]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/9.2.git/blob - contrib/gcc/doc/md.texi
- Copy stable/9 to releng/9.2 as part of the 9.2-RELEASE cycle.
[FreeBSD/releng/9.2.git] / contrib / gcc / doc / md.texi
1 @c Copyright (C) 1988, 1989, 1992, 1993, 1994, 1996, 1998, 1999, 2000, 2001,
2 @c 2002, 2003, 2004, 2005, 2006 Free Software Foundation, Inc.
3 @c This is part of the GCC manual.
4 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
5
6 @ifset INTERNALS
7 @node Machine Desc
8 @chapter Machine Descriptions
9 @cindex machine descriptions
10
11 A machine description has two parts: a file of instruction patterns
12 (@file{.md} file) and a C header file of macro definitions.
13
14 The @file{.md} file for a target machine contains a pattern for each
15 instruction that the target machine supports (or at least each instruction
16 that is worth telling the compiler about).  It may also contain comments.
17 A semicolon causes the rest of the line to be a comment, unless the semicolon
18 is inside a quoted string.
19
20 See the next chapter for information on the C header file.
21
22 @menu
23 * Overview::            How the machine description is used.
24 * Patterns::            How to write instruction patterns.
25 * Example::             An explained example of a @code{define_insn} pattern.
26 * RTL Template::        The RTL template defines what insns match a pattern.
27 * Output Template::     The output template says how to make assembler code
28                           from such an insn.
29 * Output Statement::    For more generality, write C code to output
30                           the assembler code.
31 * Predicates::          Controlling what kinds of operands can be used
32                           for an insn.
33 * Constraints::         Fine-tuning operand selection.
34 * Standard Names::      Names mark patterns to use for code generation.
35 * Pattern Ordering::    When the order of patterns makes a difference.
36 * Dependent Patterns::  Having one pattern may make you need another.
37 * Jump Patterns::       Special considerations for patterns for jump insns.
38 * Looping Patterns::    How to define patterns for special looping insns.
39 * Insn Canonicalizations::Canonicalization of Instructions
40 * Expander Definitions::Generating a sequence of several RTL insns
41                           for a standard operation.
42 * Insn Splitting::      Splitting Instructions into Multiple Instructions.
43 * Including Patterns::      Including Patterns in Machine Descriptions.
44 * Peephole Definitions::Defining machine-specific peephole optimizations.
45 * Insn Attributes::     Specifying the value of attributes for generated insns.
46 * Conditional Execution::Generating @code{define_insn} patterns for
47                            predication.
48 * Constant Definitions::Defining symbolic constants that can be used in the
49                         md file.
50 * Macros::              Using macros to generate patterns from a template.
51 @end menu
52
53 @node Overview
54 @section Overview of How the Machine Description is Used
55
56 There are three main conversions that happen in the compiler:
57
58 @enumerate
59
60 @item
61 The front end reads the source code and builds a parse tree.
62
63 @item
64 The parse tree is used to generate an RTL insn list based on named
65 instruction patterns.
66
67 @item
68 The insn list is matched against the RTL templates to produce assembler
69 code.
70
71 @end enumerate
72
73 For the generate pass, only the names of the insns matter, from either a
74 named @code{define_insn} or a @code{define_expand}.  The compiler will
75 choose the pattern with the right name and apply the operands according
76 to the documentation later in this chapter, without regard for the RTL
77 template or operand constraints.  Note that the names the compiler looks
78 for are hard-coded in the compiler---it will ignore unnamed patterns and
79 patterns with names it doesn't know about, but if you don't provide a
80 named pattern it needs, it will abort.
81
82 If a @code{define_insn} is used, the template given is inserted into the
83 insn list.  If a @code{define_expand} is used, one of three things
84 happens, based on the condition logic.  The condition logic may manually
85 create new insns for the insn list, say via @code{emit_insn()}, and
86 invoke @code{DONE}.  For certain named patterns, it may invoke @code{FAIL} to tell the
87 compiler to use an alternate way of performing that task.  If it invokes
88 neither @code{DONE} nor @code{FAIL}, the template given in the pattern
89 is inserted, as if the @code{define_expand} were a @code{define_insn}.
90
91 Once the insn list is generated, various optimization passes convert,
92 replace, and rearrange the insns in the insn list.  This is where the
93 @code{define_split} and @code{define_peephole} patterns get used, for
94 example.
95
96 Finally, the insn list's RTL is matched up with the RTL templates in the
97 @code{define_insn} patterns, and those patterns are used to emit the
98 final assembly code.  For this purpose, each named @code{define_insn}
99 acts like it's unnamed, since the names are ignored.
100
101 @node Patterns
102 @section Everything about Instruction Patterns
103 @cindex patterns
104 @cindex instruction patterns
105
106 @findex define_insn
107 Each instruction pattern contains an incomplete RTL expression, with pieces
108 to be filled in later, operand constraints that restrict how the pieces can
109 be filled in, and an output pattern or C code to generate the assembler
110 output, all wrapped up in a @code{define_insn} expression.
111
112 A @code{define_insn} is an RTL expression containing four or five operands:
113
114 @enumerate
115 @item
116 An optional name.  The presence of a name indicate that this instruction
117 pattern can perform a certain standard job for the RTL-generation
118 pass of the compiler.  This pass knows certain names and will use
119 the instruction patterns with those names, if the names are defined
120 in the machine description.
121
122 The absence of a name is indicated by writing an empty string
123 where the name should go.  Nameless instruction patterns are never
124 used for generating RTL code, but they may permit several simpler insns
125 to be combined later on.
126
127 Names that are not thus known and used in RTL-generation have no
128 effect; they are equivalent to no name at all.
129
130 For the purpose of debugging the compiler, you may also specify a
131 name beginning with the @samp{*} character.  Such a name is used only
132 for identifying the instruction in RTL dumps; it is entirely equivalent
133 to having a nameless pattern for all other purposes.
134
135 @item
136 The @dfn{RTL template} (@pxref{RTL Template}) is a vector of incomplete
137 RTL expressions which show what the instruction should look like.  It is
138 incomplete because it may contain @code{match_operand},
139 @code{match_operator}, and @code{match_dup} expressions that stand for
140 operands of the instruction.
141
142 If the vector has only one element, that element is the template for the
143 instruction pattern.  If the vector has multiple elements, then the
144 instruction pattern is a @code{parallel} expression containing the
145 elements described.
146
147 @item
148 @cindex pattern conditions
149 @cindex conditions, in patterns
150 A condition.  This is a string which contains a C expression that is
151 the final test to decide whether an insn body matches this pattern.
152
153 @cindex named patterns and conditions
154 For a named pattern, the condition (if present) may not depend on
155 the data in the insn being matched, but only the target-machine-type
156 flags.  The compiler needs to test these conditions during
157 initialization in order to learn exactly which named instructions are
158 available in a particular run.
159
160 @findex operands
161 For nameless patterns, the condition is applied only when matching an
162 individual insn, and only after the insn has matched the pattern's
163 recognition template.  The insn's operands may be found in the vector
164 @code{operands}.  For an insn where the condition has once matched, it
165 can't be used to control register allocation, for example by excluding
166 certain hard registers or hard register combinations.
167
168 @item
169 The @dfn{output template}: a string that says how to output matching
170 insns as assembler code.  @samp{%} in this string specifies where
171 to substitute the value of an operand.  @xref{Output Template}.
172
173 When simple substitution isn't general enough, you can specify a piece
174 of C code to compute the output.  @xref{Output Statement}.
175
176 @item
177 Optionally, a vector containing the values of attributes for insns matching
178 this pattern.  @xref{Insn Attributes}.
179 @end enumerate
180
181 @node Example
182 @section Example of @code{define_insn}
183 @cindex @code{define_insn} example
184
185 Here is an actual example of an instruction pattern, for the 68000/68020.
186
187 @smallexample
188 (define_insn "tstsi"
189   [(set (cc0)
190         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
191   ""
192   "*
193 @{
194   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
195     return \"tstl %0\";
196   return \"cmpl #0,%0\";
197 @}")
198 @end smallexample
199
200 @noindent
201 This can also be written using braced strings:
202
203 @smallexample
204 (define_insn "tstsi"
205   [(set (cc0)
206         (match_operand:SI 0 "general_operand" "rm"))]
207   ""
208 @{
209   if (TARGET_68020 || ! ADDRESS_REG_P (operands[0]))
210     return "tstl %0";
211   return "cmpl #0,%0";
212 @})
213 @end smallexample
214
215 This is an instruction that sets the condition codes based on the value of
216 a general operand.  It has no condition, so any insn whose RTL description
217 has the form shown may be handled according to this pattern.  The name
218 @samp{tstsi} means ``test a @code{SImode} value'' and tells the RTL generation
219 pass that, when it is necessary to test such a value, an insn to do so
220 can be constructed using this pattern.
221
222 The output control string is a piece of C code which chooses which
223 output template to return based on the kind of operand and the specific
224 type of CPU for which code is being generated.
225
226 @samp{"rm"} is an operand constraint.  Its meaning is explained below.
227
228 @node RTL Template
229 @section RTL Template
230 @cindex RTL insn template
231 @cindex generating insns
232 @cindex insns, generating
233 @cindex recognizing insns
234 @cindex insns, recognizing
235
236 The RTL template is used to define which insns match the particular pattern
237 and how to find their operands.  For named patterns, the RTL template also
238 says how to construct an insn from specified operands.
239
240 Construction involves substituting specified operands into a copy of the
241 template.  Matching involves determining the values that serve as the
242 operands in the insn being matched.  Both of these activities are
243 controlled by special expression types that direct matching and
244 substitution of the operands.
245
246 @table @code
247 @findex match_operand
248 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{predicate} @var{constraint})
249 This expression is a placeholder for operand number @var{n} of
250 the insn.  When constructing an insn, operand number @var{n}
251 will be substituted at this point.  When matching an insn, whatever
252 appears at this position in the insn will be taken as operand
253 number @var{n}; but it must satisfy @var{predicate} or this instruction
254 pattern will not match at all.
255
256 Operand numbers must be chosen consecutively counting from zero in
257 each instruction pattern.  There may be only one @code{match_operand}
258 expression in the pattern for each operand number.  Usually operands
259 are numbered in the order of appearance in @code{match_operand}
260 expressions.  In the case of a @code{define_expand}, any operand numbers
261 used only in @code{match_dup} expressions have higher values than all
262 other operand numbers.
263
264 @var{predicate} is a string that is the name of a function that
265 accepts two arguments, an expression and a machine mode.
266 @xref{Predicates}.  During matching, the function will be called with
267 the putative operand as the expression and @var{m} as the mode
268 argument (if @var{m} is not specified, @code{VOIDmode} will be used,
269 which normally causes @var{predicate} to accept any mode).  If it
270 returns zero, this instruction pattern fails to match.
271 @var{predicate} may be an empty string; then it means no test is to be
272 done on the operand, so anything which occurs in this position is
273 valid.
274
275 Most of the time, @var{predicate} will reject modes other than @var{m}---but
276 not always.  For example, the predicate @code{address_operand} uses
277 @var{m} as the mode of memory ref that the address should be valid for.
278 Many predicates accept @code{const_int} nodes even though their mode is
279 @code{VOIDmode}.
280
281 @var{constraint} controls reloading and the choice of the best register
282 class to use for a value, as explained later (@pxref{Constraints}).
283 If the constraint would be an empty string, it can be omitted.
284
285 People are often unclear on the difference between the constraint and the
286 predicate.  The predicate helps decide whether a given insn matches the
287 pattern.  The constraint plays no role in this decision; instead, it
288 controls various decisions in the case of an insn which does match.
289
290 @findex match_scratch
291 @item (match_scratch:@var{m} @var{n} @var{constraint})
292 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}
293 and indicates that operand must be a @code{scratch} or @code{reg}
294 expression.
295
296 When matching patterns, this is equivalent to
297
298 @smallexample
299 (match_operand:@var{m} @var{n} "scratch_operand" @var{pred})
300 @end smallexample
301
302 but, when generating RTL, it produces a (@code{scratch}:@var{m})
303 expression.
304
305 If the last few expressions in a @code{parallel} are @code{clobber}
306 expressions whose operands are either a hard register or
307 @code{match_scratch}, the combiner can add or delete them when
308 necessary.  @xref{Side Effects}.
309
310 @findex match_dup
311 @item (match_dup @var{n})
312 This expression is also a placeholder for operand number @var{n}.
313 It is used when the operand needs to appear more than once in the
314 insn.
315
316 In construction, @code{match_dup} acts just like @code{match_operand}:
317 the operand is substituted into the insn being constructed.  But in
318 matching, @code{match_dup} behaves differently.  It assumes that operand
319 number @var{n} has already been determined by a @code{match_operand}
320 appearing earlier in the recognition template, and it matches only an
321 identical-looking expression.
322
323 Note that @code{match_dup} should not be used to tell the compiler that
324 a particular register is being used for two operands (example:
325 @code{add} that adds one register to another; the second register is
326 both an input operand and the output operand).  Use a matching
327 constraint (@pxref{Simple Constraints}) for those.  @code{match_dup} is for the cases where one
328 operand is used in two places in the template, such as an instruction
329 that computes both a quotient and a remainder, where the opcode takes
330 two input operands but the RTL template has to refer to each of those
331 twice; once for the quotient pattern and once for the remainder pattern.
332
333 @findex match_operator
334 @item (match_operator:@var{m} @var{n} @var{predicate} [@var{operands}@dots{}])
335 This pattern is a kind of placeholder for a variable RTL expression
336 code.
337
338 When constructing an insn, it stands for an RTL expression whose
339 expression code is taken from that of operand @var{n}, and whose
340 operands are constructed from the patterns @var{operands}.
341
342 When matching an expression, it matches an expression if the function
343 @var{predicate} returns nonzero on that expression @emph{and} the
344 patterns @var{operands} match the operands of the expression.
345
346 Suppose that the function @code{commutative_operator} is defined as
347 follows, to match any expression whose operator is one of the
348 commutative arithmetic operators of RTL and whose mode is @var{mode}:
349
350 @smallexample
351 int
352 commutative_integer_operator (x, mode)
353      rtx x;
354      enum machine_mode mode;
355 @{
356   enum rtx_code code = GET_CODE (x);
357   if (GET_MODE (x) != mode)
358     return 0;
359   return (GET_RTX_CLASS (code) == RTX_COMM_ARITH
360           || code == EQ || code == NE);
361 @}
362 @end smallexample
363
364 Then the following pattern will match any RTL expression consisting
365 of a commutative operator applied to two general operands:
366
367 @smallexample
368 (match_operator:SI 3 "commutative_operator"
369   [(match_operand:SI 1 "general_operand" "g")
370    (match_operand:SI 2 "general_operand" "g")])
371 @end smallexample
372
373 Here the vector @code{[@var{operands}@dots{}]} contains two patterns
374 because the expressions to be matched all contain two operands.
375
376 When this pattern does match, the two operands of the commutative
377 operator are recorded as operands 1 and 2 of the insn.  (This is done
378 by the two instances of @code{match_operand}.)  Operand 3 of the insn
379 will be the entire commutative expression: use @code{GET_CODE
380 (operands[3])} to see which commutative operator was used.
381
382 The machine mode @var{m} of @code{match_operator} works like that of
383 @code{match_operand}: it is passed as the second argument to the
384 predicate function, and that function is solely responsible for
385 deciding whether the expression to be matched ``has'' that mode.
386
387 When constructing an insn, argument 3 of the gen-function will specify
388 the operation (i.e.@: the expression code) for the expression to be
389 made.  It should be an RTL expression, whose expression code is copied
390 into a new expression whose operands are arguments 1 and 2 of the
391 gen-function.  The subexpressions of argument 3 are not used;
392 only its expression code matters.
393
394 When @code{match_operator} is used in a pattern for matching an insn,
395 it usually best if the operand number of the @code{match_operator}
396 is higher than that of the actual operands of the insn.  This improves
397 register allocation because the register allocator often looks at
398 operands 1 and 2 of insns to see if it can do register tying.
399
400 There is no way to specify constraints in @code{match_operator}.  The
401 operand of the insn which corresponds to the @code{match_operator}
402 never has any constraints because it is never reloaded as a whole.
403 However, if parts of its @var{operands} are matched by
404 @code{match_operand} patterns, those parts may have constraints of
405 their own.
406
407 @findex match_op_dup
408 @item (match_op_dup:@var{m} @var{n}[@var{operands}@dots{}])
409 Like @code{match_dup}, except that it applies to operators instead of
410 operands.  When constructing an insn, operand number @var{n} will be
411 substituted at this point.  But in matching, @code{match_op_dup} behaves
412 differently.  It assumes that operand number @var{n} has already been
413 determined by a @code{match_operator} appearing earlier in the
414 recognition template, and it matches only an identical-looking
415 expression.
416
417 @findex match_parallel
418 @item (match_parallel @var{n} @var{predicate} [@var{subpat}@dots{}])
419 This pattern is a placeholder for an insn that consists of a
420 @code{parallel} expression with a variable number of elements.  This
421 expression should only appear at the top level of an insn pattern.
422
423 When constructing an insn, operand number @var{n} will be substituted at
424 this point.  When matching an insn, it matches if the body of the insn
425 is a @code{parallel} expression with at least as many elements as the
426 vector of @var{subpat} expressions in the @code{match_parallel}, if each
427 @var{subpat} matches the corresponding element of the @code{parallel},
428 @emph{and} the function @var{predicate} returns nonzero on the
429 @code{parallel} that is the body of the insn.  It is the responsibility
430 of the predicate to validate elements of the @code{parallel} beyond
431 those listed in the @code{match_parallel}.
432
433 A typical use of @code{match_parallel} is to match load and store
434 multiple expressions, which can contain a variable number of elements
435 in a @code{parallel}.  For example,
436
437 @smallexample
438 (define_insn ""
439   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
440      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
441            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
442       (use (reg:SI 179))
443       (clobber (reg:SI 179))])]
444   ""
445   "loadm 0,0,%1,%2")
446 @end smallexample
447
448 This example comes from @file{a29k.md}.  The function
449 @code{load_multiple_operation} is defined in @file{a29k.c} and checks
450 that subsequent elements in the @code{parallel} are the same as the
451 @code{set} in the pattern, except that they are referencing subsequent
452 registers and memory locations.
453
454 An insn that matches this pattern might look like:
455
456 @smallexample
457 (parallel
458  [(set (reg:SI 20) (mem:SI (reg:SI 100)))
459   (use (reg:SI 179))
460   (clobber (reg:SI 179))
461   (set (reg:SI 21)
462        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
463                         (const_int 4))))
464   (set (reg:SI 22)
465        (mem:SI (plus:SI (reg:SI 100)
466                         (const_int 8))))])
467 @end smallexample
468
469 @findex match_par_dup
470 @item (match_par_dup @var{n} [@var{subpat}@dots{}])
471 Like @code{match_op_dup}, but for @code{match_parallel} instead of
472 @code{match_operator}.
473
474 @end table
475
476 @node Output Template
477 @section Output Templates and Operand Substitution
478 @cindex output templates
479 @cindex operand substitution
480
481 @cindex @samp{%} in template
482 @cindex percent sign
483 The @dfn{output template} is a string which specifies how to output the
484 assembler code for an instruction pattern.  Most of the template is a
485 fixed string which is output literally.  The character @samp{%} is used
486 to specify where to substitute an operand; it can also be used to
487 identify places where different variants of the assembler require
488 different syntax.
489
490 In the simplest case, a @samp{%} followed by a digit @var{n} says to output
491 operand @var{n} at that point in the string.
492
493 @samp{%} followed by a letter and a digit says to output an operand in an
494 alternate fashion.  Four letters have standard, built-in meanings described
495 below.  The machine description macro @code{PRINT_OPERAND} can define
496 additional letters with nonstandard meanings.
497
498 @samp{%c@var{digit}} can be used to substitute an operand that is a
499 constant value without the syntax that normally indicates an immediate
500 operand.
501
502 @samp{%n@var{digit}} is like @samp{%c@var{digit}} except that the value of
503 the constant is negated before printing.
504
505 @samp{%a@var{digit}} can be used to substitute an operand as if it were a
506 memory reference, with the actual operand treated as the address.  This may
507 be useful when outputting a ``load address'' instruction, because often the
508 assembler syntax for such an instruction requires you to write the operand
509 as if it were a memory reference.
510
511 @samp{%l@var{digit}} is used to substitute a @code{label_ref} into a jump
512 instruction.
513
514 @samp{%=} outputs a number which is unique to each instruction in the
515 entire compilation.  This is useful for making local labels to be
516 referred to more than once in a single template that generates multiple
517 assembler instructions.
518
519 @samp{%} followed by a punctuation character specifies a substitution that
520 does not use an operand.  Only one case is standard: @samp{%%} outputs a
521 @samp{%} into the assembler code.  Other nonstandard cases can be
522 defined in the @code{PRINT_OPERAND} macro.  You must also define
523 which punctuation characters are valid with the
524 @code{PRINT_OPERAND_PUNCT_VALID_P} macro.
525
526 @cindex \
527 @cindex backslash
528 The template may generate multiple assembler instructions.  Write the text
529 for the instructions, with @samp{\;} between them.
530
531 @cindex matching operands
532 When the RTL contains two operands which are required by constraint to match
533 each other, the output template must refer only to the lower-numbered operand.
534 Matching operands are not always identical, and the rest of the compiler
535 arranges to put the proper RTL expression for printing into the lower-numbered
536 operand.
537
538 One use of nonstandard letters or punctuation following @samp{%} is to
539 distinguish between different assembler languages for the same machine; for
540 example, Motorola syntax versus MIT syntax for the 68000.  Motorola syntax
541 requires periods in most opcode names, while MIT syntax does not.  For
542 example, the opcode @samp{movel} in MIT syntax is @samp{move.l} in Motorola
543 syntax.  The same file of patterns is used for both kinds of output syntax,
544 but the character sequence @samp{%.} is used in each place where Motorola
545 syntax wants a period.  The @code{PRINT_OPERAND} macro for Motorola syntax
546 defines the sequence to output a period; the macro for MIT syntax defines
547 it to do nothing.
548
549 @cindex @code{#} in template
550 As a special case, a template consisting of the single character @code{#}
551 instructs the compiler to first split the insn, and then output the
552 resulting instructions separately.  This helps eliminate redundancy in the
553 output templates.   If you have a @code{define_insn} that needs to emit
554 multiple assembler instructions, and there is an matching @code{define_split}
555 already defined, then you can simply use @code{#} as the output template
556 instead of writing an output template that emits the multiple assembler
557 instructions.
558
559 If the macro @code{ASSEMBLER_DIALECT} is defined, you can use construct
560 of the form @samp{@{option0|option1|option2@}} in the templates.  These
561 describe multiple variants of assembler language syntax.
562 @xref{Instruction Output}.
563
564 @node Output Statement
565 @section C Statements for Assembler Output
566 @cindex output statements
567 @cindex C statements for assembler output
568 @cindex generating assembler output
569
570 Often a single fixed template string cannot produce correct and efficient
571 assembler code for all the cases that are recognized by a single
572 instruction pattern.  For example, the opcodes may depend on the kinds of
573 operands; or some unfortunate combinations of operands may require extra
574 machine instructions.
575
576 If the output control string starts with a @samp{@@}, then it is actually
577 a series of templates, each on a separate line.  (Blank lines and
578 leading spaces and tabs are ignored.)  The templates correspond to the
579 pattern's constraint alternatives (@pxref{Multi-Alternative}).  For example,
580 if a target machine has a two-address add instruction @samp{addr} to add
581 into a register and another @samp{addm} to add a register to memory, you
582 might write this pattern:
583
584 @smallexample
585 (define_insn "addsi3"
586   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
587         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0,0")
588                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "g,r")))]
589   ""
590   "@@
591    addr %2,%0
592    addm %2,%0")
593 @end smallexample
594
595 @cindex @code{*} in template
596 @cindex asterisk in template
597 If the output control string starts with a @samp{*}, then it is not an
598 output template but rather a piece of C program that should compute a
599 template.  It should execute a @code{return} statement to return the
600 template-string you want.  Most such templates use C string literals, which
601 require doublequote characters to delimit them.  To include these
602 doublequote characters in the string, prefix each one with @samp{\}.
603
604 If the output control string is written as a brace block instead of a
605 double-quoted string, it is automatically assumed to be C code.  In that
606 case, it is not necessary to put in a leading asterisk, or to escape the
607 doublequotes surrounding C string literals.
608
609 The operands may be found in the array @code{operands}, whose C data type
610 is @code{rtx []}.
611
612 It is very common to select different ways of generating assembler code
613 based on whether an immediate operand is within a certain range.  Be
614 careful when doing this, because the result of @code{INTVAL} is an
615 integer on the host machine.  If the host machine has more bits in an
616 @code{int} than the target machine has in the mode in which the constant
617 will be used, then some of the bits you get from @code{INTVAL} will be
618 superfluous.  For proper results, you must carefully disregard the
619 values of those bits.
620
621 @findex output_asm_insn
622 It is possible to output an assembler instruction and then go on to output
623 or compute more of them, using the subroutine @code{output_asm_insn}.  This
624 receives two arguments: a template-string and a vector of operands.  The
625 vector may be @code{operands}, or it may be another array of @code{rtx}
626 that you declare locally and initialize yourself.
627
628 @findex which_alternative
629 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
630 the appearance of the assembler code is determined mostly by which alternative
631 was matched.  When this is so, the C code can test the variable
632 @code{which_alternative}, which is the ordinal number of the alternative
633 that was actually satisfied (0 for the first, 1 for the second alternative,
634 etc.).
635
636 For example, suppose there are two opcodes for storing zero, @samp{clrreg}
637 for registers and @samp{clrmem} for memory locations.  Here is how
638 a pattern could use @code{which_alternative} to choose between them:
639
640 @smallexample
641 (define_insn ""
642   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
643         (const_int 0))]
644   ""
645   @{
646   return (which_alternative == 0
647           ? "clrreg %0" : "clrmem %0");
648   @})
649 @end smallexample
650
651 The example above, where the assembler code to generate was
652 @emph{solely} determined by the alternative, could also have been specified
653 as follows, having the output control string start with a @samp{@@}:
654
655 @smallexample
656 @group
657 (define_insn ""
658   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,m")
659         (const_int 0))]
660   ""
661   "@@
662    clrreg %0
663    clrmem %0")
664 @end group
665 @end smallexample
666
667 @node Predicates
668 @section Predicates
669 @cindex predicates
670 @cindex operand predicates
671 @cindex operator predicates
672
673 A predicate determines whether a @code{match_operand} or
674 @code{match_operator} expression matches, and therefore whether the
675 surrounding instruction pattern will be used for that combination of
676 operands.  GCC has a number of machine-independent predicates, and you
677 can define machine-specific predicates as needed.  By convention,
678 predicates used with @code{match_operand} have names that end in
679 @samp{_operand}, and those used with @code{match_operator} have names
680 that end in @samp{_operator}.
681
682 All predicates are Boolean functions (in the mathematical sense) of
683 two arguments: the RTL expression that is being considered at that
684 position in the instruction pattern, and the machine mode that the
685 @code{match_operand} or @code{match_operator} specifies.  In this
686 section, the first argument is called @var{op} and the second argument
687 @var{mode}.  Predicates can be called from C as ordinary two-argument
688 functions; this can be useful in output templates or other
689 machine-specific code.
690
691 Operand predicates can allow operands that are not actually acceptable
692 to the hardware, as long as the constraints give reload the ability to
693 fix them up (@pxref{Constraints}).  However, GCC will usually generate
694 better code if the predicates specify the requirements of the machine
695 instructions as closely as possible.  Reload cannot fix up operands
696 that must be constants (``immediate operands''); you must use a
697 predicate that allows only constants, or else enforce the requirement
698 in the extra condition.
699
700 @cindex predicates and machine modes
701 @cindex normal predicates
702 @cindex special predicates
703 Most predicates handle their @var{mode} argument in a uniform manner.
704 If @var{mode} is @code{VOIDmode} (unspecified), then @var{op} can have
705 any mode.  If @var{mode} is anything else, then @var{op} must have the
706 same mode, unless @var{op} is a @code{CONST_INT} or integer
707 @code{CONST_DOUBLE}.  These RTL expressions always have
708 @code{VOIDmode}, so it would be counterproductive to check that their
709 mode matches.  Instead, predicates that accept @code{CONST_INT} and/or
710 integer @code{CONST_DOUBLE} check that the value stored in the
711 constant will fit in the requested mode.
712
713 Predicates with this behavior are called @dfn{normal}.
714 @command{genrecog} can optimize the instruction recognizer based on
715 knowledge of how normal predicates treat modes.  It can also diagnose
716 certain kinds of common errors in the use of normal predicates; for
717 instance, it is almost always an error to use a normal predicate
718 without specifying a mode.
719
720 Predicates that do something different with their @var{mode} argument
721 are called @dfn{special}.  The generic predicates
722 @code{address_operand} and @code{pmode_register_operand} are special
723 predicates.  @command{genrecog} does not do any optimizations or
724 diagnosis when special predicates are used.
725
726 @menu
727 * Machine-Independent Predicates::  Predicates available to all back ends.
728 * Defining Predicates::             How to write machine-specific predicate
729                                     functions.
730 @end menu
731
732 @node Machine-Independent Predicates
733 @subsection Machine-Independent Predicates
734 @cindex machine-independent predicates
735 @cindex generic predicates
736
737 These are the generic predicates available to all back ends.  They are
738 defined in @file{recog.c}.  The first category of predicates allow
739 only constant, or @dfn{immediate}, operands.
740
741 @defun immediate_operand
742 This predicate allows any sort of constant that fits in @var{mode}.
743 It is an appropriate choice for instructions that take operands that
744 must be constant.
745 @end defun
746
747 @defun const_int_operand
748 This predicate allows any @code{CONST_INT} expression that fits in
749 @var{mode}.  It is an appropriate choice for an immediate operand that
750 does not allow a symbol or label.
751 @end defun
752
753 @defun const_double_operand
754 This predicate accepts any @code{CONST_DOUBLE} expression that has
755 exactly @var{mode}.  If @var{mode} is @code{VOIDmode}, it will also
756 accept @code{CONST_INT}.  It is intended for immediate floating point
757 constants.
758 @end defun
759
760 @noindent
761 The second category of predicates allow only some kind of machine
762 register.
763
764 @defun register_operand
765 This predicate allows any @code{REG} or @code{SUBREG} expression that
766 is valid for @var{mode}.  It is often suitable for arithmetic
767 instruction operands on a RISC machine.
768 @end defun
769
770 @defun pmode_register_operand
771 This is a slight variant on @code{register_operand} which works around
772 a limitation in the machine-description reader.
773
774 @smallexample
775 (match_operand @var{n} "pmode_register_operand" @var{constraint})
776 @end smallexample
777
778 @noindent
779 means exactly what
780
781 @smallexample
782 (match_operand:P @var{n} "register_operand" @var{constraint})
783 @end smallexample
784
785 @noindent
786 would mean, if the machine-description reader accepted @samp{:P}
787 mode suffixes.  Unfortunately, it cannot, because @code{Pmode} is an
788 alias for some other mode, and might vary with machine-specific
789 options.  @xref{Misc}.
790 @end defun
791
792 @defun scratch_operand
793 This predicate allows hard registers and @code{SCRATCH} expressions,
794 but not pseudo-registers.  It is used internally by @code{match_scratch};
795 it should not be used directly.
796 @end defun
797
798 @noindent
799 The third category of predicates allow only some kind of memory reference.
800
801 @defun memory_operand
802 This predicate allows any valid reference to a quantity of mode
803 @var{mode} in memory, as determined by the weak form of
804 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS} (@pxref{Addressing Modes}).
805 @end defun
806
807 @defun address_operand
808 This predicate is a little unusual; it allows any operand that is a
809 valid expression for the @emph{address} of a quantity of mode
810 @var{mode}, again determined by the weak form of
811 @code{GO_IF_LEGITIMATE_ADDRESS}.  To first order, if
812 @samp{@w{(mem:@var{mode} (@var{exp}))}} is acceptable to
813 @code{memory_operand}, then @var{exp} is acceptable to
814 @code{address_operand}.  Note that @var{exp} does not necessarily have
815 the mode @var{mode}.
816 @end defun
817
818 @defun indirect_operand
819 This is a stricter form of @code{memory_operand} which allows only
820 memory references with a @code{general_operand} as the address
821 expression.  New uses of this predicate are discouraged, because
822 @code{general_operand} is very permissive, so it's hard to tell what
823 an @code{indirect_operand} does or does not allow.  If a target has
824 different requirements for memory operands for different instructions,
825 it is better to define target-specific predicates which enforce the
826 hardware's requirements explicitly.
827 @end defun
828
829 @defun push_operand
830 This predicate allows a memory reference suitable for pushing a value
831 onto the stack.  This will be a @code{MEM} which refers to
832 @code{stack_pointer_rtx}, with a side-effect in its address expression
833 (@pxref{Incdec}); which one is determined by the
834 @code{STACK_PUSH_CODE} macro (@pxref{Frame Layout}).
835 @end defun
836
837 @defun pop_operand
838 This predicate allows a memory reference suitable for popping a value
839 off the stack.  Again, this will be a @code{MEM} referring to
840 @code{stack_pointer_rtx}, with a side-effect in its address
841 expression.  However, this time @code{STACK_POP_CODE} is expected.
842 @end defun
843
844 @noindent
845 The fourth category of predicates allow some combination of the above
846 operands.
847
848 @defun nonmemory_operand
849 This predicate allows any immediate or register operand valid for @var{mode}.
850 @end defun
851
852 @defun nonimmediate_operand
853 This predicate allows any register or memory operand valid for @var{mode}.
854 @end defun
855
856 @defun general_operand
857 This predicate allows any immediate, register, or memory operand
858 valid for @var{mode}.
859 @end defun
860
861 @noindent
862 Finally, there is one generic operator predicate.
863
864 @defun comparison_operator
865 This predicate matches any expression which performs an arithmetic
866 comparison in @var{mode}; that is, @code{COMPARISON_P} is true for the
867 expression code.
868 @end defun
869
870 @node Defining Predicates
871 @subsection Defining Machine-Specific Predicates
872 @cindex defining predicates
873 @findex define_predicate
874 @findex define_special_predicate
875
876 Many machines have requirements for their operands that cannot be
877 expressed precisely using the generic predicates.  You can define
878 additional predicates using @code{define_predicate} and
879 @code{define_special_predicate} expressions.  These expressions have
880 three operands:
881
882 @itemize @bullet
883 @item
884 The name of the predicate, as it will be referred to in
885 @code{match_operand} or @code{match_operator} expressions.
886
887 @item
888 An RTL expression which evaluates to true if the predicate allows the
889 operand @var{op}, false if it does not.  This expression can only use
890 the following RTL codes:
891
892 @table @code
893 @item MATCH_OPERAND
894 When written inside a predicate expression, a @code{MATCH_OPERAND}
895 expression evaluates to true if the predicate it names would allow
896 @var{op}.  The operand number and constraint are ignored.  Due to
897 limitations in @command{genrecog}, you can only refer to generic
898 predicates and predicates that have already been defined.
899
900 @item MATCH_CODE
901 This expression evaluates to true if @var{op} or a specified
902 subexpression of @var{op} has one of a given list of RTX codes.
903
904 The first operand of this expression is a string constant containing a
905 comma-separated list of RTX code names (in lower case).  These are the
906 codes for which the @code{MATCH_CODE} will be true.
907
908 The second operand is a string constant which indicates what
909 subexpression of @var{op} to examine.  If it is absent or the empty
910 string, @var{op} itself is examined.  Otherwise, the string constant
911 must be a sequence of digits and/or lowercase letters.  Each character
912 indicates a subexpression to extract from the current expression; for
913 the first character this is @var{op}, for the second and subsequent
914 characters it is the result of the previous character.  A digit
915 @var{n} extracts @samp{@w{XEXP (@var{e}, @var{n})}}; a letter @var{l}
916 extracts @samp{@w{XVECEXP (@var{e}, 0, @var{n})}} where @var{n} is the
917 alphabetic ordinal of @var{l} (0 for `a', 1 for 'b', and so on).  The
918 @code{MATCH_CODE} then examines the RTX code of the subexpression
919 extracted by the complete string.  It is not possible to extract
920 components of an @code{rtvec} that is not at position 0 within its RTX
921 object.
922
923 @item MATCH_TEST
924 This expression has one operand, a string constant containing a C
925 expression.  The predicate's arguments, @var{op} and @var{mode}, are
926 available with those names in the C expression.  The @code{MATCH_TEST}
927 evaluates to true if the C expression evaluates to a nonzero value.
928 @code{MATCH_TEST} expressions must not have side effects.
929
930 @item  AND
931 @itemx IOR
932 @itemx NOT
933 @itemx IF_THEN_ELSE
934 The basic @samp{MATCH_} expressions can be combined using these
935 logical operators, which have the semantics of the C operators
936 @samp{&&}, @samp{||}, @samp{!}, and @samp{@w{? :}} respectively.  As
937 in Common Lisp, you may give an @code{AND} or @code{IOR} expression an
938 arbitrary number of arguments; this has exactly the same effect as
939 writing a chain of two-argument @code{AND} or @code{IOR} expressions.
940 @end table
941
942 @item
943 An optional block of C code, which should execute
944 @samp{@w{return true}} if the predicate is found to match and
945 @samp{@w{return false}} if it does not.  It must not have any side
946 effects.  The predicate arguments, @var{op} and @var{mode}, are
947 available with those names.
948
949 If a code block is present in a predicate definition, then the RTL
950 expression must evaluate to true @emph{and} the code block must
951 execute @samp{@w{return true}} for the predicate to allow the operand.
952 The RTL expression is evaluated first; do not re-check anything in the
953 code block that was checked in the RTL expression.
954 @end itemize
955
956 The program @command{genrecog} scans @code{define_predicate} and
957 @code{define_special_predicate} expressions to determine which RTX
958 codes are possibly allowed.  You should always make this explicit in
959 the RTL predicate expression, using @code{MATCH_OPERAND} and
960 @code{MATCH_CODE}.
961
962 Here is an example of a simple predicate definition, from the IA64
963 machine description:
964
965 @smallexample
966 @group
967 ;; @r{True if @var{op} is a @code{SYMBOL_REF} which refers to the sdata section.}
968 (define_predicate "small_addr_symbolic_operand"
969   (and (match_code "symbol_ref")
970        (match_test "SYMBOL_REF_SMALL_ADDR_P (op)")))
971 @end group
972 @end smallexample
973
974 @noindent
975 And here is another, showing the use of the C block.
976
977 @smallexample
978 @group
979 ;; @r{True if @var{op} is a register operand that is (or could be) a GR reg.}
980 (define_predicate "gr_register_operand"
981   (match_operand 0 "register_operand")
982 @{
983   unsigned int regno;
984   if (GET_CODE (op) == SUBREG)
985     op = SUBREG_REG (op);
986
987   regno = REGNO (op);
988   return (regno >= FIRST_PSEUDO_REGISTER || GENERAL_REGNO_P (regno));
989 @})
990 @end group
991 @end smallexample
992
993 Predicates written with @code{define_predicate} automatically include
994 a test that @var{mode} is @code{VOIDmode}, or @var{op} has the same
995 mode as @var{mode}, or @var{op} is a @code{CONST_INT} or
996 @code{CONST_DOUBLE}.  They do @emph{not} check specifically for
997 integer @code{CONST_DOUBLE}, nor do they test that the value of either
998 kind of constant fits in the requested mode.  This is because
999 target-specific predicates that take constants usually have to do more
1000 stringent value checks anyway.  If you need the exact same treatment
1001 of @code{CONST_INT} or @code{CONST_DOUBLE} that the generic predicates
1002 provide, use a @code{MATCH_OPERAND} subexpression to call
1003 @code{const_int_operand}, @code{const_double_operand}, or
1004 @code{immediate_operand}.
1005
1006 Predicates written with @code{define_special_predicate} do not get any
1007 automatic mode checks, and are treated as having special mode handling
1008 by @command{genrecog}.
1009
1010 The program @command{genpreds} is responsible for generating code to
1011 test predicates.  It also writes a header file containing function
1012 declarations for all machine-specific predicates.  It is not necessary
1013 to declare these predicates in @file{@var{cpu}-protos.h}.
1014 @end ifset
1015
1016 @c Most of this node appears by itself (in a different place) even
1017 @c when the INTERNALS flag is clear.  Passages that require the internals
1018 @c manual's context are conditionalized to appear only in the internals manual.
1019 @ifset INTERNALS
1020 @node Constraints
1021 @section Operand Constraints
1022 @cindex operand constraints
1023 @cindex constraints
1024
1025 Each @code{match_operand} in an instruction pattern can specify
1026 constraints for the operands allowed.  The constraints allow you to
1027 fine-tune matching within the set of operands allowed by the
1028 predicate.
1029
1030 @end ifset
1031 @ifclear INTERNALS
1032 @node Constraints
1033 @section Constraints for @code{asm} Operands
1034 @cindex operand constraints, @code{asm}
1035 @cindex constraints, @code{asm}
1036 @cindex @code{asm} constraints
1037
1038 Here are specific details on what constraint letters you can use with
1039 @code{asm} operands.
1040 @end ifclear
1041 Constraints can say whether
1042 an operand may be in a register, and which kinds of register; whether the
1043 operand can be a memory reference, and which kinds of address; whether the
1044 operand may be an immediate constant, and which possible values it may
1045 have.  Constraints can also require two operands to match.
1046
1047 @ifset INTERNALS
1048 @menu
1049 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1050 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1051 * Class Preferences::   Constraints guide which hard register to put things in.
1052 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1053 * Machine Constraints:: Existing constraints for some particular machines.
1054 * Define Constraints::  How to define machine-specific constraints.
1055 * C Constraint Interface:: How to test constraints from C code.
1056 @end menu
1057 @end ifset
1058
1059 @ifclear INTERNALS
1060 @menu
1061 * Simple Constraints::  Basic use of constraints.
1062 * Multi-Alternative::   When an insn has two alternative constraint-patterns.
1063 * Modifiers::           More precise control over effects of constraints.
1064 * Machine Constraints:: Special constraints for some particular machines.
1065 @end menu
1066 @end ifclear
1067
1068 @node Simple Constraints
1069 @subsection Simple Constraints
1070 @cindex simple constraints
1071
1072 The simplest kind of constraint is a string full of letters, each of
1073 which describes one kind of operand that is permitted.  Here are
1074 the letters that are allowed:
1075
1076 @table @asis
1077 @item whitespace
1078 Whitespace characters are ignored and can be inserted at any position
1079 except the first.  This enables each alternative for different operands to
1080 be visually aligned in the machine description even if they have different
1081 number of constraints and modifiers.
1082
1083 @cindex @samp{m} in constraint
1084 @cindex memory references in constraints
1085 @item @samp{m}
1086 A memory operand is allowed, with any kind of address that the machine
1087 supports in general.
1088
1089 @cindex offsettable address
1090 @cindex @samp{o} in constraint
1091 @item @samp{o}
1092 A memory operand is allowed, but only if the address is
1093 @dfn{offsettable}.  This means that adding a small integer (actually,
1094 the width in bytes of the operand, as determined by its machine mode)
1095 may be added to the address and the result is also a valid memory
1096 address.
1097
1098 @cindex autoincrement/decrement addressing
1099 For example, an address which is constant is offsettable; so is an
1100 address that is the sum of a register and a constant (as long as a
1101 slightly larger constant is also within the range of address-offsets
1102 supported by the machine); but an autoincrement or autodecrement
1103 address is not offsettable.  More complicated indirect/indexed
1104 addresses may or may not be offsettable depending on the other
1105 addressing modes that the machine supports.
1106
1107 Note that in an output operand which can be matched by another
1108 operand, the constraint letter @samp{o} is valid only when accompanied
1109 by both @samp{<} (if the target machine has predecrement addressing)
1110 and @samp{>} (if the target machine has preincrement addressing).
1111
1112 @cindex @samp{V} in constraint
1113 @item @samp{V}
1114 A memory operand that is not offsettable.  In other words, anything that
1115 would fit the @samp{m} constraint but not the @samp{o} constraint.
1116
1117 @cindex @samp{<} in constraint
1118 @item @samp{<}
1119 A memory operand with autodecrement addressing (either predecrement or
1120 postdecrement) is allowed.
1121
1122 @cindex @samp{>} in constraint
1123 @item @samp{>}
1124 A memory operand with autoincrement addressing (either preincrement or
1125 postincrement) is allowed.
1126
1127 @cindex @samp{r} in constraint
1128 @cindex registers in constraints
1129 @item @samp{r}
1130 A register operand is allowed provided that it is in a general
1131 register.
1132
1133 @cindex constants in constraints
1134 @cindex @samp{i} in constraint
1135 @item @samp{i}
1136 An immediate integer operand (one with constant value) is allowed.
1137 This includes symbolic constants whose values will be known only at
1138 assembly time or later.
1139
1140 @cindex @samp{n} in constraint
1141 @item @samp{n}
1142 An immediate integer operand with a known numeric value is allowed.
1143 Many systems cannot support assembly-time constants for operands less
1144 than a word wide.  Constraints for these operands should use @samp{n}
1145 rather than @samp{i}.
1146
1147 @cindex @samp{I} in constraint
1148 @item @samp{I}, @samp{J}, @samp{K}, @dots{} @samp{P}
1149 Other letters in the range @samp{I} through @samp{P} may be defined in
1150 a machine-dependent fashion to permit immediate integer operands with
1151 explicit integer values in specified ranges.  For example, on the
1152 68000, @samp{I} is defined to stand for the range of values 1 to 8.
1153 This is the range permitted as a shift count in the shift
1154 instructions.
1155
1156 @cindex @samp{E} in constraint
1157 @item @samp{E}
1158 An immediate floating operand (expression code @code{const_double}) is
1159 allowed, but only if the target floating point format is the same as
1160 that of the host machine (on which the compiler is running).
1161
1162 @cindex @samp{F} in constraint
1163 @item @samp{F}
1164 An immediate floating operand (expression code @code{const_double} or
1165 @code{const_vector}) is allowed.
1166
1167 @cindex @samp{G} in constraint
1168 @cindex @samp{H} in constraint
1169 @item @samp{G}, @samp{H}
1170 @samp{G} and @samp{H} may be defined in a machine-dependent fashion to
1171 permit immediate floating operands in particular ranges of values.
1172
1173 @cindex @samp{s} in constraint
1174 @item @samp{s}
1175 An immediate integer operand whose value is not an explicit integer is
1176 allowed.
1177
1178 This might appear strange; if an insn allows a constant operand with a
1179 value not known at compile time, it certainly must allow any known
1180 value.  So why use @samp{s} instead of @samp{i}?  Sometimes it allows
1181 better code to be generated.
1182
1183 For example, on the 68000 in a fullword instruction it is possible to
1184 use an immediate operand; but if the immediate value is between @minus{}128
1185 and 127, better code results from loading the value into a register and
1186 using the register.  This is because the load into the register can be
1187 done with a @samp{moveq} instruction.  We arrange for this to happen
1188 by defining the letter @samp{K} to mean ``any integer outside the
1189 range @minus{}128 to 127'', and then specifying @samp{Ks} in the operand
1190 constraints.
1191
1192 @cindex @samp{g} in constraint
1193 @item @samp{g}
1194 Any register, memory or immediate integer operand is allowed, except for
1195 registers that are not general registers.
1196
1197 @cindex @samp{X} in constraint
1198 @item @samp{X}
1199 @ifset INTERNALS
1200 Any operand whatsoever is allowed, even if it does not satisfy
1201 @code{general_operand}.  This is normally used in the constraint of
1202 a @code{match_scratch} when certain alternatives will not actually
1203 require a scratch register.
1204 @end ifset
1205 @ifclear INTERNALS
1206 Any operand whatsoever is allowed.
1207 @end ifclear
1208
1209 @cindex @samp{0} in constraint
1210 @cindex digits in constraint
1211 @item @samp{0}, @samp{1}, @samp{2}, @dots{} @samp{9}
1212 An operand that matches the specified operand number is allowed.  If a
1213 digit is used together with letters within the same alternative, the
1214 digit should come last.
1215
1216 This number is allowed to be more than a single digit.  If multiple
1217 digits are encountered consecutively, they are interpreted as a single
1218 decimal integer.  There is scant chance for ambiguity, since to-date
1219 it has never been desirable that @samp{10} be interpreted as matching
1220 either operand 1 @emph{or} operand 0.  Should this be desired, one
1221 can use multiple alternatives instead.
1222
1223 @cindex matching constraint
1224 @cindex constraint, matching
1225 This is called a @dfn{matching constraint} and what it really means is
1226 that the assembler has only a single operand that fills two roles
1227 @ifset INTERNALS
1228 considered separate in the RTL insn.  For example, an add insn has two
1229 input operands and one output operand in the RTL, but on most CISC
1230 @end ifset
1231 @ifclear INTERNALS
1232 which @code{asm} distinguishes.  For example, an add instruction uses
1233 two input operands and an output operand, but on most CISC
1234 @end ifclear
1235 machines an add instruction really has only two operands, one of them an
1236 input-output operand:
1237
1238 @smallexample
1239 addl #35,r12
1240 @end smallexample
1241
1242 Matching constraints are used in these circumstances.
1243 More precisely, the two operands that match must include one input-only
1244 operand and one output-only operand.  Moreover, the digit must be a
1245 smaller number than the number of the operand that uses it in the
1246 constraint.
1247
1248 @ifset INTERNALS
1249 For operands to match in a particular case usually means that they
1250 are identical-looking RTL expressions.  But in a few special cases
1251 specific kinds of dissimilarity are allowed.  For example, @code{*x}
1252 as an input operand will match @code{*x++} as an output operand.
1253 For proper results in such cases, the output template should always
1254 use the output-operand's number when printing the operand.
1255 @end ifset
1256
1257 @cindex load address instruction
1258 @cindex push address instruction
1259 @cindex address constraints
1260 @cindex @samp{p} in constraint
1261 @item @samp{p}
1262 An operand that is a valid memory address is allowed.  This is
1263 for ``load address'' and ``push address'' instructions.
1264
1265 @findex address_operand
1266 @samp{p} in the constraint must be accompanied by @code{address_operand}
1267 as the predicate in the @code{match_operand}.  This predicate interprets
1268 the mode specified in the @code{match_operand} as the mode of the memory
1269 reference for which the address would be valid.
1270
1271 @cindex other register constraints
1272 @cindex extensible constraints
1273 @item @var{other-letters}
1274 Other letters can be defined in machine-dependent fashion to stand for
1275 particular classes of registers or other arbitrary operand types.
1276 @samp{d}, @samp{a} and @samp{f} are defined on the 68000/68020 to stand
1277 for data, address and floating point registers.
1278 @end table
1279
1280 @ifset INTERNALS
1281 In order to have valid assembler code, each operand must satisfy
1282 its constraint.  But a failure to do so does not prevent the pattern
1283 from applying to an insn.  Instead, it directs the compiler to modify
1284 the code so that the constraint will be satisfied.  Usually this is
1285 done by copying an operand into a register.
1286
1287 Contrast, therefore, the two instruction patterns that follow:
1288
1289 @smallexample
1290 (define_insn ""
1291   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1292         (plus:SI (match_dup 0)
1293                  (match_operand:SI 1 "general_operand" "r")))]
1294   ""
1295   "@dots{}")
1296 @end smallexample
1297
1298 @noindent
1299 which has two operands, one of which must appear in two places, and
1300
1301 @smallexample
1302 (define_insn ""
1303   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r")
1304         (plus:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
1305                  (match_operand:SI 2 "general_operand" "r")))]
1306   ""
1307   "@dots{}")
1308 @end smallexample
1309
1310 @noindent
1311 which has three operands, two of which are required by a constraint to be
1312 identical.  If we are considering an insn of the form
1313
1314 @smallexample
1315 (insn @var{n} @var{prev} @var{next}
1316   (set (reg:SI 3)
1317        (plus:SI (reg:SI 6) (reg:SI 109)))
1318   @dots{})
1319 @end smallexample
1320
1321 @noindent
1322 the first pattern would not apply at all, because this insn does not
1323 contain two identical subexpressions in the right place.  The pattern would
1324 say, ``That does not look like an add instruction; try other patterns''.
1325 The second pattern would say, ``Yes, that's an add instruction, but there
1326 is something wrong with it''.  It would direct the reload pass of the
1327 compiler to generate additional insns to make the constraint true.  The
1328 results might look like this:
1329
1330 @smallexample
1331 (insn @var{n2} @var{prev} @var{n}
1332   (set (reg:SI 3) (reg:SI 6))
1333   @dots{})
1334
1335 (insn @var{n} @var{n2} @var{next}
1336   (set (reg:SI 3)
1337        (plus:SI (reg:SI 3) (reg:SI 109)))
1338   @dots{})
1339 @end smallexample
1340
1341 It is up to you to make sure that each operand, in each pattern, has
1342 constraints that can handle any RTL expression that could be present for
1343 that operand.  (When multiple alternatives are in use, each pattern must,
1344 for each possible combination of operand expressions, have at least one
1345 alternative which can handle that combination of operands.)  The
1346 constraints don't need to @emph{allow} any possible operand---when this is
1347 the case, they do not constrain---but they must at least point the way to
1348 reloading any possible operand so that it will fit.
1349
1350 @itemize @bullet
1351 @item
1352 If the constraint accepts whatever operands the predicate permits,
1353 there is no problem: reloading is never necessary for this operand.
1354
1355 For example, an operand whose constraints permit everything except
1356 registers is safe provided its predicate rejects registers.
1357
1358 An operand whose predicate accepts only constant values is safe
1359 provided its constraints include the letter @samp{i}.  If any possible
1360 constant value is accepted, then nothing less than @samp{i} will do;
1361 if the predicate is more selective, then the constraints may also be
1362 more selective.
1363
1364 @item
1365 Any operand expression can be reloaded by copying it into a register.
1366 So if an operand's constraints allow some kind of register, it is
1367 certain to be safe.  It need not permit all classes of registers; the
1368 compiler knows how to copy a register into another register of the
1369 proper class in order to make an instruction valid.
1370
1371 @cindex nonoffsettable memory reference
1372 @cindex memory reference, nonoffsettable
1373 @item
1374 A nonoffsettable memory reference can be reloaded by copying the
1375 address into a register.  So if the constraint uses the letter
1376 @samp{o}, all memory references are taken care of.
1377
1378 @item
1379 A constant operand can be reloaded by allocating space in memory to
1380 hold it as preinitialized data.  Then the memory reference can be used
1381 in place of the constant.  So if the constraint uses the letters
1382 @samp{o} or @samp{m}, constant operands are not a problem.
1383
1384 @item
1385 If the constraint permits a constant and a pseudo register used in an insn
1386 was not allocated to a hard register and is equivalent to a constant,
1387 the register will be replaced with the constant.  If the predicate does
1388 not permit a constant and the insn is re-recognized for some reason, the
1389 compiler will crash.  Thus the predicate must always recognize any
1390 objects allowed by the constraint.
1391 @end itemize
1392
1393 If the operand's predicate can recognize registers, but the constraint does
1394 not permit them, it can make the compiler crash.  When this operand happens
1395 to be a register, the reload pass will be stymied, because it does not know
1396 how to copy a register temporarily into memory.
1397
1398 If the predicate accepts a unary operator, the constraint applies to the
1399 operand.  For example, the MIPS processor at ISA level 3 supports an
1400 instruction which adds two registers in @code{SImode} to produce a
1401 @code{DImode} result, but only if the registers are correctly sign
1402 extended.  This predicate for the input operands accepts a
1403 @code{sign_extend} of an @code{SImode} register.  Write the constraint
1404 to indicate the type of register that is required for the operand of the
1405 @code{sign_extend}.
1406 @end ifset
1407
1408 @node Multi-Alternative
1409 @subsection Multiple Alternative Constraints
1410 @cindex multiple alternative constraints
1411
1412 Sometimes a single instruction has multiple alternative sets of possible
1413 operands.  For example, on the 68000, a logical-or instruction can combine
1414 register or an immediate value into memory, or it can combine any kind of
1415 operand into a register; but it cannot combine one memory location into
1416 another.
1417
1418 These constraints are represented as multiple alternatives.  An alternative
1419 can be described by a series of letters for each operand.  The overall
1420 constraint for an operand is made from the letters for this operand
1421 from the first alternative, a comma, the letters for this operand from
1422 the second alternative, a comma, and so on until the last alternative.
1423 @ifset INTERNALS
1424 Here is how it is done for fullword logical-or on the 68000:
1425
1426 @smallexample
1427 (define_insn "iorsi3"
1428   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=m,d")
1429         (ior:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "%0,0")
1430                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dKs,dmKs")))]
1431   @dots{})
1432 @end smallexample
1433
1434 The first alternative has @samp{m} (memory) for operand 0, @samp{0} for
1435 operand 1 (meaning it must match operand 0), and @samp{dKs} for operand
1436 2.  The second alternative has @samp{d} (data register) for operand 0,
1437 @samp{0} for operand 1, and @samp{dmKs} for operand 2.  The @samp{=} and
1438 @samp{%} in the constraints apply to all the alternatives; their
1439 meaning is explained in the next section (@pxref{Class Preferences}).
1440 @end ifset
1441
1442 @c FIXME Is this ? and ! stuff of use in asm()?  If not, hide unless INTERNAL
1443 If all the operands fit any one alternative, the instruction is valid.
1444 Otherwise, for each alternative, the compiler counts how many instructions
1445 must be added to copy the operands so that that alternative applies.
1446 The alternative requiring the least copying is chosen.  If two alternatives
1447 need the same amount of copying, the one that comes first is chosen.
1448 These choices can be altered with the @samp{?} and @samp{!} characters:
1449
1450 @table @code
1451 @cindex @samp{?} in constraint
1452 @cindex question mark
1453 @item ?
1454 Disparage slightly the alternative that the @samp{?} appears in,
1455 as a choice when no alternative applies exactly.  The compiler regards
1456 this alternative as one unit more costly for each @samp{?} that appears
1457 in it.
1458
1459 @cindex @samp{!} in constraint
1460 @cindex exclamation point
1461 @item !
1462 Disparage severely the alternative that the @samp{!} appears in.
1463 This alternative can still be used if it fits without reloading,
1464 but if reloading is needed, some other alternative will be used.
1465 @end table
1466
1467 @ifset INTERNALS
1468 When an insn pattern has multiple alternatives in its constraints, often
1469 the appearance of the assembler code is determined mostly by which
1470 alternative was matched.  When this is so, the C code for writing the
1471 assembler code can use the variable @code{which_alternative}, which is
1472 the ordinal number of the alternative that was actually satisfied (0 for
1473 the first, 1 for the second alternative, etc.).  @xref{Output Statement}.
1474 @end ifset
1475
1476 @ifset INTERNALS
1477 @node Class Preferences
1478 @subsection Register Class Preferences
1479 @cindex class preference constraints
1480 @cindex register class preference constraints
1481
1482 @cindex voting between constraint alternatives
1483 The operand constraints have another function: they enable the compiler
1484 to decide which kind of hardware register a pseudo register is best
1485 allocated to.  The compiler examines the constraints that apply to the
1486 insns that use the pseudo register, looking for the machine-dependent
1487 letters such as @samp{d} and @samp{a} that specify classes of registers.
1488 The pseudo register is put in whichever class gets the most ``votes''.
1489 The constraint letters @samp{g} and @samp{r} also vote: they vote in
1490 favor of a general register.  The machine description says which registers
1491 are considered general.
1492
1493 Of course, on some machines all registers are equivalent, and no register
1494 classes are defined.  Then none of this complexity is relevant.
1495 @end ifset
1496
1497 @node Modifiers
1498 @subsection Constraint Modifier Characters
1499 @cindex modifiers in constraints
1500 @cindex constraint modifier characters
1501
1502 @c prevent bad page break with this line
1503 Here are constraint modifier characters.
1504
1505 @table @samp
1506 @cindex @samp{=} in constraint
1507 @item =
1508 Means that this operand is write-only for this instruction: the previous
1509 value is discarded and replaced by output data.
1510
1511 @cindex @samp{+} in constraint
1512 @item +
1513 Means that this operand is both read and written by the instruction.
1514
1515 When the compiler fixes up the operands to satisfy the constraints,
1516 it needs to know which operands are inputs to the instruction and
1517 which are outputs from it.  @samp{=} identifies an output; @samp{+}
1518 identifies an operand that is both input and output; all other operands
1519 are assumed to be input only.
1520
1521 If you specify @samp{=} or @samp{+} in a constraint, you put it in the
1522 first character of the constraint string.
1523
1524 @cindex @samp{&} in constraint
1525 @cindex earlyclobber operand
1526 @item &
1527 Means (in a particular alternative) that this operand is an
1528 @dfn{earlyclobber} operand, which is modified before the instruction is
1529 finished using the input operands.  Therefore, this operand may not lie
1530 in a register that is used as an input operand or as part of any memory
1531 address.
1532
1533 @samp{&} applies only to the alternative in which it is written.  In
1534 constraints with multiple alternatives, sometimes one alternative
1535 requires @samp{&} while others do not.  See, for example, the
1536 @samp{movdf} insn of the 68000.
1537
1538 An input operand can be tied to an earlyclobber operand if its only
1539 use as an input occurs before the early result is written.  Adding
1540 alternatives of this form often allows GCC to produce better code
1541 when only some of the inputs can be affected by the earlyclobber.
1542 See, for example, the @samp{mulsi3} insn of the ARM@.
1543
1544 @samp{&} does not obviate the need to write @samp{=}.
1545
1546 @cindex @samp{%} in constraint
1547 @item %
1548 Declares the instruction to be commutative for this operand and the
1549 following operand.  This means that the compiler may interchange the
1550 two operands if that is the cheapest way to make all operands fit the
1551 constraints.
1552 @ifset INTERNALS
1553 This is often used in patterns for addition instructions
1554 that really have only two operands: the result must go in one of the
1555 arguments.  Here for example, is how the 68000 halfword-add
1556 instruction is defined:
1557
1558 @smallexample
1559 (define_insn "addhi3"
1560   [(set (match_operand:HI 0 "general_operand" "=m,r")
1561      (plus:HI (match_operand:HI 1 "general_operand" "%0,0")
1562               (match_operand:HI 2 "general_operand" "di,g")))]
1563   @dots{})
1564 @end smallexample
1565 @end ifset
1566 GCC can only handle one commutative pair in an asm; if you use more,
1567 the compiler may fail.  Note that you need not use the modifier if
1568 the two alternatives are strictly identical; this would only waste
1569 time in the reload pass.  The modifier is not operational after
1570 register allocation, so the result of @code{define_peephole2}
1571 and @code{define_split}s performed after reload cannot rely on
1572 @samp{%} to make the intended insn match.
1573
1574 @cindex @samp{#} in constraint
1575 @item #
1576 Says that all following characters, up to the next comma, are to be
1577 ignored as a constraint.  They are significant only for choosing
1578 register preferences.
1579
1580 @cindex @samp{*} in constraint
1581 @item *
1582 Says that the following character should be ignored when choosing
1583 register preferences.  @samp{*} has no effect on the meaning of the
1584 constraint as a constraint, and no effect on reloading.
1585
1586 @ifset INTERNALS
1587 Here is an example: the 68000 has an instruction to sign-extend a
1588 halfword in a data register, and can also sign-extend a value by
1589 copying it into an address register.  While either kind of register is
1590 acceptable, the constraints on an address-register destination are
1591 less strict, so it is best if register allocation makes an address
1592 register its goal.  Therefore, @samp{*} is used so that the @samp{d}
1593 constraint letter (for data register) is ignored when computing
1594 register preferences.
1595
1596 @smallexample
1597 (define_insn "extendhisi2"
1598   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=*d,a")
1599         (sign_extend:SI
1600          (match_operand:HI 1 "general_operand" "0,g")))]
1601   @dots{})
1602 @end smallexample
1603 @end ifset
1604 @end table
1605
1606 @node Machine Constraints
1607 @subsection Constraints for Particular Machines
1608 @cindex machine specific constraints
1609 @cindex constraints, machine specific
1610
1611 Whenever possible, you should use the general-purpose constraint letters
1612 in @code{asm} arguments, since they will convey meaning more readily to
1613 people reading your code.  Failing that, use the constraint letters
1614 that usually have very similar meanings across architectures.  The most
1615 commonly used constraints are @samp{m} and @samp{r} (for memory and
1616 general-purpose registers respectively; @pxref{Simple Constraints}), and
1617 @samp{I}, usually the letter indicating the most common
1618 immediate-constant format.
1619
1620 Each architecture defines additional constraints.  These constraints
1621 are used by the compiler itself for instruction generation, as well as
1622 for @code{asm} statements; therefore, some of the constraints are not
1623 particularly useful for @code{asm}.  Here is a summary of some of the
1624 machine-dependent constraints available on some particular machines;
1625 it includes both constraints that are useful for @code{asm} and
1626 constraints that aren't.  The compiler source file mentioned in the
1627 table heading for each architecture is the definitive reference for
1628 the meanings of that architecture's constraints.
1629  
1630 @table @emph
1631 @item ARM family---@file{config/arm/arm.h}
1632 @table @code
1633 @item f
1634 Floating-point register
1635
1636 @item w
1637 VFP floating-point register
1638
1639 @item F
1640 One of the floating-point constants 0.0, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0
1641 or 10.0
1642
1643 @item G
1644 Floating-point constant that would satisfy the constraint @samp{F} if it
1645 were negated
1646
1647 @item I
1648 Integer that is valid as an immediate operand in a data processing
1649 instruction.  That is, an integer in the range 0 to 255 rotated by a
1650 multiple of 2
1651
1652 @item J
1653 Integer in the range @minus{}4095 to 4095
1654
1655 @item K
1656 Integer that satisfies constraint @samp{I} when inverted (ones complement)
1657
1658 @item L
1659 Integer that satisfies constraint @samp{I} when negated (twos complement)
1660
1661 @item M
1662 Integer in the range 0 to 32
1663
1664 @item Q
1665 A memory reference where the exact address is in a single register
1666 (`@samp{m}' is preferable for @code{asm} statements)
1667
1668 @item R
1669 An item in the constant pool
1670
1671 @item S
1672 A symbol in the text segment of the current file
1673
1674 @item Uv
1675 A memory reference suitable for VFP load/store insns (reg+constant offset)
1676
1677 @item Uy
1678 A memory reference suitable for iWMMXt load/store instructions.
1679
1680 @item Uq
1681 A memory reference suitable for the ARMv4 ldrsb instruction.
1682 @end table
1683
1684 @item AVR family---@file{config/avr/constraints.md}
1685 @table @code
1686 @item l
1687 Registers from r0 to r15
1688
1689 @item a
1690 Registers from r16 to r23
1691
1692 @item d
1693 Registers from r16 to r31
1694
1695 @item w
1696 Registers from r24 to r31.  These registers can be used in @samp{adiw} command
1697
1698 @item e
1699 Pointer register (r26--r31)
1700
1701 @item b
1702 Base pointer register (r28--r31)
1703
1704 @item q
1705 Stack pointer register (SPH:SPL)
1706
1707 @item t
1708 Temporary register r0
1709
1710 @item x
1711 Register pair X (r27:r26)
1712
1713 @item y
1714 Register pair Y (r29:r28)
1715
1716 @item z
1717 Register pair Z (r31:r30)
1718
1719 @item I
1720 Constant greater than @minus{}1, less than 64
1721
1722 @item J
1723 Constant greater than @minus{}64, less than 1
1724
1725 @item K
1726 Constant integer 2
1727
1728 @item L
1729 Constant integer 0
1730
1731 @item M
1732 Constant that fits in 8 bits
1733
1734 @item N
1735 Constant integer @minus{}1
1736
1737 @item O
1738 Constant integer 8, 16, or 24
1739
1740 @item P
1741 Constant integer 1
1742
1743 @item G
1744 A floating point constant 0.0
1745 @end table
1746
1747 @item CRX Architecture---@file{config/crx/crx.h}
1748 @table @code
1749
1750 @item b
1751 Registers from r0 to r14 (registers without stack pointer)
1752
1753 @item l
1754 Register r16 (64-bit accumulator lo register)
1755
1756 @item h
1757 Register r17 (64-bit accumulator hi register)
1758
1759 @item k
1760 Register pair r16-r17. (64-bit accumulator lo-hi pair)
1761
1762 @item I
1763 Constant that fits in 3 bits
1764
1765 @item J
1766 Constant that fits in 4 bits
1767
1768 @item K
1769 Constant that fits in 5 bits
1770
1771 @item L
1772 Constant that is one of -1, 4, -4, 7, 8, 12, 16, 20, 32, 48
1773
1774 @item G
1775 Floating point constant that is legal for store immediate
1776 @end table
1777
1778 @item PowerPC and IBM RS6000---@file{config/rs6000/rs6000.h}
1779 @table @code
1780 @item b
1781 Address base register
1782
1783 @item f
1784 Floating point register
1785
1786 @item v
1787 Vector register
1788
1789 @item h
1790 @samp{MQ}, @samp{CTR}, or @samp{LINK} register
1791
1792 @item q
1793 @samp{MQ} register
1794
1795 @item c
1796 @samp{CTR} register
1797
1798 @item l
1799 @samp{LINK} register
1800
1801 @item x
1802 @samp{CR} register (condition register) number 0
1803
1804 @item y
1805 @samp{CR} register (condition register)
1806
1807 @item z
1808 @samp{FPMEM} stack memory for FPR-GPR transfers
1809
1810 @item I
1811 Signed 16-bit constant
1812
1813 @item J
1814 Unsigned 16-bit constant shifted left 16 bits (use @samp{L} instead for
1815 @code{SImode} constants)
1816
1817 @item K
1818 Unsigned 16-bit constant
1819
1820 @item L
1821 Signed 16-bit constant shifted left 16 bits
1822
1823 @item M
1824 Constant larger than 31
1825
1826 @item N
1827 Exact power of 2
1828
1829 @item O
1830 Zero
1831
1832 @item P
1833 Constant whose negation is a signed 16-bit constant
1834
1835 @item G
1836 Floating point constant that can be loaded into a register with one
1837 instruction per word
1838
1839 @item Q
1840 Memory operand that is an offset from a register (@samp{m} is preferable
1841 for @code{asm} statements)
1842
1843 @item R
1844 AIX TOC entry
1845
1846 @item S
1847 Constant suitable as a 64-bit mask operand
1848
1849 @item T
1850 Constant suitable as a 32-bit mask operand
1851
1852 @item U
1853 System V Release 4 small data area reference
1854 @end table
1855
1856 @item MorphoTech family---@file{config/mt/mt.h}
1857 @table @code
1858 @item I
1859 Constant for an arithmetic insn (16-bit signed integer).
1860
1861 @item J
1862 The constant 0.
1863
1864 @item K
1865 Constant for a logical insn (16-bit zero-extended integer).
1866
1867 @item L
1868 A constant that can be loaded with @code{lui} (i.e.@: the bottom 16
1869 bits are zero).
1870
1871 @item M
1872 A constant that takes two words to load (i.e.@: not matched by
1873 @code{I}, @code{K}, or @code{L}).
1874
1875 @item N
1876 Negative 16-bit constants other than -65536.
1877
1878 @item O
1879 A 15-bit signed integer constant.
1880
1881 @item P
1882 A positive 16-bit constant.
1883 @end table
1884
1885 @item Intel 386---@file{config/i386/constraints.md}
1886 @table @code
1887 @item R
1888 Legacy register---the eight integer registers available on all
1889 i386 processors (@code{a}, @code{b}, @code{c}, @code{d},
1890 @code{si}, @code{di}, @code{bp}, @code{sp}).
1891
1892 @item q
1893 Any register accessible as @code{@var{r}l}.  In 32-bit mode, @code{a},
1894 @code{b}, @code{c}, and @code{d}; in 64-bit mode, any integer register.
1895
1896 @item Q
1897 Any register accessible as @code{@var{r}h}: @code{a}, @code{b},
1898 @code{c}, and @code{d}.
1899
1900 @ifset INTERNALS
1901 @item l
1902 Any register that can be used as the index in a base+index memory
1903 access: that is, any general register except the stack pointer.
1904 @end ifset
1905
1906 @item a
1907 The @code{a} register.
1908
1909 @item b
1910 The @code{b} register.
1911
1912 @item c
1913 The @code{c} register.
1914
1915 @item d
1916 The @code{d} register.
1917
1918 @item S
1919 The @code{si} register.
1920
1921 @item D
1922 The @code{di} register.
1923
1924 @item A
1925 The @code{a} and @code{d} registers, as a pair (for instructions that
1926 return half the result in one and half in the other).
1927
1928 @item f
1929 Any 80387 floating-point (stack) register.
1930
1931 @item t
1932 Top of 80387 floating-point stack (@code{%st(0)}).
1933
1934 @item u
1935 Second from top of 80387 floating-point stack (@code{%st(1)}).
1936
1937 @item y
1938 Any MMX register.
1939
1940 @item x
1941 Any SSE register.
1942
1943 @ifset INTERNALS
1944 @item Y
1945 Any SSE2 register.
1946 @end ifset
1947
1948 @item I
1949 Integer constant in the range 0 @dots{} 31, for 32-bit shifts.
1950
1951 @item J
1952 Integer constant in the range 0 @dots{} 63, for 64-bit shifts.
1953
1954 @item K
1955 Signed 8-bit integer constant.
1956
1957 @item L
1958 @code{0xFF} or @code{0xFFFF}, for andsi as a zero-extending move.
1959
1960 @item M
1961 0, 1, 2, or 3 (shifts for the @code{lea} instruction).
1962
1963 @item N
1964 Unsigned 8-bit integer constant (for @code{in} and @code{out} 
1965 instructions).
1966
1967 @ifset INTERNALS
1968 @item O
1969 Integer constant in the range 0 @dots{} 127, for 128-bit shifts.
1970 @end ifset
1971
1972 @item G
1973 Standard 80387 floating point constant.
1974
1975 @item C
1976 Standard SSE floating point constant.
1977
1978 @item e
1979 32-bit signed integer constant, or a symbolic reference known
1980 to fit that range (for immediate operands in sign-extending x86-64
1981 instructions).
1982
1983 @item Z
1984 32-bit unsigned integer constant, or a symbolic reference known
1985 to fit that range (for immediate operands in zero-extending x86-64
1986 instructions).
1987
1988 @end table
1989
1990 @item Intel IA-64---@file{config/ia64/ia64.h}
1991 @table @code
1992 @item a
1993 General register @code{r0} to @code{r3} for @code{addl} instruction
1994
1995 @item b
1996 Branch register
1997
1998 @item c
1999 Predicate register (@samp{c} as in ``conditional'')
2000
2001 @item d
2002 Application register residing in M-unit
2003
2004 @item e
2005 Application register residing in I-unit
2006
2007 @item f
2008 Floating-point register
2009
2010 @item m
2011 Memory operand.
2012 Remember that @samp{m} allows postincrement and postdecrement which
2013 require printing with @samp{%Pn} on IA-64.
2014 Use @samp{S} to disallow postincrement and postdecrement.
2015
2016 @item G
2017 Floating-point constant 0.0 or 1.0
2018
2019 @item I
2020 14-bit signed integer constant
2021
2022 @item J
2023 22-bit signed integer constant
2024
2025 @item K
2026 8-bit signed integer constant for logical instructions
2027
2028 @item L
2029 8-bit adjusted signed integer constant for compare pseudo-ops
2030
2031 @item M
2032 6-bit unsigned integer constant for shift counts
2033
2034 @item N
2035 9-bit signed integer constant for load and store postincrements
2036
2037 @item O
2038 The constant zero
2039
2040 @item P
2041 0 or @minus{}1 for @code{dep} instruction
2042
2043 @item Q
2044 Non-volatile memory for floating-point loads and stores
2045
2046 @item R
2047 Integer constant in the range 1 to 4 for @code{shladd} instruction
2048
2049 @item S
2050 Memory operand except postincrement and postdecrement
2051 @end table
2052
2053 @item FRV---@file{config/frv/frv.h}
2054 @table @code
2055 @item a
2056 Register in the class @code{ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2057
2058 @item b
2059 Register in the class @code{EVEN_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2060
2061 @item c
2062 Register in the class @code{CC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3} and
2063 @code{icc0} to @code{icc3}).
2064
2065 @item d
2066 Register in the class @code{GPR_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2067
2068 @item e
2069 Register in the class @code{EVEN_REGS} (@code{gr0} to @code{gr63}).
2070 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2071 mode larger than 4 bytes.
2072
2073 @item f
2074 Register in the class @code{FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2075
2076 @item h
2077 Register in the class @code{FEVEN_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2078 Odd registers are excluded not in the class but through the use of a machine
2079 mode larger than 4 bytes.
2080
2081 @item l
2082 Register in the class @code{LR_REG} (the @code{lr} register).
2083
2084 @item q
2085 Register in the class @code{QUAD_REGS} (@code{gr2} to @code{gr63}).
2086 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2087 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2088
2089 @item t
2090 Register in the class @code{ICC_REGS} (@code{icc0} to @code{icc3}).
2091
2092 @item u
2093 Register in the class @code{FCC_REGS} (@code{fcc0} to @code{fcc3}).
2094
2095 @item v
2096 Register in the class @code{ICR_REGS} (@code{cc4} to @code{cc7}).
2097
2098 @item w
2099 Register in the class @code{FCR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc3}).
2100
2101 @item x
2102 Register in the class @code{QUAD_FPR_REGS} (@code{fr0} to @code{fr63}).
2103 Register numbers not divisible by 4 are excluded not in the class but through
2104 the use of a machine mode larger than 8 bytes.
2105
2106 @item z
2107 Register in the class @code{SPR_REGS} (@code{lcr} and @code{lr}).
2108
2109 @item A
2110 Register in the class @code{QUAD_ACC_REGS} (@code{acc0} to @code{acc7}).
2111
2112 @item B
2113 Register in the class @code{ACCG_REGS} (@code{accg0} to @code{accg7}).
2114
2115 @item C
2116 Register in the class @code{CR_REGS} (@code{cc0} to @code{cc7}).
2117
2118 @item G
2119 Floating point constant zero
2120
2121 @item I
2122 6-bit signed integer constant
2123
2124 @item J
2125 10-bit signed integer constant
2126
2127 @item L
2128 16-bit signed integer constant
2129
2130 @item M
2131 16-bit unsigned integer constant
2132
2133 @item N
2134 12-bit signed integer constant that is negative---i.e.@: in the
2135 range of @minus{}2048 to @minus{}1
2136
2137 @item O
2138 Constant zero
2139
2140 @item P
2141 12-bit signed integer constant that is greater than zero---i.e.@: in the
2142 range of 1 to 2047.
2143
2144 @end table
2145
2146 @item Blackfin family---@file{config/bfin/bfin.h}
2147 @table @code
2148 @item a
2149 P register
2150
2151 @item d
2152 D register
2153
2154 @item z
2155 A call clobbered P register.
2156
2157 @item D
2158 Even-numbered D register
2159
2160 @item W
2161 Odd-numbered D register
2162
2163 @item e
2164 Accumulator register.
2165
2166 @item A
2167 Even-numbered accumulator register.
2168
2169 @item B
2170 Odd-numbered accumulator register.
2171
2172 @item b
2173 I register
2174
2175 @item v
2176 B register
2177
2178 @item f
2179 M register
2180
2181 @item c
2182 Registers used for circular buffering, i.e. I, B, or L registers.
2183
2184 @item C
2185 The CC register.
2186
2187 @item t
2188 LT0 or LT1.
2189
2190 @item k
2191 LC0 or LC1.
2192
2193 @item u
2194 LB0 or LB1.
2195
2196 @item x
2197 Any D, P, B, M, I or L register.
2198
2199 @item y
2200 Additional registers typically used only in prologues and epilogues: RETS,
2201 RETN, RETI, RETX, RETE, ASTAT, SEQSTAT and USP.
2202
2203 @item w
2204 Any register except accumulators or CC.
2205
2206 @item Ksh
2207 Signed 16 bit integer (in the range -32768 to 32767)
2208
2209 @item Kuh
2210 Unsigned 16 bit integer (in the range 0 to 65535)
2211
2212 @item Ks7
2213 Signed 7 bit integer (in the range -64 to 63)
2214
2215 @item Ku7
2216 Unsigned 7 bit integer (in the range 0 to 127)
2217
2218 @item Ku5
2219 Unsigned 5 bit integer (in the range 0 to 31)
2220
2221 @item Ks4
2222 Signed 4 bit integer (in the range -8 to 7)
2223
2224 @item Ks3
2225 Signed 3 bit integer (in the range -3 to 4)
2226
2227 @item Ku3
2228 Unsigned 3 bit integer (in the range 0 to 7)
2229
2230 @item P@var{n}
2231 Constant @var{n}, where @var{n} is a single-digit constant in the range 0 to 4.
2232
2233 @item M1
2234 Constant 255.
2235
2236 @item M2
2237 Constant 65535.
2238
2239 @item J
2240 An integer constant with exactly a single bit set.
2241
2242 @item L
2243 An integer constant with all bits set except exactly one.
2244
2245 @item H
2246
2247 @item Q
2248 Any SYMBOL_REF.
2249 @end table
2250
2251 @item M32C---@file{config/m32c/m32c.c}
2252 @table @code
2253 @item Rsp
2254 @itemx Rfb
2255 @itemx Rsb
2256 @samp{$sp}, @samp{$fb}, @samp{$sb}.
2257
2258 @item Rcr
2259 Any control register, when they're 16 bits wide (nothing if control
2260 registers are 24 bits wide)
2261
2262 @item Rcl
2263 Any control register, when they're 24 bits wide.
2264
2265 @item R0w
2266 @itemx R1w
2267 @itemx R2w
2268 @itemx R3w
2269 $r0, $r1, $r2, $r3.
2270
2271 @item R02
2272 $r0 or $r2, or $r2r0 for 32 bit values.
2273
2274 @item R13
2275 $r1 or $r3, or $r3r1 for 32 bit values.
2276
2277 @item Rdi
2278 A register that can hold a 64 bit value.
2279
2280 @item Rhl
2281 $r0 or $r1 (registers with addressable high/low bytes)
2282
2283 @item R23
2284 $r2 or $r3
2285
2286 @item Raa
2287 Address registers
2288
2289 @item Raw
2290 Address registers when they're 16 bits wide.
2291
2292 @item Ral
2293 Address registers when they're 24 bits wide.
2294
2295 @item Rqi
2296 Registers that can hold QI values.
2297
2298 @item Rad
2299 Registers that can be used with displacements ($a0, $a1, $sb).
2300
2301 @item Rsi
2302 Registers that can hold 32 bit values.
2303
2304 @item Rhi
2305 Registers that can hold 16 bit values.
2306
2307 @item Rhc
2308 Registers chat can hold 16 bit values, including all control
2309 registers.
2310
2311 @item Rra
2312 $r0 through R1, plus $a0 and $a1.
2313
2314 @item Rfl
2315 The flags register.
2316
2317 @item Rmm
2318 The memory-based pseudo-registers $mem0 through $mem15.
2319
2320 @item Rpi
2321 Registers that can hold pointers (16 bit registers for r8c, m16c; 24
2322 bit registers for m32cm, m32c).
2323
2324 @item Rpa
2325 Matches multiple registers in a PARALLEL to form a larger register.
2326 Used to match function return values.
2327
2328 @item Is3
2329 -8 @dots{} 7
2330
2331 @item IS1
2332 -128 @dots{} 127
2333
2334 @item IS2
2335 -32768 @dots{} 32767
2336
2337 @item IU2
2338 0 @dots{} 65535
2339
2340 @item In4
2341 -8 @dots{} -1 or 1 @dots{} 8
2342
2343 @item In5
2344 -16 @dots{} -1 or 1 @dots{} 16
2345
2346 @item In6
2347 -32 @dots{} -1 or 1 @dots{} 32
2348
2349 @item IM2
2350 -65536 @dots{} -1
2351
2352 @item Ilb
2353 An 8 bit value with exactly one bit set.
2354
2355 @item Ilw
2356 A 16 bit value with exactly one bit set.
2357
2358 @item Sd
2359 The common src/dest memory addressing modes.
2360
2361 @item Sa
2362 Memory addressed using $a0 or $a1.
2363
2364 @item Si
2365 Memory addressed with immediate addresses.
2366
2367 @item Ss
2368 Memory addressed using the stack pointer ($sp).
2369
2370 @item Sf
2371 Memory addressed using the frame base register ($fb).
2372
2373 @item Ss
2374 Memory addressed using the small base register ($sb).
2375
2376 @item S1
2377 $r1h
2378 @end table
2379
2380 @item MIPS---@file{config/mips/constraints.md}
2381 @table @code
2382 @item d
2383 An address register.  This is equivalent to @code{r} unless
2384 generating MIPS16 code.
2385
2386 @item f
2387 A floating-point register (if available).
2388
2389 @item h
2390 The @code{hi} register.
2391
2392 @item l
2393 The @code{lo} register.
2394
2395 @item x
2396 The @code{hi} and @code{lo} registers.
2397
2398 @item c
2399 A register suitable for use in an indirect jump.  This will always be
2400 @code{$25} for @option{-mabicalls}.
2401
2402 @item y
2403 Equivalent to @code{r}; retained for backwards compatibility.
2404
2405 @item z
2406 A floating-point condition code register.
2407
2408 @item I
2409 A signed 16-bit constant (for arithmetic instructions).
2410
2411 @item J
2412 Integer zero.
2413
2414 @item K
2415 An unsigned 16-bit constant (for logic instructions).
2416
2417 @item L
2418 A signed 32-bit constant in which the lower 16 bits are zero.
2419 Such constants can be loaded using @code{lui}.
2420
2421 @item M
2422 A constant that cannot be loaded using @code{lui}, @code{addiu}
2423 or @code{ori}.
2424
2425 @item N
2426 A constant in the range -65535 to -1 (inclusive).
2427
2428 @item O
2429 A signed 15-bit constant.
2430
2431 @item P
2432 A constant in the range 1 to 65535 (inclusive).
2433
2434 @item G
2435 Floating-point zero.
2436
2437 @item R
2438 An address that can be used in a non-macro load or store.
2439 @end table
2440
2441 @item Motorola 680x0---@file{config/m68k/m68k.h}
2442 @table @code
2443 @item a
2444 Address register
2445
2446 @item d
2447 Data register
2448
2449 @item f
2450 68881 floating-point register, if available
2451
2452 @item I
2453 Integer in the range 1 to 8
2454
2455 @item J
2456 16-bit signed number
2457
2458 @item K
2459 Signed number whose magnitude is greater than 0x80
2460
2461 @item L
2462 Integer in the range @minus{}8 to @minus{}1
2463
2464 @item M
2465 Signed number whose magnitude is greater than 0x100
2466
2467 @item G
2468 Floating point constant that is not a 68881 constant
2469 @end table
2470
2471 @item Motorola 68HC11 & 68HC12 families---@file{config/m68hc11/m68hc11.h}
2472 @table @code
2473 @item a
2474 Register `a'
2475
2476 @item b
2477 Register `b'
2478
2479 @item d
2480 Register `d'
2481
2482 @item q
2483 An 8-bit register
2484
2485 @item t
2486 Temporary soft register _.tmp
2487
2488 @item u
2489 A soft register _.d1 to _.d31
2490
2491 @item w
2492 Stack pointer register
2493
2494 @item x
2495 Register `x'
2496
2497 @item y
2498 Register `y'
2499
2500 @item z
2501 Pseudo register `z' (replaced by `x' or `y' at the end)
2502
2503 @item A
2504 An address register: x, y or z
2505
2506 @item B
2507 An address register: x or y
2508
2509 @item D
2510 Register pair (x:d) to form a 32-bit value
2511
2512 @item L
2513 Constants in the range @minus{}65536 to 65535
2514
2515 @item M
2516 Constants whose 16-bit low part is zero
2517
2518 @item N
2519 Constant integer 1 or @minus{}1
2520
2521 @item O
2522 Constant integer 16
2523
2524 @item P
2525 Constants in the range @minus{}8 to 2
2526
2527 @end table
2528
2529 @need 1000
2530 @item SPARC---@file{config/sparc/sparc.h}
2531 @table @code
2532 @item f
2533 Floating-point register on the SPARC-V8 architecture and
2534 lower floating-point register on the SPARC-V9 architecture.
2535
2536 @item e
2537 Floating-point register.  It is equivalent to @samp{f} on the
2538 SPARC-V8 architecture and contains both lower and upper
2539 floating-point registers on the SPARC-V9 architecture.
2540
2541 @item c
2542 Floating-point condition code register.
2543
2544 @item d
2545 Lower floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9
2546 architecture when the Visual Instruction Set is available.
2547
2548 @item b
2549 Floating-point register.  It is only valid on the SPARC-V9 architecture
2550 when the Visual Instruction Set is available.
2551
2552 @item h
2553 64-bit global or out register for the SPARC-V8+ architecture.
2554
2555 @item I
2556 Signed 13-bit constant
2557
2558 @item J
2559 Zero
2560
2561 @item K
2562 32-bit constant with the low 12 bits clear (a constant that can be
2563 loaded with the @code{sethi} instruction)
2564
2565 @item L
2566 A constant in the range supported by @code{movcc} instructions
2567
2568 @item M
2569 A constant in the range supported by @code{movrcc} instructions
2570
2571 @item N
2572 Same as @samp{K}, except that it verifies that bits that are not in the
2573 lower 32-bit range are all zero.  Must be used instead of @samp{K} for
2574 modes wider than @code{SImode}
2575
2576 @item O
2577 The constant 4096
2578
2579 @item G
2580 Floating-point zero
2581
2582 @item H
2583 Signed 13-bit constant, sign-extended to 32 or 64 bits
2584
2585 @item Q
2586 Floating-point constant whose integral representation can
2587 be moved into an integer register using a single sethi
2588 instruction
2589
2590 @item R
2591 Floating-point constant whose integral representation can
2592 be moved into an integer register using a single mov
2593 instruction
2594
2595 @item S
2596 Floating-point constant whose integral representation can
2597 be moved into an integer register using a high/lo_sum
2598 instruction sequence
2599
2600 @item T
2601 Memory address aligned to an 8-byte boundary
2602
2603 @item U
2604 Even register
2605
2606 @item W
2607 Memory address for @samp{e} constraint registers
2608
2609 @item Y
2610 Vector zero
2611
2612 @end table
2613
2614 @item TMS320C3x/C4x---@file{config/c4x/c4x.h}
2615 @table @code
2616 @item a
2617 Auxiliary (address) register (ar0-ar7)
2618
2619 @item b
2620 Stack pointer register (sp)
2621
2622 @item c
2623 Standard (32-bit) precision integer register
2624
2625 @item f
2626 Extended (40-bit) precision register (r0-r11)
2627
2628 @item k
2629 Block count register (bk)
2630
2631 @item q
2632 Extended (40-bit) precision low register (r0-r7)
2633
2634 @item t
2635 Extended (40-bit) precision register (r0-r1)
2636
2637 @item u
2638 Extended (40-bit) precision register (r2-r3)
2639
2640 @item v
2641 Repeat count register (rc)
2642
2643 @item x
2644 Index register (ir0-ir1)
2645
2646 @item y
2647 Status (condition code) register (st)
2648
2649 @item z
2650 Data page register (dp)
2651
2652 @item G
2653 Floating-point zero
2654
2655 @item H
2656 Immediate 16-bit floating-point constant
2657
2658 @item I
2659 Signed 16-bit constant
2660
2661 @item J
2662 Signed 8-bit constant
2663
2664 @item K
2665 Signed 5-bit constant
2666
2667 @item L
2668 Unsigned 16-bit constant
2669
2670 @item M
2671 Unsigned 8-bit constant
2672
2673 @item N
2674 Ones complement of unsigned 16-bit constant
2675
2676 @item O
2677 High 16-bit constant (32-bit constant with 16 LSBs zero)
2678
2679 @item Q
2680 Indirect memory reference with signed 8-bit or index register displacement
2681
2682 @item R
2683 Indirect memory reference with unsigned 5-bit displacement
2684
2685 @item S
2686 Indirect memory reference with 1 bit or index register displacement
2687
2688 @item T
2689 Direct memory reference
2690
2691 @item U
2692 Symbolic address
2693
2694 @end table
2695
2696 @item S/390 and zSeries---@file{config/s390/s390.h}
2697 @table @code
2698 @item a
2699 Address register (general purpose register except r0)
2700
2701 @item c
2702 Condition code register
2703
2704 @item d
2705 Data register (arbitrary general purpose register)
2706
2707 @item f
2708 Floating-point register
2709
2710 @item I
2711 Unsigned 8-bit constant (0--255)
2712
2713 @item J
2714 Unsigned 12-bit constant (0--4095)
2715
2716 @item K
2717 Signed 16-bit constant (@minus{}32768--32767)
2718
2719 @item L
2720 Value appropriate as displacement.
2721 @table @code
2722        @item (0..4095)
2723        for short displacement
2724        @item (-524288..524287)
2725        for long displacement
2726 @end table
2727
2728 @item M
2729 Constant integer with a value of 0x7fffffff.
2730
2731 @item N
2732 Multiple letter constraint followed by 4 parameter letters.
2733 @table @code
2734          @item 0..9:
2735          number of the part counting from most to least significant
2736          @item H,Q:
2737          mode of the part
2738          @item D,S,H:
2739          mode of the containing operand
2740          @item 0,F:
2741          value of the other parts (F---all bits set)
2742 @end table
2743 The constraint matches if the specified part of a constant
2744 has a value different from it's other parts.
2745
2746 @item Q
2747 Memory reference without index register and with short displacement.
2748
2749 @item R
2750 Memory reference with index register and short displacement.
2751
2752 @item S
2753 Memory reference without index register but with long displacement.
2754
2755 @item T
2756 Memory reference with index register and long displacement.
2757
2758 @item U
2759 Pointer with short displacement.
2760
2761 @item W
2762 Pointer with long displacement.
2763
2764 @item Y
2765 Shift count operand.
2766
2767 @end table
2768
2769 @item Score family---@file{config/score/score.h}
2770 @table @code
2771 @item d
2772 Registers from r0 to r32.
2773
2774 @item e
2775 Registers from r0 to r16.
2776
2777 @item t
2778 r8---r11 or r22---r27 registers.
2779
2780 @item h
2781 hi register.
2782
2783 @item l
2784 lo register.
2785
2786 @item x
2787 hi + lo register.
2788
2789 @item q
2790 cnt register.
2791
2792 @item y
2793 lcb register.
2794
2795 @item z
2796 scb register.
2797
2798 @item a
2799 cnt + lcb + scb register.
2800
2801 @item c
2802 cr0---cr15 register.
2803
2804 @item b
2805 cp1 registers.
2806
2807 @item f
2808 cp2 registers.
2809
2810 @item i
2811 cp3 registers.
2812
2813 @item j
2814 cp1 + cp2 + cp3 registers.
2815
2816 @item I
2817 High 16-bit constant (32-bit constant with 16 LSBs zero).
2818
2819 @item J
2820 Unsigned 5 bit integer (in the range 0 to 31).
2821
2822 @item K
2823 Unsigned 16 bit integer (in the range 0 to 65535).
2824
2825 @item L
2826 Signed 16 bit integer (in the range @minus{}32768 to 32767).
2827
2828 @item M
2829 Unsigned 14 bit integer (in the range 0 to 16383).
2830
2831 @item N
2832 Signed 14 bit integer (in the range @minus{}8192 to 8191).
2833
2834 @item Z
2835 Any SYMBOL_REF.
2836 @end table
2837
2838 @item Xstormy16---@file{config/stormy16/stormy16.h}
2839 @table @code
2840 @item a
2841 Register r0.
2842
2843 @item b
2844 Register r1.
2845
2846 @item c
2847 Register r2.
2848
2849 @item d
2850 Register r8.
2851
2852 @item e
2853 Registers r0 through r7.
2854
2855 @item t
2856 Registers r0 and r1.
2857
2858 @item y
2859 The carry register.
2860
2861 @item z
2862 Registers r8 and r9.
2863
2864 @item I
2865 A constant between 0 and 3 inclusive.
2866
2867 @item J
2868 A constant that has exactly one bit set.
2869
2870 @item K
2871 A constant that has exactly one bit clear.
2872
2873 @item L
2874 A constant between 0 and 255 inclusive.
2875
2876 @item M
2877 A constant between @minus{}255 and 0 inclusive.
2878
2879 @item N
2880 A constant between @minus{}3 and 0 inclusive.
2881
2882 @item O
2883 A constant between 1 and 4 inclusive.
2884
2885 @item P
2886 A constant between @minus{}4 and @minus{}1 inclusive.
2887
2888 @item Q
2889 A memory reference that is a stack push.
2890
2891 @item R
2892 A memory reference that is a stack pop.
2893
2894 @item S
2895 A memory reference that refers to a constant address of known value.
2896
2897 @item T
2898 The register indicated by Rx (not implemented yet).
2899
2900 @item U
2901 A constant that is not between 2 and 15 inclusive.
2902
2903 @item Z
2904 The constant 0.
2905
2906 @end table
2907
2908 @item Xtensa---@file{config/xtensa/xtensa.h}
2909 @table @code
2910 @item a
2911 General-purpose 32-bit register
2912
2913 @item b
2914 One-bit boolean register
2915
2916 @item A
2917 MAC16 40-bit accumulator register
2918
2919 @item I
2920 Signed 12-bit integer constant, for use in MOVI instructions
2921
2922 @item J
2923 Signed 8-bit integer constant, for use in ADDI instructions
2924
2925 @item K
2926 Integer constant valid for BccI instructions
2927
2928 @item L
2929 Unsigned constant valid for BccUI instructions
2930
2931 @end table
2932
2933 @end table
2934
2935 @ifset INTERNALS
2936 @node Define Constraints
2937 @subsection Defining Machine-Specific Constraints
2938 @cindex defining constraints
2939 @cindex constraints, defining
2940
2941 Machine-specific constraints fall into two categories: register and
2942 non-register constraints.  Within the latter category, constraints
2943 which allow subsets of all possible memory or address operands should
2944 be specially marked, to give @code{reload} more information.
2945
2946 Machine-specific constraints can be given names of arbitrary length,
2947 but they must be entirely composed of letters, digits, underscores
2948 (@samp{_}), and angle brackets (@samp{< >}).  Like C identifiers, they
2949 must begin with a letter or underscore. 
2950
2951 In order to avoid ambiguity in operand constraint strings, no
2952 constraint can have a name that begins with any other constraint's
2953 name.  For example, if @code{x} is defined as a constraint name,
2954 @code{xy} may not be, and vice versa.  As a consequence of this rule,
2955 no constraint may begin with one of the generic constraint letters:
2956 @samp{E F V X g i m n o p r s}.
2957
2958 Register constraints correspond directly to register classes.
2959 @xref{Register Classes}.  There is thus not much flexibility in their
2960 definitions.
2961
2962 @deffn {MD Expression} define_register_constraint name regclass docstring
2963 All three arguments are string constants.
2964 @var{name} is the name of the constraint, as it will appear in
2965 @code{match_operand} expressions.  @var{regclass} can be either the
2966 name of the corresponding register class (@pxref{Register Classes}),
2967 or a C expression which evaluates to the appropriate register class.
2968 If it is an expression, it must have no side effects, and it cannot
2969 look at the operand.  The usual use of expressions is to map some
2970 register constraints to @code{NO_REGS} when the register class
2971 is not available on a given subarchitecture.
2972
2973 @var{docstring} is a sentence documenting the meaning of the
2974 constraint.  Docstrings are explained further below.
2975 @end deffn
2976
2977 Non-register constraints are more like predicates: the constraint
2978 definition gives a Boolean expression which indicates whether the
2979 constraint matches.
2980
2981 @deffn {MD Expression} define_constraint name docstring exp
2982 The @var{name} and @var{docstring} arguments are the same as for
2983 @code{define_register_constraint}, but note that the docstring comes
2984 immediately after the name for these expressions.  @var{exp} is an RTL
2985 expression, obeying the same rules as the RTL expressions in predicate
2986 definitions.  @xref{Defining Predicates}, for details.  If it
2987 evaluates true, the constraint matches; if it evaluates false, it
2988 doesn't. Constraint expressions should indicate which RTL codes they
2989 might match, just like predicate expressions.
2990
2991 @code{match_test} C expressions have access to the
2992 following variables:
2993
2994 @table @var
2995 @item op
2996 The RTL object defining the operand.
2997 @item mode
2998 The machine mode of @var{op}.
2999 @item ival
3000 @samp{INTVAL (@var{op})}, if @var{op} is a @code{const_int}.
3001 @item hval
3002 @samp{CONST_DOUBLE_HIGH (@var{op})}, if @var{op} is an integer
3003 @code{const_double}.
3004 @item lval
3005 @samp{CONST_DOUBLE_LOW (@var{op})}, if @var{op} is an integer
3006 @code{const_double}.
3007 @item rval
3008 @samp{CONST_DOUBLE_REAL_VALUE (@var{op})}, if @var{op} is a floating-point
3009 @code{const_double}.
3010 @end table
3011
3012 The @var{*val} variables should only be used once another piece of the
3013 expression has verified that @var{op} is the appropriate kind of RTL
3014 object.
3015 @end deffn
3016
3017 Most non-register constraints should be defined with
3018 @code{define_constraint}.  The remaining two definition expressions
3019 are only appropriate for constraints that should be handled specially
3020 by @code{reload} if they fail to match.
3021
3022 @deffn {MD Expression} define_memory_constraint name docstring exp
3023 Use this expression for constraints that match a subset of all memory
3024 operands: that is, @code{reload} can make them match by converting the
3025 operand to the form @samp{@w{(mem (reg @var{X}))}}, where @var{X} is a
3026 base register (from the register class specified by
3027 @code{BASE_REG_CLASS}, @pxref{Register Classes}).
3028
3029 For example, on the S/390, some instructions do not accept arbitrary
3030 memory references, but only those that do not make use of an index
3031 register.  The constraint letter @samp{Q} is defined to represent a
3032 memory address of this type.  If @samp{Q} is defined with
3033 @code{define_memory_constraint}, a @samp{Q} constraint can handle any
3034 memory operand, because @code{reload} knows it can simply copy the
3035 memory address into a base register if required.  This is analogous to
3036 the way a @samp{o} constraint can handle any memory operand.
3037
3038 The syntax and semantics are otherwise identical to
3039 @code{define_constraint}.
3040 @end deffn
3041
3042 @deffn {MD Expression} define_address_constraint name docstring exp
3043 Use this expression for constraints that match a subset of all address
3044 operands: that is, @code{reload} can make the constraint match by
3045 converting the operand to the form @samp{@w{(reg @var{X})}}, again
3046 with @var{X} a base register.
3047
3048 Constraints defined with @code{define_address_constraint} can only be
3049 used with the @code{address_operand} predicate, or machine-specific
3050 predicates that work the same way.  They are treated analogously to
3051 the generic @samp{p} constraint.
3052
3053 The syntax and semantics are otherwise identical to
3054 @code{define_constraint}.
3055 @end deffn
3056
3057 For historical reasons, names beginning with the letters @samp{G H}
3058 are reserved for constraints that match only @code{const_double}s, and
3059 names beginning with the letters @samp{I J K L M N O P} are reserved
3060 for constraints that match only @code{const_int}s.  This may change in
3061 the future.  For the time being, constraints with these names must be
3062 written in a stylized form, so that @code{genpreds} can tell you did
3063 it correctly:
3064
3065 @smallexample
3066 @group
3067 (define_constraint "[@var{GHIJKLMNOP}]@dots{}"
3068   "@var{doc}@dots{}"
3069   (and (match_code "const_int")  ; @r{@code{const_double} for G/H}
3070        @var{condition}@dots{}))            ; @r{usually a @code{match_test}}
3071 @end group
3072 @end smallexample
3073 @c the semicolons line up in the formatted manual
3074
3075 It is fine to use names beginning with other letters for constraints
3076 that match @code{const_double}s or @code{const_int}s.
3077
3078 Each docstring in a constraint definition should be one or more complete
3079 sentences, marked up in Texinfo format.  @emph{They are currently unused.}
3080 In the future they will be copied into the GCC manual, in @ref{Machine
3081 Constraints}, replacing the hand-maintained tables currently found in
3082 that section.  Also, in the future the compiler may use this to give
3083 more helpful diagnostics when poor choice of @code{asm} constraints
3084 causes a reload failure.
3085
3086 If you put the pseudo-Texinfo directive @samp{@@internal} at the
3087 beginning of a docstring, then (in the future) it will appear only in
3088 the internals manual's version of the machine-specific constraint tables.
3089 Use this for constraints that should not appear in @code{asm} statements.
3090
3091 @node C Constraint Interface
3092 @subsection Testing constraints from C
3093 @cindex testing constraints
3094 @cindex constraints, testing
3095
3096 It is occasionally useful to test a constraint from C code rather than
3097 implicitly via the constraint string in a @code{match_operand}.  The
3098 generated file @file{tm_p.h} declares a few interfaces for working
3099 with machine-specific constraints.  None of these interfaces work with
3100 the generic constraints described in @ref{Simple Constraints}.  This
3101 may change in the future.
3102
3103 @strong{Warning:} @file{tm_p.h} may declare other functions that
3104 operate on constraints, besides the ones documented here.  Do not use
3105 those functions from machine-dependent code.  They exist to implement
3106 the old constraint interface that machine-independent components of
3107 the compiler still expect.  They will change or disappear in the
3108 future.
3109
3110 Some valid constraint names are not valid C identifiers, so there is a
3111 mangling scheme for referring to them from C@.  Constraint names that
3112 do not contain angle brackets or underscores are left unchanged.
3113 Underscores are doubled, each @samp{<} is replaced with @samp{_l}, and
3114 each @samp{>} with @samp{_g}.  Here are some examples:
3115
3116 @c the @c's prevent double blank lines in the printed manual.
3117 @example
3118 @multitable {Original} {Mangled}
3119 @item @strong{Original} @tab @strong{Mangled}  @c
3120 @item @code{x}     @tab @code{x}       @c
3121 @item @code{P42x}  @tab @code{P42x}    @c
3122 @item @code{P4_x}  @tab @code{P4__x}   @c
3123 @item @code{P4>x}  @tab @code{P4_gx}   @c
3124 @item @code{P4>>}  @tab @code{P4_g_g}  @c
3125 @item @code{P4_g>} @tab @code{P4__g_g} @c
3126 @end multitable
3127 @end example
3128
3129 Throughout this section, the variable @var{c} is either a constraint
3130 in the abstract sense, or a constant from @code{enum constraint_num};
3131 the variable @var{m} is a mangled constraint name (usually as part of
3132 a larger identifier).
3133
3134 @deftp Enum constraint_num
3135 For each machine-specific constraint, there is a corresponding
3136 enumeration constant: @samp{CONSTRAINT_} plus the mangled name of the
3137 constraint.  Functions that take an @code{enum constraint_num} as an
3138 argument expect one of these constants.
3139
3140 Machine-independent constraints do not have associated constants.
3141 This may change in the future.
3142 @end deftp
3143
3144 @deftypefun {inline bool} satisfies_constraint_@var{m} (rtx @var{exp})
3145 For each machine-specific, non-register constraint @var{m}, there is
3146 one of these functions; it returns @code{true} if @var{exp} satisfies the
3147 constraint.  These functions are only visible if @file{rtl.h} was included
3148 before @file{tm_p.h}.
3149 @end deftypefun
3150
3151 @deftypefun bool constraint_satisfied_p (rtx @var{exp}, enum constraint_num @var{c})
3152 Like the @code{satisfies_constraint_@var{m}} functions, but the
3153 constraint to test is given as an argument, @var{c}.  If @var{c}
3154 specifies a register constraint, this function will always return
3155 @code{false}.
3156 @end deftypefun
3157
3158 @deftypefun {enum reg_class} regclass_for_constraint (enum constraint_num @var{c})
3159 Returns the register class associated with @var{c}.  If @var{c} is not
3160 a register constraint, or those registers are not available for the
3161 currently selected subtarget, returns @code{NO_REGS}.
3162 @end deftypefun
3163
3164 Here is an example use of @code{satisfies_constraint_@var{m}}.  In
3165 peephole optimizations (@pxref{Peephole Definitions}), operand
3166 constraint strings are ignored, so if there are relevant constraints,
3167 they must be tested in the C condition.  In the example, the
3168 optimization is applied if operand 2 does @emph{not} satisfy the
3169 @samp{K} constraint.  (This is a simplified version of a peephole
3170 definition from the i386 machine description.)
3171
3172 @smallexample
3173 (define_peephole2
3174   [(match_scratch:SI 3 "r")
3175    (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
3176         (mult:SI (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")
3177                  (match_operand:SI 2 "immediate_operand" "")))]
3178
3179   "!satisfies_constraint_K (operands[2])"
3180
3181   [(set (match_dup 3) (match_dup 1))
3182    (set (match_dup 0) (mult:SI (match_dup 3) (match_dup 2)))]
3183
3184   "")
3185 @end smallexample
3186
3187 @node Standard Names
3188 @section Standard Pattern Names For Generation
3189 @cindex standard pattern names
3190 @cindex pattern names
3191 @cindex names, pattern
3192
3193 Here is a table of the instruction names that are meaningful in the RTL
3194 generation pass of the compiler.  Giving one of these names to an
3195 instruction pattern tells the RTL generation pass that it can use the
3196 pattern to accomplish a certain task.
3197
3198 @table @asis
3199 @cindex @code{mov@var{m}} instruction pattern
3200 @item @samp{mov@var{m}}
3201 Here @var{m} stands for a two-letter machine mode name, in lowercase.
3202 This instruction pattern moves data with that machine mode from operand
3203 1 to operand 0.  For example, @samp{movsi} moves full-word data.
3204
3205 If operand 0 is a @code{subreg} with mode @var{m} of a register whose
3206 own mode is wider than @var{m}, the effect of this instruction is
3207 to store the specified value in the part of the register that corresponds
3208 to mode @var{m}.  Bits outside of @var{m}, but which are within the
3209 same target word as the @code{subreg} are undefined.  Bits which are
3210 outside the target word are left unchanged.
3211
3212 This class of patterns is special in several ways.  First of all, each
3213 of these names up to and including full word size @emph{must} be defined,
3214 because there is no other way to copy a datum from one place to another.
3215 If there are patterns accepting operands in larger modes,
3216 @samp{mov@var{m}} must be defined for integer modes of those sizes.
3217
3218 Second, these patterns are not used solely in the RTL generation pass.
3219 Even the reload pass can generate move insns to copy values from stack
3220 slots into temporary registers.  When it does so, one of the operands is
3221 a hard register and the other is an operand that can need to be reloaded
3222 into a register.
3223
3224 @findex force_reg
3225 Therefore, when given such a pair of operands, the pattern must generate
3226 RTL which needs no reloading and needs no temporary registers---no
3227 registers other than the operands.  For example, if you support the
3228 pattern with a @code{define_expand}, then in such a case the
3229 @code{define_expand} mustn't call @code{force_reg} or any other such
3230 function which might generate new pseudo registers.
3231
3232 This requirement exists even for subword modes on a RISC machine where
3233 fetching those modes from memory normally requires several insns and
3234 some temporary registers.
3235
3236 @findex change_address
3237 During reload a memory reference with an invalid address may be passed
3238 as an operand.  Such an address will be replaced with a valid address
3239 later in the reload pass.  In this case, nothing may be done with the
3240 address except to use it as it stands.  If it is copied, it will not be
3241 replaced with a valid address.  No attempt should be made to make such
3242 an address into a valid address and no routine (such as
3243 @code{change_address}) that will do so may be called.  Note that
3244 @code{general_operand} will fail when applied to such an address.
3245
3246 @findex reload_in_progress
3247 The global variable @code{reload_in_progress} (which must be explicitly
3248 declared if required) can be used to determine whether such special
3249 handling is required.
3250
3251 The variety of operands that have reloads depends on the rest of the
3252 machine description, but typically on a RISC machine these can only be
3253 pseudo registers that did not get hard registers, while on other
3254 machines explicit memory references will get optional reloads.
3255
3256 If a scratch register is required to move an object to or from memory,
3257 it can be allocated using @code{gen_reg_rtx} prior to life analysis.
3258
3259 If there are cases which need scratch registers during or after reload,
3260 you must provide an appropriate secondary_reload target hook.
3261
3262 @findex no_new_pseudos
3263 The global variable @code{no_new_pseudos} can be used to determine if it
3264 is unsafe to create new pseudo registers.  If this variable is nonzero, then
3265 it is unsafe to call @code{gen_reg_rtx} to allocate a new pseudo.
3266
3267 The constraints on a @samp{mov@var{m}} must permit moving any hard
3268 register to any other hard register provided that
3269 @code{HARD_REGNO_MODE_OK} permits mode @var{m} in both registers and
3270 @code{REGISTER_MOVE_COST} applied to their classes returns a value of 2.
3271
3272 It is obligatory to support floating point @samp{mov@var{m}}
3273 instructions into and out of any registers that can hold fixed point
3274 values, because unions and structures (which have modes @code{SImode} or
3275 @code{DImode}) can be in those registers and they may have floating
3276 point members.
3277
3278 There may also be a need to support fixed point @samp{mov@var{m}}
3279 instructions in and out of floating point registers.  Unfortunately, I
3280 have forgotten why this was so, and I don't know whether it is still
3281 true.  If @code{HARD_REGNO_MODE_OK} rejects fixed point values in
3282 floating point registers, then the constraints of the fixed point
3283 @samp{mov@var{m}} instructions must be designed to avoid ever trying to
3284 reload into a floating point register.
3285
3286 @cindex @code{reload_in} instruction pattern
3287 @cindex @code{reload_out} instruction pattern
3288 @item @samp{reload_in@var{m}}
3289 @itemx @samp{reload_out@var{m}}
3290 These named patterns have been obsoleted by the target hook
3291 @code{secondary_reload}.
3292
3293 Like @samp{mov@var{m}}, but used when a scratch register is required to
3294 move between operand 0 and operand 1.  Operand 2 describes the scratch
3295 register.  See the discussion of the @code{SECONDARY_RELOAD_CLASS}
3296 macro in @pxref{Register Classes}.
3297
3298 There are special restrictions on the form of the @code{match_operand}s
3299 used in these patterns.  First, only the predicate for the reload
3300 operand is examined, i.e., @code{reload_in} examines operand 1, but not
3301 the predicates for operand 0 or 2.  Second, there may be only one
3302 alternative in the constraints.  Third, only a single register class
3303 letter may be used for the constraint; subsequent constraint letters
3304 are ignored.  As a special exception, an empty constraint string
3305 matches the @code{ALL_REGS} register class.  This may relieve ports
3306 of the burden of defining an @code{ALL_REGS} constraint letter just
3307 for these patterns.
3308
3309 @cindex @code{movstrict@var{m}} instruction pattern
3310 @item @samp{movstrict@var{m}}
3311 Like @samp{mov@var{m}} except that if operand 0 is a @code{subreg}
3312 with mode @var{m} of a register whose natural mode is wider,
3313 the @samp{movstrict@var{m}} instruction is guaranteed not to alter
3314 any of the register except the part which belongs to mode @var{m}.
3315
3316 @cindex @code{movmisalign@var{m}} instruction pattern
3317 @item @samp{movmisalign@var{m}}
3318 This variant of a move pattern is designed to load or store a value
3319 from a memory address that is not naturally aligned for its mode.
3320 For a store, the memory will be in operand 0; for a load, the memory
3321 will be in operand 1.  The other operand is guaranteed not to be a
3322 memory, so that it's easy to tell whether this is a load or store.
3323
3324 This pattern is used by the autovectorizer, and when expanding a
3325 @code{MISALIGNED_INDIRECT_REF} expression.
3326
3327 @cindex @code{load_multiple} instruction pattern
3328 @item @samp{load_multiple}
3329 Load several consecutive memory locations into consecutive registers.
3330 Operand 0 is the first of the consecutive registers, operand 1
3331 is the first memory location, and operand 2 is a constant: the
3332 number of consecutive registers.
3333
3334 Define this only if the target machine really has such an instruction;
3335 do not define this if the most efficient way of loading consecutive
3336 registers from memory is to do them one at a time.
3337
3338 On some machines, there are restrictions as to which consecutive
3339 registers can be stored into memory, such as particular starting or
3340 ending register numbers or only a range of valid counts.  For those
3341 machines, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
3342 and make the pattern fail if the restrictions are not met.
3343
3344 Write the generated insn as a @code{parallel} with elements being a
3345 @code{set} of one register from the appropriate memory location (you may
3346 also need @code{use} or @code{clobber} elements).  Use a
3347 @code{match_parallel} (@pxref{RTL Template}) to recognize the insn.  See
3348 @file{rs6000.md} for examples of the use of this insn pattern.
3349
3350 @cindex @samp{store_multiple} instruction pattern
3351 @item @samp{store_multiple}
3352 Similar to @samp{load_multiple}, but store several consecutive registers
3353 into consecutive memory locations.  Operand 0 is the first of the
3354 consecutive memory locations, operand 1 is the first register, and
3355 operand 2 is a constant: the number of consecutive registers.
3356
3357 @cindex @code{vec_set@var{m}} instruction pattern
3358 @item @samp{vec_set@var{m}}
3359 Set given field in the vector value.  Operand 0 is the vector to modify,
3360 operand 1 is new value of field and operand 2 specify the field index.
3361
3362 @cindex @code{vec_extract@var{m}} instruction pattern
3363 @item @samp{vec_extract@var{m}}
3364 Extract given field from the vector value.  Operand 1 is the vector, operand 2
3365 specify field index and operand 0 place to store value into.
3366
3367 @cindex @code{vec_init@var{m}} instruction pattern
3368 @item @samp{vec_init@var{m}}
3369 Initialize the vector to given values.  Operand 0 is the vector to initialize
3370 and operand 1 is parallel containing values for individual fields.
3371
3372 @cindex @code{push@var{m}1} instruction pattern
3373 @item @samp{push@var{m}1}
3374 Output a push instruction.  Operand 0 is value to push.  Used only when
3375 @code{PUSH_ROUNDING} is defined.  For historical reason, this pattern may be
3376 missing and in such case an @code{mov} expander is used instead, with a
3377 @code{MEM} expression forming the push operation.  The @code{mov} expander
3378 method is deprecated.
3379
3380 @cindex @code{add@var{m}3} instruction pattern
3381 @item @samp{add@var{m}3}
3382 Add operand 2 and operand 1, storing the result in operand 0.  All operands
3383 must have mode @var{m}.  This can be used even on two-address machines, by
3384 means of constraints requiring operands 1 and 0 to be the same location.
3385
3386 @cindex @code{sub@var{m}3} instruction pattern
3387 @cindex @code{mul@var{m}3} instruction pattern
3388 @cindex @code{div@var{m}3} instruction pattern
3389 @cindex @code{udiv@var{m}3} instruction pattern
3390 @cindex @code{mod@var{m}3} instruction pattern
3391 @cindex @code{umod@var{m}3} instruction pattern
3392 @cindex @code{umin@var{m}3} instruction pattern
3393 @cindex @code{umax@var{m}3} instruction pattern
3394 @cindex @code{and@var{m}3} instruction pattern
3395 @cindex @code{ior@var{m}3} instruction pattern
3396 @cindex @code{xor@var{m}3} instruction pattern
3397 @item @samp{sub@var{m}3}, @samp{mul@var{m}3}
3398 @itemx @samp{div@var{m}3}, @samp{udiv@var{m}3}
3399 @itemx @samp{mod@var{m}3}, @samp{umod@var{m}3}
3400 @itemx @samp{umin@var{m}3}, @samp{umax@var{m}3}
3401 @itemx @samp{and@var{m}3}, @samp{ior@var{m}3}, @samp{xor@var{m}3}
3402 Similar, for other arithmetic operations.
3403
3404 @cindex @code{min@var{m}3} instruction pattern
3405 @cindex @code{max@var{m}3} instruction pattern
3406 @item @samp{smin@var{m}3}, @samp{smax@var{m}3}
3407 Signed minimum and maximum operations.  When used with floating point,
3408 if both operands are zeros, or if either operand is @code{NaN}, then
3409 it is unspecified which of the two operands is returned as the result.
3410
3411 @cindex @code{reduc_smin_@var{m}} instruction pattern
3412 @cindex @code{reduc_smax_@var{m}} instruction pattern
3413 @item @samp{reduc_smin_@var{m}}, @samp{reduc_smax_@var{m}}
3414 Find the signed minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
3415 operand 1, and the scalar result is stored in the least significant bits of
3416 operand 0 (also a vector). The output and input vector should have the same
3417 modes.
3418
3419 @cindex @code{reduc_umin_@var{m}} instruction pattern
3420 @cindex @code{reduc_umax_@var{m}} instruction pattern
3421 @item @samp{reduc_umin_@var{m}}, @samp{reduc_umax_@var{m}}
3422 Find the unsigned minimum/maximum of the elements of a vector. The vector is
3423 operand 1, and the scalar result is stored in the least significant bits of
3424 operand 0 (also a vector). The output and input vector should have the same
3425 modes.
3426
3427 @cindex @code{reduc_splus_@var{m}} instruction pattern
3428 @item @samp{reduc_splus_@var{m}}
3429 Compute the sum of the signed elements of a vector. The vector is operand 1,
3430 and the scalar result is stored in the least significant bits of operand 0
3431 (also a vector). The output and input vector should have the same modes.
3432
3433 @cindex @code{reduc_uplus_@var{m}} instruction pattern
3434 @item @samp{reduc_uplus_@var{m}}
3435 Compute the sum of the unsigned elements of a vector. The vector is operand 1,
3436 and the scalar result is stored in the least significant bits of operand 0
3437 (also a vector). The output and input vector should have the same modes.
3438
3439 @cindex @code{sdot_prod@var{m}} instruction pattern
3440 @item @samp{sdot_prod@var{m}}
3441 @cindex @code{udot_prod@var{m}} instruction pattern
3442 @item @samp{udot_prod@var{m}}
3443 Compute the sum of the products of two signed/unsigned elements. 
3444 Operand 1 and operand 2 are of the same mode. Their product, which is of a 
3445 wider mode, is computed and added to operand 3. Operand 3 is of a mode equal or 
3446 wider than the mode of the product. The result is placed in operand 0, which
3447 is of the same mode as operand 3. 
3448
3449 @cindex @code{ssum_widen@var{m3}} instruction pattern
3450 @item @samp{ssum_widen@var{m3}}
3451 @cindex @code{usum_widen@var{m3}} instruction pattern
3452 @item @samp{usum_widen@var{m3}}
3453 Operands 0 and 2 are of the same mode, which is wider than the mode of 
3454 operand 1. Add operand 1 to operand 2 and place the widened result in
3455 operand 0. (This is used express accumulation of elements into an accumulator
3456 of a wider mode.)
3457
3458 @cindex @code{vec_shl_@var{m}} instruction pattern
3459 @cindex @code{vec_shr_@var{m}} instruction pattern
3460 @item @samp{vec_shl_@var{m}}, @samp{vec_shr_@var{m}}
3461 Whole vector left/right shift in bits.
3462 Operand 1 is a vector to be shifted.
3463 Operand 2 is an integer shift amount in bits.
3464 Operand 0 is where the resulting shifted vector is stored.
3465 The output and input vectors should have the same modes.
3466
3467 @cindex @code{mulhisi3} instruction pattern
3468 @item @samp{mulhisi3}
3469 Multiply operands 1 and 2, which have mode @code{HImode}, and store
3470 a @code{SImode} product in operand 0.
3471
3472 @cindex @code{mulqihi3} instruction pattern
3473 @cindex @code{mulsidi3} instruction pattern
3474 @item @samp{mulqihi3}, @samp{mulsidi3}
3475 Similar widening-multiplication instructions of other widths.
3476
3477 @cindex @code{umulqihi3} instruction pattern
3478 @cindex @code{umulhisi3} instruction pattern
3479 @cindex @code{umulsidi3} instruction pattern
3480 @item @samp{umulqihi3}, @samp{umulhisi3}, @samp{umulsidi3}
3481 Similar widening-multiplication instructions that do unsigned
3482 multiplication.
3483
3484 @cindex @code{usmulqihi3} instruction pattern
3485 @cindex @code{usmulhisi3} instruction pattern
3486 @cindex @code{usmulsidi3} instruction pattern
3487 @item @samp{usmulqihi3}, @samp{usmulhisi3}, @samp{usmulsidi3}
3488 Similar widening-multiplication instructions that interpret the first
3489 operand as unsigned and the second operand as signed, then do a signed
3490 multiplication.
3491
3492 @cindex @code{smul@var{m}3_highpart} instruction pattern
3493 @item @samp{smul@var{m}3_highpart}
3494 Perform a signed multiplication of operands 1 and 2, which have mode
3495 @var{m}, and store the most significant half of the product in operand 0.
3496 The least significant half of the product is discarded.
3497
3498 @cindex @code{umul@var{m}3_highpart} instruction pattern
3499 @item @samp{umul@var{m}3_highpart}
3500 Similar, but the multiplication is unsigned.
3501
3502 @cindex @code{divmod@var{m}4} instruction pattern
3503 @item @samp{divmod@var{m}4}
3504 Signed division that produces both a quotient and a remainder.
3505 Operand 1 is divided by operand 2 to produce a quotient stored
3506 in operand 0 and a remainder stored in operand 3.
3507
3508 For machines with an instruction that produces both a quotient and a
3509 remainder, provide a pattern for @samp{divmod@var{m}4} but do not
3510 provide patterns for @samp{div@var{m}3} and @samp{mod@var{m}3}.  This
3511 allows optimization in the relatively common case when both the quotient
3512 and remainder are computed.
3513
3514 If an instruction that just produces a quotient or just a remainder
3515 exists and is more efficient than the instruction that produces both,
3516 write the output routine of @samp{divmod@var{m}4} to call
3517 @code{find_reg_note} and look for a @code{REG_UNUSED} note on the
3518 quotient or remainder and generate the appropriate instruction.
3519
3520 @cindex @code{udivmod@var{m}4} instruction pattern
3521 @item @samp{udivmod@var{m}4}
3522 Similar, but does unsigned division.
3523
3524 @anchor{shift patterns}
3525 @cindex @code{ashl@var{m}3} instruction pattern
3526 @item @samp{ashl@var{m}3}
3527 Arithmetic-shift operand 1 left by a number of bits specified by operand
3528 2, and store the result in operand 0.  Here @var{m} is the mode of
3529 operand 0 and operand 1; operand 2's mode is specified by the
3530 instruction pattern, and the compiler will convert the operand to that
3531 mode before generating the instruction.  The meaning of out-of-range shift
3532 counts can optionally be specified by @code{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.
3533 @xref{TARGET_SHIFT_TRUNCATION_MASK}.
3534
3535 @cindex @code{ashr@var{m}3} instruction pattern
3536 @cindex @code{lshr@var{m}3} instruction pattern
3537 @cindex @code{rotl@var{m}3} instruction pattern
3538 @cindex @code{rotr@var{m}3} instruction pattern
3539 @item @samp{ashr@var{m}3}, @samp{lshr@var{m}3}, @samp{rotl@var{m}3}, @samp{rotr@var{m}3}
3540 Other shift and rotate instructions, analogous to the
3541 @code{ashl@var{m}3} instructions.
3542
3543 @cindex @code{neg@var{m}2} instruction pattern
3544 @item @samp{neg@var{m}2}
3545 Negate operand 1 and store the result in operand 0.
3546
3547 @cindex @code{abs@var{m}2} instruction pattern
3548 @item @samp{abs@var{m}2}
3549 Store the absolute value of operand 1 into operand 0.
3550
3551 @cindex @code{sqrt@var{m}2} instruction pattern
3552 @item @samp{sqrt@var{m}2}
3553 Store the square root of operand 1 into operand 0.
3554
3555 The @code{sqrt} built-in function of C always uses the mode which
3556 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sqrtf}
3557 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3558 type @code{float}.
3559
3560 @cindex @code{cos@var{m}2} instruction pattern
3561 @item @samp{cos@var{m}2}
3562 Store the cosine of operand 1 into operand 0.
3563
3564 The @code{cos} built-in function of C always uses the mode which
3565 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{cosf}
3566 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3567 type @code{float}.
3568
3569 @cindex @code{sin@var{m}2} instruction pattern
3570 @item @samp{sin@var{m}2}
3571 Store the sine of operand 1 into operand 0.
3572
3573 The @code{sin} built-in function of C always uses the mode which
3574 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{sinf}
3575 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3576 type @code{float}.
3577
3578 @cindex @code{exp@var{m}2} instruction pattern
3579 @item @samp{exp@var{m}2}
3580 Store the exponential of operand 1 into operand 0.
3581
3582 The @code{exp} built-in function of C always uses the mode which
3583 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{expf}
3584 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3585 type @code{float}.
3586
3587 @cindex @code{log@var{m}2} instruction pattern
3588 @item @samp{log@var{m}2}
3589 Store the natural logarithm of operand 1 into operand 0.
3590
3591 The @code{log} built-in function of C always uses the mode which
3592 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{logf}
3593 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3594 type @code{float}.
3595
3596 @cindex @code{pow@var{m}3} instruction pattern
3597 @item @samp{pow@var{m}3}
3598 Store the value of operand 1 raised to the exponent operand 2
3599 into operand 0.
3600
3601 The @code{pow} built-in function of C always uses the mode which
3602 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{powf}
3603 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3604 type @code{float}.
3605
3606 @cindex @code{atan2@var{m}3} instruction pattern
3607 @item @samp{atan2@var{m}3}
3608 Store the arc tangent (inverse tangent) of operand 1 divided by
3609 operand 2 into operand 0, using the signs of both arguments to
3610 determine the quadrant of the result.
3611
3612 The @code{atan2} built-in function of C always uses the mode which
3613 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{atan2f}
3614 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3615 type @code{float}.
3616
3617 @cindex @code{floor@var{m}2} instruction pattern
3618 @item @samp{floor@var{m}2}
3619 Store the largest integral value not greater than argument.
3620
3621 The @code{floor} built-in function of C always uses the mode which
3622 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{floorf}
3623 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3624 type @code{float}.
3625
3626 @cindex @code{btrunc@var{m}2} instruction pattern
3627 @item @samp{btrunc@var{m}2}
3628 Store the argument rounded to integer towards zero.
3629
3630 The @code{trunc} built-in function of C always uses the mode which
3631 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{truncf}
3632 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3633 type @code{float}.
3634
3635 @cindex @code{round@var{m}2} instruction pattern
3636 @item @samp{round@var{m}2}
3637 Store the argument rounded to integer away from zero.
3638
3639 The @code{round} built-in function of C always uses the mode which
3640 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{roundf}
3641 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3642 type @code{float}.
3643
3644 @cindex @code{ceil@var{m}2} instruction pattern
3645 @item @samp{ceil@var{m}2}
3646 Store the argument rounded to integer away from zero.
3647
3648 The @code{ceil} built-in function of C always uses the mode which
3649 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{ceilf}
3650 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3651 type @code{float}.
3652
3653 @cindex @code{nearbyint@var{m}2} instruction pattern
3654 @item @samp{nearbyint@var{m}2}
3655 Store the argument rounded according to the default rounding mode
3656
3657 The @code{nearbyint} built-in function of C always uses the mode which
3658 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{nearbyintf}
3659 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3660 type @code{float}.
3661
3662 @cindex @code{rint@var{m}2} instruction pattern
3663 @item @samp{rint@var{m}2}
3664 Store the argument rounded according to the default rounding mode and
3665 raise the inexact exception when the result differs in value from
3666 the argument
3667
3668 The @code{rint} built-in function of C always uses the mode which
3669 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{rintf}
3670 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3671 type @code{float}.
3672
3673 @cindex @code{copysign@var{m}3} instruction pattern
3674 @item @samp{copysign@var{m}3}
3675 Store a value with the magnitude of operand 1 and the sign of operand
3676 2 into operand 0.
3677
3678 The @code{copysign} built-in function of C always uses the mode which
3679 corresponds to the C data type @code{double} and the @code{copysignf}
3680 built-in function uses the mode which corresponds to the C data
3681 type @code{float}.
3682
3683 @cindex @code{ffs@var{m}2} instruction pattern
3684 @item @samp{ffs@var{m}2}
3685 Store into operand 0 one plus the index of the least significant 1-bit
3686 of operand 1.  If operand 1 is zero, store zero.  @var{m} is the mode
3687 of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
3688 pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
3689 generating the instruction.
3690
3691 The @code{ffs} built-in function of C always uses the mode which
3692 corresponds to the C data type @code{int}.
3693
3694 @cindex @code{clz@var{m}2} instruction pattern
3695 @item @samp{clz@var{m}2}
3696 Store into operand 0 the number of leading 0-bits in @var{x}, starting
3697 at the most significant bit position.  If @var{x} is 0, the result is
3698 undefined.  @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode is
3699 specified by the instruction pattern, and the compiler will convert the
3700 operand to that mode before generating the instruction.
3701
3702 @cindex @code{ctz@var{m}2} instruction pattern
3703 @item @samp{ctz@var{m}2}
3704 Store into operand 0 the number of trailing 0-bits in @var{x}, starting
3705 at the least significant bit position.  If @var{x} is 0, the result is
3706 undefined.  @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode is
3707 specified by the instruction pattern, and the compiler will convert the
3708 operand to that mode before generating the instruction.
3709
3710 @cindex @code{popcount@var{m}2} instruction pattern
3711 @item @samp{popcount@var{m}2}
3712 Store into operand 0 the number of 1-bits in @var{x}.  @var{m} is the
3713 mode of operand 0; operand 1's mode is specified by the instruction
3714 pattern, and the compiler will convert the operand to that mode before
3715 generating the instruction.
3716
3717 @cindex @code{parity@var{m}2} instruction pattern
3718 @item @samp{parity@var{m}2}
3719 Store into operand 0 the parity of @var{x}, i.e.@: the number of 1-bits
3720 in @var{x} modulo 2.  @var{m} is the mode of operand 0; operand 1's mode
3721 is specified by the instruction pattern, and the compiler will convert
3722 the operand to that mode before generating the instruction.
3723
3724 @cindex @code{one_cmpl@var{m}2} instruction pattern
3725 @item @samp{one_cmpl@var{m}2}
3726 Store the bitwise-complement of operand 1 into operand 0.
3727
3728 @cindex @code{cmp@var{m}} instruction pattern
3729 @item @samp{cmp@var{m}}
3730 Compare operand 0 and operand 1, and set the condition codes.
3731 The RTL pattern should look like this:
3732
3733 @smallexample
3734 (set (cc0) (compare (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
3735                     (match_operand:@var{m} 1 @dots{})))
3736 @end smallexample
3737
3738 @cindex @code{tst@var{m}} instruction pattern
3739 @item @samp{tst@var{m}}
3740 Compare operand 0 against zero, and set the condition codes.
3741 The RTL pattern should look like this:
3742
3743 @smallexample
3744 (set (cc0) (match_operand:@var{m} 0 @dots{}))
3745 @end smallexample
3746
3747 @samp{tst@var{m}} patterns should not be defined for machines that do
3748 not use @code{(cc0)}.  Doing so would confuse the optimizer since it
3749 would no longer be clear which @code{set} operations were comparisons.
3750 The @samp{cmp@var{m}} patterns should be used instead.
3751
3752 @cindex @code{movmem@var{m}} instruction pattern
3753 @item @samp{movmem@var{m}}
3754 Block move instruction.  The destination and source blocks of memory
3755 are the first two operands, and both are @code{mem:BLK}s with an
3756 address in mode @code{Pmode}.
3757
3758 The number of bytes to move is the third operand, in mode @var{m}.
3759 Usually, you specify @code{word_mode} for @var{m}.  However, if you can
3760 generate better code knowing the range of valid lengths is smaller than
3761 those representable in a full word, you should provide a pattern with a
3762 mode corresponding to the range of values you can handle efficiently
3763 (e.g., @code{QImode} for values in the range 0--127; note we avoid numbers
3764 that appear negative) and also a pattern with @code{word_mode}.
3765
3766 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
3767 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
3768 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
3769 it may provide the value 4 for this operand.
3770
3771 Descriptions of multiple @code{movmem@var{m}} patterns can only be
3772 beneficial if the patterns for smaller modes have fewer restrictions
3773 on their first, second and fourth operands.  Note that the mode @var{m}
3774 in @code{movmem@var{m}} does not impose any restriction on the mode of
3775 individually moved data units in the block.
3776
3777 These patterns need not give special consideration to the possibility
3778 that the source and destination strings might overlap.
3779
3780 @cindex @code{movstr} instruction pattern
3781 @item @samp{movstr}
3782 String copy instruction, with @code{stpcpy} semantics.  Operand 0 is
3783 an output operand in mode @code{Pmode}.  The addresses of the
3784 destination and source strings are operands 1 and 2, and both are
3785 @code{mem:BLK}s with addresses in mode @code{Pmode}.  The execution of
3786 the expansion of this pattern should store in operand 0 the address in
3787 which the @code{NUL} terminator was stored in the destination string.
3788
3789 @cindex @code{setmem@var{m}} instruction pattern
3790 @item @samp{setmem@var{m}}
3791 Block set instruction.  The destination string is the first operand,
3792 given as a @code{mem:BLK} whose address is in mode @code{Pmode}.  The
3793 number of bytes to set is the second operand, in mode @var{m}.  The value to
3794 initialize the memory with is the third operand. Targets that only support the
3795 clearing of memory should reject any value that is not the constant 0.  See
3796 @samp{movmem@var{m}} for a discussion of the choice of mode.
3797
3798 The fourth operand is the known alignment of the destination, in the form
3799 of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the compiler knows that the
3800 destination is word-aligned, it may provide the value 4 for this
3801 operand.
3802
3803 The use for multiple @code{setmem@var{m}} is as for @code{movmem@var{m}}.
3804
3805 @cindex @code{cmpstrn@var{m}} instruction pattern
3806 @item @samp{cmpstrn@var{m}}
3807 String compare instruction, with five operands.  Operand 0 is the output;
3808 it has mode @var{m}.  The remaining four operands are like the operands
3809 of @samp{movmem@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
3810 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
3811 string.  The instruction is not allowed to prefetch more than one byte
3812 at a time since either string may end in the first byte and reading past
3813 that may access an invalid page or segment and cause a fault.  The
3814 effect of the instruction is to store a value in operand 0 whose sign
3815 indicates the result of the comparison.
3816
3817 @cindex @code{cmpstr@var{m}} instruction pattern
3818 @item @samp{cmpstr@var{m}}
3819 String compare instruction, without known maximum length.  Operand 0 is the
3820 output; it has mode @var{m}.  The second and third operand are the blocks of
3821 memory to be compared; both are @code{mem:BLK} with an address in mode
3822 @code{Pmode}.
3823
3824 The fourth operand is the known shared alignment of the source and
3825 destination, in the form of a @code{const_int} rtx.  Thus, if the
3826 compiler knows that both source and destination are word-aligned,
3827 it may provide the value 4 for this operand.
3828
3829 The two memory blocks specified are compared byte by byte in lexicographic
3830 order starting at the beginning of each string.  The instruction is not allowed
3831 to prefetch more than one byte at a time since either string may end in the
3832 first byte and reading past that may access an invalid page or segment and
3833 cause a fault.  The effect of the instruction is to store a value in operand 0
3834 whose sign indicates the result of the comparison.
3835
3836 @cindex @code{cmpmem@var{m}} instruction pattern
3837 @item @samp{cmpmem@var{m}}
3838 Block compare instruction, with five operands like the operands
3839 of @samp{cmpstr@var{m}}.  The two memory blocks specified are compared
3840 byte by byte in lexicographic order starting at the beginning of each
3841 block.  Unlike @samp{cmpstr@var{m}} the instruction can prefetch
3842 any bytes in the two memory blocks.  The effect of the instruction is
3843 to store a value in operand 0 whose sign indicates the result of the
3844 comparison.
3845
3846 @cindex @code{strlen@var{m}} instruction pattern
3847 @item @samp{strlen@var{m}}
3848 Compute the length of a string, with three operands.
3849 Operand 0 is the result (of mode @var{m}), operand 1 is
3850 a @code{mem} referring to the first character of the string,
3851 operand 2 is the character to search for (normally zero),
3852 and operand 3 is a constant describing the known alignment
3853 of the beginning of the string.
3854
3855 @cindex @code{float@var{mn}2} instruction pattern
3856 @item @samp{float@var{m}@var{n}2}
3857 Convert signed integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m}) to
3858 floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
3859 @var{n}).
3860
3861 @cindex @code{floatuns@var{mn}2} instruction pattern
3862 @item @samp{floatuns@var{m}@var{n}2}
3863 Convert unsigned integer operand 1 (valid for fixed point mode @var{m})
3864 to floating point mode @var{n} and store in operand 0 (which has mode
3865 @var{n}).
3866
3867 @cindex @code{fix@var{mn}2} instruction pattern
3868 @item @samp{fix@var{m}@var{n}2}
3869 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
3870 point mode @var{n} as a signed number and store in operand 0 (which
3871 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when
3872 the value of operand 1 is an integer.
3873
3874 If the machine description defines this pattern, it also needs to
3875 define the @code{ftrunc} pattern.
3876
3877 @cindex @code{fixuns@var{mn}2} instruction pattern
3878 @item @samp{fixuns@var{m}@var{n}2}
3879 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to fixed
3880 point mode @var{n} as an unsigned number and store in operand 0 (which
3881 has mode @var{n}).  This instruction's result is defined only when the
3882 value of operand 1 is an integer.
3883
3884 @cindex @code{ftrunc@var{m}2} instruction pattern
3885 @item @samp{ftrunc@var{m}2}
3886 Convert operand 1 (valid for floating point mode @var{m}) to an
3887 integer value, still represented in floating point mode @var{m}, and
3888 store it in operand 0 (valid for floating point mode @var{m}).
3889
3890 @cindex @code{fix_trunc@var{mn}2} instruction pattern
3891 @item @samp{fix_trunc@var{m}@var{n}2}
3892 Like @samp{fix@var{m}@var{n}2} but works for any floating point value
3893 of mode @var{m} by converting the value to an integer.
3894
3895 @cindex @code{fixuns_trunc@var{mn}2} instruction pattern
3896 @item @samp{fixuns_trunc@var{m}@var{n}2}
3897 Like @samp{fixuns@var{m}@var{n}2} but works for any floating point
3898 value of mode @var{m} by converting the value to an integer.
3899
3900 @cindex @code{trunc@var{mn}2} instruction pattern
3901 @item @samp{trunc@var{m}@var{n}2}
3902 Truncate operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
3903 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
3904 point or both floating point.
3905
3906 @cindex @code{extend@var{mn}2} instruction pattern
3907 @item @samp{extend@var{m}@var{n}2}
3908 Sign-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
3909 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
3910 point or both floating point.
3911
3912 @cindex @code{zero_extend@var{mn}2} instruction pattern
3913 @item @samp{zero_extend@var{m}@var{n}2}
3914 Zero-extend operand 1 (valid for mode @var{m}) to mode @var{n} and
3915 store in operand 0 (which has mode @var{n}).  Both modes must be fixed
3916 point.
3917
3918 @cindex @code{extv} instruction pattern
3919 @item @samp{extv}
3920 Extract a bit-field from operand 1 (a register or memory operand), where
3921 operand 2 specifies the width in bits and operand 3 the starting bit,
3922 and store it in operand 0.  Operand 0 must have mode @code{word_mode}.
3923 Operand 1 may have mode @code{byte_mode} or @code{word_mode}; often
3924 @code{word_mode} is allowed only for registers.  Operands 2 and 3 must
3925 be valid for @code{word_mode}.
3926
3927 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
3928 for operands 2 and 3 and the constant is never zero for operand 2.
3929
3930 The bit-field value is sign-extended to a full word integer
3931 before it is stored in operand 0.
3932
3933 @cindex @code{extzv} instruction pattern
3934 @item @samp{extzv}
3935 Like @samp{extv} except that the bit-field value is zero-extended.
3936
3937 @cindex @code{insv} instruction pattern
3938 @item @samp{insv}
3939 Store operand 3 (which must be valid for @code{word_mode}) into a
3940 bit-field in operand 0, where operand 1 specifies the width in bits and
3941 operand 2 the starting bit.  Operand 0 may have mode @code{byte_mode} or
3942 @code{word_mode}; often @code{word_mode} is allowed only for registers.
3943 Operands 1 and 2 must be valid for @code{word_mode}.
3944
3945 The RTL generation pass generates this instruction only with constants
3946 for operands 1 and 2 and the constant is never zero for operand 1.
3947
3948 @cindex @code{mov@var{mode}cc} instruction pattern
3949 @item @samp{mov@var{mode}cc}
3950 Conditionally move operand 2 or operand 3 into operand 0 according to the
3951 comparison in operand 1.  If the comparison is true, operand 2 is moved
3952 into operand 0, otherwise operand 3 is moved.
3953
3954 The mode of the operands being compared need not be the same as the operands
3955 being moved.  Some machines, sparc64 for example, have instructions that
3956 conditionally move an integer value based on the floating point condition
3957 codes and vice versa.
3958
3959 If the machine does not have conditional move instructions, do not
3960 define these patterns.
3961
3962 @cindex @code{add@var{mode}cc} instruction pattern
3963 @item @samp{add@var{mode}cc}
3964 Similar to @samp{mov@var{mode}cc} but for conditional addition.  Conditionally
3965 move operand 2 or (operands 2 + operand 3) into operand 0 according to the
3966 comparison in operand 1.  If the comparison is true, operand 2 is moved into
3967 operand 0, otherwise (operand 2 + operand 3) is moved.
3968
3969 @cindex @code{s@var{cond}} instruction pattern
3970 @item @samp{s@var{cond}}
3971 Store zero or nonzero in the operand according to the condition codes.
3972 Value stored is nonzero iff the condition @var{cond} is true.
3973 @var{cond} is the name of a comparison operation expression code, such
3974 as @code{eq}, @code{lt} or @code{leu}.
3975
3976 You specify the mode that the operand must have when you write the
3977 @code{match_operand} expression.  The compiler automatically sees
3978 which mode you have used and supplies an operand of that mode.
3979
3980 The value stored for a true condition must have 1 as its low bit, or
3981 else must be negative.  Otherwise the instruction is not suitable and
3982 you should omit it from the machine description.  You describe to the
3983 compiler exactly which value is stored by defining the macro
3984 @code{STORE_FLAG_VALUE} (@pxref{Misc}).  If a description cannot be
3985 found that can be used for all the @samp{s@var{cond}} patterns, you
3986 should omit those operations from the machine description.
3987
3988 These operations may fail, but should do so only in relatively
3989 uncommon cases; if they would fail for common cases involving
3990 integer comparisons, it is best to omit these patterns.
3991
3992 If these operations are omitted, the compiler will usually generate code
3993 that copies the constant one to the target and branches around an
3994 assignment of zero to the target.  If this code is more efficient than
3995 the potential instructions used for the @samp{s@var{cond}} pattern
3996 followed by those required to convert the result into a 1 or a zero in
3997 @code{SImode}, you should omit the @samp{s@var{cond}} operations from
3998 the machine description.
3999
4000 @cindex @code{b@var{cond}} instruction pattern
4001 @item @samp{b@var{cond}}
4002 Conditional branch instruction.  Operand 0 is a @code{label_ref} that
4003 refers to the label to jump to.  Jump if the condition codes meet
4004 condition @var{cond}.
4005
4006 Some machines do not follow the model assumed here where a comparison
4007 instruction is followed by a conditional branch instruction.  In that
4008 case, the @samp{cmp@var{m}} (and @samp{tst@var{m}}) patterns should
4009 simply store the operands away and generate all the required insns in a
4010 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) for the conditional
4011 branch operations.  All calls to expand @samp{b@var{cond}} patterns are
4012 immediately preceded by calls to expand either a @samp{cmp@var{m}}
4013 pattern or a @samp{tst@var{m}} pattern.
4014
4015 Machines that use a pseudo register for the condition code value, or
4016 where the mode used for the comparison depends on the condition being
4017 tested, should also use the above mechanism.  @xref{Jump Patterns}.
4018
4019 The above discussion also applies to the @samp{mov@var{mode}cc} and
4020 @samp{s@var{cond}} patterns.
4021
4022 @cindex @code{cbranch@var{mode}4} instruction pattern
4023 @item @samp{cbranch@var{mode}4}
4024 Conditional branch instruction combined with a compare instruction.
4025 Operand 0 is a comparison operator.  Operand 1 and operand 2 are the
4026 first and second operands of the comparison, respectively.  Operand 3
4027 is a @code{label_ref} that refers to the label to jump to.
4028
4029 @cindex @code{jump} instruction pattern
4030 @item @samp{jump}
4031 A jump inside a function; an unconditional branch.  Operand 0 is the
4032 @code{label_ref} of the label to jump to.  This pattern name is mandatory
4033 on all machines.
4034
4035 @cindex @code{call} instruction pattern
4036 @item @samp{call}
4037 Subroutine call instruction returning no value.  Operand 0 is the
4038 function to call; operand 1 is the number of bytes of arguments pushed
4039 as a @code{const_int}; operand 2 is the number of registers used as
4040 operands.
4041
4042 On most machines, operand 2 is not actually stored into the RTL
4043 pattern.  It is supplied for the sake of some RISC machines which need
4044 to put this information into the assembler code; they can put it in
4045 the RTL instead of operand 1.
4046
4047 Operand 0 should be a @code{mem} RTX whose address is the address of the
4048 function.  Note, however, that this address can be a @code{symbol_ref}
4049 expression even if it would not be a legitimate memory address on the
4050 target machine.  If it is also not a valid argument for a call
4051 instruction, the pattern for this operation should be a
4052 @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions}) that places the
4053 address into a register and uses that register in the call instruction.
4054
4055 @cindex @code{call_value} instruction pattern
4056 @item @samp{call_value}
4057 Subroutine call instruction returning a value.  Operand 0 is the hard
4058 register in which the value is returned.  There are three more
4059 operands, the same as the three operands of the @samp{call}
4060 instruction (but with numbers increased by one).
4061
4062 Subroutines that return @code{BLKmode} objects use the @samp{call}
4063 insn.
4064
4065 @cindex @code{call_pop} instruction pattern
4066 @cindex @code{call_value_pop} instruction pattern
4067 @item @samp{call_pop}, @samp{call_value_pop}
4068 Similar to @samp{call} and @samp{call_value}, except used if defined and
4069 if @code{RETURN_POPS_ARGS} is nonzero.  They should emit a @code{parallel}
4070 that contains both the function call and a @code{set} to indicate the
4071 adjustment made to the frame pointer.
4072
4073 For machines where @code{RETURN_POPS_ARGS} can be nonzero, the use of these
4074 patterns increases the number of functions for which the frame pointer
4075 can be eliminated, if desired.
4076
4077 @cindex @code{untyped_call} instruction pattern
4078 @item @samp{untyped_call}
4079 Subroutine call instruction returning a value of any type.  Operand 0 is
4080 the function to call; operand 1 is a memory location where the result of
4081 calling the function is to be stored; operand 2 is a @code{parallel}
4082 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
4083 the saving of a function return value into the result block.
4084
4085 This instruction pattern should be defined to support
4086 @code{__builtin_apply} on machines where special instructions are needed
4087 to call a subroutine with arbitrary arguments or to save the value
4088 returned.  This instruction pattern is required on machines that have
4089 multiple registers that can hold a return value
4090 (i.e.@: @code{FUNCTION_VALUE_REGNO_P} is true for more than one register).
4091
4092 @cindex @code{return} instruction pattern
4093 @item @samp{return}
4094 Subroutine return instruction.  This instruction pattern name should be
4095 defined only if a single instruction can do all the work of returning
4096 from a function.
4097
4098 Like the @samp{mov@var{m}} patterns, this pattern is also used after the
4099 RTL generation phase.  In this case it is to support machines where
4100 multiple instructions are usually needed to return from a function, but
4101 some class of functions only requires one instruction to implement a
4102 return.  Normally, the applicable functions are those which do not need
4103 to save any registers or allocate stack space.
4104
4105 @findex reload_completed
4106 @findex leaf_function_p
4107 For such machines, the condition specified in this pattern should only
4108 be true when @code{reload_completed} is nonzero and the function's
4109 epilogue would only be a single instruction.  For machines with register
4110 windows, the routine @code{leaf_function_p} may be used to determine if
4111 a register window push is required.
4112
4113 Machines that have conditional return instructions should define patterns
4114 such as
4115
4116 @smallexample
4117 (define_insn ""
4118   [(set (pc)
4119         (if_then_else (match_operator
4120                          0 "comparison_operator"
4121                          [(cc0) (const_int 0)])
4122                       (return)
4123                       (pc)))]
4124   "@var{condition}"
4125   "@dots{}")
4126 @end smallexample
4127
4128 where @var{condition} would normally be the same condition specified on the
4129 named @samp{return} pattern.
4130
4131 @cindex @code{untyped_return} instruction pattern
4132 @item @samp{untyped_return}
4133 Untyped subroutine return instruction.  This instruction pattern should
4134 be defined to support @code{__builtin_return} on machines where special
4135 instructions are needed to return a value of any type.
4136
4137 Operand 0 is a memory location where the result of calling a function
4138 with @code{__builtin_apply} is stored; operand 1 is a @code{parallel}
4139 expression where each element is a @code{set} expression that indicates
4140 the restoring of a function return value from the result block.
4141
4142 @cindex @code{nop} instruction pattern
4143 @item @samp{nop}
4144 No-op instruction.  This instruction pattern name should always be defined
4145 to output a no-op in assembler code.  @code{(const_int 0)} will do as an
4146 RTL pattern.
4147
4148 @cindex @code{indirect_jump} instruction pattern
4149 @item @samp{indirect_jump}
4150 An instruction to jump to an address which is operand zero.
4151 This pattern name is mandatory on all machines.
4152
4153 @cindex @code{casesi} instruction pattern
4154 @item @samp{casesi}
4155 Instruction to jump through a dispatch table, including bounds checking.
4156 This instruction takes five operands:
4157
4158 @enumerate
4159 @item
4160 The index to dispatch on, which has mode @code{SImode}.
4161
4162 @item
4163 The lower bound for indices in the table, an integer constant.
4164
4165 @item
4166 The total range of indices in the table---the largest index
4167 minus the smallest one (both inclusive).
4168
4169 @item
4170 A label that precedes the table itself.
4171
4172 @item
4173 A label to jump to if the index has a value outside the bounds.
4174 @end enumerate
4175
4176 The table is a @code{addr_vec} or @code{addr_diff_vec} inside of a
4177 @code{jump_insn}.  The number of elements in the table is one plus the
4178 difference between the upper bound and the lower bound.
4179
4180 @cindex @code{tablejump} instruction pattern
4181 @item @samp{tablejump}
4182 Instruction to jump to a variable address.  This is a low-level
4183 capability which can be used to implement a dispatch table when there
4184 is no @samp{casesi} pattern.
4185
4186 This pattern requires two operands: the address or offset, and a label
4187 which should immediately precede the jump table.  If the macro
4188 @code{CASE_VECTOR_PC_RELATIVE} evaluates to a nonzero value then the first
4189 operand is an offset which counts from the address of the table; otherwise,
4190 it is an absolute address to jump to.  In either case, the first operand has
4191 mode @code{Pmode}.
4192
4193 The @samp{tablejump} insn is always the last insn before the jump
4194 table it uses.  Its assembler code normally has no need to use the
4195 second operand, but you should incorporate it in the RTL pattern so
4196 that the jump optimizer will not delete the table as unreachable code.
4197
4198
4199 @cindex @code{decrement_and_branch_until_zero} instruction pattern
4200 @item @samp{decrement_and_branch_until_zero}
4201 Conditional branch instruction that decrements a register and
4202 jumps if the register is nonzero.  Operand 0 is the register to
4203 decrement and test; operand 1 is the label to jump to if the
4204 register is nonzero.  @xref{Looping Patterns}.
4205
4206 This optional instruction pattern is only used by the combiner,
4207 typically for loops reversed by the loop optimizer when strength
4208 reduction is enabled.
4209
4210 @cindex @code{doloop_end} instruction pattern
4211 @item @samp{doloop_end}
4212 Conditional branch instruction that decrements a register and jumps if
4213 the register is nonzero.  This instruction takes five operands: Operand
4214 0 is the register to decrement and test; operand 1 is the number of loop
4215 iterations as a @code{const_int} or @code{const0_rtx} if this cannot be
4216 determined until run-time; operand 2 is the actual or estimated maximum
4217 number of iterations as a @code{const_int}; operand 3 is the number of
4218 enclosed loops as a @code{const_int} (an innermost loop has a value of
4219 1); operand 4 is the label to jump to if the register is nonzero.
4220 @xref{Looping Patterns}.
4221
4222 This optional instruction pattern should be defined for machines with
4223 low-overhead looping instructions as the loop optimizer will try to
4224 modify suitable loops to utilize it.  If nested low-overhead looping is
4225 not supported, use a @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
4226 and make the pattern fail if operand 3 is not @code{const1_rtx}.
4227 Similarly, if the actual or estimated maximum number of iterations is
4228 too large for this instruction, make it fail.
4229
4230 @cindex @code{doloop_begin} instruction pattern
4231 @item @samp{doloop_begin}
4232 Companion instruction to @code{doloop_end} required for machines that
4233 need to perform some initialization, such as loading special registers
4234 used by a low-overhead looping instruction.  If initialization insns do
4235 not always need to be emitted, use a @code{define_expand}
4236 (@pxref{Expander Definitions}) and make it fail.
4237
4238
4239 @cindex @code{canonicalize_funcptr_for_compare} instruction pattern
4240 @item @samp{canonicalize_funcptr_for_compare}
4241 Canonicalize the function pointer in operand 1 and store the result
4242 into operand 0.
4243
4244 Operand 0 is always a @code{reg} and has mode @code{Pmode}; operand 1
4245 may be a @code{reg}, @code{mem}, @code{symbol_ref}, @code{const_int}, etc
4246 and also has mode @code{Pmode}.
4247
4248 Canonicalization of a function pointer usually involves computing
4249 the address of the function which would be called if the function
4250 pointer were used in an indirect call.
4251
4252 Only define this pattern if function pointers on the target machine
4253 can have different values but still call the same function when
4254 used in an indirect call.
4255
4256 @cindex @code{save_stack_block} instruction pattern
4257 @cindex @code{save_stack_function} instruction pattern
4258 @cindex @code{save_stack_nonlocal} instruction pattern
4259 @cindex @code{restore_stack_block} instruction pattern
4260 @cindex @code{restore_stack_function} instruction pattern
4261 @cindex @code{restore_stack_nonlocal} instruction pattern
4262 @item @samp{save_stack_block}
4263 @itemx @samp{save_stack_function}
4264 @itemx @samp{save_stack_nonlocal}
4265 @itemx @samp{restore_stack_block}
4266 @itemx @samp{restore_stack_function}
4267 @itemx @samp{restore_stack_nonlocal}
4268 Most machines save and restore the stack pointer by copying it to or
4269 from an object of mode @code{Pmode}.  Do not define these patterns on
4270 such machines.
4271
4272 Some machines require special handling for stack pointer saves and
4273 restores.  On those machines, define the patterns corresponding to the
4274 non-standard cases by using a @code{define_expand} (@pxref{Expander
4275 Definitions}) that produces the required insns.  The three types of
4276 saves and restores are:
4277
4278 @enumerate
4279 @item
4280 @samp{save_stack_block} saves the stack pointer at the start of a block
4281 that allocates a variable-sized object, and @samp{restore_stack_block}
4282 restores the stack pointer when the block is exited.
4283
4284 @item
4285 @samp{save_stack_function} and @samp{restore_stack_function} do a
4286 similar job for the outermost block of a function and are used when the
4287 function allocates variable-sized objects or calls @code{alloca}.  Only
4288 the epilogue uses the restored stack pointer, allowing a simpler save or
4289 restore sequence on some machines.
4290
4291 @item
4292 @samp{save_stack_nonlocal} is used in functions that contain labels
4293 branched to by nested functions.  It saves the stack pointer in such a
4294 way that the inner function can use @samp{restore_stack_nonlocal} to
4295 restore the stack pointer.  The compiler generates code to restore the
4296 frame and argument pointer registers, but some machines require saving
4297 and restoring additional data such as register window information or
4298 stack backchains.  Place insns in these patterns to save and restore any
4299 such required data.
4300 @end enumerate
4301
4302 When saving the stack pointer, operand 0 is the save area and operand 1
4303 is the stack pointer.  The mode used to allocate the save area defaults
4304 to @code{Pmode} but you can override that choice by defining the
4305 @code{STACK_SAVEAREA_MODE} macro (@pxref{Storage Layout}).  You must
4306 specify an integral mode, or @code{VOIDmode} if no save area is needed
4307 for a particular type of save (either because no save is needed or
4308 because a machine-specific save area can be used).  Operand 0 is the
4309 stack pointer and operand 1 is the save area for restore operations.  If
4310 @samp{save_stack_block} is defined, operand 0 must not be
4311 @code{VOIDmode} since these saves can be arbitrarily nested.
4312
4313 A save area is a @code{mem} that is at a constant offset from
4314 @code{virtual_stack_vars_rtx} when the stack pointer is saved for use by
4315 nonlocal gotos and a @code{reg} in the other two cases.
4316
4317 @cindex @code{allocate_stack} instruction pattern
4318 @item @samp{allocate_stack}
4319 Subtract (or add if @code{STACK_GROWS_DOWNWARD} is undefined) operand 1 from
4320 the stack pointer to create space for dynamically allocated data.
4321
4322 Store the resultant pointer to this space into operand 0.  If you
4323 are allocating space from the main stack, do this by emitting a
4324 move insn to copy @code{virtual_stack_dynamic_rtx} to operand 0.
4325 If you are allocating the space elsewhere, generate code to copy the
4326 location of the space to operand 0.  In the latter case, you must
4327 ensure this space gets freed when the corresponding space on the main
4328 stack is free.
4329
4330 Do not define this pattern if all that must be done is the subtraction.
4331 Some machines require other operations such as stack probes or
4332 maintaining the back chain.  Define this pattern to emit those
4333 operations in addition to updating the stack pointer.
4334
4335 @cindex @code{check_stack} instruction pattern
4336 @item @samp{check_stack}
4337 If stack checking cannot be done on your system by probing the stack with
4338 a load or store instruction (@pxref{Stack Checking}), define this pattern
4339 to perform the needed check and signaling an error if the stack
4340 has overflowed.  The single operand is the location in the stack furthest
4341 from the current stack pointer that you need to validate.  Normally,
4342 on machines where this pattern is needed, you would obtain the stack
4343 limit from a global or thread-specific variable or register.
4344
4345 @cindex @code{nonlocal_goto} instruction pattern
4346 @item @samp{nonlocal_goto}
4347 Emit code to generate a non-local goto, e.g., a jump from one function
4348 to a label in an outer function.  This pattern has four arguments,
4349 each representing a value to be used in the jump.  The first
4350 argument is to be loaded into the frame pointer, the second is
4351 the address to branch to (code to dispatch to the actual label),
4352 the third is the address of a location where the stack is saved,
4353 and the last is the address of the label, to be placed in the
4354 location for the incoming static chain.
4355
4356 On most machines you need not define this pattern, since GCC will
4357 already generate the correct code, which is to load the frame pointer
4358 and static chain, restore the stack (using the
4359 @samp{restore_stack_nonlocal} pattern, if defined), and jump indirectly
4360 to the dispatcher.  You need only define this pattern if this code will
4361 not work on your machine.
4362
4363 @cindex @code{nonlocal_goto_receiver} instruction pattern
4364 @item @samp{nonlocal_goto_receiver}
4365 This pattern, if defined, contains code needed at the target of a
4366 nonlocal goto after the code already generated by GCC@.  You will not
4367 normally need to define this pattern.  A typical reason why you might
4368 need this pattern is if some value, such as a pointer to a global table,
4369 must be restored when the frame pointer is restored.  Note that a nonlocal
4370 goto only occurs within a unit-of-translation, so a global table pointer
4371 that is shared by all functions of a given module need not be restored.
4372 There are no arguments.
4373
4374 @cindex @code{exception_receiver} instruction pattern
4375 @item @samp{exception_receiver}
4376 This pattern, if defined, contains code needed at the site of an
4377 exception handler that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
4378 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
4379 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
4380 table, must be restored after control flow is branched to the handler of
4381 an exception.  There are no arguments.
4382
4383 @cindex @code{builtin_setjmp_setup} instruction pattern
4384 @item @samp{builtin_setjmp_setup}
4385 This pattern, if defined, contains additional code needed to initialize
4386 the @code{jmp_buf}.  You will not normally need to define this pattern.
4387 A typical reason why you might need this pattern is if some value, such
4388 as a pointer to a global table, must be restored.  Though it is
4389 preferred that the pointer value be recalculated if possible (given the
4390 address of a label for instance).  The single argument is a pointer to
4391 the @code{jmp_buf}.  Note that the buffer is five words long and that
4392 the first three are normally used by the generic mechanism.
4393
4394 @cindex @code{builtin_setjmp_receiver} instruction pattern
4395 @item @samp{builtin_setjmp_receiver}
4396 This pattern, if defined, contains code needed at the site of an
4397 built-in setjmp that isn't needed at the site of a nonlocal goto.  You
4398 will not normally need to define this pattern.  A typical reason why you
4399 might need this pattern is if some value, such as a pointer to a global
4400 table, must be restored.  It takes one argument, which is the label
4401 to which builtin_longjmp transfered control; this pattern may be emitted
4402 at a small offset from that label.
4403
4404 @cindex @code{builtin_longjmp} instruction pattern
4405 @item @samp{builtin_longjmp}
4406 This pattern, if defined, performs the entire action of the longjmp.
4407 You will not normally need to define this pattern unless you also define
4408 @code{builtin_setjmp_setup}.  The single argument is a pointer to the
4409 @code{jmp_buf}.
4410
4411 @cindex @code{eh_return} instruction pattern
4412 @item @samp{eh_return}
4413 This pattern, if defined, affects the way @code{__builtin_eh_return},
4414 and thence the call frame exception handling library routines, are
4415 built.  It is intended to handle non-trivial actions needed along
4416 the abnormal return path.
4417
4418 The address of the exception handler to which the function should return
4419 is passed as operand to this pattern.  It will normally need to copied by
4420 the pattern to some special register or memory location.
4421 If the pattern needs to determine the location of the target call
4422 frame in order to do so, it may use @code{EH_RETURN_STACKADJ_RTX},
4423 if defined; it will have already been assigned.
4424
4425 If this pattern is not defined, the default action will be to simply
4426 copy the return address to @code{EH_RETURN_HANDLER_RTX}.  Either
4427 that macro or this pattern needs to be defined if call frame exception
4428 handling is to be used.
4429
4430 @cindex @code{prologue} instruction pattern
4431 @anchor{prologue instruction pattern}
4432 @item @samp{prologue}
4433 This pattern, if defined, emits RTL for entry to a function.  The function
4434 entry is responsible for setting up the stack frame, initializing the frame
4435 pointer register, saving callee saved registers, etc.
4436
4437 Using a prologue pattern is generally preferred over defining
4438 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_PROLOGUE} to emit assembly code for the prologue.
4439
4440 The @code{prologue} pattern is particularly useful for targets which perform
4441 instruction scheduling.
4442
4443 @cindex @code{epilogue} instruction pattern
4444 @anchor{epilogue instruction pattern}
4445 @item @samp{epilogue}
4446 This pattern emits RTL for exit from a function.  The function
4447 exit is responsible for deallocating the stack frame, restoring callee saved
4448 registers and emitting the return instruction.
4449
4450 Using an epilogue pattern is generally preferred over defining
4451 @code{TARGET_ASM_FUNCTION_EPILOGUE} to emit assembly code for the epilogue.
4452
4453 The @code{epilogue} pattern is particularly useful for targets which perform
4454 instruction scheduling or which have delay slots for their return instruction.
4455
4456 @cindex @code{sibcall_epilogue} instruction pattern
4457 @item @samp{sibcall_epilogue}
4458 This pattern, if defined, emits RTL for exit from a function without the final
4459 branch back to the calling function.  This pattern will be emitted before any
4460 sibling call (aka tail call) sites.
4461
4462 The @code{sibcall_epilogue} pattern must not clobber any arguments used for
4463 parameter passing or any stack slots for arguments passed to the current
4464 function.
4465
4466 @cindex @code{trap} instruction pattern
4467 @item @samp{trap}
4468 This pattern, if defined, signals an error, typically by causing some
4469 kind of signal to be raised.  Among other places, it is used by the Java
4470 front end to signal `invalid array index' exceptions.
4471
4472 @cindex @code{conditional_trap} instruction pattern
4473 @item @samp{conditional_trap}
4474 Conditional trap instruction.  Operand 0 is a piece of RTL which
4475 performs a comparison.  Operand 1 is the trap code, an integer.
4476
4477 A typical @code{conditional_trap} pattern looks like
4478
4479 @smallexample
4480 (define_insn "conditional_trap"
4481   [(trap_if (match_operator 0 "trap_operator"
4482              [(cc0) (const_int 0)])
4483             (match_operand 1 "const_int_operand" "i"))]
4484   ""
4485   "@dots{}")
4486 @end smallexample
4487
4488 @cindex @code{prefetch} instruction pattern
4489 @item @samp{prefetch}
4490
4491 This pattern, if defined, emits code for a non-faulting data prefetch
4492 instruction.  Operand 0 is the address of the memory to prefetch.  Operand 1
4493 is a constant 1 if the prefetch is preparing for a write to the memory
4494 address, or a constant 0 otherwise.  Operand 2 is the expected degree of
4495 temporal locality of the data and is a value between 0 and 3, inclusive; 0
4496 means that the data has no temporal locality, so it need not be left in the
4497 cache after the access; 3 means that the data has a high degree of temporal
4498 locality and should be left in all levels of cache possible;  1 and 2 mean,
4499 respectively, a low or moderate degree of temporal locality.
4500
4501 Targets that do not support write prefetches or locality hints can ignore
4502 the values of operands 1 and 2.
4503
4504 @cindex @code{memory_barrier} instruction pattern
4505 @item @samp{memory_barrier}
4506
4507 If the target memory model is not fully synchronous, then this pattern
4508 should be defined to an instruction that orders both loads and stores
4509 before the instruction with respect to loads and stores after the instruction.
4510 This pattern has no operands.
4511
4512 @cindex @code{sync_compare_and_swap@var{mode}} instruction pattern
4513 @item @samp{sync_compare_and_swap@var{mode}}
4514
4515 This pattern, if defined, emits code for an atomic compare-and-swap
4516 operation.  Operand 1 is the memory on which the atomic operation is
4517 performed.  Operand 2 is the ``old'' value to be compared against the
4518 current contents of the memory location.  Operand 3 is the ``new'' value
4519 to store in the memory if the compare succeeds.  Operand 0 is the result
4520 of the operation; it should contain the contents of the memory
4521 before the operation.  If the compare succeeds, this should obviously be
4522 a copy of operand 2.
4523
4524 This pattern must show that both operand 0 and operand 1 are modified.
4525
4526 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
4527 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
4528 operation and all memory operations after the atomic operation occur
4529 after the atomic operation.
4530
4531 @cindex @code{sync_compare_and_swap_cc@var{mode}} instruction pattern
4532 @item @samp{sync_compare_and_swap_cc@var{mode}}
4533
4534 This pattern is just like @code{sync_compare_and_swap@var{mode}}, except
4535 it should act as if compare part of the compare-and-swap were issued via
4536 @code{cmp@var{m}}.  This comparison will only be used with @code{EQ} and
4537 @code{NE} branches and @code{setcc} operations.
4538
4539 Some targets do expose the success or failure of the compare-and-swap
4540 operation via the status flags.  Ideally we wouldn't need a separate
4541 named pattern in order to take advantage of this, but the combine pass
4542 does not handle patterns with multiple sets, which is required by
4543 definition for @code{sync_compare_and_swap@var{mode}}.
4544
4545 @cindex @code{sync_add@var{mode}} instruction pattern
4546 @cindex @code{sync_sub@var{mode}} instruction pattern
4547 @cindex @code{sync_ior@var{mode}} instruction pattern
4548 @cindex @code{sync_and@var{mode}} instruction pattern
4549 @cindex @code{sync_xor@var{mode}} instruction pattern
4550 @cindex @code{sync_nand@var{mode}} instruction pattern
4551 @item @samp{sync_add@var{mode}}, @samp{sync_sub@var{mode}}
4552 @itemx @samp{sync_ior@var{mode}}, @samp{sync_and@var{mode}}
4553 @itemx @samp{sync_xor@var{mode}}, @samp{sync_nand@var{mode}}
4554
4555 These patterns emit code for an atomic operation on memory.
4556 Operand 0 is the memory on which the atomic operation is performed.
4557 Operand 1 is the second operand to the binary operator.
4558
4559 The ``nand'' operation is @code{~op0 & op1}.
4560
4561 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
4562 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
4563 operation and all memory operations after the atomic operation occur
4564 after the atomic operation.
4565
4566 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
4567 from a compare-and-swap operation, if defined.
4568
4569 @cindex @code{sync_old_add@var{mode}} instruction pattern
4570 @cindex @code{sync_old_sub@var{mode}} instruction pattern
4571 @cindex @code{sync_old_ior@var{mode}} instruction pattern
4572 @cindex @code{sync_old_and@var{mode}} instruction pattern
4573 @cindex @code{sync_old_xor@var{mode}} instruction pattern
4574 @cindex @code{sync_old_nand@var{mode}} instruction pattern
4575 @item @samp{sync_old_add@var{mode}}, @samp{sync_old_sub@var{mode}}
4576 @itemx @samp{sync_old_ior@var{mode}}, @samp{sync_old_and@var{mode}}
4577 @itemx @samp{sync_old_xor@var{mode}}, @samp{sync_old_nand@var{mode}}
4578
4579 These patterns are emit code for an atomic operation on memory,
4580 and return the value that the memory contained before the operation.
4581 Operand 0 is the result value, operand 1 is the memory on which the
4582 atomic operation is performed, and operand 2 is the second operand
4583 to the binary operator.
4584
4585 This pattern must issue any memory barrier instructions such that all
4586 memory operations before the atomic operation occur before the atomic
4587 operation and all memory operations after the atomic operation occur
4588 after the atomic operation.
4589
4590 If these patterns are not defined, the operation will be constructed
4591 from a compare-and-swap operation, if defined.
4592
4593 @cindex @code{sync_new_add@var{mode}} instruction pattern
4594 @cindex @code{sync_new_sub@var{mode}} instruction pattern
4595 @cindex @code{sync_new_ior@var{mode}} instruction pattern
4596 @cindex @code{sync_new_and@var{mode}} instruction pattern
4597 @cindex @code{sync_new_xor@var{mode}} instruction pattern
4598 @cindex @code{sync_new_nand@var{mode}} instruction pattern
4599 @item @samp{sync_new_add@var{mode}}, @samp{sync_new_sub@var{mode}}
4600 @itemx @samp{sync_new_ior@var{mode}}, @samp{sync_new_and@var{mode}}
4601 @itemx @samp{sync_new_xor@var{mode}}, @samp{sync_new_nand@var{mode}}
4602
4603 These patterns are like their @code{sync_old_@var{op}} counterparts,
4604 except that they return the value that exists in the memory location
4605 after the operation, rather than before the operation.
4606
4607 @cindex @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}} instruction pattern
4608 @item @samp{sync_lock_test_and_set@var{mode}}
4609
4610 This pattern takes two forms, based on the capabilities of the target.
4611 In either case, operand 0 is the result of the operand, operand 1 is
4612 the memory on which the atomic operation is performed, and operand 2
4613 is the value to set in the lock.
4614
4615 In the ideal case, this operation is an atomic exchange operation, in
4616 which the previous value in memory operand is copied into the result
4617 operand, and the value operand is stored in the memory operand.
4618
4619 For less capable targets, any value operand that is not the constant 1
4620 should be rejected with @code{FAIL}.  In this case the target may use
4621 an atomic test-and-set bit operation.  The result operand should contain
4622 1 if the bit was previously set and 0 if the bit was previously clear.
4623 The true contents of the memory operand are implementation defined.
4624
4625 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
4626 pattern as a whole acts as an acquire barrier, that is all memory
4627 operations after the pattern do not occur until the lock is acquired.
4628
4629 If this pattern is not defined, the operation will be constructed from
4630 a compare-and-swap operation, if defined.
4631
4632 @cindex @code{sync_lock_release@var{mode}} instruction pattern
4633 @item @samp{sync_lock_release@var{mode}}
4634
4635 This pattern, if defined, releases a lock set by
4636 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}.  Operand 0 is the memory
4637 that contains the lock; operand 1 is the value to store in the lock.
4638
4639 If the target doesn't implement full semantics for
4640 @code{sync_lock_test_and_set@var{mode}}, any value operand which is not
4641 the constant 0 should be rejected with @code{FAIL}, and the true contents
4642 of the memory operand are implementation defined.
4643
4644 This pattern must issue any memory barrier instructions such that the
4645 pattern as a whole acts as a release barrier, that is the lock is
4646 released only after all previous memory operations have completed.
4647
4648 If this pattern is not defined, then a @code{memory_barrier} pattern
4649 will be emitted, followed by a store of the value to the memory operand.
4650
4651 @cindex @code{stack_protect_set} instruction pattern
4652 @item @samp{stack_protect_set}
4653
4654 This pattern, if defined, moves a @code{Pmode} value from the memory
4655 in operand 1 to the memory in operand 0 without leaving the value in
4656 a register afterward.  This is to avoid leaking the value some place
4657 that an attacker might use to rewrite the stack guard slot after
4658 having clobbered it.
4659
4660 If this pattern is not defined, then a plain move pattern is generated.
4661
4662 @cindex @code{stack_protect_test} instruction pattern
4663 @item @samp{stack_protect_test}
4664
4665 This pattern, if defined, compares a @code{Pmode} value from the
4666 memory in operand 1 with the memory in operand 0 without leaving the
4667 value in a register afterward and branches to operand 2 if the values
4668 weren't equal.
4669
4670 If this pattern is not defined, then a plain compare pattern and
4671 conditional branch pattern is used.
4672
4673 @end table
4674
4675 @end ifset
4676 @c Each of the following nodes are wrapped in separate
4677 @c "@ifset INTERNALS" to work around memory limits for the default
4678 @c configuration in older tetex distributions.  Known to not work:
4679 @c tetex-1.0.7, known to work: tetex-2.0.2.
4680 @ifset INTERNALS
4681 @node Pattern Ordering
4682 @section When the Order of Patterns Matters
4683 @cindex Pattern Ordering
4684 @cindex Ordering of Patterns
4685
4686 Sometimes an insn can match more than one instruction pattern.  Then the
4687 pattern that appears first in the machine description is the one used.
4688 Therefore, more specific patterns (patterns that will match fewer things)
4689 and faster instructions (those that will produce better code when they
4690 do match) should usually go first in the description.
4691
4692 In some cases the effect of ordering the patterns can be used to hide
4693 a pattern when it is not valid.  For example, the 68000 has an
4694 instruction for converting a fullword to floating point and another
4695 for converting a byte to floating point.  An instruction converting
4696 an integer to floating point could match either one.  We put the
4697 pattern to convert the fullword first to make sure that one will
4698 be used rather than the other.  (Otherwise a large integer might
4699 be generated as a single-byte immediate quantity, which would not work.)
4700 Instead of using this pattern ordering it would be possible to make the
4701 pattern for convert-a-byte smart enough to deal properly with any
4702 constant value.
4703
4704 @end ifset
4705 @ifset INTERNALS
4706 @node Dependent Patterns
4707 @section Interdependence of Patterns
4708 @cindex Dependent Patterns
4709 @cindex Interdependence of Patterns
4710
4711 Every machine description must have a named pattern for each of the
4712 conditional branch names @samp{b@var{cond}}.  The recognition template
4713 must always have the form
4714
4715 @smallexample
4716 (set (pc)
4717      (if_then_else (@var{cond} (cc0) (const_int 0))
4718                    (label_ref (match_operand 0 "" ""))
4719                    (pc)))
4720 @end smallexample
4721
4722 @noindent
4723 In addition, every machine description must have an anonymous pattern
4724 for each of the possible reverse-conditional branches.  Their templates
4725 look like
4726
4727 @smallexample
4728 (set (pc)
4729      (if_then_else (@var{cond} (cc0) (const_int 0))
4730                    (pc)
4731                    (label_ref (match_operand 0 "" ""))))
4732 @end smallexample
4733
4734 @noindent
4735 They are necessary because jump optimization can turn direct-conditional
4736 branches into reverse-conditional branches.
4737
4738 It is often convenient to use the @code{match_operator} construct to
4739 reduce the number of patterns that must be specified for branches.  For
4740 example,
4741
4742 @smallexample
4743 (define_insn ""
4744   [(set (pc)
4745         (if_then_else (match_operator 0 "comparison_operator"
4746                                       [(cc0) (const_int 0)])
4747                       (pc)
4748                       (label_ref (match_operand 1 "" ""))))]
4749   "@var{condition}"
4750   "@dots{}")
4751 @end smallexample
4752
4753 In some cases machines support instructions identical except for the
4754 machine mode of one or more operands.  For example, there may be
4755 ``sign-extend halfword'' and ``sign-extend byte'' instructions whose
4756 patterns are
4757
4758 @smallexample
4759 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
4760      (extend:SI (match_operand:HI 1 @dots{})))
4761
4762 (set (match_operand:SI 0 @dots{})
4763      (extend:SI (match_operand:QI 1 @dots{})))
4764 @end smallexample
4765
4766 @noindent
4767 Constant integers do not specify a machine mode, so an instruction to
4768 extend a constant value could match either pattern.  The pattern it
4769 actually will match is the one that appears first in the file.  For correct
4770 results, this must be the one for the widest possible mode (@code{HImode},
4771 here).  If the pattern matches the @code{QImode} instruction, the results
4772 will be incorrect if the constant value does not actually fit that mode.
4773
4774 Such instructions to extend constants are rarely generated because they are
4775 optimized away, but they do occasionally happen in nonoptimized
4776 compilations.
4777
4778 If a constraint in a pattern allows a constant, the reload pass may
4779 replace a register with a constant permitted by the constraint in some
4780 cases.  Similarly for memory references.  Because of this substitution,
4781 you should not provide separate patterns for increment and decrement
4782 instructions.  Instead, they should be generated from the same pattern
4783 that supports register-register add insns by examining the operands and
4784 generating the appropriate machine instruction.
4785
4786 @end ifset
4787 @ifset INTERNALS
4788 @node Jump Patterns
4789 @section Defining Jump Instruction Patterns
4790 @cindex jump instruction patterns
4791 @cindex defining jump instruction patterns
4792
4793 For most machines, GCC assumes that the machine has a condition code.
4794 A comparison insn sets the condition code, recording the results of both
4795 signed and unsigned comparison of the given operands.  A separate branch
4796 insn tests the condition code and branches or not according its value.
4797 The branch insns come in distinct signed and unsigned flavors.  Many
4798 common machines, such as the VAX, the 68000 and the 32000, work this
4799 way.
4800
4801 Some machines have distinct signed and unsigned compare instructions, and
4802 only one set of conditional branch instructions.  The easiest way to handle
4803 these machines is to treat them just like the others until the final stage
4804 where assembly code is written.  At this time, when outputting code for the
4805 compare instruction, peek ahead at the following branch using
4806 @code{next_cc0_user (insn)}.  (The variable @code{insn} refers to the insn
4807 being output, in the output-writing code in an instruction pattern.)  If
4808 the RTL says that is an unsigned branch, output an unsigned compare;
4809 otherwise output a signed compare.  When the branch itself is output, you
4810 can treat signed and unsigned branches identically.
4811
4812 The reason you can do this is that GCC always generates a pair of
4813 consecutive RTL insns, possibly separated by @code{note} insns, one to
4814 set the condition code and one to test it, and keeps the pair inviolate
4815 until the end.
4816
4817 To go with this technique, you must define the machine-description macro
4818 @code{NOTICE_UPDATE_CC} to do @code{CC_STATUS_INIT}; in other words, no
4819 compare instruction is superfluous.
4820
4821 Some machines have compare-and-branch instructions and no condition code.
4822 A similar technique works for them.  When it is time to ``output'' a
4823 compare instruction, record its operands in two static variables.  When
4824 outputting the branch-on-condition-code instruction that follows, actually
4825 output a compare-and-branch instruction that uses the remembered operands.
4826
4827 It also works to define patterns for compare-and-branch instructions.
4828 In optimizing compilation, the pair of compare and branch instructions
4829 will be combined according to these patterns.  But this does not happen
4830 if optimization is not requested.  So you must use one of the solutions
4831 above in addition to any special patterns you define.
4832
4833 In many RISC machines, most instructions do not affect the condition
4834 code and there may not even be a separate condition code register.  On
4835 these machines, the restriction that the definition and use of the
4836 condition code be adjacent insns is not necessary and can prevent
4837 important optimizations.  For example, on the IBM RS/6000, there is a
4838 delay for taken branches unless the condition code register is set three
4839 instructions earlier than the conditional branch.  The instruction
4840 scheduler cannot perform this optimization if it is not permitted to
4841 separate the definition and use of the condition code register.
4842
4843 On these machines, do not use @code{(cc0)}, but instead use a register
4844 to represent the condition code.  If there is a specific condition code
4845 register in the machine, use a hard register.  If the condition code or
4846 comparison result can be placed in any general register, or if there are
4847 multiple condition registers, use a pseudo register.
4848
4849 @findex prev_cc0_setter
4850 @findex next_cc0_user
4851 On some machines, the type of branch instruction generated may depend on
4852 the way the condition code was produced; for example, on the 68k and
4853 SPARC, setting the condition code directly from an add or subtract
4854 instruction does not clear the overflow bit the way that a test
4855 instruction does, so a different branch instruction must be used for
4856 some conditional branches.  For machines that use @code{(cc0)}, the set
4857 and use of the condition code must be adjacent (separated only by
4858 @code{note} insns) allowing flags in @code{cc_status} to be used.
4859 (@xref{Condition Code}.)  Also, the comparison and branch insns can be
4860 located from each other by using the functions @code{prev_cc0_setter}
4861 and @code{next_cc0_user}.
4862
4863 However, this is not true on machines that do not use @code{(cc0)}.  On
4864 those machines, no assumptions can be made about the adjacency of the
4865 compare and branch insns and the above methods cannot be used.  Instead,
4866 we use the machine mode of the condition code register to record
4867 different formats of the condition code register.
4868
4869 Registers used to store the condition code value should have a mode that
4870 is in class @code{MODE_CC}.  Normally, it will be @code{CCmode}.  If
4871 additional modes are required (as for the add example mentioned above in
4872 the SPARC), define them in @file{@var{machine}-modes.def}
4873 (@pxref{Condition Code}).  Also define @code{SELECT_CC_MODE} to choose
4874 a mode given an operand of a compare.
4875
4876 If it is known during RTL generation that a different mode will be
4877 required (for example, if the machine has separate compare instructions
4878 for signed and unsigned quantities, like most IBM processors), they can
4879 be specified at that time.
4880
4881 If the cases that require different modes would be made by instruction
4882 combination, the macro @code{SELECT_CC_MODE} determines which machine
4883 mode should be used for the comparison result.  The patterns should be
4884 written using that mode.  To support the case of the add on the SPARC
4885 discussed above, we have the pattern
4886
4887 @smallexample
4888 (define_insn ""
4889   [(set (reg:CC_NOOV 0)
4890         (compare:CC_NOOV
4891           (plus:SI (match_operand:SI 0 "register_operand" "%r")
4892                    (match_operand:SI 1 "arith_operand" "rI"))
4893           (const_int 0)))]
4894   ""
4895   "@dots{}")
4896 @end smallexample
4897
4898 The @code{SELECT_CC_MODE} macro on the SPARC returns @code{CC_NOOVmode}
4899 for comparisons whose argument is a @code{plus}.
4900
4901 @end ifset
4902 @ifset INTERNALS
4903 @node Looping Patterns
4904 @section Defining Looping Instruction Patterns
4905 @cindex looping instruction patterns
4906 @cindex defining looping instruction patterns
4907
4908 Some machines have special jump instructions that can be utilized to
4909 make loops more efficient.  A common example is the 68000 @samp{dbra}
4910 instruction which performs a decrement of a register and a branch if the
4911 result was greater than zero.  Other machines, in particular digital
4912 signal processors (DSPs), have special block repeat instructions to
4913 provide low-overhead loop support.  For example, the TI TMS320C3x/C4x
4914 DSPs have a block repeat instruction that loads special registers to
4915 mark the top and end of a loop and to count the number of loop
4916 iterations.  This avoids the need for fetching and executing a
4917 @samp{dbra}-like instruction and avoids pipeline stalls associated with
4918 the jump.
4919
4920 GCC has three special named patterns to support low overhead looping.
4921 They are @samp{decrement_and_branch_until_zero}, @samp{doloop_begin},
4922 and @samp{doloop_end}.  The first pattern,
4923 @samp{decrement_and_branch_until_zero}, is not emitted during RTL
4924 generation but may be emitted during the instruction combination phase.
4925 This requires the assistance of the loop optimizer, using information
4926 collected during strength reduction, to reverse a loop to count down to
4927 zero.  Some targets also require the loop optimizer to add a
4928 @code{REG_NONNEG} note to indicate that the iteration count is always
4929 positive.  This is needed if the target performs a signed loop
4930 termination test.  For example, the 68000 uses a pattern similar to the
4931 following for its @code{dbra} instruction:
4932
4933 @smallexample
4934 @group
4935 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
4936   [(set (pc)
4937         (if_then_else
4938           (ge (plus:SI (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
4939                        (const_int -1))
4940               (const_int 0))
4941           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
4942           (pc)))
4943    (set (match_dup 0)
4944         (plus:SI (match_dup 0)
4945                  (const_int -1)))]
4946   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
4947   "@dots{}")
4948 @end group
4949 @end smallexample
4950
4951 Note that since the insn is both a jump insn and has an output, it must
4952 deal with its own reloads, hence the `m' constraints.  Also note that
4953 since this insn is generated by the instruction combination phase
4954 combining two sequential insns together into an implicit parallel insn,
4955 the iteration counter needs to be biased by the same amount as the
4956 decrement operation, in this case @minus{}1.  Note that the following similar
4957 pattern will not be matched by the combiner.
4958
4959 @smallexample
4960 @group
4961 (define_insn "decrement_and_branch_until_zero"
4962   [(set (pc)
4963         (if_then_else
4964           (ge (match_operand:SI 0 "general_operand" "+d*am")
4965               (const_int 1))
4966           (label_ref (match_operand 1 "" ""))
4967           (pc)))
4968    (set (match_dup 0)
4969         (plus:SI (match_dup 0)
4970                  (const_int -1)))]
4971   "find_reg_note (insn, REG_NONNEG, 0)"
4972   "@dots{}")
4973 @end group
4974 @end smallexample
4975
4976 The other two special looping patterns, @samp{doloop_begin} and
4977 @samp{doloop_end}, are emitted by the loop optimizer for certain
4978 well-behaved loops with a finite number of loop iterations using
4979 information collected during strength reduction.
4980
4981 The @samp{doloop_end} pattern describes the actual looping instruction
4982 (or the implicit looping operation) and the @samp{doloop_begin} pattern
4983 is an optional companion pattern that can be used for initialization
4984 needed for some low-overhead looping instructions.
4985
4986 Note that some machines require the actual looping instruction to be
4987 emitted at the top of the loop (e.g., the TMS320C3x/C4x DSPs).  Emitting
4988 the true RTL for a looping instruction at the top of the loop can cause
4989 problems with flow analysis.  So instead, a dummy @code{doloop} insn is
4990 emitted at the end of the loop.  The machine dependent reorg pass checks
4991 for the presence of this @code{doloop} insn and then searches back to
4992 the top of the loop, where it inserts the true looping insn (provided
4993 there are no instructions in the loop which would cause problems).  Any
4994 additional labels can be emitted at this point.  In addition, if the
4995 desired special iteration counter register was not allocated, this
4996 machine dependent reorg pass could emit a traditional compare and jump
4997 instruction pair.
4998
4999 The essential difference between the
5000 @samp{decrement_and_branch_until_zero} and the @samp{doloop_end}
5001 patterns is that the loop optimizer allocates an additional pseudo
5002 register for the latter as an iteration counter.  This pseudo register
5003 cannot be used within the loop (i.e., general induction variables cannot
5004 be derived from it), however, in many cases the loop induction variable
5005 may become redundant and removed by the flow pass.
5006
5007
5008 @end ifset
5009 @ifset INTERNALS
5010 @node Insn Canonicalizations
5011 @section Canonicalization of Instructions
5012 @cindex canonicalization of instructions
5013 @cindex insn canonicalization
5014
5015 There are often cases where multiple RTL expressions could represent an
5016 operation performed by a single machine instruction.  This situation is
5017 most commonly encountered with logical, branch, and multiply-accumulate
5018 instructions.  In such cases, the compiler attempts to convert these
5019 multiple RTL expressions into a single canonical form to reduce the
5020 number of insn patterns required.
5021
5022 In addition to algebraic simplifications, following canonicalizations
5023 are performed:
5024
5025 @itemize @bullet
5026 @item
5027 For commutative and comparison operators, a constant is always made the
5028 second operand.  If a machine only supports a constant as the second
5029 operand, only patterns that match a constant in the second operand need
5030 be supplied.
5031
5032 @item
5033 For associative operators, a sequence of operators will always chain
5034 to the left; for instance, only the left operand of an integer @code{plus}
5035 can itself be a @code{plus}.  @code{and}, @code{ior}, @code{xor},
5036 @code{plus}, @code{mult}, @code{smin}, @code{smax}, @code{umin}, and
5037 @code{umax} are associative when applied to integers, and sometimes to
5038 floating-point.
5039
5040 @item
5041 @cindex @code{neg}, canonicalization of
5042 @cindex @code{not}, canonicalization of
5043 @cindex @code{mult}, canonicalization of
5044 @cindex @code{plus}, canonicalization of
5045 @cindex @code{minus}, canonicalization of
5046 For these operators, if only one operand is a @code{neg}, @code{not},
5047 @code{mult}, @code{plus}, or @code{minus} expression, it will be the
5048 first operand.
5049
5050 @item
5051 In combinations of @code{neg}, @code{mult}, @code{plus}, and
5052 @code{minus}, the @code{neg} operations (if any) will be moved inside
5053 the operations as far as possible.  For instance,
5054 @code{(neg (mult A B))} is canonicalized as @code{(mult (neg A) B)}, but
5055 @code{(plus (mult (neg A) B) C)} is canonicalized as
5056 @code{(minus A (mult B C))}.
5057
5058 @cindex @code{compare}, canonicalization of
5059 @item
5060 For the @code{compare} operator, a constant is always the second operand
5061 on machines where @code{cc0} is used (@pxref{Jump Patterns}).  On other
5062 machines, there are rare cases where the compiler might want to construct
5063 a @code{compare} with a constant as the first operand.  However, these
5064 cases are not common enough for it to be worthwhile to provide a pattern
5065 matching a constant as the first operand unless the machine actually has
5066 such an instruction.
5067
5068 An operand of @code{neg}, @code{not}, @code{mult}, @code{plus}, or
5069 @code{minus} is made the first operand under the same conditions as
5070 above.
5071
5072 @item
5073 @code{(minus @var{x} (const_int @var{n}))} is converted to
5074 @code{(plus @var{x} (const_int @var{-n}))}.
5075
5076 @item
5077 Within address computations (i.e., inside @code{mem}), a left shift is
5078 converted into the appropriate multiplication by a power of two.
5079
5080 @cindex @code{ior}, canonicalization of
5081 @cindex @code{and}, canonicalization of
5082 @cindex De Morgan's law
5083 @item
5084 De Morgan's Law is used to move bitwise negation inside a bitwise
5085 logical-and or logical-or operation.  If this results in only one
5086 operand being a @code{not} expression, it will be the first one.
5087
5088 A machine that has an instruction that performs a bitwise logical-and of one
5089 operand with the bitwise negation of the other should specify the pattern
5090 for that instruction as
5091
5092 @smallexample
5093 (define_insn ""
5094   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
5095         (and:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
5096                      (match_operand:@var{m} 2 @dots{})))]
5097   "@dots{}"
5098   "@dots{}")
5099 @end smallexample
5100
5101 @noindent
5102 Similarly, a pattern for a ``NAND'' instruction should be written
5103
5104 @smallexample
5105 (define_insn ""
5106   [(set (match_operand:@var{m} 0 @dots{})
5107         (ior:@var{m} (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 1 @dots{}))
5108                      (not:@var{m} (match_operand:@var{m} 2 @dots{}))))]
5109   "@dots{}"
5110   "@dots{}")
5111 @end smallexample
5112
5113 In both cases, it is not necessary to include patterns for the many
5114 logically equivalent RTL expressions.
5115
5116 @cindex @code{xor}, canonicalization of
5117 @item
5118 The only possible RTL expressions involving both bitwise exclusive-or
5119 and bitwise negation are @code{(xor:@var{m} @var{x} @var{y})}
5120 and @code{(not:@var{m} (xor:@var{m} @var{x} @var{y}))}.
5121
5122 @item
5123 The sum of three items, one of which is a constant, will only appear in
5124 the form
5125
5126 @smallexample
5127 (plus:@var{m} (plus:@var{m} @var{x} @var{y}) @var{constant})
5128 @end smallexample
5129
5130 @item
5131 On machines that do not use @code{cc0},
5132 @code{(compare @var{x} (const_int 0))} will be converted to
5133 @var{x}.
5134
5135 @cindex @code{zero_extract}, canonicalization of
5136 @cindex @code{sign_extract}, canonicalization of
5137 @item
5138 Equality comparisons of a group of bits (usually a single bit) with zero
5139 will be written using @code{zero_extract} rather than the equivalent
5140 @code{and} or @code{sign_extract} operations.
5141
5142 @end itemize
5143
5144 Further canonicalization rules are defined in the function
5145 @code{commutative_operand_precedence} in @file{gcc/rtlanal.c}.
5146
5147 @end ifset
5148 @ifset INTERNALS
5149 @node Expander Definitions
5150 @section Defining RTL Sequences for Code Generation
5151 @cindex expander definitions
5152 @cindex code generation RTL sequences
5153 @cindex defining RTL sequences for code generation
5154
5155 On some target machines, some standard pattern names for RTL generation
5156 cannot be handled with single insn, but a sequence of RTL insns can
5157 represent them.  For these target machines, you can write a
5158 @code{define_expand} to specify how to generate the sequence of RTL@.
5159
5160 @findex define_expand
5161 A @code{define_expand} is an RTL expression that looks almost like a
5162 @code{define_insn}; but, unlike the latter, a @code{define_expand} is used
5163 only for RTL generation and it can produce more than one RTL insn.
5164
5165 A @code{define_expand} RTX has four operands:
5166
5167 @itemize @bullet
5168 @item
5169 The name.  Each @code{define_expand} must have a name, since the only
5170 use for it is to refer to it by name.
5171
5172 @item
5173 The RTL template.  This is a vector of RTL expressions representing
5174 a sequence of separate instructions.  Unlike @code{define_insn}, there
5175 is no implicit surrounding @code{PARALLEL}.
5176
5177 @item
5178 The condition, a string containing a C expression.  This expression is
5179 used to express how the availability of this pattern depends on
5180 subclasses of target machine, selected by command-line options when GCC
5181 is run.  This is just like the condition of a @code{define_insn} that
5182 has a standard name.  Therefore, the condition (if present) may not
5183 depend on the data in the insn being matched, but only the
5184 target-machine-type flags.  The compiler needs to test these conditions
5185 during initialization in order to learn exactly which named instructions
5186 are available in a particular run.
5187
5188 @item
5189 The preparation statements, a string containing zero or more C
5190 statements which are to be executed before RTL code is generated from
5191 the RTL template.
5192
5193 Usually these statements prepare temporary registers for use as
5194 internal operands in the RTL template, but they can also generate RTL
5195 insns directly by calling routines such as @code{emit_insn}, etc.
5196 Any such insns precede the ones that come from the RTL template.
5197 @end itemize
5198
5199 Every RTL insn emitted by a @code{define_expand} must match some
5200 @code{define_insn} in the machine description.  Otherwise, the compiler
5201 will crash when trying to generate code for the insn or trying to optimize
5202 it.
5203
5204 The RTL template, in addition to controlling generation of RTL insns,
5205 also describes the operands that need to be specified when this pattern
5206 is used.  In particular, it gives a predicate for each operand.
5207
5208 A true operand, which needs to be specified in order to generate RTL from
5209 the pattern, should be described with a @code{match_operand} in its first
5210 occurrence in the RTL template.  This enters information on the operand's
5211 predicate into the tables that record such things.  GCC uses the
5212 information to preload the operand into a register if that is required for
5213 valid RTL code.  If the operand is referred to more than once, subsequent
5214 references should use @code{match_dup}.
5215
5216 The RTL template may also refer to internal ``operands'' which are
5217 temporary registers or labels used only within the sequence made by the
5218 @code{define_expand}.  Internal operands are substituted into the RTL
5219 template with @code{match_dup}, never with @code{match_operand}.  The
5220 values of the internal operands are not passed in as arguments by the
5221 compiler when it requests use of this pattern.  Instead, they are computed
5222 within the pattern, in the preparation statements.  These statements
5223 compute the values and store them into the appropriate elements of
5224 @code{operands} so that @code{match_dup} can find them.
5225
5226 There are two special macros defined for use in the preparation statements:
5227 @code{DONE} and @code{FAIL}.  Use them with a following semicolon,
5228 as a statement.
5229
5230 @table @code
5231
5232 @findex DONE
5233 @item DONE
5234 Use the @code{DONE} macro to end RTL generation for the pattern.  The
5235 only RTL insns resulting from the pattern on this occasion will be
5236 those already emitted by explicit calls to @code{emit_insn} within the
5237 preparation statements; the RTL template will not be generated.
5238
5239 @findex FAIL
5240 @item FAIL
5241 Make the pattern fail on this occasion.  When a pattern fails, it means
5242 that the pattern was not truly available.  The calling routines in the
5243 compiler will try other strategies for code generation using other patterns.
5244
5245 Failure is currently supported only for binary (addition, multiplication,
5246 shifting, etc.) and bit-field (@code{extv}, @code{extzv}, and @code{insv})
5247 operations.
5248 @end table
5249
5250 If the preparation falls through (invokes neither @code{DONE} nor
5251 @code{FAIL}), then the @code{define_expand} acts like a
5252 @code{define_insn} in that the RTL template is used to generate the
5253 insn.
5254
5255 The RTL template is not used for matching, only for generating the
5256 initial insn list.  If the preparation statement always invokes
5257 @code{DONE} or @code{FAIL}, the RTL template may be reduced to a simple
5258 list of operands, such as this example:
5259
5260 @smallexample
5261 @group
5262 (define_expand "addsi3"
5263   [(match_operand:SI 0 "register_operand" "")
5264    (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
5265    (match_operand:SI 2 "register_operand" "")]
5266 @end group
5267 @group
5268   ""
5269   "
5270 @{
5271   handle_add (operands[0], operands[1], operands[2]);
5272   DONE;
5273 @}")
5274 @end group
5275 @end smallexample
5276
5277 Here is an example, the definition of left-shift for the SPUR chip:
5278
5279 @smallexample
5280 @group
5281 (define_expand "ashlsi3"
5282   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
5283         (ashift:SI
5284 @end group
5285 @group
5286           (match_operand:SI 1 "register_operand" "")
5287           (match_operand:SI 2 "nonmemory_operand" "")))]
5288   ""
5289   "
5290 @end group
5291 @end smallexample
5292
5293 @smallexample
5294 @group
5295 @{
5296   if (GET_CODE (operands[2]) != CONST_INT
5297       || (unsigned) INTVAL (operands[2]) > 3)
5298     FAIL;
5299 @}")
5300 @end group
5301 @end smallexample
5302
5303 @noindent
5304 This example uses @code{define_expand} so that it can generate an RTL insn
5305 for shifting when the shift-count is in the supported range of 0 to 3 but
5306 fail in other cases where machine insns aren't available.  When it fails,
5307 the compiler tries another strategy using different patterns (such as, a
5308 library call).
5309
5310 If the compiler were able to handle nontrivial condition-strings in
5311 patterns with names, then it would be possible to use a
5312 @code{define_insn} in that case.  Here is another case (zero-extension
5313 on the 68000) which makes more use of the power of @code{define_expand}:
5314
5315 @smallexample
5316 (define_expand "zero_extendhisi2"
5317   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "")
5318         (const_int 0))
5319    (set (strict_low_part
5320           (subreg:HI
5321             (match_dup 0)
5322             0))
5323         (match_operand:HI 1 "general_operand" ""))]
5324   ""
5325   "operands[1] = make_safe_from (operands[1], operands[0]);")
5326 @end smallexample
5327
5328 @noindent
5329 @findex make_safe_from
5330 Here two RTL insns are generated, one to clear the entire output operand
5331 and the other to copy the input operand into its low half.  This sequence
5332 is incorrect if the input operand refers to [the old value of] the output
5333 operand, so the preparation statement makes sure this isn't so.  The
5334 function @code{make_safe_from} copies the @code{operands[1]} into a
5335 temporary register if it refers to @code{operands[0]}.  It does this
5336 by emitting another RTL insn.
5337
5338 Finally, a third example shows the use of an internal operand.
5339 Zero-extension on the SPUR chip is done by @code{and}-ing the result
5340 against a halfword mask.  But this mask cannot be represented by a
5341 @code{const_int} because the constant value is too large to be legitimate
5342 on this machine.  So it must be copied into a register with
5343 @code{force_reg} and then the register used in the @code{and}.
5344
5345 @smallexample
5346 (define_expand "zero_extendhisi2"
5347   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
5348         (and:SI (subreg:SI
5349                   (match_operand:HI 1 "register_operand" "")
5350                   0)
5351                 (match_dup 2)))]
5352   ""
5353   "operands[2]
5354      = force_reg (SImode, GEN_INT (65535)); ")
5355 @end smallexample
5356
5357 @emph{Note:} If the @code{define_expand} is used to serve a
5358 standard binary or unary arithmetic operation or a bit-field operation,
5359 then the last insn it generates must not be a @code{code_label},
5360 @code{barrier} or @code{note}.  It must be an @code{insn},
5361 @code{jump_insn} or @code{call_insn}.  If you don't need a real insn
5362 at the end, emit an insn to copy the result of the operation into
5363 itself.  Such an insn will generate no code, but it can avoid problems
5364 in the compiler.
5365
5366 @end ifset
5367 @ifset INTERNALS
5368 @node Insn Splitting
5369 @section Defining How to Split Instructions
5370 @cindex insn splitting
5371 @cindex instruction splitting
5372 @cindex splitting instructions
5373
5374 There are two cases where you should specify how to split a pattern
5375 into multiple insns.  On machines that have instructions requiring
5376 delay slots (@pxref{Delay Slots}) or that have instructions whose
5377 output is not available for multiple cycles (@pxref{Processor pipeline
5378 description}), the compiler phases that optimize these cases need to
5379 be able to move insns into one-instruction delay slots.  However, some
5380 insns may generate more than one machine instruction.  These insns
5381 cannot be placed into a delay slot.
5382
5383 Often you can rewrite the single insn as a list of individual insns,
5384 each corresponding to one machine instruction.  The disadvantage of
5385 doing so is that it will cause the compilation to be slower and require
5386 more space.  If the resulting insns are too complex, it may also
5387 suppress some optimizations.  The compiler splits the insn if there is a
5388 reason to believe that it might improve instruction or delay slot
5389 scheduling.
5390
5391 The insn combiner phase also splits putative insns.  If three insns are
5392 merged into one insn with a complex expression that cannot be matched by
5393 some @code{define_insn} pattern, the combiner phase attempts to split
5394 the complex pattern into two insns that are recognized.  Usually it can
5395 break the complex pattern into two patterns by splitting out some
5396 subexpression.  However, in some other cases, such as performing an
5397 addition of a large constant in two insns on a RISC machine, the way to
5398 split the addition into two insns is machine-dependent.
5399
5400 @findex define_split
5401 The @code{define_split} definition tells the compiler how to split a
5402 complex insn into several simpler insns.  It looks like this:
5403
5404 @smallexample
5405 (define_split
5406   [@var{insn-pattern}]
5407   "@var{condition}"
5408   [@var{new-insn-pattern-1}
5409    @var{new-insn-pattern-2}
5410    @dots{}]
5411   "@var{preparation-statements}")
5412 @end smallexample
5413
5414 @var{insn-pattern} is a pattern that needs to be split and
5415 @var{condition} is the final condition to be tested, as in a
5416 @code{define_insn}.  When an insn matching @var{insn-pattern} and
5417 satisfying @var{condition} is found, it is replaced in the insn list
5418 with the insns given by @var{new-insn-pattern-1},
5419 @var{new-insn-pattern-2}, etc.
5420
5421 The @var{preparation-statements} are similar to those statements that
5422 are specified for @code{define_expand} (@pxref{Expander Definitions})
5423 and are executed before the new RTL is generated to prepare for the
5424 generated code or emit some insns whose pattern is not fixed.  Unlike
5425 those in @code{define_expand}, however, these statements must not
5426 generate any new pseudo-registers.  Once reload has completed, they also
5427 must not allocate any space in the stack frame.
5428
5429 Patterns are matched against @var{insn-pattern} in two different
5430 circumstances.  If an insn needs to be split for delay slot scheduling
5431 or insn scheduling, the insn is already known to be valid, which means
5432 that it must have been matched by some @code{define_insn} and, if
5433 @code{reload_completed} is nonzero, is known to satisfy the constraints
5434 of that @code{define_insn}.  In that case, the new insn patterns must
5435 also be insns that are matched by some @code{define_insn} and, if
5436 @code{reload_completed} is nonzero, must also satisfy the constraints
5437 of those definitions.
5438
5439 As an example of this usage of @code{define_split}, consider the following
5440 example from @file{a29k.md}, which splits a @code{sign_extend} from
5441 @code{HImode} to @code{SImode} into a pair of shift insns:
5442
5443 @smallexample
5444 (define_split
5445   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
5446         (sign_extend:SI (match_operand:HI 1 "gen_reg_operand" "")))]
5447   ""
5448   [(set (match_dup 0)
5449         (ashift:SI (match_dup 1)
5450                    (const_int 16)))
5451    (set (match_dup 0)
5452         (ashiftrt:SI (match_dup 0)
5453                      (const_int 16)))]
5454   "
5455 @{ operands[1] = gen_lowpart (SImode, operands[1]); @}")
5456 @end smallexample
5457
5458 When the combiner phase tries to split an insn pattern, it is always the
5459 case that the pattern is @emph{not} matched by any @code{define_insn}.
5460 The combiner pass first tries to split a single @code{set} expression
5461 and then the same @code{set} expression inside a @code{parallel}, but
5462 followed by a @code{clobber} of a pseudo-reg to use as a scratch
5463 register.  In these cases, the combiner expects exactly two new insn
5464 patterns to be generated.  It will verify that these patterns match some
5465 @code{define_insn} definitions, so you need not do this test in the
5466 @code{define_split} (of course, there is no point in writing a
5467 @code{define_split} that will never produce insns that match).
5468
5469 Here is an example of this use of @code{define_split}, taken from
5470 @file{rs6000.md}:
5471
5472 @smallexample
5473 (define_split
5474   [(set (match_operand:SI 0 "gen_reg_operand" "")
5475         (plus:SI (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
5476                  (match_operand:SI 2 "non_add_cint_operand" "")))]
5477   ""
5478   [(set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 1) (match_dup 3)))
5479    (set (match_dup 0) (plus:SI (match_dup 0) (match_dup 4)))]
5480 "
5481 @{
5482   int low = INTVAL (operands[2]) & 0xffff;
5483   int high = (unsigned) INTVAL (operands[2]) >> 16;
5484
5485   if (low & 0x8000)
5486     high++, low |= 0xffff0000;
5487
5488   operands[3] = GEN_INT (high << 16);
5489   operands[4] = GEN_INT (low);
5490 @}")
5491 @end smallexample
5492
5493 Here the predicate @code{non_add_cint_operand} matches any
5494 @code{const_int} that is @emph{not} a valid operand of a single add
5495 insn.  The add with the smaller displacement is written so that it
5496 can be substituted into the address of a subsequent operation.
5497
5498 An example that uses a scratch register, from the same file, generates
5499 an equality comparison of a register and a large constant:
5500
5501 @smallexample
5502 (define_split
5503   [(set (match_operand:CC 0 "cc_reg_operand" "")
5504         (compare:CC (match_operand:SI 1 "gen_reg_operand" "")
5505                     (match_operand:SI 2 "non_short_cint_operand" "")))
5506    (clobber (match_operand:SI 3 "gen_reg_operand" ""))]
5507   "find_single_use (operands[0], insn, 0)
5508    && (GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == EQ
5509        || GET_CODE (*find_single_use (operands[0], insn, 0)) == NE)"
5510   [(set (match_dup 3) (xor:SI (match_dup 1) (match_dup 4)))
5511    (set (match_dup 0) (compare:CC (match_dup 3) (match_dup 5)))]
5512   "
5513 @{
5514   /* @r{Get the constant we are comparing against, C, and see what it
5515      looks like sign-extended to 16 bits.  Then see what constant
5516      could be XOR'ed with C to get the sign-extended value.}  */
5517
5518   int c = INTVAL (operands[2]);
5519   int sextc = (c << 16) >> 16;
5520   int xorv = c ^ sextc;
5521
5522   operands[4] = GEN_INT (xorv);
5523   operands[5] = GEN_INT (sextc);
5524 @}")
5525 @end smallexample
5526
5527 To avoid confusion, don't write a single @code{define_split} that
5528 accepts some insns that match some @code{define_insn} as well as some
5529 insns that don't.  Instead, write two separate @code{define_split}
5530 definitions, one for the insns that are valid and one for the insns that
5531 are not valid.
5532
5533 The splitter is allowed to split jump instructions into sequence of
5534 jumps or create new jumps in while splitting non-jump instructions.  As
5535 the central flowgraph and branch prediction information needs to be updated,
5536 several restriction apply.
5537
5538 Splitting of jump instruction into sequence that over by another jump
5539 instruction is always valid, as compiler expect identical behavior of new
5540 jump.  When new sequence contains multiple jump instructions or new labels,
5541 more assistance is needed.  Splitter is required to create only unconditional
5542 jumps, or simple conditional jump instructions.  Additionally it must attach a
5543 @code{REG_BR_PROB} note to each conditional jump.  A global variable
5544 @code{split_branch_probability} holds the probability of the original branch in case
5545 it was an simple conditional jump, @minus{}1 otherwise.  To simplify
5546 recomputing of edge frequencies, the new sequence is required to have only
5547 forward jumps to the newly created labels.
5548
5549 @findex define_insn_and_split
5550 For the common case where the pattern of a define_split exactly matches the
5551 pattern of a define_insn, use @code{define_insn_and_split}.  It looks like
5552 this:
5553
5554 @smallexample
5555 (define_insn_and_split
5556   [@var{insn-pattern}]
5557   "@var{condition}"
5558   "@var{output-template}"
5559   "@var{split-condition}"
5560   [@var{new-insn-pattern-1}
5561    @var{new-insn-pattern-2}
5562    @dots{}]
5563   "@var{preparation-statements}"
5564   [@var{insn-attributes}])
5565
5566 @end smallexample
5567
5568 @var{insn-pattern}, @var{condition}, @var{output-template}, and
5569 @var{insn-attributes} are used as in @code{define_insn}.  The
5570 @var{new-insn-pattern} vector and the @var{preparation-statements} are used as
5571 in a @code{define_split}.  The @var{split-condition} is also used as in
5572 @code{define_split}, with the additional behavior that if the condition starts
5573 with @samp{&&}, the condition used for the split will be the constructed as a
5574 logical ``and'' of the split condition with the insn condition.  For example,
5575 from i386.md:
5576
5577 @smallexample
5578 (define_insn_and_split "zero_extendhisi2_and"
5579   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=r")
5580      (zero_extend:SI (match_operand:HI 1 "register_operand" "0")))
5581    (clobber (reg:CC 17))]
5582   "TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size"
5583   "#"
5584   "&& reload_completed"
5585   [(parallel [(set (match_dup 0)
5586                    (and:SI (match_dup 0) (const_int 65535)))
5587               (clobber (reg:CC 17))])]
5588   ""
5589   [(set_attr "type" "alu1")])
5590
5591 @end smallexample
5592
5593 In this case, the actual split condition will be
5594 @samp{TARGET_ZERO_EXTEND_WITH_AND && !optimize_size && reload_completed}.
5595
5596 The @code{define_insn_and_split} construction provides exactly the same
5597 functionality as two separate @code{define_insn} and @code{define_split}
5598 patterns.  It exists for compactness, and as a maintenance tool to prevent
5599 having to ensure the two patterns' templates match.
5600
5601 @end ifset
5602 @ifset INTERNALS
5603 @node Including Patterns
5604 @section Including Patterns in Machine Descriptions.
5605 @cindex insn includes
5606
5607 @findex include
5608 The @code{include} pattern tells the compiler tools where to
5609 look for patterns that are in files other than in the file
5610 @file{.md}.  This is used only at build time and there is no preprocessing allowed.
5611
5612 It looks like:
5613
5614 @smallexample
5615
5616 (include
5617   @var{pathname})
5618 @end smallexample
5619
5620 For example:
5621
5622 @smallexample
5623
5624 (include "filestuff")
5625
5626 @end smallexample
5627
5628 Where @var{pathname} is a string that specifies the location of the file,
5629 specifies the include file to be in @file{gcc/config/target/filestuff}.  The
5630 directory @file{gcc/config/target} is regarded as the default directory.
5631
5632
5633 Machine descriptions may be split up into smaller more manageable subsections
5634 and placed into subdirectories.
5635
5636 By specifying:
5637
5638 @smallexample
5639
5640 (include "BOGUS/filestuff")
5641
5642 @end smallexample
5643
5644 the include file is specified to be in @file{gcc/config/@var{target}/BOGUS/filestuff}.
5645
5646 Specifying an absolute path for the include file such as;
5647 @smallexample
5648
5649 (include "/u2/BOGUS/filestuff")
5650
5651 @end smallexample
5652 is permitted but is not encouraged.
5653
5654 @subsection RTL Generation Tool Options for Directory Search
5655 @cindex directory options .md
5656 @cindex options, directory search
5657 @cindex search options
5658
5659 The @option{-I@var{dir}} option specifies directories to search for machine descriptions.
5660 For example:
5661
5662 @smallexample
5663
5664 genrecog -I/p1/abc/proc1 -I/p2/abcd/pro2 target.md
5665
5666 @end smallexample
5667
5668
5669 Add the directory @var{dir} to the head of the list of directories to be
5670 searched for header files.  This can be used to override a system machine definition
5671 file, substituting your own version, since these directories are
5672 searched before the default machine description file directories.  If you use more than
5673 one @option{-I} option, the directories are scanned in left-to-right
5674 order; the standard default directory come after.
5675
5676
5677 @end ifset
5678 @ifset INTERNALS
5679 @node Peephole Definitions
5680 @section Machine-Specific Peephole Optimizers
5681 @cindex peephole optimizer definitions
5682 @cindex defining peephole optimizers
5683
5684 In addition to instruction patterns the @file{md} file may contain
5685 definitions of machine-specific peephole optimizations.
5686
5687 The combiner does not notice certain peephole optimizations when the data
5688 flow in the program does not suggest that it should try them.  For example,
5689 sometimes two consecutive insns related in purpose can be combined even
5690 though the second one does not appear to use a register computed in the
5691 first one.  A machine-specific peephole optimizer can detect such
5692 opportunities.
5693
5694 There are two forms of peephole definitions that may be used.  The
5695 original @code{define_peephole} is run at assembly output time to
5696 match insns and substitute assembly text.  Use of @code{define_peephole}
5697 is deprecated.
5698
5699 A newer @code{define_peephole2} matches insns and substitutes new
5700 insns.  The @code{peephole2} pass is run after register allocation
5701 but before scheduling, which may result in much better code for
5702 targets that do scheduling.
5703
5704 @menu
5705 * define_peephole::     RTL to Text Peephole Optimizers
5706 * define_peephole2::    RTL to RTL Peephole Optimizers
5707 @end menu
5708
5709 @end ifset
5710 @ifset INTERNALS
5711 @node define_peephole
5712 @subsection RTL to Text Peephole Optimizers
5713 @findex define_peephole
5714
5715 @need 1000
5716 A definition looks like this:
5717
5718 @smallexample
5719 (define_peephole
5720   [@var{insn-pattern-1}
5721    @var{insn-pattern-2}
5722    @dots{}]
5723   "@var{condition}"
5724   "@var{template}"
5725   "@var{optional-insn-attributes}")
5726 @end smallexample
5727
5728 @noindent
5729 The last string operand may be omitted if you are not using any
5730 machine-specific information in this machine description.  If present,
5731 it must obey the same rules as in a @code{define_insn}.
5732
5733 In this skeleton, @var{insn-pattern-1} and so on are patterns to match
5734 consecutive insns.  The optimization applies to a sequence of insns when
5735 @var{insn-pattern-1} matches the first one, @var{insn-pattern-2} matches
5736 the next, and so on.
5737
5738 Each of the insns matched by a peephole must also match a
5739 @code{define_insn}.  Peepholes are checked only at the last stage just
5740 before code generation, and only optionally.  Therefore, any insn which
5741 would match a peephole but no @code{define_insn} will cause a crash in code
5742 generation in an unoptimized compilation, or at various optimization
5743 stages.
5744
5745 The operands of the insns are matched with @code{match_operands},
5746 @code{match_operator}, and @code{match_dup}, as usual.  What is not
5747 usual is that the operand numbers apply to all the insn patterns in the
5748 definition.  So, you can check for identical operands in two insns by
5749 using @code{match_operand} in one insn and @code{match_dup} in the
5750 other.
5751
5752 The operand constraints used in @code{match_operand} patterns do not have
5753 any direct effect on the applicability of the peephole, but they will
5754 be validated afterward, so make sure your constraints are general enough
5755 to apply whenever the peephole matches.  If the peephole matches
5756 but the constraints are not satisfied, the compiler will crash.
5757
5758 It is safe to omit constraints in all the operands of the peephole; or
5759 you can write constraints which serve as a double-check on the criteria
5760 previously tested.
5761
5762 Once a sequence of insns matches the patterns, the @var{condition} is
5763 checked.  This is a C expression which makes the final decision whether to
5764 perform the optimization (we do so if the expression is nonzero).  If
5765 @var{condition} is omitted (in other words, the string is empty) then the
5766 optimization is applied to every sequence of insns that matches the
5767 patterns.
5768
5769 The defined peephole optimizations are applied after register allocation
5770 is complete.  Therefore, the peephole definition can check which
5771 operands have ended up in which kinds of registers, just by looking at
5772 the operands.
5773
5774 @findex prev_active_insn
5775 The way to refer to the operands in @var{condition} is to write
5776 @code{operands[@var{i}]} for operand number @var{i} (as matched by
5777 @code{(match_operand @var{i} @dots{})}).  Use the variable @code{insn}
5778 to refer to the last of the insns being matched; use
5779 @code{prev_active_insn} to find the preceding insns.
5780
5781 @findex dead_or_set_p
5782 When optimizing computations with intermediate results, you can use
5783 @var{condition} to match only when the intermediate results are not used
5784 elsewhere.  Use the C expression @code{dead_or_set_p (@var{insn},
5785 @var{op})}, where @var{insn} is the insn in which you expect the value
5786 to be used for the last time (from the value of @code{insn}, together
5787 with use of @code{prev_nonnote_insn}), and @var{op} is the intermediate
5788 value (from @code{operands[@var{i}]}).
5789
5790 Applying the optimization means replacing the sequence of insns with one
5791 new insn.  The @var{template} controls ultimate output of assembler code
5792 for this combined insn.  It works exactly like the template of a
5793 @code{define_insn}.  Operand numbers in this template are the same ones
5794 used in matching the original sequence of insns.
5795
5796 The result of a defined peephole optimizer does not need to match any of
5797 the insn patterns in the machine description; it does not even have an
5798 opportunity to match them.  The peephole optimizer definition itself serves
5799 as the insn pattern to control how the insn is output.
5800
5801 Defined peephole optimizers are run as assembler code is being output,
5802 so the insns they produce are never combined or rearranged in any way.
5803
5804 Here is an example, taken from the 68000 machine description:
5805
5806 @smallexample
5807 (define_peephole
5808   [(set (reg:SI 15) (plus:SI (reg:SI 15) (const_int 4)))
5809    (set (match_operand:DF 0 "register_operand" "=f")
5810         (match_operand:DF 1 "register_operand" "ad"))]
5811   "FP_REG_P (operands[0]) && ! FP_REG_P (operands[1])"
5812 @{
5813   rtx xoperands[2];
5814   xoperands[1] = gen_rtx_REG (SImode, REGNO (operands[1]) + 1);
5815 #ifdef MOTOROLA
5816   output_asm_insn ("move.l %1,(sp)", xoperands);
5817   output_asm_insn ("move.l %1,-(sp)", operands);
5818   return "fmove.d (sp)+,%0";
5819 #else
5820   output_asm_insn ("movel %1,sp@@", xoperands);
5821   output_asm_insn ("movel %1,sp@@-", operands);
5822   return "fmoved sp@@+,%0";
5823 #endif
5824 @})
5825 @end smallexample
5826
5827 @need 1000
5828 The effect of this optimization is to change
5829
5830 @smallexample
5831 @group
5832 jbsr _foobar
5833 addql #4,sp
5834 movel d1,sp@@-
5835 movel d0,sp@@-
5836 fmoved sp@@+,fp0
5837 @end group
5838 @end smallexample
5839
5840 @noindent
5841 into
5842
5843 @smallexample
5844 @group
5845 jbsr _foobar
5846 movel d1,sp@@
5847 movel d0,sp@@-
5848 fmoved sp@@+,fp0
5849 @end group
5850 @end smallexample
5851
5852 @ignore
5853 @findex CC_REVERSED
5854 If a peephole matches a sequence including one or more jump insns, you must
5855 take account of the flags such as @code{CC_REVERSED} which specify that the
5856 condition codes are represented in an unusual manner.  The compiler
5857 automatically alters any ordinary conditional jumps which occur in such
5858 situations, but the compiler cannot alter jumps which have been replaced by
5859 peephole optimizations.  So it is up to you to alter the assembler code
5860 that the peephole produces.  Supply C code to write the assembler output,
5861 and in this C code check the condition code status flags and change the
5862 assembler code as appropriate.
5863 @end ignore
5864
5865 @var{insn-pattern-1} and so on look @emph{almost} like the second
5866 operand of @code{define_insn}.  There is one important difference: the
5867 second operand of @code{define_insn} consists of one or more RTX's
5868 enclosed in square brackets.  Usually, there is only one: then the same
5869 action can be written as an element of a @code{define_peephole}.  But
5870 when there are multiple actions in a @code{define_insn}, they are
5871 implicitly enclosed in a @code{parallel}.  Then you must explicitly
5872 write the @code{parallel}, and the square brackets within it, in the
5873 @code{define_peephole}.  Thus, if an insn pattern looks like this,
5874
5875 @smallexample
5876 (define_insn "divmodsi4"
5877   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
5878         (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
5879                 (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
5880    (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
5881         (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))]
5882   "TARGET_68020"
5883   "divsl%.l %2,%3:%0")
5884 @end smallexample
5885
5886 @noindent
5887 then the way to mention this insn in a peephole is as follows:
5888
5889 @smallexample
5890 (define_peephole
5891   [@dots{}
5892    (parallel
5893     [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=d")
5894           (div:SI (match_operand:SI 1 "general_operand" "0")
5895                   (match_operand:SI 2 "general_operand" "dmsK")))
5896      (set (match_operand:SI 3 "general_operand" "=d")
5897           (mod:SI (match_dup 1) (match_dup 2)))])
5898    @dots{}]
5899   @dots{})
5900 @end smallexample
5901
5902 @end ifset
5903 @ifset INTERNALS
5904 @node define_peephole2
5905 @subsection RTL to RTL Peephole Optimizers
5906 @findex define_peephole2
5907
5908 The @code{define_peephole2} definition tells the compiler how to
5909 substitute one sequence of instructions for another sequence,
5910 what additional scratch registers may be needed and what their
5911 lifetimes must be.
5912
5913 @smallexample
5914 (define_peephole2
5915   [@var{insn-pattern-1}
5916    @var{insn-pattern-2}
5917    @dots{}]
5918   "@var{condition}"
5919   [@var{new-insn-pattern-1}
5920    @var{new-insn-pattern-2}
5921    @dots{}]
5922   "@var{preparation-statements}")
5923 @end smallexample
5924
5925 The definition is almost identical to @code{define_split}
5926 (@pxref{Insn Splitting}) except that the pattern to match is not a
5927 single instruction, but a sequence of instructions.
5928
5929 It is possible to request additional scratch registers for use in the
5930 output template.  If appropriate registers are not free, the pattern
5931 will simply not match.
5932
5933 @findex match_scratch
5934 @findex match_dup
5935 Scratch registers are requested with a @code{match_scratch} pattern at
5936 the top level of the input pattern.  The allocated register (initially) will
5937 be dead at the point requested within the original sequence.  If the scratch
5938 is used at more than a single point, a @code{match_dup} pattern at the
5939 top level of the input pattern marks the last position in the input sequence
5940 at which the register must be available.
5941
5942 Here is an example from the IA-32 machine description:
5943
5944 @smallexample
5945 (define_peephole2
5946   [(match_scratch:SI 2 "r")
5947    (parallel [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "")
5948                    (match_operator:SI 3 "arith_or_logical_operator"
5949                      [(match_dup 0)
5950                       (match_operand:SI 1 "memory_operand" "")]))
5951               (clobber (reg:CC 17))])]
5952   "! optimize_size && ! TARGET_READ_MODIFY"
5953   [(set (match_dup 2) (match_dup 1))
5954    (parallel [(set (match_dup 0)
5955                    (match_op_dup 3 [(match_dup 0) (match_dup 2)]))
5956               (clobber (reg:CC 17))])]
5957   "")
5958 @end smallexample
5959
5960 @noindent
5961 This pattern tries to split a load from its use in the hopes that we'll be
5962 able to schedule around the memory load latency.  It allocates a single
5963 @code{SImode} register of class @code{GENERAL_REGS} (@code{"r"}) that needs
5964 to be live only at the point just before the arithmetic.
5965
5966 A real example requiring extended scratch lifetimes is harder to come by,
5967 so here's a silly made-up example:
5968
5969 @smallexample
5970 (define_peephole2
5971   [(match_scratch:SI 4 "r")
5972    (set (match_operand:SI 0 "" "") (match_operand:SI 1 "" ""))
5973    (set (match_operand:SI 2 "" "") (match_dup 1))
5974    (match_dup 4)
5975    (set (match_operand:SI 3 "" "") (match_dup 1))]
5976   "/* @r{determine 1 does not overlap 0 and 2} */"
5977   [(set (match_dup 4) (match_dup 1))
5978    (set (match_dup 0) (match_dup 4))
5979    (set (match_dup 2) (match_dup 4))]
5980    (set (match_dup 3) (match_dup 4))]
5981   "")
5982 @end smallexample
5983
5984 @noindent
5985 If we had not added the @code{(match_dup 4)} in the middle of the input
5986 sequence, it might have been the case that the register we chose at the
5987 beginning of the sequence is killed by the first or second @code{set}.
5988
5989 @end ifset
5990 @ifset INTERNALS
5991 @node Insn Attributes
5992 @section Instruction Attributes
5993 @cindex insn attributes
5994 @cindex instruction attributes
5995
5996 In addition to describing the instruction supported by the target machine,
5997 the @file{md} file also defines a group of @dfn{attributes} and a set of
5998 values for each.  Every generated insn is assigned a value for each attribute.
5999 One possible attribute would be the effect that the insn has on the machine's
6000 condition code.  This attribute can then be used by @code{NOTICE_UPDATE_CC}
6001 to track the condition codes.
6002
6003 @menu
6004 * Defining Attributes:: Specifying attributes and their values.
6005 * Expressions::         Valid expressions for attribute values.
6006 * Tagging Insns::       Assigning attribute values to insns.
6007 * Attr Example::        An example of assigning attributes.
6008 * Insn Lengths::        Computing the length of insns.
6009 * Constant Attributes:: Defining attributes that are constant.
6010 * Delay Slots::         Defining delay slots required for a machine.
6011 * Processor pipeline description:: Specifying information for insn scheduling.
6012 @end menu
6013
6014 @end ifset
6015 @ifset INTERNALS
6016 @node Defining Attributes
6017 @subsection Defining Attributes and their Values
6018 @cindex defining attributes and their values
6019 @cindex attributes, defining
6020
6021 @findex define_attr
6022 The @code{define_attr} expression is used to define each attribute required
6023 by the target machine.  It looks like:
6024
6025 @smallexample
6026 (define_attr @var{name} @var{list-of-values} @var{default})
6027 @end smallexample
6028
6029 @var{name} is a string specifying the name of the attribute being defined.
6030
6031 @var{list-of-values} is either a string that specifies a comma-separated
6032 list of values that can be assigned to the attribute, or a null string to
6033 indicate that the attribute takes numeric values.
6034
6035 @var{default} is an attribute expression that gives the value of this
6036 attribute for insns that match patterns whose definition does not include
6037 an explicit value for this attribute.  @xref{Attr Example}, for more
6038 information on the handling of defaults.  @xref{Constant Attributes},
6039 for information on attributes that do not depend on any particular insn.
6040
6041 @findex insn-attr.h
6042 For each defined attribute, a number of definitions are written to the
6043 @file{insn-attr.h} file.  For cases where an explicit set of values is
6044 specified for an attribute, the following are defined:
6045
6046 @itemize @bullet
6047 @item
6048 A @samp{#define} is written for the symbol @samp{HAVE_ATTR_@var{name}}.
6049
6050 @item
6051 An enumerated class is defined for @samp{attr_@var{name}} with
6052 elements of the form @samp{@var{upper-name}_@var{upper-value}} where
6053 the attribute name and value are first converted to uppercase.
6054
6055 @item
6056 A function @samp{get_attr_@var{name}} is defined that is passed an insn and
6057 returns the attribute value for that insn.
6058 @end itemize
6059
6060 For example, if the following is present in the @file{md} file:
6061
6062 @smallexample
6063 (define_attr "type" "branch,fp,load,store,arith" @dots{})
6064 @end smallexample
6065
6066 @noindent
6067 the following lines will be written to the file @file{insn-attr.h}.
6068
6069 @smallexample
6070 #define HAVE_ATTR_type
6071 enum attr_type @{TYPE_BRANCH, TYPE_FP, TYPE_LOAD,
6072                  TYPE_STORE, TYPE_ARITH@};
6073 extern enum attr_type get_attr_type ();
6074 @end smallexample
6075
6076 If the attribute takes numeric values, no @code{enum} type will be
6077 defined and the function to obtain the attribute's value will return
6078 @code{int}.
6079
6080 @end ifset
6081 @ifset INTERNALS
6082 @node Expressions
6083 @subsection Attribute Expressions
6084 @cindex attribute expressions
6085
6086 RTL expressions used to define attributes use the codes described above
6087 plus a few specific to attribute definitions, to be discussed below.
6088 Attribute value expressions must have one of the following forms:
6089
6090 @table @code
6091 @cindex @code{const_int} and attributes
6092 @item (const_int @var{i})
6093 The integer @var{i} specifies the value of a numeric attribute.  @var{i}
6094 must be non-negative.
6095
6096 The value of a numeric attribute can be specified either with a
6097 @code{const_int}, or as an integer represented as a string in
6098 @code{const_string}, @code{eq_attr} (see below), @code{attr},
6099 @code{symbol_ref}, simple arithmetic expressions, and @code{set_attr}
6100 overrides on specific instructions (@pxref{Tagging Insns}).
6101
6102 @cindex @code{const_string} and attributes
6103 @item (const_string @var{value})
6104 The string @var{value} specifies a constant attribute value.
6105 If @var{value} is specified as @samp{"*"}, it means that the default value of
6106 the attribute is to be used for the insn containing this expression.
6107 @samp{"*"} obviously cannot be used in the @var{default} expression
6108 of a @code{define_attr}.
6109
6110 If the attribute whose value is being specified is numeric, @var{value}
6111 must be a string containing a non-negative integer (normally
6112 @code{const_int} would be used in this case).  Otherwise, it must
6113 contain one of the valid values for the attribute.
6114
6115 @cindex @code{if_then_else} and attributes
6116 @item (if_then_else @var{test} @var{true-value} @var{false-value})
6117 @var{test} specifies an attribute test, whose format is defined below.
6118 The value of this expression is @var{true-value} if @var{test} is true,
6119 otherwise it is @var{false-value}.
6120
6121 @cindex @code{cond} and attributes
6122 @item (cond [@var{test1} @var{value1} @dots{}] @var{default})
6123 The first operand of this expression is a vector containing an even
6124 number of expressions and consisting of pairs of @var{test} and @var{value}
6125 expressions.  The value of the @code{cond} expression is that of the
6126 @var{value} corresponding to the first true @var{test} expression.  If
6127 none of the @var{test} expressions are true, the value of the @code{cond}
6128 expression is that of the @var{default} expression.
6129 @end table
6130
6131 @var{test} expressions can have one of the following forms:
6132
6133 @table @code
6134 @cindex @code{const_int} and attribute tests
6135 @item (const_int @var{i})
6136 This test is true if @var{i} is nonzero and false otherwise.
6137
6138 @cindex @code{not} and attributes
6139 @cindex @code{ior} and attributes
6140 @cindex @code{and} and attributes
6141 @item (not @var{test})
6142 @itemx (ior @var{test1} @var{test2})
6143 @itemx (and @var{test1} @var{test2})
6144 These tests are true if the indicated logical function is true.
6145
6146 @cindex @code{match_operand} and attributes
6147 @item (match_operand:@var{m} @var{n} @var{pred} @var{constraints})
6148 This test is true if operand @var{n} of the insn whose attribute value
6149 is being determined has mode @var{m} (this part of the test is ignored
6150 if @var{m} is @code{VOIDmode}) and the function specified by the string
6151 @var{pred} returns a nonzero value when passed operand @var{n} and mode
6152 @var{m} (this part of the test is ignored if @var{pred} is the null
6153 string).
6154
6155 The @var{constraints} operand is ignored and should be the null string.
6156
6157 @cindex @code{le} and attributes
6158 @cindex @code{leu} and attributes
6159 @cindex @code{lt} and attributes
6160 @cindex @code{gt} and attributes
6161 @cindex @code{gtu} and attributes
6162 @cindex @code{ge} and attributes
6163 @cindex @code{geu} and attributes
6164 @cindex @code{ne} and attributes
6165 @cindex @code{eq} and attributes
6166 @cindex @code{plus} and attributes
6167 @cindex @code{minus} and attributes
6168 @cindex @code{mult} and attributes
6169 @cindex @code{div} and attributes
6170 @cindex @code{mod} and attributes
6171 @cindex @code{abs} and attributes
6172 @cindex @code{neg} and attributes
6173 @cindex @code{ashift} and attributes
6174 @cindex @code{lshiftrt} and attributes
6175 @cindex @code{ashiftrt} and attributes
6176 @item (le @var{arith1} @var{arith2})
6177 @itemx (leu @var{arith1} @var{arith2})
6178 @itemx (lt @var{arith1} @var{arith2})
6179 @itemx (ltu @var{arith1} @var{arith2})
6180 @itemx (gt @var{arith1} @var{arith2})
6181 @itemx (gtu @var{arith1} @var{arith2})
6182 @itemx (ge @var{arith1} @var{arith2})
6183 @itemx (geu @var{arith1} @var{arith2})
6184 @itemx (ne @var{arith1} @var{arith2})
6185 @itemx (eq @var{arith1} @var{arith2})
6186 These tests are true if the indicated comparison of the two arithmetic
6187 expressions is true.  Arithmetic expressions are formed with
6188 @code{plus}, @code{minus}, @code{mult}, @code{div}, @code{mod},
6189 @code{abs}, @code{neg}, @code{and}, @code{ior}, @code{xor}, @code{not},
6190 @code{ashift}, @code{lshiftrt}, and @code{ashiftrt} expressions.
6191
6192 @findex get_attr
6193 @code{const_int} and @code{symbol_ref} are always valid terms (@pxref{Insn
6194 Lengths},for additional forms).  @code{symbol_ref} is a string
6195 denoting a C expression that yields an @code{int} when evaluated by the
6196 @samp{get_attr_@dots{}} routine.  It should normally be a global
6197 variable.
6198
6199 @findex eq_attr
6200 @item (eq_attr @var{name} @var{value})
6201 @var{name} is a string specifying the name of an attribute.
6202
6203 @var{value} is a string that is either a valid value for attribute
6204 @var{name}, a comma-separated list of values, or @samp{!} followed by a
6205 value or list.  If @var{value} does not begin with a @samp{!}, this
6206 test is true if the value of the @var{name} attribute of the current
6207 insn is in the list specified by @var{value}.  If @var{value} begins
6208 with a @samp{!}, this test is true if the attribute's value is
6209 @emph{not} in the specified list.
6210
6211 For example,
6212
6213 @smallexample
6214 (eq_attr "type" "load,store")
6215 @end smallexample
6216
6217 @noindent
6218 is equivalent to
6219
6220 @smallexample
6221 (ior (eq_attr "type" "load") (eq_attr "type" "store"))
6222 @end smallexample
6223
6224 If @var{name} specifies an attribute of @samp{alternative}, it refers to the
6225 value of the compiler variable @code{which_alternative}
6226 (@pxref{Output Statement}) and the values must be small integers.  For
6227 example,
6228
6229 @smallexample
6230 (eq_attr "alternative" "2,3")
6231 @end smallexample
6232
6233 @noindent
6234 is equivalent to
6235
6236 @smallexample
6237 (ior (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 2))
6238      (eq (symbol_ref "which_alternative") (const_int 3)))
6239 @end smallexample
6240
6241 Note that, for most attributes, an @code{eq_attr} test is simplified in cases
6242 where the value of the attribute being tested is known for all insns matching
6243 a particular pattern.  This is by far the most common case.
6244
6245 @findex attr_flag
6246 @item (attr_flag @var{name})
6247 The value of an @code{attr_flag} expression is true if the flag
6248 specified by @var{name} is true for the @code{insn} currently being
6249 scheduled.
6250
6251 @var{name} is a string specifying one of a fixed set of flags to test.
6252 Test the flags @code{forward} and @code{backward} to determine the
6253 direction of a conditional branch.  Test the flags @code{very_likely},
6254 @code{likely}, @code{very_unlikely}, and @code{unlikely} to determine
6255 if a conditional branch is expected to be taken.
6256
6257 If the @code{very_likely} flag is true, then the @code{likely} flag is also
6258 true.  Likewise for the @code{very_unlikely} and @code{unlikely} flags.
6259
6260 This example describes a conditional branch delay slot which
6261 can be nullified for forward branches that are taken (annul-true) or
6262 for backward branches which are not taken (annul-false).
6263
6264 @smallexample
6265 (define_delay (eq_attr "type" "cbranch")
6266   [(eq_attr "in_branch_delay" "true")
6267    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
6268         (attr_flag "forward"))
6269    (and (eq_attr "in_branch_delay" "true")
6270         (attr_flag "backward"))])
6271 @end smallexample
6272
6273 The @code{forward} and @code{backward} flags are false if the current
6274 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
6275
6276 The @code{very_likely} and @code{likely} flags are true if the
6277 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
6278 The @code{very_unlikely} and @code{unlikely} flags are false if the
6279 @code{insn} being scheduled is not a conditional branch.
6280
6281 @code{attr_flag} is only used during delay slot scheduling and has no
6282 meaning to other passes of the compiler.
6283
6284 @findex attr
6285 @item (attr @var{name})
6286 The value of another attribute is returned.  This is most useful
6287 for numeric attributes, as @code{eq_attr} and @code{attr_flag}
6288 produce more efficient code for non-numeric attributes.
6289 @end table
6290
6291 @end ifset
6292 @ifset INTERNALS
6293 @node Tagging Insns
6294 @subsection Assigning Attribute Values to Insns
6295 @cindex tagging insns
6296 @cindex assigning attribute values to insns
6297
6298 The value assigned to an attribute of an insn is primarily determined by
6299 which pattern is matched by that insn (or which @code{define_peephole}
6300 generated it).  Every @code{define_insn} and @code{define_peephole} can
6301 have an optional last argument to specify the values of attributes for
6302 matching insns.  The value of any attribute not specified in a particular
6303 insn is set to the default value for that attribute, as specified in its
6304 @code{define_attr}.  Extensive use of default values for attributes
6305 permits the specification of the values for only one or two attributes
6306 in the definition of most insn patterns, as seen in the example in the
6307 next section.
6308
6309 The optional last argument of @code{define_insn} and
6310 @code{define_peephole} is a vector of expressions, each of which defines
6311 the value for a single attribute.  The most general way of assigning an
6312 attribute's value is to use a @code{set} expression whose first operand is an
6313 @code{attr} expression giving the name of the attribute being set.  The
6314 second operand of the @code{set} is an attribute expression
6315 (@pxref{Expressions}) giving the value of the attribute.
6316
6317 When the attribute value depends on the @samp{alternative} attribute
6318 (i.e., which is the applicable alternative in the constraint of the
6319 insn), the @code{set_attr_alternative} expression can be used.  It
6320 allows the specification of a vector of attribute expressions, one for
6321 each alternative.
6322
6323 @findex set_attr
6324 When the generality of arbitrary attribute expressions is not required,
6325 the simpler @code{set_attr} expression can be used, which allows
6326 specifying a string giving either a single attribute value or a list
6327 of attribute values, one for each alternative.
6328
6329 The form of each of the above specifications is shown below.  In each case,
6330 @var{name} is a string specifying the attribute to be set.
6331
6332 @table @code
6333 @item (set_attr @var{name} @var{value-string})
6334 @var{value-string} is either a string giving the desired attribute value,
6335 or a string containing a comma-separated list giving the values for
6336 succeeding alternatives.  The number of elements must match the number
6337 of alternatives in the constraint of the insn pattern.
6338
6339 Note that it may be useful to specify @samp{*} for some alternative, in
6340 which case the attribute will assume its default value for insns matching
6341 that alternative.
6342
6343 @findex set_attr_alternative
6344 @item (set_attr_alternative @var{name} [@var{value1} @var{value2} @dots{}])
6345 Depending on the alternative of the insn, the value will be one of the
6346 specified values.  This is a shorthand for using a @code{cond} with
6347 tests on the @samp{alternative} attribute.
6348
6349 @findex attr
6350 @item (set (attr @var{name}) @var{value})
6351 The first operand of this @code{set} must be the special RTL expression
6352 @code{attr}, whose sole operand is a string giving the name of the
6353 attribute being set.  @var{value} is the value of the attribute.
6354 @end table
6355
6356 The following shows three different ways of representing the same
6357 attribute value specification:
6358
6359 @smallexample
6360 (set_attr "type" "load,store,arith")
6361
6362 (set_attr_alternative "type"
6363                       [(const_string "load") (const_string "store")
6364                        (const_string "arith")])
6365
6366 (set (attr "type")
6367      (cond [(eq_attr "alternative" "1") (const_string "load")
6368             (eq_attr "alternative" "2") (const_string "store")]
6369            (const_string "arith")))
6370 @end smallexample
6371
6372 @need 1000
6373 @findex define_asm_attributes
6374 The @code{define_asm_attributes} expression provides a mechanism to
6375 specify the attributes assigned to insns produced from an @code{asm}
6376 statement.  It has the form:
6377
6378 @smallexample
6379 (define_asm_attributes [@var{attr-sets}])
6380 @end smallexample
6381
6382 @noindent
6383 where @var{attr-sets} is specified the same as for both the
6384 @code{define_insn} and the @code{define_peephole} expressions.
6385
6386 These values will typically be the ``worst case'' attribute values.  For
6387 example, they might indicate that the condition code will be clobbered.
6388
6389 A specification for a @code{length} attribute is handled specially.  The
6390 way to compute the length of an @code{asm} insn is to multiply the
6391 length specified in the expression @code{define_asm_attributes} by the
6392 number of machine instructions specified in the @code{asm} statement,
6393 determined by counting the number of semicolons and newlines in the
6394 string.  Therefore, the value of the @code{length} attribute specified
6395 in a @code{define_asm_attributes} should be the maximum possible length
6396 of a single machine instruction.
6397
6398 @end ifset
6399 @ifset INTERNALS
6400 @node Attr Example
6401 @subsection Example of Attribute Specifications
6402 @cindex attribute specifications example
6403 @cindex attribute specifications
6404
6405 The judicious use of defaulting is important in the efficient use of
6406 insn attributes.  Typically, insns are divided into @dfn{types} and an
6407 attribute, customarily called @code{type}, is used to represent this
6408 value.  This attribute is normally used only to define the default value
6409 for other attributes.  An example will clarify this usage.
6410
6411 Assume we have a RISC machine with a condition code and in which only
6412 full-word operations are performed in registers.  Let us assume that we
6413 can divide all insns into loads, stores, (integer) arithmetic
6414 operations, floating point operations, and branches.
6415
6416 Here we will concern ourselves with determining the effect of an insn on
6417 the condition code and will limit ourselves to the following possible
6418 effects:  The condition code can be set unpredictably (clobbered), not
6419 be changed, be set to agree with the results of the operation, or only
6420 changed if the item previously set into the condition code has been
6421 modified.
6422
6423 Here is part of a sample @file{md} file for such a machine:
6424
6425 @smallexample
6426 (define_attr "type" "load,store,arith,fp,branch" (const_string "arith"))
6427
6428 (define_attr "cc" "clobber,unchanged,set,change0"
6429              (cond [(eq_attr "type" "load")
6430                         (const_string "change0")
6431                     (eq_attr "type" "store,branch")
6432                         (const_string "unchanged")
6433                     (eq_attr "type" "arith")
6434                         (if_then_else (match_operand:SI 0 "" "")
6435                                       (const_string "set")
6436                                       (const_string "clobber"))]
6437                    (const_string "clobber")))
6438
6439 (define_insn ""
6440   [(set (match_operand:SI 0 "general_operand" "=r,r,m")
6441         (match_operand:SI 1 "general_operand" "r,m,r"))]
6442   ""
6443   "@@
6444    move %0,%1
6445    load %0,%1
6446    store %0,%1"
6447   [(set_attr "type" "arith,load,store")])
6448 @end smallexample
6449
6450 Note that we assume in the above example that arithmetic operations
6451 performed on quantities smaller than a machine word clobber the condition
6452 code since they will set the condition code to a value corresponding to the
6453 full-word result.
6454
6455 @end ifset
6456 @ifset INTERNALS
6457 @node Insn Lengths
6458 @subsection Computing the Length of an Insn
6459 @cindex insn lengths, computing
6460 @cindex computing the length of an insn
6461
6462 For many machines, multiple types of branch instructions are provided, each
6463 for different length branch displacements.  In most cases, the assembler
6464 will choose the correct instruction to use.  However, when the assembler
6465 cannot do so, GCC can when a special attribute, the @code{length}
6466 attribute, is defined.  This attribute must be defined to have numeric
6467 values by specifying a null string in its @code{define_attr}.
6468
6469 In the case of the @code{length} attribute, two additional forms of
6470 arithmetic terms are allowed in test expressions:
6471
6472 @table @code
6473 @cindex @code{match_dup} and attributes
6474 @item (match_dup @var{n})
6475 This refers to the address of operand @var{n} of the current insn, which
6476 must be a @code{label_ref}.
6477
6478 @cindex @code{pc} and attributes
6479 @item (pc)
6480 This refers to the address of the @emph{current} insn.  It might have
6481 been more consistent with other usage to make this the address of the
6482 @emph{next} insn but this would be confusing because the length of the
6483 current insn is to be computed.
6484 @end table
6485
6486 @cindex @code{addr_vec}, length of
6487 @cindex @code{addr_diff_vec}, length of
6488 For normal insns, the length will be determined by value of the
6489 @code{length} attribute.  In the case of @code{addr_vec} and
6490 @code{addr_diff_vec} insn patterns, the length is computed as
6491 the number of vectors multiplied by the size of each vector.
6492
6493 Lengths are measured in addressable storage units (bytes).
6494
6495 The following macros can be used to refine the length computation:
6496
6497 @table @code
6498 @findex ADJUST_INSN_LENGTH
6499 @item ADJUST_INSN_LENGTH (@var{insn}, @var{length})
6500 If defined, modifies the length assigned to instruction @var{insn} as a
6501 function of the context in which it is used.  @var{length} is an lvalue
6502 that contains the initially computed length of the insn and should be
6503 updated with the correct length of the insn.
6504
6505 This macro will normally not be required.  A case in which it is
6506 required is the ROMP@.  On this machine, the size of an @code{addr_vec}
6507 insn must be increased by two to compensate for the fact that alignment
6508 may be required.
6509 @end table
6510
6511 @findex get_attr_length
6512 The routine that returns @code{get_attr_length} (the value of the
6513 @code{length} attribute) can be used by the output routine to
6514 determine the form of the branch instruction to be written, as the
6515 example below illustrates.
6516
6517 As an example of the specification of variable-length branches, consider
6518 the IBM 360.  If we adopt the convention that a register will be set to
6519 the starting address of a function, we can jump to labels within 4k of
6520 the start using a four-byte instruction.  Otherwise, we need a six-byte
6521 sequence to load the address from memory and then branch to it.
6522
6523 On such a machine, a pattern for a branch instruction might be specified
6524 as follows:
6525
6526 @smallexample
6527 (define_insn "jump"
6528   [(set (pc)
6529         (label_ref (match_operand 0 "" "")))]
6530   ""
6531 @{
6532    return (get_attr_length (insn) == 4
6533            ? "b %l0" : "l r15,=a(%l0); br r15");
6534 @}
6535   [(set (attr "length")
6536         (if_then_else (lt (match_dup 0) (const_int 4096))
6537                       (const_int 4)
6538                       (const_int 6)))])
6539 @end smallexample
6540
6541 @end ifset
6542 @ifset INTERNALS
6543 @node Constant Attributes
6544 @subsection Constant Attributes
6545 @cindex constant attributes
6546
6547 A special form of @code{define_attr}, where the expression for the
6548 default value is a @code{const} expression, indicates an attribute that
6549 is constant for a given run of the compiler.  Constant attributes may be
6550 used to specify which variety of processor is used.  For example,
6551
6552 @smallexample
6553 (define_attr "cpu" "m88100,m88110,m88000"
6554  (const
6555   (cond [(symbol_ref "TARGET_88100") (const_string "m88100")
6556          (symbol_ref "TARGET_88110") (const_string "m88110")]
6557         (const_string "m88000"))))
6558
6559 (define_attr "memory" "fast,slow"
6560  (const
6561   (if_then_else (symbol_ref "TARGET_FAST_MEM")
6562                 (const_string "fast")
6563                 (const_string "slow"))))
6564 @end smallexample
6565
6566 The routine generated for constant attributes has no parameters as it
6567 does not depend on any particular insn.  RTL expressions used to define
6568 the value of a constant attribute may use the @code{symbol_ref} form,
6569 but may not use either the @code{match_operand} form or @code{eq_attr}
6570 forms involving insn attributes.
6571
6572 @end ifset
6573 @ifset INTERNALS
6574 @node Delay Slots
6575 @subsection Delay Slot Scheduling
6576 @cindex delay slots, defining
6577
6578 The insn attribute mechanism can be used to specify the requirements for
6579 delay slots, if any, on a target machine.  An instruction is said to
6580 require a @dfn{delay slot} if some instructions that are physically
6581 after the instruction are executed as if they were located before it.
6582 Classic examples are branch and call instructions, which often execute
6583 the following instruction before the branch or call is performed.
6584
6585 On some machines, conditional branch instructions can optionally
6586 @dfn{annul} instructions in the delay slot.  This means that the
6587 instruction will not be executed for certain branch outcomes.  Both
6588 instructions that annul if the branch is true and instructions that
6589 annul if the branch is false are supported.
6590
6591 Delay slot scheduling differs from instruction scheduling in that
6592 determining whether an instruction needs a delay slot is dependent only
6593 on the type of instruction being generated, not on data flow between the
6594 instructions.  See the next section for a discussion of data-dependent
6595 instruction scheduling.
6596
6597 @findex define_delay
6598 The requirement of an insn needing one or more delay slots is indicated
6599 via the @code{define_delay} expression.  It has the following form:
6600
6601 @smallexample
6602 (define_delay @var{test}
6603               [@var{delay-1} @var{annul-true-1} @var{annul-false-1}
6604                @var{delay-2} @var{annul-true-2} @var{annul-false-2}
6605                @dots{}])
6606 @end smallexample
6607
6608 @var{test} is an attribute test that indicates whether this
6609 @code{define_delay} applies to a particular insn.  If so, the number of
6610 required delay slots is determined by the length of the vector specified
6611 as the second argument.  An insn placed in delay slot @var{n} must
6612 satisfy attribute test @var{delay-n}.  @var{annul-true-n} is an
6613 attribute test that specifies which insns may be annulled if the branch
6614 is true.  Similarly, @var{annul-false-n} specifies which insns in the
6615 delay slot may be annulled if the branch is false.  If annulling is not
6616 supported for that delay slot, @code{(nil)} should be coded.
6617
6618 For example, in the common case where branch and call insns require
6619 a single delay slot, which may contain any insn other than a branch or
6620 call, the following would be placed in the @file{md} file:
6621
6622 @smallexample
6623 (define_delay (eq_attr "type" "branch,call")
6624               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
6625 @end smallexample
6626
6627 Multiple @code{define_delay} expressions may be specified.  In this
6628 case, each such expression specifies different delay slot requirements
6629 and there must be no insn for which tests in two @code{define_delay}
6630 expressions are both true.
6631
6632 For example, if we have a machine that requires one delay slot for branches
6633 but two for calls,  no delay slot can contain a branch or call insn,
6634 and any valid insn in the delay slot for the branch can be annulled if the
6635 branch is true, we might represent this as follows:
6636
6637 @smallexample
6638 (define_delay (eq_attr "type" "branch")
6639    [(eq_attr "type" "!branch,call")
6640     (eq_attr "type" "!branch,call")
6641     (nil)])
6642
6643 (define_delay (eq_attr "type" "call")
6644               [(eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)
6645                (eq_attr "type" "!branch,call") (nil) (nil)])
6646 @end smallexample
6647 @c the above is *still* too long.  --mew 4feb93
6648
6649 @end ifset
6650 @ifset INTERNALS
6651 @node Processor pipeline description
6652 @subsection Specifying processor pipeline description
6653 @cindex processor pipeline description
6654 @cindex processor functional units
6655 @cindex instruction latency time
6656 @cindex interlock delays
6657 @cindex data dependence delays
6658 @cindex reservation delays
6659 @cindex pipeline hazard recognizer
6660 @cindex automaton based pipeline description
6661 @cindex regular expressions
6662 @cindex deterministic finite state automaton
6663 @cindex automaton based scheduler
6664 @cindex RISC
6665 @cindex VLIW
6666
6667 To achieve better performance, most modern processors
6668 (super-pipelined, superscalar @acronym{RISC}, and @acronym{VLIW}
6669 processors) have many @dfn{functional units} on which several
6670 instructions can be executed simultaneously.  An instruction starts
6671 execution if its issue conditions are satisfied.  If not, the
6672 instruction is stalled until its conditions are satisfied.  Such
6673 @dfn{interlock (pipeline) delay} causes interruption of the fetching
6674 of successor instructions (or demands nop instructions, e.g.@: for some
6675 MIPS processors).
6676
6677 There are two major kinds of interlock delays in modern processors.
6678 The first one is a data dependence delay determining @dfn{instruction
6679 latency time}.  The instruction execution is not started until all
6680 source data have been evaluated by prior instructions (there are more
6681 complex cases when the instruction execution starts even when the data
6682 are not available but will be ready in given time after the
6683 instruction execution start).  Taking the data dependence delays into
6684 account is simple.  The data dependence (true, output, and
6685 anti-dependence) delay between two instructions is given by a
6686 constant.  In most cases this approach is adequate.  The second kind
6687 of interlock delays is a reservation delay.  The reservation delay
6688 means that two instructions under execution will be in need of shared
6689 processors resources, i.e.@: buses, internal registers, and/or
6690 functional units, which are reserved for some time.  Taking this kind
6691 of delay into account is complex especially for modern @acronym{RISC}
6692 processors.
6693
6694 The task of exploiting more processor parallelism is solved by an
6695 instruction scheduler.  For a better solution to this problem, the
6696 instruction scheduler has to have an adequate description of the
6697 processor parallelism (or @dfn{pipeline description}).  GCC
6698 machine descriptions describe processor parallelism and functional
6699 unit reservations for groups of instructions with the aid of
6700 @dfn{regular expressions}.
6701
6702 The GCC instruction scheduler uses a @dfn{pipeline hazard recognizer} to
6703 figure out the possibility of the instruction issue by the processor
6704 on a given simulated processor cycle.  The pipeline hazard recognizer is
6705 automatically generated from the processor pipeline description.  The
6706 pipeline hazard recognizer generated from the machine description
6707 is based on a deterministic finite state automaton (@acronym{DFA}):
6708 the instruction issue is possible if there is a transition from one
6709 automaton state to another one.  This algorithm is very fast, and
6710 furthermore, its speed is not dependent on processor
6711 complexity@footnote{However, the size of the automaton depends on
6712   processor complexity.  To limit this effect, machine descriptions
6713   can split orthogonal parts of the machine description among several
6714   automata: but then, since each of these must be stepped independently,
6715   this does cause a small decrease in the algorithm's performance.}.
6716
6717 @cindex automaton based pipeline description
6718 The rest of this section describes the directives that constitute
6719 an automaton-based processor pipeline description.  The order of
6720 these constructions within the machine description file is not
6721 important.
6722
6723 @findex define_automaton
6724 @cindex pipeline hazard recognizer
6725 The following optional construction describes names of automata
6726 generated and used for the pipeline hazards recognition.  Sometimes
6727 the generated finite state automaton used by the pipeline hazard
6728 recognizer is large.  If we use more than one automaton and bind functional
6729 units to the automata, the total size of the automata is usually
6730 less than the size of the single automaton.  If there is no one such
6731 construction, only one finite state automaton is generated.
6732
6733 @smallexample
6734 (define_automaton @var{automata-names})
6735 @end smallexample
6736
6737 @var{automata-names} is a string giving names of the automata.  The
6738 names are separated by commas.  All the automata should have unique names.
6739 The automaton name is used in the constructions @code{define_cpu_unit} and
6740 @code{define_query_cpu_unit}.
6741
6742 @findex define_cpu_unit
6743 @cindex processor functional units
6744 Each processor functional unit used in the description of instruction
6745 reservations should be described by the following construction.
6746
6747 @smallexample
6748 (define_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
6749 @end smallexample
6750
6751 @var{unit-names} is a string giving the names of the functional units
6752 separated by commas.  Don't use name @samp{nothing}, it is reserved
6753 for other goals.
6754
6755 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
6756 which the unit is bound.  The automaton should be described in
6757 construction @code{define_automaton}.  You should give
6758 @dfn{automaton-name}, if there is a defined automaton.
6759
6760 The assignment of units to automata are constrained by the uses of the
6761 units in insn reservations.  The most important constraint is: if a
6762 unit reservation is present on a particular cycle of an alternative
6763 for an insn reservation, then some unit from the same automaton must
6764 be present on the same cycle for the other alternatives of the insn
6765 reservation.  The rest of the constraints are mentioned in the
6766 description of the subsequent constructions.
6767
6768 @findex define_query_cpu_unit
6769 @cindex querying function unit reservations
6770 The following construction describes CPU functional units analogously
6771 to @code{define_cpu_unit}.  The reservation of such units can be
6772 queried for an automaton state.  The instruction scheduler never
6773 queries reservation of functional units for given automaton state.  So
6774 as a rule, you don't need this construction.  This construction could
6775 be used for future code generation goals (e.g.@: to generate
6776 @acronym{VLIW} insn templates).
6777
6778 @smallexample
6779 (define_query_cpu_unit @var{unit-names} [@var{automaton-name}])
6780 @end smallexample
6781
6782 @var{unit-names} is a string giving names of the functional units
6783 separated by commas.
6784
6785 @var{automaton-name} is a string giving the name of the automaton with
6786 which the unit is bound.
6787
6788 @findex define_insn_reservation
6789 @cindex instruction latency time
6790 @cindex regular expressions
6791 @cindex data bypass
6792 The following construction is the major one to describe pipeline
6793 characteristics of an instruction.
6794
6795 @smallexample
6796 (define_insn_reservation @var{insn-name} @var{default_latency}
6797                          @var{condition} @var{regexp})
6798 @end smallexample
6799
6800 @var{default_latency} is a number giving latency time of the
6801 instruction.  There is an important difference between the old
6802 description and the automaton based pipeline description.  The latency
6803 time is used for all dependencies when we use the old description.  In
6804 the automaton based pipeline description, the given latency time is only
6805 used for true dependencies.  The cost of anti-dependencies is always
6806 zero and the cost of output dependencies is the difference between
6807 latency times of the producing and consuming insns (if the difference
6808 is negative, the cost is considered to be zero).  You can always
6809 change the default costs for any description by using the target hook
6810 @code{TARGET_SCHED_ADJUST_COST} (@pxref{Scheduling}).
6811
6812 @var{insn-name} is a string giving the internal name of the insn.  The
6813 internal names are used in constructions @code{define_bypass} and in
6814 the automaton description file generated for debugging.  The internal
6815 name has nothing in common with the names in @code{define_insn}.  It is a
6816 good practice to use insn classes described in the processor manual.
6817
6818 @var{condition} defines what RTL insns are described by this
6819 construction.  You should remember that you will be in trouble if
6820 @var{condition} for two or more different
6821 @code{define_insn_reservation} constructions is TRUE for an insn.  In
6822 this case what reservation will be used for the insn is not defined.
6823 Such cases are not checked during generation of the pipeline hazards
6824 recognizer because in general recognizing that two conditions may have
6825 the same value is quite difficult (especially if the conditions
6826 contain @code{symbol_ref}).  It is also not checked during the
6827 pipeline hazard recognizer work because it would slow down the
6828 recognizer considerably.
6829
6830 @var{regexp} is a string describing the reservation of the cpu's functional
6831 units by the instruction.  The reservations are described by a regular
6832 expression according to the following syntax:
6833
6834 @smallexample
6835        regexp = regexp "," oneof
6836               | oneof
6837
6838        oneof = oneof "|" allof
6839              | allof
6840
6841        allof = allof "+" repeat
6842              | repeat
6843
6844        repeat = element "*" number
6845               | element
6846
6847        element = cpu_function_unit_name
6848                | reservation_name
6849                | result_name
6850                | "nothing"
6851                | "(" regexp ")"
6852 @end smallexample
6853
6854 @itemize @bullet
6855 @item
6856 @samp{,} is used for describing the start of the next cycle in
6857 the reservation.
6858
6859 @item
6860 @samp{|} is used for describing a reservation described by the first
6861 regular expression @strong{or} a reservation described by the second
6862 regular expression @strong{or} etc.
6863
6864 @item
6865 @samp{+} is used for describing a reservation described by the first
6866 regular expression @strong{and} a reservation described by the
6867 second regular expression @strong{and} etc.
6868
6869 @item
6870 @samp{*} is used for convenience and simply means a sequence in which
6871 the regular expression are repeated @var{number} times with cycle
6872 advancing (see @samp{,}).
6873
6874 @item
6875 @samp{cpu_function_unit_name} denotes reservation of the named
6876 functional unit.
6877
6878 @item
6879 @samp{reservation_name} --- see description of construction
6880 @samp{define_reservation}.
6881
6882 @item
6883 @samp{nothing} denotes no unit reservations.
6884 @end itemize
6885
6886 @findex define_reservation
6887 Sometimes unit reservations for different insns contain common parts.
6888 In such case, you can simplify the pipeline description by describing
6889 the common part by the following construction
6890
6891 @smallexample
6892 (define_reservation @var{reservation-name} @var{regexp})
6893 @end smallexample
6894
6895 @var{reservation-name} is a string giving name of @var{regexp}.
6896 Functional unit names and reservation names are in the same name
6897 space.  So the reservation names should be different from the
6898 functional unit names and can not be the reserved name @samp{nothing}.
6899
6900 @findex define_bypass
6901 @cindex instruction latency time
6902 @cindex data bypass
6903 The following construction is used to describe exceptions in the
6904 latency time for given instruction pair.  This is so called bypasses.
6905
6906 @smallexample
6907 (define_bypass @var{number} @var{out_insn_names} @var{in_insn_names}
6908                [@var{guard}])
6909 @end smallexample
6910
6911 @var{number} defines when the result generated by the instructions
6912 given in string @var{out_insn_names} will be ready for the
6913 instructions given in string @var{in_insn_names}.  The instructions in
6914 the string are separated by commas.
6915
6916 @var{guard} is an optional string giving the name of a C function which
6917 defines an additional guard for the bypass.  The function will get the
6918 two insns as parameters.  If the function returns zero the bypass will
6919 be ignored for this case.  The additional guard is necessary to
6920 recognize complicated bypasses, e.g.@: when the consumer is only an address
6921 of insn @samp{store} (not a stored value).
6922
6923 @findex exclusion_set
6924 @findex presence_set
6925 @findex final_presence_set
6926 @findex absence_set
6927 @findex final_absence_set
6928 @cindex VLIW
6929 @cindex RISC
6930 The following five constructions are usually used to describe
6931 @acronym{VLIW} processors, or more precisely, to describe a placement
6932 of small instructions into @acronym{VLIW} instruction slots.  They
6933 can be used for @acronym{RISC} processors, too.
6934
6935 @smallexample
6936 (exclusion_set @var{unit-names} @var{unit-names})
6937 (presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
6938 (final_presence_set @var{unit-names} @var{patterns})
6939 (absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
6940 (final_absence_set @var{unit-names} @var{patterns})
6941 @end smallexample
6942
6943 @var{unit-names} is a string giving names of functional units
6944 separated by commas.
6945
6946 @var{patterns} is a string giving patterns of functional units
6947 separated by comma.  Currently pattern is one unit or units
6948 separated by white-spaces.
6949
6950 The first construction (@samp{exclusion_set}) means that each
6951 functional unit in the first string can not be reserved simultaneously
6952 with a unit whose name is in the second string and vice versa.  For
6953 example, the construction is useful for describing processors
6954 (e.g.@: some SPARC processors) with a fully pipelined floating point
6955 functional unit which can execute simultaneously only single floating
6956 point insns or only double floating point insns.
6957
6958 The second construction (@samp{presence_set}) means that each
6959 functional unit in the first string can not be reserved unless at
6960 least one of pattern of units whose names are in the second string is
6961 reserved.  This is an asymmetric relation.  For example, it is useful
6962 for description that @acronym{VLIW} @samp{slot1} is reserved after
6963 @samp{slot0} reservation.  We could describe it by the following
6964 construction
6965
6966 @smallexample
6967 (presence_set "slot1" "slot0")
6968 @end smallexample
6969
6970 Or @samp{slot1} is reserved only after @samp{slot0} and unit @samp{b0}
6971 reservation.  In this case we could write
6972
6973 @smallexample
6974 (presence_set "slot1" "slot0 b0")
6975 @end smallexample
6976
6977 The third construction (@samp{final_presence_set}) is analogous to
6978 @samp{presence_set}.  The difference between them is when checking is
6979 done.  When an instruction is issued in given automaton state
6980 reflecting all current and planned unit reservations, the automaton
6981 state is changed.  The first state is a source state, the second one
6982 is a result state.  Checking for @samp{presence_set} is done on the
6983 source state reservation, checking for @samp{final_presence_set} is
6984 done on the result reservation.  This construction is useful to
6985 describe a reservation which is actually two subsequent reservations.
6986 For example, if we use
6987
6988 @smallexample
6989 (presence_set "slot1" "slot0")
6990 @end smallexample
6991
6992 the following insn will be never issued (because @samp{slot1} requires
6993 @samp{slot0} which is absent in the source state).
6994
6995 @smallexample
6996 (define_reservation "insn_and_nop" "slot0 + slot1")
6997 @end smallexample
6998
6999 but it can be issued if we use analogous @samp{final_presence_set}.
7000
7001 The forth construction (@samp{absence_set}) means that each functional
7002 unit in the first string can be reserved only if each pattern of units
7003 whose names are in the second string is not reserved.  This is an
7004 asymmetric relation (actually @samp{exclusion_set} is analogous to
7005 this one but it is symmetric).  For example it might be useful in a 
7006 @acronym{VLIW} description to say that @samp{slot0} cannot be reserved
7007 after either @samp{slot1} or @samp{slot2} have been reserved.  This
7008 can be described as:
7009
7010 @smallexample
7011 (absence_set "slot0" "slot1, slot2")
7012 @end smallexample
7013
7014 Or @samp{slot2} can not be reserved if @samp{slot0} and unit @samp{b0}
7015 are reserved or @samp{slot1} and unit @samp{b1} are reserved.  In
7016 this case we could write
7017
7018 @smallexample
7019 (absence_set "slot2" "slot0 b0, slot1 b1")
7020 @end smallexample
7021
7022 All functional units mentioned in a set should belong to the same
7023 automaton.
7024
7025 The last construction (@samp{final_absence_set}) is analogous to
7026 @samp{absence_set} but checking is done on the result (state)
7027 reservation.  See comments for @samp{final_presence_set}.
7028
7029 @findex automata_option
7030 @cindex deterministic finite state automaton
7031 @cindex nondeterministic finite state automaton
7032 @cindex finite state automaton minimization
7033 You can control the generator of the pipeline hazard recognizer with
7034 the following construction.
7035
7036 @smallexample
7037 (automata_option @var{options})
7038 @end smallexample
7039
7040 @var{options} is a string giving options which affect the generated
7041 code.  Currently there are the following options:
7042
7043 @itemize @bullet
7044 @item
7045 @dfn{no-minimization} makes no minimization of the automaton.  This is
7046 only worth to do when we are debugging the description and need to
7047 look more accurately at reservations of states.
7048
7049 @item
7050 @dfn{time} means printing additional time statistics about
7051 generation of automata.
7052
7053 @item
7054 @dfn{v} means a generation of the file describing the result automata.
7055 The file has suffix @samp{.dfa} and can be used for the description
7056 verification and debugging.
7057
7058 @item
7059 @dfn{w} means a generation of warning instead of error for
7060 non-critical errors.
7061
7062 @item
7063 @dfn{ndfa} makes nondeterministic finite state automata.  This affects
7064 the treatment of operator @samp{|} in the regular expressions.  The
7065 usual treatment of the operator is to try the first alternative and,
7066 if the reservation is not possible, the second alternative.  The
7067 nondeterministic treatment means trying all alternatives, some of them
7068 may be rejected by reservations in the subsequent insns.
7069
7070 @item
7071 @dfn{progress} means output of a progress bar showing how many states
7072 were generated so far for automaton being processed.  This is useful
7073 during debugging a @acronym{DFA} description.  If you see too many
7074 generated states, you could interrupt the generator of the pipeline
7075 hazard recognizer and try to figure out a reason for generation of the
7076 huge automaton.
7077 @end itemize
7078
7079 As an example, consider a superscalar @acronym{RISC} machine which can
7080 issue three insns (two integer insns and one floating point insn) on
7081 the cycle but can finish only two insns.  To describe this, we define
7082 the following functional units.
7083
7084 @smallexample
7085 (define_cpu_unit "i0_pipeline, i1_pipeline, f_pipeline")
7086 (define_cpu_unit "port0, port1")
7087 @end smallexample
7088
7089 All simple integer insns can be executed in any integer pipeline and
7090 their result is ready in two cycles.  The simple integer insns are
7091 issued into the first pipeline unless it is reserved, otherwise they
7092 are issued into the second pipeline.  Integer division and
7093 multiplication insns can be executed only in the second integer
7094 pipeline and their results are ready correspondingly in 8 and 4
7095 cycles.  The integer division is not pipelined, i.e.@: the subsequent
7096 integer division insn can not be issued until the current division
7097 insn finished.  Floating point insns are fully pipelined and their
7098 results are ready in 3 cycles.  Where the result of a floating point
7099 insn is used by an integer insn, an additional delay of one cycle is
7100 incurred.  To describe all of this we could specify
7101
7102 @smallexample
7103 (define_cpu_unit "div")
7104
7105 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
7106                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), (port0 | port1)")
7107
7108 (define_insn_reservation "mult" 4 (eq_attr "type" "mult")
7109                          "i1_pipeline, nothing*2, (port0 | port1)")
7110
7111 (define_insn_reservation "div" 8 (eq_attr "type" "div")
7112                          "i1_pipeline, div*7, div + (port0 | port1)")
7113
7114 (define_insn_reservation "float" 3 (eq_attr "type" "float")
7115                          "f_pipeline, nothing, (port0 | port1))
7116
7117 (define_bypass 4 "float" "simple,mult,div")
7118 @end smallexample
7119
7120 To simplify the description we could describe the following reservation
7121
7122 @smallexample
7123 (define_reservation "finish" "port0|port1")
7124 @end smallexample
7125
7126 and use it in all @code{define_insn_reservation} as in the following
7127 construction
7128
7129 @smallexample
7130 (define_insn_reservation "simple" 2 (eq_attr "type" "int")
7131                          "(i0_pipeline | i1_pipeline), finish")
7132 @end smallexample
7133
7134
7135 @end ifset
7136 @ifset INTERNALS
7137 @node Conditional Execution
7138 @section Conditional Execution
7139 @cindex conditional execution
7140 @cindex predication
7141
7142 A number of architectures provide for some form of conditional
7143 execution, or predication.  The hallmark of this feature is the
7144 ability to nullify most of the instructions in the instruction set.
7145 When the instruction set is large and not entirely symmetric, it
7146 can be quite tedious to describe these forms directly in the
7147 @file{.md} file.  An alternative is the @code{define_cond_exec} template.
7148
7149 @findex define_cond_exec
7150 @smallexample
7151 (define_cond_exec
7152   [@var{predicate-pattern}]
7153   "@var{condition}"
7154   "@var{output-template}")
7155 @end smallexample
7156
7157 @var{predicate-pattern} is the condition that must be true for the
7158 insn to be executed at runtime and should match a relational operator.
7159 One can use @code{match_operator} to match several relational operators
7160 at once.  Any @code{match_operand} operands must have no more than one
7161 alternative.
7162
7163 @var{condition} is a C expression that must be true for the generated
7164 pattern to match.
7165
7166 @findex current_insn_predicate
7167 @var{output-template} is a string similar to the @code{define_insn}
7168 output template (@pxref{Output Template}), except that the @samp{*}
7169 and @samp{@@} special cases do not apply.  This is only useful if the
7170 assembly text for the predicate is a simple prefix to the main insn.
7171 In order to handle the general case, there is a global variable
7172 @code{current_insn_predicate} that will contain the entire predicate
7173 if the current insn is predicated, and will otherwise be @code{NULL}.
7174
7175 When @code{define_cond_exec} is used, an implicit reference to
7176 the @code{predicable} instruction attribute is made.
7177 @xref{Insn Attributes}.  This attribute must be boolean (i.e.@: have
7178 exactly two elements in its @var{list-of-values}).  Further, it must
7179 not be used with complex expressions.  That is, the default and all
7180 uses in the insns must be a simple constant, not dependent on the
7181 alternative or anything else.
7182
7183 For each @code{define_insn} for which the @code{predicable}
7184 attribute is true, a new @code{define_insn} pattern will be
7185 generated that matches a predicated version of the instruction.
7186 For example,
7187
7188 @smallexample
7189 (define_insn "addsi"
7190   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
7191         (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
7192                  (match_operand:SI 2 "register_operand" "r")))]
7193   "@var{test1}"
7194   "add %2,%1,%0")
7195
7196 (define_cond_exec
7197   [(ne (match_operand:CC 0 "register_operand" "c")
7198        (const_int 0))]
7199   "@var{test2}"
7200   "(%0)")
7201 @end smallexample
7202
7203 @noindent
7204 generates a new pattern
7205
7206 @smallexample
7207 (define_insn ""
7208   [(cond_exec
7209      (ne (match_operand:CC 3 "register_operand" "c") (const_int 0))
7210      (set (match_operand:SI 0 "register_operand" "r")
7211           (plus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "r")
7212                    (match_operand:SI 2 "register_operand" "r"))))]
7213   "(@var{test2}) && (@var{test1})"
7214   "(%3) add %2,%1,%0")
7215 @end smallexample
7216
7217 @end ifset
7218 @ifset INTERNALS
7219 @node Constant Definitions
7220 @section Constant Definitions
7221 @cindex constant definitions
7222 @findex define_constants
7223
7224 Using literal constants inside instruction patterns reduces legibility and
7225 can be a maintenance problem.
7226
7227 To overcome this problem, you may use the @code{define_constants}
7228 expression.  It contains a vector of name-value pairs.  From that
7229 point on, wherever any of the names appears in the MD file, it is as
7230 if the corresponding value had been written instead.  You may use
7231 @code{define_constants} multiple times; each appearance adds more
7232 constants to the table.  It is an error to redefine a constant with
7233 a different value.
7234
7235 To come back to the a29k load multiple example, instead of
7236
7237 @smallexample
7238 (define_insn ""
7239   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
7240      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
7241            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
7242       (use (reg:SI 179))
7243       (clobber (reg:SI 179))])]
7244   ""
7245   "loadm 0,0,%1,%2")
7246 @end smallexample
7247
7248 You could write:
7249
7250 @smallexample
7251 (define_constants [
7252     (R_BP 177)
7253     (R_FC 178)
7254     (R_CR 179)
7255     (R_Q  180)
7256 ])
7257
7258 (define_insn ""
7259   [(match_parallel 0 "load_multiple_operation"
7260      [(set (match_operand:SI 1 "gpc_reg_operand" "=r")
7261            (match_operand:SI 2 "memory_operand" "m"))
7262       (use (reg:SI R_CR))
7263       (clobber (reg:SI R_CR))])]
7264   ""
7265   "loadm 0,0,%1,%2")
7266 @end smallexample
7267
7268 The constants that are defined with a define_constant are also output
7269 in the insn-codes.h header file as #defines.
7270 @end ifset
7271 @ifset INTERNALS
7272 @node Macros
7273 @section Macros
7274 @cindex macros in @file{.md} files
7275
7276 Ports often need to define similar patterns for more than one machine
7277 mode or for more than one rtx code.  GCC provides some simple macro
7278 facilities to make this process easier.
7279
7280 @menu
7281 * Mode Macros::         Generating variations of patterns for different modes.
7282 * Code Macros::         Doing the same for codes.
7283 @end menu
7284
7285 @node Mode Macros
7286 @subsection Mode Macros
7287 @cindex mode macros in @file{.md} files
7288
7289 Ports often need to define similar patterns for two or more different modes.
7290 For example:
7291
7292 @itemize @bullet
7293 @item
7294 If a processor has hardware support for both single and double
7295 floating-point arithmetic, the @code{SFmode} patterns tend to be
7296 very similar to the @code{DFmode} ones.
7297
7298 @item
7299 If a port uses @code{SImode} pointers in one configuration and
7300 @code{DImode} pointers in another, it will usually have very similar
7301 @code{SImode} and @code{DImode} patterns for manipulating pointers.
7302 @end itemize
7303
7304 Mode macros allow several patterns to be instantiated from one
7305 @file{.md} file template.  They can be used with any type of
7306 rtx-based construct, such as a @code{define_insn},
7307 @code{define_split}, or @code{define_peephole2}.
7308
7309 @menu
7310 * Defining Mode Macros:: Defining a new mode macro.
7311 * Substitutions::        Combining mode macros with substitutions
7312 * Examples::             Examples
7313 @end menu
7314
7315 @node Defining Mode Macros
7316 @subsubsection Defining Mode Macros
7317 @findex define_mode_macro
7318
7319 The syntax for defining a mode macro is:
7320
7321 @smallexample
7322 (define_mode_macro @var{name} [(@var{mode1} "@var{cond1}") ... (@var{moden} "@var{condn}")])
7323 @end smallexample
7324
7325 This allows subsequent @file{.md} file constructs to use the mode suffix
7326 @code{:@var{name}}.  Every construct that does so will be expanded
7327 @var{n} times, once with every use of @code{:@var{name}} replaced by
7328 @code{:@var{mode1}}, once with every use replaced by @code{:@var{mode2}},
7329 and so on.  In the expansion for a particular @var{modei}, every
7330 C condition will also require that @var{condi} be true.
7331
7332 For example:
7333
7334 @smallexample
7335 (define_mode_macro P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
7336 @end smallexample
7337
7338 defines a new mode suffix @code{:P}.  Every construct that uses
7339 @code{:P} will be expanded twice, once with every @code{:P} replaced
7340 by @code{:SI} and once with every @code{:P} replaced by @code{:DI}.
7341 The @code{:SI} version will only apply if @code{Pmode == SImode} and
7342 the @code{:DI} version will only apply if @code{Pmode == DImode}.
7343
7344 As with other @file{.md} conditions, an empty string is treated
7345 as ``always true''.  @code{(@var{mode} "")} can also be abbreviated
7346 to @code{@var{mode}}.  For example:
7347
7348 @smallexample
7349 (define_mode_macro GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
7350 @end smallexample
7351
7352 means that the @code{:DI} expansion only applies if @code{TARGET_64BIT}
7353 but that the @code{:SI} expansion has no such constraint.
7354
7355 Macros are applied in the order they are defined.  This can be
7356 significant if two macros are used in a construct that requires
7357 substitutions.  @xref{Substitutions}.
7358
7359 @node Substitutions
7360 @subsubsection Substitution in Mode Macros
7361 @findex define_mode_attr
7362
7363 If an @file{.md} file construct uses mode macros, each version of the
7364 construct will often need slightly different strings or modes.  For
7365 example:
7366
7367 @itemize @bullet
7368 @item
7369 When a @code{define_expand} defines several @code{add@var{m}3} patterns
7370 (@pxref{Standard Names}), each expander will need to use the
7371 appropriate mode name for @var{m}.
7372
7373 @item
7374 When a @code{define_insn} defines several instruction patterns,
7375 each instruction will often use a different assembler mnemonic.
7376
7377 @item
7378 When a @code{define_insn} requires operands with different modes,
7379 using a macro for one of the operand modes usually requires a specific
7380 mode for the other operand(s).
7381 @end itemize
7382
7383 GCC supports such variations through a system of ``mode attributes''.
7384 There are two standard attributes: @code{mode}, which is the name of
7385 the mode in lower case, and @code{MODE}, which is the same thing in
7386 upper case.  You can define other attributes using:
7387
7388 @smallexample
7389 (define_mode_attr @var{name} [(@var{mode1} "@var{value1}") ... (@var{moden} "@var{valuen}")])
7390 @end smallexample
7391
7392 where @var{name} is the name of the attribute and @var{valuei}
7393 is the value associated with @var{modei}.
7394
7395 When GCC replaces some @var{:macro} with @var{:mode}, it will scan
7396 each string and mode in the pattern for sequences of the form
7397 @code{<@var{macro}:@var{attr}>}, where @var{attr} is the name of a
7398 mode attribute.  If the attribute is defined for @var{mode}, the whole
7399 @code{<...>} sequence will be replaced by the appropriate attribute
7400 value.
7401
7402 For example, suppose an @file{.md} file has:
7403
7404 @smallexample
7405 (define_mode_macro P [(SI "Pmode == SImode") (DI "Pmode == DImode")])
7406 (define_mode_attr load [(SI "lw") (DI "ld")])
7407 @end smallexample
7408
7409 If one of the patterns that uses @code{:P} contains the string
7410 @code{"<P:load>\t%0,%1"}, the @code{SI} version of that pattern
7411 will use @code{"lw\t%0,%1"} and the @code{DI} version will use
7412 @code{"ld\t%0,%1"}.
7413
7414 Here is an example of using an attribute for a mode:
7415
7416 @smallexample
7417 (define_mode_macro LONG [SI DI])
7418 (define_mode_attr SHORT [(SI "HI") (DI "SI")])
7419 (define_insn ...
7420   (sign_extend:LONG (match_operand:<LONG:SHORT> ...)) ...)
7421 @end smallexample
7422
7423 The @code{@var{macro}:} prefix may be omitted, in which case the
7424 substitution will be attempted for every macro expansion.
7425
7426 @node Examples
7427 @subsubsection Mode Macro Examples
7428
7429 Here is an example from the MIPS port.  It defines the following
7430 modes and attributes (among others):
7431
7432 @smallexample
7433 (define_mode_macro GPR [SI (DI "TARGET_64BIT")])
7434 (define_mode_attr d [(SI "") (DI "d")])
7435 @end smallexample
7436
7437 and uses the following template to define both @code{subsi3}
7438 and @code{subdi3}:
7439
7440 @smallexample
7441 (define_insn "sub<mode>3"
7442   [(set (match_operand:GPR 0 "register_operand" "=d")
7443         (minus:GPR (match_operand:GPR 1 "register_operand" "d")
7444                    (match_operand:GPR 2 "register_operand" "d")))]
7445   ""
7446   "<d>subu\t%0,%1,%2"
7447   [(set_attr "type" "arith")
7448    (set_attr "mode" "<MODE>")])
7449 @end smallexample
7450
7451 This is exactly equivalent to:
7452
7453 @smallexample
7454 (define_insn "subsi3"
7455   [(set (match_operand:SI 0 "register_operand" "=d")
7456         (minus:SI (match_operand:SI 1 "register_operand" "d")
7457                   (match_operand:SI 2 "register_operand" "d")))]
7458   ""
7459   "subu\t%0,%1,%2"
7460   [(set_attr "type" "arith")
7461    (set_attr "mode" "SI")])
7462
7463 (define_insn "subdi3"
7464   [(set (match_operand:DI 0 "register_operand" "=d")
7465         (minus:DI (match_operand:DI 1 "register_operand" "d")
7466                   (match_operand:DI 2 "register_operand" "d")))]
7467   ""
7468   "dsubu\t%0,%1,%2"
7469   [(set_attr "type" "arith")
7470    (set_attr "mode" "DI")])
7471 @end smallexample
7472
7473 @node Code Macros
7474 @subsection Code Macros
7475 @cindex code macros in @file{.md} files
7476 @findex define_code_macro
7477 @findex define_code_attr
7478
7479 Code macros operate in a similar way to mode macros.  @xref{Mode Macros}.
7480
7481 The construct:
7482
7483 @smallexample
7484 (define_code_macro @var{name} [(@var{code1} "@var{cond1}") ... (@var{coden} "@var{condn}")])
7485 @end smallexample
7486
7487 defines a pseudo rtx code @var{name} that can be instantiated as
7488 @var{codei} if condition @var{condi} is true.  Each @var{codei}
7489 must have the same rtx format.  @xref{RTL Classes}.
7490
7491 As with mode macros, each pattern that uses @var{name} will be
7492 expanded @var{n} times, once with all uses of @var{name} replaced by
7493 @var{code1}, once with all uses replaced by @var{code2}, and so on.
7494 @xref{Defining Mode Macros}.
7495
7496 It is possible to define attributes for codes as well as for modes.
7497 There are two standard code attributes: @code{code}, the name of the
7498 code in lower case, and @code{CODE}, the name of the code in upper case.
7499 Other attributes are defined using:
7500
7501 @smallexample
7502 (define_code_attr @var{name} [(@var{code1} "@var{value1}") ... (@var{coden} "@var{valuen}")])
7503 @end smallexample
7504
7505 Here's an example of code macros in action, taken from the MIPS port:
7506
7507 @smallexample
7508 (define_code_macro any_cond [unordered ordered unlt unge uneq ltgt unle ungt
7509                              eq ne gt ge lt le gtu geu ltu leu])
7510
7511 (define_expand "b<code>"
7512   [(set (pc)
7513         (if_then_else (any_cond:CC (cc0)
7514                                    (const_int 0))
7515                       (label_ref (match_operand 0 ""))
7516                       (pc)))]
7517   ""
7518 @{
7519   gen_conditional_branch (operands, <CODE>);
7520   DONE;
7521 @})
7522 @end smallexample
7523
7524 This is equivalent to:
7525
7526 @smallexample
7527 (define_expand "bunordered"
7528   [(set (pc)
7529         (if_then_else (unordered:CC (cc0)
7530                                     (const_int 0))
7531                       (label_ref (match_operand 0 ""))
7532                       (pc)))]
7533   ""
7534 @{
7535   gen_conditional_branch (operands, UNORDERED);
7536   DONE;
7537 @})
7538
7539 (define_expand "bordered"
7540   [(set (pc)
7541         (if_then_else (ordered:CC (cc0)
7542                                   (const_int 0))
7543                       (label_ref (match_operand 0 ""))
7544                       (pc)))]
7545   ""
7546 @{
7547   gen_conditional_branch (operands, ORDERED);
7548   DONE;
7549 @})
7550
7551 ...
7552 @end smallexample
7553
7554 @end ifset