ignore
8907 @findex CC_REVERSED
8908 If a peephole matches a sequence including one or more jump insns, you must
8909 take account of the flags such as @code{CC_REVERSED} which specify that the
8910 condition codes are represented in an unusual manner.  The compiler
8911 automatically alters any ordinary conditional jumps which occur in such
8912 situations, but the compiler cannot alter jumps which have been replaced by
8913 peephole optimizations.  So it is up to you to alter the assembler code
8914 that the peephole produces.  Supply C code to write the assembler output,
8915 and in this C code check the condition code status flags and change the
8916 assembler code as appropriate.
8917 @end ignore
8919 @var{insn-pattern-1} and so on look @emph{almost} like the second
8920 operand of @code{define_insn}.  There is one important difference: the
8921 second operand of @code{define_insn} consists of one or more RTX's
8922 enclosed in square brackets.  Usually, there is only one: then the same
8923 action can be written as an element of a @code{define_peephole}.  But
8924 when there are multiple actions in a @code{define_insn}, they are
8925 implicitly enclosed in a @code{parallel}.  Then you must explicitly
8926 write the @code{parallel}, and the square brackets within it, in the
8927 @code{define_peephole}.  Thus, if an insn pattern looks like this,
8929 @smallexample
8930 (define_insn "divmodsi4"
8931   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
8932         (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
8933                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
8934    (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
8935         (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))]
8936   "TARGET_68020"
8937   "divsl%.l %2,%3:%0")
8938 @end smallexample
8940 @noindent
8941 then the way to mention this insn in a peephole is as follows:
8943 @smallexample
8944 (define_peephole
8945   [@dots{}
8946    (parallel
8947     [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
8948           (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
8949                   (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
8950      (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
8951           (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))])
8952    @dots{}]
8953   @dots{})
8954 @end smallexample
8956 @end ifset
8957 @ifset INTERNALS
8958 @node define_peephole2
8959 @subsection RTL to RTL Peephole Optimizers
8960 @findex define_peephole2
8962 The @code{define_peephole2} definition tells the compiler how to
8963 substitute one sequence of instructions for another sequence,
8964 what additional scratch registers may be needed and what their
8965 lifetimes must be.
8967 @smallexample
8968 (define_peephole2
8969   [@var{insn-pattern-1}
8970    @var{insn-pattern-2}
8971    @dots{}]
8972   "@var{condition}"
8973   [@var{new-insn-pattern-1}
8974    @var{new-insn-pattern-2}
8975    @dots{}]
8976   "@var{preparation-statements}")
8977 @end smallexample
8979 The definition is almost identical to @code{define_split}
8980 (@pxref{Insn Splitting}) except that the pattern to match is not a
8981 single instruction, but a sequence of instructions.
8983 It is possible to request additional scratch registers for use in the
8984 output template.  If appropriate registers are not free, the pattern
8985 will simply not match.
8987 @findex match_scratch
8988 @findex match_dup
8989 Scratch registers are requested with a @code{match_scratch} pattern at
8990 the top level of the input pattern.  The allocated register (initially) will
8991 be dead at the point requested within the original sequence.  If the scratch
8992 is used at more than a single point, a @code{match_dup} pattern at the
8993 top level of the input pattern marks the last position in the input sequence
8994 at which the register must be available.
8996 Here is an example from the IA-32 machine description:
8998 @smallexample
8999 (define_peephole2
9000   [(match_scratch:SI 2 "r")
9001    (parallel [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
9002                    (match_operator:SI 3 "arith_or_logical_operator"
9003                      [(match_dup 0)
9004                       (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")]))
9005               (clobber (reg:CC 17))])]
9006   "! optimize_size && ! TARGET_READ_MODIFY"
9007   [(set (match_dup 2) (match_dup 1))
9008    (parallel [(set (match_dup 0)
9009                    (match_op_dup 3 [(match_dup 0) (match_dup 2)]))
9010               (clobber (reg:CC 17))])]
9011   "")
9012 @end smallexample
9014 @noindent
9015 This pattern tries to split a load from its use in the hopes that we'll be
9016 able to schedule around the memory load latency.  It allocates a single
9017 @code{SImode} register of class @code{GENERAL_REGS} (@code{"r"}) that needs
9018 to be live only at the point just before the arithmetic.
9020 A real example requiring extended scratch lifetimes is harder to come by,
9021 so here's a silly made-up example:
9023 @smallexample
9024 (define_peephole2
9025   [(match_scratch:SI 4 "r")
9026    (set (match_operand:SI 0 "" "") (match_operand:SI 1 "" ""))
9027    (set (match_operand:SI 2 "" "") (match_dup 1))
9028    (match_dup 4)
9029    (set (match_operand:SI 3 "" "") (match_dup 1))]
9030   "/* @r{determine 1 does not overlap 0 and 2} */"
9031   [(set (match_dup 4) (match_dup 1))
9032    (set (match_dup 0) (match_dup 4))
9033    (set (match_dup 2) (match_dup 4))
9034    (set (match_dup 3) (match_dup 4))]
9035   "")
9036 @end smallexample
9038 There are two special macros defined for use in the preparation statements:
9039 @code{DONE} and @code{FAIL}.  Use them with a following semicolon,
9040 as a statement.
9042 @table @code
9044 @findex DONE
9045 @item DONE
9046 Use the @code{DONE} macro to end RTL generation for the peephole.  The
9047 only RTL insns generated as replacement for the matched input insn will
9048 be those already emitted by explicit calls to @code{emit_insn} within
9049 the preparation statements; the replacement pattern is not used.
9051 @findex FAIL
9052 @item FAIL
9053 Make the @code{define_peephole2} fail on this occasion.  When a @code{define_peephole2}
9054 fails, it means that the replacement was not truly available for the
9055 particular inputs it was given.  In that case, GCC may still apply a
9056 later @code{define_peephole2} that also matches the given insn pattern.
9057 (Note that this is different from @code{define_split}, where @code{FAIL}
9058 prevents the input insn from being split at all.)
9059 @end table
9061 If the preparation falls through (invokes neither @code{DONE} nor
9062 @code{FAIL}), then the @code{define_peephole2} uses the replacement
9063 template.
9065 @noindent
9066 If we had not added the @code{(match_dup 4)} in the middle of the input
9067 sequence, it might have been the case that the register we chose at the
9068 beginning of the sequence is killed by the first or second @code{set}.
9070 @end ifset
9071 @ifset INTERNALS
9072 @node Insn Attributes
9073 @section Instruction Attributes
9074 @cindex insn attributes
9075 @cindex instruction attributes
9077 In addition to describing the instruction supported by the target machine,
9078 the @file{md} file also defines a group of @dfn{attributes} and a set of
9079 values for each.  Every generated insn is assigned a value for each attribute.
9080 One possible attribute would be the effect that the insn has on the machine's
9081 condition code.  This attribute can then be used by @code{NOTICE_UPDATE_CC}
9082 to track the condition codes.
9084 @menu
9085 * Defining Attributes:: Specifying attributes and their values.
9086 * Expressions::         Valid expressions for attribute values.
9087 * Tagging Insns::       Assigning attribute values to insns.
9088 * Attr Example::        An example of assigning attributes.
9089 * Insn Lengths::        Computing the length of insns.
9090 * Constant Attributes:: Defining attributes that are constant.
9091 * Mnemonic Attribute::  Obtain the instruction mnemonic as attribute value.
9092 * Delay Slots::         Defining delay slots required for a machine.
9093 * Processor pipeline description:: Specifying information for insn scheduling.
9094 @end menu
9096 @end ifset
9097 @ifset INTERNALS
9098 @node Defining Attributes
9099 @subsection Defining Attributes and their Values
9100 @cindex defining attributes and their values
9101 @cindex attributes, defining
9103 @findex define_attr
9104 The @code{define_attr} expression is used to define each attribute required
9105 by the target machine.  It looks like:
9107 @smallexample
9108 (define_attr @var{name} @var{list-of-values} @var{default})
9109 @end smallexample
9111 @var{name} is a string specifying the name of the attribute being
9112 defined.  Some attributes are used in a special way by the rest of the
9113 compiler. The @code{enabled} attribute can be used to conditionally
9114 enable or disable insn alternatives (@pxref{Disable Insn
9115 Alternatives}). The @code{predicable} attribute, together with a
9116 suitable @code{define_cond_exec} (@pxref{Conditional Execution}), can
9117 be used to automatically generate conditional variants of instruction
9118 patterns. The @code{mnemonic} attribute can be used to check for the
9119 instruction mnemonic (@pxref{Mnemonic Attribute}).  The compiler
9120 internally uses the names @code{ce_enabled} and @code{nonce_enabled},
9121 so they should not be used elsewhere as alternative names.
9123 @var{list-of-values} is either a string that specifies a comma-separated
9124 list of values that can be assigned to the attribute, or a null string to
9125 indicate that the attribute takes numeric values.
9127 @var{default} is an attribute expression that gives the value of this
9128 attribute for insns that match patterns whose definition does not include
9129 an explicit value for this attribute.  @xref{Attr Example}, for more
9130 information on the handling of defaults.  @xref{Constant Attributes},
9131 for information on attributes that do not depend on any particular insn.
9133 @findex insn-attr.h
9134 For each defined attribute, a number of definitions are written to the
9135 @file{insn-attr.h} file.  For cases where an explicit set of values is
9136 specified for an attribute, the following are defined:
9138 @itemize @bullet
9139 @item
9140 A @samp{#define} is written for the symbol @samp{HAVE_ATTR_@var{name}}.
9142 @item
9143 An enumerated class is defined for @samp{attr_@var{name}} with
9144 elements of the form @samp{@var{upper-name}_@var{upper-value}} where
9145 the attribute name and value are first converted to uppercase.
9147 @item
9148 A function @samp{get_attr_@var{name}} is defined that is passed an insn and
9149 returns the attribute value for that insn.
9150 @end itemize
9152 For example, if the following is present in the @file{md} file:
9154 @smallexample
9155 (define_attr "type" "branch,fp,load,store,arith" @dots{})
9156 @end smallexample
9158 @noindent
9159 the following lines will be written to the file @file{insn-attr.h}.
9161 @smallexample
9162 #define HAVE_ATTR_type 1
9163 enum attr_type @{TYPE_BRANCH, TYPE_FP, TYPE_LOAD,
9164                  TYPE_STORE, TYPE_ARITH@};
9165 extern enum attr_type get_attr_type ();
9166 @end smallexample
9168 If the attribute takes numeric values, no @code{enum} type will be
9169 defined and the function to obtain the attribute's value will return
9170 @code{int}.
9172 There are attributes which are tied to a specific meaning.  These
9173 attributes are not free to use for other purposes:
9175 @table @code
9176 @item length
9177 The @code{length} attribute is used to calculate the length of emitted
9178 code chunks.  This is especially important when verifying branch
9179 distances. @xref{Insn Lengths}.
9181 @item enabled
9182 The @code{enabled} attribute can be defined to prevent certain
9183 alternatives of an insn definition from being used during code
9184 generation. @xref{Disable Insn Alternatives}.
9186 @item mnemonic
9187 The @code{mnemonic} attribute can be defined to implement instruction
9188 specific checks in e.g.@: the pipeline description.
9189 @xref{Mnemonic Attribute}.
9190 @end table
9192 For each of these special attributes, the corresponding
9193 @samp{HAVE_ATTR_@var{name}} @samp{#define} is also written when the
9194 attribute is not defined; in that case, it is defined as @samp{0}.
9196 @findex define_enum_attr
9197 @anchor{define_enum_attr}
9198 Another way of defining an attribute is to use:
9200 @smallexample
9201 (define_enum_attr "@var{attr}" "@var{enum}" @var{default})
9202 @end smallexample
9204 This works in just the same way as @code{define_attr}, except that
9205 the list of values is taken from a separate enumeration called
9206 @var{enum} (@pxref{define_enum}).  This form allows you to use
9207 the same list of values for several attributes without having to
9208 repeat the list each time.  For example:
9210 @smallexample
9211 (define_enum "processor" [
9212   model_a
9213   model_b
9214   @dots{}
9216 (define_enum_attr "arch" "processor"
9217   (const (symbol_ref "target_arch")))
9218 (define_enum_attr "tune" "processor"
9219   (const (symbol_ref "target_tune")))
9220 @end smallexample
9222 defines the same attributes as:
9224 @smallexample
9225 (define_attr "arch" "model_a,model_b,@dots{}"
9226   (const (symbol_ref "target_arch")))
9227 (define_attr "tune" "model_a,model_b,@dots{}"
9228   (const (symbol_ref "target_tune")))
9229 @end smallexample
9231 but without duplicating the processor list.  The second example defines two
9232 separate C enums (@code{attr_arch} and @code{attr_tune}) whereas the first
9233 defines a single C enum (@code{processor}).
9234 @end ifset
9235 @ifset INTERNALS
9236 @node Expressions
9237 @subsection Attribute Expressions
9238 @cindex attribute expressions
9240 RTL expressions used to define attributes use the codes described above
9241 plus a few specific to attribute definitions, to be discussed below.
9242 Attribute value expressions must have one of the following forms:
9244 @table @code
9245 @cindex @code{const_int} and attributes
9246 @item (const_int @var{i})
9247 The integer @var{i} specifies the value of a numeric attribute.  @var{i}
9248 must be non-negative.
9250 The value of a numeric attribute can be specified either with a
9251 @code{const_int}, or as an integer represented as a string in
9252 @code{const_string}, @code{eq_attr} (see below), @code{attr},
9253 @code{symbol_ref}, simple arithmetic expressions, and @code{set_attr}
9254 overrides on specific instructions (@pxref{Tagging Insns}).
9256 @cindex @code{const_string} and attributes
9257 @item (const_string @var{value})
9258 The string @var{value} specifies a constant attribute value.
9259 If @var{value} is specified as @samp{"*"}, it means that the default value of
9260 the attribute is to be used for the insn containing this expression.
9261 @samp{"*"} obviously cannot be used in the @var{default} expression
9262 of a @code{define_attr}.
9264 If the attribute whose value is being specified is numeric, @var{value}
9265 must be a string containing a non-negative integer (normally
9266 @code{const_int} would be used in this case).  Otherwise, it must
9267 contain one of the valid values for the attribute.
9269 @cindex @code{if_then_else} and attributes
9270 @item (if_then_else @var{test} @var{true-value} @var{false-value})
9271 @var{test} specifies an attribute test, whose format is defined below.
9272 The value of this expression is @var{true-value} if @var{test} is true,
9273 otherwise it is @var{false-value}.
9275 @cindex @code{cond} and attributes
9276 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @dots{}] @var{default})
9277 The first operand of this expression is a vector containing an even
9278 number of expressions and consisting of pairs of @var{test} and @var{value}
9279 expressions.  The value of the @code{cond} expression is that of the
9280 @var{value} corresponding to the first true @var{test} expression.  If
9281 none of the @var{test} expressions are true, the value of the @code{cond}
9282 expression is that of the @var{default} expression.
9283 @end table
9285 @var{test} expressions can have one of the following forms:
9287 @table @code
9288 @cindex @code{const_int} and attribute tests
9289 @item (const_int @var{i})
9290 This test is true if @var{i} is nonzero and false otherwise.
9292 @cindex @code{not} and attributes
9293 @cindex @code{ior} and attributes
9294 @cindex @code{and} and attributes
9295 @item (not @var{test})
9296 @itemx (ior @var{test1} @var{test2})
9297 @itemx (and @var{test1} @var{test2})
9298 These tests are true if the indicated logical function is true.
9300 @cindex @code{match_operand} and attributes
9301 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{pred} @var{constraints})
9302 This test is true if operand @var{n} of the insn whose attribute value
9303 is being determined has mode @var{m} (this part of the test is ignored
9304 if @var{m} is @code{VOIDmode}) and the function specified by the string
9305 @var{pred} returns a nonzero value when passed operand @var{n} and mode
9306 @var{m} (this part of the test is ignored if @var{pred} is the null
9307 string).
9309 The @var{constraints} operand is ignored and should be the null string.
9311 @cindex @code{match_test} and attributes
9312 @item (match_test @var{c-expr})
9313 The test is true if C expression @var{c-expr} is true.  In non-constant
9314 attributes, @var{c-expr} has access to the following variables:
9316 @table @var
9317 @item insn
9318 The rtl instruction under test.
9319 @item which_alternative
9320 The @code{define_insn} alternative that @var{insn} matches.
9321 @xref{Output Statement}.
9322 @item operands
9323 An array of @var{insn}'s rtl operands.
9324 @end table
9326 @var{c-expr} behaves like the condition in a C @code{if} statement,
9327 so there is no need to explicitly convert the expression into a boolean
9328 0 or 1 value.  For example, the following two tests are equivalent:
9330 @smallexample
9331 (match_test "x & 2")
9332 (match_test "(x & 2) != 0")
9333 @end smallexample
9335 @cindex @code{le} and attributes
9336 @cindex @code{leu} and attributes
9337 @cindex @code{lt} and attributes
9338 @cindex @code{gt} and attributes
9339 @cindex @code{gtu} and attributes
9340 @cindex @code{ge} and attributes
9341 @cindex @code{geu} and attributes
9342 @cindex @code{ne} and attributes
9343 @cindex @code{eq} and attributes
9344 @cindex @code{plus} and attributes
9345 @cindex @code{minus} and attributes
9346 @cindex @code{mult} and attributes
9347 @cindex @code{div} and attributes
9348 @cindex @code{mod} and attributes
9349 @cindex @code{abs} and attributes
9350 @cindex @code{neg} and attributes
9351 @cindex @code{ashift} and attributes
9352 @cindex @code{lshiftrt} and attributes
9353 @cindex @code{ashiftrt} and attributes
9354 @item (le @var{arith1} @var{arith2})
9355 @itemx (leu @var{arith1} @var{arith2})
9356 @itemx (lt @var{arith1} @var{arith2})
9357 @itemx (ltu @var{arith1} @var{arith2})
9358 @itemx (gt @var{arith1} @var{arith2})
9359 @itemx (gtu @var{arith1} @var{arith2})
9360 @itemx (ge @var{arith1} @var{arith2})
9361 @itemx (geu @var{arith1} @var{arith2})
9362 @itemx (ne @var{arith1} @var{arith2})
9363 @itemx (eq @var{arith1} @var{arith2})
9364 These tests are true if the indicated comparison of the two arithmetic
9365 expressions is true.  Arithmetic expressions are formed with
9366 @code{plus}, @code{minus}, @code{mult}, @code{div}, @code{mod},
9367 @code{abs}, @code{neg}, @code{and}, @code{ior}, @code{xor}, @code{not},
9368 @code{ashift}, @code{lshiftrt}, and @code{ashiftrt} expressions.
9370 @findex get_attr
9371 @code{const_int} and @code{symbol_ref} are always valid terms (@pxref{Insn
9372 Lengths},for additional forms).  @code{symbol_ref} is a string
9373 denoting a C expression that yields an @code{int} when evaluated by the
9374 @samp{get_attr_@dots{}} routine.  It should normally be a global
9375 variable.
9377 @findex eq_attr
9378 @item (eq_attr @var{name} @var{value})
9379 @var{name} is a string specifying the name of an attribute.
9381 @var{value} is a string that is either a valid value for attribute
9382 @var{name}, a comma-separated list of values, or @samp{!} followed by a
9383 value or list.  If @var{value} does not begin with a @samp{!}, this
9384 test is true if the value of the @var{name} attribute of the current
9385 insn is in the list specified by @var{value}.  If @var{value} begins
9386 with a @samp{!}, this test is true if the attribute's value is
9387 @emph{not} in the specified list.
9389 For example,
9391 @smallexample
9392 (eq_attr "type" "load,store")
9393 @end smallexample
9395 @noindent
9396 is equivalent to
9398 @smallexample
9399 (ior (eq_attr "type" "load") (eq_attr "type" "store"))
9400 @end smallexample
9402 If @var{name} specifies an attribute of @samp{alternative}, it refers to the
9403 value of the compiler variable @code{which_alternative}
9404 (@pxref{Output Statement}) and the values must be small integers.  For
9405 example,
9407 @smallexample
9408 (eq_attr "alternative" "2,3")
9409 @end smallexample
9411 @noindent
9412 is equivalent to
9414 @smallexample
9415 (ior (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 2))
9416      (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 3)))
9417 @end smallexample
9419 Note that, for most attributes, an @code{eq_attr} test is simplified in cases
9420 where the value of the attribute being tested is known for all insns matching
9421 a particular pattern.  This is by far the most common case.
9423 @findex attr_flag
9424 @item (attr_flag @var{name})
9425 The value of an @code{attr_flag} expression is true if the flag
9426 specified by @var{name} is true for the @code{insn} currently being
9427 scheduled.
9429 @var{name} is a string specifying one of a fixed set of flags to test.
9430 Test the flags @code{forward} and @code{backward} to determine the
9431 direction of a conditional branch.
9433 This example describes a conditional branch delay slot which
9434 can be nullified for forward branches that are taken (annul-true) or
9435 for backward branches which are not taken (annul-false).
9437 @smallexample
9438 (define_delay (eq_attr "type" "cbranch")
9439   [(eq_attr "in_branch_delay" "true")
9440    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
9441         (attr_flag "forward"))
9442    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
9443         (attr_flag "backward"))])
9444 @end smallexample
9446 The @code{forward} and @code{backward} flags are false if the current
9447 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
9449 @code{attr_flag} is only used during delay slot scheduling and has no
9450 meaning to other passes of the compiler.
9452 @findex attr
9453 @item (attr @var{name})
9454 The value of another attribute is returned.  This is most useful
9455 for numeric attributes, as @code{eq_attr} and @code{attr_flag}
9456 produce more efficient code for non-numeric attributes.
9457 @end table
9459 @end ifset
9460 @ifset INTERNALS
9461 @node Tagging Insns
9462 @subsection Assigning Attribute Values to Insns
9463 @cindex tagging insns
9464 @cindex assigning attribute values to insns
9466 The value assigned to an attribute of an insn is primarily determined by
9467 which pattern is matched by that insn (or which @code{define_peephole}
9468 generated it).  Every @code{define_insn} and @code{define_peephole} can
9469 have an optional last argument to specify the values of attributes for
9470 matching insns.  The value of any attribute not specified in a particular
9471 insn is set to the default value for that attribute, as specified in its
9472 @code{define_attr}.  Extensive use of default values for attributes
9473 permits the specification of the values for only one or two attributes
9474 in the definition of most insn patterns, as seen in the example in the
9475 next section.
9477 The optional last argument of @code{define_insn} and
9478 @code{define_peephole} is a vector of expressions, each of which defines
9479 the value for a single attribute.  The most general way of assigning an
9480 attribute's value is to use a @code{set} expression whose first operand is an
9481 @code{attr} expression giving the name of the attribute being set.  The
9482 second operand of the @code{set} is an attribute expression
9483 (@pxref{Expressions}) giving the value of the attribute.
9485 When the attribute value depends on the @samp{alternative} attribute
9486 (i.e., which is the applicable alternative in the constraint of the
9487 insn), the @code{set_attr_alternative} expression can be used.  It
9488 allows the specification of a vector of attribute expressions, one for
9489 each alternative.
9491 @findex set_attr
9492 When the generality of arbitrary attribute expressions is not required,
9493 the simpler @code{set_attr} expression can be used, which allows
9494 specifying a string giving either a single attribute value or a list
9495 of attribute values, one for each alternative.
9497 The form of each of the above specifications is shown below.  In each case,
9498 @var{name} is a string specifying the attribute to be set.
9500 @table @code
9501 @item (set_attr @var{name} @var{value-string})
9502 @var{value-string} is either a string giving the desired attribute value,
9503 or a string containing a comma-separated list giving the values for
9504 succeeding alternatives.  The number of elements must match the number
9505 of alternatives in the constraint of the insn pattern.
9507 Note that it may be useful to specify @samp{*} for some alternative, in
9508 which case the attribute will assume its default value for insns matching
9509 that alternative.
9511 @findex set_attr_alternative
9512 @item (set_attr_alternative @var{name} [@var{value1} @var{value2} @dots{}])
9513 Depending on the alternative of the insn, the value will be one of the
9514 specified values.  This is a shorthand for using a @code{cond} with
9515 tests on the @samp{alternative} attribute.
9517 @findex attr
9518 @item (set (attr @var{name}) @var{value})
9519 The first operand of this @code{set} must be the special RTL expression
9520 @code{attr}, whose sole operand is a string giving the name of the
9521 attribute being set.  @var{value} is the value of the attribute.
9522 @end table
9524 The following shows three different ways of representing the same
9525 attribute value specification:
9527 @smallexample
9528 (set_attr "type" "load,store,arith")
9530 (set_attr_alternative "type"
9531                       [(const_string "load") (const_string "store")
9532                        (const_string "arith")])
9534 (set (attr "type")
9535      (cond [(eq_attr "alternative" "1") (const_string "load")
9536             (eq_attr "alternative" "2") (const_string "store")]
9537            (const_string "arith")))
9538 @end smallexample
9540 @need 1000
9541 @findex define_asm_attributes
9542 The @code{define_asm_attributes} expression provides a mechanism to
9543 specify the attributes assigned to insns produced from an @code{asm}
9544 statement.  It has the form:
9546 @smallexample
9547 (define_asm_attributes [@var{attr-sets}])
9548 @end smallexample
9550 @noindent
9551 where @var{attr-sets} is specified the same as for both the
9552 @code{define_insn} and the @code{define_peephole} expressions.
9554 These values will typically be the ``worst case'' attribute values.  For
9555 example, they might indicate that the condition code will be clobbered.
9557 A specification for a @code{length} attribute is handled specially.  The
9558 way to compute the length of an @code{asm} insn is to multiply the
9559 length specified in the expression @code{define_asm_attributes} by the
9560 number of machine instructions specified in the @code{asm} statement,
9561 determined by counting the number of semicolons and newlines in the
9562 string.  Therefore, the value of the @code{length} attribute specified
9563 in a @code{define_asm_attributes} should be the maximum possible length
9564 of a single machine instruction.
9566 @end ifset
9567 @ifset INTERNALS
9568 @node Attr Example
9569 @subsection Example of Attribute Specifications
9570 @cindex attribute specifications example
9571 @cindex attribute specifications
9573 The judicious use of defaulting is important in the efficient use of
9574 insn attributes.  Typically, insns are divided into @dfn{types} and an
9575 attribute, customarily called @code{type}, is used to represent this
9576 value.  This attribute is normally used only to define the default value
9577 for other attributes.  An example will clarify this usage.
9579 Assume we have a RISC machine with a condition code and in which only
9580 full-word operations are performed in registers.  Let us assume that we
9581 can divide all insns into loads, stores, (integer) arithmetic
9582 operations, floating point operations, and branches.
9584 Here we will concern ourselves with determining the effect of an insn on
9585 the condition code and will limit ourselves to the following possible
9586 effects:  The condition code can be set unpredictably (clobbered), not
9587 be changed, be set to agree with the results of the operation, or only
9588 changed if the item previously set into the condition code has been
9589 modified.
9591 Here is part of a sample @file{md} file for such a machine:
9593 @smallexample
9594 (define_attr "type" "load,store,arith,fp,branch" (const_string "arith"))
9596 (define_attr "cc" "clobber,unchanged,set,change0"
9597              (cond [(eq_attr "type" "load")
9598                         (const_string "change0")
9599                     (eq_attr "type" "store,branch")
9600                         (const_string "unchanged")
9601                     (eq_attr "type" "arith")
9602                         (if_then_else (match_operand:SI 0 "" "")
9603                                       (const_string "set")
9604                                       (const_string "clobber"))]
9605                    (const_string "clobber")))
9607 (define_insn ""
9608   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,r,m")
9609         (match_operand:SI 1 "general_operand" "r,m,r"))]
9610   ""
9611   "@@
9612    move %0,%1
9613    load %0,%1
9614    store %0,%1"
9615   [(set_attr "type" "arith,load,store")])
9616 @end smallexample
9618 Note that we assume in the above example that arithmetic operations
9619 performed on quantities smaller than a machine word clobber the condition
9620 code since they will set the condition code to a value corresponding to the
9621 full-word result.
9623 @end ifset
9624 @ifset INTERNALS
9625 @node Insn Lengths
9626 @subsection Computing the Length of an Insn
9627 @cindex insn lengths, computing
9628 @cindex computing the length of an insn
9630 For many machines, multiple types of branch instructions are provided, each
9631 for different length branch displacements.  In most cases, the assembler
9632 will choose the correct instruction to use.  However, when the assembler
9633 cannot do so, GCC can when a special attribute, the @code{length}
9634 attribute, is defined.  This attribute must be defined to have numeric
9635 values by specifying a null string in its @code{define_attr}.
9637 In the case of the @code{length} attribute, two additional forms of
9638 arithmetic terms are allowed in test expressions:
9640 @table @code
9641 @cindex @code{match_dup} and attributes
9642 @item (match_dup @var{n})
9643 This refers to the address of operand @var{n} of the current insn, which
9644 must be a @code{label_ref}.
9646 @cindex @code{pc} and attributes
9647 @item (pc)
9648 For non-branch instructions and backward branch instructions, this refers
9649 to the address of the current insn.  But for forward branch instructions,
9650 this refers to the address of the next insn, because the length of the
9651 current insn is to be computed.
9652 @end table
9654 @cindex @code{addr_vec}, length of
9655 @cindex @code{addr_diff_vec}, length of
9656 For normal insns, the length will be determined by value of the
9657 @code{length} attribute.  In the case of @code{addr_vec} and
9658 @code{addr_diff_vec} insn patterns, the length is computed as
9659 the number of vectors multiplied by the size of each vector.
9661 Lengths are measured in addressable storage units (bytes).
9663 Note that it is possible to call functions via the @code{symbol_ref}
9664 mechanism to compute the length of an insn.  However, if you use this
9665 mechanism you must provide dummy clauses to express the maximum length
9666 without using the function call.  You can an example of this in the
9667 @code{pa} machine description for the @code{call_symref} pattern.
9669 The following macros can be used to refine the length computation:
9671 @table @code
9672 @findex ADJUST_INSN_LENGTH
9673 @item ADJUST_INSN_LENGTH (@var{insn}, @var{length})
9674 If defined, modifies the length assigned to instruction @var{insn} as a
9675 function of the context in which it is used.  @var{length} is an lvalue
9676 that contains the initially computed length of the insn and should be
9677 updated with the correct length of the insn.
9679 This macro will normally not be required.  A case in which it is
9680 required is the ROMP@.  On this machine, the size of an @code{addr_vec}
9681 insn must be increased by two to compensate for the fact that alignment
9682 may be required.
9683 @end table
9685 @findex get_attr_length
9686 The routine that returns @code{get_attr_length} (the value of the
9687 @code{length} attribute) can be used by the output routine to
9688 determine the form of the branch instruction to be written, as the
9689 example below illustrates.
9691 As an example of the specification of variable-length branches, consider
9692 the IBM 360.  If we adopt the convention that a register will be set to
9693 the starting address of a function, we can jump to labels within 4k of
9694 the start using a four-byte instruction.  Otherwise, we need a six-byte
9695 sequence to load the address from memory and then branch to it.
9697 On such a machine, a pattern for a branch instruction might be specified
9698 as follows:
9700 @smallexample
9701 (define_insn "jump"
9702   [(set (pc)
9703         (label_ref (match_operand 0 "" "")))]
9704   ""
9706    return (get_attr_length (insn) == 4
9707            ? "b %l0" : "l r15,=a(%l0); br r15");
9709   [(set (attr "length")
9710         (if_then_else (lt (match_dup 0) (const_int 4096))
9711                       (const_int 4)
9712                       (const_int 6)))])
9713 @end smallexample
9715 @end ifset
9716 @ifset INTERNALS
9717 @node Constant Attributes
9718 @subsection Constant Attributes
9719 @cindex constant attributes
9721 A special form of @code{define_attr}, where the expression for the
9722 default value is a @code{const} expression, indicates an attribute that
9723 is constant for a given run of the compiler.  Constant attributes may be
9724 used to specify which variety of processor is used.  For example,
9726 @smallexample
9727 (define_attr "cpu" "m88100,m88110,m88000"
9728  (const
9729   (cond [(symbol_ref "TARGET_88100") (const_string "m88100")
9730          (symbol_ref "TARGET_88110") (const_string "m88110")]
9731         (const_string "m88000"))))
9733 (define_attr "memory" "fast,slow"
9734  (const
9735   (if_then_else (symbol_ref "TARGET_FAST_MEM")
9736                 (const_string "fast")
9737                 (const_string "slow"))))
9738 @end smallexample
9740 The routine generated for constant attributes has no parameters as it
9741 does not depend on any particular insn.  RTL expressions used to define
9742 the value of a constant attribute may use the @code{symbol_ref} form,
9743 but may not use either the @code{match_operand} form or @code{eq_attr}
9744 forms involving insn attributes.
9746 @end ifset
9747 @ifset INTERNALS
9748 @node Mnemonic Attribute
9749 @subsection Mnemonic Attribute
9750 @cindex mnemonic attribute
9752 The @code{mnemonic} attribute is a string type attribute holding the
9753 instruction mnemonic for an insn alternative.  The attribute values
9754 will automatically be generated by the machine description parser if
9755 there is an attribute definition in the md file:
9757 @smallexample
9758 (define_attr "mnemonic" "unknown" (const_string "unknown"))
9759 @end smallexample
9761 The default value can be freely chosen as long as it does not collide
9762 with any of the instruction mnemonics.  This value will be used
9763 whenever the machine description parser is not able to determine the
9764 mnemonic string.  This might be the case for output templates
9765 containing more than a single instruction as in
9766 @code{"mvcle\t%0,%1,0\;jo\t.-4"}.
9768 The @code{mnemonic} attribute set is not generated automatically if the
9769 instruction string is generated via C code.
9771 An existing @code{mnemonic} attribute set in an insn definition will not
9772 be overriden by the md file parser.  That way it is possible to
9773 manually set the instruction mnemonics for the cases where the md file
9774 parser fails to determine it automatically.
9776 The @code{mnemonic} attribute is useful for dealing with instruction
9777 specific properties in the pipeline description without defining
9778 additional insn attributes.
9780 @smallexample
9781 (define_attr "ooo_expanded" ""
9782   (cond [(eq_attr "mnemonic" "dlr,dsgr,d,dsgf,stam,dsgfr,dlgr")
9783          (const_int 1)]
9784         (const_int 0)))
9785 @end smallexample
9787 @end ifset
9788 @ifset INTERNALS
9789 @node Delay Slots
9790 @subsection Delay Slot Scheduling
9791 @cindex delay slots, defining
9793 The insn attribute mechanism can be used to specify the requirements for
9794 delay slots, if any, on a target machine.  An instruction is said to
9795 require a @dfn{delay slot} if some instructions that are physically
9796 after the instruction are executed as if they were located before it.
9797 Classic examples are branch and call instructions, which often execute
9798 the following instruction before the branch or call is performed.
9800 On some machines, conditional branch instructions can optionally
9801 @dfn{annul} instructions in the delay slot.  This means that the
9802 instruction will not be executed for certain branch outcomes.  Both
9803 instructions that annul if the branch is true and instructions that
9804 annul if the branch is false are supported.
9806 Delay slot scheduling differs from instruction scheduling in that
9807 determining whether an instruction needs a delay slot is dependent only
9808 on the type of instruction being generated, not on data flow between the
9809 instructions.  See the next section for a discussion of data-dependent
9810 instruction scheduling.
9812 @findex define_delay
9813 The requirement of an insn needing one or more delay slots is indicated
9814 via the @code{define_delay} expression.  It has the following form:
9816 @smallexample
9817 (define_delay @var{test}
9818               [@var{delay-1} @var{annul-true-1} @var{annul-false-1}
9819                @var{delay-2} @var{annul-true-2} @var{annul-false-2}
9820                @dots{}])
9821 @end smallexample
9823 @var{test} is an attribute test that indicates whether this
9824 @code{define_delay} applies to a particular insn.  If so, the number of
9825 required delay slots is determined by the length of the vector specified
9826 as the second argument.  An insn placed in delay slot @var{n} must
9827 satisfy attribute test @var{delay-n}.  @var{annul-true-n} is an
9828 attribute test that specifies which insns may be annulled if the branch
9829 is true.  Similarly, @var{annul-false-n} specifies which insns in the
9830 delay slot may be annulled if the branch is false.  If annulling is not
9831 supported for that delay slot, @code{(nil)} should be coded.
9833 For example, in the common case where branch and call insns require
9834 a single delay slot, which may contain any insn other than a branch or
9835 call, the following would be placed in the @file{md} file:
9837 @smallexample
9838 (define_delay (eq_attr "type" "branch,call")
9839               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
9840 @end smallexample
9842 Multiple @code{define_delay} expressions may be specified.  In this
9843 case, each such expression specifies different delay slot requirements
9844 and there must be no insn for which tests in two @code{define_delay}
9845 expressions are both true.
9847 For example, if we have a machine that requires one delay slot for branches
9848 but two for calls,  no delay slot can contain a branch or call insn,
9849 and any valid insn in the delay slot for the branch can be annulled if the
9850 branch is true, we might represent this as follows:
9852 @smallexample
9853 (define_delay (eq_attr "type" "branch")
9854    [(eq_attr "type" "!branch,call")
9855     (eq_attr "type" "!branch,call")
9856     (nil)])
9858 (define_delay (eq_attr "type" "call")
9859               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)
9860                (eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
9861 @end smallexample
9862 @c the above is *still* too long.  --mew 4feb93
9864 @end ifset
9865 @ifset INTERNALS
9866 @node Processor pipeline description
9867 @subsection Specifying processor pipeline description
9868 @cindex processor pipeline description
9869 @cindex processor functional units
9870 @cindex instruction latency time
9871 @cindex interlock delays
9872 @cindex data dependence delays
9873 @cindex reservation delays
9874 @cindex pipeline hazard recognizer
9875 @cindex automaton based pipeline description
9876 @cindex regular expressions
9877 @cindex deterministic finite state automaton
9878 @cindex automaton based scheduler
9879 @cindex RISC
9880 @cindex VLIW
9882 To achieve better performance, most modern processors
9883 (super-pipelined, superscalar @acronym{RISC}, and @acronym{VLIW}
9884 processors) have many @dfn{functional units} on which several
9885 instructions can be executed simultaneously.  An instruction starts
9886 execution if its issue conditions are satisfied.  If not, the
9887 instruction is stalled until its conditions are satisfied.  Such
9888 @dfn{interlock (pipeline) delay} causes interruption of the fetching
9889 of successor instructions (or demands nop instructions, e.g.@: for some
9890 MIPS processors).
9892 There are two major kinds of interlock delays in modern processors.
9893 The first one is a data dependence delay determining @dfn{instruction
9894 latency time}.  The instruction execution is not started until all
9895 source data have been evaluated by prior instructions (there are more
9896 complex cases when the instruction execution starts even when the data
9897 are not available but will be ready in given time after the
9898 instruction execution start).  Taking the data dependence delays into
9899 account is simple.  The data dependence (true, output, and
9900 anti-dependence) delay between two instructions is given by a
9901 constant.  In most cases this approach is adequate.  The second kind
9902 of interlock delays is a reservation delay.  The reservation delay
9903 means that two instructions under execution will be in need of shared
9904 processors resources, i.e.@: buses, internal registers, and/or
9905 functional units, which are reserved for some time.  Taking this kind
9906 of delay into account is complex especially for modern @acronym{RISC}
9907 processors.
9909 The task of exploiting more processor parallelism is solved by an
9910 instruction scheduler.  For a better solution to this problem, the
9911 instruction scheduler has to have an adequate description of the
9912 processor parallelism (or @dfn{pipeline description}).  GCC
9913 machine descriptions describe processor parallelism and functional
9914 unit reservations for groups of instructions with the aid of
9915 @dfn{regular expressions}.
9917 The GCC instruction scheduler uses a @dfn{pipeline hazard recognizer} to
9918 figure out the possibility of the instruction issue by the processor
9919 on a given simulated processor cycle.  The pipeline hazard recognizer is
9920 automatically generated from the processor pipeline description.  The
9921 pipeline hazard recognizer generated from the machine description
9922 is based on a deterministic finite state automaton (@acronym{DFA}):
9923 the instruction issue is possible if there is a transition from one
9924 automaton state to another one.  This algorithm is very fast, and
9925 furthermore, its speed is not dependent on processor
9926 complexity@footnote{However, the size of the automaton depends on
9927 processor complexity.  To limit this effect, machine descriptions
9928 can split orthogonal parts of the machine description among several
9929 automata: but then, since each of these must be stepped independently,
9930 this does cause a small decrease in the algorithm's performance.}.
9932 @cindex automaton based pipeline description
9933 The rest of this section describes the directives that constitute
9934 an automaton-based processor pipeline description.  The order of
9935 these constructions within the machine description file is not
9936 important.
9938 @findex define_automaton
9939 @cindex pipeline hazard recognizer
9940 The following optional construction describes names of automata
9941 generated and used for the pipeline hazards recognition.  Sometimes
9942 the generated finite state automaton used by the pipeline hazard
9943 recognizer is large.  If we use more than one automaton and bind functional
9944 units to the automata, the total size of the automata is usually
9945 less than the size of the single automaton.  If there is no one such
9946 construction, only one finite state automaton is generated.
9948 @smallexample
9949 (define_automaton @var{automata-names})
9950 @end smallexample
9952 @var{automata-names} is a string giving names of the automata.  The
9953 names are separated by commas.  All the automata should have unique names.
9954 The automaton name is used in the constructions @code{define_cpu_unit} and
9955 @code{define_query_cpu_unit}.
9957 @findex define_cpu_unit
9958 @cindex processor functional units
9959 Each processor functional unit used in the description of instruction
9960 reservations should be described by the following construction.
9962 @smallexample
9963 (define_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
9964 @end smallexample
9966 @var{unit-names} is a string giving the names of the functional units
9967 separated by commas.  Don't use name @samp{nothing}, it is reserved
9968 for other goals.
9970 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
9971 which the unit is bound.  The automaton should be described in
9972 construction @code{define_automaton}.  You should give
9973 @dfn{automaton-name}, if there is a defined automaton.
9975 The assignment of units to automata are constrained by the uses of the
9976 units in insn reservations.  The most important constraint is: if a
9977 unit reservation is present on a particular cycle of an alternative
9978 for an insn reservation, then some unit from the same automaton must
9979 be present on the same cycle for the other alternatives of the insn
9980 reservation.  The rest of the constraints are mentioned in the
9981 description of the subsequent constructions.
9983 @findex define_query_cpu_unit
9984 @cindex querying function unit reservations
9985 The following construction describes CPU functional units analogously
9986 to @code{define_cpu_unit}.  The reservation of such units can be
9987 queried for an automaton state.  The instruction scheduler never
9988 queries reservation of functional units for given automaton state.  So
9989 as a rule, you don't need this construction.  This construction could
9990 be used for future code generation goals (e.g.@: to generate
9991 @acronym{VLIW} insn templates).
9993 @smallexample
9994 (define_query_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
9995 @end smallexample
9997 @var{unit-names} is a string giving names of the functional units
9998 separated by commas.
10000 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
10001 which the unit is bound.
10003 @findex define_insn_reservation
10004 @cindex instruction latency time
10005 @cindex regular expressions
10006 @cindex data bypass
10007 The following construction is the major one to describe pipeline
10008 characteristics of an instruction.
10010 @smallexample
10011 (define_insn_reservation @var{insn-name} @var{default_latency}
10012                          @var{condition} @var{regexp})
10013 @end smallexample
10015 @var{default_latency} is a number giving latency time of the
10016 instruction.  There is an important difference between the old
10017 description and the automaton based pipeline description.  The latency
10018 time is used for all dependencies when we use the old description.  In
10019 the automaton based pipeline description, the given latency time is only
10020 used for true dependencies.  The cost of anti-dependencies is always
10021 zero and the cost of output dependencies is the difference between
10022 latency times of the producing and consuming insns (if the difference
10023 is negative, the cost is considered to be zero).  You can always
10024 change the default costs for any description by using the target hook
10025 @code{TARGET_SCHED_ADJUST_COST} (@pxref{Scheduling}).
10027 @var{insn-name} is a string giving the internal name of the insn.  The
10028 internal names are used in constructions @code{define_bypass} and in
10029 the automaton description file generated for debugging.  The internal
10030 name has nothing in common with the names in @code{define_insn}.  It is a
10031 good practice to use insn classes described in the processor manual.
10033 @var{condition} defines what RTL insns are described by this
10034 construction.  You should remember that you will be in trouble if
10035 @var{condition} for two or more different
10036 @code{define_insn_reservation} constructions is TRUE for an insn.  In
10037 this case what reservation will be used for the insn is not defined.
10038 Such cases are not checked during generation of the pipeline hazards
10039 recognizer because in general recognizing that two conditions may have
10040 the same value is quite difficult (especially if the conditions
10041 contain @code{symbol_ref}).  It is also not checked during the
10042 pipeline hazard recognizer work because it would slow down the
10043 recognizer considerably.
10045 @var{regexp} is a string describing the reservation of the cpu's functional
10046 units by the instruction.  The reservations are described by a regular
10047 expression according to the following syntax:
10049 @smallexample
10050        regexp = regexp "," oneof
10051               | oneof
10053        oneof = oneof "|" allof
10054              | allof
10056        allof = allof "+" repeat
10057              | repeat
10059        repeat = element "*" number
10060               | element
10062        element = cpu_function_unit_name
10063                | reservation_name
10064                | result_name
10065                | "nothing"
10066                | "(" regexp ")"
10067 @end smallexample
10069 @itemize @bullet
10070 @item
10071 @samp{,} is used for describing the start of the next cycle in
10072 the reservation.
10074 @item
10075 @samp{|} is used for describing a reservation described by the first
10076 regular expression @strong{or} a reservation described by the second
10077 regular expression @strong{or} etc.
10079 @item
10080 @samp{+} is used for describing a reservation described by the first
10081 regular expression @strong{and} a reservation described by the
10082 second regular expression @strong{and} etc.
10084 @item
10085 @samp{*} is used for convenience and simply means a sequence in which
10086 the regular expression are repeated @var{number} times with cycle
10087 advancing (see @samp{,}).
10089 @item
10090 @samp{cpu_function_unit_name} denotes reservation of the named
10091 functional unit.
10093 @item
10094 @samp{reservation_name} --- see description of construction
10095 @samp{define_reservation}.
10097 @item
10098 @samp{nothing} denotes no unit reservations.
10099 @end itemize
10101 @findex define_reservation
10102 Sometimes unit reservations for different insns contain common parts.
10103 In such case, you can simplify the pipeline description by describing
10104 the common part by the following construction
10106 @smallexample
10107 (define_reservation @var{reservation-name} @var{regexp})
10108 @end smallexample
10110 @var{reservation-name} is a string giving name of @var{regexp}.
10111 Functional unit names and reservation names are in the same name
10112 space.  So the reservation names should be different from the
10113 functional unit names and cannot be the reserved name @samp{nothing}.
10115 @findex define_bypass
10116 @cindex instruction latency time
10117 @cindex data bypass
10118 The following construction is used to describe exceptions in the
10119 latency time for given instruction pair.  This is so called bypasses.
10121 @smallexample
10122 (define_bypass @var{number} @var{out_insn_names} @var{in_insn_names}
10123                [@var{guard}])
10124 @end smallexample
10126 @var{number} defines when the result generated by the instructions
10127 given in string @var{out_insn_names} will be ready for the
10128 instructions given in string @var{in_insn_names}.  Each of these
10129 strings is a comma-separated list of filename-style globs and
10130 they refer to the names of @code{define_insn_reservation}s.
10131 For example:
10132 @smallexample
10133 (define_bypass 1 "cpu1_load_*, cpu1_store_*" "cpu1_load_*")
10134 @end smallexample
10135 defines a bypass between instructions that start with
10136 @samp{cpu1_load_} or @samp{cpu1_store_} and those that start with
10137 @samp{cpu1_load_}.
10139 @var{guard} is an optional string giving the name of a C function which
10140 defines an additional guard for the bypass.  The function will get the
10141 two insns as parameters.  If the function returns zero the bypass will
10142 be ignored for this case.  The additional guard is necessary to
10143 recognize complicated bypasses, e.g.@: when the consumer is only an address
10144 of insn @samp{store} (not a stored value).
10146 If there are more one bypass with the same output and input insns, the
10147 chosen bypass is the first bypass with a guard in description whose
10148 guard function returns nonzero.  If there is no such bypass, then
10149 bypass without the guard function is chosen.
10151 @findex exclusion_set
10152 @findex presence_set
10153 @findex final_presence_set
10154 @findex absence_set
10155 @findex final_absence_set
10156 @cindex VLIW
10157 @cindex RISC
10158 The following five constructions are usually used to describe
10159 @acronym{VLIW} processors, or more precisely, to describe a placement
10160 of small instructions into @acronym{VLIW} instruction slots.  They
10161 can be used for @acronym{RISC} processors, too.
10163 @smallexample
10164 (exclusion_set @var{unit-names} @var{unit-names})
10165 (presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
10166 (final_presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
10167 (absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
10168 (final_absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
10169 @end smallexample
10171 @var{unit-names} is a string giving names of functional units
10172 separated by commas.
10174 @var{patterns} is a string giving patterns of functional units
10175 separated by comma.  Currently pattern is one unit or units
10176 separated by white-spaces.
10178 The first construction (@samp{exclusion_set}) means that each
10179 functional unit in the first string cannot be reserved simultaneously
10180 with a unit whose name is in the second string and vice versa.  For
10181 example, the construction is useful for describing processors
10182 (e.g.@: some SPARC processors) with a fully pipelined floating point
10183 functional unit which can execute simultaneously only single floating
10184 point insns or only double floating point insns.
10186 The second construction (@samp{presence_set}) means that each
10187 functional unit in the first string cannot be reserved unless at
10188 least one of pattern of units whose names are in the second string is
10189 reserved.  This is an asymmetric relation.  For example, it is useful
10190 for description that @acronym{VLIW} @samp{slot1} is reserved after
10191 @samp{slot0} reservation.  We could describe it by the following
10192 construction
10194 @smallexample
10195 (presence_set "slot1" "slot0")
10196 @end smallexample
10198 Or @samp{slot1} is reserved only after @samp{slot0} and unit @samp{b0}
10199 reservation.  In this case we could write
10201 @smallexample
10202 (presence_set "slot1" "slot0 b0")
10203 @end smallexample
10205 The third construction (@samp{final_presence_set}) is analogous to
10206 @samp{presence_set}.  The difference between them is when checking is
10207 done.  When an instruction is issued in given automaton state
10208 reflecting all current and planned unit reservations, the automaton
10209 state is changed.  The first state is a source state, the second one
10210 is a result state.  Checking for @samp{presence_set} is done on the
10211 source state reservation, checking for @samp{final_presence_set} is
10212 done on the result reservation.  This construction is useful to
10213 describe a reservation which is actually two subsequent reservations.
10214 For example, if we use
10216 @smallexample
10217 (presence_set "slot1" "slot0")
10218 @end smallexample
10220 the following insn will be never issued (because @samp{slot1} requires
10221 @samp{slot0} which is absent in the source state).
10223 @smallexample
10224 (define_reservation "insn_and_nop" "slot0 + slot1")
10225 @end smallexample
10227 but it can be issued if we use analogous @samp{final_presence_set}.
10229 The forth construction (@samp{absence_set}) means that each functional
10230 unit in the first string can be reserved only if each pattern of units
10231 whose names are in the second string is not reserved.  This is an
10232 asymmetric relation (actually @samp{exclusion_set} is analogous to
10233 this one but it is symmetric).  For example it might be useful in a
10234 @acronym{VLIW} description to say that @samp{slot0} cannot be reserved
10235 after either @samp{slot1} or @samp{slot2} have been reserved.  This
10236 can be described as:
10238 @smallexample
10239 (absence_set "slot0" "slot1, slot2")
10240 @end smallexample
10242 Or @samp{slot2} cannot be reserved if @samp{slot0} and unit @samp{b0}
10243 are reserved or @samp{slot1} and unit @samp{b1} are reserved.  In
10244 this case we could write
10246 @smallexample
10247 (absence_set "slot2" "slot0 b0, slot1 b1")
10248 @end smallexample
10250 All functional units mentioned in a set should belong to the same
10251 automaton.
10253 The last construction (@samp{final_absence_set}) is analogous to
10254 @samp{absence_set} but checking is done on the result (state)
10255 reservation.  See comments for @samp{final_presence_set}.
10257 @findex automata_option
10258 @cindex deterministic finite state automaton
10259 @cindex nondeterministic finite state automaton
10260 @cindex finite state automaton minimization
10261 You can control the generator of the pipeline hazard recognizer with
10262 the following construction.
10264 @smallexample
10265 (automata_option @var{options})
10266 @end smallexample
10268 @var{options} is a string giving options which affect the generated
10269 code.  Currently there are the following options:
10271 @itemize @bullet
10272 @item
10273 @dfn{no-minimization} makes no minimization of the automaton.  This is
10274 only worth to do when we are debugging the description and need to
10275 look more accurately at reservations of states.
10277 @item
10278 @dfn{time} means printing time statistics about the generation of
10279 automata.
10281 @item
10282 @dfn{stats} means printing statistics about the generated automata
10283 such as the number of DFA states, NDFA states and arcs.
10285 @item
10286 @dfn{v} means a generation of the file describing the result automata.
10287 The file has suffix @samp{.dfa} and can be used for the description
10288 verification and debugging.
10290 @item
10291 @dfn{w} means a generation of warning instead of error for
10292 non-critical errors.
10294 @item
10295 @dfn{no-comb-vect} prevents the automaton generator from generating
10296 two data structures and comparing them for space efficiency.  Using
10297 a comb vector to represent transitions may be better, but it can be
10298 very expensive to construct.  This option is useful if the build
10299 process spends an unacceptably long time in genautomata.
10301 @item
10302 @dfn{ndfa} makes nondeterministic finite state automata.  This affects
10303 the treatment of operator @samp{|} in the regular expressions.  The
10304 usual treatment of the operator is to try the first alternative and,
10305 if the reservation is not possible, the second alternative.  The
10306 nondeterministic treatment means trying all alternatives, some of them
10307 may be rejected by reservations in the subsequent insns.
10309 @item
10310 @dfn{collapse-ndfa} modifies the behavior of the generator when
10311 producing an automaton.  An additional state transition to collapse a
10312 nondeterministic @acronym{NDFA} state to a deterministic @acronym{DFA}
10313 state is generated.  It can be triggered by passing @code{const0_rtx} to
10314 state_transition.  In such an automaton, cycle advance transitions are
10315 available only for these collapsed states.  This option is useful for
10316 ports that want to use the @code{ndfa} option, but also want to use
10317 @code{define_query_cpu_unit} to assign units to insns issued in a cycle.
10319 @item
10320 @dfn{progress} means output of a progress bar showing how many states
10321 were generated so far for automaton being processed.  This is useful
10322 during debugging a @acronym{DFA} description.  If you see too many
10323 generated states, you could interrupt the generator of the pipeline
10324 hazard recognizer and try to figure out a reason for generation of the
10325 huge automaton.
10326 @end itemize
10328 As an example, consider a superscalar @acronym{RISC} machine which can
10329 issue three insns (two integer insns and one floating point insn) on
10330 the cycle but can finish only two insns.  To describe this, we define
10331 the following functional units.
10333 @smallexample
10334 (define_cpu_unit "i0_pipeline, i1_pipeline, f_pipeline")
10335 (define_cpu_unit "port0, port1")
10336 @end smallexample
10338 All simple integer insns can be executed in any integer pipeline and
10339 their result is ready in two cycles.  The simple integer insns are
10340 issued into the first pipeline unless it is reserved, otherwise they
10341 are issued into the second pipeline.  Integer division and
10342 multiplication insns can be executed only in the second integer
10343 pipeline and their results are ready correspondingly in 9 and 4
10344 cycles.  The integer division is not pipelined, i.e.@: the subsequent
10345 integer division insn cannot be issued until the current division
10346 insn finished.  Floating point insns are fully pipelined and their
10347 results are ready in 3 cycles.  Where the result of a floating point
10348 insn is used by an integer insn, an additional delay of one cycle is
10349 incurred.  To describe all of this we could specify
10351 @smallexample
10352 (define_cpu_unit "div")
10354 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
10355                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), (port0 | port1)")
10357 (define_insn_reservation "mult" 4 (eq_attr "type" "mult")
10358                          "i1_pipeline, nothing*2, (port0 | port1)")
10360 (define_insn_reservation "div" 9 (eq_attr "type" "div")
10361                          "i1_pipeline, div*7, div + (port0 | port1)")
10363 (define_insn_reservation "float" 3 (eq_attr "type" "float")
10364                          "f_pipeline, nothing, (port0 | port1))
10366 (define_bypass 4 "float" "simple,mult,div")
10367 @end smallexample
10369 To simplify the description we could describe the following reservation
10371 @smallexample
10372 (define_reservation "finish" "port0|port1")
10373 @end smallexample
10375 and use it in all @code{define_insn_reservation} as in the following
10376 construction
10378 @smallexample
10379 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
10380                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), finish")
10381 @end smallexample
10384 @end ifset
10385 @ifset INTERNALS
10386 @node Conditional Execution
10387 @section Conditional Execution
10388 @cindex conditional execution
10389 @cindex predication
10391 A number of architectures provide for some form of conditional
10392 execution, or predication.  The hallmark of this feature is the
10393 ability to nullify most of the instructions in the instruction set.
10394 When the instruction set is large and not entirely symmetric, it
10395 can be quite tedious to describe these forms directly in the
10396 @file{.md} file.  An alternative is the @code{define_cond_exec} template.
10398 @findex define_cond_exec
10399 @smallexample
10400 (define_cond_exec
10401   [@var{predicate-pattern}]
10402   "@var{condition}"
10403   "@var{output-template}"
10404   "@var{optional-insn-attribues}")
10405 @end smallexample
10407 @var{predicate-pattern} is the condition that must be true for the
10408 insn to be executed at runtime and should match a relational operator.
10409 One can use @code{match_operator} to match several relational operators
10410 at once.  Any @code{match_operand} operands must have no more than one
10411 alternative.
10413 @var{condition} is a C expression that must be true for the generated
10414 pattern to match.
10416 @findex current_insn_predicate
10417 @var{output-template} is a string similar to the @code{define_insn}
10418 output template (@pxref{Output Template}), except that the @samp{*}
10419 and @samp{@@} special cases do not apply.  This is only useful if the
10420 assembly text for the predicate is a simple prefix to the main insn.
10421 In order to handle the general case, there is a global variable
10422 @code{current_insn_predicate} that will contain the entire predicate
10423 if the current insn is predicated, and will otherwise be @code{NULL}.
10425 @var{optional-insn-attributes} is an optional vector of attributes that gets
10426 appended to the insn attributes of the produced cond_exec rtx. It can
10427 be used to add some distinguishing attribute to cond_exec rtxs produced
10428 that way. An example usage would be to use this attribute in conjunction
10429 with attributes on the main pattern to disable particular alternatives under
10430 certain conditions.
10432 When @code{define_cond_exec} is used, an implicit reference to
10433 the @code{predicable} instruction attribute is made.
10434 @xref{Insn Attributes}.  This attribute must be a boolean (i.e.@: have
10435 exactly two elements in its @var{list-of-values}), with the possible
10436 values being @code{no} and @code{yes}.  The default and all uses in
10437 the insns must be a simple constant, not a complex expressions.  It
10438 may, however, depend on the alternative, by using a comma-separated
10439 list of values.  If that is the case, the port should also define an
10440 @code{enabled} attribute (@pxref{Disable Insn Alternatives}), which
10441 should also allow only @code{no} and @code{yes} as its values.
10443 For each @code{define_insn} for which the @code{predicable}
10444 attribute is true, a new @code{define_insn} pattern will be
10445 generated that matches a predicated version of the instruction.
10446 For example,
10448 @smallexample
10449 (define_insn "addsi"
10450   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
10451         (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
10452                  (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
10453   "@var{test1}"
10454   "add %2,%1,%0")
10456 (define_cond_exec
10457   [(ne (match_operand:CC 0 "register_operand" "c")
10458        (const_int 0))]
10459   "@var{test2}"
10460   "(%0)")
10461 @end smallexample
10463 @noindent
10464 generates a new pattern
10466 @smallexample
10467 (define_insn ""
10468   [(cond_exec
10469      (ne (match_operand:CC 3 "register_operand" "c") (const_int 0))
10470      (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
10471           (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
10472                    (match_operand:SI 2 "register_operand" "r"))))]
10473   "(@var{test2}) && (@var{test1})"
10474   "(%3) add %2,%1,%0")
10475 @end smallexample
10477 @end ifset
10478 @ifset INTERNALS
10479 @node Define Subst
10480 @section RTL Templates Transformations
10481 @cindex define_subst
10483 For some hardware architectures there are common cases when the RTL
10484 templates for the instructions can be derived from the other RTL
10485 templates using simple transformations.  E.g., @file{i386.md} contains
10486 an RTL template for the ordinary @code{sub} instruction---
10487 @code{*subsi_1}, and for the @code{sub} instruction with subsequent
10488 zero-extension---@code{*subsi_1_zext}.  Such cases can be easily
10489 implemented by a single meta-template capable of generating a modified
10490 case based on the initial one:
10492 @findex define_subst
10493 @smallexample
10494 (define_subst "@var{name}"
10495   [@var{input-template}]
10496   "@var{condition}"
10497   [@var{output-template}])
10498 @end smallexample
10499 @var{input-template} is a pattern describing the source RTL template,
10500 which will be transformed.
10502 @var{condition} is a C expression that is conjunct with the condition
10503 from the input-template to generate a condition to be used in the
10504 output-template.
10506 @var{output-template} is a pattern that will be used in the resulting
10507 template.
10509 @code{define_subst} mechanism is tightly coupled with the notion of the
10510 subst attribute (@pxref{Subst Iterators}).  The use of
10511 @code{define_subst} is triggered by a reference to a subst attribute in
10512 the transforming RTL template.  This reference initiates duplication of
10513 the source RTL template and substitution of the attributes with their
10514 values.  The source RTL template is left unchanged, while the copy is
10515 transformed by @code{define_subst}.  This transformation can fail in the
10516 case when the source RTL template is not matched against the
10517 input-template of the @code{define_subst}.  In such case the copy is
10518 deleted.
10520 @code{define_subst} can be used only in @code{define_insn} and
10521 @code{define_expand}, it cannot be used in other expressions (e.g.@: in
10522 @code{define_insn_and_split}).
10524 @menu
10525 * Define Subst Example::            Example of @code{define_subst} work.
10526 * Define Subst Pattern Matching::   Process of template comparison.
10527 * Define Subst Output Template::    Generation of output template.
10528 @end menu
10530 @node Define Subst Example
10531 @subsection @code{define_subst} Example
10532 @cindex define_subst
10534 To illustrate how @code{define_subst} works, let us examine a simple
10535 template transformation.
10537 Suppose there are two kinds of instructions: one that touches flags and
10538 the other that does not.  The instructions of the second type could be
10539 generated with the following @code{define_subst}:
10541 @smallexample
10542 (define_subst "add_clobber_subst"
10543   [(set (match_operand:SI 0 "" "")
10544         (match_operand:SI 1 "" ""))]
10545   ""
10546   [(set (match_dup 0)
10547         (match_dup 1))
10548    (clobber (reg:CC FLAGS_REG))]
10549 @end smallexample
10551 This @code{define_subst} can be applied to any RTL pattern containing
10552 @code{set} of mode SI and generates a copy with clobber when it is
10553 applied.
10555 Assume there is an RTL template for a @code{max} instruction to be used
10556 in @code{define_subst} mentioned above:
10558 @smallexample
10559 (define_insn "maxsi"
10560   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
10561         (max:SI
10562           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
10563           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
10564   ""
10565   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
10566  [@dots{}])
10567 @end smallexample
10569 To mark the RTL template for @code{define_subst} application,
10570 subst-attributes are used.  They should be declared in advance:
10572 @smallexample
10573 (define_subst_attr "add_clobber_name" "add_clobber_subst" "_noclobber" "_clobber")
10574 @end smallexample
10576 Here @samp{add_clobber_name} is the attribute name,
10577 @samp{add_clobber_subst} is the name of the corresponding
10578 @code{define_subst}, the third argument (@samp{_noclobber}) is the
10579 attribute value that would be substituted into the unchanged version of
10580 the source RTL template, and the last argument (@samp{_clobber}) is the
10581 value that would be substituted into the second, transformed,
10582 version of the RTL template.
10584 Once the subst-attribute has been defined, it should be used in RTL
10585 templates which need to be processed by the @code{define_subst}.  So,
10586 the original RTL template should be changed:
10588 @smallexample
10589 (define_insn "maxsi<add_clobber_name>"
10590   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
10591         (max:SI
10592           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
10593           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
10594   ""
10595   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
10596  [@dots{}])
10597 @end smallexample
10599 The result of the @code{define_subst} usage would look like the following:
10601 @smallexample
10602 (define_insn "maxsi_noclobber"
10603   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
10604         (max:SI
10605           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
10606           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
10607   ""
10608   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
10609  [@dots{}])
10610 (define_insn "maxsi_clobber"
10611   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
10612         (max:SI
10613           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
10614           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))
10615    (clobber (reg:CC FLAGS_REG))]
10616   ""
10617   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
10618  [@dots{}])
10619 @end smallexample
10621 @node Define Subst Pattern Matching
10622 @subsection Pattern Matching in @code{define_subst}
10623 @cindex define_subst
10625 All expressions, allowed in @code{define_insn} or @code{define_expand},
10626 are allowed in the input-template of @code{define_subst}, except
10627 @code{match_par_dup}, @code{match_scratch}, @code{match_parallel}. The
10628 meanings of expressions in the input-template were changed:
10630 @code{match_operand} matches any expression (possibly, a subtree in
10631 RTL-template), if modes of the @code{match_operand} and this expression
10632 are the same, or mode of the @code{match_operand} is @code{VOIDmode}, or
10633 this expression is @code{match_dup}, @code{match_op_dup}.  If the
10634 expression is @code{match_operand} too, and predicate of
10635 @code{match_operand} from the input pattern is not empty, then the
10636 predicates are compared.  That can be used for more accurate filtering
10637 of accepted RTL-templates.
10639 @code{match_operator} matches common operators (like @code{plus},
10640 @code{minus}), @code{unspec}, @code{unspec_volatile} operators and
10641 @code{match_operator}s from the original pattern if the modes match and
10642 @code{match_operator} from the input pattern has the same number of
10643 operands as the operator from the original pattern.
10645 @node Define Subst Output Template
10646 @subsection Generation of output template in @code{define_subst}
10647 @cindex define_subst
10649 If all necessary checks for @code{define_subst} application pass, a new
10650 RTL-pattern, based on the output-template, is created to replace the old
10651 template.  Like in input-patterns, meanings of some RTL expressions are
10652 changed when they are used in output-patterns of a @code{define_subst}.
10653 Thus, @code{match_dup} is used for copying the whole expression from the
10654 original pattern, which matched corresponding @code{match_operand} from
10655 the input pattern.
10657 @code{match_dup N} is used in the output template to be replaced with
10658 the expression from the original pattern, which matched
10659 @code{match_operand N} from the input pattern.  As a consequence,
10660 @code{match_dup} cannot be used to point to @code{match_operand}s from
10661 the output pattern, it should always refer to a @code{match_operand}
10662 from the input pattern.  If a @code{match_dup N} occurs more than once
10663 in the output template, its first occurrence is replaced with the
10664 expression from the original pattern, and the subsequent expressions
10665 are replaced with @code{match_dup N}, i.e., a reference to the first
10666 expression.
10668 In the output template one can refer to the expressions from the
10669 original pattern and create new ones.  For instance, some operands could
10670 be added by means of standard @code{match_operand}.
10672 After replacing @code{match_dup} with some RTL-subtree from the original
10673 pattern, it could happen that several @code{match_operand}s in the
10674 output pattern have the same indexes.  It is unknown, how many and what
10675 indexes would be used in the expression which would replace
10676 @code{match_dup}, so such conflicts in indexes are inevitable.  To
10677 overcome this issue, @code{match_operands} and @code{match_operators},
10678 which were introduced into the output pattern, are renumerated when all
10679 @code{match_dup}s are replaced.
10681 Number of alternatives in @code{match_operand}s introduced into the
10682 output template @code{M} could differ from the number of alternatives in
10683 the original pattern @code{N}, so in the resultant pattern there would
10684 be @code{N*M} alternatives.  Thus, constraints from the original pattern
10685 would be duplicated @code{N} times, constraints from the output pattern
10686 would be duplicated @code{M} times, producing all possible combinations.
10687 @end ifset
10689 @ifset INTERNALS
10690 @node Constant Definitions
10691 @section Constant Definitions
10692 @cindex constant definitions
10693 @findex define_constants
10695 Using literal constants inside instruction patterns reduces legibility and
10696 can be a maintenance problem.
10698 To overcome this problem, you may use the @code{define_constants}
10699 expression.  It contains a vector of name-value pairs.  From that
10700 point on, wherever any of the names appears in the MD file, it is as
10701 if the corresponding value had been written instead.  You may use
10702 @code{define_constants} multiple times; each appearance adds more
10703 constants to the table.  It is an error to redefine a constant with
10704 a different value.
10706 To come back to the a29k load multiple example, instead of
10708 @smallexample
10709 (define_insn ""
10710   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
10711      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
10712            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
10713       (use (reg:SI 179))
10714       (clobber (reg:SI 179))])]
10715   ""
10716   "loadm 0,0,%1,%2")
10717 @end smallexample
10719 You could write:
10721 @smallexample
10722 (define_constants [
10723     (R_BP 177)
10724     (R_FC 178)
10725     (R_CR 179)
10726     (R_Q  180)
10729 (define_insn ""
10730   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
10731      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
10732            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
10733       (use (reg:SI R_CR))
10734       (clobber (reg:SI R_CR))])]
10735   ""
10736   "loadm 0,0,%1,%2")
10737 @end smallexample
10739 The constants that are defined with a define_constant are also output
10740 in the insn-codes.h header file as #defines.
10742 @cindex enumerations
10743 @findex define_c_enum
10744 You can also use the machine description file to define enumerations.
10745 Like the constants defined by @code{define_constant}, these enumerations
10746 are visible to both the machine description file and the main C code.
10748 The syntax is as follows:
10750 @smallexample
10751 (define_c_enum "@var{name}" [
10752   @var{value0}
10753   @var{value1}
10754   @dots{}
10755   @var{valuen}
10757 @end smallexample
10759 This definition causes the equivalent of the following C code to appear
10760 in @file{insn-constants.h}:
10762 @smallexample
10763 enum @var{name} @{
10764   @var{value0} = 0,
10765   @var{value1} = 1,
10766   @dots{}
10767   @var{valuen} = @var{n}
10769 #define NUM_@var{cname}_VALUES (@var{n} + 1)
10770 @end smallexample
10772 where @var{cname} is the capitalized form of @var{name}.
10773 It also makes each @var{valuei} available in the machine description
10774 file, just as if it had been declared with:
10776 @smallexample
10777 (define_constants [(@var{valuei} @var{i})])
10778 @end smallexample
10780 Each @var{valuei} is usually an upper-case identifier and usually
10781 begins with @var{cname}.
10783 You can split the enumeration definition into as many statements as
10784 you like.  The above example is directly equivalent to:
10786 @smallexample
10787 (define_c_enum "@var{name}" [@var{value0}])
10788 (define_c_enum "@var{name}" [@var{value1}])
10789 @dots{}
10790 (define_c_enum "@var{name}" [@var{valuen}])
10791 @end smallexample
10793 Splitting the enumeration helps to improve the modularity of each
10794 individual @code{.md} file.  For example, if a port defines its
10795 synchronization instructions in a separate @file{sync.md} file,
10796 it is convenient to define all synchronization-specific enumeration
10797 values in @file{sync.md} rather than in the main @file{.md} file.
10799 Some enumeration names have special significance to GCC:
10801 @table @code
10802 @item unspecv
10803 @findex unspec_volatile
10804 If an enumeration called @code{unspecv} is defined, GCC will use it
10805 when printing out @code{unspec_volatile} expressions.  For example:
10807 @smallexample
10808 (define_c_enum "unspecv" [
10809   UNSPECV_BLOCKAGE
10811 @end smallexample
10813 causes GCC to print @samp{(unspec_volatile @dots{} 0)} as:
10815 @smallexample
10816 (unspec_volatile ... UNSPECV_BLOCKAGE)
10817 @end smallexample
10819 @item unspec
10820 @findex unspec
10821 If an enumeration called @code{unspec} is defined, GCC will use
10822 it when printing out @code{unspec} expressions.  GCC will also use
10823 it when printing out @code{unspec_volatile} expressions unless an
10824 @code{unspecv} enumeration is also defined.  You can therefore
10825 decide whether to keep separate enumerations for volatile and
10826 non-volatile expressions or whether to use the same enumeration
10827 for both.
10828 @end table
10830 @findex define_enum
10831 @anchor{define_enum}
10832 Another way of defining an enumeration is to use @code{define_enum}:
10834 @smallexample
10835 (define_enum "@var{name}" [
10836   @var{value0}
10837   @var{value1}
10838   @dots{}
10839   @var{valuen}
10841 @end smallexample
10843 This directive implies:
10845 @smallexample
10846 (define_c_enum "@var{name}" [
10847   @var{cname}_@var{cvalue0}
10848   @var{cname}_@var{cvalue1}
10849   @dots{}
10850   @var{cname}_@var{cvaluen}
10852 @end smallexample
10854 @findex define_enum_attr
10855 where @var{cvaluei} is the capitalized form of @var{valuei}.
10856 However, unlike @code{define_c_enum}, the enumerations defined
10857 by @code{define_enum} can be used in attribute specifications
10858 (@pxref{define_enum_attr}).
10859 @end ifset
10860 @ifset INTERNALS
10861 @node Iterators
10862 @section Iterators
10863 @cindex iterators in @file{.md} files
10865 Ports often need to define similar patterns for more than one machine
10866 mode or for more than one rtx code.  GCC provides some simple iterator
10867 facilities to make this process easier.
10869 @menu
10870 * Mode Iterators::         Generating variations of patterns for different modes.
10871 * Code Iterators::         Doing the same for codes.
10872 * Int Iterators::          Doing the same for integers.
10873 * Subst Iterators::        Generating variations of patterns for define_subst.
10874 * Parameterized Names::    Specifying iterator values in C++ code.
10875 @end menu
10877 @node Mode Iterators
10878 @subsection Mode Iterators
10879 @cindex mode iterators in @file{.md} files
10881 Ports often need to define similar patterns for two or more different modes.
10882 For example:
10884 @itemize @bullet
10885 @item
10886 If a processor has hardware support for both single and double
10887 floating-point arithmetic, the @code{SFmode} patterns tend to be
10888 very similar to the @code{DFmode} ones.
10890 @item
10891 If a port uses @code{SImode} pointers in one configuration and
10892 @code{DImode} pointers in another, it will usually have very similar
10893 @code{SImode} and @code{DImode} patterns for manipulating pointers.
10894 @end itemize
10896 Mode iterators allow several patterns to be instantiated from one
10897 @file{.md} file template.  They can be used with any type of
10898 rtx-based construct, such as a @code{define_insn},
10899 @code{define_split}, or @code{define_peephole2}.
10901 @menu
10902 * Defining Mode Iterators:: Defining a new mode iterator.
10903 * Substitutions::           Combining mode iterators with substitutions
10904 * Examples::                Examples
10905 @end menu
10907 @node Defining Mode Iterators
10908 @subsubsection Defining Mode Iterators
10909 @findex define_mode_iterator
10911 The syntax for defining a mode iterator is:
10913 @smallexample
10914 (define_mode_iterator @var{name} [(@var{mode1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{moden} "@var{condn}")])
10915 @end smallexample
10917 This allows subsequent @file{.md} file constructs to use the mode suffix
10918 @code{:@var{name}}.  Every construct that does so will be expanded
10919 @var{n} times, once with every use of @code{:@var{name}} replaced by
10920 @code{:@var{mode1}}, once with every use replaced by @code{:@var{mode2}},
10921 and so on.  In the expansion for a particular @var{modei}, every
10922 C condition will also require that @var{condi} be true.
10924 For example:
10926 @smallexample
10927 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
10928 @end smallexample
10930 defines a new mode suffix @code{:P}.  Every construct that uses
10931 @code{:P} will be expanded twice, once with every @code{:P} replaced
10932 by @code{:SI} and once with every @code{:P} replaced by @code{:DI}.
10933 The @code{:SI} version will only apply if @code{Pmode == SImode} and
10934 the @code{:DI} version will only apply if @code{Pmode == DImode}.
10936 As with other @file{.md} conditions, an empty string is treated
10937 as ``always true''.  @code{(@var{mode} "")} can also be abbreviated
10938 to @code{@var{mode}}.  For example:
10940 @smallexample
10941 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
10942 @end smallexample
10944 means that the @code{:DI} expansion only applies if @code{TARGET_64BIT}
10945 but that the @code{:SI} expansion has no such constraint.
10947 Iterators are applied in the order they are defined.  This can be
10948 significant if two iterators are used in a construct that requires
10949 substitutions.  @xref{Substitutions}.
10951 @node Substitutions
10952 @subsubsection Substitution in Mode Iterators
10953 @findex define_mode_attr
10955 If an @file{.md} file construct uses mode iterators, each version of the
10956 construct will often need slightly different strings or modes.  For
10957 example:
10959 @itemize @bullet
10960 @item
10961 When a @code{define_expand} defines several @code{add@var{m}3} patterns
10962 (@pxref{Standard Names}), each expander will need to use the
10963 appropriate mode name for @var{m}.
10965 @item
10966 When a @code{define_insn} defines several instruction patterns,
10967 each instruction will often use a different assembler mnemonic.
10969 @item
10970 When a @code{define_insn} requires operands with different modes,
10971 using an iterator for one of the operand modes usually requires a specific
10972 mode for the other operand(s).
10973 @end itemize
10975 GCC supports such variations through a system of ``mode attributes''.
10976 There are two standard attributes: @code{mode}, which is the name of
10977 the mode in lower case, and @code{MODE}, which is the same thing in
10978 upper case.  You can define other attributes using:
10980 @smallexample
10981 (define_mode_attr @var{name} [(@var{mode1} "@var{value1}") @dots{} (@var{moden} "@var{valuen}")])
10982 @end smallexample
10984 where @var{name} is the name of the attribute and @var{valuei}
10985 is the value associated with @var{modei}.
10987 When GCC replaces some @var{:iterator} with @var{:mode}, it will scan
10988 each string and mode in the pattern for sequences of the form
10989 @code{<@var{iterator}:@var{attr}>}, where @var{attr} is the name of a
10990 mode attribute.  If the attribute is defined for @var{mode}, the whole
10991 @code{<@dots{}>} sequence will be replaced by the appropriate attribute
10992 value.
10994 For example, suppose an @file{.md} file has:
10996 @smallexample
10997 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
10998 (define_mode_attr load [(SI "lw") (DI "ld")])
10999 @end smallexample
11001 If one of the patterns that uses @code{:P} contains the string
11002 @code{"<P:load>\t%0,%1"}, the @code{SI} version of that pattern
11003 will use @code{"lw\t%0,%1"} and the @code{DI} version will use
11004 @code{"ld\t%0,%1"}.
11006 Here is an example of using an attribute for a mode:
11008 @smallexample
11009 (define_mode_iterator LONG [SI DI])
11010 (define_mode_attr SHORT [(SI "HI") (DI "SI")])
11011 (define_insn @dots{}
11012   (sign_extend:LONG (match_operand:<LONG:SHORT> @dots{})) @dots{})
11013 @end smallexample
11015 The @code{@var{iterator}:} prefix may be omitted, in which case the
11016 substitution will be attempted for every iterator expansion.
11018 @node Examples
11019 @subsubsection Mode Iterator Examples
11021 Here is an example from the MIPS port.  It defines the following
11022 modes and attributes (among others):
11024 @smallexample
11025 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
11026 (define_mode_attr d [(SI "") (DI "d")])
11027 @end smallexample
11029 and uses the following template to define both @code{subsi3}
11030 and @code{subdi3}:
11032 @smallexample
11033 (define_insn "sub<mode>3"
11034   [(set (match_operand:GPR 0 "register_operand" "=d")
11035         (minus:GPR (match_operand:GPR 1 "register_operand" "d")
11036                    (match_operand:GPR 2 "register_operand" "d")))]
11037   ""
11038   "<d>subu\t%0,%1,%2"
11039   [(set_attr "type" "arith")
11040    (set_attr "mode" "<MODE>")])
11041 @end smallexample
11043 This is exactly equivalent to:
11045 @smallexample
11046 (define_insn "subsi3"
11047   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=d")
11048         (minus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "d")
11049                   (match_operand:SI 2 "register_operand" "d")))]
11050   ""
11051   "subu\t%0,%1,%2"
11052   [(set_attr "type" "arith")
11053    (set_attr "mode" "SI")])
11055 (define_insn "subdi3"
11056   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
11057         (minus:DI (match_operand:DI 1 "register_operand" "d")
11058                   (match_operand:DI 2 "register_operand" "d")))]
11059   ""
11060   "dsubu\t%0,%1,%2"
11061   [(set_attr "type" "arith")
11062    (set_attr "mode" "DI")])
11063 @end smallexample
11065 @node Code Iterators
11066 @subsection Code Iterators
11067 @cindex code iterators in @file{.md} files
11068 @findex define_code_iterator
11069 @findex define_code_attr
11071 Code iterators operate in a similar way to mode iterators.  @xref{Mode Iterators}.
11073 The construct:
11075 @smallexample
11076 (define_code_iterator @var{name} [(@var{code1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{coden} "@var{condn}")])
11077 @end smallexample
11079 defines a pseudo rtx code @var{name} that can be instantiated as
11080 @var{codei} if condition @var{condi} is true.  Each @var{codei}
11081 must have the same rtx format.  @xref{RTL Classes}.
11083 As with mode iterators, each pattern that uses @var{name} will be
11084 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
11085 @var{code1}, once with all uses replaced by @var{code2}, and so on.
11086 @xref{Defining Mode Iterators}.
11088 It is possible to define attributes for codes as well as for modes.
11089 There are two standard code attributes: @code{code}, the name of the
11090 code in lower case, and @code{CODE}, the name of the code in upper case.
11091 Other attributes are defined using:
11093 @smallexample
11094 (define_code_attr @var{name} [(@var{code1} "@var{value1}") @dots{} (@var{coden} "@var{valuen}")])
11095 @end smallexample
11097 Instruction patterns can use code attributes as rtx codes, which can be
11098 useful if two sets of codes act in tandem.  For example, the following
11099 @code{define_insn} defines two patterns, one calculating a signed absolute
11100 difference and another calculating an unsigned absolute difference:
11102 @smallexample
11103 (define_code_iterator any_max [smax umax])
11104 (define_code_attr paired_min [(smax "smin") (umax "umin")])
11105 (define_insn @dots{}
11106   [(set (match_operand:SI 0 @dots{})
11107         (minus:SI (any_max:SI (match_operand:SI 1 @dots{})
11108                               (match_operand:SI 2 @dots{}))
11109                   (<paired_min>:SI (match_dup 1) (match_dup 2))))]
11110   @dots{})
11111 @end smallexample
11113 The signed version of the instruction uses @code{smax} and @code{smin}
11114 while the unsigned version uses @code{umax} and @code{umin}.  There
11115 are no versions that pair @code{smax} with @code{umin} or @code{umax}
11116 with @code{smin}.
11118 Here's an example of code iterators in action, taken from the MIPS port:
11120 @smallexample
11121 (define_code_iterator any_cond [unordered ordered unlt unge uneq ltgt unle ungt
11122                                 eq ne gt ge lt le gtu geu ltu leu])
11124 (define_expand "b<code>"
11125   [(set (pc)
11126         (if_then_else (any_cond:CC (cc0)
11127                                    (const_int 0))
11128                       (label_ref (match_operand 0 ""))
11129                       (pc)))]
11130   ""
11132   gen_conditional_branch (operands, <CODE>);
11133   DONE;
11135 @end smallexample
11137 This is equivalent to:
11139 @smallexample
11140 (define_expand "bunordered"
11141   [(set (pc)
11142         (if_then_else (unordered:CC (cc0)
11143                                     (const_int 0))
11144                       (label_ref (match_operand 0 ""))
11145                       (pc)))]
11146   ""
11148   gen_conditional_branch (operands, UNORDERED);
11149   DONE;
11152 (define_expand "bordered"
11153   [(set (pc)
11154         (if_then_else (ordered:CC (cc0)
11155                                   (const_int 0))
11156                       (label_ref (match_operand 0 ""))
11157                       (pc)))]
11158   ""
11160   gen_conditional_branch (operands, ORDERED);
11161   DONE;
11164 @dots{}
11165 @end smallexample
11167 @node Int Iterators
11168 @subsection Int Iterators
11169 @cindex int iterators in @file{.md} files
11170 @findex define_int_iterator
11171 @findex define_int_attr
11173 Int iterators operate in a similar way to code iterators.  @xref{Code Iterators}.
11175 The construct:
11177 @smallexample
11178 (define_int_iterator @var{name} [(@var{int1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{intn} "@var{condn}")])
11179 @end smallexample
11181 defines a pseudo integer constant @var{name} that can be instantiated as
11182 @var{inti} if condition @var{condi} is true.  Each @var{int}
11183 must have the same rtx format.  @xref{RTL Classes}. Int iterators can appear
11184 in only those rtx fields that have 'i' as the specifier. This means that
11185 each @var{int} has to be a constant defined using define_constant or
11186 define_c_enum.
11188 As with mode and code iterators, each pattern that uses @var{name} will be
11189 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
11190 @var{int1}, once with all uses replaced by @var{int2}, and so on.
11191 @xref{Defining Mode Iterators}.
11193 It is possible to define attributes for ints as well as for codes and modes.
11194 Attributes are defined using:
11196 @smallexample
11197 (define_int_attr @var{name} [(@var{int1} "@var{value1}") @dots{} (@var{intn} "@var{valuen}")])
11198 @end smallexample
11200 Here's an example of int iterators in action, taken from the ARM port:
11202 @smallexample
11203 (define_int_iterator QABSNEG [UNSPEC_VQABS UNSPEC_VQNEG])
11205 (define_int_attr absneg [(UNSPEC_VQABS "abs") (UNSPEC_VQNEG "neg")])
11207 (define_insn "neon_vq<absneg><mode>"
11208   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
11209         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
11210                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
11211                       QABSNEG))]
11212   "TARGET_NEON"
11213   "vq<absneg>.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
11214   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
11217 @end smallexample
11219 This is equivalent to:
11221 @smallexample
11222 (define_insn "neon_vqabs<mode>"
11223   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
11224         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
11225                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
11226                       UNSPEC_VQABS))]
11227   "TARGET_NEON"
11228   "vqabs.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
11229   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
11232 (define_insn "neon_vqneg<mode>"
11233   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
11234         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
11235                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
11236                       UNSPEC_VQNEG))]
11237   "TARGET_NEON"
11238   "vqneg.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
11239   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
11242 @end smallexample
11244 @node Subst Iterators
11245 @subsection Subst Iterators
11246 @cindex subst iterators in @file{.md} files
11247 @findex define_subst
11248 @findex define_subst_attr
11250 Subst iterators are special type of iterators with the following
11251 restrictions: they could not be declared explicitly, they always have
11252 only two values, and they do not have explicit dedicated name.
11253 Subst-iterators are triggered only when corresponding subst-attribute is
11254 used in RTL-pattern.
11256 Subst iterators transform templates in the following way: the templates
11257 are duplicated, the subst-attributes in these templates are replaced
11258 with the corresponding values, and a new attribute is implicitly added
11259 to the given @code{define_insn}/@code{define_expand}.  The name of the
11260 added attribute matches the name of @code{define_subst}.  Such
11261 attributes are declared implicitly, and it is not allowed to have a
11262 @code{define_attr} named as a @code{define_subst}.
11264 Each subst iterator is linked to a @code{define_subst}.  It is declared
11265 implicitly by the first appearance of the corresponding
11266 @code{define_subst_attr}, and it is not allowed to define it explicitly.
11268 Declarations of subst-attributes have the following syntax:
11270 @findex define_subst_attr
11271 @smallexample
11272 (define_subst_attr "@var{name}"
11273   "@var{subst-name}"
11274   "@var{no-subst-value}"
11275   "@var{subst-applied-value}")
11276 @end smallexample
11278 @var{name} is a string with which the given subst-attribute could be
11279 referred to.
11281 @var{subst-name} shows which @code{define_subst} should be applied to an
11282 RTL-template if the given subst-attribute is present in the
11283 RTL-template.
11285 @var{no-subst-value} is a value with which subst-attribute would be
11286 replaced in the first copy of the original RTL-template.
11288 @var{subst-applied-value} is a value with which subst-attribute would be
11289 replaced in the second copy of the original RTL-template.
11291 @node Parameterized Names
11292 @subsection Parameterized Names
11293 @cindex @samp{@@} in instruction pattern names
11294 Ports sometimes need to apply iterators using C++ code, in order to
11295 get the code or RTL pattern for a specific instruction.  For example,
11296 suppose we have the @samp{neon_vq<absneg><mode>} pattern given above:
11298 @smallexample
11299 (define_int_iterator QABSNEG [UNSPEC_VQABS UNSPEC_VQNEG])
11301 (define_int_attr absneg [(UNSPEC_VQABS "abs") (UNSPEC_VQNEG "neg")])
11303 (define_insn "neon_vq<absneg><mode>"
11304   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
11305         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
11306                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
11307                       QABSNEG))]
11308   @dots{}
11310 @end smallexample
11312 A port might need to generate this pattern for a variable
11313 @samp{QABSNEG} value and a variable @samp{VDQIW} mode.  There are two
11314 ways of doing this.  The first is to build the rtx for the pattern
11315 directly from C++ code; this is a valid technique and avoids any risk
11316 of combinatorial explosion.  The second is to prefix the instruction
11317 name with the special character @samp{@@}, which tells GCC to generate
11318 the four additional functions below.  In each case, @var{name} is the
11319 name of the instruction without the leading @samp{@@} character,
11320 without the @samp{<@dots{}>} placeholders, and with any underscore
11321 before a @samp{<@dots{}>} placeholder removed if keeping it would
11322 lead to a double or trailing underscore.
11324 @table @samp
11325 @item insn_code maybe_code_for_@var{name} (@var{i1}, @var{i2}, @dots{})
11326 See whether replacing the first @samp{<@dots{}>} placeholder with
11327 iterator value @var{i1}, the second with iterator value @var{i2}, and
11328 so on, gives a valid instruction.  Return its code if so, otherwise
11329 return @code{CODE_FOR_nothing}.
11331 @item insn_code code_for_@var{name} (@var{i1}, @var{i2}, @dots{})
11332 Same, but abort the compiler if the requested instruction does not exist.
11334 @item rtx maybe_gen_@var{name} (@var{i1}, @var{i2}, @dots{}, @var{op0}, @var{op1}, @dots{})
11335 Check for a valid instruction in the same way as
11336 @code{maybe_code_for_@var{name}}.  If the instruction exists,
11337 generate an instance of it using the operand values given by @var{op0},
11338 @var{op1}, and so on, otherwise return null.
11340 @item rtx gen_@var{name} (@var{i1}, @var{i2}, @dots{}, @var{op0}, @var{op1}, @dots{})
11341 Same, but abort the compiler if the requested instruction does not exist,
11342 or if the instruction generator invoked the @code{FAIL} macro.
11343 @end table
11345 For example, changing the pattern above to:
11347 @smallexample
11348 (define_insn "@@neon_vq<absneg><mode>"
11349   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
11350         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
11351                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
11352                       QABSNEG))]
11353   @dots{}
11355 @end smallexample
11357 would define the same patterns as before, but in addition would generate
11358 the four functions below:
11360 @smallexample
11361 insn_code maybe_code_for_neon_vq (int, machine_mode);
11362 insn_code code_for_neon_vq (int, machine_mode);
11363 rtx maybe_gen_neon_vq (int, machine_mode, rtx, rtx, rtx);
11364 rtx gen_neon_vq (int, machine_mode, rtx, rtx, rtx);
11365 @end smallexample
11367 Calling @samp{code_for_neon_vq (UNSPEC_VQABS, V8QImode)}
11368 would then give @code{CODE_FOR_neon_vqabsv8qi}.
11370 It is possible to have multiple @samp{@@} patterns with the same
11371 name and same types of iterator.  For example:
11373 @smallexample
11374 (define_insn "@@some_arithmetic_op<mode>"
11375   [(set (match_operand:INTEGER_MODES 0 "register_operand") @dots{})]
11376   @dots{}
11379 (define_insn "@@some_arithmetic_op<mode>"
11380   [(set (match_operand:FLOAT_MODES 0 "register_operand") @dots{})]
11381   @dots{}
11383 @end smallexample
11385 would produce a single set of functions that handles both
11386 @code{INTEGER_MODES} and @code{FLOAT_MODES}.
11388 It is also possible for these @samp{@@} patterns to have different
11389 numbers of operands from each other.  For example, patterns with
11390 a binary rtl code might take three operands (one output and two inputs)
11391 while patterns with a ternary rtl code might take four operands (one
11392 output and three inputs).  This combination would produce separate
11393 @samp{maybe_gen_@var{name}} and @samp{gen_@var{name}} functions for
11394 each operand count, but it would still produce a single
11395 @samp{maybe_code_for_@var{name}} and a single @samp{code_for_@var{name}}.
11397 @end ifset