jit: document union types
[official-gcc.git] / gcc / doc / md.texi
blobe991286afcc6e8d464815800e002cf18b7ab2896
1 @c Copyright (C) 1988-2015 Free Software Foundation, Inc.
2 @c This is part of the GCC manual.
3 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
5 @ifset INTERNALS
6 @node Machine Desc
7 @chapter Machine Descriptions
8 @cindex machine descriptions
10 A machine description has two parts: a file of instruction patterns
11 (@file{.md} file) and a C header file of macro definitions.
13 The @file{.md} file for a target machine contains a pattern for each
14 instruction that the target machine supports (or at least each instruction
15 that is worth telling the compiler about).  It may also contain comments.
16 A semicolon causes the rest of the line to be a comment, unless the semicolon
17 is inside a quoted string.
19 See the next chapter for information on the C header file.
21 @menu
22 * Overview::            How the machine description is used.
23 * Patterns::            How to write instruction patterns.
24 * Example::             An explained example of a @code{define_insn} pattern.
25 * RTL Template::        The RTL template defines what insns match a pattern.
26 * Output Template::     The output template says how to make assembler code
27                         from such an insn.
28 * Output Statement::    For more generality, write C code to output
29                         the assembler code.
30 * Predicates::          Controlling what kinds of operands can be used
31                         for an insn.
32 * Constraints::         Fine-tuning operand selection.
33 * Standard Names::      Names mark patterns to use for code generation.
34 * Pattern Ordering::    When the order of patterns makes a difference.
35 * Dependent Patterns::  Having one pattern may make you need another.
36 * Jump Patterns::       Special considerations for patterns for jump insns.
37 * Looping Patterns::    How to define patterns for special looping insns.
38 * Insn Canonicalizations::Canonicalization of Instructions
39 * Expander Definitions::Generating a sequence of several RTL insns
40                         for a standard operation.
41 * Insn Splitting::      Splitting Instructions into Multiple Instructions.
42 * Including Patterns::  Including Patterns in Machine Descriptions.
43 * Peephole Definitions::Defining machine-specific peephole optimizations.
44 * Insn Attributes::     Specifying the value of attributes for generated insns.
45 * Conditional Execution::Generating @code{define_insn} patterns for
46                          predication.
47 * Define Subst::        Generating @code{define_insn} and @code{define_expand}
48                         patterns from other patterns.
49 * Constant Definitions::Defining symbolic constants that can be used in the
50                         md file.
51 * Iterators::           Using iterators to generate patterns from a template.
52 @end menu
54 @node Overview
55 @section Overview of How the Machine Description is Used
57 There are three main conversions that happen in the compiler:
59 @enumerate
61 @item
62 The front end reads the source code and builds a parse tree.
64 @item
65 The parse tree is used to generate an RTL insn list based on named
66 instruction patterns.
68 @item
69 The insn list is matched against the RTL templates to produce assembler
70 code.
72 @end enumerate
74 For the generate pass, only the names of the insns matter, from either a
75 named @code{define_insn} or a @code{define_expand}.  The compiler will
76 choose the pattern with the right name and apply the operands according
77 to the documentation later in this chapter, without regard for the RTL
78 template or operand constraints.  Note that the names the compiler looks
79 for are hard-coded in the compiler---it will ignore unnamed patterns and
80 patterns with names it doesn't know about, but if you don't provide a
81 named pattern it needs, it will abort.
83 If a @code{define_insn} is used, the template given is inserted into the
84 insn list.  If a @code{define_expand} is used, one of three things
85 happens, based on the condition logic.  The condition logic may manually
86 create new insns for the insn list, say via @code{emit_insn()}, and
87 invoke @code{DONE}.  For certain named patterns, it may invoke @code{FAIL} to tell the
88 compiler to use an alternate way of performing that task.  If it invokes
89 neither @code{DONE} nor @code{FAIL}, the template given in the pattern
90 is inserted, as if the @code{define_expand} were a @code{define_insn}.
92 Once the insn list is generated, various optimization passes convert,
93 replace, and rearrange the insns in the insn list.  This is where the
94 @code{define_split} and @code{define_peephole} patterns get used, for
95 example.
97 Finally, the insn list's RTL is matched up with the RTL templates in the
98 @code{define_insn} patterns, and those patterns are used to emit the
99 final assembly code.  For this purpose, each named @code{define_insn}
100 acts like it's unnamed, since the names are ignored.
102 @node Patterns
103 @section Everything about Instruction Patterns
104 @cindex patterns
105 @cindex instruction patterns
107 @findex define_insn
108 A @code{define_insn} expression is used to define instruction patterns
109 to which insns may be matched.  A @code{define_insn} expression contains
110 an incomplete RTL expression, with pieces to be filled in later, operand
111 constraints that restrict how the pieces can be filled in, and an output
112 template or C code to generate the assembler output.
114 A @code{define_insn} is an RTL expression containing four or five operands:
116 @enumerate
117 @item
118 An optional name.  The presence of a name indicate that this instruction
119 pattern can perform a certain standard job for the RTL-generation
120 pass of the compiler.  This pass knows certain names and will use
121 the instruction patterns with those names, if the names are defined
122 in the machine description.
124 The absence of a name is indicated by writing an empty string
125 where the name should go.  Nameless instruction patterns are never
126 used for generating RTL code, but they may permit several simpler insns
127 to be combined later on.
129 Names that are not thus known and used in RTL-generation have no
130 effect; they are equivalent to no name at all.
132 For the purpose of debugging the compiler, you may also specify a
133 name beginning with the @samp{*} character.  Such a name is used only
134 for identifying the instruction in RTL dumps; it is equivalent to having
135 a nameless pattern for all other purposes.  Names beginning with the
136 @samp{*} character are not required to be unique.
138 @item
139 The @dfn{RTL template}: This is a vector of incomplete RTL expressions
140 which describe the semantics of the instruction (@pxref{RTL Template}).
141 It is incomplete because it may contain @code{match_operand},
142 @code{match_operator}, and @code{match_dup} expressions that stand for
143 operands of the instruction.
145 If the vector has multiple elements, the RTL template is treated as a
146 @code{parallel} expression.
148 @item
149 @cindex pattern conditions
150 @cindex conditions, in patterns
151 The condition: This is a string which contains a C expression.  When the
152 compiler attempts to match RTL against a pattern, the condition is
153 evaluated.  If the condition evaluates to @code{true}, the match is
154 permitted.  The condition may be an empty string, which is treated
155 as always @code{true}.
157 @cindex named patterns and conditions
158 For a named pattern, the condition may not depend on the data in the
159 insn being matched, but only the target-machine-type flags.  The compiler
160 needs to test these conditions during initialization in order to learn
161 exactly which named instructions are available in a particular run.
163 @findex operands
164 For nameless patterns, the condition is applied only when matching an
165 individual insn, and only after the insn has matched the pattern's
166 recognition template.  The insn's operands may be found in the vector
167 @code{operands}.
169 For an insn where the condition has once matched, it
170 cannot later be used to control register allocation by excluding
171 certain register or value combinations.
173 @item
174 The @dfn{output template} or @dfn{output statement}: This is either
175 a string, or a fragment of C code which returns a string.
177 When simple substitution isn't general enough, you can specify a piece
178 of C code to compute the output.  @xref{Output Statement}.
180 @item
181 The @dfn{insn attributes}: This is an optional vector containing the values of
182 attributes for insns matching this pattern (@pxref{Insn Attributes}).
183 @end enumerate
185 @node Example
186 @section Example of @code{define_insn}
187 @cindex @code{define_insn} example
189 Here is an example of an instruction pattern, taken from the machine
190 description for the 68000/68020.
192 @smallexample
193 (define_insn "tstsi"
194   [(set (cc0)
195         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
196   ""
197   "*
199   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
200     return \"tstl %0\";
201   return \"cmpl #0,%0\";
202 @}")
203 @end smallexample
205 @noindent
206 This can also be written using braced strings:
208 @smallexample
209 (define_insn "tstsi"
210   [(set (cc0)
211         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
212   ""
214   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
215     return "tstl %0";
216   return "cmpl #0,%0";
218 @end smallexample
220 This describes an instruction which sets the condition codes based on the
221 value of a general operand.  It has no condition, so any insn with an RTL
222 description of the form shown may be matched to this pattern.  The name
223 @samp{tstsi} means ``test a @code{SImode} value'' and tells the RTL
224 generation pass that, when it is necessary to test such a value, an insn
225 to do so can be constructed using this pattern.
227 The output control string is a piece of C code which chooses which
228 output template to return based on the kind of operand and the specific
229 type of CPU for which code is being generated.
231 @samp{"rm"} is an operand constraint.  Its meaning is explained below.
233 @node RTL Template
234 @section RTL Template
235 @cindex RTL insn template
236 @cindex generating insns
237 @cindex insns, generating
238 @cindex recognizing insns
239 @cindex insns, recognizing
241 The RTL template is used to define which insns match the particular pattern
242 and how to find their operands.  For named patterns, the RTL template also
243 says how to construct an insn from specified operands.
245 Construction involves substituting specified operands into a copy of the
246 template.  Matching involves determining the values that serve as the
247 operands in the insn being matched.  Both of these activities are
248 controlled by special expression types that direct matching and
249 substitution of the operands.
251 @table @code
252 @findex match_operand
253 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{predicate} @var{constraint})
254 This expression is a placeholder for operand number @var{n} of
255 the insn.  When constructing an insn, operand number @var{n}
256 will be substituted at this point.  When matching an insn, whatever
257 appears at this position in the insn will be taken as operand
258 number @var{n}; but it must satisfy @var{predicate} or this instruction
259 pattern will not match at all.
261 Operand numbers must be chosen consecutively counting from zero in
262 each instruction pattern.  There may be only one @code{match_operand}
263 expression in the pattern for each operand number.  Usually operands
264 are numbered in the order of appearance in @code{match_operand}
265 expressions.  In the case of a @code{define_expand}, any operand numbers
266 used only in @code{match_dup} expressions have higher values than all
267 other operand numbers.
269 @var{predicate} is a string that is the name of a function that
270 accepts two arguments, an expression and a machine mode.
271 @xref{Predicates}.  During matching, the function will be called with
272 the putative operand as the expression and @var{m} as the mode
273 argument (if @var{m} is not specified, @code{VOIDmode} will be used,
274 which normally causes @var{predicate} to accept any mode).  If it
275 returns zero, this instruction pattern fails to match.
276 @var{predicate} may be an empty string; then it means no test is to be
277 done on the operand, so anything which occurs in this position is
278 valid.
280 Most of the time, @var{predicate} will reject modes other than @var{m}---but
281 not always.  For example, the predicate @code{address_operand} uses
282 @var{m} as the mode of memory ref that the address should be valid for.
283 Many predicates accept @code{const_int} nodes even though their mode is
284 @code{VOIDmode}.
286 @var{constraint} controls reloading and the choice of the best register
287 class to use for a value, as explained later (@pxref{Constraints}).
288 If the constraint would be an empty string, it can be omitted.
290 People are often unclear on the difference between the constraint and the
291 predicate.  The predicate helps decide whether a given insn matches the
292 pattern.  The constraint plays no role in this decision; instead, it
293 controls various decisions in the case of an insn which does match.
295 @findex match_scratch
296 @item (match_scratch:@var{m} @var{n} @var{constraint})
297 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}
298 and indicates that operand must be a @code{scratch} or @code{reg}
299 expression.
301 When matching patterns, this is equivalent to
303 @smallexample
304 (match_operand:@var{m} @var{n} "scratch_operand" @var{constraint})
305 @end smallexample
307 but, when generating RTL, it produces a (@code{scratch}:@var{m})
308 expression.
310 If the last few expressions in a @code{parallel} are @code{clobber}
311 expressions whose operands are either a hard register or
312 @code{match_scratch}, the combiner can add or delete them when
313 necessary.  @xref{Side Effects}.
315 @findex match_dup
316 @item (match_dup @var{n})
317 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}.
318 It is used when the operand needs to appear more than once in the
319 insn.
321 In construction, @code{match_dup} acts just like @code{match_operand}:
322 the operand is substituted into the insn being constructed.  But in
323 matching, @code{match_dup} behaves differently.  It assumes that operand
324 number @var{n} has already been determined by a @code{match_operand}
325 appearing earlier in the recognition template, and it matches only an
326 identical-looking expression.
328 Note that @code{match_dup} should not be used to tell the compiler that
329 a particular register is being used for two operands (example:
330 @code{add} that adds one register to another; the second register is
331 both an input operand and the output operand).  Use a matching
332 constraint (@pxref{Simple Constraints}) for those.  @code{match_dup} is for the cases where one
333 operand is used in two places in the template, such as an instruction
334 that computes both a quotient and a remainder, where the opcode takes
335 two input operands but the RTL template has to refer to each of those
336 twice; once for the quotient pattern and once for the remainder pattern.
338 @findex match_operator
339 @item (match_operator:@var{m} @var{n} @var{predicate} [@var{operands}@dots{}])
340 This pattern is a kind of placeholder for a variable RTL expression
341 code.
343 When constructing an insn, it stands for an RTL expression whose
344 expression code is taken from that of operand @var{n}, and whose
345 operands are constructed from the patterns @var{operands}.
347 When matching an expression, it matches an expression if the function
348 @var{predicate} returns nonzero on that expression @emph{and} the
349 patterns @var{operands} match the operands of the expression.
351 Suppose that the function @code{commutative_operator} is defined as
352 follows, to match any expression whose operator is one of the
353 commutative arithmetic operators of RTL and whose mode is @var{mode}:
355 @smallexample
357 commutative_integer_operator (x, mode)
358      rtx x;
359      machine_mode mode;
361   enum rtx_code code = GET_CODE (x);
362   if (GET_MODE (x) != mode)
363     return 0;
364   return (GET_RTX_CLASS (code) == RTX_COMM_ARITH
365           || code == EQ || code == NE);
367 @end smallexample
369 Then the following pattern will match any RTL expression consisting
370 of a commutative operator applied to two general operands:
372 @smallexample
373 (match_operator:SI 3 "commutative_operator"
374   [(match_operand:SI 1 "general_operand" "g")
375    (match_operand:SI 2 "general_operand" "g")])
376 @end smallexample
378 Here the vector @code{[@var{operands}@dots{}]} contains two patterns
379 because the expressions to be matched all contain two operands.
381 When this pattern does match, the two operands of the commutative
382 operator are recorded as operands 1 and 2 of the insn.  (This is done
383 by the two instances of @code{match_operand}.)  Operand 3 of the insn
384 will be the entire commutative expression: use @code{GET_CODE
385 (operands[3])} to see which commutative operator was used.
387 The machine mode @var{m} of @code{match_operator} works like that of
388 @code{match_operand}: it is passed as the second argument to the
389 predicate function, and that function is solely responsible for
390 deciding whether the expression to be matched ``has'' that mode.
392 When constructing an insn, argument 3 of the gen-function will specify
393 the operation (i.e.@: the expression code) for the expression to be
394 made.  It should be an RTL expression, whose expression code is copied
395 into a new expression whose operands are arguments 1 and 2 of the
396 gen-function.  The subexpressions of argument 3 are not used;
397 only its expression code matters.
399 When @code{match_operator} is used in a pattern for matching an insn,
400 it usually best if the operand number of the @code{match_operator}
401 is higher than that of the actual operands of the insn.  This improves
402 register allocation because the register allocator often looks at
403 operands 1 and 2 of insns to see if it can do register tying.
405 There is no way to specify constraints in @code{match_operator}.  The
406 operand of the insn which corresponds to the @code{match_operator}
407 never has any constraints because it is never reloaded as a whole.
408 However, if parts of its @var{operands} are matched by
409 @code{match_operand} patterns, those parts may have constraints of
410 their own.
412 @findex match_op_dup
413 @item (match_op_dup:@var{m} @var{n}[@var{operands}@dots{}])
414 Like @code{match_dup}, except that it applies to operators instead of
415 operands.  When constructing an insn, operand number @var{n} will be
416 substituted at this point.  But in matching, @code{match_op_dup} behaves
417 differently.  It assumes that operand number @var{n} has already been
418 determined by a @code{match_operator} appearing earlier in the
419 recognition template, and it matches only an identical-looking
420 expression.
422 @findex match_parallel
423 @item (match_parallel @var{n} @var{predicate} [@var{subpat}@dots{}])
424 This pattern is a placeholder for an insn that consists of a
425 @code{parallel} expression with a variable number of elements.  This
426 expression should only appear at the top level of an insn pattern.
428 When constructing an insn, operand number @var{n} will be substituted at
429 this point.  When matching an insn, it matches if the body of the insn
430 is a @code{parallel} expression with at least as many elements as the
431 vector of @var{subpat} expressions in the @code{match_parallel}, if each
432 @var{subpat} matches the corresponding element of the @code{parallel},
433 @emph{and} the function @var{predicate} returns nonzero on the
434 @code{parallel} that is the body of the insn.  It is the responsibility
435 of the predicate to validate elements of the @code{parallel} beyond
436 those listed in the @code{match_parallel}.
438 A typical use of @code{match_parallel} is to match load and store
439 multiple expressions, which can contain a variable number of elements
440 in a @code{parallel}.  For example,
442 @smallexample
443 (define_insn ""
444   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
445      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
446            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
447       (use (reg:SI 179))
448       (clobber (reg:SI 179))])]
449   ""
450   "loadm 0,0,%1,%2")
451 @end smallexample
453 This example comes from @file{a29k.md}.  The function
454 @code{load_multiple_operation} is defined in @file{a29k.c} and checks
455 that subsequent elements in the @code{parallel} are the same as the
456 @code{set} in the pattern, except that they are referencing subsequent
457 registers and memory locations.
459 An insn that matches this pattern might look like:
461 @smallexample
462 (parallel
463  [(set (reg:SI 20) (mem:SI (reg:SI 100)))
464   (use (reg:SI 179))
465   (clobber (reg:SI 179))
466   (set (reg:SI 21)
467        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
468                         (const_int 4))))
469   (set (reg:SI 22)
470        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
471                         (const_int 8))))])
472 @end smallexample
474 @findex match_par_dup
475 @item (match_par_dup @var{n} [@var{subpat}@dots{}])
476 Like @code{match_op_dup}, but for @code{match_parallel} instead of
477 @code{match_operator}.
479 @end table
481 @node Output Template
482 @section Output Templates and Operand Substitution
483 @cindex output templates
484 @cindex operand substitution
486 @cindex @samp{%} in template
487 @cindex percent sign
488 The @dfn{output template} is a string which specifies how to output the
489 assembler code for an instruction pattern.  Most of the template is a
490 fixed string which is output literally.  The character @samp{%} is used
491 to specify where to substitute an operand; it can also be used to
492 identify places where different variants of the assembler require
493 different syntax.
495 In the simplest case, a @samp{%} followed by a digit @var{n} says to output
496 operand @var{n} at that point in the string.
498 @samp{%} followed by a letter and a digit says to output an operand in an
499 alternate fashion.  Four letters have standard, built-in meanings described
500 below.  The machine description macro @code{PRINT_OPERAND} can define
501 additional letters with nonstandard meanings.
503 @samp{%c@var{digit}} can be used to substitute an operand that is a
504 constant value without the syntax that normally indicates an immediate
505 operand.
507 @samp{%n@var{digit}} is like @samp{%c@var{digit}} except that the value of
508 the constant is negated before printing.
510 @samp{%a@var{digit}} can be used to substitute an operand as if it were a
511 memory reference, with the actual operand treated as the address.  This may
512 be useful when outputting a ``load address'' instruction, because often the
513 assembler syntax for such an instruction requires you to write the operand
514 as if it were a memory reference.
516 @samp{%l@var{digit}} is used to substitute a @code{label_ref} into a jump
517 instruction.
519 @samp{%=} outputs a number which is unique to each instruction in the
520 entire compilation.  This is useful for making local labels to be
521 referred to more than once in a single template that generates multiple
522 assembler instructions.
524 @samp{%} followed by a punctuation character specifies a substitution that
525 does not use an operand.  Only one case is standard: @samp{%%} outputs a
526 @samp{%} into the assembler code.  Other nonstandard cases can be
527 defined in the @code{PRINT_OPERAND} macro.  You must also define
528 which punctuation characters are valid with the
529 @code{PRINT_OPERAND_PUNCT_VALID_P} macro.
531 @cindex \
532 @cindex backslash
533 The template may generate multiple assembler instructions.  Write the text
534 for the instructions, with @samp{\;} between them.
536 @cindex matching operands
537 When the RTL contains two operands which are required by constraint to match
538 each other, the output template must refer only to the lower-numbered operand.
539 Matching operands are not always identical, and the rest of the compiler
540 arranges to put the proper RTL expression for printing into the lower-numbered
541 operand.
543 One use of nonstandard letters or punctuation following @samp{%} is to
544 distinguish between different assembler languages for the same machine; for
545 example, Motorola syntax versus MIT syntax for the 68000.  Motorola syntax
546 requires periods in most opcode names, while MIT syntax does not.  For
547 example, the opcode @samp{movel} in MIT syntax is @samp{move.l} in Motorola
548 syntax.  The same file of patterns is used for both kinds of output syntax,
549 but the character sequence @samp{%.} is used in each place where Motorola
550 syntax wants a period.  The @code{PRINT_OPERAND} macro for Motorola syntax
551 defines the sequence to output a period; the macro for MIT syntax defines
552 it to do nothing.
554 @cindex @code{#} in template
555 As a special case, a template consisting of the single character @code{#}
556 instructs the compiler to first split the insn, and then output the
557 resulting instructions separately.  This helps eliminate redundancy in the
558 output templates.   If you have a @code{define_insn} that needs to emit
559 multiple assembler instructions, and there is a matching @code{define_split}
560 already defined, then you can simply use @code{#} as the output template
561 instead of writing an output template that emits the multiple assembler
562 instructions.
564 If the macro @code{ASSEMBLER_DIALECT} is defined, you can use construct
565 of the form @samp{@{option0|option1|option2@}} in the templates.  These
566 describe multiple variants of assembler language syntax.
567 @xref{Instruction Output}.
569 @node Output Statement
570 @section C Statements for Assembler Output
571 @cindex output statements
572 @cindex C statements for assembler output
573 @cindex generating assembler output
575 Often a single fixed template string cannot produce correct and efficient
576 assembler code for all the cases that are recognized by a single
577 instruction pattern.  For example, the opcodes may depend on the kinds of
578 operands; or some unfortunate combinations of operands may require extra
579 machine instructions.
581 If the output control string starts with a @samp{@@}, then it is actually
582 a series of templates, each on a separate line.  (Blank lines and
583 leading spaces and tabs are ignored.)  The templates correspond to the
584 pattern's constraint alternatives (@pxref{Multi-Alternative}).  For example,
585 if a target machine has a two-address add instruction @samp{addr} to add
586 into a register and another @samp{addm} to add a register to memory, you
587 might write this pattern:
589 @smallexample
590 (define_insn "addsi3"
591   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
592         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0,0")
593                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "g,r")))]
594   ""
595   "@@
596    addr %2,%0
597    addm %2,%0")
598 @end smallexample
600 @cindex @code{*} in template
601 @cindex asterisk in template
602 If the output control string starts with a @samp{*}, then it is not an
603 output template but rather a piece of C program that should compute a
604 template.  It should execute a @code{return} statement to return the
605 template-string you want.  Most such templates use C string literals, which
606 require doublequote characters to delimit them.  To include these
607 doublequote characters in the string, prefix each one with @samp{\}.
609 If the output control string is written as a brace block instead of a
610 double-quoted string, it is automatically assumed to be C code.  In that
611 case, it is not necessary to put in a leading asterisk, or to escape the
612 doublequotes surrounding C string literals.
614 The operands may be found in the array @code{operands}, whose C data type
615 is @code{rtx []}.
617 It is very common to select different ways of generating assembler code
618 based on whether an immediate operand is within a certain range.  Be
619 careful when doing this, because the result of @code{INTVAL} is an
620 integer on the host machine.  If the host machine has more bits in an
621 @code{int} than the target machine has in the mode in which the constant
622 will be used, then some of the bits you get from @code{INTVAL} will be
623 superfluous.  For proper results, you must carefully disregard the
624 values of those bits.
626 @findex output_asm_insn
627 It is possible to output an assembler instruction and then go on to output
628 or compute more of them, using the subroutine @code{output_asm_insn}.  This
629 receives two arguments: a template-string and a vector of operands.  The
630 vector may be @code{operands}, or it may be another array of @code{rtx}
631 that you declare locally and initialize yourself.
633 @findex which_alternative
634 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
635 the appearance of the assembler code is determined mostly by which alternative
636 was matched.  When this is so, the C code can test the variable
637 @code{which_alternative}, which is the ordinal number of the alternative
638 that was actually satisfied (0 for the first, 1 for the second alternative,
639 etc.).
641 For example, suppose there are two opcodes for storing zero, @samp{clrreg}
642 for registers and @samp{clrmem} for memory locations.  Here is how
643 a pattern could use @code{which_alternative} to choose between them:
645 @smallexample
646 (define_insn ""
647   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
648         (const_int 0))]
649   ""
650   @{
651   return (which_alternative == 0
652           ? "clrreg %0" : "clrmem %0");
653   @})
654 @end smallexample
656 The example above, where the assembler code to generate was
657 @emph{solely} determined by the alternative, could also have been specified
658 as follows, having the output control string start with a @samp{@@}:
660 @smallexample
661 @group
662 (define_insn ""
663   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
664         (const_int 0))]
665   ""
666   "@@
667    clrreg %0
668    clrmem %0")
669 @end group
670 @end smallexample
672 If you just need a little bit of C code in one (or a few) alternatives,
673 you can use @samp{*} inside of a @samp{@@} multi-alternative template:
675 @smallexample
676 @group
677 (define_insn ""
678   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,<,m")
679         (const_int 0))]
680   ""
681   "@@
682    clrreg %0
683    * return stack_mem_p (operands[0]) ? \"push 0\" : \"clrmem %0\";
684    clrmem %0")
685 @end group
686 @end smallexample
688 @node Predicates
689 @section Predicates
690 @cindex predicates
691 @cindex operand predicates
692 @cindex operator predicates
694 A predicate determines whether a @code{match_operand} or
695 @code{match_operator} expression matches, and therefore whether the
696 surrounding instruction pattern will be used for that combination of
697 operands.  GCC has a number of machine-independent predicates, and you
698 can define machine-specific predicates as needed.  By convention,
699 predicates used with @code{match_operand} have names that end in
700 @samp{_operand}, and those used with @code{match_operator} have names
701 that end in @samp{_operator}.
703 All predicates are Boolean functions (in the mathematical sense) of
704 two arguments: the RTL expression that is being considered at that
705 position in the instruction pattern, and the machine mode that the
706 @code{match_operand} or @code{match_operator} specifies.  In this
707 section, the first argument is called @var{op} and the second argument
708 @var{mode}.  Predicates can be called from C as ordinary two-argument
709 functions; this can be useful in output templates or other
710 machine-specific code.
712 Operand predicates can allow operands that are not actually acceptable
713 to the hardware, as long as the constraints give reload the ability to
714 fix them up (@pxref{Constraints}).  However, GCC will usually generate
715 better code if the predicates specify the requirements of the machine
716 instructions as closely as possible.  Reload cannot fix up operands
717 that must be constants (``immediate operands''); you must use a
718 predicate that allows only constants, or else enforce the requirement
719 in the extra condition.
721 @cindex predicates and machine modes
722 @cindex normal predicates
723 @cindex special predicates
724 Most predicates handle their @var{mode} argument in a uniform manner.
725 If @var{mode} is @code{VOIDmode} (unspecified), then @var{op} can have
726 any mode.  If @var{mode} is anything else, then @var{op} must have the
727 same mode, unless @var{op} is a @code{CONST_INT} or integer
728 @code{CONST_DOUBLE}.  These RTL expressions always have
729 @code{VOIDmode}, so it would be counterproductive to check that their
730 mode matches.  Instead, predicates that accept @code{CONST_INT} and/or
731 integer @code{CONST_DOUBLE} check that the value stored in the
732 constant will fit in the requested mode.
734 Predicates with this behavior are called @dfn{normal}.
735 @command{genrecog} can optimize the instruction recognizer based on
736 knowledge of how normal predicates treat modes.  It can also diagnose
737 certain kinds of common errors in the use of normal predicates; for
738 instance, it is almost always an error to use a normal predicate
739 without specifying a mode.
741 Predicates that do something different with their @var{mode} argument
742 are called @dfn{special}.  The generic predicates
743 @code{address_operand} and @code{pmode_register_operand} are special
744 predicates.  @command{genrecog} does not do any optimizations or
745 diagnosis when special predicates are used.
747 @menu
748 * Machine-Independent Predicates::  Predicates available to all back ends.
749 * Defining Predicates::             How to write machine-specific predicate
750                                     functions.
751 @end menu
753 @node Machine-Independent Predicates
754 @subsection Machine-Independent Predicates
755 @cindex machine-independent predicates
756 @cindex generic predicates
758 These are the generic predicates available to all back ends.  They are
759 defined in @file{recog.c}.  The first category of predicates allow
760 only constant, or @dfn{immediate}, operands.
762 @defun immediate_operand
763 This predicate allows any sort of constant that fits in @var{mode}.
764 It is an appropriate choice for instructions that take operands that
765 must be constant.
766 @end defun
768 @defun const_int_operand
769 This predicate allows any @code{CONST_INT} expression that fits in
770 @var{mode}.  It is an appropriate choice for an immediate operand that
771 does not allow a symbol or label.
772 @end defun
774 @defun const_double_operand
775 This predicate accepts any @code{CONST_DOUBLE} expression that has
776 exactly @var{mode}.  If @var{mode} is @code{VOIDmode}, it will also
777 accept @code{CONST_INT}.  It is intended for immediate floating point
778 constants.
779 @end defun
781 @noindent
782 The second category of predicates allow only some kind of machine
783 register.
785 @defun register_operand
786 This predicate allows any @code{REG} or @code{SUBREG} expression that
787 is valid for @var{mode}.  It is often suitable for arithmetic
788 instruction operands on a RISC machine.
789 @end defun
791 @defun pmode_register_operand
792 This is a slight variant on @code{register_operand} which works around
793 a limitation in the machine-description reader.
795 @smallexample
796 (match_operand @var{n} "pmode_register_operand" @var{constraint})
797 @end smallexample
799 @noindent
800 means exactly what
802 @smallexample
803 (match_operand:P @var{n} "register_operand" @var{constraint})
804 @end smallexample
806 @noindent
807 would mean, if the machine-description reader accepted @samp{:P}
808 mode suffixes.  Unfortunately, it cannot, because @code{Pmode} is an
809 alias for some other mode, and might vary with machine-specific
810 options.  @xref{Misc}.
811 @end defun
813 @defun scratch_operand
814 This predicate allows hard registers and @code{SCRATCH} expressions,
815 but not pseudo-registers.  It is used internally by @code{match_scratch};
816 it should not be used directly.
817 @end defun
819 @noindent
820 The third category of predicates allow only some kind of memory reference.
822 @defun memory_operand
823 This predicate allows any valid reference to a quantity of mode
824 @var{mode} in memory, as determined by the weak form of
825 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS} (@pxref{Addressing Modes}).
826 @end defun
828 @defun address_operand
829 This predicate is a little unusual; it allows any operand that is a
830 valid expression for the @emph{address} of a quantity of mode
831 @var{mode}, again determined by the weak form of
832 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS}.  To first order, if
833 @samp{@w{(mem:@var{mode} (@var{exp}))}} is acceptable to
834 @code{memory_operand}, then @var{exp} is acceptable to
835 @code{address_operand}.  Note that @var{exp} does not necessarily have
836 the mode @var{mode}.
837 @end defun
839 @defun indirect_operand
840 This is a stricter form of @code{memory_operand} which allows only
841 memory references with a @code{general_operand} as the address
842 expression.  New uses of this predicate are discouraged, because
843 @code{general_operand} is very permissive, so it's hard to tell what
844 an @code{indirect_operand} does or does not allow.  If a target has
845 different requirements for memory operands for different instructions,
846 it is better to define target-specific predicates which enforce the
847 hardware's requirements explicitly.
848 @end defun
850 @defun push_operand
851 This predicate allows a memory reference suitable for pushing a value
852 onto the stack.  This will be a @code{MEM} which refers to
853 @code{stack_pointer_rtx}, with a side-effect in its address expression
854 (@pxref{Incdec}); which one is determined by the
855 @code{STACK_PUSH_CODE} macro (@pxref{Frame Layout}).
856 @end defun
858 @defun pop_operand
859 This predicate allows a memory reference suitable for popping a value
860 off the stack.  Again, this will be a @code{MEM} referring to
861 @code{stack_pointer_rtx}, with a side-effect in its address
862 expression.  However, this time @code{STACK_POP_CODE} is expected.
863 @end defun
865 @noindent
866 The fourth category of predicates allow some combination of the above
867 operands.
869 @defun nonmemory_operand
870 This predicate allows any immediate or register operand valid for @var{mode}.
871 @end defun
873 @defun nonimmediate_operand
874 This predicate allows any register or memory operand valid for @var{mode}.
875 @end defun
877 @defun general_operand
878 This predicate allows any immediate, register, or memory operand
879 valid for @var{mode}.
880 @end defun
882 @noindent
883 Finally, there are two generic operator predicates.
885 @defun comparison_operator
886 This predicate matches any expression which performs an arithmetic
887 comparison in @var{mode}; that is, @code{COMPARISON_P} is true for the
888 expression code.
889 @end defun
891 @defun ordered_comparison_operator
892 This predicate matches any expression which performs an arithmetic
893 comparison in @var{mode} and whose expression code is valid for integer
894 modes; that is, the expression code will be one of @code{eq}, @code{ne},
895 @code{lt}, @code{ltu}, @code{le}, @code{leu}, @code{gt}, @code{gtu},
896 @code{ge}, @code{geu}.
897 @end defun
899 @node Defining Predicates
900 @subsection Defining Machine-Specific Predicates
901 @cindex defining predicates
902 @findex define_predicate
903 @findex define_special_predicate
905 Many machines have requirements for their operands that cannot be
906 expressed precisely using the generic predicates.  You can define
907 additional predicates using @code{define_predicate} and
908 @code{define_special_predicate} expressions.  These expressions have
909 three operands:
911 @itemize @bullet
912 @item
913 The name of the predicate, as it will be referred to in
914 @code{match_operand} or @code{match_operator} expressions.
916 @item
917 An RTL expression which evaluates to true if the predicate allows the
918 operand @var{op}, false if it does not.  This expression can only use
919 the following RTL codes:
921 @table @code
922 @item MATCH_OPERAND
923 When written inside a predicate expression, a @code{MATCH_OPERAND}
924 expression evaluates to true if the predicate it names would allow
925 @var{op}.  The operand number and constraint are ignored.  Due to
926 limitations in @command{genrecog}, you can only refer to generic
927 predicates and predicates that have already been defined.
929 @item MATCH_CODE
930 This expression evaluates to true if @var{op} or a specified
931 subexpression of @var{op} has one of a given list of RTX codes.
933 The first operand of this expression is a string constant containing a
934 comma-separated list of RTX code names (in lower case).  These are the
935 codes for which the @code{MATCH_CODE} will be true.
937 The second operand is a string constant which indicates what
938 subexpression of @var{op} to examine.  If it is absent or the empty
939 string, @var{op} itself is examined.  Otherwise, the string constant
940 must be a sequence of digits and/or lowercase letters.  Each character
941 indicates a subexpression to extract from the current expression; for
942 the first character this is @var{op}, for the second and subsequent
943 characters it is the result of the previous character.  A digit
944 @var{n} extracts @samp{@w{XEXP (@var{e}, @var{n})}}; a letter @var{l}
945 extracts @samp{@w{XVECEXP (@var{e}, 0, @var{n})}} where @var{n} is the
946 alphabetic ordinal of @var{l} (0 for `a', 1 for 'b', and so on).  The
947 @code{MATCH_CODE} then examines the RTX code of the subexpression
948 extracted by the complete string.  It is not possible to extract
949 components of an @code{rtvec} that is not at position 0 within its RTX
950 object.
952 @item MATCH_TEST
953 This expression has one operand, a string constant containing a C
954 expression.  The predicate's arguments, @var{op} and @var{mode}, are
955 available with those names in the C expression.  The @code{MATCH_TEST}
956 evaluates to true if the C expression evaluates to a nonzero value.
957 @code{MATCH_TEST} expressions must not have side effects.
959 @item  AND
960 @itemx IOR
961 @itemx NOT
962 @itemx IF_THEN_ELSE
963 The basic @samp{MATCH_} expressions can be combined using these
964 logical operators, which have the semantics of the C operators
965 @samp{&&}, @samp{||}, @samp{!}, and @samp{@w{? :}} respectively.  As
966 in Common Lisp, you may give an @code{AND} or @code{IOR} expression an
967 arbitrary number of arguments; this has exactly the same effect as
968 writing a chain of two-argument @code{AND} or @code{IOR} expressions.
969 @end table
971 @item
972 An optional block of C code, which should execute
973 @samp{@w{return true}} if the predicate is found to match and
974 @samp{@w{return false}} if it does not.  It must not have any side
975 effects.  The predicate arguments, @var{op} and @var{mode}, are
976 available with those names.
978 If a code block is present in a predicate definition, then the RTL
979 expression must evaluate to true @emph{and} the code block must
980 execute @samp{@w{return true}} for the predicate to allow the operand.
981 The RTL expression is evaluated first; do not re-check anything in the
982 code block that was checked in the RTL expression.
983 @end itemize
985 The program @command{genrecog} scans @code{define_predicate} and
986 @code{define_special_predicate} expressions to determine which RTX
987 codes are possibly allowed.  You should always make this explicit in
988 the RTL predicate expression, using @code{MATCH_OPERAND} and
989 @code{MATCH_CODE}.
991 Here is an example of a simple predicate definition, from the IA64
992 machine description:
994 @smallexample
995 @group
996 ;; @r{True if @var{op} is a @code{SYMBOL_REF} which refers to the sdata section.}
997 (define_predicate "small_addr_symbolic_operand"
998   (and (match_code "symbol_ref")
999        (match_test "SYMBOL_REF_SMALL_ADDR_P (op)")))
1000 @end group
1001 @end smallexample
1003 @noindent
1004 And here is another, showing the use of the C block.
1006 @smallexample
1007 @group
1008 ;; @r{True if @var{op} is a register operand that is (or could be) a GR reg.}
1009 (define_predicate "gr_register_operand"
1010   (match_operand 0 "register_operand")
1012   unsigned int regno;
1013   if (GET_CODE (op) == SUBREG)
1014     op = SUBREG_REG (op);
1016   regno = REGNO (op);
1017   return (regno >= FIRST_PSEUDO_REGISTER || GENERAL_REGNO_P (regno));
1019 @end group
1020 @end smallexample
1022 Predicates written with @code{define_predicate} automatically include
1023 a test that @var{mode} is @code{VOIDmode}, or @var{op} has the same
1024 mode as @var{mode}, or @var{op} is a @code{CONST_INT} or
1025 @code{CONST_DOUBLE}.  They do @emph{not} check specifically for
1026 integer @code{CONST_DOUBLE}, nor do they test that the value of either
1027 kind of constant fits in the requested mode.  This is because
1028 target-specific predicates that take constants usually have to do more
1029 stringent value checks anyway.  If you need the exact same treatment
1030 of @code{CONST_INT} or @code{CONST_DOUBLE} that the generic predicates
1031 provide, use a @code{MATCH_OPERAND} subexpression to call
1032 @code{const_int_operand}, @code{const_double_operand}, or
1033 @code{immediate_operand}.
1035 Predicates written with @code{define_special_predicate} do not get any
1036 automatic mode checks, and are treated as having special mode handling
1037 by @command{genrecog}.
1039 The program @command{genpreds} is responsible for generating code to
1040 test predicates.  It also writes a header file containing function
1041 declarations for all machine-specific predicates.  It is not necessary
1042 to declare these predicates in @file{@var{cpu}-protos.h}.
1043 @end ifset
1045 @c Most of this node appears by itself (in a different place) even
1046 @c when the INTERNALS flag is clear.  Passages that require the internals
1047 @c manual's context are conditionalized to appear only in the internals manual.
1048 @ifset INTERNALS
1049 @node Constraints
1050 @section Operand Constraints
1051 @cindex operand constraints
1052 @cindex constraints
1054 Each @code{match_operand} in an instruction pattern can specify
1055 constraints for the operands allowed.  The constraints allow you to
1056 fine-tune matching within the set of operands allowed by the
1057 predicate.
1059 @end ifset
1060 @ifclear INTERNALS
1061 @node Constraints
1062 @section Constraints for @code{asm} Operands
1063 @cindex operand constraints, @code{asm}
1064 @cindex constraints, @code{asm}
1065 @cindex @code{asm} constraints
1067 Here are specific details on what constraint letters you can use with
1068 @code{asm} operands.
1069 @end ifclear
1070 Constraints can say whether
1071 an operand may be in a register, and which kinds of register; whether the
1072 operand can be a memory reference, and which kinds of address; whether the
1073 operand may be an immediate constant, and which possible values it may
1074 have.  Constraints can also require two operands to match.
1075 Side-effects aren't allowed in operands of inline @code{asm}, unless
1076 @samp{<} or @samp{>} constraints are used, because there is no guarantee
1077 that the side-effects will happen exactly once in an instruction that can update
1078 the addressing register.
1080 @ifset INTERNALS
1081 @menu
1082 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1083 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1084 * Class Preferences::   Constraints guide which hard register to put things in.
1085 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1086 * Machine Constraints:: Existing constraints for some particular machines.
1087 * Disable Insn Alternatives:: Disable insn alternatives using attributes.
1088 * Define Constraints::  How to define machine-specific constraints.
1089 * C Constraint Interface:: How to test constraints from C code.
1090 @end menu
1091 @end ifset
1093 @ifclear INTERNALS
1094 @menu
1095 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1096 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1097 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1098 * Machine Constraints:: Special constraints for some particular machines.
1099 @end menu
1100 @end ifclear
1102 @node Simple Constraints
1103 @subsection Simple Constraints
1104 @cindex simple constraints
1106 The simplest kind of constraint is a string full of letters, each of
1107 which describes one kind of operand that is permitted.  Here are
1108 the letters that are allowed:
1110 @table @asis
1111 @item whitespace
1112 Whitespace characters are ignored and can be inserted at any position
1113 except the first.  This enables each alternative for different operands to
1114 be visually aligned in the machine description even if they have different
1115 number of constraints and modifiers.
1117 @cindex @samp{m} in constraint
1118 @cindex memory references in constraints
1119 @item @samp{m}
1120 A memory operand is allowed, with any kind of address that the machine
1121 supports in general.
1122 Note that the letter used for the general memory constraint can be
1123 re-defined by a back end using the @code{TARGET_MEM_CONSTRAINT} macro.
1125 @cindex offsettable address
1126 @cindex @samp{o} in constraint
1127 @item @samp{o}
1128 A memory operand is allowed, but only if the address is
1129 @dfn{offsettable}.  This means that adding a small integer (actually,
1130 the width in bytes of the operand, as determined by its machine mode)
1131 may be added to the address and the result is also a valid memory
1132 address.
1134 @cindex autoincrement/decrement addressing
1135 For example, an address which is constant is offsettable; so is an
1136 address that is the sum of a register and a constant (as long as a
1137 slightly larger constant is also within the range of address-offsets
1138 supported by the machine); but an autoincrement or autodecrement
1139 address is not offsettable.  More complicated indirect/indexed
1140 addresses may or may not be offsettable depending on the other
1141 addressing modes that the machine supports.
1143 Note that in an output operand which can be matched by another
1144 operand, the constraint letter @samp{o} is valid only when accompanied
1145 by both @samp{<} (if the target machine has predecrement addressing)
1146 and @samp{>} (if the target machine has preincrement addressing).
1148 @cindex @samp{V} in constraint
1149 @item @samp{V}
1150 A memory operand that is not offsettable.  In other words, anything that
1151 would fit the @samp{m} constraint but not the @samp{o} constraint.
1153 @cindex @samp{<} in constraint
1154 @item @samp{<}
1155 A memory operand with autodecrement addressing (either predecrement or
1156 postdecrement) is allowed.  In inline @code{asm} this constraint is only
1157 allowed if the operand is used exactly once in an instruction that can
1158 handle the side-effects.  Not using an operand with @samp{<} in constraint
1159 string in the inline @code{asm} pattern at all or using it in multiple
1160 instructions isn't valid, because the side-effects wouldn't be performed
1161 or would be performed more than once.  Furthermore, on some targets
1162 the operand with @samp{<} in constraint string must be accompanied by
1163 special instruction suffixes like @code{%U0} instruction suffix on PowerPC
1164 or @code{%P0} on IA-64.
1166 @cindex @samp{>} in constraint
1167 @item @samp{>}
1168 A memory operand with autoincrement addressing (either preincrement or
1169 postincrement) is allowed.  In inline @code{asm} the same restrictions
1170 as for @samp{<} apply.
1172 @cindex @samp{r} in constraint
1173 @cindex registers in constraints
1174 @item @samp{r}
1175 A register operand is allowed provided that it is in a general
1176 register.
1178 @cindex constants in constraints
1179 @cindex @samp{i} in constraint
1180 @item @samp{i}
1181 An immediate integer operand (one with constant value) is allowed.
1182 This includes symbolic constants whose values will be known only at
1183 assembly time or later.
1185 @cindex @samp{n} in constraint
1186 @item @samp{n}
1187 An immediate integer operand with a known numeric value is allowed.
1188 Many systems cannot support assembly-time constants for operands less
1189 than a word wide.  Constraints for these operands should use @samp{n}
1190 rather than @samp{i}.
1192 @cindex @samp{I} in constraint
1193 @item @samp{I}, @samp{J}, @samp{K}, @dots{} @samp{P}
1194 Other letters in the range @samp{I} through @samp{P} may be defined in
1195 a machine-dependent fashion to permit immediate integer operands with
1196 explicit integer values in specified ranges.  For example, on the
1197 68000, @samp{I} is defined to stand for the range of values 1 to 8.
1198 This is the range permitted as a shift count in the shift
1199 instructions.
1201 @cindex @samp{E} in constraint
1202 @item @samp{E}
1203 An immediate floating operand (expression code @code{const_double}) is
1204 allowed, but only if the target floating point format is the same as
1205 that of the host machine (on which the compiler is running).
1207 @cindex @samp{F} in constraint
1208 @item @samp{F}
1209 An immediate floating operand (expression code @code{const_double} or
1210 @code{const_vector}) is allowed.
1212 @cindex @samp{G} in constraint
1213 @cindex @samp{H} in constraint
1214 @item @samp{G}, @samp{H}
1215 @samp{G} and @samp{H} may be defined in a machine-dependent fashion to
1216 permit immediate floating operands in particular ranges of values.
1218 @cindex @samp{s} in constraint
1219 @item @samp{s}
1220 An immediate integer operand whose value is not an explicit integer is
1221 allowed.
1223 This might appear strange; if an insn allows a constant operand with a
1224 value not known at compile time, it certainly must allow any known
1225 value.  So why use @samp{s} instead of @samp{i}?  Sometimes it allows
1226 better code to be generated.
1228 For example, on the 68000 in a fullword instruction it is possible to
1229 use an immediate operand; but if the immediate value is between @minus{}128
1230 and 127, better code results from loading the value into a register and
1231 using the register.  This is because the load into the register can be
1232 done with a @samp{moveq} instruction.  We arrange for this to happen
1233 by defining the letter @samp{K} to mean ``any integer outside the
1234 range @minus{}128 to 127'', and then specifying @samp{Ks} in the operand
1235 constraints.
1237 @cindex @samp{g} in constraint
1238 @item @samp{g}
1239 Any register, memory or immediate integer operand is allowed, except for
1240 registers that are not general registers.
1242 @cindex @samp{X} in constraint
1243 @item @samp{X}
1244 @ifset INTERNALS
1245 Any operand whatsoever is allowed, even if it does not satisfy
1246 @code{general_operand}.  This is normally used in the constraint of
1247 a @code{match_scratch} when certain alternatives will not actually
1248 require a scratch register.
1249 @end ifset
1250 @ifclear INTERNALS
1251 Any operand whatsoever is allowed.
1252 @end ifclear
1254 @cindex @samp{0} in constraint
1255 @cindex digits in constraint
1256 @item @samp{0}, @samp{1}, @samp{2}, @dots{} @samp{9}
1257 An operand that matches the specified operand number is allowed.  If a
1258 digit is used together with letters within the same alternative, the
1259 digit should come last.
1261 This number is allowed to be more than a single digit.  If multiple
1262 digits are encountered consecutively, they are interpreted as a single
1263 decimal integer.  There is scant chance for ambiguity, since to-date
1264 it has never been desirable that @samp{10} be interpreted as matching
1265 either operand 1 @emph{or} operand 0.  Should this be desired, one
1266 can use multiple alternatives instead.
1268 @cindex matching constraint
1269 @cindex constraint, matching
1270 This is called a @dfn{matching constraint} and what it really means is
1271 that the assembler has only a single operand that fills two roles
1272 @ifset INTERNALS
1273 considered separate in the RTL insn.  For example, an add insn has two
1274 input operands and one output operand in the RTL, but on most CISC
1275 @end ifset
1276 @ifclear INTERNALS
1277 which @code{asm} distinguishes.  For example, an add instruction uses
1278 two input operands and an output operand, but on most CISC
1279 @end ifclear
1280 machines an add instruction really has only two operands, one of them an
1281 input-output operand:
1283 @smallexample
1284 addl #35,r12
1285 @end smallexample
1287 Matching constraints are used in these circumstances.
1288 More precisely, the two operands that match must include one input-only
1289 operand and one output-only operand.  Moreover, the digit must be a
1290 smaller number than the number of the operand that uses it in the
1291 constraint.
1293 @ifset INTERNALS
1294 For operands to match in a particular case usually means that they
1295 are identical-looking RTL expressions.  But in a few special cases
1296 specific kinds of dissimilarity are allowed.  For example, @code{*x}
1297 as an input operand will match @code{*x++} as an output operand.
1298 For proper results in such cases, the output template should always
1299 use the output-operand's number when printing the operand.
1300 @end ifset
1302 @cindex load address instruction
1303 @cindex push address instruction
1304 @cindex address constraints
1305 @cindex @samp{p} in constraint
1306 @item @samp{p}
1307 An operand that is a valid memory address is allowed.  This is
1308 for ``load address'' and ``push address'' instructions.
1310 @findex address_operand
1311 @samp{p} in the constraint must be accompanied by @code{address_operand}
1312 as the predicate in the @code{match_operand}.  This predicate interprets
1313 the mode specified in the @code{match_operand} as the mode of the memory
1314 reference for which the address would be valid.
1316 @cindex other register constraints
1317 @cindex extensible constraints
1318 @item @var{other-letters}
1319 Other letters can be defined in machine-dependent fashion to stand for
1320 particular classes of registers or other arbitrary operand types.
1321 @samp{d}, @samp{a} and @samp{f} are defined on the 68000/68020 to stand
1322 for data, address and floating point registers.
1323 @end table
1325 @ifset INTERNALS
1326 In order to have valid assembler code, each operand must satisfy
1327 its constraint.  But a failure to do so does not prevent the pattern
1328 from applying to an insn.  Instead, it directs the compiler to modify
1329 the code so that the constraint will be satisfied.  Usually this is
1330 done by copying an operand into a register.
1332 Contrast, therefore, the two instruction patterns that follow:
1334 @smallexample
1335 (define_insn ""
1336   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1337         (plus:SI (match_dup 0)
1338                  (match_operand:SI 1 "general_operand" "r")))]
1339   ""
1340   "@dots{}")
1341 @end smallexample
1343 @noindent
1344 which has two operands, one of which must appear in two places, and
1346 @smallexample
1347 (define_insn ""
1348   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1349         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
1350                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "r")))]
1351   ""
1352   "@dots{}")
1353 @end smallexample
1355 @noindent
1356 which has three operands, two of which are required by a constraint to be
1357 identical.  If we are considering an insn of the form
1359 @smallexample
1360 (insn @var{n} @var{prev} @var{next}
1361   (set (reg:SI 3)
1362        (plus:SI (reg:SI 6) (reg:SI 109)))
1363   @dots{})
1364 @end smallexample
1366 @noindent
1367 the first pattern would not apply at all, because this insn does not
1368 contain two identical subexpressions in the right place.  The pattern would
1369 say, ``That does not look like an add instruction; try other patterns''.
1370 The second pattern would say, ``Yes, that's an add instruction, but there
1371 is something wrong with it''.  It would direct the reload pass of the
1372 compiler to generate additional insns to make the constraint true.  The
1373 results might look like this:
1375 @smallexample
1376 (insn @var{n2} @var{prev} @var{n}
1377   (set (reg:SI 3) (reg:SI 6))
1378   @dots{})
1380 (insn @var{n} @var{n2} @var{next}
1381   (set (reg:SI 3)
1382        (plus:SI (reg:SI 3) (reg:SI 109)))
1383   @dots{})
1384 @end smallexample
1386 It is up to you to make sure that each operand, in each pattern, has
1387 constraints that can handle any RTL expression that could be present for
1388 that operand.  (When multiple alternatives are in use, each pattern must,
1389 for each possible combination of operand expressions, have at least one
1390 alternative which can handle that combination of operands.)  The
1391 constraints don't need to @emph{allow} any possible operand---when this is
1392 the case, they do not constrain---but they must at least point the way to
1393 reloading any possible operand so that it will fit.
1395 @itemize @bullet
1396 @item
1397 If the constraint accepts whatever operands the predicate permits,
1398 there is no problem: reloading is never necessary for this operand.
1400 For example, an operand whose constraints permit everything except
1401 registers is safe provided its predicate rejects registers.
1403 An operand whose predicate accepts only constant values is safe
1404 provided its constraints include the letter @samp{i}.  If any possible
1405 constant value is accepted, then nothing less than @samp{i} will do;
1406 if the predicate is more selective, then the constraints may also be
1407 more selective.
1409 @item
1410 Any operand expression can be reloaded by copying it into a register.
1411 So if an operand's constraints allow some kind of register, it is
1412 certain to be safe.  It need not permit all classes of registers; the
1413 compiler knows how to copy a register into another register of the
1414 proper class in order to make an instruction valid.
1416 @cindex nonoffsettable memory reference
1417 @cindex memory reference, nonoffsettable
1418 @item
1419 A nonoffsettable memory reference can be reloaded by copying the
1420 address into a register.  So if the constraint uses the letter
1421 @samp{o}, all memory references are taken care of.
1423 @item
1424 A constant operand can be reloaded by allocating space in memory to
1425 hold it as preinitialized data.  Then the memory reference can be used
1426 in place of the constant.  So if the constraint uses the letters
1427 @samp{o} or @samp{m}, constant operands are not a problem.
1429 @item
1430 If the constraint permits a constant and a pseudo register used in an insn
1431 was not allocated to a hard register and is equivalent to a constant,
1432 the register will be replaced with the constant.  If the predicate does
1433 not permit a constant and the insn is re-recognized for some reason, the
1434 compiler will crash.  Thus the predicate must always recognize any
1435 objects allowed by the constraint.
1436 @end itemize
1438 If the operand's predicate can recognize registers, but the constraint does
1439 not permit them, it can make the compiler crash.  When this operand happens
1440 to be a register, the reload pass will be stymied, because it does not know
1441 how to copy a register temporarily into memory.
1443 If the predicate accepts a unary operator, the constraint applies to the
1444 operand.  For example, the MIPS processor at ISA level 3 supports an
1445 instruction which adds two registers in @code{SImode} to produce a
1446 @code{DImode} result, but only if the registers are correctly sign
1447 extended.  This predicate for the input operands accepts a
1448 @code{sign_extend} of an @code{SImode} register.  Write the constraint
1449 to indicate the type of register that is required for the operand of the
1450 @code{sign_extend}.
1451 @end ifset
1453 @node Multi-Alternative
1454 @subsection Multiple Alternative Constraints
1455 @cindex multiple alternative constraints
1457 Sometimes a single instruction has multiple alternative sets of possible
1458 operands.  For example, on the 68000, a logical-or instruction can combine
1459 register or an immediate value into memory, or it can combine any kind of
1460 operand into a register; but it cannot combine one memory location into
1461 another.
1463 These constraints are represented as multiple alternatives.  An alternative
1464 can be described by a series of letters for each operand.  The overall
1465 constraint for an operand is made from the letters for this operand
1466 from the first alternative, a comma, the letters for this operand from
1467 the second alternative, a comma, and so on until the last alternative.
1468 @ifset INTERNALS
1469 Here is how it is done for fullword logical-or on the 68000:
1471 @smallexample
1472 (define_insn "iorsi3"
1473   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=m,d")
1474         (ior:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "%0,0")
1475                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dKs,dmKs")))]
1476   @dots{})
1477 @end smallexample
1479 The first alternative has @samp{m} (memory) for operand 0, @samp{0} for
1480 operand 1 (meaning it must match operand 0), and @samp{dKs} for operand
1481 2.  The second alternative has @samp{d} (data register) for operand 0,
1482 @samp{0} for operand 1, and @samp{dmKs} for operand 2.  The @samp{=} and
1483 @samp{%} in the constraints apply to all the alternatives; their
1484 meaning is explained in the next section (@pxref{Class Preferences}).
1485 @end ifset
1487 @c FIXME Is this ? and ! stuff of use in asm()?  If not, hide unless INTERNAL
1488 If all the operands fit any one alternative, the instruction is valid.
1489 Otherwise, for each alternative, the compiler counts how many instructions
1490 must be added to copy the operands so that that alternative applies.
1491 The alternative requiring the least copying is chosen.  If two alternatives
1492 need the same amount of copying, the one that comes first is chosen.
1493 These choices can be altered with the @samp{?} and @samp{!} characters:
1495 @table @code
1496 @cindex @samp{?} in constraint
1497 @cindex question mark
1498 @item ?
1499 Disparage slightly the alternative that the @samp{?} appears in,
1500 as a choice when no alternative applies exactly.  The compiler regards
1501 this alternative as one unit more costly for each @samp{?} that appears
1502 in it.
1504 @cindex @samp{!} in constraint
1505 @cindex exclamation point
1506 @item !
1507 Disparage severely the alternative that the @samp{!} appears in.
1508 This alternative can still be used if it fits without reloading,
1509 but if reloading is needed, some other alternative will be used.
1511 @cindex @samp{^} in constraint
1512 @cindex caret
1513 @item ^
1514 This constraint is analogous to @samp{?} but it disparages slightly
1515 the alternative only if the operand with the @samp{^} needs a reload.
1517 @cindex @samp{$} in constraint
1518 @cindex dollar sign
1519 @item $
1520 This constraint is analogous to @samp{!} but it disparages severely
1521 the alternative only if the operand with the @samp{$} needs a reload.
1522 @end table
1524 @ifset INTERNALS
1525 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
1526 the appearance of the assembler code is determined mostly by which
1527 alternative was matched.  When this is so, the C code for writing the
1528 assembler code can use the variable @code{which_alternative}, which is
1529 the ordinal number of the alternative that was actually satisfied (0 for
1530 the first, 1 for the second alternative, etc.).  @xref{Output Statement}.
1531 @end ifset
1533 @ifset INTERNALS
1534 @node Class Preferences
1535 @subsection Register Class Preferences
1536 @cindex class preference constraints
1537 @cindex register class preference constraints
1539 @cindex voting between constraint alternatives
1540 The operand constraints have another function: they enable the compiler
1541 to decide which kind of hardware register a pseudo register is best
1542 allocated to.  The compiler examines the constraints that apply to the
1543 insns that use the pseudo register, looking for the machine-dependent
1544 letters such as @samp{d} and @samp{a} that specify classes of registers.
1545 The pseudo register is put in whichever class gets the most ``votes''.
1546 The constraint letters @samp{g} and @samp{r} also vote: they vote in
1547 favor of a general register.  The machine description says which registers
1548 are considered general.
1550 Of course, on some machines all registers are equivalent, and no register
1551 classes are defined.  Then none of this complexity is relevant.
1552 @end ifset
1554 @node Modifiers
1555 @subsection Constraint Modifier Characters
1556 @cindex modifiers in constraints
1557 @cindex constraint modifier characters
1559 @c prevent bad page break with this line
1560 Here are constraint modifier characters.
1562 @table @samp
1563 @cindex @samp{=} in constraint
1564 @item =
1565 Means that this operand is written to by this instruction:
1566 the previous value is discarded and replaced by new data.
1568 @cindex @samp{+} in constraint
1569 @item +
1570 Means that this operand is both read and written by the instruction.
1572 When the compiler fixes up the operands to satisfy the constraints,
1573 it needs to know which operands are read by the instruction and
1574 which are written by it.  @samp{=} identifies an operand which is only
1575 written; @samp{+} identifies an operand that is both read and written; all
1576 other operands are assumed to only be read.
1578 If you specify @samp{=} or @samp{+} in a constraint, you put it in the
1579 first character of the constraint string.
1581 @cindex @samp{&} in constraint
1582 @cindex earlyclobber operand
1583 @item &
1584 Means (in a particular alternative) that this operand is an
1585 @dfn{earlyclobber} operand, which is written before the instruction is
1586 finished using the input operands.  Therefore, this operand may not lie
1587 in a register that is read by the instruction or as part of any memory
1588 address.
1590 @samp{&} applies only to the alternative in which it is written.  In
1591 constraints with multiple alternatives, sometimes one alternative
1592 requires @samp{&} while others do not.  See, for example, the
1593 @samp{movdf} insn of the 68000.
1595 A operand which is read by the instruction can be tied to an earlyclobber
1596 operand if its only use as an input occurs before the early result is
1597 written.  Adding alternatives of this form often allows GCC to produce
1598 better code when only some of the read operands can be affected by the
1599 earlyclobber. See, for example, the @samp{mulsi3} insn of the ARM@.
1601 Furthermore, if the @dfn{earlyclobber} operand is also a read/write
1602 operand, then that operand is written only after it's used.
1604 @samp{&} does not obviate the need to write @samp{=} or @samp{+}.  As
1605 @dfn{earlyclobber} operands are always written, a read-only
1606 @dfn{earlyclobber} operand is ill-formed and will be rejected by the
1607 compiler.
1609 @cindex @samp{%} in constraint
1610 @item %
1611 Declares the instruction to be commutative for this operand and the
1612 following operand.  This means that the compiler may interchange the
1613 two operands if that is the cheapest way to make all operands fit the
1614 constraints.  @samp{%} applies to all alternatives and must appear as
1615 the first character in the constraint.  Only read-only operands can use
1616 @samp{%}.
1618 @ifset INTERNALS
1619 This is often used in patterns for addition instructions
1620 that really have only two operands: the result must go in one of the
1621 arguments.  Here for example, is how the 68000 halfword-add
1622 instruction is defined:
1624 @smallexample
1625 (define_insn "addhi3"
1626   [(set (match_operand:HI 0 "general_operand" "=m,r")
1627      (plus:HI (match_operand:HI 1 "general_operand" "%0,0")
1628               (match_operand:HI 2 "general_operand" "di,g")))]
1629   @dots{})
1630 @end smallexample
1631 @end ifset
1632 GCC can only handle one commutative pair in an asm; if you use more,
1633 the compiler may fail.  Note that you need not use the modifier if
1634 the two alternatives are strictly identical; this would only waste
1635 time in the reload pass.  The modifier is not operational after
1636 register allocation, so the result of @code{define_peephole2}
1637 and @code{define_split}s performed after reload cannot rely on
1638 @samp{%} to make the intended insn match.
1640 @cindex @samp{#} in constraint
1641 @item #
1642 Says that all following characters, up to the next comma, are to be
1643 ignored as a constraint.  They are significant only for choosing
1644 register preferences.
1646 @cindex @samp{*} in constraint
1647 @item *
1648 Says that the following character should be ignored when choosing
1649 register preferences.  @samp{*} has no effect on the meaning of the
1650 constraint as a constraint, and no effect on reloading.  For LRA
1651 @samp{*} additionally disparages slightly the alternative if the
1652 following character matches the operand.
1654 @ifset INTERNALS
1655 Here is an example: the 68000 has an instruction to sign-extend a
1656 halfword in a data register, and can also sign-extend a value by
1657 copying it into an address register.  While either kind of register is
1658 acceptable, the constraints on an address-register destination are
1659 less strict, so it is best if register allocation makes an address
1660 register its goal.  Therefore, @samp{*} is used so that the @samp{d}
1661 constraint letter (for data register) is ignored when computing
1662 register preferences.
1664 @smallexample
1665 (define_insn "extendhisi2"
1666   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=*d,a")
1667         (sign_extend:SI
1668          (match_operand:HI 1 "general_operand" "0,g")))]
1669   @dots{})
1670 @end smallexample
1671 @end ifset
1672 @end table
1674 @node Machine Constraints
1675 @subsection Constraints for Particular Machines
1676 @cindex machine specific constraints
1677 @cindex constraints, machine specific
1679 Whenever possible, you should use the general-purpose constraint letters
1680 in @code{asm} arguments, since they will convey meaning more readily to
1681 people reading your code.  Failing that, use the constraint letters
1682 that usually have very similar meanings across architectures.  The most
1683 commonly used constraints are @samp{m} and @samp{r} (for memory and
1684 general-purpose registers respectively; @pxref{Simple Constraints}), and
1685 @samp{I}, usually the letter indicating the most common
1686 immediate-constant format.
1688 Each architecture defines additional constraints.  These constraints
1689 are used by the compiler itself for instruction generation, as well as
1690 for @code{asm} statements; therefore, some of the constraints are not
1691 particularly useful for @code{asm}.  Here is a summary of some of the
1692 machine-dependent constraints available on some particular machines;
1693 it includes both constraints that are useful for @code{asm} and
1694 constraints that aren't.  The compiler source file mentioned in the
1695 table heading for each architecture is the definitive reference for
1696 the meanings of that architecture's constraints.
1698 @c Please keep this table alphabetized by target!
1699 @table @emph
1700 @item AArch64 family---@file{config/aarch64/constraints.md}
1701 @table @code
1702 @item k
1703 The stack pointer register (@code{SP})
1705 @item w
1706 Floating point or SIMD vector register
1708 @item I
1709 Integer constant that is valid as an immediate operand in an @code{ADD}
1710 instruction
1712 @item J
1713 Integer constant that is valid as an immediate operand in a @code{SUB}
1714 instruction (once negated)
1716 @item K
1717 Integer constant that can be used with a 32-bit logical instruction
1719 @item L
1720 Integer constant that can be used with a 64-bit logical instruction
1722 @item M
1723 Integer constant that is valid as an immediate operand in a 32-bit @code{MOV}
1724 pseudo instruction. The @code{MOV} may be assembled to one of several different
1725 machine instructions depending on the value
1727 @item N
1728 Integer constant that is valid as an immediate operand in a 64-bit @code{MOV}
1729 pseudo instruction
1731 @item S
1732 An absolute symbolic address or a label reference
1734 @item Y
1735 Floating point constant zero
1737 @item Z
1738 Integer constant zero
1740 @item Ush
1741 The high part (bits 12 and upwards) of the pc-relative address of a symbol
1742 within 4GB of the instruction
1744 @item Q
1745 A memory address which uses a single base register with no offset
1747 @item Ump
1748 A memory address suitable for a load/store pair instruction in SI, DI, SF and
1749 DF modes
1751 @end table
1754 @item ARC ---@file{config/arc/constraints.md}
1755 @table @code
1756 @item q
1757 Registers usable in ARCompact 16-bit instructions: @code{r0}-@code{r3},
1758 @code{r12}-@code{r15}.  This constraint can only match when the @option{-mq}
1759 option is in effect.
1761 @item e
1762 Registers usable as base-regs of memory addresses in ARCompact 16-bit memory
1763 instructions: @code{r0}-@code{r3}, @code{r12}-@code{r15}, @code{sp}.
1764 This constraint can only match when the @option{-mq}
1765 option is in effect.
1766 @item D
1767 ARC FPX (dpfp) 64-bit registers. @code{D0}, @code{D1}.
1769 @item I
1770 A signed 12-bit integer constant.
1772 @item Cal
1773 constant for arithmetic/logical operations.  This might be any constant
1774 that can be put into a long immediate by the assmbler or linker without
1775 involving a PIC relocation.
1777 @item K
1778 A 3-bit unsigned integer constant.
1780 @item L
1781 A 6-bit unsigned integer constant.
1783 @item CnL
1784 One's complement of a 6-bit unsigned integer constant.
1786 @item CmL
1787 Two's complement of a 6-bit unsigned integer constant.
1789 @item M
1790 A 5-bit unsigned integer constant.
1792 @item O
1793 A 7-bit unsigned integer constant.
1795 @item P
1796 A 8-bit unsigned integer constant.
1798 @item H
1799 Any const_double value.
1800 @end table
1802 @item ARM family---@file{config/arm/constraints.md}
1803 @table @code
1805 @item h
1806 In Thumb state, the core registers @code{r8}-@code{r15}.
1808 @item k
1809 The stack pointer register.
1811 @item l
1812 In Thumb State the core registers @code{r0}-@code{r7}.  In ARM state this
1813 is an alias for the @code{r} constraint.
1815 @item t
1816 VFP floating-point registers @code{s0}-@code{s31}.  Used for 32 bit values.
1818 @item w
1819 VFP floating-point registers @code{d0}-@code{d31} and the appropriate
1820 subset @code{d0}-@code{d15} based on command line options.
1821 Used for 64 bit values only.  Not valid for Thumb1.
1823 @item y
1824 The iWMMX co-processor registers.
1826 @item z
1827 The iWMMX GR registers.
1829 @item G
1830 The floating-point constant 0.0
1832 @item I
1833 Integer that is valid as an immediate operand in a data processing
1834 instruction.  That is, an integer in the range 0 to 255 rotated by a
1835 multiple of 2
1837 @item J
1838 Integer in the range @minus{}4095 to 4095
1840 @item K
1841 Integer that satisfies constraint @samp{I} when inverted (ones complement)
1843 @item L
1844 Integer that satisfies constraint @samp{I} when negated (twos complement)
1846 @item M
1847 Integer in the range 0 to 32
1849 @item Q
1850 A memory reference where the exact address is in a single register
1851 (`@samp{m}' is preferable for @code{asm} statements)
1853 @item R
1854 An item in the constant pool
1856 @item S
1857 A symbol in the text segment of the current file
1859 @item Uv
1860 A memory reference suitable for VFP load/store insns (reg+constant offset)
1862 @item Uy
1863 A memory reference suitable for iWMMXt load/store instructions.
1865 @item Uq
1866 A memory reference suitable for the ARMv4 ldrsb instruction.
1867 @end table
1869 @item AVR family---@file{config/avr/constraints.md}
1870 @table @code
1871 @item l
1872 Registers from r0 to r15
1874 @item a
1875 Registers from r16 to r23
1877 @item d
1878 Registers from r16 to r31
1880 @item w
1881 Registers from r24 to r31.  These registers can be used in @samp{adiw} command
1883 @item e
1884 Pointer register (r26--r31)
1886 @item b
1887 Base pointer register (r28--r31)
1889 @item q
1890 Stack pointer register (SPH:SPL)
1892 @item t
1893 Temporary register r0
1895 @item x
1896 Register pair X (r27:r26)
1898 @item y
1899 Register pair Y (r29:r28)
1901 @item z
1902 Register pair Z (r31:r30)
1904 @item I
1905 Constant greater than @minus{}1, less than 64
1907 @item J
1908 Constant greater than @minus{}64, less than 1
1910 @item K
1911 Constant integer 2
1913 @item L
1914 Constant integer 0
1916 @item M
1917 Constant that fits in 8 bits
1919 @item N
1920 Constant integer @minus{}1
1922 @item O
1923 Constant integer 8, 16, or 24
1925 @item P
1926 Constant integer 1
1928 @item G
1929 A floating point constant 0.0
1931 @item Q
1932 A memory address based on Y or Z pointer with displacement.
1933 @end table
1935 @item Blackfin family---@file{config/bfin/constraints.md}
1936 @table @code
1937 @item a
1938 P register
1940 @item d
1941 D register
1943 @item z
1944 A call clobbered P register.
1946 @item q@var{n}
1947 A single register.  If @var{n} is in the range 0 to 7, the corresponding D
1948 register.  If it is @code{A}, then the register P0.
1950 @item D
1951 Even-numbered D register
1953 @item W
1954 Odd-numbered D register
1956 @item e
1957 Accumulator register.
1959 @item A
1960 Even-numbered accumulator register.
1962 @item B
1963 Odd-numbered accumulator register.
1965 @item b
1966 I register
1968 @item v
1969 B register
1971 @item f
1972 M register
1974 @item c
1975 Registers used for circular buffering, i.e. I, B, or L registers.
1977 @item C
1978 The CC register.
1980 @item t
1981 LT0 or LT1.
1983 @item k
1984 LC0 or LC1.
1986 @item u
1987 LB0 or LB1.
1989 @item x
1990 Any D, P, B, M, I or L register.
1992 @item y
1993 Additional registers typically used only in prologues and epilogues: RETS,
1994 RETN, RETI, RETX, RETE, ASTAT, SEQSTAT and USP.
1996 @item w
1997 Any register except accumulators or CC.
1999 @item Ksh
2000 Signed 16 bit integer (in the range @minus{}32768 to 32767)
2002 @item Kuh
2003 Unsigned 16 bit integer (in the range 0 to 65535)
2005 @item Ks7
2006 Signed 7 bit integer (in the range @minus{}64 to 63)
2008 @item Ku7
2009 Unsigned 7 bit integer (in the range 0 to 127)
2011 @item Ku5
2012 Unsigned 5 bit integer (in the range 0 to 31)
2014 @item Ks4
2015 Signed 4 bit integer (in the range @minus{}8 to 7)
2017 @item Ks3
2018 Signed 3 bit integer (in the range @minus{}3 to 4)
2020 @item Ku3
2021 Unsigned 3 bit integer (in the range 0 to 7)
2023 @item P@var{n}
2024 Constant @var{n}, where @var{n} is a single-digit constant in the range 0 to 4.
2026 @item PA
2027 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2028 use with either accumulator.
2030 @item PB
2031 An integer equal to one of the MACFLAG_XXX constants that is suitable for
2032 use only with accumulator A1.
2034 @item M1
2035 Constant 255.
2037 @item M2
2038 Constant 65535.
2040 @item J
2041 An integer constant with exactly a single bit set.
2043 @item L
2044 An integer constant with all bits set except exactly one.
2046 @item H
2048 @item Q
2049 Any SYMBOL_REF.
2050 @end table
2052 @item CR16 Architecture---@file{config/cr16/cr16.h}
2053 @table @code
2055 @item b
2056 Registers from r0 to r14 (registers without stack pointer)
2058 @item t
2059 Register from r0 to r11 (all 16-bit registers)
2061 @item p
2062 Register from r12 to r15 (all 32-bit registers)
2064 @item I
2065 Signed constant that fits in 4 bits
2067 @item J
2068 Signed constant that fits in 5 bits
2070 @item K
2071 Signed constant that fits in 6 bits
2073 @item L
2074 Unsigned constant that fits in 4 bits
2076 @item M
2077 Signed constant that fits in 32 bits
2079 @item N
2080 Check for 64 bits wide constants for add/sub instructions
2082 @item G
2083 Floating point constant that is legal for store immediate
2084 @end table
2086 @item Epiphany---@file{config/epiphany/constraints.md}
2087 @table @code
2088 @item U16
2089 An unsigned 16-bit constant.
2091 @item K
2092 An unsigned 5-bit constant.
2094 @item L
2095 A signed 11-bit constant.
2097 @item Cm1
2098 A signed 11-bit constant added to @minus{}1.
2099 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
2101 @item Cl1
2102 Left-shift of @minus{}1, i.e., a bit mask with a block of leading ones, the rest
2103 being a block of trailing zeroes.
2104 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
2106 @item Cr1
2107 Right-shift of @minus{}1, i.e., a bit mask with a trailing block of ones, the
2108 rest being zeroes.  Or to put it another way, one less than a power of two.
2109 Can only match when the @option{-m1reg-@var{reg}} option is active.
2111 @item Cal
2112 Constant for arithmetic/logical operations.
2113 This is like @code{i}, except that for position independent code,
2114 no symbols / expressions needing relocations are allowed.
2116 @item Csy
2117 Symbolic constant for call/jump instruction.
2119 @item Rcs
2120 The register class usable in short insns.  This is a register class
2121 constraint, and can thus drive register allocation.
2122 This constraint won't match unless @option{-mprefer-short-insn-regs} is
2123 in effect.
2125 @item Rsc
2126 The the register class of registers that can be used to hold a
2127 sibcall call address.  I.e., a caller-saved register.
2129 @item Rct
2130 Core control register class.
2132 @item Rgs
2133 The register group usable in short insns.
2134 This constraint does not use a register class, so that it only
2135 passively matches suitable registers, and doesn't drive register allocation.
2137 @ifset INTERNALS
2138 @item Car
2139 Constant suitable for the addsi3_r pattern.  This is a valid offset
2140 For byte, halfword, or word addressing.
2141 @end ifset
2143 @item Rra
2144 Matches the return address if it can be replaced with the link register.
2146 @item Rcc
2147 Matches the integer condition code register.
2149 @item Sra
2150 Matches the return address if it is in a stack slot.
2152 @item Cfm
2153 Matches control register values to switch fp mode, which are encapsulated in
2154 @code{UNSPEC_FP_MODE}.
2155 @end table
2157 @item FRV---@file{config/frv/frv.h}
2158 @table @code
2159 @item a
2160 Register in the class @code{ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2162 @item b
2163 Register in the class @code{EVEN_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2165 @item c
2166 Register in the class @code{CC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3} and
2167 @code{icc0} to @code{icc3}).
2169 @item d
2170 Register in the class @code{GPR_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2172 @item e
2173 Register in the class @code{EVEN_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2174 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2175 mode larger than 4 bytes.
2177 @item f
2178 Register in the class @code{FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2180 @item h
2181 Register in the class @code{FEVEN_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2182 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2183 mode larger than 4 bytes.
2185 @item l
2186 Register in the class @code{LR_REG} (the @code{lr} register).
2188 @item q
2189 Register in the class @code{QUAD_REGS} (@code{gr2} to @code{gr63}).
2190 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2191 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2193 @item t
2194 Register in the class @code{ICC_REGS} (@code{icc0} to @code{icc3}).
2196 @item u
2197 Register in the class @code{FCC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3}).
2199 @item v
2200 Register in the class @code{ICR_REGS} (@code{cc4} to @code{cc7}).
2202 @item w
2203 Register in the class @code{FCR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc3}).
2205 @item x
2206 Register in the class @code{QUAD_FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2207 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2208 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2210 @item z
2211 Register in the class @code{SPR_REGS} (@code{lcr} and @code{lr}).
2213 @item A
2214 Register in the class @code{QUAD_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2216 @item B
2217 Register in the class @code{ACCG_REGS} (@code{accg0} to @code{accg7}).
2219 @item C
2220 Register in the class @code{CR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc7}).
2222 @item G
2223 Floating point constant zero
2225 @item I
2226 6-bit signed integer constant
2228 @item J
2229 10-bit signed integer constant
2231 @item L
2232 16-bit signed integer constant
2234 @item M
2235 16-bit unsigned integer constant
2237 @item N
2238 12-bit signed integer constant that is negative---i.e.@: in the
2239 range of @minus{}2048 to @minus{}1
2241 @item O
2242 Constant zero
2244 @item P
2245 12-bit signed integer constant that is greater than zero---i.e.@: in the
2246 range of 1 to 2047.
2248 @end table
2250 @item FT32---@file{config/ft32/constraints.md}
2251 @table @code
2252 @item A
2253 An absolute address
2255 @item B
2256 An offset address
2258 @item W
2259 A register indirect memory operand
2261 @item e
2262 An offset address.
2264 @item f
2265 An offset address.
2267 @item O
2268 The constant zero or one
2270 @item I
2271 A 16-bit signed constant (@minus{}32768 @dots{} 32767)
2273 @item w
2274 A bitfield mask suitable for bext or bins
2276 @item x
2277 An inverted bitfield mask suitable for bext or bins
2279 @item L
2280 A 16-bit unsigned constant, multiple of 4 (0 @dots{} 65532)
2282 @item S
2283 A 20-bit signed constant (@minus{}524288 @dots{} 524287)
2285 @item b
2286 A constant for a bitfield width (1 @dots{} 16)
2288 @item KA
2289 A 10-bit signed constant (@minus{}512 @dots{} 511)
2291 @end table
2293 @item Hewlett-Packard PA-RISC---@file{config/pa/pa.h}
2294 @table @code
2295 @item a
2296 General register 1
2298 @item f
2299 Floating point register
2301 @item q
2302 Shift amount register
2304 @item x
2305 Floating point register (deprecated)
2307 @item y
2308 Upper floating point register (32-bit), floating point register (64-bit)
2310 @item Z
2311 Any register
2313 @item I
2314 Signed 11-bit integer constant
2316 @item J
2317 Signed 14-bit integer constant
2319 @item K
2320 Integer constant that can be deposited with a @code{zdepi} instruction
2322 @item L
2323 Signed 5-bit integer constant
2325 @item M
2326 Integer constant 0
2328 @item N
2329 Integer constant that can be loaded with a @code{ldil} instruction
2331 @item O
2332 Integer constant whose value plus one is a power of 2
2334 @item P
2335 Integer constant that can be used for @code{and} operations in @code{depi}
2336 and @code{extru} instructions
2338 @item S
2339 Integer constant 31
2341 @item U
2342 Integer constant 63
2344 @item G
2345 Floating-point constant 0.0
2347 @item A
2348 A @code{lo_sum} data-linkage-table memory operand
2350 @item Q
2351 A memory operand that can be used as the destination operand of an
2352 integer store instruction
2354 @item R
2355 A scaled or unscaled indexed memory operand
2357 @item T
2358 A memory operand for floating-point loads and stores
2360 @item W
2361 A register indirect memory operand
2362 @end table
2364 @item Intel IA-64---@file{config/ia64/ia64.h}
2365 @table @code
2366 @item a
2367 General register @code{r0} to @code{r3} for @code{addl} instruction
2369 @item b
2370 Branch register
2372 @item c
2373 Predicate register (@samp{c} as in ``conditional'')
2375 @item d
2376 Application register residing in M-unit
2378 @item e
2379 Application register residing in I-unit
2381 @item f
2382 Floating-point register
2384 @item m
2385 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>},
2386 the operand can have postincrement and postdecrement which
2387 require printing with @samp{%Pn} on IA-64.
2389 @item G
2390 Floating-point constant 0.0 or 1.0
2392 @item I
2393 14-bit signed integer constant
2395 @item J
2396 22-bit signed integer constant
2398 @item K
2399 8-bit signed integer constant for logical instructions
2401 @item L
2402 8-bit adjusted signed integer constant for compare pseudo-ops
2404 @item M
2405 6-bit unsigned integer constant for shift counts
2407 @item N
2408 9-bit signed integer constant for load and store postincrements
2410 @item O
2411 The constant zero
2413 @item P
2414 0 or @minus{}1 for @code{dep} instruction
2416 @item Q
2417 Non-volatile memory for floating-point loads and stores
2419 @item R
2420 Integer constant in the range 1 to 4 for @code{shladd} instruction
2422 @item S
2423 Memory operand except postincrement and postdecrement.  This is
2424 now roughly the same as @samp{m} when not used together with @samp{<}
2425 or @samp{>}.
2426 @end table
2428 @item M32C---@file{config/m32c/m32c.c}
2429 @table @code
2430 @item Rsp
2431 @itemx Rfb
2432 @itemx Rsb
2433 @samp{$sp}, @samp{$fb}, @samp{$sb}.
2435 @item Rcr
2436 Any control register, when they're 16 bits wide (nothing if control
2437 registers are 24 bits wide)
2439 @item Rcl
2440 Any control register, when they're 24 bits wide.
2442 @item R0w
2443 @itemx R1w
2444 @itemx R2w
2445 @itemx R3w
2446 $r0, $r1, $r2, $r3.
2448 @item R02
2449 $r0 or $r2, or $r2r0 for 32 bit values.
2451 @item R13
2452 $r1 or $r3, or $r3r1 for 32 bit values.
2454 @item Rdi
2455 A register that can hold a 64 bit value.
2457 @item Rhl
2458 $r0 or $r1 (registers with addressable high/low bytes)
2460 @item R23
2461 $r2 or $r3
2463 @item Raa
2464 Address registers
2466 @item Raw
2467 Address registers when they're 16 bits wide.
2469 @item Ral
2470 Address registers when they're 24 bits wide.
2472 @item Rqi
2473 Registers that can hold QI values.
2475 @item Rad
2476 Registers that can be used with displacements ($a0, $a1, $sb).
2478 @item Rsi
2479 Registers that can hold 32 bit values.
2481 @item Rhi
2482 Registers that can hold 16 bit values.
2484 @item Rhc
2485 Registers chat can hold 16 bit values, including all control
2486 registers.
2488 @item Rra
2489 $r0 through R1, plus $a0 and $a1.
2491 @item Rfl
2492 The flags register.
2494 @item Rmm
2495 The memory-based pseudo-registers $mem0 through $mem15.
2497 @item Rpi
2498 Registers that can hold pointers (16 bit registers for r8c, m16c; 24
2499 bit registers for m32cm, m32c).
2501 @item Rpa
2502 Matches multiple registers in a PARALLEL to form a larger register.
2503 Used to match function return values.
2505 @item Is3
2506 @minus{}8 @dots{} 7
2508 @item IS1
2509 @minus{}128 @dots{} 127
2511 @item IS2
2512 @minus{}32768 @dots{} 32767
2514 @item IU2
2515 0 @dots{} 65535
2517 @item In4
2518 @minus{}8 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 8
2520 @item In5
2521 @minus{}16 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 16
2523 @item In6
2524 @minus{}32 @dots{} @minus{}1 or 1 @dots{} 32
2526 @item IM2
2527 @minus{}65536 @dots{} @minus{}1
2529 @item Ilb
2530 An 8 bit value with exactly one bit set.
2532 @item Ilw
2533 A 16 bit value with exactly one bit set.
2535 @item Sd
2536 The common src/dest memory addressing modes.
2538 @item Sa
2539 Memory addressed using $a0 or $a1.
2541 @item Si
2542 Memory addressed with immediate addresses.
2544 @item Ss
2545 Memory addressed using the stack pointer ($sp).
2547 @item Sf
2548 Memory addressed using the frame base register ($fb).
2550 @item Ss
2551 Memory addressed using the small base register ($sb).
2553 @item S1
2554 $r1h
2555 @end table
2557 @item MeP---@file{config/mep/constraints.md}
2558 @table @code
2560 @item a
2561 The $sp register.
2563 @item b
2564 The $tp register.
2566 @item c
2567 Any control register.
2569 @item d
2570 Either the $hi or the $lo register.
2572 @item em
2573 Coprocessor registers that can be directly loaded ($c0-$c15).
2575 @item ex
2576 Coprocessor registers that can be moved to each other.
2578 @item er
2579 Coprocessor registers that can be moved to core registers.
2581 @item h
2582 The $hi register.
2584 @item j
2585 The $rpc register.
2587 @item l
2588 The $lo register.
2590 @item t
2591 Registers which can be used in $tp-relative addressing.
2593 @item v
2594 The $gp register.
2596 @item x
2597 The coprocessor registers.
2599 @item y
2600 The coprocessor control registers.
2602 @item z
2603 The $0 register.
2605 @item A
2606 User-defined register set A.
2608 @item B
2609 User-defined register set B.
2611 @item C
2612 User-defined register set C.
2614 @item D
2615 User-defined register set D.
2617 @item I
2618 Offsets for $gp-rel addressing.
2620 @item J
2621 Constants that can be used directly with boolean insns.
2623 @item K
2624 Constants that can be moved directly to registers.
2626 @item L
2627 Small constants that can be added to registers.
2629 @item M
2630 Long shift counts.
2632 @item N
2633 Small constants that can be compared to registers.
2635 @item O
2636 Constants that can be loaded into the top half of registers.
2638 @item S
2639 Signed 8-bit immediates.
2641 @item T
2642 Symbols encoded for $tp-rel or $gp-rel addressing.
2644 @item U
2645 Non-constant addresses for loading/saving coprocessor registers.
2647 @item W
2648 The top half of a symbol's value.
2650 @item Y
2651 A register indirect address without offset.
2653 @item Z
2654 Symbolic references to the control bus.
2656 @end table
2658 @item MicroBlaze---@file{config/microblaze/constraints.md}
2659 @table @code
2660 @item d
2661 A general register (@code{r0} to @code{r31}).
2663 @item z
2664 A status register (@code{rmsr}, @code{$fcc1} to @code{$fcc7}).
2666 @end table
2668 @item MIPS---@file{config/mips/constraints.md}
2669 @table @code
2670 @item d
2671 An address register.  This is equivalent to @code{r} unless
2672 generating MIPS16 code.
2674 @item f
2675 A floating-point register (if available).
2677 @item h
2678 Formerly the @code{hi} register.  This constraint is no longer supported.
2680 @item l
2681 The @code{lo} register.  Use this register to store values that are
2682 no bigger than a word.
2684 @item x
2685 The concatenated @code{hi} and @code{lo} registers.  Use this register
2686 to store doubleword values.
2688 @item c
2689 A register suitable for use in an indirect jump.  This will always be
2690 @code{$25} for @option{-mabicalls}.
2692 @item v
2693 Register @code{$3}.  Do not use this constraint in new code;
2694 it is retained only for compatibility with glibc.
2696 @item y
2697 Equivalent to @code{r}; retained for backwards compatibility.
2699 @item z
2700 A floating-point condition code register.
2702 @item I
2703 A signed 16-bit constant (for arithmetic instructions).
2705 @item J
2706 Integer zero.
2708 @item K
2709 An unsigned 16-bit constant (for logic instructions).
2711 @item L
2712 A signed 32-bit constant in which the lower 16 bits are zero.
2713 Such constants can be loaded using @code{lui}.
2715 @item M
2716 A constant that cannot be loaded using @code{lui}, @code{addiu}
2717 or @code{ori}.
2719 @item N
2720 A constant in the range @minus{}65535 to @minus{}1 (inclusive).
2722 @item O
2723 A signed 15-bit constant.
2725 @item P
2726 A constant in the range 1 to 65535 (inclusive).
2728 @item G
2729 Floating-point zero.
2731 @item R
2732 An address that can be used in a non-macro load or store.
2734 @item ZC
2735 A memory operand whose address is formed by a base register and offset
2736 that is suitable for use in instructions with the same addressing mode
2737 as @code{ll} and @code{sc}.
2739 @item ZD
2740 An address suitable for a @code{prefetch} instruction, or for any other
2741 instruction with the same addressing mode as @code{prefetch}.
2742 @end table
2744 @item Motorola 680x0---@file{config/m68k/constraints.md}
2745 @table @code
2746 @item a
2747 Address register
2749 @item d
2750 Data register
2752 @item f
2753 68881 floating-point register, if available
2755 @item I
2756 Integer in the range 1 to 8
2758 @item J
2759 16-bit signed number
2761 @item K
2762 Signed number whose magnitude is greater than 0x80
2764 @item L
2765 Integer in the range @minus{}8 to @minus{}1
2767 @item M
2768 Signed number whose magnitude is greater than 0x100
2770 @item N
2771 Range 24 to 31, rotatert:SI 8 to 1 expressed as rotate
2773 @item O
2774 16 (for rotate using swap)
2776 @item P
2777 Range 8 to 15, rotatert:HI 8 to 1 expressed as rotate
2779 @item R
2780 Numbers that mov3q can handle
2782 @item G
2783 Floating point constant that is not a 68881 constant
2785 @item S
2786 Operands that satisfy 'm' when -mpcrel is in effect
2788 @item T
2789 Operands that satisfy 's' when -mpcrel is not in effect
2791 @item Q
2792 Address register indirect addressing mode
2794 @item U
2795 Register offset addressing
2797 @item W
2798 const_call_operand
2800 @item Cs
2801 symbol_ref or const
2803 @item Ci
2804 const_int
2806 @item C0
2807 const_int 0
2809 @item Cj
2810 Range of signed numbers that don't fit in 16 bits
2812 @item Cmvq
2813 Integers valid for mvq
2815 @item Capsw
2816 Integers valid for a moveq followed by a swap
2818 @item Cmvz
2819 Integers valid for mvz
2821 @item Cmvs
2822 Integers valid for mvs
2824 @item Ap
2825 push_operand
2827 @item Ac
2828 Non-register operands allowed in clr
2830 @end table
2832 @item Moxie---@file{config/moxie/constraints.md}
2833 @table @code
2834 @item A
2835 An absolute address
2837 @item B
2838 An offset address
2840 @item W
2841 A register indirect memory operand
2843 @item I
2844 A constant in the range of 0 to 255.
2846 @item N
2847 A constant in the range of 0 to @minus{}255.
2849 @end table
2851 @item MSP430--@file{config/msp430/constraints.md}
2852 @table @code
2854 @item R12
2855 Register R12.
2857 @item R13
2858 Register R13.
2860 @item K
2861 Integer constant 1.
2863 @item L
2864 Integer constant -1^20..1^19.
2866 @item M
2867 Integer constant 1-4.
2869 @item Ya
2870 Memory references which do not require an extended MOVX instruction.
2872 @item Yl
2873 Memory reference, labels only.
2875 @item Ys
2876 Memory reference, stack only.
2878 @end table
2880 @item NDS32---@file{config/nds32/constraints.md}
2881 @table @code
2882 @item w
2883 LOW register class $r0 to $r7 constraint for V3/V3M ISA.
2884 @item l
2885 LOW register class $r0 to $r7.
2886 @item d
2887 MIDDLE register class $r0 to $r11, $r16 to $r19.
2888 @item h
2889 HIGH register class $r12 to $r14, $r20 to $r31.
2890 @item t
2891 Temporary assist register $ta (i.e.@: $r15).
2892 @item k
2893 Stack register $sp.
2894 @item Iu03
2895 Unsigned immediate 3-bit value.
2896 @item In03
2897 Negative immediate 3-bit value in the range of @minus{}7--0.
2898 @item Iu04
2899 Unsigned immediate 4-bit value.
2900 @item Is05
2901 Signed immediate 5-bit value.
2902 @item Iu05
2903 Unsigned immediate 5-bit value.
2904 @item In05
2905 Negative immediate 5-bit value in the range of @minus{}31--0.
2906 @item Ip05
2907 Unsigned immediate 5-bit value for movpi45 instruction with range 16--47.
2908 @item Iu06
2909 Unsigned immediate 6-bit value constraint for addri36.sp instruction.
2910 @item Iu08
2911 Unsigned immediate 8-bit value.
2912 @item Iu09
2913 Unsigned immediate 9-bit value.
2914 @item Is10
2915 Signed immediate 10-bit value.
2916 @item Is11
2917 Signed immediate 11-bit value.
2918 @item Is15
2919 Signed immediate 15-bit value.
2920 @item Iu15
2921 Unsigned immediate 15-bit value.
2922 @item Ic15
2923 A constant which is not in the range of imm15u but ok for bclr instruction.
2924 @item Ie15
2925 A constant which is not in the range of imm15u but ok for bset instruction.
2926 @item It15
2927 A constant which is not in the range of imm15u but ok for btgl instruction.
2928 @item Ii15
2929 A constant whose compliment value is in the range of imm15u
2930 and ok for bitci instruction.
2931 @item Is16
2932 Signed immediate 16-bit value.
2933 @item Is17
2934 Signed immediate 17-bit value.
2935 @item Is19
2936 Signed immediate 19-bit value.
2937 @item Is20
2938 Signed immediate 20-bit value.
2939 @item Ihig
2940 The immediate value that can be simply set high 20-bit.
2941 @item Izeb
2942 The immediate value 0xff.
2943 @item Izeh
2944 The immediate value 0xffff.
2945 @item Ixls
2946 The immediate value 0x01.
2947 @item Ix11
2948 The immediate value 0x7ff.
2949 @item Ibms
2950 The immediate value with power of 2.
2951 @item Ifex
2952 The immediate value with power of 2 minus 1.
2953 @item U33
2954 Memory constraint for 333 format.
2955 @item U45
2956 Memory constraint for 45 format.
2957 @item U37
2958 Memory constraint for 37 format.
2959 @end table
2961 @item Nios II family---@file{config/nios2/constraints.md}
2962 @table @code
2964 @item I
2965 Integer that is valid as an immediate operand in an
2966 instruction taking a signed 16-bit number. Range
2967 @minus{}32768 to 32767.
2969 @item J
2970 Integer that is valid as an immediate operand in an
2971 instruction taking an unsigned 16-bit number. Range
2972 0 to 65535.
2974 @item K
2975 Integer that is valid as an immediate operand in an
2976 instruction taking only the upper 16-bits of a
2977 32-bit number. Range 32-bit numbers with the lower
2978 16-bits being 0.
2980 @item L
2981 Integer that is valid as an immediate operand for a 
2982 shift instruction. Range 0 to 31.
2984 @item M
2985 Integer that is valid as an immediate operand for
2986 only the value 0. Can be used in conjunction with
2987 the format modifier @code{z} to use @code{r0}
2988 instead of @code{0} in the assembly output.
2990 @item N
2991 Integer that is valid as an immediate operand for
2992 a custom instruction opcode. Range 0 to 255.
2994 @item S
2995 Matches immediates which are addresses in the small
2996 data section and therefore can be added to @code{gp}
2997 as a 16-bit immediate to re-create their 32-bit value.
2999 @ifset INTERNALS
3000 @item T
3001 A @code{const} wrapped @code{UNSPEC} expression,
3002 representing a supported PIC or TLS relocation.
3003 @end ifset
3005 @end table
3007 @item PDP-11---@file{config/pdp11/constraints.md}
3008 @table @code
3009 @item a
3010 Floating point registers AC0 through AC3.  These can be loaded from/to
3011 memory with a single instruction.
3013 @item d
3014 Odd numbered general registers (R1, R3, R5).  These are used for
3015 16-bit multiply operations.
3017 @item f
3018 Any of the floating point registers (AC0 through AC5).
3020 @item G
3021 Floating point constant 0.
3023 @item I
3024 An integer constant that fits in 16 bits.
3026 @item J
3027 An integer constant whose low order 16 bits are zero.
3029 @item K
3030 An integer constant that does not meet the constraints for codes
3031 @samp{I} or @samp{J}.
3033 @item L
3034 The integer constant 1.
3036 @item M
3037 The integer constant @minus{}1.
3039 @item N
3040 The integer constant 0.
3042 @item O
3043 Integer constants @minus{}4 through @minus{}1 and 1 through 4; shifts by these
3044 amounts are handled as multiple single-bit shifts rather than a single
3045 variable-length shift.
3047 @item Q
3048 A memory reference which requires an additional word (address or
3049 offset) after the opcode.
3051 @item R
3052 A memory reference that is encoded within the opcode.
3054 @end table
3056 @item PowerPC and IBM RS6000---@file{config/rs6000/constraints.md}
3057 @table @code
3058 @item b
3059 Address base register
3061 @item d
3062 Floating point register (containing 64-bit value)
3064 @item f
3065 Floating point register (containing 32-bit value)
3067 @item v
3068 Altivec vector register
3070 @item wa
3071 Any VSX register if the -mvsx option was used or NO_REGS.
3073 When using any of the register constraints (@code{wa}, @code{wd},
3074 @code{wf}, @code{wg}, @code{wh}, @code{wi}, @code{wj}, @code{wk},
3075 @code{wl}, @code{wm}, @code{ws}, @code{wt}, @code{wu}, @code{wv},
3076 @code{ww}, or @code{wy}) that take VSX registers, you must use
3077 @code{%x<n>} in the template so that the correct register is used.
3078 Otherwise the register number output in the assembly file will be
3079 incorrect if an Altivec register is an operand of a VSX instruction
3080 that expects VSX register numbering.
3082 @smallexample
3083 asm ("xvadddp %x0,%x1,%x2" : "=wa" (v1) : "wa" (v2), "wa" (v3));
3084 @end smallexample
3086 is correct, but:
3088 @smallexample
3089 asm ("xvadddp %0,%1,%2" : "=wa" (v1) : "wa" (v2), "wa" (v3));
3090 @end smallexample
3092 is not correct.
3094 @item wd
3095 VSX vector register to hold vector double data or NO_REGS.
3097 @item wf
3098 VSX vector register to hold vector float data or NO_REGS.
3100 @item wg
3101 If @option{-mmfpgpr} was used, a floating point register or NO_REGS.
3103 @item wh
3104 Floating point register if direct moves are available, or NO_REGS.
3106 @item wi
3107 FP or VSX register to hold 64-bit integers for VSX insns or NO_REGS.
3109 @item wj
3110 FP or VSX register to hold 64-bit integers for direct moves or NO_REGS.
3112 @item wk
3113 FP or VSX register to hold 64-bit doubles for direct moves or NO_REGS.
3115 @item wl
3116 Floating point register if the LFIWAX instruction is enabled or NO_REGS.
3118 @item wm
3119 VSX register if direct move instructions are enabled, or NO_REGS.
3121 @item wn
3122 No register (NO_REGS).
3124 @item wr
3125 General purpose register if 64-bit instructions are enabled or NO_REGS.
3127 @item ws
3128 VSX vector register to hold scalar double values or NO_REGS.
3130 @item wt
3131 VSX vector register to hold 128 bit integer or NO_REGS.
3133 @item wu
3134 Altivec register to use for float/32-bit int loads/stores  or NO_REGS.
3136 @item wv
3137 Altivec register to use for double loads/stores  or NO_REGS.
3139 @item ww
3140 FP or VSX register to perform float operations under @option{-mvsx} or NO_REGS.
3142 @item wx
3143 Floating point register if the STFIWX instruction is enabled or NO_REGS.
3145 @item wy
3146 FP or VSX register to perform ISA 2.07 float ops or NO_REGS.
3148 @item wz
3149 Floating point register if the LFIWZX instruction is enabled or NO_REGS.
3151 @item wD
3152 Int constant that is the element number of the 64-bit scalar in a vector.
3154 @item wQ
3155 A memory address that will work with the @code{lq} and @code{stq}
3156 instructions.
3158 @item h
3159 @samp{MQ}, @samp{CTR}, or @samp{LINK} register
3161 @item q
3162 @samp{MQ} register
3164 @item c
3165 @samp{CTR} register
3167 @item l
3168 @samp{LINK} register
3170 @item x
3171 @samp{CR} register (condition register) number 0
3173 @item y
3174 @samp{CR} register (condition register)
3176 @item z
3177 @samp{XER[CA]} carry bit (part of the XER register)
3179 @item I
3180 Signed 16-bit constant
3182 @item J
3183 Unsigned 16-bit constant shifted left 16 bits (use @samp{L} instead for
3184 @code{SImode} constants)
3186 @item K
3187 Unsigned 16-bit constant
3189 @item L
3190 Signed 16-bit constant shifted left 16 bits
3192 @item M
3193 Constant larger than 31
3195 @item N
3196 Exact power of 2
3198 @item O
3199 Zero
3201 @item P
3202 Constant whose negation is a signed 16-bit constant
3204 @item G
3205 Floating point constant that can be loaded into a register with one
3206 instruction per word
3208 @item H
3209 Integer/Floating point constant that can be loaded into a register using
3210 three instructions
3212 @item m
3213 Memory operand.
3214 Normally, @code{m} does not allow addresses that update the base register.
3215 If @samp{<} or @samp{>} constraint is also used, they are allowed and
3216 therefore on PowerPC targets in that case it is only safe
3217 to use @samp{m<>} in an @code{asm} statement if that @code{asm} statement
3218 accesses the operand exactly once.  The @code{asm} statement must also
3219 use @samp{%U@var{<opno>}} as a placeholder for the ``update'' flag in the
3220 corresponding load or store instruction.  For example:
3222 @smallexample
3223 asm ("st%U0 %1,%0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
3224 @end smallexample
3226 is correct but:
3228 @smallexample
3229 asm ("st %1,%0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
3230 @end smallexample
3232 is not.
3234 @item es
3235 A ``stable'' memory operand; that is, one which does not include any
3236 automodification of the base register.  This used to be useful when
3237 @samp{m} allowed automodification of the base register, but as those are now only
3238 allowed when @samp{<} or @samp{>} is used, @samp{es} is basically the same
3239 as @samp{m} without @samp{<} and @samp{>}.
3241 @item Q
3242 Memory operand that is an offset from a register (it is usually better
3243 to use @samp{m} or @samp{es} in @code{asm} statements)
3245 @item Z
3246 Memory operand that is an indexed or indirect from a register (it is
3247 usually better to use @samp{m} or @samp{es} in @code{asm} statements)
3249 @item R
3250 AIX TOC entry
3252 @item a
3253 Address operand that is an indexed or indirect from a register (@samp{p} is
3254 preferable for @code{asm} statements)
3256 @item S
3257 Constant suitable as a 64-bit mask operand
3259 @item T
3260 Constant suitable as a 32-bit mask operand
3262 @item U
3263 System V Release 4 small data area reference
3265 @item t
3266 AND masks that can be performed by two rldic@{l, r@} instructions
3268 @item W
3269 Vector constant that does not require memory
3271 @item j
3272 Vector constant that is all zeros.
3274 @end table
3276 @item RL78---@file{config/rl78/constraints.md}
3277 @table @code
3279 @item Int3
3280 An integer constant in the range 1 @dots{} 7.
3281 @item Int8
3282 An integer constant in the range 0 @dots{} 255.
3283 @item J
3284 An integer constant in the range @minus{}255 @dots{} 0
3285 @item K
3286 The integer constant 1.
3287 @item L
3288 The integer constant -1.
3289 @item M
3290 The integer constant 0.
3291 @item N
3292 The integer constant 2.
3293 @item O
3294 The integer constant -2.
3295 @item P
3296 An integer constant in the range 1 @dots{} 15.
3297 @item Qbi
3298 The built-in compare types--eq, ne, gtu, ltu, geu, and leu.
3299 @item Qsc
3300 The synthetic compare types--gt, lt, ge, and le.
3301 @item Wab
3302 A memory reference with an absolute address.
3303 @item Wbc
3304 A memory reference using @code{BC} as a base register, with an optional offset.
3305 @item Wca
3306 A memory reference using @code{AX}, @code{BC}, @code{DE}, or @code{HL} for the address, for calls.
3307 @item Wcv
3308 A memory reference using any 16-bit register pair for the address, for calls.
3309 @item Wd2
3310 A memory reference using @code{DE} as a base register, with an optional offset.
3311 @item Wde
3312 A memory reference using @code{DE} as a base register, without any offset.
3313 @item Wfr
3314 Any memory reference to an address in the far address space.
3315 @item Wh1
3316 A memory reference using @code{HL} as a base register, with an optional one-byte offset.
3317 @item Whb
3318 A memory reference using @code{HL} as a base register, with @code{B} or @code{C} as the index register.
3319 @item Whl
3320 A memory reference using @code{HL} as a base register, without any offset.
3321 @item Ws1
3322 A memory reference using @code{SP} as a base register, with an optional one-byte offset.
3323 @item Y
3324 Any memory reference to an address in the near address space.
3325 @item A
3326 The @code{AX} register.
3327 @item B
3328 The @code{BC} register.
3329 @item D
3330 The @code{DE} register.
3331 @item R
3332 @code{A} through @code{L} registers.
3333 @item S
3334 The @code{SP} register.
3335 @item T
3336 The @code{HL} register.
3337 @item Z08W
3338 The 16-bit @code{R8} register.
3339 @item Z10W
3340 The 16-bit @code{R10} register.
3341 @item Zint
3342 The registers reserved for interrupts (@code{R24} to @code{R31}).
3343 @item a
3344 The @code{A} register.
3345 @item b
3346 The @code{B} register.
3347 @item c
3348 The @code{C} register.
3349 @item d
3350 The @code{D} register.
3351 @item e
3352 The @code{E} register.
3353 @item h
3354 The @code{H} register.
3355 @item l
3356 The @code{L} register.
3357 @item v
3358 The virtual registers.
3359 @item w
3360 The @code{PSW} register.
3361 @item x
3362 The @code{X} register.
3364 @end table
3366 @item RX---@file{config/rx/constraints.md}
3367 @table @code
3368 @item Q
3369 An address which does not involve register indirect addressing or
3370 pre/post increment/decrement addressing.
3372 @item Symbol
3373 A symbol reference.
3375 @item Int08
3376 A constant in the range @minus{}256 to 255, inclusive.
3378 @item Sint08
3379 A constant in the range @minus{}128 to 127, inclusive.
3381 @item Sint16
3382 A constant in the range @minus{}32768 to 32767, inclusive.
3384 @item Sint24
3385 A constant in the range @minus{}8388608 to 8388607, inclusive.
3387 @item Uint04
3388 A constant in the range 0 to 15, inclusive.
3390 @end table
3392 @item S/390 and zSeries---@file{config/s390/s390.h}
3393 @table @code
3394 @item a
3395 Address register (general purpose register except r0)
3397 @item c
3398 Condition code register
3400 @item d
3401 Data register (arbitrary general purpose register)
3403 @item f
3404 Floating-point register
3406 @item I
3407 Unsigned 8-bit constant (0--255)
3409 @item J
3410 Unsigned 12-bit constant (0--4095)
3412 @item K
3413 Signed 16-bit constant (@minus{}32768--32767)
3415 @item L
3416 Value appropriate as displacement.
3417 @table @code
3418 @item (0..4095)
3419 for short displacement
3420 @item (@minus{}524288..524287)
3421 for long displacement
3422 @end table
3424 @item M
3425 Constant integer with a value of 0x7fffffff.
3427 @item N
3428 Multiple letter constraint followed by 4 parameter letters.
3429 @table @code
3430 @item 0..9:
3431 number of the part counting from most to least significant
3432 @item H,Q:
3433 mode of the part
3434 @item D,S,H:
3435 mode of the containing operand
3436 @item 0,F:
3437 value of the other parts (F---all bits set)
3438 @end table
3439 The constraint matches if the specified part of a constant
3440 has a value different from its other parts.
3442 @item Q
3443 Memory reference without index register and with short displacement.
3445 @item R
3446 Memory reference with index register and short displacement.
3448 @item S
3449 Memory reference without index register but with long displacement.
3451 @item T
3452 Memory reference with index register and long displacement.
3454 @item U
3455 Pointer with short displacement.
3457 @item W
3458 Pointer with long displacement.
3460 @item Y
3461 Shift count operand.
3463 @end table
3465 @need 1000
3466 @item SPARC---@file{config/sparc/sparc.h}
3467 @table @code
3468 @item f
3469 Floating-point register on the SPARC-V8 architecture and
3470 lower floating-point register on the SPARC-V9 architecture.
3472 @item e
3473 Floating-point register.  It is equivalent to @samp{f} on the
3474 SPARC-V8 architecture and contains both lower and upper
3475 floating-point registers on the SPARC-V9 architecture.
3477 @item c
3478 Floating-point condition code register.
3480 @item d
3481 Lower floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9
3482 architecture when the Visual Instruction Set is available.
3484 @item b
3485 Floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9 architecture
3486 when the Visual Instruction Set is available.
3488 @item h
3489 64-bit global or out register for the SPARC-V8+ architecture.
3491 @item C
3492 The constant all-ones, for floating-point.
3494 @item A
3495 Signed 5-bit constant
3497 @item D
3498 A vector constant
3500 @item I
3501 Signed 13-bit constant
3503 @item J
3504 Zero
3506 @item K
3507 32-bit constant with the low 12 bits clear (a constant that can be
3508 loaded with the @code{sethi} instruction)
3510 @item L
3511 A constant in the range supported by @code{movcc} instructions (11-bit
3512 signed immediate)
3514 @item M
3515 A constant in the range supported by @code{movrcc} instructions (10-bit
3516 signed immediate)
3518 @item N
3519 Same as @samp{K}, except that it verifies that bits that are not in the
3520 lower 32-bit range are all zero.  Must be used instead of @samp{K} for
3521 modes wider than @code{SImode}
3523 @item O
3524 The constant 4096
3526 @item G
3527 Floating-point zero
3529 @item H
3530 Signed 13-bit constant, sign-extended to 32 or 64 bits
3532 @item P
3533 The constant -1
3535 @item Q
3536 Floating-point constant whose integral representation can
3537 be moved into an integer register using a single sethi
3538 instruction
3540 @item R
3541 Floating-point constant whose integral representation can
3542 be moved into an integer register using a single mov
3543 instruction
3545 @item S
3546 Floating-point constant whose integral representation can
3547 be moved into an integer register using a high/lo_sum
3548 instruction sequence
3550 @item T
3551 Memory address aligned to an 8-byte boundary
3553 @item U
3554 Even register
3556 @item W
3557 Memory address for @samp{e} constraint registers
3559 @item w
3560 Memory address with only a base register
3562 @item Y
3563 Vector zero
3565 @end table
3567 @item SPU---@file{config/spu/spu.h}
3568 @table @code
3569 @item a
3570 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.
3572 @item c
3573 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 64 bit value.
3575 @item d
3576 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 64 bit value.
3578 @item f
3579 An immediate which can be loaded with @code{fsmbi}.
3581 @item A
3582 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3584 @item B
3585 An immediate for most arithmetic instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3587 @item C
3588 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3590 @item D
3591 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is treated as a 32 bit value.
3593 @item I
3594 A constant in the range [@minus{}64, 63] for shift/rotate instructions.
3596 @item J
3597 An unsigned 7-bit constant for conversion/nop/channel instructions.
3599 @item K
3600 A signed 10-bit constant for most arithmetic instructions.
3602 @item M
3603 A signed 16 bit immediate for @code{stop}.
3605 @item N
3606 An unsigned 16-bit constant for @code{iohl} and @code{fsmbi}.
3608 @item O
3609 An unsigned 7-bit constant whose 3 least significant bits are 0.
3611 @item P
3612 An unsigned 3-bit constant for 16-byte rotates and shifts
3614 @item R
3615 Call operand, reg, for indirect calls
3617 @item S
3618 Call operand, symbol, for relative calls.
3620 @item T
3621 Call operand, const_int, for absolute calls.
3623 @item U
3624 An immediate which can be loaded with the il/ila/ilh/ilhu instructions.  const_int is sign extended to 128 bit.
3626 @item W
3627 An immediate for shift and rotate instructions.  const_int is treated as a 32 bit value.
3629 @item Y
3630 An immediate for and/xor/or instructions.  const_int is sign extended as a 128 bit.
3632 @item Z
3633 An immediate for the @code{iohl} instruction.  const_int is sign extended to 128 bit.
3635 @end table
3637 @item TI C6X family---@file{config/c6x/constraints.md}
3638 @table @code
3639 @item a
3640 Register file A (A0--A31).
3642 @item b
3643 Register file B (B0--B31).
3645 @item A
3646 Predicate registers in register file A (A0--A2 on C64X and
3647 higher, A1 and A2 otherwise).
3649 @item B
3650 Predicate registers in register file B (B0--B2).
3652 @item C
3653 A call-used register in register file B (B0--B9, B16--B31).
3655 @item Da
3656 Register file A, excluding predicate registers (A3--A31,
3657 plus A0 if not C64X or higher).
3659 @item Db
3660 Register file B, excluding predicate registers (B3--B31).
3662 @item Iu4
3663 Integer constant in the range 0 @dots{} 15.
3665 @item Iu5
3666 Integer constant in the range 0 @dots{} 31.
3668 @item In5
3669 Integer constant in the range @minus{}31 @dots{} 0.
3671 @item Is5
3672 Integer constant in the range @minus{}16 @dots{} 15.
3674 @item I5x
3675 Integer constant that can be the operand of an ADDA or a SUBA insn.
3677 @item IuB
3678 Integer constant in the range 0 @dots{} 65535.
3680 @item IsB
3681 Integer constant in the range @minus{}32768 @dots{} 32767.
3683 @item IsC
3684 Integer constant in the range @math{-2^{20}} @dots{} @math{2^{20} - 1}.
3686 @item Jc
3687 Integer constant that is a valid mask for the clr instruction.
3689 @item Js
3690 Integer constant that is a valid mask for the set instruction.
3692 @item Q
3693 Memory location with A base register.
3695 @item R
3696 Memory location with B base register.
3698 @ifset INTERNALS
3699 @item S0
3700 On C64x+ targets, a GP-relative small data reference.
3702 @item S1
3703 Any kind of @code{SYMBOL_REF}, for use in a call address.
3705 @item Si
3706 Any kind of immediate operand, unless it matches the S0 constraint.
3708 @item T
3709 Memory location with B base register, but not using a long offset.
3711 @item W
3712 A memory operand with an address that can't be used in an unaligned access.
3714 @end ifset
3715 @item Z
3716 Register B14 (aka DP).
3718 @end table
3720 @item TILE-Gx---@file{config/tilegx/constraints.md}
3721 @table @code
3722 @item R00
3723 @itemx R01
3724 @itemx R02
3725 @itemx R03
3726 @itemx R04
3727 @itemx R05
3728 @itemx R06
3729 @itemx R07
3730 @itemx R08
3731 @itemx R09
3732 @itemx R10
3733 Each of these represents a register constraint for an individual
3734 register, from r0 to r10.
3736 @item I
3737 Signed 8-bit integer constant.
3739 @item J
3740 Signed 16-bit integer constant.
3742 @item K
3743 Unsigned 16-bit integer constant.
3745 @item L
3746 Integer constant that fits in one signed byte when incremented by one
3747 (@minus{}129 @dots{} 126).
3749 @item m
3750 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>}, the
3751 operand can have postincrement which requires printing with @samp{%In}
3752 and @samp{%in} on TILE-Gx.  For example:
3754 @smallexample
3755 asm ("st_add %I0,%1,%i0" : "=m<>" (*mem) : "r" (val));
3756 @end smallexample
3758 @item M
3759 A bit mask suitable for the BFINS instruction.
3761 @item N
3762 Integer constant that is a byte tiled out eight times.
3764 @item O
3765 The integer zero constant.
3767 @item P
3768 Integer constant that is a sign-extended byte tiled out as four shorts.
3770 @item Q
3771 Integer constant that fits in one signed byte when incremented
3772 (@minus{}129 @dots{} 126), but excluding -1.
3774 @item S
3775 Integer constant that has all 1 bits consecutive and starting at bit 0.
3777 @item T
3778 A 16-bit fragment of a got, tls, or pc-relative reference.
3780 @item U
3781 Memory operand except postincrement.  This is roughly the same as
3782 @samp{m} when not used together with @samp{<} or @samp{>}.
3784 @item W
3785 An 8-element vector constant with identical elements.
3787 @item Y
3788 A 4-element vector constant with identical elements.
3790 @item Z0
3791 The integer constant 0xffffffff.
3793 @item Z1
3794 The integer constant 0xffffffff00000000.
3796 @end table
3798 @item TILEPro---@file{config/tilepro/constraints.md}
3799 @table @code
3800 @item R00
3801 @itemx R01
3802 @itemx R02
3803 @itemx R03
3804 @itemx R04
3805 @itemx R05
3806 @itemx R06
3807 @itemx R07
3808 @itemx R08
3809 @itemx R09
3810 @itemx R10
3811 Each of these represents a register constraint for an individual
3812 register, from r0 to r10.
3814 @item I
3815 Signed 8-bit integer constant.
3817 @item J
3818 Signed 16-bit integer constant.
3820 @item K
3821 Nonzero integer constant with low 16 bits zero.
3823 @item L
3824 Integer constant that fits in one signed byte when incremented by one
3825 (@minus{}129 @dots{} 126).
3827 @item m
3828 Memory operand.  If used together with @samp{<} or @samp{>}, the
3829 operand can have postincrement which requires printing with @samp{%In}
3830 and @samp{%in} on TILEPro.  For example:
3832 @smallexample
3833 asm ("swadd %I0,%1,%i0" : "=m<>" (mem) : "r" (val));
3834 @end smallexample
3836 @item M
3837 A bit mask suitable for the MM instruction.
3839 @item N
3840 Integer constant that is a byte tiled out four times.
3842 @item O
3843 The integer zero constant.
3845 @item P
3846 Integer constant that is a sign-extended byte tiled out as two shorts.
3848 @item Q
3849 Integer constant that fits in one signed byte when incremented
3850 (@minus{}129 @dots{} 126), but excluding -1.
3852 @item T
3853 A symbolic operand, or a 16-bit fragment of a got, tls, or pc-relative
3854 reference.
3856 @item U
3857 Memory operand except postincrement.  This is roughly the same as
3858 @samp{m} when not used together with @samp{<} or @samp{>}.
3860 @item W
3861 A 4-element vector constant with identical elements.
3863 @item Y
3864 A 2-element vector constant with identical elements.
3866 @end table
3868 @item Visium---@file{config/visium/constraints.md}
3869 @table @code
3870 @item b
3871 EAM register @code{mdb}
3873 @item c
3874 EAM register @code{mdc}
3876 @item f
3877 Floating point register
3879 @ifset INTERNALS
3880 @item k
3881 Register for sibcall optimization
3882 @end ifset
3884 @item l
3885 General register, but not @code{r29}, @code{r30} and @code{r31}
3887 @item t
3888 Register @code{r1}
3890 @item u
3891 Register @code{r2}
3893 @item v
3894 Register @code{r3}
3896 @item G
3897 Floating-point constant 0.0
3899 @item J
3900 Integer constant in the range 0 .. 65535 (16-bit immediate)
3902 @item K
3903 Integer constant in the range 1 .. 31 (5-bit immediate)
3905 @item L
3906 Integer constant in the range @minus{}65535 .. @minus{}1 (16-bit negative immediate)
3908 @item M
3909 Integer constant @minus{}1
3911 @item O
3912 Integer constant 0
3914 @item P
3915 Integer constant 32
3916 @end table
3918 @item x86 family---@file{config/i386/constraints.md}
3919 @table @code
3920 @item R
3921 Legacy register---the eight integer registers available on all
3922 i386 processors (@code{a}, @code{b}, @code{c}, @code{d},
3923 @code{si}, @code{di}, @code{bp}, @code{sp}).
3925 @item q
3926 Any register accessible as @code{@var{r}l}.  In 32-bit mode, @code{a},
3927 @code{b}, @code{c}, and @code{d}; in 64-bit mode, any integer register.
3929 @item Q
3930 Any register accessible as @code{@var{r}h}: @code{a}, @code{b},
3931 @code{c}, and @code{d}.
3933 @ifset INTERNALS
3934 @item l
3935 Any register that can be used as the index in a base+index memory
3936 access: that is, any general register except the stack pointer.
3937 @end ifset
3939 @item a
3940 The @code{a} register.
3942 @item b
3943 The @code{b} register.
3945 @item c
3946 The @code{c} register.
3948 @item d
3949 The @code{d} register.
3951 @item S
3952 The @code{si} register.
3954 @item D
3955 The @code{di} register.
3957 @item A
3958 The @code{a} and @code{d} registers.  This class is used for instructions
3959 that return double word results in the @code{ax:dx} register pair.  Single
3960 word values will be allocated either in @code{ax} or @code{dx}.
3961 For example on i386 the following implements @code{rdtsc}:
3963 @smallexample
3964 unsigned long long rdtsc (void)
3966   unsigned long long tick;
3967   __asm__ __volatile__("rdtsc":"=A"(tick));
3968   return tick;
3970 @end smallexample
3972 This is not correct on x86-64 as it would allocate tick in either @code{ax}
3973 or @code{dx}.  You have to use the following variant instead:
3975 @smallexample
3976 unsigned long long rdtsc (void)
3978   unsigned int tickl, tickh;
3979   __asm__ __volatile__("rdtsc":"=a"(tickl),"=d"(tickh));
3980   return ((unsigned long long)tickh << 32)|tickl;
3982 @end smallexample
3985 @item f
3986 Any 80387 floating-point (stack) register.
3988 @item t
3989 Top of 80387 floating-point stack (@code{%st(0)}).
3991 @item u
3992 Second from top of 80387 floating-point stack (@code{%st(1)}).
3994 @item y
3995 Any MMX register.
3997 @item x
3998 Any SSE register.
4000 @item Yz
4001 First SSE register (@code{%xmm0}).
4003 @ifset INTERNALS
4004 @item Y2
4005 Any SSE register, when SSE2 is enabled.
4007 @item Yi
4008 Any SSE register, when SSE2 and inter-unit moves are enabled.
4010 @item Ym
4011 Any MMX register, when inter-unit moves are enabled.
4012 @end ifset
4014 @item I
4015 Integer constant in the range 0 @dots{} 31, for 32-bit shifts.
4017 @item J
4018 Integer constant in the range 0 @dots{} 63, for 64-bit shifts.
4020 @item K
4021 Signed 8-bit integer constant.
4023 @item L
4024 @code{0xFF} or @code{0xFFFF}, for andsi as a zero-extending move.
4026 @item M
4027 0, 1, 2, or 3 (shifts for the @code{lea} instruction).
4029 @item N
4030 Unsigned 8-bit integer constant (for @code{in} and @code{out}
4031 instructions).
4033 @ifset INTERNALS
4034 @item O
4035 Integer constant in the range 0 @dots{} 127, for 128-bit shifts.
4036 @end ifset
4038 @item G
4039 Standard 80387 floating point constant.
4041 @item C
4042 Standard SSE floating point constant.
4044 @item e
4045 32-bit signed integer constant, or a symbolic reference known
4046 to fit that range (for immediate operands in sign-extending x86-64
4047 instructions).
4049 @item Z
4050 32-bit unsigned integer constant, or a symbolic reference known
4051 to fit that range (for immediate operands in zero-extending x86-64
4052 instructions).
4054 @end table
4056 @item Xstormy16---@file{config/stormy16/stormy16.h}
4057 @table @code
4058 @item a
4059 Register r0.
4061 @item b
4062 Register r1.
4064 @item c
4065 Register r2.
4067 @item d
4068 Register r8.
4070 @item e
4071 Registers r0 through r7.
4073 @item t
4074 Registers r0 and r1.
4076 @item y
4077 The carry register.
4079 @item z
4080 Registers r8 and r9.
4082 @item I
4083 A constant between 0 and 3 inclusive.
4085 @item J
4086 A constant that has exactly one bit set.
4088 @item K
4089 A constant that has exactly one bit clear.
4091 @item L
4092 A constant between 0 and 255 inclusive.
4094 @item M
4095 A constant between @minus{}255 and 0 inclusive.
4097 @item N
4098 A constant between @minus{}3 and 0 inclusive.
4100 @item O
4101 A constant between 1 and 4 inclusive.
4103 @item P
4104 A constant between @minus{}4 and @minus{}1 inclusive.
4106 @item Q
4107 A memory reference that is a stack push.
4109 @item R
4110 A memory reference that is a stack pop.
4112 @item S
4113 A memory reference that refers to a constant address of known value.
4115 @item T
4116 The register indicated by Rx (not implemented yet).
4118 @item U
4119 A constant that is not between 2 and 15 inclusive.
4121 @item Z
4122 The constant 0.
4124 @end table
4126 @item Xtensa---@file{config/xtensa/constraints.md}
4127 @table @code
4128 @item a
4129 General-purpose 32-bit register
4131 @item b
4132 One-bit boolean register
4134 @item A
4135 MAC16 40-bit accumulator register
4137 @item I
4138 Signed 12-bit integer constant, for use in MOVI instructions
4140 @item J
4141 Signed 8-bit integer constant, for use in ADDI instructions
4143 @item K
4144 Integer constant valid for BccI instructions
4146 @item L
4147 Unsigned constant valid for BccUI instructions
4149 @end table
4151 @end table
4153 @ifset INTERNALS
4154 @node Disable Insn Alternatives
4155 @subsection Disable insn alternatives using the @code{enabled} attribute
4156 @cindex enabled
4158 There are three insn attributes that may be used to selectively disable
4159 instruction alternatives:
4161 @table @code
4162 @item enabled
4163 Says whether an alternative is available on the current subtarget.
4165 @item preferred_for_size
4166 Says whether an enabled alternative should be used in code that is
4167 optimized for size.
4169 @item preferred_for_speed
4170 Says whether an enabled alternative should be used in code that is
4171 optimized for speed.
4172 @end table
4174 All these attributes should use @code{(const_int 1)} to allow an alternative
4175 or @code{(const_int 0)} to disallow it.  The attributes must be a static
4176 property of the subtarget; they cannot for example depend on the
4177 current operands, on the current optimization level, on the location
4178 of the insn within the body of a loop, on whether register allocation
4179 has finished, or on the current compiler pass.
4181 The @code{enabled} attribute is a correctness property.  It tells GCC to act
4182 as though the disabled alternatives were never defined in the first place.
4183 This is useful when adding new instructions to an existing pattern in
4184 cases where the new instructions are only available for certain cpu
4185 architecture levels (typically mapped to the @code{-march=} command-line
4186 option).
4188 In contrast, the @code{preferred_for_size} and @code{preferred_for_speed}
4189 attributes are strong optimization hints rather than correctness properties.
4190 @code{preferred_for_size} tells GCC which alternatives to consider when
4191 adding or modifying an instruction that GCC wants to optimize for size.
4192 @code{preferred_for_speed} does the same thing for speed.  Note that things
4193 like code motion can lead to cases where code optimized for size uses
4194 alternatives that are not preferred for size, and similarly for speed.
4196 Although @code{define_insn}s can in principle specify the @code{enabled}
4197 attribute directly, it is often clearer to have subsiduary attributes
4198 for each architectural feature of interest.  The @code{define_insn}s
4199 can then use these subsiduary attributes to say which alternatives
4200 require which features.  The example below does this for @code{cpu_facility}.
4202 E.g. the following two patterns could easily be merged using the @code{enabled}
4203 attribute:
4205 @smallexample
4207 (define_insn "*movdi_old"
4208   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
4209         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d"))]
4210   "!TARGET_NEW"
4211   "lgr %0,%1")
4213 (define_insn "*movdi_new"
4214   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
4215         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
4216   "TARGET_NEW"
4217   "@@
4218    lgr  %0,%1
4219    ldgr %0,%1
4220    lgdr %0,%1")
4222 @end smallexample
4226 @smallexample
4228 (define_insn "*movdi_combined"
4229   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d,f,d")
4230         (match_operand:DI 1 "register_operand" " d,d,f"))]
4231   ""
4232   "@@
4233    lgr  %0,%1
4234    ldgr %0,%1
4235    lgdr %0,%1"
4236   [(set_attr "cpu_facility" "*,new,new")])
4238 @end smallexample
4240 with the @code{enabled} attribute defined like this:
4242 @smallexample
4244 (define_attr "cpu_facility" "standard,new" (const_string "standard"))
4246 (define_attr "enabled" ""
4247   (cond [(eq_attr "cpu_facility" "standard") (const_int 1)
4248          (and (eq_attr "cpu_facility" "new")
4249               (ne (symbol_ref "TARGET_NEW") (const_int 0)))
4250          (const_int 1)]
4251         (const_int 0)))
4253 @end smallexample
4255 @end ifset
4257 @ifset INTERNALS
4258 @node Define Constraints
4259 @subsection Defining Machine-Specific Constraints
4260 @cindex defining constraints
4261 @cindex constraints, defining
4263 Machine-specific constraints fall into two categories: register and
4264 non-register constraints.  Within the latter category, constraints
4265 which allow subsets of all possible memory or address operands should
4266 be specially marked, to give @code{reload} more information.
4268 Machine-specific constraints can be given names of arbitrary length,
4269 but they must be entirely composed of letters, digits, underscores
4270 (@samp{_}), and angle brackets (@samp{< >}).  Like C identifiers, they
4271 must begin with a letter or underscore.
4273 In order to avoid ambiguity in operand constraint strings, no
4274 constraint can have a name that begins with any other constraint's
4275 name.  For example, if @code{x} is defined as a constraint name,
4276 @code{xy} may not be, and vice versa.  As a consequence of this rule,
4277 no constraint may begin with one of the generic constraint letters:
4278 @samp{E F V X g i m n o p r s}.
4280 Register constraints correspond directly to register classes.
4281 @xref{Register Classes}.  There is thus not much flexibility in their
4282 definitions.
4284 @deffn {MD Expression} define_register_constraint name regclass docstring
4285 All three arguments are string constants.
4286 @var{name} is the name of the constraint, as it will appear in
4287 @code{match_operand} expressions.  If @var{name} is a multi-letter
4288 constraint its length shall be the same for all constraints starting
4289 with the same letter.  @var{regclass} can be either the
4290 name of the corresponding register class (@pxref{Register Classes}),
4291 or a C expression which evaluates to the appropriate register class.
4292 If it is an expression, it must have no side effects, and it cannot
4293 look at the operand.  The usual use of expressions is to map some
4294 register constraints to @code{NO_REGS} when the register class
4295 is not available on a given subarchitecture.
4297 @var{docstring} is a sentence documenting the meaning of the
4298 constraint.  Docstrings are explained further below.
4299 @end deffn
4301 Non-register constraints are more like predicates: the constraint
4302 definition gives a Boolean expression which indicates whether the
4303 constraint matches.
4305 @deffn {MD Expression} define_constraint name docstring exp
4306 The @var{name} and @var{docstring} arguments are the same as for
4307 @code{define_register_constraint}, but note that the docstring comes
4308 immediately after the name for these expressions.  @var{exp} is an RTL
4309 expression, obeying the same rules as the RTL expressions in predicate
4310 definitions.  @xref{Defining Predicates}, for details.  If it
4311 evaluates true, the constraint matches; if it evaluates false, it
4312 doesn't. Constraint expressions should indicate which RTL codes they
4313 might match, just like predicate expressions.
4315 @code{match_test} C expressions have access to the
4316 following variables:
4318 @table @var
4319 @item op
4320 The RTL object defining the operand.
4321 @item mode
4322 The machine mode of @var{op}.
4323 @item ival
4324 @samp{INTVAL (@var{op})}, if @var{op} is a @code{const_int}.
4325 @item hval
4326 @samp{CONST_DOUBLE_HIGH (@var{op})}, if @var{op} is an integer
4327 @code{const_double}.
4328 @item lval
4329 @samp{CONST_DOUBLE_LOW (@var{op})}, if @var{op} is an integer
4330 @code{const_double}.
4331 @item rval
4332 @samp{CONST_DOUBLE_REAL_VALUE (@var{op})}, if @var{op} is a floating-point
4333 @code{const_double}.
4334 @end table
4336 The @var{*val} variables should only be used once another piece of the
4337 expression has verified that @var{op} is the appropriate kind of RTL
4338 object.
4339 @end deffn
4341 Most non-register constraints should be defined with
4342 @code{define_constraint}.  The remaining two definition expressions
4343 are only appropriate for constraints that should be handled specially
4344 by @code{reload} if they fail to match.
4346 @deffn {MD Expression} define_memory_constraint name docstring exp
4347 Use this expression for constraints that match a subset of all memory
4348 operands: that is, @code{reload} can make them match by converting the
4349 operand to the form @samp{@w{(mem (reg @var{X}))}}, where @var{X} is a
4350 base register (from the register class specified by
4351 @code{BASE_REG_CLASS}, @pxref{Register Classes}).
4353 For example, on the S/390, some instructions do not accept arbitrary
4354 memory references, but only those that do not make use of an index
4355 register.  The constraint letter @samp{Q} is defined to represent a
4356 memory address of this type.  If @samp{Q} is defined with
4357 @code{define_memory_constraint}, a @samp{Q} constraint can handle any
4358 memory operand, because @code{reload} knows it can simply copy the
4359 memory address into a base register if required.  This is analogous to
4360 the way an @samp{o} constraint can handle any memory operand.
4362 The syntax and semantics are otherwise identical to
4363 @code{define_constraint}.
4364 @end deffn
4366 @deffn {MD Expression} define_address_constraint name docstring exp
4367 Use this expression for constraints that match a subset of all address
4368 operands: that is, @code{reload} can make the constraint match by
4369 converting the operand to the form @samp{@w{(reg @var{X})}}, again
4370 with @var{X} a base register.
4372 Constraints defined with @code{define_address_constraint} can only be
4373 used with the @code{address_operand} predicate, or machine-specific
4374 predicates that work the same way.  They are treated analogously to
4375 the generic @samp{p} constraint.
4377 The syntax and semantics are otherwise identical to
4378 @code{define_constraint}.
4379 @end deffn
4381 For historical reasons, names beginning with the letters @samp{G H}
4382 are reserved for constraints that match only @code{const_double}s, and
4383 names beginning with the letters @samp{I J K L M N O P} are reserved
4384 for constraints that match only @code{const_int}s.  This may change in
4385 the future.  For the time being, constraints with these names must be
4386 written in a stylized form, so that @code{genpreds} can tell you did
4387 it correctly:
4389 @smallexample
4390 @group
4391 (define_constraint "[@var{GHIJKLMNOP}]@dots{}"
4392   "@var{doc}@dots{}"
4393   (and (match_code "const_int")  ; @r{@code{const_double} for G/H}
4394        @var{condition}@dots{}))            ; @r{usually a @code{match_test}}
4395 @end group
4396 @end smallexample
4397 @c the semicolons line up in the formatted manual
4399 It is fine to use names beginning with other letters for constraints
4400 that match @code{const_double}s or @code{const_int}s.
4402 Each docstring in a constraint definition should be one or more complete
4403 sentences, marked up in Texinfo format.  @emph{They are currently unused.}
4404 In the future they will be copied into the GCC manual, in @ref{Machine
4405 Constraints}, replacing the hand-maintained tables currently found in
4406 that section.  Also, in the future the compiler may use this to give
4407 more helpful diagnostics when poor choice of @code{asm} constraints
4408 causes a reload failure.
4410 If you put the pseudo-Texinfo directive @samp{@@internal} at the
4411 beginning of a docstring, then (in the future) it will appear only in
4412 the internals manual's version of the machine-specific constraint tables.
4413 Use this for constraints that should not appear in @code{asm} statements.
4415 @node C Constraint Interface
4416 @subsection Testing constraints from C
4417 @cindex testing constraints
4418 @cindex constraints, testing
4420 It is occasionally useful to test a constraint from C code rather than
4421 implicitly via the constraint string in a @code{match_operand}.  The
4422 generated file @file{tm_p.h} declares a few interfaces for working
4423 with constraints.  At present these are defined for all constraints
4424 except @code{g} (which is equivalent to @code{general_operand}).
4426 Some valid constraint names are not valid C identifiers, so there is a
4427 mangling scheme for referring to them from C@.  Constraint names that
4428 do not contain angle brackets or underscores are left unchanged.
4429 Underscores are doubled, each @samp{<} is replaced with @samp{_l}, and
4430 each @samp{>} with @samp{_g}.  Here are some examples:
4432 @c the @c's prevent double blank lines in the printed manual.
4433 @example
4434 @multitable {Original} {Mangled}
4435 @item @strong{Original} @tab @strong{Mangled}  @c
4436 @item @code{x}     @tab @code{x}       @c
4437 @item @code{P42x}  @tab @code{P42x}    @c
4438 @item @code{P4_x}  @tab @code{P4__x}   @c
4439 @item @code{P4>x}  @tab @code{P4_gx}   @c
4440 @item @code{P4>>}  @tab @code{P4_g_g}  @c
4441 @item @code{P4_g>} @tab @code{P4__g_g} @c
4442 @end multitable
4443 @end example
4445 Throughout this section, the variable @var{c} is either a constraint
4446 in the abstract sense, or a constant from @code{enum constraint_num};
4447 the variable @var{m} is a mangled constraint name (usually as part of
4448 a larger identifier).
4450 @deftp Enum constraint_num
4451 For each constraint except @code{g}, there is a corresponding
4452 enumeration constant: @samp{CONSTRAINT_} plus the mangled name of the
4453 constraint.  Functions that take an @code{enum constraint_num} as an
4454 argument expect one of these constants.
4455 @end deftp
4457 @deftypefun {inline bool} satisfies_constraint_@var{m} (rtx @var{exp})
4458 For each non-register constraint @var{m} except @code{g}, there is
4459 one of these functions; it returns @code{true} if @var{exp} satisfies the
4460 constraint.  These functions are only visible if @file{rtl.h} was included
4461 before @file{tm_p.h}.
4462 @end deftypefun
4464 @deftypefun bool constraint_satisfied_p (rtx @var{exp}, enum constraint_num @var{c})
4465 Like the @code{satisfies_constraint_@var{m}} functions, but the
4466 constraint to test is given as an argument, @var{c}.  If @var{c}
4467 specifies a register constraint, this function will always return
4468 @code{false}.
4469 @end deftypefun
4471 @deftypefun {enum reg_class} reg_class_for_constraint (enum constraint_num @var{c})
4472 Returns the register class associated with @var{c}.  If @var{c} is not
4473 a register constraint, or those registers are not available for the
4474 currently selected subtarget, returns @code{NO_REGS}.
4475 @end deftypefun
4477 Here is an example use of @code{satisfies_constraint_@var{m}}.  In
4478 peephole optimizations (@pxref{Peephole Definitions}), operand
4479 constraint strings are ignored, so if there are relevant constraints,
4480 they must be tested in the C condition.  In the example, the
4481 optimization is applied if operand 2 does @emph{not} satisfy the
4482 @samp{K} constraint.  (This is a simplified version of a peephole
4483 definition from the i386 machine description.)
4485 @smallexample
4486 (define_peephole2
4487   [(match_scratch:SI 3 "r")
4488    (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
4489         (mult:SI (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")
4490                  (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "")))]
4492   "!satisfies_constraint_K (operands[2])"
4494   [(set (match_dup 3) (match_dup 1))
4495    (set (match_dup 0) (mult:SI (match_dup 3) (match_dup 2)))]
4497   "")
4498 @end smallexample
4500 @node Standard Names
4501 @section Standard Pattern Names For Generation
4502 @cindex standard pattern names
4503 @cindex pattern names
4504 @cindex names, pattern
4506 Here is a table of the instruction names that are meaningful in the RTL
4507 generation pass of the compiler.  Giving one of these names to an
4508 instruction pattern tells the RTL generation pass that it can use the
4509 pattern to accomplish a certain task.
4511 @table @asis
4512 @cindex @code{mov@var{m}} instruction pattern
4513 @item @samp{mov@var{m}}
4514 Here @var{m} stands for a two-letter machine mode name, in lowercase.
4515 This instruction pattern moves data with that machine mode from operand
4516 1 to operand 0.  For example, @samp{movsi} moves full-word data.
4518 If operand 0 is a @code{subreg} with mode @var{m} of a register whose
4519 own mode is wider than @var{m}, the effect of this instruction is
4520 to store the specified value in the part of the register that corresponds
4521 to mode @var{m}.  Bits outside of @var{m}, but which are within the
4522 same target word as the @code{subreg} are undefined.  Bits which are
4523 outside the target word are left unchanged.
4525 This class of patterns is special in several ways.  First of all, each
4526 of these names up to and including full word size @emph{must} be defined,
4527 because there is no other way to copy a datum from one place to another.
4528 If there are patterns accepting operands in larger modes,
4529 @samp{mov@var{m}} must be defined for integer modes of those sizes.
4531 Second, these patterns are not used solely in the RTL generation pass.
4532 Even the reload pass can generate move insns to copy values from stack
4533 slots into temporary registers.  When it does so, one of the operands is
4534 a hard register and the other is an operand that can need to be reloaded
4535 into a register.
4537 @findex force_reg
4538 Therefore, when given such a pair of operands, the pattern must generate
4539 RTL which needs no reloading and needs no temporary registers---no
4540 registers other than the operands.  For example, if you support the
4541 pattern with a @code{define_expand}, then in such a case the
4542 @code{define_expand} mustn't call @code{force_reg} or any other such
4543 function which might generate new pseudo registers.
4545 This requirement exists even for subword modes on a RISC machine where
4546 fetching those modes from memory normally requires several insns and
4547 some temporary registers.
4549 @findex change_address
4550 During reload a memory reference with an invalid address may be passed
4551 as an operand.  Such an address will be replaced with a valid address
4552 later in the reload pass.  In this case, nothing may be done with the
4553 address except to use it as it stands.  If it is copied, it will not be
4554 replaced with a valid address.  No attempt should be made to make such
4555 an address into a valid address and no routine (such as
4556 @code{change_address}) that will do so may be called.  Note that
4557 @code{general_operand} will fail when applied to such an address.
4559 @findex reload_in_progress
4560 The global variable @code{reload_in_progress} (which must be explicitly
4561 declared if required) can be used to determine whether such special
4562 handling is required.
4564 The variety of operands that have reloads depends on the rest of the
4565 machine description, but typically on a RISC machine these can only be
4566 pseudo registers that did not get hard registers, while on other
4567 machines explicit memory references will get optional reloads.
4569 If a scratch register is required to move an object to or from memory,
4570 it can be allocated using @code{gen_reg_rtx} prior to life analysis.
4572 If there are cases which need scratch registers during or after reload,
4573 you must provide an appropriate secondary_reload target hook.
4575 @findex can_create_pseudo_p
4576 The macro @code{can_create_pseudo_p} can be used to determine if it
4577 is unsafe to create new pseudo registers.  If this variable is nonzero, then
4578 it is unsafe to call @code{gen_reg_rtx} to allocate a new pseudo.
4580 The constraints on a @samp{mov@var{m}} must permit moving any hard
4581 register to any other hard register provided that
4582 @code{HARD_REGNO_MODE_OK} permits mode @var{m} in both registers and
4583 @code{TARGET_REGISTER_MOVE_COST} applied to their classes returns a value
4584 of 2.
4586 It is obligatory to support floating point @samp{mov@var{m}}
4587 instructions into and out of any registers that can hold fixed point
4588 values, because unions and structures (which have modes @code{SImode} or
4589 @code{DImode}) can be in those registers and they may have floating
4590 point members.
4592 There may also be a need to support fixed point @samp{mov@var{m}}
4593 instructions in and out of floating point registers.  Unfortunately, I
4594 have forgotten why this was so, and I don't know whether it is still
4595 true.  If @code{HARD_REGNO_MODE_OK} rejects fixed point values in
4596 floating point registers, then the constraints of the fixed point
4597 @samp{mov@var{m}} instructions must be designed to avoid ever trying to
4598 reload into a floating point register.
4600 @cindex @code{reload_in} instruction pattern
4601 @cindex @code{reload_out} instruction pattern
4602 @item @samp{reload_in@var{m}}
4603 @itemx @samp{reload_out@var{m}}
4604 These named patterns have been obsoleted by the target hook
4605 @code{secondary_reload}.
4607 Like @samp{mov@var{m}}, but used when a scratch register is required to
4608 move between operand 0 and operand 1.  Operand 2 describes the scratch
4609 register.  See the discussion of the @code{SECONDARY_RELOAD_CLASS}
4610 macro in @pxref{Register Classes}.
4612 There are special restrictions on the form of the @code{match_operand}s
4613 used in these patterns.  First, only the predicate for the reload
4614 operand is examined, i.e., @code{reload_in} examines operand 1, but not
4615 the predicates for operand 0 or 2.  Second, there may be only one
4616 alternative in the constraints.  Third, only a single register class
4617 letter may be used for the constraint; subsequent constraint letters
4618 are ignored.  As a special exception, an empty constraint string
4619 matches the @code{ALL_REGS} register class.  This may relieve ports
4620 of the burden of defining an @code{ALL_REGS} constraint letter just
4621 for these patterns.
4623 @cindex @code{movstrict@var{m}} instruction pattern
4624 @item @samp{movstrict@var{m}}
4625 Like @samp{mov@var{m}} except that if operand 0 is a @code{subreg}
4626 with mode @var{m} of a register whose natural mode is wider,
4627 the @samp{movstrict@var{m}} instruction is guaranteed not to alter
4628 any of the register except the part which belongs to mode @var{m}.
4630 @cindex @code{movmisalign@var{m}} instruction pattern
4631 @item @samp{movmisalign@var{m}}
4632 This variant of a move pattern is designed to load or store a value
4633 from a memory address that is not naturally aligned for its mode.
4634 For a store, the memory will be in operand 0; for a load, the memory
4635 will be in operand 1.  The other operand is guaranteed not to be a
4636 memory, so that it's easy to tell whether this is a load or store.
4638 This pattern is used by the autovectorizer, and when expanding a
4639 @code{MISALIGNED_INDIRECT_REF} expression.
4641 @cindex @code{load_multiple} instruction pattern
4642 @item @samp{load_multiple}
4643 Load several consecutive memory locations into consecutive registers.
4644 Operand 0 is the first of the consecutive registers, operand 1
4645 is the first memory location, and operand 2 is a constant: the
4646 number of consecutive registers.
4648 Define this only if the target machine really has such an instruction;
4649 do not define this if the most efficient way of loading consecutive
4650 registers from memory is to do them one at a time.
4652 On some machines, there are restrictions as to which consecutive
4653 registers can be stored into memory, such as particular starting or
4654 ending register numbers or only a range of valid counts.  For those
4655 machines, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
4656 and make the pattern fail if the restrictions are not met.
4658 Write the generated insn as a @code{parallel} with elements being a
4659 @code{set} of one register from the appropriate memory location (you may
4660 also need @code{use} or @code{clobber} elements).  Use a
4661 @code{match_parallel} (@pxref{RTL Template}) to recognize the insn.  See
4662 @file{rs6000.md} for examples of the use of this insn pattern.
4664 @cindex @samp{store_multiple} instruction pattern
4665 @item @samp{store_multiple}
4666 Similar to @samp{load_multiple}, but store several consecutive registers
4667 into consecutive memory locations.  Operand 0 is the first of the
4668 consecutive memory locations, operand 1 is the first register, and
4669 operand 2 is a constant: the number of consecutive registers.
4671 @cindex @code{vec_load_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4672 @item @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}
4673 Perform an interleaved load of several vectors from memory operand 1
4674 into register operand 0.  Both operands have mode @var{m}.  The register
4675 operand is viewed as holding consecutive vectors of mode @var{n},
4676 while the memory operand is a flat array that contains the same number
4677 of elements.  The operation is equivalent to:
4679 @smallexample
4680 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4681 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4682   for (i = 0; i < c; i++)
4683     operand0[i][j] = operand1[j * c + i];
4684 @end smallexample
4686 For example, @samp{vec_load_lanestiv4hi} loads 8 16-bit values
4687 from memory into a register of mode @samp{TI}@.  The register
4688 contains two consecutive vectors of mode @samp{V4HI}@.
4690 This pattern can only be used if:
4691 @smallexample
4692 TARGET_ARRAY_MODE_SUPPORTED_P (@var{n}, @var{c})
4693 @end smallexample
4694 is true.  GCC assumes that, if a target supports this kind of
4695 instruction for some mode @var{n}, it also supports unaligned
4696 loads for vectors of mode @var{n}.
4698 @cindex @code{vec_store_lanes@var{m}@var{n}} instruction pattern
4699 @item @samp{vec_store_lanes@var{m}@var{n}}
4700 Equivalent to @samp{vec_load_lanes@var{m}@var{n}}, with the memory
4701 and register operands reversed.  That is, the instruction is
4702 equivalent to:
4704 @smallexample
4705 int c = GET_MODE_SIZE (@var{m}) / GET_MODE_SIZE (@var{n});
4706 for (j = 0; j < GET_MODE_NUNITS (@var{n}); j++)
4707   for (i = 0; i < c; i++)
4708     operand0[j * c + i] = operand1[i][j];
4709 @end smallexample
4711 for a memory operand 0 and register operand 1.
4713 @cindex @code{vec_set@var{m}} instruction pattern
4714 @item @samp{vec_set@var{m}}
4715 Set given field in the vector value.  Operand 0 is the vector to modify,
4716 operand 1 is new value of field and operand 2 specify the field index.
4718 @cindex @code{vec_extract@var{m}} instruction pattern
4719 @item @samp{vec_extract@var{m}}
4720 Extract given field from the vector value.  Operand 1 is the vector, operand 2
4721 specify field index and operand 0 place to store value into.
4723 @cindex @code{vec_init@var{m}} instruction pattern
4724 @item @samp{vec_init@var{m}}
4725 Initialize the vector to given values.  Operand 0 is the vector to initialize
4726 and operand 1 is parallel containing values for individual fields.
4728 @cindex @code{vcond@var{m}@var{n}} instruction pattern
4729 @item @samp{vcond@var{m}@var{n}}
4730 Output a conditional vector move.  Operand 0 is the destination to
4731 receive a combination of operand 1 and operand 2, which are of mode @var{m},
4732 dependent on the outcome of the predicate in operand 3 which is a
4733 vector comparison with operands of mode @var{n} in operands 4 and 5.  The
4734 modes @var{m} and @var{n} should have the same size.  Operand 0
4735 will be set to the value @var{op1} & @var{msk} | @var{op2} & ~@var{msk}
4736 where @var{msk} is computed by element-wise evaluation of the vector
4737 comparison with a truth value of all-ones and a false value of all-zeros.
4739 @cindex @code{vec_perm@var{m}} instruction pattern
4740 @item @samp{vec_perm@var{m}}
4741 Output a (variable) vector permutation.  Operand 0 is the destination
4742 to receive elements from operand 1 and operand 2, which are of mode
4743 @var{m}.  Operand 3 is the @dfn{selector}.  It is an integral mode
4744 vector of the same width and number of elements as mode @var{m}.
4746 The input elements are numbered from 0 in operand 1 through
4747 @math{2*@var{N}-1} in operand 2.  The elements of the selector must
4748 be computed modulo @math{2*@var{N}}.  Note that if
4749 @code{rtx_equal_p(operand1, operand2)}, this can be implemented
4750 with just operand 1 and selector elements modulo @var{N}.
4752 In order to make things easy for a number of targets, if there is no
4753 @samp{vec_perm} pattern for mode @var{m}, but there is for mode @var{q}
4754 where @var{q} is a vector of @code{QImode} of the same width as @var{m},
4755 the middle-end will lower the mode @var{m} @code{VEC_PERM_EXPR} to
4756 mode @var{q}.
4758 @cindex @code{vec_perm_const@var{m}} instruction pattern
4759 @item @samp{vec_perm_const@var{m}}
4760 Like @samp{vec_perm} except that the permutation is a compile-time
4761 constant.  That is, operand 3, the @dfn{selector}, is a @code{CONST_VECTOR}.
4763 Some targets cannot perform a permutation with a variable selector,
4764 but can efficiently perform a constant permutation.  Further, the
4765 target hook @code{vec_perm_ok} is queried to determine if the 
4766 specific constant permutation is available efficiently; the named
4767 pattern is never expanded without @code{vec_perm_ok} returning true.
4769 There is no need for a target to supply both @samp{vec_perm@var{m}}
4770 and @samp{vec_perm_const@var{m}} if the former can trivially implement
4771 the operation with, say, the vector constant loaded into a register.
4773 @cindex @code{push@var{m}1} instruction pattern
4774 @item @samp{push@var{m}1}
4775 Output a push instruction.  Operand 0 is value to push.  Used only when
4776 @code{PUSH_ROUNDING} is defined.  For historical reason, this pattern may be
4777 missing and in such case an @code{mov} expander is used instead, with a
4778 @code{MEM} expression forming the push operation.  The @code{mov} expander
4779 method is deprecated.
4781 @cindex @code{add@var{m}3} instruction pattern
4782 @item @samp{add@var{m}3}
4783 Add operand 2 and operand 1, storing the result in operand 0.  All operands
4784 must have mode @var{m}.  This can be used even on two-address machines, by
4785 means of constraints requiring operands 1 and 0 to be the same location.
4787 @cindex @code{addptr@var{m}3} instruction pattern
4788 @item @samp{addptr@var{m}3}
4789 Like @code{add@var{m}3} but is guaranteed to only be used for address
4790 calculations.  The expanded code is not allowed to clobber the
4791 condition code.  It only needs to be defined if @code{add@var{m}3}
4792 sets the condition code.  If adds used for address calculations and
4793 normal adds are not compatible it is required to expand a distinct
4794 pattern (e.g. using an unspec).  The pattern is used by LRA to emit
4795 address calculations.  @code{add@var{m}3} is used if
4796 @code{addptr@var{m}3} is not defined.
4798 @cindex @code{ssadd@var{m}3} instruction pattern
4799 @cindex @code{usadd@var{m}3} instruction pattern
4800 @cindex @code{sub@var{m}3} instruction pattern
4801 @cindex @code{sssub@var{m}3} instruction pattern
4802 @cindex @code{ussub@var{m}3} instruction pattern
4803 @cindex @code{mul@var{m}3} instruction pattern
4804 @cindex @code{ssmul@var{m}3} instruction pattern
4805 @cindex @code{usmul@var{m}3} instruction pattern
4806 @cindex @code{div@var{m}3} instruction pattern
4807 @cindex @code{ssdiv@var{m}3} instruction pattern
4808 @cindex @code{udiv@var{m}3} instruction pattern
4809 @cindex @code{usdiv@var{m}3} instruction pattern
4810 @cindex @code{mod@var{m}3} instruction pattern
4811 @cindex @code{umod@var{m}3} instruction pattern
4812 @cindex @code{umin@var{m}3} instruction pattern
4813 @cindex @code{umax@var{m}3} instruction pattern
4814 @cindex @code{and@var{m}3} instruction pattern
4815 @cindex @code{ior@var{m}3} instruction pattern
4816 @cindex @code{xor@var{m}3} instruction pattern
4817 @item @samp{ssadd@var{m}3}, @samp{usadd@var{m}3}
4818 @itemx @samp{sub@var{m}3}, @samp{sssub@var{m}3}, @samp{ussub@var{m}3}
4819 @itemx @samp{mul@var{m}3}, @samp{ssmul@var{m}3}, @samp{usmul@var{m}3}
4820 @itemx @samp{div@var{m}3}, @samp{ssdiv@var{m}3}
4821 @itemx @samp{udiv@var{m}3}, @samp{usdiv@var{m}3}
4822 @itemx @samp{mod@var{m}3}, @samp{umod@var{m}3}
4823 @itemx @samp{umin@var{m}3}, @samp{umax@var{m}3}
4824 @itemx @samp{and@var{m}3}, @samp{ior@var{m}3}, @samp{xor@var{m}3}
4825 Similar, for other arithmetic operations.
4827 @cindex @code{fma@var{m}4} instruction pattern
4828 @item @samp{fma@var{m}4}
4829 Multiply operand 2 and operand 1, then add operand 3, storing the
4830 result in operand 0 without doing an intermediate rounding step.  All
4831 operands must have mode @var{m}.  This pattern is used to implement
4832 the @code{fma}, @code{fmaf}, and @code{fmal} builtin functions from
4833 the ISO C99 standard.
4835 @cindex @code{fms@var{m}4} instruction pattern
4836 @item @samp{fms@var{m}4}
4837 Like @code{fma@var{m}4}, except operand 3 subtracted from the
4838 product instead of added to the product.  This is represented
4839 in the rtl as
4841 @smallexample
4842 (fma:@var{m} @var{op1} @var{op2} (neg:@var{m} @var{op3}))
4843 @end smallexample
4845 @cindex @code{fnma@var{m}4} instruction pattern
4846 @item @samp{fnma@var{m}4}
4847 Like @code{fma@var{m}4} except that the intermediate product
4848 is negated before being added to operand 3.  This is represented
4849 in the rtl as
4851 @smallexample
4852 (fma:@var{m} (neg:@var{m} @var{op1}) @var{op2} @var{op3})
4853 @end smallexample
4855 @cindex @code{fnms@var{m}4} instruction pattern
4856 @item @samp{fnms@var{m}4}
4857 Like @code{fms@var{m}4} except that the intermediate product
4858 is negated before subtracting operand 3.  This is represented
4859 in the rtl as
4861 @smallexample
4862 (fma:@var{m} (neg:@var{m} @var{op1}) @var{op2} (neg:@var{m} @var{op3}))
4863 @end smallexample
4865 @cindex @code{min@var{m}3} instruction pattern
4866 @cindex @code{max@var{m}3} instruction pattern
4867 @item @samp{smin@var{m}3}, @samp{smax@var{m}3}
4868 Signed minimum and maximum operations.  When used with floating point,
4869 if both operands are zeros, or if either operand is @code{NaN}, then
4870 it is unspecified which of the two operands is returned as the result.
4872 @cindex @code{reduc_smin_@var{m}} instruction pattern
4873 @cindex @code{reduc_smax_@var{m}} instruction pattern
4874 @item @samp{reduc_smin_@var{m}}, @samp{reduc_smax_@var{m}}
4875 Find the signed minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
4876 operand 1, and the result is stored in the least significant bits of
4877 operand 0 (also a vector). The output and input vector should have the same
4878 modes. These are legacy optabs, and platforms should prefer to implement
4879 @samp{reduc_smin_scal_@var{m}} and @samp{reduc_smax_scal_@var{m}}.
4881 @cindex @code{reduc_umin_@var{m}} instruction pattern
4882 @cindex @code{reduc_umax_@var{m}} instruction pattern
4883 @item @samp{reduc_umin_@var{m}}, @samp{reduc_umax_@var{m}}
4884 Find the unsigned minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
4885 operand 1, and the result is stored in the least significant bits of
4886 operand 0 (also a vector). The output and input vector should have the same
4887 modes. These are legacy optabs, and platforms should prefer to implement
4888 @samp{reduc_umin_scal_@var{m}} and @samp{reduc_umax_scal_@var{m}}.
4890 @cindex @code{reduc_splus_@var{m}} instruction pattern
4891 @cindex @code{reduc_uplus_@var{m}} instruction pattern
4892 @item @samp{reduc_splus_@var{m}}, @samp{reduc_uplus_@var{m}}
4893 Compute the sum of the signed/unsigned elements of a vector. The vector is
4894 operand 1, and the result is stored in the least significant bits of operand 0
4895 (also a vector). The output and input vector should have the same modes.
4896 These are legacy optabs, and platforms should prefer to implement
4897 @samp{reduc_plus_scal_@var{m}}.
4899 @cindex @code{reduc_smin_scal_@var{m}} instruction pattern
4900 @cindex @code{reduc_smax_scal_@var{m}} instruction pattern
4901 @item @samp{reduc_smin_scal_@var{m}}, @samp{reduc_smax_scal_@var{m}}
4902 Find the signed minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
4903 operand 1, and operand 0 is the scalar result, with mode equal to the mode of
4904 the elements of the input vector.
4906 @cindex @code{reduc_umin_scal_@var{m}} instruction pattern
4907 @cindex @code{reduc_umax_scal_@var{m}} instruction pattern
4908 @item @samp{reduc_umin_scal_@var{m}}, @samp{reduc_umax_scal_@var{m}}
4909 Find the unsigned minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
4910 operand 1, and operand 0 is the scalar result, with mode equal to the mode of
4911 the elements of the input vector.
4913 @cindex @code{reduc_plus_scal_@var{m}} instruction pattern
4914 @item @samp{reduc_plus_scal_@var{m}}
4915 Compute the sum of the elements of a vector. The vector is operand 1, and
4916 operand 0 is the scalar result, with mode equal to the mode of the elements of
4917 the input vector.
4919 @cindex @code{sdot_prod@var{m}} instruction pattern
4920 @item @samp{sdot_prod@var{m}}
4921 @cindex @code{udot_prod@var{m}} instruction pattern
4922 @itemx @samp{udot_prod@var{m}}
4923 Compute the sum of the products of two signed/unsigned elements.
4924 Operand 1 and operand 2 are of the same mode. Their product, which is of a
4925 wider mode, is computed and added to operand 3. Operand 3 is of a mode equal or
4926 wider than the mode of the product. The result is placed in operand 0, which
4927 is of the same mode as operand 3.
4929 @cindex @code{ssad@var{m}} instruction pattern
4930 @item @samp{ssad@var{m}}
4931 @cindex @code{usad@var{m}} instruction pattern
4932 @item @samp{usad@var{m}}
4933 Compute the sum of absolute differences of two signed/unsigned elements.
4934 Operand 1 and operand 2 are of the same mode. Their absolute difference, which
4935 is of a wider mode, is computed and added to operand 3. Operand 3 is of a mode
4936 equal or wider than the mode of the absolute difference. The result is placed
4937 in operand 0, which is of the same mode as operand 3.
4939 @cindex @code{ssum_widen@var{m3}} instruction pattern
4940 @item @samp{ssum_widen@var{m3}}
4941 @cindex @code{usum_widen@var{m3}} instruction pattern
4942 @itemx @samp{usum_widen@var{m3}}
4943 Operands 0 and 2 are of the same mode, which is wider than the mode of
4944 operand 1. Add operand 1 to operand 2 and place the widened result in
4945 operand 0. (This is used express accumulation of elements into an accumulator
4946 of a wider mode.)
4948 @cindex @code{vec_shr_@var{m}} instruction pattern
4949 @item @samp{vec_shr_@var{m}}
4950 Whole vector right shift in bits, i.e. towards element 0.
4951 Operand 1 is a vector to be shifted.
4952 Operand 2 is an integer shift amount in bits.
4953 Operand 0 is where the resulting shifted vector is stored.
4954 The output and input vectors should have the same modes.
4956 @cindex @code{vec_pack_trunc_@var{m}} instruction pattern
4957 @item @samp{vec_pack_trunc_@var{m}}
4958 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors. Operands 1 and 2
4959 are vectors of the same mode having N integral or floating point elements
4960 of size S@.  Operand 0 is the resulting vector in which 2*N elements of
4961 size N/2 are concatenated after narrowing them down using truncation.
4963 @cindex @code{vec_pack_ssat_@var{m}} instruction pattern
4964 @cindex @code{vec_pack_usat_@var{m}} instruction pattern
4965 @item @samp{vec_pack_ssat_@var{m}}, @samp{vec_pack_usat_@var{m}}
4966 Narrow (demote) and merge the elements of two vectors.  Operands 1 and 2
4967 are vectors of the same mode having N integral elements of size S.
4968 Operand 0 is the resulting vector in which the elements of the two input
4969 vectors are concatenated after narrowing them down using signed/unsigned
4970 saturating arithmetic.
4972 @cindex @code{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}} instruction pattern
4973 @cindex @code{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}} instruction pattern
4974 @item @samp{vec_pack_sfix_trunc_@var{m}}, @samp{vec_pack_ufix_trunc_@var{m}}
4975 Narrow, convert to signed/unsigned integral type and merge the elements
4976 of two vectors.  Operands 1 and 2 are vectors of the same mode having N
4977 floating point elements of size S@.  Operand 0 is the resulting vector
4978 in which 2*N elements of size N/2 are concatenated.
4980 @cindex @code{vec_unpacks_hi_@var{m}} instruction pattern
4981 @cindex @code{vec_unpacks_lo_@var{m}} instruction pattern
4982 @item @samp{vec_unpacks_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_lo_@var{m}}
4983 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of signed
4984 integral or floating point elements.  The input vector (operand 1) has N
4985 elements of size S@.  Widen (promote) the high/low elements of the vector
4986 using signed or floating point extension and place the resulting N/2
4987 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
4989 @cindex @code{vec_unpacku_hi_@var{m}} instruction pattern
4990 @cindex @code{vec_unpacku_lo_@var{m}} instruction pattern
4991 @item @samp{vec_unpacku_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_lo_@var{m}}
4992 Extract and widen (promote) the high/low part of a vector of unsigned
4993 integral elements.  The input vector (operand 1) has N elements of size S.
4994 Widen (promote) the high/low elements of the vector using zero extension and
4995 place the resulting N/2 values of size 2*S in the output vector (operand 0).
4997 @cindex @code{vec_unpacks_float_hi_@var{m}} instruction pattern
4998 @cindex @code{vec_unpacks_float_lo_@var{m}} instruction pattern
4999 @cindex @code{vec_unpacku_float_hi_@var{m}} instruction pattern
5000 @cindex @code{vec_unpacku_float_lo_@var{m}} instruction pattern
5001 @item @samp{vec_unpacks_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacks_float_lo_@var{m}}
5002 @itemx @samp{vec_unpacku_float_hi_@var{m}}, @samp{vec_unpacku_float_lo_@var{m}}
5003 Extract, convert to floating point type and widen the high/low part of a
5004 vector of signed/unsigned integral elements.  The input vector (operand 1)
5005 has N elements of size S@.  Convert the high/low elements of the vector using
5006 floating point conversion and place the resulting N/2 values of size 2*S in
5007 the output vector (operand 0).
5009 @cindex @code{vec_widen_umult_hi_@var{m}} instruction pattern
5010 @cindex @code{vec_widen_umult_lo_@var{m}} instruction pattern
5011 @cindex @code{vec_widen_smult_hi_@var{m}} instruction pattern
5012 @cindex @code{vec_widen_smult_lo_@var{m}} instruction pattern
5013 @cindex @code{vec_widen_umult_even_@var{m}} instruction pattern
5014 @cindex @code{vec_widen_umult_odd_@var{m}} instruction pattern
5015 @cindex @code{vec_widen_smult_even_@var{m}} instruction pattern
5016 @cindex @code{vec_widen_smult_odd_@var{m}} instruction pattern
5017 @item @samp{vec_widen_umult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_lo_@var{m}}
5018 @itemx @samp{vec_widen_smult_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_lo_@var{m}}
5019 @itemx @samp{vec_widen_umult_even_@var{m}}, @samp{vec_widen_umult_odd_@var{m}}
5020 @itemx @samp{vec_widen_smult_even_@var{m}}, @samp{vec_widen_smult_odd_@var{m}}
5021 Signed/Unsigned widening multiplication.  The two inputs (operands 1 and 2)
5022 are vectors with N signed/unsigned elements of size S@.  Multiply the high/low
5023 or even/odd elements of the two vectors, and put the N/2 products of size 2*S
5024 in the output vector (operand 0). A target shouldn't implement even/odd pattern
5025 pair if it is less efficient than lo/hi one.
5027 @cindex @code{vec_widen_ushiftl_hi_@var{m}} instruction pattern
5028 @cindex @code{vec_widen_ushiftl_lo_@var{m}} instruction pattern
5029 @cindex @code{vec_widen_sshiftl_hi_@var{m}} instruction pattern
5030 @cindex @code{vec_widen_sshiftl_lo_@var{m}} instruction pattern
5031 @item @samp{vec_widen_ushiftl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_ushiftl_lo_@var{m}}
5032 @itemx @samp{vec_widen_sshiftl_hi_@var{m}}, @samp{vec_widen_sshiftl_lo_@var{m}}
5033 Signed/Unsigned widening shift left.  The first input (operand 1) is a vector
5034 with N signed/unsigned elements of size S@.  Operand 2 is a constant.  Shift
5035 the high/low elements of operand 1, and put the N/2 results of size 2*S in the
5036 output vector (operand 0).
5038 @cindex @code{mulhisi3} instruction pattern
5039 @item @samp{mulhisi3}
5040 Multiply operands 1 and 2, which have mode @code{HImode}, and store
5041 a @code{SImode} product in operand 0.
5043 @cindex @code{mulqihi3} instruction pattern
5044 @cindex @code{mulsidi3} instruction pattern
5045 @item @samp{mulqihi3}, @samp{mulsidi3}
5046 Similar widening-multiplication instructions of other widths.
5048 @cindex @code{umulqihi3} instruction pattern
5049 @cindex @code{umulhisi3} instruction pattern
5050 @cindex @code{umulsidi3} instruction pattern
5051 @item @samp{umulqihi3}, @samp{umulhisi3}, @samp{umulsidi3}
5052 Similar widening-multiplication instructions that do unsigned
5053 multiplication.
5055 @cindex @code{usmulqihi3} instruction pattern
5056 @cindex @code{usmulhisi3} instruction pattern
5057 @cindex @code{usmulsidi3} instruction pattern
5058 @item @samp{usmulqihi3}, @samp{usmulhisi3}, @samp{usmulsidi3}
5059 Similar widening-multiplication instructions that interpret the first
5060 operand as unsigned and the second operand as signed, then do a signed
5061 multiplication.
5063 @cindex @code{smul@var{m}3_highpart} instruction pattern
5064 @item @samp{smul@var{m}3_highpart}
5065 Perform a signed multiplication of operands 1 and 2, which have mode
5066 @var{m}, and store the most significant half of the product in operand 0.
5067 The least significant half of the product is discarded.
5069 @cindex @code{umul@var{m}3_highpart} instruction pattern
5070 @item @samp{umul@var{m}3_highpart}
5071 Similar, but the multiplication is unsigned.
5073 @cindex @code{madd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5074 @item @samp{madd@var{m}@var{n}4}
5075 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, add
5076 operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
5077 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
5078 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
5079 the size of @var{m}.
5081 In other words, @code{madd@var{m}@var{n}4} is like
5082 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also adds operand 3.
5084 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
5086 @cindex @code{umadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5087 @item @samp{umadd@var{m}@var{n}4}
5088 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
5089 operands instead of sign-extending them.
5091 @cindex @code{ssmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5092 @item @samp{ssmadd@var{m}@var{n}4}
5093 Like @code{madd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5094 signed-saturating.
5096 @cindex @code{usmadd@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5097 @item @samp{usmadd@var{m}@var{n}4}
5098 Like @code{umadd@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5099 unsigned-saturating.
5101 @cindex @code{msub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5102 @item @samp{msub@var{m}@var{n}4}
5103 Multiply operands 1 and 2, sign-extend them to mode @var{n}, subtract the
5104 result from operand 3, and store the result in operand 0.  Operands 1 and 2
5105 have mode @var{m} and operands 0 and 3 have mode @var{n}.
5106 Both modes must be integer or fixed-point modes and @var{n} must be twice
5107 the size of @var{m}.
5109 In other words, @code{msub@var{m}@var{n}4} is like
5110 @code{mul@var{m}@var{n}3} except that it also subtracts the result
5111 from operand 3.
5113 These instructions are not allowed to @code{FAIL}.
5115 @cindex @code{umsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5116 @item @samp{umsub@var{m}@var{n}4}
5117 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but zero-extend the multiplication
5118 operands instead of sign-extending them.
5120 @cindex @code{ssmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5121 @item @samp{ssmsub@var{m}@var{n}4}
5122 Like @code{msub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5123 signed-saturating.
5125 @cindex @code{usmsub@var{m}@var{n}4} instruction pattern
5126 @item @samp{usmsub@var{m}@var{n}4}
5127 Like @code{umsub@var{m}@var{n}4}, but all involved operations must be
5128 unsigned-saturating.
5130 @cindex @code{divmod@var{m}4} instruction pattern
5131 @item @samp{divmod@var{m}4}
5132 Signed division that produces both a quotient and a remainder.
5133 Operand 1 is divided by operand 2 to produce a quotient stored
5134 in operand 0 and a remainder stored in operand 3.
5136 For machines with an instruction that produces both a quotient and a
5137 remainder, provide a pattern for @samp{divmod@var{m}4} but do not
5138 provide patterns for @samp{div@var{m}3} and @samp{mod@var{m}3}.  This
5139 allows optimization in the relatively common case when both the quotient
5140 and remainder are computed.
5142 If an instruction that just produces a quotient or just a remainder
5143 exists and is more efficient than the instruction that produces both,
5144 write the output routine of @samp{divmod@var{m}4} to call
5145 @code{find_reg_note} and look for a @code{REG_UNUSED} note on the
5146 quotient or remainder and generate the appropriate instruction.
5148 @cindex @code{udivmod@var{m}4} instruction pattern
5149 @item @samp{udivmod@var{m}4}
5150 Similar, but does unsigned division.
5152 @anchor{shift patterns}
5153 @cindex @code{ashl@var{m}3} instruction pattern
5154 @cindex @code{ssashl@var{m}3} instruction pattern
5155 @cindex @code{usashl@var{m}3} instruction pattern
5156 @item @samp{ashl@var{m}3}, @samp{ssashl@var{m}3}, @samp{usashl@var{m}3}
5157 Arithmetic-shift operand 1 left by a number of bits specified by operand
5158 2, and store the result in operand 0.  Here @var{m} is the mode of
5159 operand 0 and operand 1; operand 2's mode is specified by the
5160 instruction pattern, and the compiler will convert the operand to that
5161 mode before generating the instruction.  The meaning of out-of-range shift
5162 counts can optionally be specified by @code{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.
5163 @xref{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.  Operand 2 is always a scalar type.
5165 @cindex @code{ashr@var{m}3} instruction pattern
5166 @cindex @code{lshr@var{m}3} instruction pattern
5167 @cindex @code{rotl@var{m}3} instruction pattern
5168 @cindex @code{rotr@var{m}3} instruction pattern
5169 @item @samp{ashr@var{m}3}, @samp{lshr@var{m}3}, @samp{rotl@var{m}3}, @samp{rotr@var{m}3}
5170 Other shift and rotate instructions, analogous to the
5171 @code{ashl@var{m}3} instructions.  Operand 2 is always a scalar type.
5173 @cindex @code{vashl@var{m}3} instruction pattern
5174 @cindex @code{vashr@var{m}3} instruction pattern
5175 @cindex @code{vlshr@var{m}3} instruction pattern
5176 @cindex @code{vrotl@var{m}3} instruction pattern
5177 @cindex @code{vrotr@var{m}3} instruction pattern
5178 @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}
5179 Vector shift and rotate instructions that take vectors as operand 2
5180 instead of a scalar type.
5182 @cindex @code{bswap@var{m}2} instruction pattern
5183 @item @samp{bswap@var{m}2}
5184 Reverse the order of bytes of operand 1 and store the result in operand 0.
5186 @cindex @code{neg@var{m}2} instruction pattern
5187 @cindex @code{ssneg@var{m}2} instruction pattern
5188 @cindex @code{usneg@var{m}2} instruction pattern
5189 @item @samp{neg@var{m}2}, @samp{ssneg@var{m}2}, @samp{usneg@var{m}2}
5190 Negate operand 1 and store the result in operand 0.
5192 @cindex @code{abs@var{m}2} instruction pattern
5193 @item @samp{abs@var{m}2}
5194 Store the absolute value of operand 1 into operand 0.
5196 @cindex @code{sqrt@var{m}2} instruction pattern
5197 @item @samp{sqrt@var{m}2}
5198 Store the square root of operand 1 into operand 0.
5200 The @code{sqrt} built-in function of C always uses the mode which
5201 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sqrtf}
5202 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5203 type @code{float}.
5205 @cindex @code{fmod@var{m}3} instruction pattern
5206 @item @samp{fmod@var{m}3}
5207 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
5208 operand 0, rounded towards zero to an integer.
5210 The @code{fmod} built-in function of C always uses the mode which
5211 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{fmodf}
5212 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5213 type @code{float}.
5215 @cindex @code{remainder@var{m}3} instruction pattern
5216 @item @samp{remainder@var{m}3}
5217 Store the remainder of dividing operand 1 by operand 2 into
5218 operand 0, rounded to the nearest integer.
5220 The @code{remainder} built-in function of C always uses the mode
5221 which corresponds to the C data type @code{double} and the
5222 @code{remainderf} built-in function uses the mode which corresponds
5223 to the C data type @code{float}.
5225 @cindex @code{cos@var{m}2} instruction pattern
5226 @item @samp{cos@var{m}2}
5227 Store the cosine of operand 1 into operand 0.
5229 The @code{cos} built-in function of C always uses the mode which
5230 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{cosf}
5231 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5232 type @code{float}.
5234 @cindex @code{sin@var{m}2} instruction pattern
5235 @item @samp{sin@var{m}2}
5236 Store the sine of operand 1 into operand 0.
5238 The @code{sin} built-in function of C always uses the mode which
5239 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sinf}
5240 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5241 type @code{float}.
5243 @cindex @code{sincos@var{m}3} instruction pattern
5244 @item @samp{sincos@var{m}3}
5245 Store the cosine of operand 2 into operand 0 and the sine of
5246 operand 2 into operand 1.
5248 The @code{sin} and @code{cos} built-in functions of C always use the
5249 mode which corresponds to the C data type @code{double} and the
5250 @code{sinf} and @code{cosf} built-in function use the mode which
5251 corresponds to the C data type @code{float}.
5252 Targets that can calculate the sine and cosine simultaneously can
5253 implement this pattern as opposed to implementing individual
5254 @code{sin@var{m}2} and @code{cos@var{m}2} patterns.  The @code{sin}
5255 and @code{cos} built-in functions will then be expanded to the
5256 @code{sincos@var{m}3} pattern, with one of the output values
5257 left unused.
5259 @cindex @code{exp@var{m}2} instruction pattern
5260 @item @samp{exp@var{m}2}
5261 Store the exponential of operand 1 into operand 0.
5263 The @code{exp} built-in function of C always uses the mode which
5264 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{expf}
5265 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5266 type @code{float}.
5268 @cindex @code{log@var{m}2} instruction pattern
5269 @item @samp{log@var{m}2}
5270 Store the natural logarithm of operand 1 into operand 0.
5272 The @code{log} built-in function of C always uses the mode which
5273 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{logf}
5274 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5275 type @code{float}.
5277 @cindex @code{pow@var{m}3} instruction pattern
5278 @item @samp{pow@var{m}3}
5279 Store the value of operand 1 raised to the exponent operand 2
5280 into operand 0.
5282 The @code{pow} built-in function of C always uses the mode which
5283 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{powf}
5284 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5285 type @code{float}.
5287 @cindex @code{atan2@var{m}3} instruction pattern
5288 @item @samp{atan2@var{m}3}
5289 Store the arc tangent (inverse tangent) of operand 1 divided by
5290 operand 2 into operand 0, using the signs of both arguments to
5291 determine the quadrant of the result.
5293 The @code{atan2} built-in function of C always uses the mode which
5294 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{atan2f}
5295 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5296 type @code{float}.
5298 @cindex @code{floor@var{m}2} instruction pattern
5299 @item @samp{floor@var{m}2}
5300 Store the largest integral value not greater than argument.
5302 The @code{floor} built-in function of C always uses the mode which
5303 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{floorf}
5304 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5305 type @code{float}.
5307 @cindex @code{btrunc@var{m}2} instruction pattern
5308 @item @samp{btrunc@var{m}2}
5309 Store the argument rounded to integer towards zero.
5311 The @code{trunc} built-in function of C always uses the mode which
5312 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{truncf}
5313 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5314 type @code{float}.
5316 @cindex @code{round@var{m}2} instruction pattern
5317 @item @samp{round@var{m}2}
5318 Store the argument rounded to integer away from zero.
5320 The @code{round} built-in function of C always uses the mode which
5321 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{roundf}
5322 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5323 type @code{float}.
5325 @cindex @code{ceil@var{m}2} instruction pattern
5326 @item @samp{ceil@var{m}2}
5327 Store the argument rounded to integer away from zero.
5329 The @code{ceil} built-in function of C always uses the mode which
5330 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{ceilf}
5331 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5332 type @code{float}.
5334 @cindex @code{nearbyint@var{m}2} instruction pattern
5335 @item @samp{nearbyint@var{m}2}
5336 Store the argument rounded according to the default rounding mode
5338 The @code{nearbyint} built-in function of C always uses the mode which
5339 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{nearbyintf}
5340 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5341 type @code{float}.
5343 @cindex @code{rint@var{m}2} instruction pattern
5344 @item @samp{rint@var{m}2}
5345 Store the argument rounded according to the default rounding mode and
5346 raise the inexact exception when the result differs in value from
5347 the argument
5349 The @code{rint} built-in function of C always uses the mode which
5350 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{rintf}
5351 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5352 type @code{float}.
5354 @cindex @code{lrint@var{m}@var{n}2}
5355 @item @samp{lrint@var{m}@var{n}2}
5356 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5357 point mode @var{n} as a signed number according to the current
5358 rounding mode and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
5360 @cindex @code{lround@var{m}@var{n}2}
5361 @item @samp{lround@var{m}@var{n}2}
5362 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5363 point mode @var{n} as a signed number rounding to nearest and away
5364 from zero and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
5366 @cindex @code{lfloor@var{m}@var{n}2}
5367 @item @samp{lfloor@var{m}@var{n}2}
5368 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5369 point mode @var{n} as a signed number rounding down and store in
5370 operand 0 (which has mode @var{n}).
5372 @cindex @code{lceil@var{m}@var{n}2}
5373 @item @samp{lceil@var{m}@var{n}2}
5374 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5375 point mode @var{n} as a signed number rounding up and store in
5376 operand 0 (which has mode @var{n}).
5378 @cindex @code{copysign@var{m}3} instruction pattern
5379 @item @samp{copysign@var{m}3}
5380 Store a value with the magnitude of operand 1 and the sign of operand
5381 2 into operand 0.
5383 The @code{copysign} built-in function of C always uses the mode which
5384 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{copysignf}
5385 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
5386 type @code{float}.
5388 @cindex @code{ffs@var{m}2} instruction pattern
5389 @item @samp{ffs@var{m}2}
5390 Store into operand 0 one plus the index of the least significant 1-bit
5391 of operand 1.  If operand 1 is zero, store zero.  @var{m} is the mode
5392 of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
5393 pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
5394 generating the instruction.
5396 The @code{ffs} built-in function of C always uses the mode which
5397 corresponds to the C data type @code{int}.
5399 @cindex @code{clrsb@var{m}2} instruction pattern
5400 @item @samp{clrsb@var{m}2}
5401 Count leading redundant sign bits.
5402 Store into operand 0 the number of redundant sign bits in operand 1, starting
5403 at the most significant bit position.
5404 A redundant sign bit is defined as any sign bit after the first. As such,
5405 this count will be one less than the count of leading sign bits.
5407 @cindex @code{clz@var{m}2} instruction pattern
5408 @item @samp{clz@var{m}2}
5409 Store into operand 0 the number of leading 0-bits in operand 1, starting
5410 at the most significant bit position.  If operand 1 is 0, the
5411 @code{CLZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
5412 the result is undefined or has a useful value.
5413 @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode is
5414 specified by the instruction pattern, and the compiler will convert the
5415 operand to that mode before generating the instruction.
5417 @cindex @code{ctz@var{m}2} instruction pattern
5418 @item @samp{ctz@var{m}2}
5419 Store into operand 0 the number of trailing 0-bits in operand 1, starting
5420 at the least significant bit position.  If operand 1 is 0, the
5421 @code{CTZ_DEFINED_VALUE_AT_ZERO} (@pxref{Misc}) macro defines if
5422 the result is undefined or has a useful value.
5423 @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode is
5424 specified by the instruction pattern, and the compiler will convert the
5425 operand to that mode before generating the instruction.
5427 @cindex @code{popcount@var{m}2} instruction pattern
5428 @item @samp{popcount@var{m}2}
5429 Store into operand 0 the number of 1-bits in operand 1.  @var{m} is the
5430 mode of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
5431 pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
5432 generating the instruction.
5434 @cindex @code{parity@var{m}2} instruction pattern
5435 @item @samp{parity@var{m}2}
5436 Store into operand 0 the parity of operand 1, i.e.@: the number of 1-bits
5437 in operand 1 modulo 2.  @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode
5438 is specified by the instruction pattern, and the compiler will convert
5439 the operand to that mode before generating the instruction.
5441 @cindex @code{one_cmpl@var{m}2} instruction pattern
5442 @item @samp{one_cmpl@var{m}2}
5443 Store the bitwise-complement of operand 1 into operand 0.
5445 @cindex @code{movmem@var{m}} instruction pattern
5446 @item @samp{movmem@var{m}}
5447 Block move instruction.  The destination and source blocks of memory
5448 are the first two operands, and both are @code{mem:BLK}s with an
5449 address in mode @code{Pmode}.
5451 The number of bytes to move is the third operand, in mode @var{m}.
5452 Usually, you specify @code{Pmode} for @var{m}.  However, if you can
5453 generate better code knowing the range of valid lengths is smaller than
5454 those representable in a full Pmode pointer, you should provide
5455 a pattern with a
5456 mode corresponding to the range of values you can handle efficiently
5457 (e.g., @code{QImode} for values in the range 0--127; note we avoid numbers
5458 that appear negative) and also a pattern with @code{Pmode}.
5460 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
5461 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
5462 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
5463 it may provide the value 4 for this operand.
5465 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
5466 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
5467 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
5468 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
5469 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
5471 Descriptions of multiple @code{movmem@var{m}} patterns can only be
5472 beneficial if the patterns for smaller modes have fewer restrictions
5473 on their first, second and fourth operands.  Note that the mode @var{m}
5474 in @code{movmem@var{m}} does not impose any restriction on the mode of
5475 individually moved data units in the block.
5477 These patterns need not give special consideration to the possibility
5478 that the source and destination strings might overlap.
5480 @cindex @code{movstr} instruction pattern
5481 @item @samp{movstr}
5482 String copy instruction, with @code{stpcpy} semantics.  Operand 0 is
5483 an output operand in mode @code{Pmode}.  The addresses of the
5484 destination and source strings are operands 1 and 2, and both are
5485 @code{mem:BLK}s with addresses in mode @code{Pmode}.  The execution of
5486 the expansion of this pattern should store in operand 0 the address in
5487 which the @code{NUL} terminator was stored in the destination string.
5489 This patern has also several optional operands that are same as in
5490 @code{setmem}.
5492 @cindex @code{setmem@var{m}} instruction pattern
5493 @item @samp{setmem@var{m}}
5494 Block set instruction.  The destination string is the first operand,
5495 given as a @code{mem:BLK} whose address is in mode @code{Pmode}.  The
5496 number of bytes to set is the second operand, in mode @var{m}.  The value to
5497 initialize the memory with is the third operand. Targets that only support the
5498 clearing of memory should reject any value that is not the constant 0.  See
5499 @samp{movmem@var{m}} for a discussion of the choice of mode.
5501 The fourth operand is the known alignment of the destination, in the form
5502 of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the compiler knows that the
5503 destination is word-aligned, it may provide the value 4 for this
5504 operand.
5506 Optional operands 5 and 6 specify expected alignment and size of block
5507 respectively.  The expected alignment differs from alignment in operand 4
5508 in a way that the blocks are not required to be aligned according to it in
5509 all cases. This expected alignment is also in bytes, just like operand 4.
5510 Expected size, when unknown, is set to @code{(const_int -1)}.
5511 Operand 7 is the minimal size of the block and operand 8 is the
5512 maximal size of the block (NULL if it can not be represented as CONST_INT).
5513 Operand 9 is the probable maximal size (i.e. we can not rely on it for correctness,
5514 but it can be used for choosing proper code sequence for a given size).
5516 The use for multiple @code{setmem@var{m}} is as for @code{movmem@var{m}}.
5518 @cindex @code{cmpstrn@var{m}} instruction pattern
5519 @item @samp{cmpstrn@var{m}}
5520 String compare instruction, with five operands.  Operand 0 is the output;
5521 it has mode @var{m}.  The remaining four operands are like the operands
5522 of @samp{movmem@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
5523 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
5524 string.  The instruction is not allowed to prefetch more than one byte
5525 at a time since either string may end in the first byte and reading past
5526 that may access an invalid page or segment and cause a fault.  The
5527 comparison terminates early if the fetched bytes are different or if
5528 they are equal to zero.  The effect of the instruction is to store a
5529 value in operand 0 whose sign indicates the result of the comparison.
5531 @cindex @code{cmpstr@var{m}} instruction pattern
5532 @item @samp{cmpstr@var{m}}
5533 String compare instruction, without known maximum length.  Operand 0 is the
5534 output; it has mode @var{m}.  The second and third operand are the blocks of
5535 memory to be compared; both are @code{mem:BLK} with an address in mode
5536 @code{Pmode}.
5538 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
5539 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
5540 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
5541 it may provide the value 4 for this operand.
5543 The two memory blocks specified are compared byte by byte in lexicographic
5544 order starting at the beginning of each string.  The instruction is not allowed
5545 to prefetch more than one byte at a time since either string may end in the
5546 first byte and reading past that may access an invalid page or segment and
5547 cause a fault.  The comparison will terminate when the fetched bytes
5548 are different or if they are equal to zero.  The effect of the
5549 instruction is to store a value in operand 0 whose sign indicates the
5550 result of the comparison.
5552 @cindex @code{cmpmem@var{m}} instruction pattern
5553 @item @samp{cmpmem@var{m}}
5554 Block compare instruction, with five operands like the operands
5555 of @samp{cmpstr@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
5556 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
5557 block.  Unlike @samp{cmpstr@var{m}} the instruction can prefetch
5558 any bytes in the two memory blocks.  Also unlike @samp{cmpstr@var{m}}
5559 the comparison will not stop if both bytes are zero.  The effect of
5560 the instruction is to store a value in operand 0 whose sign indicates
5561 the result of the comparison.
5563 @cindex @code{strlen@var{m}} instruction pattern
5564 @item @samp{strlen@var{m}}
5565 Compute the length of a string, with three operands.
5566 Operand 0 is the result (of mode @var{m}), operand 1 is
5567 a @code{mem} referring to the first character of the string,
5568 operand 2 is the character to search for (normally zero),
5569 and operand 3 is a constant describing the known alignment
5570 of the beginning of the string.
5572 @cindex @code{float@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5573 @item @samp{float@var{m}@var{n}2}
5574 Convert signed integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m}) to
5575 floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
5576 @var{n}).
5578 @cindex @code{floatuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5579 @item @samp{floatuns@var{m}@var{n}2}
5580 Convert unsigned integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m})
5581 to floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
5582 @var{n}).
5584 @cindex @code{fix@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5585 @item @samp{fix@var{m}@var{n}2}
5586 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5587 point mode @var{n} as a signed number and store in operand 0 (which
5588 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when
5589 the value of operand 1 is an integer.
5591 If the machine description defines this pattern, it also needs to
5592 define the @code{ftrunc} pattern.
5594 @cindex @code{fixuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5595 @item @samp{fixuns@var{m}@var{n}2}
5596 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
5597 point mode @var{n} as an unsigned number and store in operand 0 (which
5598 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when the
5599 value of operand 1 is an integer.
5601 @cindex @code{ftrunc@var{m}2} instruction pattern
5602 @item @samp{ftrunc@var{m}2}
5603 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to an
5604 integer value, still represented in floating point mode @var{m}, and
5605 store it in operand 0 (valid for floating point mode @var{m}).
5607 @cindex @code{fix_trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5608 @item @samp{fix_trunc@var{m}@var{n}2}
5609 Like @samp{fix@var{m}@var{n}2} but works for any floating point value
5610 of mode @var{m} by converting the value to an integer.
5612 @cindex @code{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5613 @item @samp{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2}
5614 Like @samp{fixuns@var{m}@var{n}2} but works for any floating point
5615 value of mode @var{m} by converting the value to an integer.
5617 @cindex @code{trunc@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5618 @item @samp{trunc@var{m}@var{n}2}
5619 Truncate operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
5620 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
5621 point or both floating point.
5623 @cindex @code{extend@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5624 @item @samp{extend@var{m}@var{n}2}
5625 Sign-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
5626 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
5627 point or both floating point.
5629 @cindex @code{zero_extend@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5630 @item @samp{zero_extend@var{m}@var{n}2}
5631 Zero-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
5632 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
5633 point.
5635 @cindex @code{fract@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5636 @item @samp{fract@var{m}@var{n}2}
5637 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
5638 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
5639 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
5640 fixed-point to signed integer, floating-point to fixed-point,
5641 or fixed-point to floating-point.
5642 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
5644 @cindex @code{satfract@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5645 @item @samp{satfract@var{m}@var{n}2}
5646 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
5647 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
5648 could be fixed-point to fixed-point, signed integer to fixed-point,
5649 or floating-point to fixed-point.
5650 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
5651 results to the maximum or the minimum.
5653 @cindex @code{fractuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5654 @item @samp{fractuns@var{m}@var{n}2}
5655 Convert operand 1 of mode @var{m} to mode @var{n} and store in
5656 operand 0 (which has mode @var{n}).  Mode @var{m} and mode @var{n}
5657 could be unsigned integer to fixed-point, or
5658 fixed-point to unsigned integer.
5659 When overflows or underflows happen, the results are undefined.
5661 @cindex @code{satfractuns@var{m}@var{n}2} instruction pattern
5662 @item @samp{satfractuns@var{m}@var{n}2}
5663 Convert unsigned integer operand 1 of mode @var{m} to fixed-point mode
5664 @var{n} and store in operand 0 (which has mode @var{n}).
5665 When overflows or underflows happen, the instruction saturates the
5666 results to the maximum or the minimum.
5668 @cindex @code{extv@var{m}} instruction pattern
5669 @item @samp{extv@var{m}}
5670 Extract a bit-field from register operand 1, sign-extend it, and store
5671 it in operand 0.  Operand 2 specifies the width of the field in bits
5672 and operand 3 the starting bit, which counts from the most significant
5673 bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN} is true and from the least significant bit
5674 otherwise.
5676 Operands 0 and 1 both have mode @var{m}.  Operands 2 and 3 have a
5677 target-specific mode.
5679 @cindex @code{extvmisalign@var{m}} instruction pattern
5680 @item @samp{extvmisalign@var{m}}
5681 Extract a bit-field from memory operand 1, sign extend it, and store
5682 it in operand 0.  Operand 2 specifies the width in bits and operand 3
5683 the starting bit.  The starting bit is always somewhere in the first byte of
5684 operand 1; it counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
5685 is true and from the least significant bit otherwise.
5687 Operand 0 has mode @var{m} while operand 1 has @code{BLK} mode.
5688 Operands 2 and 3 have a target-specific mode.
5690 The instruction must not read beyond the last byte of the bit-field.
5692 @cindex @code{extzv@var{m}} instruction pattern
5693 @item @samp{extzv@var{m}}
5694 Like @samp{extv@var{m}} except that the bit-field value is zero-extended.
5696 @cindex @code{extzvmisalign@var{m}} instruction pattern
5697 @item @samp{extzvmisalign@var{m}}
5698 Like @samp{extvmisalign@var{m}} except that the bit-field value is
5699 zero-extended.
5701 @cindex @code{insv@var{m}} instruction pattern
5702 @item @samp{insv@var{m}}
5703 Insert operand 3 into a bit-field of register operand 0.  Operand 1
5704 specifies the width of the field in bits and operand 2 the starting bit,
5705 which counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
5706 is true and from the least significant bit otherwise.
5708 Operands 0 and 3 both have mode @var{m}.  Operands 1 and 2 have a
5709 target-specific mode.
5711 @cindex @code{insvmisalign@var{m}} instruction pattern
5712 @item @samp{insvmisalign@var{m}}
5713 Insert operand 3 into a bit-field of memory operand 0.  Operand 1
5714 specifies the width of the field in bits and operand 2 the starting bit.
5715 The starting bit is always somewhere in the first byte of operand 0;
5716 it counts from the most significant bit if @samp{BITS_BIG_ENDIAN}
5717 is true and from the least significant bit otherwise.
5719 Operand 3 has mode @var{m} while operand 0 has @code{BLK} mode.
5720 Operands 1 and 2 have a target-specific mode.
5722 The instruction must not read or write beyond the last byte of the bit-field.
5724 @cindex @code{extv} instruction pattern
5725 @item @samp{extv}
5726 Extract a bit-field from operand 1 (a register or memory operand), where
5727 operand 2 specifies the width in bits and operand 3 the starting bit,
5728 and store it in operand 0.  Operand 0 must have mode @code{word_mode}.
5729 Operand 1 may have mode @code{byte_mode} or @code{word_mode}; often
5730 @code{word_mode} is allowed only for registers.  Operands 2 and 3 must
5731 be valid for @code{word_mode}.
5733 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
5734 for operands 2 and 3 and the constant is never zero for operand 2.
5736 The bit-field value is sign-extended to a full word integer
5737 before it is stored in operand 0.
5739 This pattern is deprecated; please use @samp{extv@var{m}} and
5740 @code{extvmisalign@var{m}} instead.
5742 @cindex @code{extzv} instruction pattern
5743 @item @samp{extzv}
5744 Like @samp{extv} except that the bit-field value is zero-extended.
5746 This pattern is deprecated; please use @samp{extzv@var{m}} and
5747 @code{extzvmisalign@var{m}} instead.
5749 @cindex @code{insv} instruction pattern
5750 @item @samp{insv}
5751 Store operand 3 (which must be valid for @code{word_mode}) into a
5752 bit-field in operand 0, where operand 1 specifies the width in bits and
5753 operand 2 the starting bit.  Operand 0 may have mode @code{byte_mode} or
5754 @code{word_mode}; often @code{word_mode} is allowed only for registers.
5755 Operands 1 and 2 must be valid for @code{word_mode}.
5757 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
5758 for operands 1 and 2 and the constant is never zero for operand 1.
5760 This pattern is deprecated; please use @samp{insv@var{m}} and
5761 @code{insvmisalign@var{m}} instead.
5763 @cindex @code{mov@var{mode}cc} instruction pattern
5764 @item @samp{mov@var{mode}cc}
5765 Conditionally move operand 2 or operand 3 into operand 0 according to the
5766 comparison in operand 1.  If the comparison is true, operand 2 is moved
5767 into operand 0, otherwise operand 3 is moved.
5769 The mode of the operands being compared need not be the same as the operands
5770 being moved.  Some machines, sparc64 for example, have instructions that
5771 conditionally move an integer value based on the floating point condition
5772 codes and vice versa.
5774 If the machine does not have conditional move instructions, do not
5775 define these patterns.
5777 @cindex @code{add@var{mode}cc} instruction pattern
5778 @item @samp{add@var{mode}cc}
5779 Similar to @samp{mov@var{mode}cc} but for conditional addition.  Conditionally
5780 move operand 2 or (operands 2 + operand 3) into operand 0 according to the
5781 comparison in operand 1.  If the comparison is false, operand 2 is moved into
5782 operand 0, otherwise (operand 2 + operand 3) is moved.
5784 @cindex @code{cstore@var{mode}4} instruction pattern
5785 @item @samp{cstore@var{mode}4}
5786 Store zero or nonzero in operand 0 according to whether a comparison
5787 is true.  Operand 1 is a comparison operator.  Operand 2 and operand 3
5788 are the first and second operand of the comparison, respectively.
5789 You specify the mode that operand 0 must have when you write the
5790 @code{match_operand} expression.  The compiler automatically sees which
5791 mode you have used and supplies an operand of that mode.
5793 The value stored for a true condition must have 1 as its low bit, or
5794 else must be negative.  Otherwise the instruction is not suitable and
5795 you should omit it from the machine description.  You describe to the
5796 compiler exactly which value is stored by defining the macro
5797 @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}).  If a description cannot be
5798 found that can be used for all the possible comparison operators, you
5799 should pick one and use a @code{define_expand} to map all results
5800 onto the one you chose.
5802 These operations may @code{FAIL}, but should do so only in relatively
5803 uncommon cases; if they would @code{FAIL} for common cases involving
5804 integer comparisons, it is best to restrict the predicates to not
5805 allow these operands.  Likewise if a given comparison operator will
5806 always fail, independent of the operands (for floating-point modes, the
5807 @code{ordered_comparison_operator} predicate is often useful in this case).
5809 If this pattern is omitted, the compiler will generate a conditional
5810 branch---for example, it may copy a constant one to the target and branching
5811 around an assignment of zero to the target---or a libcall.  If the predicate
5812 for operand 1 only rejects some operators, it will also try reordering the
5813 operands and/or inverting the result value (e.g.@: by an exclusive OR).
5814 These possibilities could be cheaper or equivalent to the instructions
5815 used for the @samp{cstore@var{mode}4} pattern followed by those required
5816 to convert a positive result from @code{STORE_FLAG_VALUE} to 1; in this
5817 case, you can and should make operand 1's predicate reject some operators
5818 in the @samp{cstore@var{mode}4} pattern, or remove the pattern altogether
5819 from the machine description.
5821 @cindex @code{cbranch@var{mode}4} instruction pattern
5822 @item @samp{cbranch@var{mode}4}
5823 Conditional branch instruction combined with a compare instruction.
5824 Operand 0 is a comparison operator.  Operand 1 and operand 2 are the
5825 first and second operands of the comparison, respectively.  Operand 3
5826 is a @code{label_ref} that refers to the label to jump to.
5828 @cindex @code{jump} instruction pattern
5829 @item @samp{jump}
5830 A jump inside a function; an unconditional branch.  Operand 0 is the
5831 @code{label_ref} of the label to jump to.  This pattern name is mandatory
5832 on all machines.
5834 @cindex @code{call} instruction pattern
5835 @item @samp{call}
5836 Subroutine call instruction returning no value.  Operand 0 is the
5837 function to call; operand 1 is the number of bytes of arguments pushed
5838 as a @code{const_int}; operand 2 is the number of registers used as
5839 operands.
5841 On most machines, operand 2 is not actually stored into the RTL
5842 pattern.  It is supplied for the sake of some RISC machines which need
5843 to put this information into the assembler code; they can put it in
5844 the RTL instead of operand 1.
5846 Operand 0 should be a @code{mem} RTX whose address is the address of the
5847 function.  Note, however, that this address can be a @code{symbol_ref}
5848 expression even if it would not be a legitimate memory address on the
5849 target machine.  If it is also not a valid argument for a call
5850 instruction, the pattern for this operation should be a
5851 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) that places the
5852 address into a register and uses that register in the call instruction.
5854 @cindex @code{call_value} instruction pattern
5855 @item @samp{call_value}
5856 Subroutine call instruction returning a value.  Operand 0 is the hard
5857 register in which the value is returned.  There are three more
5858 operands, the same as the three operands of the @samp{call}
5859 instruction (but with numbers increased by one).
5861 Subroutines that return @code{BLKmode} objects use the @samp{call}
5862 insn.
5864 @cindex @code{call_pop} instruction pattern
5865 @cindex @code{call_value_pop} instruction pattern
5866 @item @samp{call_pop}, @samp{call_value_pop}
5867 Similar to @samp{call} and @samp{call_value}, except used if defined and
5868 if @code{RETURN_POPS_ARGS} is nonzero.  They should emit a @code{parallel}
5869 that contains both the function call and a @code{set} to indicate the
5870 adjustment made to the frame pointer.
5872 For machines where @code{RETURN_POPS_ARGS} can be nonzero, the use of these
5873 patterns increases the number of functions for which the frame pointer
5874 can be eliminated, if desired.
5876 @cindex @code{untyped_call} instruction pattern
5877 @item @samp{untyped_call}
5878 Subroutine call instruction returning a value of any type.  Operand 0 is
5879 the function to call; operand 1 is a memory location where the result of
5880 calling the function is to be stored; operand 2 is a @code{parallel}
5881 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
5882 the saving of a function return value into the result block.
5884 This instruction pattern should be defined to support
5885 @code{__builtin_apply} on machines where special instructions are needed
5886 to call a subroutine with arbitrary arguments or to save the value
5887 returned.  This instruction pattern is required on machines that have
5888 multiple registers that can hold a return value
5889 (i.e.@: @code{FUNCTION_VALUE_REGNO_P} is true for more than one register).
5891 @cindex @code{return} instruction pattern
5892 @item @samp{return}
5893 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
5894 defined only if a single instruction can do all the work of returning
5895 from a function.
5897 Like the @samp{mov@var{m}} patterns, this pattern is also used after the
5898 RTL generation phase.  In this case it is to support machines where
5899 multiple instructions are usually needed to return from a function, but
5900 some class of functions only requires one instruction to implement a
5901 return.  Normally, the applicable functions are those which do not need
5902 to save any registers or allocate stack space.
5904 It is valid for this pattern to expand to an instruction using
5905 @code{simple_return} if no epilogue is required.
5907 @cindex @code{simple_return} instruction pattern
5908 @item @samp{simple_return}
5909 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
5910 defined only if a single instruction can do all the work of returning
5911 from a function on a path where no epilogue is required.  This pattern
5912 is very similar to the @code{return} instruction pattern, but it is emitted
5913 only by the shrink-wrapping optimization on paths where the function
5914 prologue has not been executed, and a function return should occur without
5915 any of the effects of the epilogue.  Additional uses may be introduced on
5916 paths where both the prologue and the epilogue have executed.
5918 @findex reload_completed
5919 @findex leaf_function_p
5920 For such machines, the condition specified in this pattern should only
5921 be true when @code{reload_completed} is nonzero and the function's
5922 epilogue would only be a single instruction.  For machines with register
5923 windows, the routine @code{leaf_function_p} may be used to determine if
5924 a register window push is required.
5926 Machines that have conditional return instructions should define patterns
5927 such as
5929 @smallexample
5930 (define_insn ""
5931   [(set (pc)
5932         (if_then_else (match_operator
5933                          0 "comparison_operator"
5934                          [(cc0) (const_int 0)])
5935                       (return)
5936                       (pc)))]
5937   "@var{condition}"
5938   "@dots{}")
5939 @end smallexample
5941 where @var{condition} would normally be the same condition specified on the
5942 named @samp{return} pattern.
5944 @cindex @code{untyped_return} instruction pattern
5945 @item @samp{untyped_return}
5946 Untyped subroutine return instruction.  This instruction pattern should
5947 be defined to support @code{__builtin_return} on machines where special
5948 instructions are needed to return a value of any type.
5950 Operand 0 is a memory location where the result of calling a function
5951 with @code{__builtin_apply} is stored; operand 1 is a @code{parallel}
5952 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
5953 the restoring of a function return value from the result block.
5955 @cindex @code{nop} instruction pattern
5956 @item @samp{nop}
5957 No-op instruction.  This instruction pattern name should always be defined
5958 to output a no-op in assembler code.  @code{(const_int 0)} will do as an
5959 RTL pattern.
5961 @cindex @code{indirect_jump} instruction pattern
5962 @item @samp{indirect_jump}
5963 An instruction to jump to an address which is operand zero.
5964 This pattern name is mandatory on all machines.
5966 @cindex @code{casesi} instruction pattern
5967 @item @samp{casesi}
5968 Instruction to jump through a dispatch table, including bounds checking.
5969 This instruction takes five operands:
5971 @enumerate
5972 @item
5973 The index to dispatch on, which has mode @code{SImode}.
5975 @item
5976 The lower bound for indices in the table, an integer constant.
5978 @item
5979 The total range of indices in the table---the largest index
5980 minus the smallest one (both inclusive).
5982 @item
5983 A label that precedes the table itself.
5985 @item
5986 A label to jump to if the index has a value outside the bounds.
5987 @end enumerate
5989 The table is an @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} inside of a
5990 @code{jump_table_data}.  The number of elements in the table is one plus the
5991 difference between the upper bound and the lower bound.
5993 @cindex @code{tablejump} instruction pattern
5994 @item @samp{tablejump}
5995 Instruction to jump to a variable address.  This is a low-level
5996 capability which can be used to implement a dispatch table when there
5997 is no @samp{casesi} pattern.
5999 This pattern requires two operands: the address or offset, and a label
6000 which should immediately precede the jump table.  If the macro
6001 @code{CASE_VECTOR_PC_RELATIVE} evaluates to a nonzero value then the first
6002 operand is an offset which counts from the address of the table; otherwise,
6003 it is an absolute address to jump to.  In either case, the first operand has
6004 mode @code{Pmode}.
6006 The @samp{tablejump} insn is always the last insn before the jump
6007 table it uses.  Its assembler code normally has no need to use the
6008 second operand, but you should incorporate it in the RTL pattern so
6009 that the jump optimizer will not delete the table as unreachable code.
6012 @cindex @code{decrement_and_branch_until_zero} instruction pattern
6013 @item @samp{decrement_and_branch_until_zero}
6014 Conditional branch instruction that decrements a register and
6015 jumps if the register is nonzero.  Operand 0 is the register to
6016 decrement and test; operand 1 is the label to jump to if the
6017 register is nonzero.  @xref{Looping Patterns}.
6019 This optional instruction pattern is only used by the combiner,
6020 typically for loops reversed by the loop optimizer when strength
6021 reduction is enabled.
6023 @cindex @code{doloop_end} instruction pattern
6024 @item @samp{doloop_end}
6025 Conditional branch instruction that decrements a register and
6026 jumps if the register is nonzero.  Operand 0 is the register to
6027 decrement and test; operand 1 is the label to jump to if the
6028 register is nonzero.
6029 @xref{Looping Patterns}.
6031 This optional instruction pattern should be defined for machines with
6032 low-overhead looping instructions as the loop optimizer will try to
6033 modify suitable loops to utilize it.  The target hook
6034 @code{TARGET_CAN_USE_DOLOOP_P} controls the conditions under which
6035 low-overhead loops can be used.
6037 @cindex @code{doloop_begin} instruction pattern
6038 @item @samp{doloop_begin}
6039 Companion instruction to @code{doloop_end} required for machines that
6040 need to perform some initialization, such as loading a special counter
6041 register.  Operand 1 is the associated @code{doloop_end} pattern and
6042 operand 0 is the register that it decrements.
6044 If initialization insns do not always need to be emitted, use a
6045 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) and make it fail.
6047 @cindex @code{canonicalize_funcptr_for_compare} instruction pattern
6048 @item @samp{canonicalize_funcptr_for_compare}
6049 Canonicalize the function pointer in operand 1 and store the result
6050 into operand 0.
6052 Operand 0 is always a @code{reg} and has mode @code{Pmode}; operand 1
6053 may be a @code{reg}, @code{mem}, @code{symbol_ref}, @code{const_int}, etc
6054 and also has mode @code{Pmode}.
6056 Canonicalization of a function pointer usually involves computing
6057 the address of the function which would be called if the function
6058 pointer were used in an indirect call.
6060 Only define this pattern if function pointers on the target machine
6061 can have different values but still call the same function when
6062 used in an indirect call.
6064 @cindex @code{save_stack_block} instruction pattern
6065 @cindex @code{save_stack_function} instruction pattern
6066 @cindex @code{save_stack_nonlocal} instruction pattern
6067 @cindex @code{restore_stack_block} instruction pattern
6068 @cindex @code{restore_stack_function} instruction pattern
6069 @cindex @code{restore_stack_nonlocal} instruction pattern
6070 @item @samp{save_stack_block}
6071 @itemx @samp{save_stack_function}
6072 @itemx @samp{save_stack_nonlocal}
6073 @itemx @samp{restore_stack_block}
6074 @itemx @samp{restore_stack_function}
6075 @itemx @samp{restore_stack_nonlocal}
6076 Most machines save and restore the stack pointer by copying it to or
6077 from an object of mode @code{Pmode}.  Do not define these patterns on
6078 such machines.
6080 Some machines require special handling for stack pointer saves and
6081 restores.  On those machines, define the patterns corresponding to the
6082 non-standard cases by using a @code{define_expand} (@pxref{Expander
6083 Definitions}) that produces the required insns.  The three types of
6084 saves and restores are:
6086 @enumerate
6087 @item
6088 @samp{save_stack_block} saves the stack pointer at the start of a block
6089 that allocates a variable-sized object, and @samp{restore_stack_block}
6090 restores the stack pointer when the block is exited.
6092 @item
6093 @samp{save_stack_function} and @samp{restore_stack_function} do a
6094 similar job for the outermost block of a function and are used when the
6095 function allocates variable-sized objects or calls @code{alloca}.  Only
6096 the epilogue uses the restored stack pointer, allowing a simpler save or
6097 restore sequence on some machines.
6099 @item
6100 @samp{save_stack_nonlocal} is used in functions that contain labels
6101 branched to by nested functions.  It saves the stack pointer in such a
6102 way that the inner function can use @samp{restore_stack_nonlocal} to
6103 restore the stack pointer.  The compiler generates code to restore the
6104 frame and argument pointer registers, but some machines require saving
6105 and restoring additional data such as register window information or
6106 stack backchains.  Place insns in these patterns to save and restore any
6107 such required data.
6108 @end enumerate
6110 When saving the stack pointer, operand 0 is the save area and operand 1
6111 is the stack pointer.  The mode used to allocate the save area defaults
6112 to @code{Pmode} but you can override that choice by defining the
6113 @code{STACK_SAVEAREA_MODE} macro (@pxref{Storage Layout}).  You must
6114 specify an integral mode, or @code{VOIDmode} if no save area is needed
6115 for a particular type of save (either because no save is needed or
6116 because a machine-specific save area can be used).  Operand 0 is the
6117 stack pointer and operand 1 is the save area for restore operations.  If
6118 @samp{save_stack_block} is defined, operand 0 must not be
6119 @code{VOIDmode} since these saves can be arbitrarily nested.
6121 A save area is a @code{mem} that is at a constant offset from
6122 @code{virtual_stack_vars_rtx} when the stack pointer is saved for use by
6123 nonlocal gotos and a @code{reg} in the other two cases.
6125 @cindex @code{allocate_stack} instruction pattern
6126 @item @samp{allocate_stack}
6127 Subtract (or add if @code{STACK_GROWS_DOWNWARD} is undefined) operand 1 from
6128 the stack pointer to create space for dynamically allocated data.
6130 Store the resultant pointer to this space into operand 0.  If you
6131 are allocating space from the main stack, do this by emitting a
6132 move insn to copy @code{virtual_stack_dynamic_rtx} to operand 0.
6133 If you are allocating the space elsewhere, generate code to copy the
6134 location of the space to operand 0.  In the latter case, you must
6135 ensure this space gets freed when the corresponding space on the main
6136 stack is free.
6138 Do not define this pattern if all that must be done is the subtraction.
6139 Some machines require other operations such as stack probes or
6140 maintaining the back chain.  Define this pattern to emit those
6141 operations in addition to updating the stack pointer.
6143 @cindex @code{check_stack} instruction pattern
6144 @item @samp{check_stack}
6145 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) cannot be done on your system by
6146 probing the stack, define this pattern to perform the needed check and signal
6147 an error if the stack has overflowed.  The single operand is the address in
6148 the stack farthest from the current stack pointer that you need to validate.
6149 Normally, on platforms where this pattern is needed, you would obtain the
6150 stack limit from a global or thread-specific variable or register.
6152 @cindex @code{probe_stack_address} instruction pattern
6153 @item @samp{probe_stack_address}
6154 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) can be done on your system by
6155 probing the stack but without the need to actually access it, define this
6156 pattern and signal an error if the stack has overflowed.  The single operand
6157 is the memory address in the stack that needs to be probed.
6159 @cindex @code{probe_stack} instruction pattern
6160 @item @samp{probe_stack}
6161 If stack checking (@pxref{Stack Checking}) can be done on your system by
6162 probing the stack but doing it with a ``store zero'' instruction is not valid
6163 or optimal, define this pattern to do the probing differently and signal an
6164 error if the stack has overflowed.  The single operand is the memory reference
6165 in the stack that needs to be probed.
6167 @cindex @code{nonlocal_goto} instruction pattern
6168 @item @samp{nonlocal_goto}
6169 Emit code to generate a non-local goto, e.g., a jump from one function
6170 to a label in an outer function.  This pattern has four arguments,
6171 each representing a value to be used in the jump.  The first
6172 argument is to be loaded into the frame pointer, the second is
6173 the address to branch to (code to dispatch to the actual label),
6174 the third is the address of a location where the stack is saved,
6175 and the last is the address of the label, to be placed in the
6176 location for the incoming static chain.
6178 On most machines you need not define this pattern, since GCC will
6179 already generate the correct code, which is to load the frame pointer
6180 and static chain, restore the stack (using the
6181 @samp{restore_stack_nonlocal} pattern, if defined), and jump indirectly
6182 to the dispatcher.  You need only define this pattern if this code will
6183 not work on your machine.
6185 @cindex @code{nonlocal_goto_receiver} instruction pattern
6186 @item @samp{nonlocal_goto_receiver}
6187 This pattern, if defined, contains code needed at the target of a
6188 nonlocal goto after the code already generated by GCC@.  You will not
6189 normally need to define this pattern.  A typical reason why you might
6190 need this pattern is if some value, such as a pointer to a global table,
6191 must be restored when the frame pointer is restored.  Note that a nonlocal
6192 goto only occurs within a unit-of-translation, so a global table pointer
6193 that is shared by all functions of a given module need not be restored.
6194 There are no arguments.
6196 @cindex @code{exception_receiver} instruction pattern
6197 @item @samp{exception_receiver}
6198 This pattern, if defined, contains code needed at the site of an
6199 exception handler that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
6200 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
6201 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
6202 table, must be restored after control flow is branched to the handler of
6203 an exception.  There are no arguments.
6205 @cindex @code{builtin_setjmp_setup} instruction pattern
6206 @item @samp{builtin_setjmp_setup}
6207 This pattern, if defined, contains additional code needed to initialize
6208 the @code{jmp_buf}.  You will not normally need to define this pattern.
6209 A typical reason why you might need this pattern is if some value, such
6210 as a pointer to a global table, must be restored.  Though it is
6211 preferred that the pointer value be recalculated if possible (given the
6212 address of a label for instance).  The single argument is a pointer to
6213 the @code{jmp_buf}.  Note that the buffer is five words long and that
6214 the first three are normally used by the generic mechanism.
6216 @cindex @code{builtin_setjmp_receiver} instruction pattern
6217 @item @samp{builtin_setjmp_receiver}
6218 This pattern, if defined, contains code needed at the site of a
6219 built-in setjmp that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
6220 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
6221 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
6222 table, must be restored.  It takes one argument, which is the label
6223 to which builtin_longjmp transferred control; this pattern may be emitted
6224 at a small offset from that label.
6226 @cindex @code{builtin_longjmp} instruction pattern
6227 @item @samp{builtin_longjmp}
6228 This pattern, if defined, performs the entire action of the longjmp.
6229 You will not normally need to define this pattern unless you also define
6230 @code{builtin_setjmp_setup}.  The single argument is a pointer to the
6231 @code{jmp_buf}.
6233 @cindex @code{eh_return} instruction pattern
6234 @item @samp{eh_return}
6235 This pattern, if defined, affects the way @code{__builtin_eh_return},
6236 and thence the call frame exception handling library routines, are
6237 built.  It is intended to handle non-trivial actions needed along
6238 the abnormal return path.
6240 The address of the exception handler to which the function should return
6241 is passed as operand to this pattern.  It will normally need to copied by
6242 the pattern to some special register or memory location.
6243 If the pattern needs to determine the location of the target call
6244 frame in order to do so, it may use @code{EH_RETURN_STACKADJ_RTX},
6245 if defined; it will have already been assigned.
6247 If this pattern is not defined, the default action will be to simply
6248 copy the return address to @code{EH_RETURN_HANDLER_RTX}.  Either
6249 that macro or this pattern needs to be defined if call frame exception
6250 handling is to be used.
6252 @cindex @code{prologue} instruction pattern
6253 @anchor{prologue instruction pattern}
6254 @item @samp{prologue}
6255 This pattern, if defined, emits RTL for entry to a function.  The function
6256 entry is responsible for setting up the stack frame, initializing the frame
6257 pointer register, saving callee saved registers, etc.
6259 Using a prologue pattern is generally preferred over defining
6260 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_PROLOGUE} to emit assembly code for the prologue.
6262 The @code{prologue} pattern is particularly useful for targets which perform
6263 instruction scheduling.
6265 @cindex @code{window_save} instruction pattern
6266 @anchor{window_save instruction pattern}
6267 @item @samp{window_save}
6268 This pattern, if defined, emits RTL for a register window save.  It should
6269 be defined if the target machine has register windows but the window events
6270 are decoupled from calls to subroutines.  The canonical example is the SPARC
6271 architecture.
6273 @cindex @code{epilogue} instruction pattern
6274 @anchor{epilogue instruction pattern}
6275 @item @samp{epilogue}
6276 This pattern emits RTL for exit from a function.  The function
6277 exit is responsible for deallocating the stack frame, restoring callee saved
6278 registers and emitting the return instruction.
6280 Using an epilogue pattern is generally preferred over defining
6281 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_EPILOGUE} to emit assembly code for the epilogue.
6283 The @code{epilogue} pattern is particularly useful for targets which perform
6284 instruction scheduling or which have delay slots for their return instruction.
6286 @cindex @code{sibcall_epilogue} instruction pattern
6287 @item @samp{sibcall_epilogue}
6288 This pattern, if defined, emits RTL for exit from a function without the final
6289 branch back to the calling function.  This pattern will be emitted before any
6290 sibling call (aka tail call) sites.
6292 The @code{sibcall_epilogue} pattern must not clobber any arguments used for
6293 parameter passing or any stack slots for arguments passed to the current
6294 function.
6296 @cindex @code{trap} instruction pattern
6297 @item @samp{trap}
6298 This pattern, if defined, signals an error, typically by causing some
6299 kind of signal to be raised.  Among other places, it is used by the Java
6300 front end to signal `invalid array index' exceptions.
6302 @cindex @code{ctrap@var{MM}4} instruction pattern
6303 @item @samp{ctrap@var{MM}4}
6304 Conditional trap instruction.  Operand 0 is a piece of RTL which
6305 performs a comparison, and operands 1 and 2 are the arms of the
6306 comparison.  Operand 3 is the trap code, an integer.
6308 A typical @code{ctrap} pattern looks like
6310 @smallexample
6311 (define_insn "ctrapsi4"
6312   [(trap_if (match_operator 0 "trap_operator"
6313              [(match_operand 1 "register_operand")
6314               (match_operand 2 "immediate_operand")])
6315             (match_operand 3 "const_int_operand" "i"))]
6316   ""
6317   "@dots{}")
6318 @end smallexample
6320 @cindex @code{prefetch} instruction pattern
6321 @item @samp{prefetch}
6322 This pattern, if defined, emits code for a non-faulting data prefetch
6323 instruction.  Operand 0 is the address of the memory to prefetch.  Operand 1
6324 is a constant 1 if the prefetch is preparing for a write to the memory
6325 address, or a constant 0 otherwise.  Operand 2 is the expected degree of
6326 temporal locality of the data and is a value between 0 and 3, inclusive; 0
6327 means that the data has no temporal locality, so it need not be left in the
6328 cache after the access; 3 means that the data has a high degree of temporal
6329 locality and should be left in all levels of cache possible;  1 and 2 mean,
6330 respectively, a low or moderate degree of temporal locality.
6332 Targets that do not support write prefetches or locality hints can ignore
6333 the values of operands 1 and 2.
6335 @cindex @code{blockage} instruction pattern
6336 @item @samp{blockage}
6337 This pattern defines a pseudo insn that prevents the instruction
6338 scheduler and other passes from moving instructions and using register
6339 equivalences across the boundary defined by the blockage insn.
6340 This needs to be an UNSPEC_VOLATILE pattern or a volatile ASM.
6342 @cindex @code{memory_barrier} instruction pattern
6343 @item @samp{memory_barrier}
6344 If the target memory model is not fully synchronous, then this pattern
6345 should be defined to an instruction that orders both loads and stores
6346 before the instruction with respect to loads and stores after the instruction.
6347 This pattern has no operands.
6349 @cindex @code{sync_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
6350 @item @samp{sync_compare_and_swap@var{mode}}
6351 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
6352 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
6353 performed.  Operand 2 is the ``old'' value to be compared against the
6354 current contents of the memory location.  Operand 3 is the ``new'' value
6355 to store in the memory if the compare succeeds.  Operand 0 is the result
6356 of the operation; it should contain the contents of the memory
6357 before the operation.  If the compare succeeds, this should obviously be
6358 a copy of operand 2.
6360 This pattern must show that both operand 0 and operand 1 are modified.
6362 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
6363 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
6364 operation and all memory operations after the atomic operation occur
6365 after the atomic operation.
6367 For targets where the success or failure of the compare-and-swap
6368 operation is available via the status flags, it is possible to
6369 avoid a separate compare operation and issue the subsequent
6370 branch or store-flag operation immediately after the compare-and-swap.
6371 To this end, GCC will look for a @code{MODE_CC} set in the
6372 output of @code{sync_compare_and_swap@var{mode}}; if the machine
6373 description includes such a set, the target should also define special
6374 @code{cbranchcc4} and/or @code{cstorecc4} instructions.  GCC will then
6375 be able to take the destination of the @code{MODE_CC} set and pass it
6376 to the @code{cbranchcc4} or @code{cstorecc4} pattern as the first
6377 operand of the comparison (the second will be @code{(const_int 0)}).
6379 For targets where the operating system may provide support for this
6380 operation via library calls, the @code{sync_compare_and_swap_optab}
6381 may be initialized to a function with the same interface as the
6382 @code{__sync_val_compare_and_swap_@var{n}} built-in.  If the entire
6383 set of @var{__sync} builtins are supported via library calls, the
6384 target can initialize all of the optabs at once with
6385 @code{init_sync_libfuncs}.
6386 For the purposes of C++11 @code{std::atomic::is_lock_free}, it is
6387 assumed that these library calls do @emph{not} use any kind of
6388 interruptable locking.
6390 @cindex @code{sync_add@var{mode}} instruction pattern
6391 @cindex @code{sync_sub@var{mode}} instruction pattern
6392 @cindex @code{sync_ior@var{mode}} instruction pattern
6393 @cindex @code{sync_and@var{mode}} instruction pattern
6394 @cindex @code{sync_xor@var{mode}} instruction pattern
6395 @cindex @code{sync_nand@var{mode}} instruction pattern
6396 @item @samp{sync_add@var{mode}}, @samp{sync_sub@var{mode}}
6397 @itemx @samp{sync_ior@var{mode}}, @samp{sync_and@var{mode}}
6398 @itemx @samp{sync_xor@var{mode}}, @samp{sync_nand@var{mode}}
6399 These patterns emit code for an atomic operation on memory.
6400 Operand 0 is the memory on which the atomic operation is performed.
6401 Operand 1 is the second operand to the binary operator.
6403 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
6404 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
6405 operation and all memory operations after the atomic operation occur
6406 after the atomic operation.
6408 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
6409 from a compare-and-swap operation, if defined.
6411 @cindex @code{sync_old_add@var{mode}} instruction pattern
6412 @cindex @code{sync_old_sub@var{mode}} instruction pattern
6413 @cindex @code{sync_old_ior@var{mode}} instruction pattern
6414 @cindex @code{sync_old_and@var{mode}} instruction pattern
6415 @cindex @code{sync_old_xor@var{mode}} instruction pattern
6416 @cindex @code{sync_old_nand@var{mode}} instruction pattern
6417 @item @samp{sync_old_add@var{mode}}, @samp{sync_old_sub@var{mode}}
6418 @itemx @samp{sync_old_ior@var{mode}}, @samp{sync_old_and@var{mode}}
6419 @itemx @samp{sync_old_xor@var{mode}}, @samp{sync_old_nand@var{mode}}
6420 These patterns emit code for an atomic operation on memory,
6421 and return the value that the memory contained before the operation.
6422 Operand 0 is the result value, operand 1 is the memory on which the
6423 atomic operation is performed, and operand 2 is the second operand
6424 to the binary operator.
6426 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
6427 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
6428 operation and all memory operations after the atomic operation occur
6429 after the atomic operation.
6431 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
6432 from a compare-and-swap operation, if defined.
6434 @cindex @code{sync_new_add@var{mode}} instruction pattern
6435 @cindex @code{sync_new_sub@var{mode}} instruction pattern
6436 @cindex @code{sync_new_ior@var{mode}} instruction pattern
6437 @cindex @code{sync_new_and@var{mode}} instruction pattern
6438 @cindex @code{sync_new_xor@var{mode}} instruction pattern
6439 @cindex @code{sync_new_nand@var{mode}} instruction pattern
6440 @item @samp{sync_new_add@var{mode}}, @samp{sync_new_sub@var{mode}}
6441 @itemx @samp{sync_new_ior@var{mode}}, @samp{sync_new_and@var{mode}}
6442 @itemx @samp{sync_new_xor@var{mode}}, @samp{sync_new_nand@var{mode}}
6443 These patterns are like their @code{sync_old_@var{op}} counterparts,
6444 except that they return the value that exists in the memory location
6445 after the operation, rather than before the operation.
6447 @cindex @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}} instruction pattern
6448 @item @samp{sync_lock_test_and_set@var{mode}}
6449 This pattern takes two forms, based on the capabilities of the target.
6450 In either case, operand 0 is the result of the operand, operand 1 is
6451 the memory on which the atomic operation is performed, and operand 2
6452 is the value to set in the lock.
6454 In the ideal case, this operation is an atomic exchange operation, in
6455 which the previous value in memory operand is copied into the result
6456 operand, and the value operand is stored in the memory operand.
6458 For less capable targets, any value operand that is not the constant 1
6459 should be rejected with @code{FAIL}.  In this case the target may use
6460 an atomic test-and-set bit operation.  The result operand should contain
6461 1 if the bit was previously set and 0 if the bit was previously clear.
6462 The true contents of the memory operand are implementation defined.
6464 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
6465 pattern as a whole acts as an acquire barrier, that is all memory
6466 operations after the pattern do not occur until the lock is acquired.
6468 If this pattern is not defined, the operation will be constructed from
6469 a compare-and-swap operation, if defined.
6471 @cindex @code{sync_lock_release@var{mode}} instruction pattern
6472 @item @samp{sync_lock_release@var{mode}}
6473 This pattern, if defined, releases a lock set by
6474 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}.  Operand 0 is the memory
6475 that contains the lock; operand 1 is the value to store in the lock.
6477 If the target doesn't implement full semantics for
6478 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}, any value operand which is not
6479 the constant 0 should be rejected with @code{FAIL}, and the true contents
6480 of the memory operand are implementation defined.
6482 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
6483 pattern as a whole acts as a release barrier, that is the lock is
6484 released only after all previous memory operations have completed.
6486 If this pattern is not defined, then a @code{memory_barrier} pattern
6487 will be emitted, followed by a store of the value to the memory operand.
6489 @cindex @code{atomic_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
6490 @item @samp{atomic_compare_and_swap@var{mode}} 
6491 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
6492 operation with memory model semantics.  Operand 2 is the memory on which
6493 the atomic operation is performed.  Operand 0 is an output operand which
6494 is set to true or false based on whether the operation succeeded.  Operand
6495 1 is an output operand which is set to the contents of the memory before
6496 the operation was attempted.  Operand 3 is the value that is expected to
6497 be in memory.  Operand 4 is the value to put in memory if the expected
6498 value is found there.  Operand 5 is set to 1 if this compare and swap is to
6499 be treated as a weak operation.  Operand 6 is the memory model to be used
6500 if the operation is a success.  Operand 7 is the memory model to be used
6501 if the operation fails.
6503 If memory referred to in operand 2 contains the value in operand 3, then
6504 operand 4 is stored in memory pointed to by operand 2 and fencing based on
6505 the memory model in operand 6 is issued.  
6507 If memory referred to in operand 2 does not contain the value in operand 3,
6508 then fencing based on the memory model in operand 7 is issued.
6510 If a target does not support weak compare-and-swap operations, or the port
6511 elects not to implement weak operations, the argument in operand 5 can be
6512 ignored.  Note a strong implementation must be provided.
6514 If this pattern is not provided, the @code{__atomic_compare_exchange}
6515 built-in functions will utilize the legacy @code{sync_compare_and_swap}
6516 pattern with an @code{__ATOMIC_SEQ_CST} memory model.
6518 @cindex @code{atomic_load@var{mode}} instruction pattern
6519 @item @samp{atomic_load@var{mode}}
6520 This pattern implements an atomic load operation with memory model
6521 semantics.  Operand 1 is the memory address being loaded from.  Operand 0
6522 is the result of the load.  Operand 2 is the memory model to be used for
6523 the load operation.
6525 If not present, the @code{__atomic_load} built-in function will either
6526 resort to a normal load with memory barriers, or a compare-and-swap
6527 operation if a normal load would not be atomic.
6529 @cindex @code{atomic_store@var{mode}} instruction pattern
6530 @item @samp{atomic_store@var{mode}}
6531 This pattern implements an atomic store operation with memory model
6532 semantics.  Operand 0 is the memory address being stored to.  Operand 1
6533 is the value to be written.  Operand 2 is the memory model to be used for
6534 the operation.
6536 If not present, the @code{__atomic_store} built-in function will attempt to
6537 perform a normal store and surround it with any required memory fences.  If
6538 the store would not be atomic, then an @code{__atomic_exchange} is
6539 attempted with the result being ignored.
6541 @cindex @code{atomic_exchange@var{mode}} instruction pattern
6542 @item @samp{atomic_exchange@var{mode}}
6543 This pattern implements an atomic exchange operation with memory model
6544 semantics.  Operand 1 is the memory location the operation is performed on.
6545 Operand 0 is an output operand which is set to the original value contained
6546 in the memory pointed to by operand 1.  Operand 2 is the value to be
6547 stored.  Operand 3 is the memory model to be used.
6549 If this pattern is not present, the built-in function
6550 @code{__atomic_exchange} will attempt to preform the operation with a
6551 compare and swap loop.
6553 @cindex @code{atomic_add@var{mode}} instruction pattern
6554 @cindex @code{atomic_sub@var{mode}} instruction pattern
6555 @cindex @code{atomic_or@var{mode}} instruction pattern
6556 @cindex @code{atomic_and@var{mode}} instruction pattern
6557 @cindex @code{atomic_xor@var{mode}} instruction pattern
6558 @cindex @code{atomic_nand@var{mode}} instruction pattern
6559 @item @samp{atomic_add@var{mode}}, @samp{atomic_sub@var{mode}}
6560 @itemx @samp{atomic_or@var{mode}}, @samp{atomic_and@var{mode}}
6561 @itemx @samp{atomic_xor@var{mode}}, @samp{atomic_nand@var{mode}}
6562 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
6563 model semantics. Operand 0 is the memory on which the atomic operation is
6564 performed.  Operand 1 is the second operand to the binary operator.
6565 Operand 2 is the memory model to be used by the operation.
6567 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
6568 @code{sync} patterns, or equivalent patterns which return a result.  If
6569 none of these are available a compare-and-swap loop will be used.
6571 @cindex @code{atomic_fetch_add@var{mode}} instruction pattern
6572 @cindex @code{atomic_fetch_sub@var{mode}} instruction pattern
6573 @cindex @code{atomic_fetch_or@var{mode}} instruction pattern
6574 @cindex @code{atomic_fetch_and@var{mode}} instruction pattern
6575 @cindex @code{atomic_fetch_xor@var{mode}} instruction pattern
6576 @cindex @code{atomic_fetch_nand@var{mode}} instruction pattern
6577 @item @samp{atomic_fetch_add@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_sub@var{mode}}
6578 @itemx @samp{atomic_fetch_or@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_and@var{mode}}
6579 @itemx @samp{atomic_fetch_xor@var{mode}}, @samp{atomic_fetch_nand@var{mode}}
6580 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
6581 model semantics, and return the original value. Operand 0 is an output 
6582 operand which contains the value of the memory location before the 
6583 operation was performed.  Operand 1 is the memory on which the atomic 
6584 operation is performed.  Operand 2 is the second operand to the binary
6585 operator.  Operand 3 is the memory model to be used by the operation.
6587 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
6588 @code{sync} patterns.  If none of these are available a compare-and-swap
6589 loop will be used.
6591 @cindex @code{atomic_add_fetch@var{mode}} instruction pattern
6592 @cindex @code{atomic_sub_fetch@var{mode}} instruction pattern
6593 @cindex @code{atomic_or_fetch@var{mode}} instruction pattern
6594 @cindex @code{atomic_and_fetch@var{mode}} instruction pattern
6595 @cindex @code{atomic_xor_fetch@var{mode}} instruction pattern
6596 @cindex @code{atomic_nand_fetch@var{mode}} instruction pattern
6597 @item @samp{atomic_add_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_sub_fetch@var{mode}}
6598 @itemx @samp{atomic_or_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_and_fetch@var{mode}}
6599 @itemx @samp{atomic_xor_fetch@var{mode}}, @samp{atomic_nand_fetch@var{mode}}
6600 These patterns emit code for an atomic operation on memory with memory
6601 model semantics and return the result after the operation is performed.
6602 Operand 0 is an output operand which contains the value after the
6603 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
6604 performed.  Operand 2 is the second operand to the binary operator.
6605 Operand 3 is the memory model to be used by the operation.
6607 If these patterns are not defined, attempts will be made to use legacy
6608 @code{sync} patterns, or equivalent patterns which return the result before
6609 the operation followed by the arithmetic operation required to produce the
6610 result.  If none of these are available a compare-and-swap loop will be
6611 used.
6613 @cindex @code{atomic_test_and_set} instruction pattern
6614 @item @samp{atomic_test_and_set}
6615 This pattern emits code for @code{__builtin_atomic_test_and_set}.
6616 Operand 0 is an output operand which is set to true if the previous
6617 previous contents of the byte was "set", and false otherwise.  Operand 1
6618 is the @code{QImode} memory to be modified.  Operand 2 is the memory
6619 model to be used.
6621 The specific value that defines "set" is implementation defined, and
6622 is normally based on what is performed by the native atomic test and set
6623 instruction.
6625 @cindex @code{mem_thread_fence@var{mode}} instruction pattern
6626 @item @samp{mem_thread_fence@var{mode}}
6627 This pattern emits code required to implement a thread fence with
6628 memory model semantics.  Operand 0 is the memory model to be used.
6630 If this pattern is not specified, all memory models except
6631 @code{__ATOMIC_RELAXED} will result in issuing a @code{sync_synchronize}
6632 barrier pattern.
6634 @cindex @code{mem_signal_fence@var{mode}} instruction pattern
6635 @item @samp{mem_signal_fence@var{mode}}
6636 This pattern emits code required to implement a signal fence with
6637 memory model semantics.  Operand 0 is the memory model to be used.
6639 This pattern should impact the compiler optimizers the same way that
6640 mem_signal_fence does, but it does not need to issue any barrier
6641 instructions.
6643 If this pattern is not specified, all memory models except
6644 @code{__ATOMIC_RELAXED} will result in issuing a @code{sync_synchronize}
6645 barrier pattern.
6647 @cindex @code{get_thread_pointer@var{mode}} instruction pattern
6648 @cindex @code{set_thread_pointer@var{mode}} instruction pattern
6649 @item @samp{get_thread_pointer@var{mode}}
6650 @itemx @samp{set_thread_pointer@var{mode}}
6651 These patterns emit code that reads/sets the TLS thread pointer. Currently,
6652 these are only needed if the target needs to support the
6653 @code{__builtin_thread_pointer} and @code{__builtin_set_thread_pointer}
6654 builtins.
6656 The get/set patterns have a single output/input operand respectively,
6657 with @var{mode} intended to be @code{Pmode}.
6659 @cindex @code{stack_protect_set} instruction pattern
6660 @item @samp{stack_protect_set}
6661 This pattern, if defined, moves a @code{ptr_mode} value from the memory
6662 in operand 1 to the memory in operand 0 without leaving the value in
6663 a register afterward.  This is to avoid leaking the value some place
6664 that an attacker might use to rewrite the stack guard slot after
6665 having clobbered it.
6667 If this pattern is not defined, then a plain move pattern is generated.
6669 @cindex @code{stack_protect_test} instruction pattern
6670 @item @samp{stack_protect_test}
6671 This pattern, if defined, compares a @code{ptr_mode} value from the
6672 memory in operand 1 with the memory in operand 0 without leaving the
6673 value in a register afterward and branches to operand 2 if the values
6674 were equal.
6676 If this pattern is not defined, then a plain compare pattern and
6677 conditional branch pattern is used.
6679 @cindex @code{clear_cache} instruction pattern
6680 @item @samp{clear_cache}
6681 This pattern, if defined, flushes the instruction cache for a region of
6682 memory.  The region is bounded to by the Pmode pointers in operand 0
6683 inclusive and operand 1 exclusive.
6685 If this pattern is not defined, a call to the library function
6686 @code{__clear_cache} is used.
6688 @end table
6690 @end ifset
6691 @c Each of the following nodes are wrapped in separate
6692 @c "@ifset INTERNALS" to work around memory limits for the default
6693 @c configuration in older tetex distributions.  Known to not work:
6694 @c tetex-1.0.7, known to work: tetex-2.0.2.
6695 @ifset INTERNALS
6696 @node Pattern Ordering
6697 @section When the Order of Patterns Matters
6698 @cindex Pattern Ordering
6699 @cindex Ordering of Patterns
6701 Sometimes an insn can match more than one instruction pattern.  Then the
6702 pattern that appears first in the machine description is the one used.
6703 Therefore, more specific patterns (patterns that will match fewer things)
6704 and faster instructions (those that will produce better code when they
6705 do match) should usually go first in the description.
6707 In some cases the effect of ordering the patterns can be used to hide
6708 a pattern when it is not valid.  For example, the 68000 has an
6709 instruction for converting a fullword to floating point and another
6710 for converting a byte to floating point.  An instruction converting
6711 an integer to floating point could match either one.  We put the
6712 pattern to convert the fullword first to make sure that one will
6713 be used rather than the other.  (Otherwise a large integer might
6714 be generated as a single-byte immediate quantity, which would not work.)
6715 Instead of using this pattern ordering it would be possible to make the
6716 pattern for convert-a-byte smart enough to deal properly with any
6717 constant value.
6719 @end ifset
6720 @ifset INTERNALS
6721 @node Dependent Patterns
6722 @section Interdependence of Patterns
6723 @cindex Dependent Patterns
6724 @cindex Interdependence of Patterns
6726 In some cases machines support instructions identical except for the
6727 machine mode of one or more operands.  For example, there may be
6728 ``sign-extend halfword'' and ``sign-extend byte'' instructions whose
6729 patterns are
6731 @smallexample
6732 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
6733      (extend:SI (match_operand:HI 1 @dots{})))
6735 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
6736      (extend:SI (match_operand:QI 1 @dots{})))
6737 @end smallexample
6739 @noindent
6740 Constant integers do not specify a machine mode, so an instruction to
6741 extend a constant value could match either pattern.  The pattern it
6742 actually will match is the one that appears first in the file.  For correct
6743 results, this must be the one for the widest possible mode (@code{HImode},
6744 here).  If the pattern matches the @code{QImode} instruction, the results
6745 will be incorrect if the constant value does not actually fit that mode.
6747 Such instructions to extend constants are rarely generated because they are
6748 optimized away, but they do occasionally happen in nonoptimized
6749 compilations.
6751 If a constraint in a pattern allows a constant, the reload pass may
6752 replace a register with a constant permitted by the constraint in some
6753 cases.  Similarly for memory references.  Because of this substitution,
6754 you should not provide separate patterns for increment and decrement
6755 instructions.  Instead, they should be generated from the same pattern
6756 that supports register-register add insns by examining the operands and
6757 generating the appropriate machine instruction.
6759 @end ifset
6760 @ifset INTERNALS
6761 @node Jump Patterns
6762 @section Defining Jump Instruction Patterns
6763 @cindex jump instruction patterns
6764 @cindex defining jump instruction patterns
6766 GCC does not assume anything about how the machine realizes jumps.
6767 The machine description should define a single pattern, usually
6768 a @code{define_expand}, which expands to all the required insns.
6770 Usually, this would be a comparison insn to set the condition code
6771 and a separate branch insn testing the condition code and branching
6772 or not according to its value.  For many machines, however,
6773 separating compares and branches is limiting, which is why the
6774 more flexible approach with one @code{define_expand} is used in GCC.
6775 The machine description becomes clearer for architectures that
6776 have compare-and-branch instructions but no condition code.  It also
6777 works better when different sets of comparison operators are supported
6778 by different kinds of conditional branches (e.g. integer vs. floating-point),
6779 or by conditional branches with respect to conditional stores.
6781 Two separate insns are always used if the machine description represents
6782 a condition code register using the legacy RTL expression @code{(cc0)},
6783 and on most machines that use a separate condition code register
6784 (@pxref{Condition Code}).  For machines that use @code{(cc0)}, in
6785 fact, the set and use of the condition code must be separate and
6786 adjacent@footnote{@code{note} insns can separate them, though.}, thus
6787 allowing flags in @code{cc_status} to be used (@pxref{Condition Code}) and
6788 so that the comparison and branch insns could be located from each other
6789 by using the functions @code{prev_cc0_setter} and @code{next_cc0_user}.
6791 Even in this case having a single entry point for conditional branches
6792 is advantageous, because it handles equally well the case where a single
6793 comparison instruction records the results of both signed and unsigned
6794 comparison of the given operands (with the branch insns coming in distinct
6795 signed and unsigned flavors) as in the x86 or SPARC, and the case where
6796 there are distinct signed and unsigned compare instructions and only
6797 one set of conditional branch instructions as in the PowerPC.
6799 @end ifset
6800 @ifset INTERNALS
6801 @node Looping Patterns
6802 @section Defining Looping Instruction Patterns
6803 @cindex looping instruction patterns
6804 @cindex defining looping instruction patterns
6806 Some machines have special jump instructions that can be utilized to
6807 make loops more efficient.  A common example is the 68000 @samp{dbra}
6808 instruction which performs a decrement of a register and a branch if the
6809 result was greater than zero.  Other machines, in particular digital
6810 signal processors (DSPs), have special block repeat instructions to
6811 provide low-overhead loop support.  For example, the TI TMS320C3x/C4x
6812 DSPs have a block repeat instruction that loads special registers to
6813 mark the top and end of a loop and to count the number of loop
6814 iterations.  This avoids the need for fetching and executing a
6815 @samp{dbra}-like instruction and avoids pipeline stalls associated with
6816 the jump.
6818 GCC has three special named patterns to support low overhead looping.
6819 They are @samp{decrement_and_branch_until_zero}, @samp{doloop_begin},
6820 and @samp{doloop_end}.  The first pattern,
6821 @samp{decrement_and_branch_until_zero}, is not emitted during RTL
6822 generation but may be emitted during the instruction combination phase.
6823 This requires the assistance of the loop optimizer, using information
6824 collected during strength reduction, to reverse a loop to count down to
6825 zero.  Some targets also require the loop optimizer to add a
6826 @code{REG_NONNEG} note to indicate that the iteration count is always
6827 positive.  This is needed if the target performs a signed loop
6828 termination test.  For example, the 68000 uses a pattern similar to the
6829 following for its @code{dbra} instruction:
6831 @smallexample
6832 @group
6833 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
6834   [(set (pc)
6835         (if_then_else
6836           (ge (plus:SI (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
6837                        (const_int -1))
6838               (const_int 0))
6839           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
6840           (pc)))
6841    (set (match_dup 0)
6842         (plus:SI (match_dup 0)
6843                  (const_int -1)))]
6844   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
6845   "@dots{}")
6846 @end group
6847 @end smallexample
6849 Note that since the insn is both a jump insn and has an output, it must
6850 deal with its own reloads, hence the `m' constraints.  Also note that
6851 since this insn is generated by the instruction combination phase
6852 combining two sequential insns together into an implicit parallel insn,
6853 the iteration counter needs to be biased by the same amount as the
6854 decrement operation, in this case @minus{}1.  Note that the following similar
6855 pattern will not be matched by the combiner.
6857 @smallexample
6858 @group
6859 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
6860   [(set (pc)
6861         (if_then_else
6862           (ge (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
6863               (const_int 1))
6864           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
6865           (pc)))
6866    (set (match_dup 0)
6867         (plus:SI (match_dup 0)
6868                  (const_int -1)))]
6869   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
6870   "@dots{}")
6871 @end group
6872 @end smallexample
6874 The other two special looping patterns, @samp{doloop_begin} and
6875 @samp{doloop_end}, are emitted by the loop optimizer for certain
6876 well-behaved loops with a finite number of loop iterations using
6877 information collected during strength reduction.
6879 The @samp{doloop_end} pattern describes the actual looping instruction
6880 (or the implicit looping operation) and the @samp{doloop_begin} pattern
6881 is an optional companion pattern that can be used for initialization
6882 needed for some low-overhead looping instructions.
6884 Note that some machines require the actual looping instruction to be
6885 emitted at the top of the loop (e.g., the TMS320C3x/C4x DSPs).  Emitting
6886 the true RTL for a looping instruction at the top of the loop can cause
6887 problems with flow analysis.  So instead, a dummy @code{doloop} insn is
6888 emitted at the end of the loop.  The machine dependent reorg pass checks
6889 for the presence of this @code{doloop} insn and then searches back to
6890 the top of the loop, where it inserts the true looping insn (provided
6891 there are no instructions in the loop which would cause problems).  Any
6892 additional labels can be emitted at this point.  In addition, if the
6893 desired special iteration counter register was not allocated, this
6894 machine dependent reorg pass could emit a traditional compare and jump
6895 instruction pair.
6897 The essential difference between the
6898 @samp{decrement_and_branch_until_zero} and the @samp{doloop_end}
6899 patterns is that the loop optimizer allocates an additional pseudo
6900 register for the latter as an iteration counter.  This pseudo register
6901 cannot be used within the loop (i.e., general induction variables cannot
6902 be derived from it), however, in many cases the loop induction variable
6903 may become redundant and removed by the flow pass.
6906 @end ifset
6907 @ifset INTERNALS
6908 @node Insn Canonicalizations
6909 @section Canonicalization of Instructions
6910 @cindex canonicalization of instructions
6911 @cindex insn canonicalization
6913 There are often cases where multiple RTL expressions could represent an
6914 operation performed by a single machine instruction.  This situation is
6915 most commonly encountered with logical, branch, and multiply-accumulate
6916 instructions.  In such cases, the compiler attempts to convert these
6917 multiple RTL expressions into a single canonical form to reduce the
6918 number of insn patterns required.
6920 In addition to algebraic simplifications, following canonicalizations
6921 are performed:
6923 @itemize @bullet
6924 @item
6925 For commutative and comparison operators, a constant is always made the
6926 second operand.  If a machine only supports a constant as the second
6927 operand, only patterns that match a constant in the second operand need
6928 be supplied.
6930 @item
6931 For associative operators, a sequence of operators will always chain
6932 to the left; for instance, only the left operand of an integer @code{plus}
6933 can itself be a @code{plus}.  @code{and}, @code{ior}, @code{xor},
6934 @code{plus}, @code{mult}, @code{smin}, @code{smax}, @code{umin}, and
6935 @code{umax} are associative when applied to integers, and sometimes to
6936 floating-point.
6938 @item
6939 @cindex @code{neg}, canonicalization of
6940 @cindex @code{not}, canonicalization of
6941 @cindex @code{mult}, canonicalization of
6942 @cindex @code{plus}, canonicalization of
6943 @cindex @code{minus}, canonicalization of
6944 For these operators, if only one operand is a @code{neg}, @code{not},
6945 @code{mult}, @code{plus}, or @code{minus} expression, it will be the
6946 first operand.
6948 @item
6949 In combinations of @code{neg}, @code{mult}, @code{plus}, and
6950 @code{minus}, the @code{neg} operations (if any) will be moved inside
6951 the operations as far as possible.  For instance,
6952 @code{(neg (mult A B))} is canonicalized as @code{(mult (neg A) B)}, but
6953 @code{(plus (mult (neg B) C) A)} is canonicalized as
6954 @code{(minus A (mult B C))}.
6956 @cindex @code{compare}, canonicalization of
6957 @item
6958 For the @code{compare} operator, a constant is always the second operand
6959 if the first argument is a condition code register or @code{(cc0)}.
6961 @item
6962 An operand of @code{neg}, @code{not}, @code{mult}, @code{plus}, or
6963 @code{minus} is made the first operand under the same conditions as
6964 above.
6966 @item
6967 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{b})} is converted to
6968 @code{(ltu (plus @var{a} @var{b}) @var{a})}. Likewise with @code{geu} instead
6969 of @code{ltu}.
6971 @item
6972 @code{(minus @var{x} (const_int @var{n}))} is converted to
6973 @code{(plus @var{x} (const_int @var{-n}))}.
6975 @item
6976 Within address computations (i.e., inside @code{mem}), a left shift is
6977 converted into the appropriate multiplication by a power of two.
6979 @cindex @code{ior}, canonicalization of
6980 @cindex @code{and}, canonicalization of
6981 @cindex De Morgan's law
6982 @item
6983 De Morgan's Law is used to move bitwise negation inside a bitwise
6984 logical-and or logical-or operation.  If this results in only one
6985 operand being a @code{not} expression, it will be the first one.
6987 A machine that has an instruction that performs a bitwise logical-and of one
6988 operand with the bitwise negation of the other should specify the pattern
6989 for that instruction as
6991 @smallexample
6992 (define_insn ""
6993   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
6994         (and:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
6995                      (match_operand:@var{m} 2 @dots{})))]
6996   "@dots{}"
6997   "@dots{}")
6998 @end smallexample
7000 @noindent
7001 Similarly, a pattern for a ``NAND'' instruction should be written
7003 @smallexample
7004 (define_insn ""
7005   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
7006         (ior:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
7007                      (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 2 @dots{}))))]
7008   "@dots{}"
7009   "@dots{}")
7010 @end smallexample
7012 In both cases, it is not necessary to include patterns for the many
7013 logically equivalent RTL expressions.
7015 @cindex @code{xor}, canonicalization of
7016 @item
7017 The only possible RTL expressions involving both bitwise exclusive-or
7018 and bitwise negation are @code{(xor:@var{m} @var{x} @var{y})}
7019 and @code{(not:@var{m} (xor:@var{m} @var{x} @var{y}))}.
7021 @item
7022 The sum of three items, one of which is a constant, will only appear in
7023 the form
7025 @smallexample
7026 (plus:@var{m} (plus:@var{m} @var{x} @var{y}) @var{constant})
7027 @end smallexample
7029 @cindex @code{zero_extract}, canonicalization of
7030 @cindex @code{sign_extract}, canonicalization of
7031 @item
7032 Equality comparisons of a group of bits (usually a single bit) with zero
7033 will be written using @code{zero_extract} rather than the equivalent
7034 @code{and} or @code{sign_extract} operations.
7036 @cindex @code{mult}, canonicalization of
7037 @item
7038 @code{(sign_extend:@var{m1} (mult:@var{m2} (sign_extend:@var{m2} @var{x})
7039 (sign_extend:@var{m2} @var{y})))} is converted to @code{(mult:@var{m1}
7040 (sign_extend:@var{m1} @var{x}) (sign_extend:@var{m1} @var{y}))}, and likewise
7041 for @code{zero_extend}.
7043 @item
7044 @code{(sign_extend:@var{m1} (mult:@var{m2} (ashiftrt:@var{m2}
7045 @var{x} @var{s}) (sign_extend:@var{m2} @var{y})))} is converted
7046 to @code{(mult:@var{m1} (sign_extend:@var{m1} (ashiftrt:@var{m2}
7047 @var{x} @var{s})) (sign_extend:@var{m1} @var{y}))}, and likewise for
7048 patterns using @code{zero_extend} and @code{lshiftrt}.  If the second
7049 operand of @code{mult} is also a shift, then that is extended also.
7050 This transformation is only applied when it can be proven that the
7051 original operation had sufficient precision to prevent overflow.
7053 @end itemize
7055 Further canonicalization rules are defined in the function
7056 @code{commutative_operand_precedence} in @file{gcc/rtlanal.c}.
7058 @end ifset
7059 @ifset INTERNALS
7060 @node Expander Definitions
7061 @section Defining RTL Sequences for Code Generation
7062 @cindex expander definitions
7063 @cindex code generation RTL sequences
7064 @cindex defining RTL sequences for code generation
7066 On some target machines, some standard pattern names for RTL generation
7067 cannot be handled with single insn, but a sequence of RTL insns can
7068 represent them.  For these target machines, you can write a
7069 @code{define_expand} to specify how to generate the sequence of RTL@.
7071 @findex define_expand
7072 A @code{define_expand} is an RTL expression that looks almost like a
7073 @code{define_insn}; but, unlike the latter, a @code{define_expand} is used
7074 only for RTL generation and it can produce more than one RTL insn.
7076 A @code{define_expand} RTX has four operands:
7078 @itemize @bullet
7079 @item
7080 The name.  Each @code{define_expand} must have a name, since the only
7081 use for it is to refer to it by name.
7083 @item
7084 The RTL template.  This is a vector of RTL expressions representing
7085 a sequence of separate instructions.  Unlike @code{define_insn}, there
7086 is no implicit surrounding @code{PARALLEL}.
7088 @item
7089 The condition, a string containing a C expression.  This expression is
7090 used to express how the availability of this pattern depends on
7091 subclasses of target machine, selected by command-line options when GCC
7092 is run.  This is just like the condition of a @code{define_insn} that
7093 has a standard name.  Therefore, the condition (if present) may not
7094 depend on the data in the insn being matched, but only the
7095 target-machine-type flags.  The compiler needs to test these conditions
7096 during initialization in order to learn exactly which named instructions
7097 are available in a particular run.
7099 @item
7100 The preparation statements, a string containing zero or more C
7101 statements which are to be executed before RTL code is generated from
7102 the RTL template.
7104 Usually these statements prepare temporary registers for use as
7105 internal operands in the RTL template, but they can also generate RTL
7106 insns directly by calling routines such as @code{emit_insn}, etc.
7107 Any such insns precede the ones that come from the RTL template.
7109 @item
7110 Optionally, a vector containing the values of attributes. @xref{Insn
7111 Attributes}.
7112 @end itemize
7114 Every RTL insn emitted by a @code{define_expand} must match some
7115 @code{define_insn} in the machine description.  Otherwise, the compiler
7116 will crash when trying to generate code for the insn or trying to optimize
7119 The RTL template, in addition to controlling generation of RTL insns,
7120 also describes the operands that need to be specified when this pattern
7121 is used.  In particular, it gives a predicate for each operand.
7123 A true operand, which needs to be specified in order to generate RTL from
7124 the pattern, should be described with a @code{match_operand} in its first
7125 occurrence in the RTL template.  This enters information on the operand's
7126 predicate into the tables that record such things.  GCC uses the
7127 information to preload the operand into a register if that is required for
7128 valid RTL code.  If the operand is referred to more than once, subsequent
7129 references should use @code{match_dup}.
7131 The RTL template may also refer to internal ``operands'' which are
7132 temporary registers or labels used only within the sequence made by the
7133 @code{define_expand}.  Internal operands are substituted into the RTL
7134 template with @code{match_dup}, never with @code{match_operand}.  The
7135 values of the internal operands are not passed in as arguments by the
7136 compiler when it requests use of this pattern.  Instead, they are computed
7137 within the pattern, in the preparation statements.  These statements
7138 compute the values and store them into the appropriate elements of
7139 @code{operands} so that @code{match_dup} can find them.
7141 There are two special macros defined for use in the preparation statements:
7142 @code{DONE} and @code{FAIL}.  Use them with a following semicolon,
7143 as a statement.
7145 @table @code
7147 @findex DONE
7148 @item DONE
7149 Use the @code{DONE} macro to end RTL generation for the pattern.  The
7150 only RTL insns resulting from the pattern on this occasion will be
7151 those already emitted by explicit calls to @code{emit_insn} within the
7152 preparation statements; the RTL template will not be generated.
7154 @findex FAIL
7155 @item FAIL
7156 Make the pattern fail on this occasion.  When a pattern fails, it means
7157 that the pattern was not truly available.  The calling routines in the
7158 compiler will try other strategies for code generation using other patterns.
7160 Failure is currently supported only for binary (addition, multiplication,
7161 shifting, etc.) and bit-field (@code{extv}, @code{extzv}, and @code{insv})
7162 operations.
7163 @end table
7165 If the preparation falls through (invokes neither @code{DONE} nor
7166 @code{FAIL}), then the @code{define_expand} acts like a
7167 @code{define_insn} in that the RTL template is used to generate the
7168 insn.
7170 The RTL template is not used for matching, only for generating the
7171 initial insn list.  If the preparation statement always invokes
7172 @code{DONE} or @code{FAIL}, the RTL template may be reduced to a simple
7173 list of operands, such as this example:
7175 @smallexample
7176 @group
7177 (define_expand "addsi3"
7178   [(match_operand:SI 0 "register_operand" "")
7179    (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
7180    (match_operand:SI 2 "register_operand" "")]
7181 @end group
7182 @group
7183   ""
7184   "
7186   handle_add (operands[0], operands[1], operands[2]);
7187   DONE;
7188 @}")
7189 @end group
7190 @end smallexample
7192 Here is an example, the definition of left-shift for the SPUR chip:
7194 @smallexample
7195 @group
7196 (define_expand "ashlsi3"
7197   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
7198         (ashift:SI
7199 @end group
7200 @group
7201           (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
7202           (match_operand:SI 2 "nonmemory_operand" "")))]
7203   ""
7204   "
7205 @end group
7206 @end smallexample
7208 @smallexample
7209 @group
7211   if (GET_CODE (operands[2]) != CONST_INT
7212       || (unsigned) INTVAL (operands[2]) > 3)
7213     FAIL;
7214 @}")
7215 @end group
7216 @end smallexample
7218 @noindent
7219 This example uses @code{define_expand} so that it can generate an RTL insn
7220 for shifting when the shift-count is in the supported range of 0 to 3 but
7221 fail in other cases where machine insns aren't available.  When it fails,
7222 the compiler tries another strategy using different patterns (such as, a
7223 library call).
7225 If the compiler were able to handle nontrivial condition-strings in
7226 patterns with names, then it would be possible to use a
7227 @code{define_insn} in that case.  Here is another case (zero-extension
7228 on the 68000) which makes more use of the power of @code{define_expand}:
7230 @smallexample
7231 (define_expand "zero_extendhisi2"
7232   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "")
7233         (const_int 0))
7234    (set (strict_low_part
7235           (subreg:HI
7236             (match_dup 0)
7237             0))
7238         (match_operand:HI 1 "general_operand" ""))]
7239   ""
7240   "operands[1] = make_safe_from (operands[1], operands[0]);")
7241 @end smallexample
7243 @noindent
7244 @findex make_safe_from
7245 Here two RTL insns are generated, one to clear the entire output operand
7246 and the other to copy the input operand into its low half.  This sequence
7247 is incorrect if the input operand refers to [the old value of] the output
7248 operand, so the preparation statement makes sure this isn't so.  The
7249 function @code{make_safe_from} copies the @code{operands[1]} into a
7250 temporary register if it refers to @code{operands[0]}.  It does this
7251 by emitting another RTL insn.
7253 Finally, a third example shows the use of an internal operand.
7254 Zero-extension on the SPUR chip is done by @code{and}-ing the result
7255 against a halfword mask.  But this mask cannot be represented by a
7256 @code{const_int} because the constant value is too large to be legitimate
7257 on this machine.  So it must be copied into a register with
7258 @code{force_reg} and then the register used in the @code{and}.
7260 @smallexample
7261 (define_expand "zero_extendhisi2"
7262   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
7263         (and:SI (subreg:SI
7264                   (match_operand:HI 1 "register_operand" "")
7265                   0)
7266                 (match_dup 2)))]
7267   ""
7268   "operands[2]
7269      = force_reg (SImode, GEN_INT (65535)); ")
7270 @end smallexample
7272 @emph{Note:} If the @code{define_expand} is used to serve a
7273 standard binary or unary arithmetic operation or a bit-field operation,
7274 then the last insn it generates must not be a @code{code_label},
7275 @code{barrier} or @code{note}.  It must be an @code{insn},
7276 @code{jump_insn} or @code{call_insn}.  If you don't need a real insn
7277 at the end, emit an insn to copy the result of the operation into
7278 itself.  Such an insn will generate no code, but it can avoid problems
7279 in the compiler.
7281 @end ifset
7282 @ifset INTERNALS
7283 @node Insn Splitting
7284 @section Defining How to Split Instructions
7285 @cindex insn splitting
7286 @cindex instruction splitting
7287 @cindex splitting instructions
7289 There are two cases where you should specify how to split a pattern
7290 into multiple insns.  On machines that have instructions requiring
7291 delay slots (@pxref{Delay Slots}) or that have instructions whose
7292 output is not available for multiple cycles (@pxref{Processor pipeline
7293 description}), the compiler phases that optimize these cases need to
7294 be able to move insns into one-instruction delay slots.  However, some
7295 insns may generate more than one machine instruction.  These insns
7296 cannot be placed into a delay slot.
7298 Often you can rewrite the single insn as a list of individual insns,
7299 each corresponding to one machine instruction.  The disadvantage of
7300 doing so is that it will cause the compilation to be slower and require
7301 more space.  If the resulting insns are too complex, it may also
7302 suppress some optimizations.  The compiler splits the insn if there is a
7303 reason to believe that it might improve instruction or delay slot
7304 scheduling.
7306 The insn combiner phase also splits putative insns.  If three insns are
7307 merged into one insn with a complex expression that cannot be matched by
7308 some @code{define_insn} pattern, the combiner phase attempts to split
7309 the complex pattern into two insns that are recognized.  Usually it can
7310 break the complex pattern into two patterns by splitting out some
7311 subexpression.  However, in some other cases, such as performing an
7312 addition of a large constant in two insns on a RISC machine, the way to
7313 split the addition into two insns is machine-dependent.
7315 @findex define_split
7316 The @code{define_split} definition tells the compiler how to split a
7317 complex insn into several simpler insns.  It looks like this:
7319 @smallexample
7320 (define_split
7321   [@var{insn-pattern}]
7322   "@var{condition}"
7323   [@var{new-insn-pattern-1}
7324    @var{new-insn-pattern-2}
7325    @dots{}]
7326   "@var{preparation-statements}")
7327 @end smallexample
7329 @var{insn-pattern} is a pattern that needs to be split and
7330 @var{condition} is the final condition to be tested, as in a
7331 @code{define_insn}.  When an insn matching @var{insn-pattern} and
7332 satisfying @var{condition} is found, it is replaced in the insn list
7333 with the insns given by @var{new-insn-pattern-1},
7334 @var{new-insn-pattern-2}, etc.
7336 The @var{preparation-statements} are similar to those statements that
7337 are specified for @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
7338 and are executed before the new RTL is generated to prepare for the
7339 generated code or emit some insns whose pattern is not fixed.  Unlike
7340 those in @code{define_expand}, however, these statements must not
7341 generate any new pseudo-registers.  Once reload has completed, they also
7342 must not allocate any space in the stack frame.
7344 Patterns are matched against @var{insn-pattern} in two different
7345 circumstances.  If an insn needs to be split for delay slot scheduling
7346 or insn scheduling, the insn is already known to be valid, which means
7347 that it must have been matched by some @code{define_insn} and, if
7348 @code{reload_completed} is nonzero, is known to satisfy the constraints
7349 of that @code{define_insn}.  In that case, the new insn patterns must
7350 also be insns that are matched by some @code{define_insn} and, if
7351 @code{reload_completed} is nonzero, must also satisfy the constraints
7352 of those definitions.
7354 As an example of this usage of @code{define_split}, consider the following
7355 example from @file{a29k.md}, which splits a @code{sign_extend} from
7356 @code{HImode} to @code{SImode} into a pair of shift insns:
7358 @smallexample
7359 (define_split
7360   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
7361         (sign_extend:SI (match_operand:HI 1 "gen_reg_operand" "")))]
7362   ""
7363   [(set (match_dup 0)
7364         (ashift:SI (match_dup 1)
7365                    (const_int 16)))
7366    (set (match_dup 0)
7367         (ashiftrt:SI (match_dup 0)
7368                      (const_int 16)))]
7369   "
7370 @{ operands[1] = gen_lowpart (SImode, operands[1]); @}")
7371 @end smallexample
7373 When the combiner phase tries to split an insn pattern, it is always the
7374 case that the pattern is @emph{not} matched by any @code{define_insn}.
7375 The combiner pass first tries to split a single @code{set} expression
7376 and then the same @code{set} expression inside a @code{parallel}, but
7377 followed by a @code{clobber} of a pseudo-reg to use as a scratch
7378 register.  In these cases, the combiner expects exactly two new insn
7379 patterns to be generated.  It will verify that these patterns match some
7380 @code{define_insn} definitions, so you need not do this test in the
7381 @code{define_split} (of course, there is no point in writing a
7382 @code{define_split} that will never produce insns that match).
7384 Here is an example of this use of @code{define_split}, taken from
7385 @file{rs6000.md}:
7387 @smallexample
7388 (define_split
7389   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
7390         (plus:SI (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
7391                  (match_operand:SI 2 "non_add_cint_operand" "")))]
7392   ""
7393   [(set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 1) (match_dup 3)))
7394    (set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 0) (match_dup 4)))]
7397   int low = INTVAL (operands[2]) & 0xffff;
7398   int high = (unsigned) INTVAL (operands[2]) >> 16;
7400   if (low & 0x8000)
7401     high++, low |= 0xffff0000;
7403   operands[3] = GEN_INT (high << 16);
7404   operands[4] = GEN_INT (low);
7405 @}")
7406 @end smallexample
7408 Here the predicate @code{non_add_cint_operand} matches any
7409 @code{const_int} that is @emph{not} a valid operand of a single add
7410 insn.  The add with the smaller displacement is written so that it
7411 can be substituted into the address of a subsequent operation.
7413 An example that uses a scratch register, from the same file, generates
7414 an equality comparison of a register and a large constant:
7416 @smallexample
7417 (define_split
7418   [(set (match_operand:CC 0 "cc_reg_operand" "")
7419         (compare:CC (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
7420                     (match_operand:SI 2 "non_short_cint_operand" "")))
7421    (clobber (match_operand:SI 3 "gen_reg_operand" ""))]
7422   "find_single_use (operands[0], insn, 0)
7423    && (GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == EQ
7424        || GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == NE)"
7425   [(set (match_dup 3) (xor:SI (match_dup 1) (match_dup 4)))
7426    (set (match_dup 0) (compare:CC (match_dup 3) (match_dup 5)))]
7427   "
7429   /* @r{Get the constant we are comparing against, C, and see what it
7430      looks like sign-extended to 16 bits.  Then see what constant
7431      could be XOR'ed with C to get the sign-extended value.}  */
7433   int c = INTVAL (operands[2]);
7434   int sextc = (c << 16) >> 16;
7435   int xorv = c ^ sextc;
7437   operands[4] = GEN_INT (xorv);
7438   operands[5] = GEN_INT (sextc);
7439 @}")
7440 @end smallexample
7442 To avoid confusion, don't write a single @code{define_split} that
7443 accepts some insns that match some @code{define_insn} as well as some
7444 insns that don't.  Instead, write two separate @code{define_split}
7445 definitions, one for the insns that are valid and one for the insns that
7446 are not valid.
7448 The splitter is allowed to split jump instructions into sequence of
7449 jumps or create new jumps in while splitting non-jump instructions.  As
7450 the central flowgraph and branch prediction information needs to be updated,
7451 several restriction apply.
7453 Splitting of jump instruction into sequence that over by another jump
7454 instruction is always valid, as compiler expect identical behavior of new
7455 jump.  When new sequence contains multiple jump instructions or new labels,
7456 more assistance is needed.  Splitter is required to create only unconditional
7457 jumps, or simple conditional jump instructions.  Additionally it must attach a
7458 @code{REG_BR_PROB} note to each conditional jump.  A global variable
7459 @code{split_branch_probability} holds the probability of the original branch in case
7460 it was a simple conditional jump, @minus{}1 otherwise.  To simplify
7461 recomputing of edge frequencies, the new sequence is required to have only
7462 forward jumps to the newly created labels.
7464 @findex define_insn_and_split
7465 For the common case where the pattern of a define_split exactly matches the
7466 pattern of a define_insn, use @code{define_insn_and_split}.  It looks like
7467 this:
7469 @smallexample
7470 (define_insn_and_split
7471   [@var{insn-pattern}]
7472   "@var{condition}"
7473   "@var{output-template}"
7474   "@var{split-condition}"
7475   [@var{new-insn-pattern-1}
7476    @var{new-insn-pattern-2}
7477    @dots{}]
7478   "@var{preparation-statements}"
7479   [@var{insn-attributes}])
7481 @end smallexample
7483 @var{insn-pattern}, @var{condition}, @var{output-template}, and
7484 @var{insn-attributes} are used as in @code{define_insn}.  The
7485 @var{new-insn-pattern} vector and the @var{preparation-statements} are used as
7486 in a @code{define_split}.  The @var{split-condition} is also used as in
7487 @code{define_split}, with the additional behavior that if the condition starts
7488 with @samp{&&}, the condition used for the split will be the constructed as a
7489 logical ``and'' of the split condition with the insn condition.  For example,
7490 from i386.md:
7492 @smallexample
7493 (define_insn_and_split "zero_extendhisi2_and"
7494   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
7495      (zero_extend:SI (match_operand:HI 1 "register_operand" "0")))
7496    (clobber (reg:CC 17))]
7497   "TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size"
7498   "#"
7499   "&& reload_completed"
7500   [(parallel [(set (match_dup 0)
7501                    (and:SI (match_dup 0) (const_int 65535)))
7502               (clobber (reg:CC 17))])]
7503   ""
7504   [(set_attr "type" "alu1")])
7506 @end smallexample
7508 In this case, the actual split condition will be
7509 @samp{TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size && reload_completed}.
7511 The @code{define_insn_and_split} construction provides exactly the same
7512 functionality as two separate @code{define_insn} and @code{define_split}
7513 patterns.  It exists for compactness, and as a maintenance tool to prevent
7514 having to ensure the two patterns' templates match.
7516 @end ifset
7517 @ifset INTERNALS
7518 @node Including Patterns
7519 @section Including Patterns in Machine Descriptions.
7520 @cindex insn includes
7522 @findex include
7523 The @code{include} pattern tells the compiler tools where to
7524 look for patterns that are in files other than in the file
7525 @file{.md}.  This is used only at build time and there is no preprocessing allowed.
7527 It looks like:
7529 @smallexample
7531 (include
7532   @var{pathname})
7533 @end smallexample
7535 For example:
7537 @smallexample
7539 (include "filestuff")
7541 @end smallexample
7543 Where @var{pathname} is a string that specifies the location of the file,
7544 specifies the include file to be in @file{gcc/config/target/filestuff}.  The
7545 directory @file{gcc/config/target} is regarded as the default directory.
7548 Machine descriptions may be split up into smaller more manageable subsections
7549 and placed into subdirectories.
7551 By specifying:
7553 @smallexample
7555 (include "BOGUS/filestuff")
7557 @end smallexample
7559 the include file is specified to be in @file{gcc/config/@var{target}/BOGUS/filestuff}.
7561 Specifying an absolute path for the include file such as;
7562 @smallexample
7564 (include "/u2/BOGUS/filestuff")
7566 @end smallexample
7567 is permitted but is not encouraged.
7569 @subsection RTL Generation Tool Options for Directory Search
7570 @cindex directory options .md
7571 @cindex options, directory search
7572 @cindex search options
7574 The @option{-I@var{dir}} option specifies directories to search for machine descriptions.
7575 For example:
7577 @smallexample
7579 genrecog -I/p1/abc/proc1 -I/p2/abcd/pro2 target.md
7581 @end smallexample
7584 Add the directory @var{dir} to the head of the list of directories to be
7585 searched for header files.  This can be used to override a system machine definition
7586 file, substituting your own version, since these directories are
7587 searched before the default machine description file directories.  If you use more than
7588 one @option{-I} option, the directories are scanned in left-to-right
7589 order; the standard default directory come after.
7592 @end ifset
7593 @ifset INTERNALS
7594 @node Peephole Definitions
7595 @section Machine-Specific Peephole Optimizers
7596 @cindex peephole optimizer definitions
7597 @cindex defining peephole optimizers
7599 In addition to instruction patterns the @file{md} file may contain
7600 definitions of machine-specific peephole optimizations.
7602 The combiner does not notice certain peephole optimizations when the data
7603 flow in the program does not suggest that it should try them.  For example,
7604 sometimes two consecutive insns related in purpose can be combined even
7605 though the second one does not appear to use a register computed in the
7606 first one.  A machine-specific peephole optimizer can detect such
7607 opportunities.
7609 There are two forms of peephole definitions that may be used.  The
7610 original @code{define_peephole} is run at assembly output time to
7611 match insns and substitute assembly text.  Use of @code{define_peephole}
7612 is deprecated.
7614 A newer @code{define_peephole2} matches insns and substitutes new
7615 insns.  The @code{peephole2} pass is run after register allocation
7616 but before scheduling, which may result in much better code for
7617 targets that do scheduling.
7619 @menu
7620 * define_peephole::     RTL to Text Peephole Optimizers
7621 * define_peephole2::    RTL to RTL Peephole Optimizers
7622 @end menu
7624 @end ifset
7625 @ifset INTERNALS
7626 @node define_peephole
7627 @subsection RTL to Text Peephole Optimizers
7628 @findex define_peephole
7630 @need 1000
7631 A definition looks like this:
7633 @smallexample
7634 (define_peephole
7635   [@var{insn-pattern-1}
7636    @var{insn-pattern-2}
7637    @dots{}]
7638   "@var{condition}"
7639   "@var{template}"
7640   "@var{optional-insn-attributes}")
7641 @end smallexample
7643 @noindent
7644 The last string operand may be omitted if you are not using any
7645 machine-specific information in this machine description.  If present,
7646 it must obey the same rules as in a @code{define_insn}.
7648 In this skeleton, @var{insn-pattern-1} and so on are patterns to match
7649 consecutive insns.  The optimization applies to a sequence of insns when
7650 @var{insn-pattern-1} matches the first one, @var{insn-pattern-2} matches
7651 the next, and so on.
7653 Each of the insns matched by a peephole must also match a
7654 @code{define_insn}.  Peepholes are checked only at the last stage just
7655 before code generation, and only optionally.  Therefore, any insn which
7656 would match a peephole but no @code{define_insn} will cause a crash in code
7657 generation in an unoptimized compilation, or at various optimization
7658 stages.
7660 The operands of the insns are matched with @code{match_operands},
7661 @code{match_operator}, and @code{match_dup}, as usual.  What is not
7662 usual is that the operand numbers apply to all the insn patterns in the
7663 definition.  So, you can check for identical operands in two insns by
7664 using @code{match_operand} in one insn and @code{match_dup} in the
7665 other.
7667 The operand constraints used in @code{match_operand} patterns do not have
7668 any direct effect on the applicability of the peephole, but they will
7669 be validated afterward, so make sure your constraints are general enough
7670 to apply whenever the peephole matches.  If the peephole matches
7671 but the constraints are not satisfied, the compiler will crash.
7673 It is safe to omit constraints in all the operands of the peephole; or
7674 you can write constraints which serve as a double-check on the criteria
7675 previously tested.
7677 Once a sequence of insns matches the patterns, the @var{condition} is
7678 checked.  This is a C expression which makes the final decision whether to
7679 perform the optimization (we do so if the expression is nonzero).  If
7680 @var{condition} is omitted (in other words, the string is empty) then the
7681 optimization is applied to every sequence of insns that matches the
7682 patterns.
7684 The defined peephole optimizations are applied after register allocation
7685 is complete.  Therefore, the peephole definition can check which
7686 operands have ended up in which kinds of registers, just by looking at
7687 the operands.
7689 @findex prev_active_insn
7690 The way to refer to the operands in @var{condition} is to write
7691 @code{operands[@var{i}]} for operand number @var{i} (as matched by
7692 @code{(match_operand @var{i} @dots{})}).  Use the variable @code{insn}
7693 to refer to the last of the insns being matched; use
7694 @code{prev_active_insn} to find the preceding insns.
7696 @findex dead_or_set_p
7697 When optimizing computations with intermediate results, you can use
7698 @var{condition} to match only when the intermediate results are not used
7699 elsewhere.  Use the C expression @code{dead_or_set_p (@var{insn},
7700 @var{op})}, where @var{insn} is the insn in which you expect the value
7701 to be used for the last time (from the value of @code{insn}, together
7702 with use of @code{prev_nonnote_insn}), and @var{op} is the intermediate
7703 value (from @code{operands[@var{i}]}).
7705 Applying the optimization means replacing the sequence of insns with one
7706 new insn.  The @var{template} controls ultimate output of assembler code
7707 for this combined insn.  It works exactly like the template of a
7708 @code{define_insn}.  Operand numbers in this template are the same ones
7709 used in matching the original sequence of insns.
7711 The result of a defined peephole optimizer does not need to match any of
7712 the insn patterns in the machine description; it does not even have an
7713 opportunity to match them.  The peephole optimizer definition itself serves
7714 as the insn pattern to control how the insn is output.
7716 Defined peephole optimizers are run as assembler code is being output,
7717 so the insns they produce are never combined or rearranged in any way.
7719 Here is an example, taken from the 68000 machine description:
7721 @smallexample
7722 (define_peephole
7723   [(set (reg:SI 15) (plus:SI (reg:SI 15) (const_int 4)))
7724    (set (match_operand:DF 0 "register_operand" "=f")
7725         (match_operand:DF 1 "register_operand" "ad"))]
7726   "FP_REG_P (operands[0]) && ! FP_REG_P (operands[1])"
7728   rtx xoperands[2];
7729   xoperands[1] = gen_rtx_REG (SImode, REGNO (operands[1]) + 1);
7730 #ifdef MOTOROLA
7731   output_asm_insn ("move.l %1,(sp)", xoperands);
7732   output_asm_insn ("move.l %1,-(sp)", operands);
7733   return "fmove.d (sp)+,%0";
7734 #else
7735   output_asm_insn ("movel %1,sp@@", xoperands);
7736   output_asm_insn ("movel %1,sp@@-", operands);
7737   return "fmoved sp@@+,%0";
7738 #endif
7740 @end smallexample
7742 @need 1000
7743 The effect of this optimization is to change
7745 @smallexample
7746 @group
7747 jbsr _foobar
7748 addql #4,sp
7749 movel d1,sp@@-
7750 movel d0,sp@@-
7751 fmoved sp@@+,fp0
7752 @end group
7753 @end smallexample
7755 @noindent
7756 into
7758 @smallexample
7759 @group
7760 jbsr _foobar
7761 movel d1,sp@@
7762 movel d0,sp@@-
7763 fmoved sp@@+,fp0
7764 @end group
7765 @end smallexample
7767 @ignore
7768 @findex CC_REVERSED
7769 If a peephole matches a sequence including one or more jump insns, you must
7770 take account of the flags such as @code{CC_REVERSED} which specify that the
7771 condition codes are represented in an unusual manner.  The compiler
7772 automatically alters any ordinary conditional jumps which occur in such
7773 situations, but the compiler cannot alter jumps which have been replaced by
7774 peephole optimizations.  So it is up to you to alter the assembler code
7775 that the peephole produces.  Supply C code to write the assembler output,
7776 and in this C code check the condition code status flags and change the
7777 assembler code as appropriate.
7778 @end ignore
7780 @var{insn-pattern-1} and so on look @emph{almost} like the second
7781 operand of @code{define_insn}.  There is one important difference: the
7782 second operand of @code{define_insn} consists of one or more RTX's
7783 enclosed in square brackets.  Usually, there is only one: then the same
7784 action can be written as an element of a @code{define_peephole}.  But
7785 when there are multiple actions in a @code{define_insn}, they are
7786 implicitly enclosed in a @code{parallel}.  Then you must explicitly
7787 write the @code{parallel}, and the square brackets within it, in the
7788 @code{define_peephole}.  Thus, if an insn pattern looks like this,
7790 @smallexample
7791 (define_insn "divmodsi4"
7792   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
7793         (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
7794                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
7795    (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
7796         (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))]
7797   "TARGET_68020"
7798   "divsl%.l %2,%3:%0")
7799 @end smallexample
7801 @noindent
7802 then the way to mention this insn in a peephole is as follows:
7804 @smallexample
7805 (define_peephole
7806   [@dots{}
7807    (parallel
7808     [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
7809           (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
7810                   (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
7811      (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
7812           (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))])
7813    @dots{}]
7814   @dots{})
7815 @end smallexample
7817 @end ifset
7818 @ifset INTERNALS
7819 @node define_peephole2
7820 @subsection RTL to RTL Peephole Optimizers
7821 @findex define_peephole2
7823 The @code{define_peephole2} definition tells the compiler how to
7824 substitute one sequence of instructions for another sequence,
7825 what additional scratch registers may be needed and what their
7826 lifetimes must be.
7828 @smallexample
7829 (define_peephole2
7830   [@var{insn-pattern-1}
7831    @var{insn-pattern-2}
7832    @dots{}]
7833   "@var{condition}"
7834   [@var{new-insn-pattern-1}
7835    @var{new-insn-pattern-2}
7836    @dots{}]
7837   "@var{preparation-statements}")
7838 @end smallexample
7840 The definition is almost identical to @code{define_split}
7841 (@pxref{Insn Splitting}) except that the pattern to match is not a
7842 single instruction, but a sequence of instructions.
7844 It is possible to request additional scratch registers for use in the
7845 output template.  If appropriate registers are not free, the pattern
7846 will simply not match.
7848 @findex match_scratch
7849 @findex match_dup
7850 Scratch registers are requested with a @code{match_scratch} pattern at
7851 the top level of the input pattern.  The allocated register (initially) will
7852 be dead at the point requested within the original sequence.  If the scratch
7853 is used at more than a single point, a @code{match_dup} pattern at the
7854 top level of the input pattern marks the last position in the input sequence
7855 at which the register must be available.
7857 Here is an example from the IA-32 machine description:
7859 @smallexample
7860 (define_peephole2
7861   [(match_scratch:SI 2 "r")
7862    (parallel [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
7863                    (match_operator:SI 3 "arith_or_logical_operator"
7864                      [(match_dup 0)
7865                       (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")]))
7866               (clobber (reg:CC 17))])]
7867   "! optimize_size && ! TARGET_READ_MODIFY"
7868   [(set (match_dup 2) (match_dup 1))
7869    (parallel [(set (match_dup 0)
7870                    (match_op_dup 3 [(match_dup 0) (match_dup 2)]))
7871               (clobber (reg:CC 17))])]
7872   "")
7873 @end smallexample
7875 @noindent
7876 This pattern tries to split a load from its use in the hopes that we'll be
7877 able to schedule around the memory load latency.  It allocates a single
7878 @code{SImode} register of class @code{GENERAL_REGS} (@code{"r"}) that needs
7879 to be live only at the point just before the arithmetic.
7881 A real example requiring extended scratch lifetimes is harder to come by,
7882 so here's a silly made-up example:
7884 @smallexample
7885 (define_peephole2
7886   [(match_scratch:SI 4 "r")
7887    (set (match_operand:SI 0 "" "") (match_operand:SI 1 "" ""))
7888    (set (match_operand:SI 2 "" "") (match_dup 1))
7889    (match_dup 4)
7890    (set (match_operand:SI 3 "" "") (match_dup 1))]
7891   "/* @r{determine 1 does not overlap 0 and 2} */"
7892   [(set (match_dup 4) (match_dup 1))
7893    (set (match_dup 0) (match_dup 4))
7894    (set (match_dup 2) (match_dup 4))
7895    (set (match_dup 3) (match_dup 4))]
7896   "")
7897 @end smallexample
7899 @noindent
7900 If we had not added the @code{(match_dup 4)} in the middle of the input
7901 sequence, it might have been the case that the register we chose at the
7902 beginning of the sequence is killed by the first or second @code{set}.
7904 @end ifset
7905 @ifset INTERNALS
7906 @node Insn Attributes
7907 @section Instruction Attributes
7908 @cindex insn attributes
7909 @cindex instruction attributes
7911 In addition to describing the instruction supported by the target machine,
7912 the @file{md} file also defines a group of @dfn{attributes} and a set of
7913 values for each.  Every generated insn is assigned a value for each attribute.
7914 One possible attribute would be the effect that the insn has on the machine's
7915 condition code.  This attribute can then be used by @code{NOTICE_UPDATE_CC}
7916 to track the condition codes.
7918 @menu
7919 * Defining Attributes:: Specifying attributes and their values.
7920 * Expressions::         Valid expressions for attribute values.
7921 * Tagging Insns::       Assigning attribute values to insns.
7922 * Attr Example::        An example of assigning attributes.
7923 * Insn Lengths::        Computing the length of insns.
7924 * Constant Attributes:: Defining attributes that are constant.
7925 * Mnemonic Attribute::  Obtain the instruction mnemonic as attribute value.
7926 * Delay Slots::         Defining delay slots required for a machine.
7927 * Processor pipeline description:: Specifying information for insn scheduling.
7928 @end menu
7930 @end ifset
7931 @ifset INTERNALS
7932 @node Defining Attributes
7933 @subsection Defining Attributes and their Values
7934 @cindex defining attributes and their values
7935 @cindex attributes, defining
7937 @findex define_attr
7938 The @code{define_attr} expression is used to define each attribute required
7939 by the target machine.  It looks like:
7941 @smallexample
7942 (define_attr @var{name} @var{list-of-values} @var{default})
7943 @end smallexample
7945 @var{name} is a string specifying the name of the attribute being
7946 defined.  Some attributes are used in a special way by the rest of the
7947 compiler. The @code{enabled} attribute can be used to conditionally
7948 enable or disable insn alternatives (@pxref{Disable Insn
7949 Alternatives}). The @code{predicable} attribute, together with a
7950 suitable @code{define_cond_exec} (@pxref{Conditional Execution}), can
7951 be used to automatically generate conditional variants of instruction
7952 patterns. The @code{mnemonic} attribute can be used to check for the
7953 instruction mnemonic (@pxref{Mnemonic Attribute}).  The compiler
7954 internally uses the names @code{ce_enabled} and @code{nonce_enabled},
7955 so they should not be used elsewhere as alternative names.
7957 @var{list-of-values} is either a string that specifies a comma-separated
7958 list of values that can be assigned to the attribute, or a null string to
7959 indicate that the attribute takes numeric values.
7961 @var{default} is an attribute expression that gives the value of this
7962 attribute for insns that match patterns whose definition does not include
7963 an explicit value for this attribute.  @xref{Attr Example}, for more
7964 information on the handling of defaults.  @xref{Constant Attributes},
7965 for information on attributes that do not depend on any particular insn.
7967 @findex insn-attr.h
7968 For each defined attribute, a number of definitions are written to the
7969 @file{insn-attr.h} file.  For cases where an explicit set of values is
7970 specified for an attribute, the following are defined:
7972 @itemize @bullet
7973 @item
7974 A @samp{#define} is written for the symbol @samp{HAVE_ATTR_@var{name}}.
7976 @item
7977 An enumerated class is defined for @samp{attr_@var{name}} with
7978 elements of the form @samp{@var{upper-name}_@var{upper-value}} where
7979 the attribute name and value are first converted to uppercase.
7981 @item
7982 A function @samp{get_attr_@var{name}} is defined that is passed an insn and
7983 returns the attribute value for that insn.
7984 @end itemize
7986 For example, if the following is present in the @file{md} file:
7988 @smallexample
7989 (define_attr "type" "branch,fp,load,store,arith" @dots{})
7990 @end smallexample
7992 @noindent
7993 the following lines will be written to the file @file{insn-attr.h}.
7995 @smallexample
7996 #define HAVE_ATTR_type 1
7997 enum attr_type @{TYPE_BRANCH, TYPE_FP, TYPE_LOAD,
7998                  TYPE_STORE, TYPE_ARITH@};
7999 extern enum attr_type get_attr_type ();
8000 @end smallexample
8002 If the attribute takes numeric values, no @code{enum} type will be
8003 defined and the function to obtain the attribute's value will return
8004 @code{int}.
8006 There are attributes which are tied to a specific meaning.  These
8007 attributes are not free to use for other purposes:
8009 @table @code
8010 @item length
8011 The @code{length} attribute is used to calculate the length of emitted
8012 code chunks.  This is especially important when verifying branch
8013 distances. @xref{Insn Lengths}.
8015 @item enabled
8016 The @code{enabled} attribute can be defined to prevent certain
8017 alternatives of an insn definition from being used during code
8018 generation. @xref{Disable Insn Alternatives}.
8020 @item mnemonic
8021 The @code{mnemonic} attribute can be defined to implement instruction
8022 specific checks in e.g. the pipeline description.
8023 @xref{Mnemonic Attribute}.
8024 @end table
8026 For each of these special attributes, the corresponding
8027 @samp{HAVE_ATTR_@var{name}} @samp{#define} is also written when the
8028 attribute is not defined; in that case, it is defined as @samp{0}.
8030 @findex define_enum_attr
8031 @anchor{define_enum_attr}
8032 Another way of defining an attribute is to use:
8034 @smallexample
8035 (define_enum_attr "@var{attr}" "@var{enum}" @var{default})
8036 @end smallexample
8038 This works in just the same way as @code{define_attr}, except that
8039 the list of values is taken from a separate enumeration called
8040 @var{enum} (@pxref{define_enum}).  This form allows you to use
8041 the same list of values for several attributes without having to
8042 repeat the list each time.  For example:
8044 @smallexample
8045 (define_enum "processor" [
8046   model_a
8047   model_b
8048   @dots{}
8050 (define_enum_attr "arch" "processor"
8051   (const (symbol_ref "target_arch")))
8052 (define_enum_attr "tune" "processor"
8053   (const (symbol_ref "target_tune")))
8054 @end smallexample
8056 defines the same attributes as:
8058 @smallexample
8059 (define_attr "arch" "model_a,model_b,@dots{}"
8060   (const (symbol_ref "target_arch")))
8061 (define_attr "tune" "model_a,model_b,@dots{}"
8062   (const (symbol_ref "target_tune")))
8063 @end smallexample
8065 but without duplicating the processor list.  The second example defines two
8066 separate C enums (@code{attr_arch} and @code{attr_tune}) whereas the first
8067 defines a single C enum (@code{processor}).
8068 @end ifset
8069 @ifset INTERNALS
8070 @node Expressions
8071 @subsection Attribute Expressions
8072 @cindex attribute expressions
8074 RTL expressions used to define attributes use the codes described above
8075 plus a few specific to attribute definitions, to be discussed below.
8076 Attribute value expressions must have one of the following forms:
8078 @table @code
8079 @cindex @code{const_int} and attributes
8080 @item (const_int @var{i})
8081 The integer @var{i} specifies the value of a numeric attribute.  @var{i}
8082 must be non-negative.
8084 The value of a numeric attribute can be specified either with a
8085 @code{const_int}, or as an integer represented as a string in
8086 @code{const_string}, @code{eq_attr} (see below), @code{attr},
8087 @code{symbol_ref}, simple arithmetic expressions, and @code{set_attr}
8088 overrides on specific instructions (@pxref{Tagging Insns}).
8090 @cindex @code{const_string} and attributes
8091 @item (const_string @var{value})
8092 The string @var{value} specifies a constant attribute value.
8093 If @var{value} is specified as @samp{"*"}, it means that the default value of
8094 the attribute is to be used for the insn containing this expression.
8095 @samp{"*"} obviously cannot be used in the @var{default} expression
8096 of a @code{define_attr}.
8098 If the attribute whose value is being specified is numeric, @var{value}
8099 must be a string containing a non-negative integer (normally
8100 @code{const_int} would be used in this case).  Otherwise, it must
8101 contain one of the valid values for the attribute.
8103 @cindex @code{if_then_else} and attributes
8104 @item (if_then_else @var{test} @var{true-value} @var{false-value})
8105 @var{test} specifies an attribute test, whose format is defined below.
8106 The value of this expression is @var{true-value} if @var{test} is true,
8107 otherwise it is @var{false-value}.
8109 @cindex @code{cond} and attributes
8110 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @dots{}] @var{default})
8111 The first operand of this expression is a vector containing an even
8112 number of expressions and consisting of pairs of @var{test} and @var{value}
8113 expressions.  The value of the @code{cond} expression is that of the
8114 @var{value} corresponding to the first true @var{test} expression.  If
8115 none of the @var{test} expressions are true, the value of the @code{cond}
8116 expression is that of the @var{default} expression.
8117 @end table
8119 @var{test} expressions can have one of the following forms:
8121 @table @code
8122 @cindex @code{const_int} and attribute tests
8123 @item (const_int @var{i})
8124 This test is true if @var{i} is nonzero and false otherwise.
8126 @cindex @code{not} and attributes
8127 @cindex @code{ior} and attributes
8128 @cindex @code{and} and attributes
8129 @item (not @var{test})
8130 @itemx (ior @var{test1} @var{test2})
8131 @itemx (and @var{test1} @var{test2})
8132 These tests are true if the indicated logical function is true.
8134 @cindex @code{match_operand} and attributes
8135 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{pred} @var{constraints})
8136 This test is true if operand @var{n} of the insn whose attribute value
8137 is being determined has mode @var{m} (this part of the test is ignored
8138 if @var{m} is @code{VOIDmode}) and the function specified by the string
8139 @var{pred} returns a nonzero value when passed operand @var{n} and mode
8140 @var{m} (this part of the test is ignored if @var{pred} is the null
8141 string).
8143 The @var{constraints} operand is ignored and should be the null string.
8145 @cindex @code{match_test} and attributes
8146 @item (match_test @var{c-expr})
8147 The test is true if C expression @var{c-expr} is true.  In non-constant
8148 attributes, @var{c-expr} has access to the following variables:
8150 @table @var
8151 @item insn
8152 The rtl instruction under test.
8153 @item which_alternative
8154 The @code{define_insn} alternative that @var{insn} matches.
8155 @xref{Output Statement}.
8156 @item operands
8157 An array of @var{insn}'s rtl operands.
8158 @end table
8160 @var{c-expr} behaves like the condition in a C @code{if} statement,
8161 so there is no need to explicitly convert the expression into a boolean
8162 0 or 1 value.  For example, the following two tests are equivalent:
8164 @smallexample
8165 (match_test "x & 2")
8166 (match_test "(x & 2) != 0")
8167 @end smallexample
8169 @cindex @code{le} and attributes
8170 @cindex @code{leu} and attributes
8171 @cindex @code{lt} and attributes
8172 @cindex @code{gt} and attributes
8173 @cindex @code{gtu} and attributes
8174 @cindex @code{ge} and attributes
8175 @cindex @code{geu} and attributes
8176 @cindex @code{ne} and attributes
8177 @cindex @code{eq} and attributes
8178 @cindex @code{plus} and attributes
8179 @cindex @code{minus} and attributes
8180 @cindex @code{mult} and attributes
8181 @cindex @code{div} and attributes
8182 @cindex @code{mod} and attributes
8183 @cindex @code{abs} and attributes
8184 @cindex @code{neg} and attributes
8185 @cindex @code{ashift} and attributes
8186 @cindex @code{lshiftrt} and attributes
8187 @cindex @code{ashiftrt} and attributes
8188 @item (le @var{arith1} @var{arith2})
8189 @itemx (leu @var{arith1} @var{arith2})
8190 @itemx (lt @var{arith1} @var{arith2})
8191 @itemx (ltu @var{arith1} @var{arith2})
8192 @itemx (gt @var{arith1} @var{arith2})
8193 @itemx (gtu @var{arith1} @var{arith2})
8194 @itemx (ge @var{arith1} @var{arith2})
8195 @itemx (geu @var{arith1} @var{arith2})
8196 @itemx (ne @var{arith1} @var{arith2})
8197 @itemx (eq @var{arith1} @var{arith2})
8198 These tests are true if the indicated comparison of the two arithmetic
8199 expressions is true.  Arithmetic expressions are formed with
8200 @code{plus}, @code{minus}, @code{mult}, @code{div}, @code{mod},
8201 @code{abs}, @code{neg}, @code{and}, @code{ior}, @code{xor}, @code{not},
8202 @code{ashift}, @code{lshiftrt}, and @code{ashiftrt} expressions.
8204 @findex get_attr
8205 @code{const_int} and @code{symbol_ref} are always valid terms (@pxref{Insn
8206 Lengths},for additional forms).  @code{symbol_ref} is a string
8207 denoting a C expression that yields an @code{int} when evaluated by the
8208 @samp{get_attr_@dots{}} routine.  It should normally be a global
8209 variable.
8211 @findex eq_attr
8212 @item (eq_attr @var{name} @var{value})
8213 @var{name} is a string specifying the name of an attribute.
8215 @var{value} is a string that is either a valid value for attribute
8216 @var{name}, a comma-separated list of values, or @samp{!} followed by a
8217 value or list.  If @var{value} does not begin with a @samp{!}, this
8218 test is true if the value of the @var{name} attribute of the current
8219 insn is in the list specified by @var{value}.  If @var{value} begins
8220 with a @samp{!}, this test is true if the attribute's value is
8221 @emph{not} in the specified list.
8223 For example,
8225 @smallexample
8226 (eq_attr "type" "load,store")
8227 @end smallexample
8229 @noindent
8230 is equivalent to
8232 @smallexample
8233 (ior (eq_attr "type" "load") (eq_attr "type" "store"))
8234 @end smallexample
8236 If @var{name} specifies an attribute of @samp{alternative}, it refers to the
8237 value of the compiler variable @code{which_alternative}
8238 (@pxref{Output Statement}) and the values must be small integers.  For
8239 example,
8241 @smallexample
8242 (eq_attr "alternative" "2,3")
8243 @end smallexample
8245 @noindent
8246 is equivalent to
8248 @smallexample
8249 (ior (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 2))
8250      (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 3)))
8251 @end smallexample
8253 Note that, for most attributes, an @code{eq_attr} test is simplified in cases
8254 where the value of the attribute being tested is known for all insns matching
8255 a particular pattern.  This is by far the most common case.
8257 @findex attr_flag
8258 @item (attr_flag @var{name})
8259 The value of an @code{attr_flag} expression is true if the flag
8260 specified by @var{name} is true for the @code{insn} currently being
8261 scheduled.
8263 @var{name} is a string specifying one of a fixed set of flags to test.
8264 Test the flags @code{forward} and @code{backward} to determine the
8265 direction of a conditional branch.
8267 This example describes a conditional branch delay slot which
8268 can be nullified for forward branches that are taken (annul-true) or
8269 for backward branches which are not taken (annul-false).
8271 @smallexample
8272 (define_delay (eq_attr "type" "cbranch")
8273   [(eq_attr "in_branch_delay" "true")
8274    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
8275         (attr_flag "forward"))
8276    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
8277         (attr_flag "backward"))])
8278 @end smallexample
8280 The @code{forward} and @code{backward} flags are false if the current
8281 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
8283 @code{attr_flag} is only used during delay slot scheduling and has no
8284 meaning to other passes of the compiler.
8286 @findex attr
8287 @item (attr @var{name})
8288 The value of another attribute is returned.  This is most useful
8289 for numeric attributes, as @code{eq_attr} and @code{attr_flag}
8290 produce more efficient code for non-numeric attributes.
8291 @end table
8293 @end ifset
8294 @ifset INTERNALS
8295 @node Tagging Insns
8296 @subsection Assigning Attribute Values to Insns
8297 @cindex tagging insns
8298 @cindex assigning attribute values to insns
8300 The value assigned to an attribute of an insn is primarily determined by
8301 which pattern is matched by that insn (or which @code{define_peephole}
8302 generated it).  Every @code{define_insn} and @code{define_peephole} can
8303 have an optional last argument to specify the values of attributes for
8304 matching insns.  The value of any attribute not specified in a particular
8305 insn is set to the default value for that attribute, as specified in its
8306 @code{define_attr}.  Extensive use of default values for attributes
8307 permits the specification of the values for only one or two attributes
8308 in the definition of most insn patterns, as seen in the example in the
8309 next section.
8311 The optional last argument of @code{define_insn} and
8312 @code{define_peephole} is a vector of expressions, each of which defines
8313 the value for a single attribute.  The most general way of assigning an
8314 attribute's value is to use a @code{set} expression whose first operand is an
8315 @code{attr} expression giving the name of the attribute being set.  The
8316 second operand of the @code{set} is an attribute expression
8317 (@pxref{Expressions}) giving the value of the attribute.
8319 When the attribute value depends on the @samp{alternative} attribute
8320 (i.e., which is the applicable alternative in the constraint of the
8321 insn), the @code{set_attr_alternative} expression can be used.  It
8322 allows the specification of a vector of attribute expressions, one for
8323 each alternative.
8325 @findex set_attr
8326 When the generality of arbitrary attribute expressions is not required,
8327 the simpler @code{set_attr} expression can be used, which allows
8328 specifying a string giving either a single attribute value or a list
8329 of attribute values, one for each alternative.
8331 The form of each of the above specifications is shown below.  In each case,
8332 @var{name} is a string specifying the attribute to be set.
8334 @table @code
8335 @item (set_attr @var{name} @var{value-string})
8336 @var{value-string} is either a string giving the desired attribute value,
8337 or a string containing a comma-separated list giving the values for
8338 succeeding alternatives.  The number of elements must match the number
8339 of alternatives in the constraint of the insn pattern.
8341 Note that it may be useful to specify @samp{*} for some alternative, in
8342 which case the attribute will assume its default value for insns matching
8343 that alternative.
8345 @findex set_attr_alternative
8346 @item (set_attr_alternative @var{name} [@var{value1} @var{value2} @dots{}])
8347 Depending on the alternative of the insn, the value will be one of the
8348 specified values.  This is a shorthand for using a @code{cond} with
8349 tests on the @samp{alternative} attribute.
8351 @findex attr
8352 @item (set (attr @var{name}) @var{value})
8353 The first operand of this @code{set} must be the special RTL expression
8354 @code{attr}, whose sole operand is a string giving the name of the
8355 attribute being set.  @var{value} is the value of the attribute.
8356 @end table
8358 The following shows three different ways of representing the same
8359 attribute value specification:
8361 @smallexample
8362 (set_attr "type" "load,store,arith")
8364 (set_attr_alternative "type"
8365                       [(const_string "load") (const_string "store")
8366                        (const_string "arith")])
8368 (set (attr "type")
8369      (cond [(eq_attr "alternative" "1") (const_string "load")
8370             (eq_attr "alternative" "2") (const_string "store")]
8371            (const_string "arith")))
8372 @end smallexample
8374 @need 1000
8375 @findex define_asm_attributes
8376 The @code{define_asm_attributes} expression provides a mechanism to
8377 specify the attributes assigned to insns produced from an @code{asm}
8378 statement.  It has the form:
8380 @smallexample
8381 (define_asm_attributes [@var{attr-sets}])
8382 @end smallexample
8384 @noindent
8385 where @var{attr-sets} is specified the same as for both the
8386 @code{define_insn} and the @code{define_peephole} expressions.
8388 These values will typically be the ``worst case'' attribute values.  For
8389 example, they might indicate that the condition code will be clobbered.
8391 A specification for a @code{length} attribute is handled specially.  The
8392 way to compute the length of an @code{asm} insn is to multiply the
8393 length specified in the expression @code{define_asm_attributes} by the
8394 number of machine instructions specified in the @code{asm} statement,
8395 determined by counting the number of semicolons and newlines in the
8396 string.  Therefore, the value of the @code{length} attribute specified
8397 in a @code{define_asm_attributes} should be the maximum possible length
8398 of a single machine instruction.
8400 @end ifset
8401 @ifset INTERNALS
8402 @node Attr Example
8403 @subsection Example of Attribute Specifications
8404 @cindex attribute specifications example
8405 @cindex attribute specifications
8407 The judicious use of defaulting is important in the efficient use of
8408 insn attributes.  Typically, insns are divided into @dfn{types} and an
8409 attribute, customarily called @code{type}, is used to represent this
8410 value.  This attribute is normally used only to define the default value
8411 for other attributes.  An example will clarify this usage.
8413 Assume we have a RISC machine with a condition code and in which only
8414 full-word operations are performed in registers.  Let us assume that we
8415 can divide all insns into loads, stores, (integer) arithmetic
8416 operations, floating point operations, and branches.
8418 Here we will concern ourselves with determining the effect of an insn on
8419 the condition code and will limit ourselves to the following possible
8420 effects:  The condition code can be set unpredictably (clobbered), not
8421 be changed, be set to agree with the results of the operation, or only
8422 changed if the item previously set into the condition code has been
8423 modified.
8425 Here is part of a sample @file{md} file for such a machine:
8427 @smallexample
8428 (define_attr "type" "load,store,arith,fp,branch" (const_string "arith"))
8430 (define_attr "cc" "clobber,unchanged,set,change0"
8431              (cond [(eq_attr "type" "load")
8432                         (const_string "change0")
8433                     (eq_attr "type" "store,branch")
8434                         (const_string "unchanged")
8435                     (eq_attr "type" "arith")
8436                         (if_then_else (match_operand:SI 0 "" "")
8437                                       (const_string "set")
8438                                       (const_string "clobber"))]
8439                    (const_string "clobber")))
8441 (define_insn ""
8442   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,r,m")
8443         (match_operand:SI 1 "general_operand" "r,m,r"))]
8444   ""
8445   "@@
8446    move %0,%1
8447    load %0,%1
8448    store %0,%1"
8449   [(set_attr "type" "arith,load,store")])
8450 @end smallexample
8452 Note that we assume in the above example that arithmetic operations
8453 performed on quantities smaller than a machine word clobber the condition
8454 code since they will set the condition code to a value corresponding to the
8455 full-word result.
8457 @end ifset
8458 @ifset INTERNALS
8459 @node Insn Lengths
8460 @subsection Computing the Length of an Insn
8461 @cindex insn lengths, computing
8462 @cindex computing the length of an insn
8464 For many machines, multiple types of branch instructions are provided, each
8465 for different length branch displacements.  In most cases, the assembler
8466 will choose the correct instruction to use.  However, when the assembler
8467 cannot do so, GCC can when a special attribute, the @code{length}
8468 attribute, is defined.  This attribute must be defined to have numeric
8469 values by specifying a null string in its @code{define_attr}.
8471 In the case of the @code{length} attribute, two additional forms of
8472 arithmetic terms are allowed in test expressions:
8474 @table @code
8475 @cindex @code{match_dup} and attributes
8476 @item (match_dup @var{n})
8477 This refers to the address of operand @var{n} of the current insn, which
8478 must be a @code{label_ref}.
8480 @cindex @code{pc} and attributes
8481 @item (pc)
8482 For non-branch instructions and backward branch instructions, this refers
8483 to the address of the current insn.  But for forward branch instructions,
8484 this refers to the address of the next insn, because the length of the
8485 current insn is to be computed.
8486 @end table
8488 @cindex @code{addr_vec}, length of
8489 @cindex @code{addr_diff_vec}, length of
8490 For normal insns, the length will be determined by value of the
8491 @code{length} attribute.  In the case of @code{addr_vec} and
8492 @code{addr_diff_vec} insn patterns, the length is computed as
8493 the number of vectors multiplied by the size of each vector.
8495 Lengths are measured in addressable storage units (bytes).
8497 Note that it is possible to call functions via the @code{symbol_ref}
8498 mechanism to compute the length of an insn.  However, if you use this
8499 mechanism you must provide dummy clauses to express the maximum length
8500 without using the function call.  You can an example of this in the
8501 @code{pa} machine description for the @code{call_symref} pattern.
8503 The following macros can be used to refine the length computation:
8505 @table @code
8506 @findex ADJUST_INSN_LENGTH
8507 @item ADJUST_INSN_LENGTH (@var{insn}, @var{length})
8508 If defined, modifies the length assigned to instruction @var{insn} as a
8509 function of the context in which it is used.  @var{length} is an lvalue
8510 that contains the initially computed length of the insn and should be
8511 updated with the correct length of the insn.
8513 This macro will normally not be required.  A case in which it is
8514 required is the ROMP@.  On this machine, the size of an @code{addr_vec}
8515 insn must be increased by two to compensate for the fact that alignment
8516 may be required.
8517 @end table
8519 @findex get_attr_length
8520 The routine that returns @code{get_attr_length} (the value of the
8521 @code{length} attribute) can be used by the output routine to
8522 determine the form of the branch instruction to be written, as the
8523 example below illustrates.
8525 As an example of the specification of variable-length branches, consider
8526 the IBM 360.  If we adopt the convention that a register will be set to
8527 the starting address of a function, we can jump to labels within 4k of
8528 the start using a four-byte instruction.  Otherwise, we need a six-byte
8529 sequence to load the address from memory and then branch to it.
8531 On such a machine, a pattern for a branch instruction might be specified
8532 as follows:
8534 @smallexample
8535 (define_insn "jump"
8536   [(set (pc)
8537         (label_ref (match_operand 0 "" "")))]
8538   ""
8540    return (get_attr_length (insn) == 4
8541            ? "b %l0" : "l r15,=a(%l0); br r15");
8543   [(set (attr "length")
8544         (if_then_else (lt (match_dup 0) (const_int 4096))
8545                       (const_int 4)
8546                       (const_int 6)))])
8547 @end smallexample
8549 @end ifset
8550 @ifset INTERNALS
8551 @node Constant Attributes
8552 @subsection Constant Attributes
8553 @cindex constant attributes
8555 A special form of @code{define_attr}, where the expression for the
8556 default value is a @code{const} expression, indicates an attribute that
8557 is constant for a given run of the compiler.  Constant attributes may be
8558 used to specify which variety of processor is used.  For example,
8560 @smallexample
8561 (define_attr "cpu" "m88100,m88110,m88000"
8562  (const
8563   (cond [(symbol_ref "TARGET_88100") (const_string "m88100")
8564          (symbol_ref "TARGET_88110") (const_string "m88110")]
8565         (const_string "m88000"))))
8567 (define_attr "memory" "fast,slow"
8568  (const
8569   (if_then_else (symbol_ref "TARGET_FAST_MEM")
8570                 (const_string "fast")
8571                 (const_string "slow"))))
8572 @end smallexample
8574 The routine generated for constant attributes has no parameters as it
8575 does not depend on any particular insn.  RTL expressions used to define
8576 the value of a constant attribute may use the @code{symbol_ref} form,
8577 but may not use either the @code{match_operand} form or @code{eq_attr}
8578 forms involving insn attributes.
8580 @end ifset
8581 @ifset INTERNALS
8582 @node Mnemonic Attribute
8583 @subsection Mnemonic Attribute
8584 @cindex mnemonic attribute
8586 The @code{mnemonic} attribute is a string type attribute holding the
8587 instruction mnemonic for an insn alternative.  The attribute values
8588 will automatically be generated by the machine description parser if
8589 there is an attribute definition in the md file:
8591 @smallexample
8592 (define_attr "mnemonic" "unknown" (const_string "unknown"))
8593 @end smallexample
8595 The default value can be freely chosen as long as it does not collide
8596 with any of the instruction mnemonics.  This value will be used
8597 whenever the machine description parser is not able to determine the
8598 mnemonic string.  This might be the case for output templates
8599 containing more than a single instruction as in
8600 @code{"mvcle\t%0,%1,0\;jo\t.-4"}.
8602 The @code{mnemonic} attribute set is not generated automatically if the
8603 instruction string is generated via C code.
8605 An existing @code{mnemonic} attribute set in an insn definition will not
8606 be overriden by the md file parser.  That way it is possible to
8607 manually set the instruction mnemonics for the cases where the md file
8608 parser fails to determine it automatically.
8610 The @code{mnemonic} attribute is useful for dealing with instruction
8611 specific properties in the pipeline description without defining
8612 additional insn attributes.
8614 @smallexample
8615 (define_attr "ooo_expanded" ""
8616   (cond [(eq_attr "mnemonic" "dlr,dsgr,d,dsgf,stam,dsgfr,dlgr")
8617          (const_int 1)]
8618         (const_int 0)))
8619 @end smallexample
8621 @end ifset
8622 @ifset INTERNALS
8623 @node Delay Slots
8624 @subsection Delay Slot Scheduling
8625 @cindex delay slots, defining
8627 The insn attribute mechanism can be used to specify the requirements for
8628 delay slots, if any, on a target machine.  An instruction is said to
8629 require a @dfn{delay slot} if some instructions that are physically
8630 after the instruction are executed as if they were located before it.
8631 Classic examples are branch and call instructions, which often execute
8632 the following instruction before the branch or call is performed.
8634 On some machines, conditional branch instructions can optionally
8635 @dfn{annul} instructions in the delay slot.  This means that the
8636 instruction will not be executed for certain branch outcomes.  Both
8637 instructions that annul if the branch is true and instructions that
8638 annul if the branch is false are supported.
8640 Delay slot scheduling differs from instruction scheduling in that
8641 determining whether an instruction needs a delay slot is dependent only
8642 on the type of instruction being generated, not on data flow between the
8643 instructions.  See the next section for a discussion of data-dependent
8644 instruction scheduling.
8646 @findex define_delay
8647 The requirement of an insn needing one or more delay slots is indicated
8648 via the @code{define_delay} expression.  It has the following form:
8650 @smallexample
8651 (define_delay @var{test}
8652               [@var{delay-1} @var{annul-true-1} @var{annul-false-1}
8653                @var{delay-2} @var{annul-true-2} @var{annul-false-2}
8654                @dots{}])
8655 @end smallexample
8657 @var{test} is an attribute test that indicates whether this
8658 @code{define_delay} applies to a particular insn.  If so, the number of
8659 required delay slots is determined by the length of the vector specified
8660 as the second argument.  An insn placed in delay slot @var{n} must
8661 satisfy attribute test @var{delay-n}.  @var{annul-true-n} is an
8662 attribute test that specifies which insns may be annulled if the branch
8663 is true.  Similarly, @var{annul-false-n} specifies which insns in the
8664 delay slot may be annulled if the branch is false.  If annulling is not
8665 supported for that delay slot, @code{(nil)} should be coded.
8667 For example, in the common case where branch and call insns require
8668 a single delay slot, which may contain any insn other than a branch or
8669 call, the following would be placed in the @file{md} file:
8671 @smallexample
8672 (define_delay (eq_attr "type" "branch,call")
8673               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
8674 @end smallexample
8676 Multiple @code{define_delay} expressions may be specified.  In this
8677 case, each such expression specifies different delay slot requirements
8678 and there must be no insn for which tests in two @code{define_delay}
8679 expressions are both true.
8681 For example, if we have a machine that requires one delay slot for branches
8682 but two for calls,  no delay slot can contain a branch or call insn,
8683 and any valid insn in the delay slot for the branch can be annulled if the
8684 branch is true, we might represent this as follows:
8686 @smallexample
8687 (define_delay (eq_attr "type" "branch")
8688    [(eq_attr "type" "!branch,call")
8689     (eq_attr "type" "!branch,call")
8690     (nil)])
8692 (define_delay (eq_attr "type" "call")
8693               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)
8694                (eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
8695 @end smallexample
8696 @c the above is *still* too long.  --mew 4feb93
8698 @end ifset
8699 @ifset INTERNALS
8700 @node Processor pipeline description
8701 @subsection Specifying processor pipeline description
8702 @cindex processor pipeline description
8703 @cindex processor functional units
8704 @cindex instruction latency time
8705 @cindex interlock delays
8706 @cindex data dependence delays
8707 @cindex reservation delays
8708 @cindex pipeline hazard recognizer
8709 @cindex automaton based pipeline description
8710 @cindex regular expressions
8711 @cindex deterministic finite state automaton
8712 @cindex automaton based scheduler
8713 @cindex RISC
8714 @cindex VLIW
8716 To achieve better performance, most modern processors
8717 (super-pipelined, superscalar @acronym{RISC}, and @acronym{VLIW}
8718 processors) have many @dfn{functional units} on which several
8719 instructions can be executed simultaneously.  An instruction starts
8720 execution if its issue conditions are satisfied.  If not, the
8721 instruction is stalled until its conditions are satisfied.  Such
8722 @dfn{interlock (pipeline) delay} causes interruption of the fetching
8723 of successor instructions (or demands nop instructions, e.g.@: for some
8724 MIPS processors).
8726 There are two major kinds of interlock delays in modern processors.
8727 The first one is a data dependence delay determining @dfn{instruction
8728 latency time}.  The instruction execution is not started until all
8729 source data have been evaluated by prior instructions (there are more
8730 complex cases when the instruction execution starts even when the data
8731 are not available but will be ready in given time after the
8732 instruction execution start).  Taking the data dependence delays into
8733 account is simple.  The data dependence (true, output, and
8734 anti-dependence) delay between two instructions is given by a
8735 constant.  In most cases this approach is adequate.  The second kind
8736 of interlock delays is a reservation delay.  The reservation delay
8737 means that two instructions under execution will be in need of shared
8738 processors resources, i.e.@: buses, internal registers, and/or
8739 functional units, which are reserved for some time.  Taking this kind
8740 of delay into account is complex especially for modern @acronym{RISC}
8741 processors.
8743 The task of exploiting more processor parallelism is solved by an
8744 instruction scheduler.  For a better solution to this problem, the
8745 instruction scheduler has to have an adequate description of the
8746 processor parallelism (or @dfn{pipeline description}).  GCC
8747 machine descriptions describe processor parallelism and functional
8748 unit reservations for groups of instructions with the aid of
8749 @dfn{regular expressions}.
8751 The GCC instruction scheduler uses a @dfn{pipeline hazard recognizer} to
8752 figure out the possibility of the instruction issue by the processor
8753 on a given simulated processor cycle.  The pipeline hazard recognizer is
8754 automatically generated from the processor pipeline description.  The
8755 pipeline hazard recognizer generated from the machine description
8756 is based on a deterministic finite state automaton (@acronym{DFA}):
8757 the instruction issue is possible if there is a transition from one
8758 automaton state to another one.  This algorithm is very fast, and
8759 furthermore, its speed is not dependent on processor
8760 complexity@footnote{However, the size of the automaton depends on
8761 processor complexity.  To limit this effect, machine descriptions
8762 can split orthogonal parts of the machine description among several
8763 automata: but then, since each of these must be stepped independently,
8764 this does cause a small decrease in the algorithm's performance.}.
8766 @cindex automaton based pipeline description
8767 The rest of this section describes the directives that constitute
8768 an automaton-based processor pipeline description.  The order of
8769 these constructions within the machine description file is not
8770 important.
8772 @findex define_automaton
8773 @cindex pipeline hazard recognizer
8774 The following optional construction describes names of automata
8775 generated and used for the pipeline hazards recognition.  Sometimes
8776 the generated finite state automaton used by the pipeline hazard
8777 recognizer is large.  If we use more than one automaton and bind functional
8778 units to the automata, the total size of the automata is usually
8779 less than the size of the single automaton.  If there is no one such
8780 construction, only one finite state automaton is generated.
8782 @smallexample
8783 (define_automaton @var{automata-names})
8784 @end smallexample
8786 @var{automata-names} is a string giving names of the automata.  The
8787 names are separated by commas.  All the automata should have unique names.
8788 The automaton name is used in the constructions @code{define_cpu_unit} and
8789 @code{define_query_cpu_unit}.
8791 @findex define_cpu_unit
8792 @cindex processor functional units
8793 Each processor functional unit used in the description of instruction
8794 reservations should be described by the following construction.
8796 @smallexample
8797 (define_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
8798 @end smallexample
8800 @var{unit-names} is a string giving the names of the functional units
8801 separated by commas.  Don't use name @samp{nothing}, it is reserved
8802 for other goals.
8804 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
8805 which the unit is bound.  The automaton should be described in
8806 construction @code{define_automaton}.  You should give
8807 @dfn{automaton-name}, if there is a defined automaton.
8809 The assignment of units to automata are constrained by the uses of the
8810 units in insn reservations.  The most important constraint is: if a
8811 unit reservation is present on a particular cycle of an alternative
8812 for an insn reservation, then some unit from the same automaton must
8813 be present on the same cycle for the other alternatives of the insn
8814 reservation.  The rest of the constraints are mentioned in the
8815 description of the subsequent constructions.
8817 @findex define_query_cpu_unit
8818 @cindex querying function unit reservations
8819 The following construction describes CPU functional units analogously
8820 to @code{define_cpu_unit}.  The reservation of such units can be
8821 queried for an automaton state.  The instruction scheduler never
8822 queries reservation of functional units for given automaton state.  So
8823 as a rule, you don't need this construction.  This construction could
8824 be used for future code generation goals (e.g.@: to generate
8825 @acronym{VLIW} insn templates).
8827 @smallexample
8828 (define_query_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
8829 @end smallexample
8831 @var{unit-names} is a string giving names of the functional units
8832 separated by commas.
8834 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
8835 which the unit is bound.
8837 @findex define_insn_reservation
8838 @cindex instruction latency time
8839 @cindex regular expressions
8840 @cindex data bypass
8841 The following construction is the major one to describe pipeline
8842 characteristics of an instruction.
8844 @smallexample
8845 (define_insn_reservation @var{insn-name} @var{default_latency}
8846                          @var{condition} @var{regexp})
8847 @end smallexample
8849 @var{default_latency} is a number giving latency time of the
8850 instruction.  There is an important difference between the old
8851 description and the automaton based pipeline description.  The latency
8852 time is used for all dependencies when we use the old description.  In
8853 the automaton based pipeline description, the given latency time is only
8854 used for true dependencies.  The cost of anti-dependencies is always
8855 zero and the cost of output dependencies is the difference between
8856 latency times of the producing and consuming insns (if the difference
8857 is negative, the cost is considered to be zero).  You can always
8858 change the default costs for any description by using the target hook
8859 @code{TARGET_SCHED_ADJUST_COST} (@pxref{Scheduling}).
8861 @var{insn-name} is a string giving the internal name of the insn.  The
8862 internal names are used in constructions @code{define_bypass} and in
8863 the automaton description file generated for debugging.  The internal
8864 name has nothing in common with the names in @code{define_insn}.  It is a
8865 good practice to use insn classes described in the processor manual.
8867 @var{condition} defines what RTL insns are described by this
8868 construction.  You should remember that you will be in trouble if
8869 @var{condition} for two or more different
8870 @code{define_insn_reservation} constructions is TRUE for an insn.  In
8871 this case what reservation will be used for the insn is not defined.
8872 Such cases are not checked during generation of the pipeline hazards
8873 recognizer because in general recognizing that two conditions may have
8874 the same value is quite difficult (especially if the conditions
8875 contain @code{symbol_ref}).  It is also not checked during the
8876 pipeline hazard recognizer work because it would slow down the
8877 recognizer considerably.
8879 @var{regexp} is a string describing the reservation of the cpu's functional
8880 units by the instruction.  The reservations are described by a regular
8881 expression according to the following syntax:
8883 @smallexample
8884        regexp = regexp "," oneof
8885               | oneof
8887        oneof = oneof "|" allof
8888              | allof
8890        allof = allof "+" repeat
8891              | repeat
8893        repeat = element "*" number
8894               | element
8896        element = cpu_function_unit_name
8897                | reservation_name
8898                | result_name
8899                | "nothing"
8900                | "(" regexp ")"
8901 @end smallexample
8903 @itemize @bullet
8904 @item
8905 @samp{,} is used for describing the start of the next cycle in
8906 the reservation.
8908 @item
8909 @samp{|} is used for describing a reservation described by the first
8910 regular expression @strong{or} a reservation described by the second
8911 regular expression @strong{or} etc.
8913 @item
8914 @samp{+} is used for describing a reservation described by the first
8915 regular expression @strong{and} a reservation described by the
8916 second regular expression @strong{and} etc.
8918 @item
8919 @samp{*} is used for convenience and simply means a sequence in which
8920 the regular expression are repeated @var{number} times with cycle
8921 advancing (see @samp{,}).
8923 @item
8924 @samp{cpu_function_unit_name} denotes reservation of the named
8925 functional unit.
8927 @item
8928 @samp{reservation_name} --- see description of construction
8929 @samp{define_reservation}.
8931 @item
8932 @samp{nothing} denotes no unit reservations.
8933 @end itemize
8935 @findex define_reservation
8936 Sometimes unit reservations for different insns contain common parts.
8937 In such case, you can simplify the pipeline description by describing
8938 the common part by the following construction
8940 @smallexample
8941 (define_reservation @var{reservation-name} @var{regexp})
8942 @end smallexample
8944 @var{reservation-name} is a string giving name of @var{regexp}.
8945 Functional unit names and reservation names are in the same name
8946 space.  So the reservation names should be different from the
8947 functional unit names and can not be the reserved name @samp{nothing}.
8949 @findex define_bypass
8950 @cindex instruction latency time
8951 @cindex data bypass
8952 The following construction is used to describe exceptions in the
8953 latency time for given instruction pair.  This is so called bypasses.
8955 @smallexample
8956 (define_bypass @var{number} @var{out_insn_names} @var{in_insn_names}
8957                [@var{guard}])
8958 @end smallexample
8960 @var{number} defines when the result generated by the instructions
8961 given in string @var{out_insn_names} will be ready for the
8962 instructions given in string @var{in_insn_names}.  Each of these
8963 strings is a comma-separated list of filename-style globs and
8964 they refer to the names of @code{define_insn_reservation}s.
8965 For example:
8966 @smallexample
8967 (define_bypass 1 "cpu1_load_*, cpu1_store_*" "cpu1_load_*")
8968 @end smallexample
8969 defines a bypass between instructions that start with
8970 @samp{cpu1_load_} or @samp{cpu1_store_} and those that start with
8971 @samp{cpu1_load_}.
8973 @var{guard} is an optional string giving the name of a C function which
8974 defines an additional guard for the bypass.  The function will get the
8975 two insns as parameters.  If the function returns zero the bypass will
8976 be ignored for this case.  The additional guard is necessary to
8977 recognize complicated bypasses, e.g.@: when the consumer is only an address
8978 of insn @samp{store} (not a stored value).
8980 If there are more one bypass with the same output and input insns, the
8981 chosen bypass is the first bypass with a guard in description whose
8982 guard function returns nonzero.  If there is no such bypass, then
8983 bypass without the guard function is chosen.
8985 @findex exclusion_set
8986 @findex presence_set
8987 @findex final_presence_set
8988 @findex absence_set
8989 @findex final_absence_set
8990 @cindex VLIW
8991 @cindex RISC
8992 The following five constructions are usually used to describe
8993 @acronym{VLIW} processors, or more precisely, to describe a placement
8994 of small instructions into @acronym{VLIW} instruction slots.  They
8995 can be used for @acronym{RISC} processors, too.
8997 @smallexample
8998 (exclusion_set @var{unit-names} @var{unit-names})
8999 (presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
9000 (final_presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
9001 (absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
9002 (final_absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
9003 @end smallexample
9005 @var{unit-names} is a string giving names of functional units
9006 separated by commas.
9008 @var{patterns} is a string giving patterns of functional units
9009 separated by comma.  Currently pattern is one unit or units
9010 separated by white-spaces.
9012 The first construction (@samp{exclusion_set}) means that each
9013 functional unit in the first string can not be reserved simultaneously
9014 with a unit whose name is in the second string and vice versa.  For
9015 example, the construction is useful for describing processors
9016 (e.g.@: some SPARC processors) with a fully pipelined floating point
9017 functional unit which can execute simultaneously only single floating
9018 point insns or only double floating point insns.
9020 The second construction (@samp{presence_set}) means that each
9021 functional unit in the first string can not be reserved unless at
9022 least one of pattern of units whose names are in the second string is
9023 reserved.  This is an asymmetric relation.  For example, it is useful
9024 for description that @acronym{VLIW} @samp{slot1} is reserved after
9025 @samp{slot0} reservation.  We could describe it by the following
9026 construction
9028 @smallexample
9029 (presence_set "slot1" "slot0")
9030 @end smallexample
9032 Or @samp{slot1} is reserved only after @samp{slot0} and unit @samp{b0}
9033 reservation.  In this case we could write
9035 @smallexample
9036 (presence_set "slot1" "slot0 b0")
9037 @end smallexample
9039 The third construction (@samp{final_presence_set}) is analogous to
9040 @samp{presence_set}.  The difference between them is when checking is
9041 done.  When an instruction is issued in given automaton state
9042 reflecting all current and planned unit reservations, the automaton
9043 state is changed.  The first state is a source state, the second one
9044 is a result state.  Checking for @samp{presence_set} is done on the
9045 source state reservation, checking for @samp{final_presence_set} is
9046 done on the result reservation.  This construction is useful to
9047 describe a reservation which is actually two subsequent reservations.
9048 For example, if we use
9050 @smallexample
9051 (presence_set "slot1" "slot0")
9052 @end smallexample
9054 the following insn will be never issued (because @samp{slot1} requires
9055 @samp{slot0} which is absent in the source state).
9057 @smallexample
9058 (define_reservation "insn_and_nop" "slot0 + slot1")
9059 @end smallexample
9061 but it can be issued if we use analogous @samp{final_presence_set}.
9063 The forth construction (@samp{absence_set}) means that each functional
9064 unit in the first string can be reserved only if each pattern of units
9065 whose names are in the second string is not reserved.  This is an
9066 asymmetric relation (actually @samp{exclusion_set} is analogous to
9067 this one but it is symmetric).  For example it might be useful in a
9068 @acronym{VLIW} description to say that @samp{slot0} cannot be reserved
9069 after either @samp{slot1} or @samp{slot2} have been reserved.  This
9070 can be described as:
9072 @smallexample
9073 (absence_set "slot0" "slot1, slot2")
9074 @end smallexample
9076 Or @samp{slot2} can not be reserved if @samp{slot0} and unit @samp{b0}
9077 are reserved or @samp{slot1} and unit @samp{b1} are reserved.  In
9078 this case we could write
9080 @smallexample
9081 (absence_set "slot2" "slot0 b0, slot1 b1")
9082 @end smallexample
9084 All functional units mentioned in a set should belong to the same
9085 automaton.
9087 The last construction (@samp{final_absence_set}) is analogous to
9088 @samp{absence_set} but checking is done on the result (state)
9089 reservation.  See comments for @samp{final_presence_set}.
9091 @findex automata_option
9092 @cindex deterministic finite state automaton
9093 @cindex nondeterministic finite state automaton
9094 @cindex finite state automaton minimization
9095 You can control the generator of the pipeline hazard recognizer with
9096 the following construction.
9098 @smallexample
9099 (automata_option @var{options})
9100 @end smallexample
9102 @var{options} is a string giving options which affect the generated
9103 code.  Currently there are the following options:
9105 @itemize @bullet
9106 @item
9107 @dfn{no-minimization} makes no minimization of the automaton.  This is
9108 only worth to do when we are debugging the description and need to
9109 look more accurately at reservations of states.
9111 @item
9112 @dfn{time} means printing time statistics about the generation of
9113 automata.
9115 @item
9116 @dfn{stats} means printing statistics about the generated automata
9117 such as the number of DFA states, NDFA states and arcs.
9119 @item
9120 @dfn{v} means a generation of the file describing the result automata.
9121 The file has suffix @samp{.dfa} and can be used for the description
9122 verification and debugging.
9124 @item
9125 @dfn{w} means a generation of warning instead of error for
9126 non-critical errors.
9128 @item
9129 @dfn{no-comb-vect} prevents the automaton generator from generating
9130 two data structures and comparing them for space efficiency.  Using
9131 a comb vector to represent transitions may be better, but it can be
9132 very expensive to construct.  This option is useful if the build
9133 process spends an unacceptably long time in genautomata.
9135 @item
9136 @dfn{ndfa} makes nondeterministic finite state automata.  This affects
9137 the treatment of operator @samp{|} in the regular expressions.  The
9138 usual treatment of the operator is to try the first alternative and,
9139 if the reservation is not possible, the second alternative.  The
9140 nondeterministic treatment means trying all alternatives, some of them
9141 may be rejected by reservations in the subsequent insns.
9143 @item
9144 @dfn{collapse-ndfa} modifies the behaviour of the generator when
9145 producing an automaton.  An additional state transition to collapse a
9146 nondeterministic @acronym{NDFA} state to a deterministic @acronym{DFA}
9147 state is generated.  It can be triggered by passing @code{const0_rtx} to
9148 state_transition.  In such an automaton, cycle advance transitions are
9149 available only for these collapsed states.  This option is useful for
9150 ports that want to use the @code{ndfa} option, but also want to use
9151 @code{define_query_cpu_unit} to assign units to insns issued in a cycle.
9153 @item
9154 @dfn{progress} means output of a progress bar showing how many states
9155 were generated so far for automaton being processed.  This is useful
9156 during debugging a @acronym{DFA} description.  If you see too many
9157 generated states, you could interrupt the generator of the pipeline
9158 hazard recognizer and try to figure out a reason for generation of the
9159 huge automaton.
9160 @end itemize
9162 As an example, consider a superscalar @acronym{RISC} machine which can
9163 issue three insns (two integer insns and one floating point insn) on
9164 the cycle but can finish only two insns.  To describe this, we define
9165 the following functional units.
9167 @smallexample
9168 (define_cpu_unit "i0_pipeline, i1_pipeline, f_pipeline")
9169 (define_cpu_unit "port0, port1")
9170 @end smallexample
9172 All simple integer insns can be executed in any integer pipeline and
9173 their result is ready in two cycles.  The simple integer insns are
9174 issued into the first pipeline unless it is reserved, otherwise they
9175 are issued into the second pipeline.  Integer division and
9176 multiplication insns can be executed only in the second integer
9177 pipeline and their results are ready correspondingly in 8 and 4
9178 cycles.  The integer division is not pipelined, i.e.@: the subsequent
9179 integer division insn can not be issued until the current division
9180 insn finished.  Floating point insns are fully pipelined and their
9181 results are ready in 3 cycles.  Where the result of a floating point
9182 insn is used by an integer insn, an additional delay of one cycle is
9183 incurred.  To describe all of this we could specify
9185 @smallexample
9186 (define_cpu_unit "div")
9188 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
9189                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), (port0 | port1)")
9191 (define_insn_reservation "mult" 4 (eq_attr "type" "mult")
9192                          "i1_pipeline, nothing*2, (port0 | port1)")
9194 (define_insn_reservation "div" 8 (eq_attr "type" "div")
9195                          "i1_pipeline, div*7, div + (port0 | port1)")
9197 (define_insn_reservation "float" 3 (eq_attr "type" "float")
9198                          "f_pipeline, nothing, (port0 | port1))
9200 (define_bypass 4 "float" "simple,mult,div")
9201 @end smallexample
9203 To simplify the description we could describe the following reservation
9205 @smallexample
9206 (define_reservation "finish" "port0|port1")
9207 @end smallexample
9209 and use it in all @code{define_insn_reservation} as in the following
9210 construction
9212 @smallexample
9213 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
9214                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), finish")
9215 @end smallexample
9218 @end ifset
9219 @ifset INTERNALS
9220 @node Conditional Execution
9221 @section Conditional Execution
9222 @cindex conditional execution
9223 @cindex predication
9225 A number of architectures provide for some form of conditional
9226 execution, or predication.  The hallmark of this feature is the
9227 ability to nullify most of the instructions in the instruction set.
9228 When the instruction set is large and not entirely symmetric, it
9229 can be quite tedious to describe these forms directly in the
9230 @file{.md} file.  An alternative is the @code{define_cond_exec} template.
9232 @findex define_cond_exec
9233 @smallexample
9234 (define_cond_exec
9235   [@var{predicate-pattern}]
9236   "@var{condition}"
9237   "@var{output-template}"
9238   "@var{optional-insn-attribues}")
9239 @end smallexample
9241 @var{predicate-pattern} is the condition that must be true for the
9242 insn to be executed at runtime and should match a relational operator.
9243 One can use @code{match_operator} to match several relational operators
9244 at once.  Any @code{match_operand} operands must have no more than one
9245 alternative.
9247 @var{condition} is a C expression that must be true for the generated
9248 pattern to match.
9250 @findex current_insn_predicate
9251 @var{output-template} is a string similar to the @code{define_insn}
9252 output template (@pxref{Output Template}), except that the @samp{*}
9253 and @samp{@@} special cases do not apply.  This is only useful if the
9254 assembly text for the predicate is a simple prefix to the main insn.
9255 In order to handle the general case, there is a global variable
9256 @code{current_insn_predicate} that will contain the entire predicate
9257 if the current insn is predicated, and will otherwise be @code{NULL}.
9259 @var{optional-insn-attributes} is an optional vector of attributes that gets
9260 appended to the insn attributes of the produced cond_exec rtx. It can
9261 be used to add some distinguishing attribute to cond_exec rtxs produced
9262 that way. An example usage would be to use this attribute in conjunction
9263 with attributes on the main pattern to disable particular alternatives under
9264 certain conditions.
9266 When @code{define_cond_exec} is used, an implicit reference to
9267 the @code{predicable} instruction attribute is made.
9268 @xref{Insn Attributes}.  This attribute must be a boolean (i.e.@: have
9269 exactly two elements in its @var{list-of-values}), with the possible
9270 values being @code{no} and @code{yes}.  The default and all uses in
9271 the insns must be a simple constant, not a complex expressions.  It
9272 may, however, depend on the alternative, by using a comma-separated
9273 list of values.  If that is the case, the port should also define an
9274 @code{enabled} attribute (@pxref{Disable Insn Alternatives}), which
9275 should also allow only @code{no} and @code{yes} as its values.
9277 For each @code{define_insn} for which the @code{predicable}
9278 attribute is true, a new @code{define_insn} pattern will be
9279 generated that matches a predicated version of the instruction.
9280 For example,
9282 @smallexample
9283 (define_insn "addsi"
9284   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
9285         (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9286                  (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9287   "@var{test1}"
9288   "add %2,%1,%0")
9290 (define_cond_exec
9291   [(ne (match_operand:CC 0 "register_operand" "c")
9292        (const_int 0))]
9293   "@var{test2}"
9294   "(%0)")
9295 @end smallexample
9297 @noindent
9298 generates a new pattern
9300 @smallexample
9301 (define_insn ""
9302   [(cond_exec
9303      (ne (match_operand:CC 3 "register_operand" "c") (const_int 0))
9304      (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
9305           (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9306                    (match_operand:SI 2 "register_operand" "r"))))]
9307   "(@var{test2}) && (@var{test1})"
9308   "(%3) add %2,%1,%0")
9309 @end smallexample
9311 @end ifset
9312 @ifset INTERNALS
9313 @node Define Subst
9314 @section RTL Templates Transformations
9315 @cindex define_subst
9317 For some hardware architectures there are common cases when the RTL
9318 templates for the instructions can be derived from the other RTL
9319 templates using simple transformations.  E.g., @file{i386.md} contains
9320 an RTL template for the ordinary @code{sub} instruction---
9321 @code{*subsi_1}, and for the @code{sub} instruction with subsequent
9322 zero-extension---@code{*subsi_1_zext}.  Such cases can be easily
9323 implemented by a single meta-template capable of generating a modified
9324 case based on the initial one:
9326 @findex define_subst
9327 @smallexample
9328 (define_subst "@var{name}"
9329   [@var{input-template}]
9330   "@var{condition}"
9331   [@var{output-template}])
9332 @end smallexample
9333 @var{input-template} is a pattern describing the source RTL template,
9334 which will be transformed.
9336 @var{condition} is a C expression that is conjunct with the condition
9337 from the input-template to generate a condition to be used in the
9338 output-template.
9340 @var{output-template} is a pattern that will be used in the resulting
9341 template.
9343 @code{define_subst} mechanism is tightly coupled with the notion of the
9344 subst attribute (@pxref{Subst Iterators}).  The use of
9345 @code{define_subst} is triggered by a reference to a subst attribute in
9346 the transforming RTL template.  This reference initiates duplication of
9347 the source RTL template and substitution of the attributes with their
9348 values.  The source RTL template is left unchanged, while the copy is
9349 transformed by @code{define_subst}.  This transformation can fail in the
9350 case when the source RTL template is not matched against the
9351 input-template of the @code{define_subst}.  In such case the copy is
9352 deleted.
9354 @code{define_subst} can be used only in @code{define_insn} and
9355 @code{define_expand}, it cannot be used in other expressions (e.g. in
9356 @code{define_insn_and_split}).
9358 @menu
9359 * Define Subst Example::            Example of @code{define_subst} work.
9360 * Define Subst Pattern Matching::   Process of template comparison.
9361 * Define Subst Output Template::    Generation of output template.
9362 @end menu
9364 @node Define Subst Example
9365 @subsection @code{define_subst} Example
9366 @cindex define_subst
9368 To illustrate how @code{define_subst} works, let us examine a simple
9369 template transformation.
9371 Suppose there are two kinds of instructions: one that touches flags and
9372 the other that does not.  The instructions of the second type could be
9373 generated with the following @code{define_subst}:
9375 @smallexample
9376 (define_subst "add_clobber_subst"
9377   [(set (match_operand:SI 0 "" "")
9378         (match_operand:SI 1 "" ""))]
9379   ""
9380   [(set (match_dup 0)
9381         (match_dup 1))
9382    (clobber (reg:CC FLAGS_REG))]
9383 @end smallexample
9385 This @code{define_subst} can be applied to any RTL pattern containing
9386 @code{set} of mode SI and generates a copy with clobber when it is
9387 applied.
9389 Assume there is an RTL template for a @code{max} instruction to be used
9390 in @code{define_subst} mentioned above:
9392 @smallexample
9393 (define_insn "maxsi"
9394   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9395         (max:SI
9396           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9397           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9398   ""
9399   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9400  [@dots{}])
9401 @end smallexample
9403 To mark the RTL template for @code{define_subst} application,
9404 subst-attributes are used.  They should be declared in advance:
9406 @smallexample
9407 (define_subst_attr "add_clobber_name" "add_clobber_subst" "_noclobber" "_clobber")
9408 @end smallexample
9410 Here @samp{add_clobber_name} is the attribute name,
9411 @samp{add_clobber_subst} is the name of the corresponding
9412 @code{define_subst}, the third argument (@samp{_noclobber}) is the
9413 attribute value that would be substituted into the unchanged version of
9414 the source RTL template, and the last argument (@samp{_clobber}) is the
9415 value that would be substituted into the second, transformed,
9416 version of the RTL template.
9418 Once the subst-attribute has been defined, it should be used in RTL
9419 templates which need to be processed by the @code{define_subst}.  So,
9420 the original RTL template should be changed:
9422 @smallexample
9423 (define_insn "maxsi<add_clobber_name>"
9424   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9425         (max:SI
9426           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9427           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9428   ""
9429   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9430  [@dots{}])
9431 @end smallexample
9433 The result of the @code{define_subst} usage would look like the following:
9435 @smallexample
9436 (define_insn "maxsi_noclobber"
9437   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9438         (max:SI
9439           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9440           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
9441   ""
9442   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9443  [@dots{}])
9444 (define_insn "maxsi_clobber"
9445   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
9446         (max:SI
9447           (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
9448           (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))
9449    (clobber (reg:CC FLAGS_REG))]
9450   ""
9451   "max\t@{%2, %1, %0|%0, %1, %2@}"
9452  [@dots{}])
9453 @end smallexample
9455 @node Define Subst Pattern Matching
9456 @subsection Pattern Matching in @code{define_subst}
9457 @cindex define_subst
9459 All expressions, allowed in @code{define_insn} or @code{define_expand},
9460 are allowed in the input-template of @code{define_subst}, except
9461 @code{match_par_dup}, @code{match_scratch}, @code{match_parallel}. The
9462 meanings of expressions in the input-template were changed:
9464 @code{match_operand} matches any expression (possibly, a subtree in
9465 RTL-template), if modes of the @code{match_operand} and this expression
9466 are the same, or mode of the @code{match_operand} is @code{VOIDmode}, or
9467 this expression is @code{match_dup}, @code{match_op_dup}.  If the
9468 expression is @code{match_operand} too, and predicate of
9469 @code{match_operand} from the input pattern is not empty, then the
9470 predicates are compared.  That can be used for more accurate filtering
9471 of accepted RTL-templates.
9473 @code{match_operator} matches common operators (like @code{plus},
9474 @code{minus}), @code{unspec}, @code{unspec_volatile} operators and
9475 @code{match_operator}s from the original pattern if the modes match and
9476 @code{match_operator} from the input pattern has the same number of
9477 operands as the operator from the original pattern.
9479 @node Define Subst Output Template
9480 @subsection Generation of output template in @code{define_subst}
9481 @cindex define_subst
9483 If all necessary checks for @code{define_subst} application pass, a new
9484 RTL-pattern, based on the output-template, is created to replace the old
9485 template.  Like in input-patterns, meanings of some RTL expressions are
9486 changed when they are used in output-patterns of a @code{define_subst}.
9487 Thus, @code{match_dup} is used for copying the whole expression from the
9488 original pattern, which matched corresponding @code{match_operand} from
9489 the input pattern.
9491 @code{match_dup N} is used in the output template to be replaced with
9492 the expression from the original pattern, which matched
9493 @code{match_operand N} from the input pattern.  As a consequence,
9494 @code{match_dup} cannot be used to point to @code{match_operand}s from
9495 the output pattern, it should always refer to a @code{match_operand}
9496 from the input pattern.
9498 In the output template one can refer to the expressions from the
9499 original pattern and create new ones.  For instance, some operands could
9500 be added by means of standard @code{match_operand}.
9502 After replacing @code{match_dup} with some RTL-subtree from the original
9503 pattern, it could happen that several @code{match_operand}s in the
9504 output pattern have the same indexes.  It is unknown, how many and what
9505 indexes would be used in the expression which would replace
9506 @code{match_dup}, so such conflicts in indexes are inevitable.  To
9507 overcome this issue, @code{match_operands} and @code{match_operators},
9508 which were introduced into the output pattern, are renumerated when all
9509 @code{match_dup}s are replaced.
9511 Number of alternatives in @code{match_operand}s introduced into the
9512 output template @code{M} could differ from the number of alternatives in
9513 the original pattern @code{N}, so in the resultant pattern there would
9514 be @code{N*M} alternatives.  Thus, constraints from the original pattern
9515 would be duplicated @code{N} times, constraints from the output pattern
9516 would be duplicated @code{M} times, producing all possible combinations.
9517 @end ifset
9519 @ifset INTERNALS
9520 @node Constant Definitions
9521 @section Constant Definitions
9522 @cindex constant definitions
9523 @findex define_constants
9525 Using literal constants inside instruction patterns reduces legibility and
9526 can be a maintenance problem.
9528 To overcome this problem, you may use the @code{define_constants}
9529 expression.  It contains a vector of name-value pairs.  From that
9530 point on, wherever any of the names appears in the MD file, it is as
9531 if the corresponding value had been written instead.  You may use
9532 @code{define_constants} multiple times; each appearance adds more
9533 constants to the table.  It is an error to redefine a constant with
9534 a different value.
9536 To come back to the a29k load multiple example, instead of
9538 @smallexample
9539 (define_insn ""
9540   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
9541      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
9542            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
9543       (use (reg:SI 179))
9544       (clobber (reg:SI 179))])]
9545   ""
9546   "loadm 0,0,%1,%2")
9547 @end smallexample
9549 You could write:
9551 @smallexample
9552 (define_constants [
9553     (R_BP 177)
9554     (R_FC 178)
9555     (R_CR 179)
9556     (R_Q  180)
9559 (define_insn ""
9560   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
9561      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
9562            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
9563       (use (reg:SI R_CR))
9564       (clobber (reg:SI R_CR))])]
9565   ""
9566   "loadm 0,0,%1,%2")
9567 @end smallexample
9569 The constants that are defined with a define_constant are also output
9570 in the insn-codes.h header file as #defines.
9572 @cindex enumerations
9573 @findex define_c_enum
9574 You can also use the machine description file to define enumerations.
9575 Like the constants defined by @code{define_constant}, these enumerations
9576 are visible to both the machine description file and the main C code.
9578 The syntax is as follows:
9580 @smallexample
9581 (define_c_enum "@var{name}" [
9582   @var{value0}
9583   @var{value1}
9584   @dots{}
9585   @var{valuen}
9587 @end smallexample
9589 This definition causes the equivalent of the following C code to appear
9590 in @file{insn-constants.h}:
9592 @smallexample
9593 enum @var{name} @{
9594   @var{value0} = 0,
9595   @var{value1} = 1,
9596   @dots{}
9597   @var{valuen} = @var{n}
9599 #define NUM_@var{cname}_VALUES (@var{n} + 1)
9600 @end smallexample
9602 where @var{cname} is the capitalized form of @var{name}.
9603 It also makes each @var{valuei} available in the machine description
9604 file, just as if it had been declared with:
9606 @smallexample
9607 (define_constants [(@var{valuei} @var{i})])
9608 @end smallexample
9610 Each @var{valuei} is usually an upper-case identifier and usually
9611 begins with @var{cname}.
9613 You can split the enumeration definition into as many statements as
9614 you like.  The above example is directly equivalent to:
9616 @smallexample
9617 (define_c_enum "@var{name}" [@var{value0}])
9618 (define_c_enum "@var{name}" [@var{value1}])
9619 @dots{}
9620 (define_c_enum "@var{name}" [@var{valuen}])
9621 @end smallexample
9623 Splitting the enumeration helps to improve the modularity of each
9624 individual @code{.md} file.  For example, if a port defines its
9625 synchronization instructions in a separate @file{sync.md} file,
9626 it is convenient to define all synchronization-specific enumeration
9627 values in @file{sync.md} rather than in the main @file{.md} file.
9629 Some enumeration names have special significance to GCC:
9631 @table @code
9632 @item unspecv
9633 @findex unspec_volatile
9634 If an enumeration called @code{unspecv} is defined, GCC will use it
9635 when printing out @code{unspec_volatile} expressions.  For example:
9637 @smallexample
9638 (define_c_enum "unspecv" [
9639   UNSPECV_BLOCKAGE
9641 @end smallexample
9643 causes GCC to print @samp{(unspec_volatile @dots{} 0)} as:
9645 @smallexample
9646 (unspec_volatile ... UNSPECV_BLOCKAGE)
9647 @end smallexample
9649 @item unspec
9650 @findex unspec
9651 If an enumeration called @code{unspec} is defined, GCC will use
9652 it when printing out @code{unspec} expressions.  GCC will also use
9653 it when printing out @code{unspec_volatile} expressions unless an
9654 @code{unspecv} enumeration is also defined.  You can therefore
9655 decide whether to keep separate enumerations for volatile and
9656 non-volatile expressions or whether to use the same enumeration
9657 for both.
9658 @end table
9660 @findex define_enum
9661 @anchor{define_enum}
9662 Another way of defining an enumeration is to use @code{define_enum}:
9664 @smallexample
9665 (define_enum "@var{name}" [
9666   @var{value0}
9667   @var{value1}
9668   @dots{}
9669   @var{valuen}
9671 @end smallexample
9673 This directive implies:
9675 @smallexample
9676 (define_c_enum "@var{name}" [
9677   @var{cname}_@var{cvalue0}
9678   @var{cname}_@var{cvalue1}
9679   @dots{}
9680   @var{cname}_@var{cvaluen}
9682 @end smallexample
9684 @findex define_enum_attr
9685 where @var{cvaluei} is the capitalized form of @var{valuei}.
9686 However, unlike @code{define_c_enum}, the enumerations defined
9687 by @code{define_enum} can be used in attribute specifications
9688 (@pxref{define_enum_attr}).
9689 @end ifset
9690 @ifset INTERNALS
9691 @node Iterators
9692 @section Iterators
9693 @cindex iterators in @file{.md} files
9695 Ports often need to define similar patterns for more than one machine
9696 mode or for more than one rtx code.  GCC provides some simple iterator
9697 facilities to make this process easier.
9699 @menu
9700 * Mode Iterators::         Generating variations of patterns for different modes.
9701 * Code Iterators::         Doing the same for codes.
9702 * Int Iterators::          Doing the same for integers.
9703 * Subst Iterators::        Generating variations of patterns for define_subst.
9704 @end menu
9706 @node Mode Iterators
9707 @subsection Mode Iterators
9708 @cindex mode iterators in @file{.md} files
9710 Ports often need to define similar patterns for two or more different modes.
9711 For example:
9713 @itemize @bullet
9714 @item
9715 If a processor has hardware support for both single and double
9716 floating-point arithmetic, the @code{SFmode} patterns tend to be
9717 very similar to the @code{DFmode} ones.
9719 @item
9720 If a port uses @code{SImode} pointers in one configuration and
9721 @code{DImode} pointers in another, it will usually have very similar
9722 @code{SImode} and @code{DImode} patterns for manipulating pointers.
9723 @end itemize
9725 Mode iterators allow several patterns to be instantiated from one
9726 @file{.md} file template.  They can be used with any type of
9727 rtx-based construct, such as a @code{define_insn},
9728 @code{define_split}, or @code{define_peephole2}.
9730 @menu
9731 * Defining Mode Iterators:: Defining a new mode iterator.
9732 * Substitutions::           Combining mode iterators with substitutions
9733 * Examples::                Examples
9734 @end menu
9736 @node Defining Mode Iterators
9737 @subsubsection Defining Mode Iterators
9738 @findex define_mode_iterator
9740 The syntax for defining a mode iterator is:
9742 @smallexample
9743 (define_mode_iterator @var{name} [(@var{mode1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{moden} "@var{condn}")])
9744 @end smallexample
9746 This allows subsequent @file{.md} file constructs to use the mode suffix
9747 @code{:@var{name}}.  Every construct that does so will be expanded
9748 @var{n} times, once with every use of @code{:@var{name}} replaced by
9749 @code{:@var{mode1}}, once with every use replaced by @code{:@var{mode2}},
9750 and so on.  In the expansion for a particular @var{modei}, every
9751 C condition will also require that @var{condi} be true.
9753 For example:
9755 @smallexample
9756 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
9757 @end smallexample
9759 defines a new mode suffix @code{:P}.  Every construct that uses
9760 @code{:P} will be expanded twice, once with every @code{:P} replaced
9761 by @code{:SI} and once with every @code{:P} replaced by @code{:DI}.
9762 The @code{:SI} version will only apply if @code{Pmode == SImode} and
9763 the @code{:DI} version will only apply if @code{Pmode == DImode}.
9765 As with other @file{.md} conditions, an empty string is treated
9766 as ``always true''.  @code{(@var{mode} "")} can also be abbreviated
9767 to @code{@var{mode}}.  For example:
9769 @smallexample
9770 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
9771 @end smallexample
9773 means that the @code{:DI} expansion only applies if @code{TARGET_64BIT}
9774 but that the @code{:SI} expansion has no such constraint.
9776 Iterators are applied in the order they are defined.  This can be
9777 significant if two iterators are used in a construct that requires
9778 substitutions.  @xref{Substitutions}.
9780 @node Substitutions
9781 @subsubsection Substitution in Mode Iterators
9782 @findex define_mode_attr
9784 If an @file{.md} file construct uses mode iterators, each version of the
9785 construct will often need slightly different strings or modes.  For
9786 example:
9788 @itemize @bullet
9789 @item
9790 When a @code{define_expand} defines several @code{add@var{m}3} patterns
9791 (@pxref{Standard Names}), each expander will need to use the
9792 appropriate mode name for @var{m}.
9794 @item
9795 When a @code{define_insn} defines several instruction patterns,
9796 each instruction will often use a different assembler mnemonic.
9798 @item
9799 When a @code{define_insn} requires operands with different modes,
9800 using an iterator for one of the operand modes usually requires a specific
9801 mode for the other operand(s).
9802 @end itemize
9804 GCC supports such variations through a system of ``mode attributes''.
9805 There are two standard attributes: @code{mode}, which is the name of
9806 the mode in lower case, and @code{MODE}, which is the same thing in
9807 upper case.  You can define other attributes using:
9809 @smallexample
9810 (define_mode_attr @var{name} [(@var{mode1} "@var{value1}") @dots{} (@var{moden} "@var{valuen}")])
9811 @end smallexample
9813 where @var{name} is the name of the attribute and @var{valuei}
9814 is the value associated with @var{modei}.
9816 When GCC replaces some @var{:iterator} with @var{:mode}, it will scan
9817 each string and mode in the pattern for sequences of the form
9818 @code{<@var{iterator}:@var{attr}>}, where @var{attr} is the name of a
9819 mode attribute.  If the attribute is defined for @var{mode}, the whole
9820 @code{<@dots{}>} sequence will be replaced by the appropriate attribute
9821 value.
9823 For example, suppose an @file{.md} file has:
9825 @smallexample
9826 (define_mode_iterator P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
9827 (define_mode_attr load [(SI "lw") (DI "ld")])
9828 @end smallexample
9830 If one of the patterns that uses @code{:P} contains the string
9831 @code{"<P:load>\t%0,%1"}, the @code{SI} version of that pattern
9832 will use @code{"lw\t%0,%1"} and the @code{DI} version will use
9833 @code{"ld\t%0,%1"}.
9835 Here is an example of using an attribute for a mode:
9837 @smallexample
9838 (define_mode_iterator LONG [SI DI])
9839 (define_mode_attr SHORT [(SI "HI") (DI "SI")])
9840 (define_insn @dots{}
9841   (sign_extend:LONG (match_operand:<LONG:SHORT> @dots{})) @dots{})
9842 @end smallexample
9844 The @code{@var{iterator}:} prefix may be omitted, in which case the
9845 substitution will be attempted for every iterator expansion.
9847 @node Examples
9848 @subsubsection Mode Iterator Examples
9850 Here is an example from the MIPS port.  It defines the following
9851 modes and attributes (among others):
9853 @smallexample
9854 (define_mode_iterator GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
9855 (define_mode_attr d [(SI "") (DI "d")])
9856 @end smallexample
9858 and uses the following template to define both @code{subsi3}
9859 and @code{subdi3}:
9861 @smallexample
9862 (define_insn "sub<mode>3"
9863   [(set (match_operand:GPR 0 "register_operand" "=d")
9864         (minus:GPR (match_operand:GPR 1 "register_operand" "d")
9865                    (match_operand:GPR 2 "register_operand" "d")))]
9866   ""
9867   "<d>subu\t%0,%1,%2"
9868   [(set_attr "type" "arith")
9869    (set_attr "mode" "<MODE>")])
9870 @end smallexample
9872 This is exactly equivalent to:
9874 @smallexample
9875 (define_insn "subsi3"
9876   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=d")
9877         (minus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "d")
9878                   (match_operand:SI 2 "register_operand" "d")))]
9879   ""
9880   "subu\t%0,%1,%2"
9881   [(set_attr "type" "arith")
9882    (set_attr "mode" "SI")])
9884 (define_insn "subdi3"
9885   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
9886         (minus:DI (match_operand:DI 1 "register_operand" "d")
9887                   (match_operand:DI 2 "register_operand" "d")))]
9888   ""
9889   "dsubu\t%0,%1,%2"
9890   [(set_attr "type" "arith")
9891    (set_attr "mode" "DI")])
9892 @end smallexample
9894 @node Code Iterators
9895 @subsection Code Iterators
9896 @cindex code iterators in @file{.md} files
9897 @findex define_code_iterator
9898 @findex define_code_attr
9900 Code iterators operate in a similar way to mode iterators.  @xref{Mode Iterators}.
9902 The construct:
9904 @smallexample
9905 (define_code_iterator @var{name} [(@var{code1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{coden} "@var{condn}")])
9906 @end smallexample
9908 defines a pseudo rtx code @var{name} that can be instantiated as
9909 @var{codei} if condition @var{condi} is true.  Each @var{codei}
9910 must have the same rtx format.  @xref{RTL Classes}.
9912 As with mode iterators, each pattern that uses @var{name} will be
9913 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
9914 @var{code1}, once with all uses replaced by @var{code2}, and so on.
9915 @xref{Defining Mode Iterators}.
9917 It is possible to define attributes for codes as well as for modes.
9918 There are two standard code attributes: @code{code}, the name of the
9919 code in lower case, and @code{CODE}, the name of the code in upper case.
9920 Other attributes are defined using:
9922 @smallexample
9923 (define_code_attr @var{name} [(@var{code1} "@var{value1}") @dots{} (@var{coden} "@var{valuen}")])
9924 @end smallexample
9926 Here's an example of code iterators in action, taken from the MIPS port:
9928 @smallexample
9929 (define_code_iterator any_cond [unordered ordered unlt unge uneq ltgt unle ungt
9930                                 eq ne gt ge lt le gtu geu ltu leu])
9932 (define_expand "b<code>"
9933   [(set (pc)
9934         (if_then_else (any_cond:CC (cc0)
9935                                    (const_int 0))
9936                       (label_ref (match_operand 0 ""))
9937                       (pc)))]
9938   ""
9940   gen_conditional_branch (operands, <CODE>);
9941   DONE;
9943 @end smallexample
9945 This is equivalent to:
9947 @smallexample
9948 (define_expand "bunordered"
9949   [(set (pc)
9950         (if_then_else (unordered:CC (cc0)
9951                                     (const_int 0))
9952                       (label_ref (match_operand 0 ""))
9953                       (pc)))]
9954   ""
9956   gen_conditional_branch (operands, UNORDERED);
9957   DONE;
9960 (define_expand "bordered"
9961   [(set (pc)
9962         (if_then_else (ordered:CC (cc0)
9963                                   (const_int 0))
9964                       (label_ref (match_operand 0 ""))
9965                       (pc)))]
9966   ""
9968   gen_conditional_branch (operands, ORDERED);
9969   DONE;
9972 @dots{}
9973 @end smallexample
9975 @node Int Iterators
9976 @subsection Int Iterators
9977 @cindex int iterators in @file{.md} files
9978 @findex define_int_iterator
9979 @findex define_int_attr
9981 Int iterators operate in a similar way to code iterators.  @xref{Code Iterators}.
9983 The construct:
9985 @smallexample
9986 (define_int_iterator @var{name} [(@var{int1} "@var{cond1}") @dots{} (@var{intn} "@var{condn}")])
9987 @end smallexample
9989 defines a pseudo integer constant @var{name} that can be instantiated as
9990 @var{inti} if condition @var{condi} is true.  Each @var{int}
9991 must have the same rtx format.  @xref{RTL Classes}. Int iterators can appear
9992 in only those rtx fields that have 'i' as the specifier. This means that
9993 each @var{int} has to be a constant defined using define_constant or
9994 define_c_enum.
9996 As with mode and code iterators, each pattern that uses @var{name} will be
9997 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
9998 @var{int1}, once with all uses replaced by @var{int2}, and so on.
9999 @xref{Defining Mode Iterators}.
10001 It is possible to define attributes for ints as well as for codes and modes.
10002 Attributes are defined using:
10004 @smallexample
10005 (define_int_attr @var{name} [(@var{int1} "@var{value1}") @dots{} (@var{intn} "@var{valuen}")])
10006 @end smallexample
10008 Here's an example of int iterators in action, taken from the ARM port:
10010 @smallexample
10011 (define_int_iterator QABSNEG [UNSPEC_VQABS UNSPEC_VQNEG])
10013 (define_int_attr absneg [(UNSPEC_VQABS "abs") (UNSPEC_VQNEG "neg")])
10015 (define_insn "neon_vq<absneg><mode>"
10016   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
10017         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
10018                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
10019                       QABSNEG))]
10020   "TARGET_NEON"
10021   "vq<absneg>.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
10022   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
10025 @end smallexample
10027 This is equivalent to:
10029 @smallexample
10030 (define_insn "neon_vqabs<mode>"
10031   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
10032         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
10033                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
10034                       UNSPEC_VQABS))]
10035   "TARGET_NEON"
10036   "vqabs.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
10037   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
10040 (define_insn "neon_vqneg<mode>"
10041   [(set (match_operand:VDQIW 0 "s_register_operand" "=w")
10042         (unspec:VDQIW [(match_operand:VDQIW 1 "s_register_operand" "w")
10043                        (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "i")]
10044                       UNSPEC_VQNEG))]
10045   "TARGET_NEON"
10046   "vqneg.<V_s_elem>\t%<V_reg>0, %<V_reg>1"
10047   [(set_attr "type" "neon_vqneg_vqabs")]
10050 @end smallexample
10052 @node Subst Iterators
10053 @subsection Subst Iterators
10054 @cindex subst iterators in @file{.md} files
10055 @findex define_subst
10056 @findex define_subst_attr
10058 Subst iterators are special type of iterators with the following
10059 restrictions: they could not be declared explicitly, they always have
10060 only two values, and they do not have explicit dedicated name.
10061 Subst-iterators are triggered only when corresponding subst-attribute is
10062 used in RTL-pattern.
10064 Subst iterators transform templates in the following way: the templates
10065 are duplicated, the subst-attributes in these templates are replaced
10066 with the corresponding values, and a new attribute is implicitly added
10067 to the given @code{define_insn}/@code{define_expand}.  The name of the
10068 added attribute matches the name of @code{define_subst}.  Such
10069 attributes are declared implicitly, and it is not allowed to have a
10070 @code{define_attr} named as a @code{define_subst}.
10072 Each subst iterator is linked to a @code{define_subst}.  It is declared
10073 implicitly by the first appearance of the corresponding
10074 @code{define_subst_attr}, and it is not allowed to define it explicitly.
10076 Declarations of subst-attributes have the following syntax:
10078 @findex define_subst_attr
10079 @smallexample
10080 (define_subst_attr "@var{name}"
10081   "@var{subst-name}"
10082   "@var{no-subst-value}"
10083   "@var{subst-applied-value}")
10084 @end smallexample
10086 @var{name} is a string with which the given subst-attribute could be
10087 referred to.
10089 @var{subst-name} shows which @code{define_subst} should be applied to an
10090 RTL-template if the given subst-attribute is present in the
10091 RTL-template.
10093 @var{no-subst-value} is a value with which subst-attribute would be
10094 replaced in the first copy of the original RTL-template.
10096 @var{subst-applied-value} is a value with which subst-attribute would be
10097 replaced in the second copy of the original RTL-template.
10099 @end ifset